DE102004002294B4

DE102004002294B4 - Elektronische Komponenten eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004002294B4
Application number: DE102004002294A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr. Frei; Oliver Dr. Rudow
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-01-17
Also published as: DE102004002294A1

Abstract

Elektronische Komponenten eines Kraftfahrzeugs, von denen eine erste, ein Störsignal (5) erzeugende, mit einer bestimmten Arbeitsfrequenz (f1) betriebene elektronische Komponente (1) als Störquelle mit mindestens einer weiteren, mit einer innerhalb eines bestimmten Arbeitsfrequenzbereichs (Δf2) liegenden Arbeitsfrequenz (f2) betriebenen elektronischen Komponente (2) über mindestens eine Kommunikationsleitung (3) zum Austausch von Signalen verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Störspektrum des Störsignals (5) durch eine Spektralanalyse des Störsignals (5) nach Störfrequenzen bestimmt wird,
dass bei einer durch mindestens eine Störfrequenz des Störsignals (5) verursachten Störung des Betriebs mindestens einer weiteren elektronischen Komponente (2) als Störsenke eine Störungsmeldung (6) von der mindestens einen Störsenke (2) über mindestens eine Kommunikationsleitung (3) an die Störquelle (1) erfolgt,
und dass aufgrund dieser Störungsmeldung (6) die Arbeitsfrequenz (f1) der Störquelle (1) derart statisch geändert wird, dass das sich aufgrund der geänderten Arbeitsfrequenz (f1') ergebende Störspektrum im Arbeitsfrequenzbereich (Δf2) der mindestens einen Störsenke (2) minimal...

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Komponenten eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektronische Komponenten in Kraftfahrzeugen, insbesondere elektronische Steuereinheiten wie Steuergeräte, Mikroprozessoren oder Mikrocontroller, werden in zunehmendem Maße über Kommunikationsleitungen miteinander vernetzt, mittels denen die elektronischen Komponenten während ihres Betriebs Signale (bsp. Daten) austauschen können, insbesondere über Kommunikationsleitungen von Kommunikationssystemen des Kraftfahrzeugs. Der Betrieb der elektronischen Komponenten wird jedoch oftmals durch Störsignale beeinträchtigt, die insbesondere auch im Kraftfahrzeug selbst bei der Signalübertragung zwischen den elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs erzeugt werden. Bsp. können Störsignale bei der Übertragung oder der Verarbeitung pulsförmiger Signale generiert werden (bsp. bei der Pulsweitenmodulation PWM) oder bei der DC/DC-Wandlung aufgrund parasitärer Effekte bei der Glättung der Wechselspannung.

Die von einer die Störquelle bildenden ersten elektronischen Komponente herrührenden Störsignale können (in der Regel schmalbandige) Störungen in mindestens einer die Störsenke bildenden weiteren elektronischen Komponente des Kraftfahrzeugs verursachen. Die Störsignale enthalten von der (internen) Arbeitsfrequenz der Störquelle (bsp. von der Pulswiederholfrequenz oder der Taktfrequenz der Störquelle) abhängige Störfrequenzen, die oftmals diskret in einem äquidistanten Frequenzabstand ausgebildet sind. Diese Störsignale überlagern sich den von der Störsenke empfangenen Empfangssignalen (bsp. dem Empfangssignal eines im Kraftfahrzeug vorgesehenen HF-Empfängers, wie bsp. einem Rundfunk empfänger oder Fernsehempfänger bzw. Videoempfänger) und können hierdurch die Signalqualität des Empfangssignals bzw. Nutzsignals der Störsenke stark beeinträchtigen (bsp. das Tonsignal beim Empfang bestimmter Radiosender oder Fernsehsender beeinträchtigen).

Gegenmaßnahmen zur Entstörung der Störquelle, wie beispielsweise eine Reduzierung der Signalamplitude des Ausgangssignals der Störquelle und damit auch der Amplitude des Störsignals durch Dämpfung, sind oftmals ineffektiv oder aufwendig und teuer und oftmals nur mit zusätzlichen Bauteilen zu realisieren.

In der DE 38 02 863 C2 ist ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug beschrieben, dessen Taktfrequenz manuell oder selbsttätig periodisch verändert werden kann, um die durch eine Störquelle (bsp. ein Radio) erzeugten Störungen zu minimieren.

Aus der DE 31 16 243 C2 ist eine Anordnung zur Störunterdrückung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem ein Radio und ein Steuergerät im Kraftfahrzeug zur Vermeidung von Interferenzen durch Taktimpulsgeneratoren asynchron mit unterschiedlichen Frequenzen angesteuert werden

In der DE 690 24 888 T2 ist ein mikroprozessorgesteuerter Funkempfänger beschrieben, dessen Taktfrequenz zur Vermeidung von Störungen auf ein Informationssignal hin verschoben wird.

Aus der nicht vorveröffentlichten EP 1 432 154 A2 ist ein elektronisches System eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem zur Reduzierung störender Interferenzen zwischen den elektronischen Komponenten des elektronischen System der Betriebsmodus der elektronischen Komponenten eingestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektronische Komponenten eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem ein weitgehend ungestörter Betrieb der elektronischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs auch beim Vorhandensein von Störsignalen auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird der ungestörte Betrieb aller über Kommunikationsleitungen miteinander verbundenen elektronischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs (bsp. der ungestörte Empfang aller Empfangsfrequenzen eines HF-Empfängers) gewährleistet, indem die Störungen verursachenden Störfrequenzen im Störsignal der Störquelle durch entsprechende Steuerungsmaßnahmen verändert werden. Hierzu ist allen potentiellen Störquellen des Kraftfahrzeugs bekannt, welche elektronische Komponente des Kraftfahrzeugs in welchem Arbeitsfrequenzbereich betrieben wird und durch welche Störfrequenzen der Betrieb von elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs als Störsenken beeinträchtigt wird; diese Informationen werden über Kommunikationsleitungen zwischen den elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs ausgetauscht, vorzugsweise über eine Vernetzung der Kommunikationsleitungen mittels eines Kommunikationssystems (vorzugsweise eines Bussystems). Weiterhin wird das sich aufgrund deren Arbeitsfrequenz ergebende Störspektrum einer potentiellen Störquelle durch eine Spektralanalyse des Störsignals der Störquelle nach Störfrequenzen bestimmt und diese Information den über Kommunikationsleitungen angeschlossenen elektronischen Komponenten bereitgestellt. Falls eine Störung des Betriebs einer elektronischen Komponente des Kraftfahrzeugs in ihrem Arbeitsfrequenzbereich durch mindestens eine dieser Störfrequenzen vorliegt (bsp. bei einem zu erwartenden geringen Störabstand zwischen Nutzsignal und Störsignal bei einer bestimmten Arbeitsfrequenz der Störsenke), wird von dieser Störsenke eine Störungsmeldung als Rückmeldung an die Störquelle über die Kommunikationsleitung übermittelt und daraufhin die (interne) Arbeitsfrequenz der Störquelle verändert (erhöht oder erniedrigt), d.h. von der ursprünglichen Arbeitsfrequenz auf eine geänderte Arbeitsfrequenz umgeschaltet und die Störquelle mit dieser geänderten Arbeitsfrequenz statisch weiter betrieben. Die geänderte Arbeitsfrequenz wird hierbei so gewählt, dass das zu erwartende Störspektrum für die über Kommunikationsleitungen angeschlossenen elektronischen Komponenten als Störsenken in deren jeweiligem Arbeitsfrequenzbereich minimal ist; insbesondere wird die Frequenzdifferenz zwischen ursprünglicher Arbeitsfrequenz und geänderter Arbeitsfrequenz vorzugsweise so groß gewählt, dass keine für den Betrieb einer elektronischen Komponente als Störsenke relevante Störfrequenz mehr vorhanden ist, aber maximal so groß, dass noch ein zuverlässiger Betrieb der Störquelle mit der geänderten Arbeitsfrequenz gewährleistet ist. Die Auswahl der geänderten Arbeitsfrequenz und damit die Vorgabe der Frequenzdifferenz zwischen ursprünglicher Arbeitsfrequenz und geänderter Arbeitsfrequenz kann hierbei bsp. anhand eines in der Störquelle einprogrammierten Algorithmus oder einer in der Störquelle hinterlegten Tabelle unter Berücksichtigung des anhand der jeweiligen Arbeitsfrequenz vorliegenden Frequenzspektrums und der hierdurch in ihrem Arbeitsfrequenzbereich potentiell gestörten Störsenken vorgegeben werden.

Als mehrere Kommunikationsleitungen vernetzendes Kommunikationssystem des Kraftfahrzeugs zum Austausch von Signalen (bsp. von Daten) können insbesondere Bussysteme wie bsp. CAN-Bussysteme (A-CAN-Bussysteme oder K-CAN-Bussysteme) oder LIN-Bussysteme eingesetzt werden oder aber powerline-Kommunikationssysteme, bei denen die Signalübertragung (bsp. die Datenübertragung) mittels Versorgungsleitungen erfolgt.

Beim vorgestellten Verfahren kann somit auch beim Vorhandensein von Störsignalen einer Störquelle auf einfache Weise und kostengünstig ohne zusätzliche Bauteile ein störungsfreier Betrieb aller über Kommunikationsleitungen verbundenen elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden. Aufwendige Abhilfemaßnahmen zur Entstörung, die zu einer signifikanten Verteuerung der elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs führen, können entfallen.

Im Zusammenhang mit der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. Hierbei zeigt die Figur eine schematische Darstellung zweier über eine Kommunikationsleitung verbundener elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs.
In der Figur sind schematisch zwei elektronische Komponenten 1, 2 dargestellt, die über eine Kommunikationsleitung 3 zur bidirektionalen Signalübertragung verbunden sind. Die elektronische Komponente 1 als Störquelle wird hierbei pulsförmig mit der Arbeitsfrequenz f1 betrieben und erzeugt aufgrund des pulsförmigen Ausgangssignals 5 ein bestimmtes Störspektrum mit diskreten Störfrequenzen, die vom Pulsabstand und damit von der Arbeitsfrequenz f1 abhängen. Die elektronische Komponente 2 als Störsenke wird im Arbeitsfrequenzbereich Δf2 betrieben, d.h. mit in einem bestimmten Frequenzband Δf2 liegenden Arbeitsfrequenzen f2. Über die Kommunikationsleitung 3 informiert die Störsenke 2 mittels der Störungsmeldung 6 die Störquelle 1 über ihre Arbeitsfrequenzen f2 und ihren Arbeitsfrequenzbereich Δf2. Anhand einer Spektralanalyse des Störsignals 5 und des sich hieraus ergebenden Störspektrums, werden die in den Arbeitsfrequenzbereich Δf2 der Störsenke 2, insbesondere die auf Arbeitsfrequenzen f2 innerhalb des Arbeitsfrequenzbereichs Δf2 fallenden Spektralkomponenten des Störsignals 5 und deren Amplituden ermittelt. Durch die Steuereinheit 4 der Störquelle 1 wird die Arbeitsfrequenz f1 derart statisch geändert und somit eine geänderte Arbeitsfrequenz f1' derart vorgegeben, dass das Störspektrum des Störsignals 5 der Störquelle 1 im Arbeitsfrequenzbereich Δf2 der Störsenke 2 minimal ist, d.h. dass die Störfrequenzen des Störsignals 5 minimale Auswirkungen auf die Arbeitsfrequenzen f2 innerhalb des Arbeitsfrequenzbereichs Δf2 haben.
Als elektronische Komponente 2 und damit als Störsenke ist bsp. ein Rundfunkempfänger vorgesehen, der in unterschiedlichen Empfangsfrequenzbändern betrieben wird, bsp. im Empfangsfrequenzband Δf2 von 150 kHz bis 1600 kHz (AM-Empfangsfrequenzband), wobei im Empfangs frequenzband Δf2 unterschiedliche Empfangsfrequenzen f2 (Radiosender) vorgesehen sind. Beim durch den Bediener des Rundfunkempfängers 2 des Kraftfahrzeugs vorgenommenen Einstellen eines Rundfunksenders mit der Empfangsfrequenz f2 wird diese Information vom Rundfunkempfänger 2 über die als Kommunikationsleitung 3 dienenden Busleitungen eines CAN-Bussystems weitergegeben, bsp. über die Busleitungen 3 des Infotainment-Bussystems im Kraftfahrzeug, insbesondere an alle mit dem CAN-Bussystem vernetzten Steuergeräte als (potentielle) Störquelle 1. Diese vernetzten Steuergeräte 1 wählen ihre jeweilige Arbeitsfrequenz f1 so, dass keine Harmonische n·f1 der Arbeitsfrequenz f1 (bsp. eines Taktsignals als Arbeitsfrequenz f1) innerhalb des Empfangsfrequenzbands Δf2 liegt. Die notwendigen Informationen hierzu sind bsp. in Steuereinheiten 4 (bsp. in Mikrocontrollern) der Steuergeräte 1 gespeichert.
Als elektronische Komponente 1 und damit als Störquelle ist bsp. ein DC/DC-Wandler vorgesehen, der pulsförmig mit einem bestimmten Arbeitstakt als Arbeitsfrequenz f1 und damit einem Taktsignal 5 von bsp. 200 kHz Taktfrequenz betrieben wird. Aufgrund des pulsförmigen Betriebs des DC/DC-Wandlers 1 mit dem Taktsignal 5 der Taktfrequenz f1 von 200 kHz ergibt sich im AM-Empfangsfrequenzband des Rundfunkempfängers 2 als Empfangsfrequenzband Δf2 von 150 kHz bis 1600 kHz ein bestimmtes Störspektrum mit diskreten Störfrequenzen, d.h. es resultieren hieraus Störungen im Rundfunkempfang des Rundfunkempfängers 2 diskreten Abstand bei Harmonischen der Grundfrequenz f1 und somit bei den Empfangsfrequenzen f2 des Rundfunkempfängers 2 von 600 kHz, 800 kHz, 1000 kHz, 1200 kHz, 1400 kHz und 1600 kHz. Da auf diesen Empfangsfrequenzen f2 der Rundfunkempfang des Rundfunkempfängers 2 gestört ist, wird der DC/DC-Wandler 1 über die Busleitung 3 mittels der Störungsmeldung 6 über das Empfangsfrequenzband Δf2 und die dort bei den genannten Empfangsfrequenzen f2 vorliegenden potentiellen Störungen des Empfangssignals des Rundfunkempfängers 2 informiert. Von einem Mikrocontroller als Steuereinheit 6 des DC/DC-Wandlers 1 wird die Taktfrequenz f1 des Taktsignals 5 so geändert und damit eine geänderte Taktfrequenz f1' derart vorgegeben, dass keine Harmonische n·f1 der Taktfrequenz f1 auf einer Empfangsfrequenz f2 innerhalb des Empfangsfrequenzbands Δf2 (im AM-Empfangsfrequenzband) liegt. Bsp. wird die Taktfrequenz f1 des Taktsignals 5 um 4 kHz erhöht, so dass sich aufgrund der geänderten Taktfrequenz f1' neue Harmonische n·f1' der Taktfrequenz f1' von 612 kHz, 816 kHz, 1020 kHz, 1224 kHz, 1428 kHz und 1632 kHz ergeben. Bei einer Empfangsbandbreite des Rundfunkempfängers 2 von bsp. 9 kHz ist es damit möglich, Störungen aus dem Empfangsfrequenzband Δf2 des Rundfunkempfängers 2 zueliminieren und somit einen ungestörten Empfang des Rundfunksignals (aller Empfangsfrequenzen f2) im AM-Empfangsfrequenzband zu ermöglichen.

Claims

Elektronische Komponenten eines Kraftfahrzeugs, von denen eine erste, ein Störsignal (5) erzeugende, mit einer bestimmten Arbeitsfrequenz (f1) betriebene elektronische Komponente (1) als Störquelle mit mindestens einer weiteren, mit einer innerhalb eines bestimmten Arbeitsfrequenzbereichs (Δf2) liegenden Arbeitsfrequenz (f2) betriebenen elektronischen Komponente (2) über mindestens eine Kommunikationsleitung (3) zum Austausch von Signalen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Störspektrum des Störsignals (5) durch eine Spektralanalyse des Störsignals (5) nach Störfrequenzen bestimmt wird, dass bei einer durch mindestens eine Störfrequenz des Störsignals (5) verursachten Störung des Betriebs mindestens einer weiteren elektronischen Komponente (2) als Störsenke eine Störungsmeldung (6) von der mindestens einen Störsenke (2) über mindestens eine Kommunikationsleitung (3) an die Störquelle (1) erfolgt, und dass aufgrund dieser Störungsmeldung (6) die Arbeitsfrequenz (f1) der Störquelle (1) derart statisch geändert wird, dass das sich aufgrund der geänderten Arbeitsfrequenz (f1') ergebende Störspektrum im Arbeitsfrequenzbereich (Δf2) der mindestens einen Störsenke (2) minimal ist.
Elektronische Komponenten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kommunikationsleitung (3) zur Verbindung der Störquelle (1) mit der mindestens einen Störsenke (2) mindestens eine Busleitung eines Bussystems vorgesehen ist.
Elektronische Komponenten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Störquelle (1) ein ein pulsförmiges Ausgangssignal bestimmter Pulswiederholfrequenz oder Taktfrequenz als Störsignal (5) erzeugendes Steuergerät des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Elektronische Komponenten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Störsenke (2) ein HF-Empfänger des Kraftfahrzeugs mit einem bestimmten Empfangsfrequenzband als Arbeitsfrequenzbereich (Af2) vorgesehen ist, und dass die geänderte Arbeitsfrequenz (f1') der Störquelle (1) so gewählt ist, dass die Auswirkungen der Störfrequenzen des Störspektrums auf die Empfangsfrequenzen im Empfangsfrequenzband (Δf2) des HF-Empfängers minimal sind.