DE102005001711A1

DE102005001711A1 - Elektroniksystem insbesondere für Fahrzeuge und Verfahren zur Reduzierung der Auswirkung elektromagnetischer Strahlung auf Elektroniksysteme in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102005001711A1
Application number: DE102005001711A
Authority: DE
Inventors: Christian Hauser; Joachim Beck
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-07-27
Also published as: US20060171415A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektroniksystem insbesondere für Fahrzeuge. Das Elektroniksystem umfaßt eine elektronische Steuereinheit 10a, zumindest eine Peripherieeinheit 12b oder 12c und eine Kommunikationsleitung 20. Die Kommunikationsleitung verbindet die elektronische Steuereinheit 10a mit der Peripherieeinheit 12b oder 12c. Über die Kommunikationsleitung werden Datenpakete zwischen der Steuereinheit 10a und der Peripherieeinheit 12b oder 12c ausgetauscht. Das Elektroniksystem ist dazu ausgebildet, die Dauer a¶1¶, a¶2¶, ..., a¶m¶ der Datenpakete und/oder die Dauer T¶x,1¶, T¶x,2¶, ..., T¶x,n¶ der im zugehörigen Datenpaket a¶x¶ enthaltenen Informationsbits zu variieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Auswirkung elektromagnetischer Störstrahlung auf Elektroniksysteme in Fahrzeugen sowie ein Elektroniksystem, welches eine elektronische Steuereinheit, Peripherieeinheiten und eine Kommunikationsleitung aufweist. Die Kommunikationsleitung verbindet die elektronische Steuereinheit mit den Peripherieeinheiten. Die elektronische Steuereinheit ist dazu ausgebildet, Daten von den Peripherieeinheiten zu empfangen.

Elektroniksysteme der vorgenannten Art werden insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugelektronik eingesetzt. Ein derartiges Elektroniksystem kommt beispielsweise bei der Steuerung von Rückhaltesystemen zum Einsatz. Als Peripherieeinheiten werden dabei insbesondere Sensoren eingesetzt, die die Beschleunigung des Fahrzeugs ständig erfassen. Eine Steuereinheit ist vorgesehen, welche mit den Beschleunigungssensoren und entsprechenden Aktoren für das Rückhaltesystem verbunden ist.

Das vorstehend erläuterte Elektroniksystem zur Steuerung eines Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug ist lediglich beispielhaft. Üblicherweise verwenden moderne Kraftfahrzeuge mehrere derartige Elektroniksysteme, die zu unterschiedlichsten Zwecken eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Elektroniksysteme stellen jeweils auch Sender und Empfänger von elektromagnetischer Strahlung dar. Ebenso wirken die Kommunikationsleitungen der Elektroniksysteme auch als Antennen. Die elektronischen Bauteile und die Kommunikationsleitungen werden üblicherweise gegenüber elektromagnetischer Störstrahlung abgeschirmt. Einzelne elektronische Bauteile können gegenüber elektromagnetischer Strahlung abgeschirmt werden, indem sie in HF-dichten Gehäusen untergebracht werden. Der Aufwand zur Abschirmung elektromagnetischer Störstrahlung ist umso größer, desto stärker die Störstrahlung ist.

Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Auswirkung der unvermeidlichen elektromagnetischen Strahlung zu reduzieren. Störungen der Elektroniksysteme treten vermehrt auf, wenn die Amplitude der elektromagnetischen Störstrahlung einen bestimmten Richtwert überschreitet.

1 zeigt als Kurve 1 das Amplitudenspektrum der elektromagnetischen Strahlung, die von einem herkömmlichen Elektroniksystem erzeugt wird, und als Kurve 2 das von dem erfindungsgemäßen Elektroniksystem erzeugte Spektrum. Ferner ist in 1 ein Richtwert G eingezeichnet. Beide Kurven 1 und 2 stellen Distributionen dar, deren Maximum im Bereich einer Frequenz f₀ liegt. Das Maximum der Kurve 1 überragt jedoch den Richtwert G, während das Maximum der Kurve 2 unterhalb des Richtwertes G liegt. Folglich werden die elektronischen Bauteile durch die Strahlung weniger gestört.

Bei herkömmlichen Elektroniksystemen erfolgt die Datenübertragung zwischen der Steuereinheit und den angeschlossenen Peripherieeinheiten in regelmäßigen Zeitabständen. In aufeinanderfolgenden Perioden T wird jeweils ein Datenpaket von dem Sensor an die elektronische Steuereinheit übertragen. Wenn Datenpakete derselben Länge übertragen werden, so handelt es sich bei dem durch die Kommunikationsleitung fließenden Strom im wesentlichen um eine periodische Funktion. Eine periodische Funktion hat bekanntermaßen ein diskretes Amplitudenspektrum. In der Realität ist das übertragene Signal jedoch nicht exakt periodisch, so daß ein kontinuierliches Spektrum erzeugt wird. Das Maximum der ersten Harmonischen liegt dabei in etwa bei der Frequenz f₀ = 1/T_bit. T_bit repräsentiert die Dauer von Informationsbits, die in einem Datenpakt enthalten sind.

Die Erfindung betrifft ein Elektroniksystem insbesondere für Fahrzeuge. Das Elektroniksystem umfaßt eine elektronische Steuereinheit, zumindest eine Peripherieeinheit und eine Kommunikationsleitung. Die Kommunikationsleitung verbindet die elektronische Steuereinheit mit der Peripherieeinheit. Über die Kommunikationsleitung werden Datenpakete zwischen der Steuereinheit und der Peripherieeinheit ausgetauscht. Das Elektroniksystem ist dazu ausgebildet, die Dauer der Datenpakete und/oder die Dauer der im zugehörigen Datenpaket enthaltenen Informationsbits zu variieren.

Erfindungsgemäß wird dafür gesorgt, daß der Strom zwischen den Peripheriegeräten und der elektronischen Steuereinheit möglichst von einer periodischen Funktion abweicht. Dazu wird die Dauer der Datenpakete und/oder der einzelnen in den Datenpaketen enthaltenen Bits beispielsweise mittels diskreter Sequenzen variiert. In beiden Fällen führt dies dazu, daß das Frequenzspektrum der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung über einen größeren Frequenzbereich verteilt wird. Das Maximum des Amplitudenspektrum fällt damit unter den vorgegebenen Richtwert G.

Vorzugsweise werden die Datenpakete taktgesteuert auf die Kommunikationsleitung multiplexiert. Die Frequenz des Taktgenerators wird variiert, damit das Amplitudenspektrum verbreitert wird.

Den Peripherieeinheiten können Komponenten zugeordnet werden. Als Komponenten werden bevorzugt Sensoren, Aktoren, Gurtaufrollerantriebe oder Zünder an pyrotechnischen Rückhaltesystemen eingesetzt. Diese Komponenten stellen jeweils Bestandteile eines Rückhaltesystems für Fahrzeuginsassen. Das erfindungsgemäße Elektroniksystem kann auch andere elektrische Fahrzeugkomponenten enthalten, wie Teile eines Antiblockiersystems oder die Beleuchtungsanlage.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Amplitudenspektrum des herkömmlichen und des erfindungsgemäßen Elektroniksystems.
2 einen schematischen Aufbau des Elektroniksystems des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
3 eine Darstellung eines Signals, welches herkömmlich in einem Elektroniksystem zwischen Peripherieeinheiten und einer elektronischen Steuereinheit ausgetauscht wird.
4 eine Darstellung eines Signals, welches erfindungsgemäß in einem Elektroniksystem zwischen Peripherieeinheiten und einer elektronischen Steuereinheit ausgetauscht wird.
5 eine Darstellung eines Datenpakets a_x, in dem Informationsbits T_x,1, ..., T_xn enthalten sind.
In 2 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Elektroniksystems schematisch dargestellt. Eine elektronische Steuereinheit 10a sowie mehrere Sensoren 12b, 12c sind in der Figur vorgesehen. Die elektronische Steuereinheit 10a und die Sensoren 12b, 12c sind über eine Kommunikationsleitung 20 miteinander verbunden. Datenpakete werden über die Kommunikationsleitung an alle angeschlossenen elektronischen Einheiten übertragen. Die Sensoren 12b, 12c werden von der elektronischen Steuereinheit 10a überwacht. Die Meßdaten der Sensoren werden an die Steuereinheit 10a übertragen.
3 zeigt schematisch die herkömmliche Form des Datenaustauschs zwischen Sensor 12b, 12c und elektronischer Steuereinheit 10a. Bezugszeichen a kennzeichnet die Länge der Datenpakete, die zwischen Sensor 12b, 12c und Steuereinheit 10a übertragen werden. Die Amplitude der Signale wird durch Bezugszeichen V repräsentiert. Herkömmlicherweise ist sowohl die Länge a der Datenpakete als auch die Dauer T_bit der in den Datenpaketen enthaltenen Bits konstant. Folglich ist das Übertragungssignal im wesentlichen eine periodische Funktion, deren Periode durch T in 3 gekennzeichnet ist. Die abgestrahlte elektromagnetische Strahlung hat ein Amplitudenmaximum im Bereich der Frequenz f₀ = 1/T_bit, wie es in 1 gezeigt ist.
Erfindungsgemäß wird sowohl die Länge a der Datenpakete als auch die Dauer T_bit der darin enthaltenen Bits insbesondere in diskreten Schritten variiert. Dies ist in 4 und 5 gezeigt. Bezugszeichen a₁ bis a_m repräsentieren jeweils verschiedene Diskrete Längen der Datenpakete. Bezugszeichen T_x,1 bis T_x,n kennzeichnen jeweils verschiedene diskrete Längen der im zugehörigen Datenpaket a_x enthaltenen Informationsbits. Aufgrund der Variation der Zeitparameter a und T_bit verbreitert sich das Amplitudenspektrum der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung derart, daß die maximale Amplitude unterhalb des vorgegebenen Richtwertes G liegt. Demzufolge werden elektronische Bauelemente von der erzeugten elektromagnetische Strahlung weniger gestört.

Claims

Verfahren zur Reduzierung der Auswirkung elektromagnetischer Störstrahlung auf Elektroniksysteme in Fahrzeugen, bei dem eine elektronische Steuereinheit (10a) über eine Kommunikationsleitung (20) digitale Daten mit Peripherieeinheiten (12b, 12c) in diskreten Datenpaketen austauscht, wobei die Dauer (a₁, a₂, ..., a_m) der Datenpakete und/oder die Dauer (T_x,1, T_x,2, ..., T_x,n) der im zugehörigen Datenpaket a_x enthaltenen Informationsbits variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datenpakete taktgesteuert auf die Kommunikationsleitung (20) multiplexiert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Frequenz des Taktgenerators variiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem den Peripherieeinheiten (12b, 12c) Komponenten zugeordnet sind, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: – Sensoren, – Aktoren, – Gurtaufrollerantrieben, – Zündern an pyrotechnischen Rückhaltesystemen.
Elektroniksystem insbesondere für Fahrzeuge, mit – einer elektronischen Steuereinheit (10a), – zumindest einer Peripherieeinheit (12b, 12c), und – einer Kommunikationsleitung (20), welche die elektronische Steuereinheit (10a) mit der Peripherieeinheit (12b, 12c) verbindet und über die Datenpakete zwischen der Steuereinheit (10a) und der Peripherieeinheit (12b, 12c) ausgetauscht werden, wobei das Elektroniksystem dazu ausgebildet ist, die Dauer (a₁, a₂, ..., a_m) der Datenpakete und/oder die Dauer (T_x,1, T_x,2, ..., T_x,n) der im zugehörigen Datenpaket a_x enthaltenen Informationsbits zu variieren.
Elektroniksystem nach 5, mit einem Taktgenerator, wobei die Datenpakete taktgesteuert auf die Kommunikationsleitung multiplexiert werden.
Elektroniksystem nach Anspruch 6, bei dem die Frequenz des Taktgenerators variabel ist.
Elektroniksystem nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei dem der Peripherieeinheit (10b, 10c) Komponenten zugeordnet sind, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: – Sensoren, – Aktoren, – Gurtaufrollerantrieben, – Zündern an pyrotechnischen Rückhaltesystemen.
Elektroniksystem nach Anspruch 7, bei dem der Sensor dazu vorgesehen ist, den Bewegungszustand eines Fahrzeugs zu erfassen.