DE102006048109A1 - Controller for use with controller area network bus of motor vehicle, has terminals connected with central node point over capacitive unit and resistor unit, and central node point connected with mass over capacitive unit - Google Patents

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Abstract

The controller (16) has a terminal (A1') for a controller area network (CAN) bus line and another terminal (A2') for another CAN bus line. The terminals are connected with a central node point (K1') over a capacitive unit (C2) and a resistor unit (A2), and the central node point is connected with the mass over a capacitive unit (C1'), where the terminals has same large capacity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät mit einem ersten Anschluss für eine CAN-Busleitung und einem zweiten Anschluss für eine CAN-Busleitung. Sie betrifft auch ein CAN-Bussystem mit einem solchen Steuergerät und ein Kraftfahrzeug, in dem das CAN-Bussystem eingesetzt wird.The The invention relates to a control device with a first connection for a CAN bus line and a second connection for a CAN bus line. she also relates to a CAN bus system with such a control unit and a Motor vehicle in which the CAN bus system is used.

Vorliegend geht es um die Terminierung eines CAN (Controll Area Network)-Bussystems. Eine solche Terminierung ist notwendig, um Reflexionen von Signalen in dem CAN-Bus zu vermeiden. Bei Kraftfahrzeugen werden die Abschlüsse üblicherweise in solchen Steuergeräten bereitgestellt, die Teil der Grundausstattung sind. Bei den Abschlüssen werden die beiden Anschlüsse des jeweiligen Steuergeräts für die CAN-Busleitungen über Widerstände mit relativ kleinem Widerstand (typischerweise um die 60 Ω) an einen gemeinsamen Knotenpunkt geführt, und dieser Knotenpunkt ist über einen Kondensator mit Masse verbunden. Bei Steuergeräten, die nicht zur Grundausstattung gehören, wird ein hochohmiger Abschluss bereitgestellt, z. B. mit einem Widerstand von 1,3 kΩ, der jeweils von einem CAN-Busleitungsanschluss an einen Knotenpunkt geführt wird, welcher über einen Kondensator mit Masse verbunden ist. Es ist notwendig, dass dieser Widerstand hochohmig ist, weil die Widerstände in den Abschlüssen der Steuergeräte, die zur Grundausstattung gehören, die Gesamtbusimpedanz bestimmen sollen und die zusätzlichen Steuergeräte kein Einfluss auf die Gesamtbusimpedanz nehmen dürfen.present is about scheduling a CAN (Controll Area Network) bus system. Such Termination is necessary to reflect reflections of signals in the CAN bus to avoid. For motor vehicles, the terminations are usually in such controllers provided, which are part of the basic equipment. When the degrees are the two connections of the respective control device for the CAN bus cables via Resistors with relatively small resistance (typically around 60 Ω) to one common node, and this node is over a capacitor connected to ground. For control devices that are not belong to the basic equipment, a high impedance termination is provided, e.g. B. with a resistor of 1.3 kΩ, each from a CAN bus line connection led to a node which is over a capacitor is connected to ground. It is necessary that this resistance is high impedance because the resistances in the statements the control devices, which belong to the basic equipment, determine the total bus impedance and the additional ones Control units no Influence on the total bus impedance.

Der hochohmige Abschluss hat jedoch den Nachteil, dass an diesem höhere Störspannungen abfallen. Die Folge ist eine geringere Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern.Of the However, high-impedance termination has the disadvantage that fall off at this higher interference voltages. The result is a lower immunity to electromagnetic interference Fields.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Terminierung für CAN-Bussystems so zu optimieren, dass elektromagnetische hochfrequente Störungen keine bedeutende Rolle mehr spielen.It The object of the invention is to optimize termination for CAN bus systems in such a way that that electromagnetic high-frequency interference does not play a significant role play more.

Die Aufgabe wird durch ein Steuergerät nach Patentanspruch 1, ein CAN-Bussystem nach Patentanspruch 7 und ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 8 gelöst.The Task is by a control unit according to claim 1, a CAN bus system according to claim 7 and a motor vehicle according to claim 8 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät sind die beiden Anschlüsse jeweils über ein kapazitives Element mit einem zentralen Knotenpunkt verbunden, und der Knoten ist über ein kapazitives Element mit Masse verbunden. Bekanntlich schließen kapazitive Elemente höhere Frequenzen kurz. Die beschriebene Anordnung bedeutet dann nichts weiter, als dass hochfrequente Störungen über Kondensatoren (die kapazitiven Elemente) niederohmig an Masse gelegt sind. Aus dem hochohmigen Abschluss des Standes der Technik, der Störspannungen nach sich zieht, ist durch die kapazitiven Elemente ein Abschluss geworden, der zwar weiterhin eine große Impedanz für den Gleichstromanteil, d. h. auch für das Nutzsignal, hat und daher die Gesamtbusimpedanz nicht beeinflusst, der aber gleichzeitig eine niedrige Impedanz für hochfrequente elektromagnetische Störungen hat, so dass diese nicht in das eigentliche Steuergerät einkoppeln können.at the control unit according to the invention are the two connections each over a capacitive element connected to a central node, and the knot is over a capacitive element connected to ground. As you know, capacitive Elements higher Frequencies short. The arrangement described then means nothing further than that high-frequency interference via capacitors (the capacitive Elements) are grounded to low impedance. From the high-impedance Conclusion of the state of the art, which entails interference voltages, has become a conclusion through the capacitive elements, though continue a big one Impedance for the DC component, d. H. also for the useful signal, has and therefore the total bus impedance is not affected, but at the same time a low Impedance for has high-frequency electromagnetic interference, so these are not in the actual control unit can couple.

Die kapazitiven Elemente sind bevorzugt symmetrisch, d. h. das kapazitive Element, das den ersten Anschluss mit dem Knotenpunkt verbindet, hat dieselbe Kapazität wie das kapazitive Element, das den zweiten Anschluss mit dem Knotenpunkt verbindet. Es hat sich ergeben, dass hochfrequente Störungen durch eine Kapazität in einem Bereich von 50 bis 300 pF und bevorzugt 100 bis 220 pF besonders gut unterdrückt werden. Somit ist es möglich, dass die gleich große Kapazität einen Wert von kleiner als 1 nF hat, was deswegen bedeutend ist, weil Techniker ungern Kapazitäten im nF-Bereich einbauen, welche zu einer nicht tolerierbaren Veränderung der Nutzsignalform führen.The capacitive elements are preferably symmetrical, i. H. the capacitive Element that connects the first port to the node has the same capacity like the capacitive element connecting the second terminal to the node. It has been found that high frequency interference due to a capacity in one Range of 50 to 300 pF and preferably 100 to 220 pF especially well suppressed become. Thus it is possible that the same size capacity has a value of less than 1 nF, which is significant, because technicians are reluctant to capacity in the nF range, which leads to an intolerable change in the Lead Nutzsignalform.

Bevorzugt sind die beiden Anschlüsse direkt mit den kapazitiven Elementen und diese ihrerseits direkt mit dem Knotenpunkt verbunden. Es gibt also zwischen den Anschlüssen und dem Knotenpunkt kein Widerstandselement. Dadurch wird der Abfall von Störspannungen nahezu vollständig unterdrückt.Prefers are the two connections directly with the capacitive elements and these in turn directly connected to the node. So there are between the terminals and the node no resistance element. This will be the waste of interference voltages almost complete suppressed.

Unter manchen Umständen kann man jedoch ein Widerstandselement vorsehen. Dann sind die beiden Anschlüsse über das kapazitive Element und ein Widerstandselement mit dem Knotenpunkt verbunden. Das Widerstandselement sollte dann jedoch nicht hochohmig sein. Sein Widerstandswert soll te insbesondere kleiner als 100 Ω sein. Am besten sollte es den Widerstandswert der niederohmigen Abschlüsse nicht überschreiten, also auf um die 60 Ω begrenzt sein.Under some circumstances However, you can provide a resistance element. Then the two Connections over the capacitive element and a resistive element connected to the node. The resistance element should then not be high impedance. Its resistance value should in particular be less than 100 Ω. At the best it should not exceed the resistance of the low-resistance terminations, so limited to around 60 Ω be.

Die Erfindung wird auch durch ein CAN-Bussystem mit zwei CAN-Busleitungen, an denen zumindest ein erfindungsgemäßes Steuergerät angeschlossen ist, verwirklicht. Dieses CAN-Bussystem ist in einem Kraftfahrzeug einsetzbar.The Invention is also by a CAN bus system with two CAN bus lines to which at least one inventive control unit connected is realized. This CAN bus system is in a motor vehicle used.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung gegeben, wobei die Fig. ein elektronisches Schaltbild eines erfindungsgemäßes CAN-Bussystems ist.following becomes a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing, wherein the Fig. an electronic circuit diagram of an inventive CAN bus system is.

Ein CAN-Bussystem (CAN steht für Controll Area Network, Steuerbereichsnetz) weist eine erste Busleitung 10 (typischerweise „CAN high") und eine zweite CAN-Busleitung 12 (typischerweise „CAN low") auf. An die CAN-Busleitungen 10 und 12 sind Steuergeräte 14, 14', 16, 16' anschließbar. Da es vorliegend um die Anwendung in Kraftfahrzeugen geht, wird zwischen Steuergeräten 14, 14' der Grundausstattung und Steuergeräten 16, 16' einer möglichen Zusatzausstattung unterschieden. Ein notwendiger Busabschluss erfolgt naturgemäß durch die Steuergeräte 14, 14' der Grundausstattung. Üblicherweise sind dies genau zwei Steuergeräte. Zur Grundausstattung kann gelegentlich auch nur ein einziges Steuergerät gehören (nicht gezeigt). Die Steuergeräte 14 und 14' weisen jeweils einen Anschluss A1 für die CAN-Busleitung 10 und einen Anschluss A2 für die CAN-Busleitung 12 auf. Nicht gezeigt ist in der Fig. der Abgriff an den Anschlüssen A1 und A2, der für die eigentlichen Funktionalitäten der Steuergeräte 14 und 14' entsprechend ihrer Aufgaben vorgesehen ist. Auf jeden Fall ist parallel zu einem solchen Abgriff die dargestellte Schaltung vorgesehen: Der Anschluss A1 und der Anschluss A2 sind jeweils über einen Widerstand R1 mit einem Knotenpunkt K1 verbunden. Der Abschluss soll niederohmig ausgeführt sein und insbesondere eine Anpassung an eine gewünschte Busimpedanz von ca. 60 Ω sein. R1 wird, weil möglicherweise noch weitere Steuergeräte (siehe Steuergeräte 16 und 16') angeschlossen werden, etwas größer als 60 Ω definiert, typischerweise beträgt der Wert von R1 62 Ω. Der Knotenpunkt K1 ist über einen Kondensator C1 mit einer Kapazität von 4,7 nF mit Masse verbunden.A CAN bus system (CAN stands for Controll Area Network, control area network) has a first bus line 10 (typically "CAN high") and a second CAN bus line 12 (typically "CAN low") to the CAN bus lines 10 and 12 are ECUs 14 . 14 ' . 16 . 16 ' connected. Since this is the application in motor vehicles, is between ECUs 14 . 14 ' the basic equipment and control units 16 . 16 ' a possible additional equipment. A necessary bus termination naturally takes place through the control units 14 . 14 ' the basic equipment. Usually these are exactly two control units. The basic equipment may occasionally include only a single controller (not shown). The controllers 14 and 14 ' each have a port A1 for the CAN bus 10 and a port A2 for the CAN bus 12 on. Not shown in the figure, the tap on the terminals A1 and A2, for the actual functionalities of the control units 14 and 14 ' is provided according to their tasks. In any case, the illustrated circuit is provided in parallel to such a tap: The terminal A1 and the terminal A2 are each connected via a resistor R1 to a node K1. The termination should be low-impedance and in particular an adaptation to a desired bus impedance of about 60 Ω. R1 will, because possibly still further control devices (see control units 16 and 16 ' ), slightly greater than 60 Ω, typically R1 is 62 Ω. The node K1 is connected to ground via a capacitor C1 having a capacitance of 4.7 nF.

Die Steuergeräte 16 und 16' gehören zur Zusatzausstattung. Im Rahmen einer solchen Zusatzausstattung kann nur das Steuergerät 16 alleine bereit gestellt sein oder nur das Steuergerät 16' alleine, beide zusammen wie gezeigt oder noch mehr Steuergeräte, was durch die Strichelung in den CAN-Busleitungen 10 und 12 angedeutet ist.The controllers 16 and 16 ' belong to the additional equipment. In the context of such additional equipment, only the control unit 16 be provided alone or just the control unit 16 ' alone, both together as shown or even more control devices, what by the dashes in the CAN bus lines 10 and 12 is indicated.

Anstelle einen hochohmigen Abschluss wie im Stand der Technik bereitzustellen, werden die Anschlüsse A1' und A2' jeweils über einen Kondensator C2 und einen Widerstand R2 mit einem Knotenpunkt K1' verbunden, und dieser Knotenpunkt K1' wird über einen Kondensator C1 mit Masse verbunden. Die Kondensatoren C2 schließen hochfrequente Ströme kurz, so dass keine wesentlichen Störspannungen durch hochfrequente Einkopplungen erzeugt werden. Gleichzeitig wird die Busimpedanz nicht beeinträchtigt, so dass die Wirkung hochohmiger Widerstände erzielt wird, was den Gleichstrombereich angeht. Die Kondensatoren C2 haben typischerweise eine Kapazität von 100 bis 220 pF. Die Widerstände R2 sind optional. Zwar sind die Widerstände R2 eingezeichnet, sie können jedoch einen Widerstandswert von 0 Ω haben. Der Widerstandswert der Widerstände R2 sollte keineswegs so ausgestaltet sein, dass Störspannungen durch Hochfrequenzen nun doch relevant abfallen. Bevorzugt wird vorliegend ein Wert für R2, welcher 62 Ω nicht überschreitet, so dass der Widerstandswert von R2 z. B. gleich dem Widerstandswert von R1 ist. C1' kann den selben Wert wie C1 haben, vorliegend also 4,7 nF.Instead of to provide a high-impedance termination as in the prior art, become the connections A1 'and A2' each have a Capacitor C2 and a resistor R2 connected to a node K1 ', and this Node K1 'is via a Capacitor C1 connected to ground. The capacitors C2 close high-frequency Streams short, so that no significant interference voltages due to high-frequency couplings are generated. At the same time the Bus impedance not impaired, so that the effect of high-impedance resistors is achieved, which is the DC current range As. The capacitors C2 typically have a capacity of 100 up to 220 pF. The resistors R2 are optional. Although the resistors R2 are drawn, they can however have a resistance of 0 Ω. The resistance of the resistors R2 should by no means be designed so that interference voltages now fall off relevant by high frequencies. It is preferred in the present case a value for R2, which does not exceed 62 Ω, so that the resistance of R2 z. B. equal to the resistance value from R1. C1 'can have the same value as C1, in this case 4.7 nF.

Die Steuergeräte 16 und 16' werden bereits mit den Abschlusselementen C2, R2 und C1' gebaut, so dass sie bei Vorsehen einer Grundausstattung des CAN-Busses mit den Steuergeräten 14 und 14' jederzeit als Zusatzsteuergerät eingebaut werden können.The controllers 16 and 16 ' are already built with the termination elements C2, R2 and C1 ', so that they provide a basic configuration of the CAN bus with the control units 14 and 14 ' can be installed at any time as an additional control unit.

Claims (8)

Steuergerät (16, 16') mit einem ersten Anschluss (A1') für eine CAN-Busleitung und einem zweiten Anschluss (A2') für eine CAN-Busleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlüsse (A1', A2') jeweils über ein kapazitives Element (C2) mit einem zentralen Knotenpunkt (K1') verbunden sind und der Knotenpunkt (K1') über ein kapazitives Element (C1') mit Masse verbunden ist.Control unit ( 16 . 16 ' ) with a first connection (A1 ') for a CAN bus line and a second connection (A2') for a CAN bus line, characterized in that the two connections (A1 ', A2') each have a capacitive element (C2) are connected to a central node (K1 ') and the node (K1') via a capacitive element (C1 ') connected to ground. Steuergerät (16, 16') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Elemente (C2), über die die Anschlüsse (A1', A2') jeweils mit dem Knotenpunkt (K1') verbunden sind, eine gleich große Kapazität aufweisen.Control unit ( 16 . 16 ' ) according to claim 1, characterized in that the capacitive elements (C2), via which the terminals (A1 ', A2') are respectively connected to the node (K1 '), have an equal capacitance. Steuergerät (16, 16') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dass die gleich große Kapazität einen Wert von kleiner als 1 nF hat.Control unit ( 16 . 16 ' ) according to claim 2, characterized in that the equal capacity has a value of less than 1 nF. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlüsse direkt mit den kapazitiven Elementen und diese direkt mit dem Knotenpunkt verbunden sind.control unit according to one of the preceding claims, characterized that the two connectors directly with the capacitive elements and these directly with the node are connected. Steuergerät (16, 16'), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlüsse (A1', A2') über das kapazitive Element (C2) und ein Widerstandselement (A2) mit dem Knotenpunkt (K1') verbunden sind.Control unit ( 16 . 16 ' ), characterized in that the two terminals (A1 ', A2') via the capacitive element (C2) and a resistance element (A2) to the node (K1 ') are connected. Steuergerät (16, 16') nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (R2) einen Widerstandswert von kleiner als 100 Ω aufweist.Control unit ( 16 . 16 ' ) according to claim 5, characterized in that the resistance element (R2) has a resistance value of less than 100 Ω. CAN-Bussystem mit zwei CAN-Busleitungen (10, 12), an denen zumindest ein Steuergerät (16, 16') nach einem der vorhergehenden Anschlüsse angeschlossen ist.CAN bus system with two CAN bus cables ( 10 . 12 ), at which at least one control unit ( 16 . 16 ' ) is connected after one of the preceding connections. Kraftfahrzeug mit einem CAN-Bussystem nach Anspruch 7.Motor vehicle with a CAN bus system according to claim 7th
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