DE102013012368B4 - Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz - Google Patents

Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz Download PDF

Info

Publication number
DE102013012368B4
DE102013012368B4 DE102013012368.2A DE102013012368A DE102013012368B4 DE 102013012368 B4 DE102013012368 B4 DE 102013012368B4 DE 102013012368 A DE102013012368 A DE 102013012368A DE 102013012368 B4 DE102013012368 B4 DE 102013012368B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
data
network
motor vehicle
communication
electrical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102013012368.2A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102013012368A1 (de
Inventor
Erwin Köppendörfer
Rainer Pöhmerer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leoni Kabel GmbH
Original Assignee
Leoni Kabel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leoni Kabel GmbH filed Critical Leoni Kabel GmbH
Priority to DE102013012368.2A priority Critical patent/DE102013012368B4/de
Priority to PCT/EP2014/065313 priority patent/WO2015011005A1/de
Publication of DE102013012368A1 publication Critical patent/DE102013012368A1/de
Priority to US15/005,185 priority patent/US9871559B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013012368B4 publication Critical patent/DE102013012368B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/548Systems for transmission via power distribution lines the power on the line being DC
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/02Details
    • H04L12/10Current supply arrangements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/40006Architecture of a communication node
    • H04L12/40045Details regarding the feeding of energy to the node from the bus
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B2203/00Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5429Applications for powerline communications
    • H04B2203/5445Local network
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B2203/00Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5462Systems for power line communications
    • H04B2203/547Systems for power line communications via DC power distribution
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/40208Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215Controller Area Network CAN
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/40267Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

Kraftfahrzeug-Bordnetz mit einer Anzahl an Verbrauchern (S1 - S7, Z), die jeweils an einer elektrische Versorgungsleitung (2) angeschlossen sind, wobei zumindest mehreren Verbrauchern (S1 - S7, Z) jeweils eine Kommunikationseinheit (K) zugeordnet ist, mit der der jeweilige Verbraucher (S1 - S7, Z) zur Datenübermittlung verbunden ist, wobei das Bordnetz mehrere voneinander getrennte Teilnetze (A, B, C) hat und die Kommunikationseinheiten (K) derart ausgebildet sind, dass sie unter Ausnutzung der Versorgungsleitungen (2) ein sich über die getrennten Teilnetze (A, B, C) erstreckendes vermaschtes Datennetz (6) aufbauen und Daten, die von den Verbrauchern bereitgestellt werden, aufbereiten und als Datensignal (D) über die Versorgungsleitungen (2) übermitteln, so dass eine Kommunikation zwischen Kommunikationseinheiten (K) in den getrennten Teilnetzen (A, B, C) ermöglicht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie ein Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem solchen Kraftfahrzeug-Bordnetz.
  • In einem Kraftfahrzeug-Bordnetz werden eine Vielzahl von Verbrauchern über Versorgungsleitungen des Bordnetzes mit einer Strom- und Spannungsquelle, üblicherweise die Kraftfahrzeug-Batterie, zur Strom- und/oder Spannungsversorgung verbunden. Neben Leistungsverbrauchern wie beispielsweise Stellmotoren etc. finden sich in einem Bordnetz auch eine Vielzahl von Kleinverbrauchern, beispielsweise Sensoren oder Aktoren, die in zunehmenden Maße in Kraftfahrzeugen zur Erhöhung der Sicherheit, des Komforts oder auch im Hinblick auf Fahrer-Assistenz-Systeme eingesetzt werden. Derartige Sensoren sind beispielsweise Temperatursensoren, Abstandssensoren usw. Die Daten solcher Signalgeber werden über Datenleitungen an Empfänger, üblicherweise Steuergeräte, übermittelt und dort ausgewertet.
  • Für die Datenübertragung sind in Kraftfahrzeug-Bordnetzen bereits Datenbusse bekannt, wie beispielsweise die Bussysteme CAN (Controller Area Network) oder auch der LIN-Bus (Local Interconnect Network). Die einzelnen Aktoren/Sensoren sind dabei über eine Datenleitung an diese Feldbusse angeschlossen.
  • Mit der Zunahme der Signalgeber wie Sensoren oder Aktoren steigt der Verdrahtungsaufwand zunehmend an. Neben der Versorgungsleitung ist jeweils immer auch eine Datenleitung erforderlich.
  • In der US 2012/0146776 A1 ist ein sogenanntes Powerline-Kommunikationsnetz beschrieben, bei dem ein Master-Teilnehmer und mehrere Slave-Teilnehmer über eine Stromversorgungsleitung zur Datenübermittlung miteinander verbunden sind. Bei dem Kommunikationsnetz handelt es sich dabei um ein geschlossenes Netz, bei dem über den Master-Teilnehmer eine bestimmte Gruppe von Slave Teilnehmern angesteuert werden, die beispielsweise innerhalb einer Tür angeordnet sind. Die Kommunikation wird dabei von einem zeitlich getriggerten Kommunikationsprotokoll gesteuert, bei dem von dem Master-Teilnehmer den einzelnen Slave-Teilnehmern Zeitfenster zugewiesen werden, innerhalb derer sie für das Senden oder Empfangen von Signalen bereit sind.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug-Bordnetz zu ermöglichen, bei dem der Verdrahtungsaufwand gering gehalten ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug-Bordnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Die im Hinblick auf das Bordnetz angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.
  • Das Kraftfahrzeug-Bordnetz umfasst eine Anzahl von Verbrauchern, die jeweils an einer elektrischen Versorgungsleitung zur Strom- und/oder Spannungsversorgung angeschlossen sind. Zumindest mehreren Verbrauchern, vorzugsweise Sensoren oder Aktoren, ist jeweils eine Kommunikationseinheit zugeordnet, mit der der jeweilige Verbraucher zur Datenübermittlung verbunden ist. Die Kommunikationseinheiten sind weiterhin derart ausgebildet, dass sie unter Ausnutzung der Versorgungsleitungen ein vermaschtes Datennetz (Mesh-Netz) aufbauen und Daten, die von den ihnen zugeordneten Verbrauchern bereitgestellt werden, über die Versorgungsleitungen übermitteln.
  • Dieses Konzept beruht dabei grundsätzlich auf der Kombination einer an sich bekannten Datenübermittlung über Versorgungsleitungen, wie sie beispielsweise unter dem Begriff „Power LAN“ oder „Powerline communication (PLC)“ bekannt ist. Diese ist jedoch nur für eine Punkt-zu-.Punkt Kommunikation zwischen zwei direkt verbundenen Geräten geeignet und daher als solche nicht auf ein Bordnetz zu übertragen. Diese bekannte PLC-Technik wird daher erweitert und kombiniert mit einem speziellen Datenübertragungsnetz, in dem nämlich ein so genanntes vermaschtes Netz über diese Versorgungsleitungen aufgebaut wird. Der entscheidende Vorteil hierbei ist darin zu sehen, dass durch den Aufbau eines vermaschten Netzes auch Übermittlungen von Daten zwischen einem Verbraucher und einem Ziel- oder Endgerät, wie beispielsweise einer Steuereinheit, auch dann möglich ist, wenn keine direkte Punkt-zu-Punkt Leitungsverbindung zwischen dem Verbraucher und dem Zielgerät besteht. Erst durch die Kombination dieser beiden Techniken ist in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz eine zuverlässige Datenübertragung beispielsweise von Sensoren oder Aktoren zu Steuergeräten unter Verzicht auf separate Datenleitungen ermöglicht. Dies führt insgesamt zu einer Reduzierung des Verkabelungs- und Verdrahtungsaufwands und insgesamt dadurch zu einer Gewichtsreduktion durch den damit einhergehenden Wegfall von einzelnen Kabeln.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass ein einheitlicher Kabelbaum für unterschiedliche Ausstattungsvarianten eines Kraftfahrzeugs herangezogen werden kann. Bisher ist für jede Ausstattungsvariante eines Kraftfahrzeugs ein eigener spezieller Kabelbaum erforderlich, da bisher beispielsweise für einen zusätzlichen Sensor ein zusätzliches Datenkabel erforderlich ist. Es ergeben sich daher insbesondere auch Kosteneinsparungen. Es lassen sich dadurch auch einfacher Änderungen beispielsweise noch während der Produktion des Fahrzeuges oder während eines Produktzyklusses vornehmen, ohne dass zwingend aufwändige Änderungen am Kabelsatz erforderlich sind.
  • Zur Datenübertragung über die Versorgungsleitungen sind die Kommunikationseinheiten grundsätzlich zur Aufmodulation des zu übertragenden Datensignals auf die bestehende Bordnetzspannung ausgebildet, wie dies aus der PLC-Technik bekannt ist.
  • Als Datensignale werden hierbei Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz vorzugsweise im Bereich von 100kHz bis hin zu 100MHz und insbesondere im Bereich von mehreren zehn MHz, beispielsweise 25 MHz eingesetzt.
  • Die Einkopplung der Datensignale erfolgt in bekannter Weise und kann auf unterschiedlichen Wegen vorgenommen werden, beispielsweise mit Richtkopplern, sogenannten Baluns, Antennen oder auch mittels galvanischer, induktiver oder kapazitiver Kopplung.
  • Das Bordnetz weist mehrere voneinander getrennte Teilnetze auf und eine Kommunikation ist mittels des Datennetzes zwischen zwei Kommunikationseinheiten ermöglicht, die in voneinander getrennten Teilnetzen angeordnet sind. Bei einem Bordnetz bestehen üblicherweise mehrere voneinander getrennte Teilnetze, die keine direkte Leitungsverbindung untereinander aufweisen. Die Teilnetze sind lediglich an der gemeinsamen Batterie angeschlossen. Über diese ist jedoch keine Datenübertragung möglich. Durch den Aufbau des Datennetzes ist daher auch eine Kommunikation zwischen den Verbrauchern unterschiedlicher Teilnetze ermöglicht, ohne dass zwischen diesen eine direkte Punkt-zu-Punkt Leitungsverbindung besteht, wie dies bei der PLC-Technik erforderlich ist. Hierzu wird allgemein das Datensignal von einem Teilnetz in das andere Teilnetz eingekoppelt.
  • Zweckdienlicherweise erfolgt hierbei eine automatische Einkopplung und Übertragung eines Datensignals von einer Versorgungsleitung in eine andere Versorgungsleitung, ohne dass ein spezielles Koppelelement eingesetzt ist. Hierbei wird insbesondere der in der Datenübertragung üblicherweise unerwünschte Effekt des Nebensprechens ausgenutzt, bei dem ein Signal von einer Leitung in eine benachbarte weitere Leitung automatisch einkoppelt. Um dies zu gewährleisten sind daher vorzugsweise die Versorgungsleitungen als ungeschirmte Leitungen ausgebildet. Die Datenkommunikation innerhalb des Datennetzes, insbesondere über die Grenzen der Teilnetze hinweg, beruht daher wesentlich auf diesen Effekt des Nebensprechens unter Berücksichtigung der üblichen Ausgestaltung eines Bordnetzes. Mehrere Versorgungsleitungen auch unterschiedlicher Teilnetze sind zumindest bereichsweise eng beieinander beispielsweise in einem gemeinsamen Kabelsatzbereich oder auch innerhalb eines gemeinsamen Kabelmantels geführt.
  • Weiterhin bilden in vorteilhafter Ausgestaltung zur Umsetzung des grundlegenden Konzepts die einzelnen Kommunikationseinheiten jeweils einen Knoten des vermaschten Datennetzes. Bei der Datenübertragung von einer Kommunikationseinheit zu einem Zielgerät, welches ebenfalls einen Knoten des Netzes bildet, wird das zu übertragende Datensignal daher entweder direkt an das Zielgerät übermittelt oder auch über verschiedene, durch die weiteren Kommunikationseinheiten gebildete Zwischenknoten, sofern keine direkte Verbindung zur Verfügung steht.
  • Die Kommunikationseinheiten sind dabei zweckdienlicherweise unmittelbar in die Verbraucher integriert. Eine separate Verbindung zwischen den jeweiligen Verbrauchern und den Kommunikationseinheiten ist daher nicht erforderlich. Die Kommunikationseinheiten sind vorzugsweise unmittelbar als Kommunikationsmodule in eine elektronische Schaltung oder auch einen Chip der jeweiligen Verbraucher integriert, über die auch die Datenerfassungen, gegebenenfalls auch eine erste Datenverarbeitung, erfolgt.
  • Zur Datenübertragung wird dabei zweckdienlicherweise ein Kommunikationsprotokoll nach dem OSl-Modell mit einem Protokollstapel eingesetzt. Das Kommunikationsprotokoll ist daher nach Art eines Stapels aufgebaut mit mehreren Schichten, die sich nach dem bekannten OSl-Modell bestimmen.
  • Dieses OSl-Modell bildet die Grundlage für unterschiedliche Kommunikationsprotokolle für vermaschte Netzwerke.
  • Ein spezielles Kommunikationsprotokoll für eine drahtlose Funkübertragung mit geringen Datenraten ist beispielsweise das unter dem Namen ZigBee bekannte Protokoll. Das eingesetzte Kommunikationsprotokoll ist vorzugsweise in Anlehnung an dieses ZigBee-Protokoll aufgebaut. Der wesentliche Unterschied zum ZigBee-Protokoll ist darin zu sehen, dass dieses für eine Funkübertragung ausgelegt ist, während vorliegend das Kommunikationsprotokoll zur drahtgebundenen Übertragung durch Aufmodulation auf die Bordnetzspannung ausgebildet ist.
  • Ein anderes an sich bekanntes Kommunikationsprotokoll ist das unter dem Namen „Z-Wave“ bekannte Protokoll, welches speziell für ein vermaschtes Netz ausgebildet ist.
  • Wesentlich ist, dass die einzelnen Kommunikationseinheiten (Teilnehmer) nicht nur zum Senden und Empfangen sondern auch zur Durch- und Weiterleitung der Datensignale ausgebildet sind, wodurch eine Vermaschung des Netzes ermöglicht ist.
  • Beispielsweise entsprechend dem ZigBee-Standard sind die einzelnen Kommunikationseinheiten vorzugsweise als Router ausgebildet. Jede einzelne, jeweils einen Knoten des Datennetzes bildende Kommunikationseinheit vermittelt oder routet daher die empfangenen Datensignale selbsttätig weiter und entscheidet insbesondere auch über den zu wählenden Datenpfad bis zu dem Zielgerät. Insbesondere entscheidet die jeweilige Kommunikationseinheit selbst, an welche nächstgelegene Zwischen-Kommunikationseinheit (Zwischenknoten) das Datensignal weitergeleitet wird.
  • Für die Adressierung gibt die als Sender fungierende Kommunikationseinheit üblicherweise eine Zieladresse an, die dem Datensignal mitgegeben wird. Je nach Adressierungsart besteht dabei die Möglichkeit, dass bereits in dieser Information die Route festgelegt ist, sodass die einzelnen Zwischenknoten entlang dieser Vorgabe das Datensignal weiterleiten. Alternativ erfolgt eine so genannte indirekte Adressierung, bei der die Kommunikation beispielsweise über einen so genannten Koordinator des Netzwerkes erfolgt.
  • Zweckdienlicherweise ist daher auch eine der Kommunikationseinheiten als ein solcher Koordinator insbesondere im Sinne des ZigBee-Standards ausgebildet.
  • Insgesamt ist das Datennetz vorzugsweise als sogenanntes selbstorganisierendes oder selbstinitiierendes Datennetz ausgebildet. Das Datennetz mit den Kommunikationseinheiten ist daher dafür ausgebildet, Veränderungen bei den Teilnehmern automatisch zu erkennen und bei neuen Teilnehmern diese in das Datennetz automatisch zu integrieren incl. beispielsweise einer Adressvergabe für den neuen Teilnehmer. Eine manuelle Bedienereingabe ist hierzu nicht erforderlich. Der Z-Wave Standard unterstützt eine derartige Selbstorganisation.
  • Die Datenübertragung über die Versorgungsleitung eignet sich lediglich für die Übertragung von Signalen mit geringer Übertragungsrate. Die Verbraucher, die auf diese Weise miteinander oder mit einem Zielgerät kommunizieren, sind daher zweckdienlicherweise derartige Einheiten, die nur geringe Datenraten erzeugen, wie insbesondere einfache Sensoren und Aktoren, beispielsweise einfache Bedien- oder Anzeigeelemente zur Bedienung von elektrischen Komponenten, wie beispielsweise Schalter oder Regelknöpfe. Bildübertragungen sind nicht vorgesehen. Tonübertragungen mit niedrigen Datenraten sind demgegenüber möglich und auch vorgesehen.
  • In bevorzugter Weiterbildung ist zumindest einer der Verbraucher nach dem Plug and Play-Prinzip an verschiedenen Stellen des Bordnetzes in eine Versorgungsbuchse einsteckbar. Das Bordnetz weist hierzu mehrere derartiger Versorgungsbuchsen zum reversiblen Einstecken von Verbrauchern auf.
  • Diese Ausgestaltung nutzt in vorteilhafter Weise insbesondere die Selbstorganisation des Datennetzes aus. Dadurch ist eine flexible Anordnung und insbesondere eine freie Versetzbarkeit beispielsweise von Bedienelementen ermöglicht. Bei bisherigen Bordnetzen ist der Ort eines jeweiligen Bedien-, Anzeige oder auch Designelements vom Hersteller fest vorgegeben. Durch das hier geschaffene insbesondere selbstorganisierende Daten- und Kommunikationsnetz ist eine herstellerunabhängige Platzierung derartiger Bedienelemente ermöglicht.
  • Mit dem hier beschriebenen Datennetzes ist allgemein bei der Konfiguration eines Bordnetzes eine hohe Flexibilität erreicht. Änderungen am Bordnetz sind ohne großen Aufwand möglich. Kundenwünsche können daher auch noch sehr spät während der Produktion oder sogar nach der Produktion berücksichtigt werden.
  • Diese Flexibilität wird erweitert, indem für den Kunden durch die Anordnung von Versorgungsbuchsen die Möglichkeit geschaffen wird, Verbraucher an unterschiedlichen Positionen innerhalb des Kraftfahrzeugs zu positionieren. Die Verbraucher integrieren sich dabei automatisch in das Datennetz und können somit beispielsweise mit einer Steuereinheit kommunizieren. Bei den Verbrauchern handelt es sich beispielsweise um einen Regelknopf für die Klimatisierung des Fahrzeuges oder um einen Steuerknopf für die Ansteuerung eines Stellmotors.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur näher erläutert. Dieses zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Ausschnitt aus einem Kraftfahrzeug-Bordnetz.
  • Das Bordnetz umfasst hierbei eine Vielzahl von einzelnen Versorgungsleitungen 2, die beispielsweise über einen Stromverteiler 4 an eine Gleichstrom- und Gleichspannungsquelle, insbesondere eine Kraftfahrzeug-Batterie angeschlossen sind.
  • Das Bordnetz ist dabei in mehrere voneinander getrennte Teilnetze A,B,C unterteilt. Unter voneinander getrennt wird hierbei verstanden, dass ein auf eine Versorgungsleitung 2 des einen Teilnetzes A,B,C aufmoduliertes Datensignal D nicht über eine Leitungsverbindung, also nicht drahtgebunden, auf die Versorgungsleitung 2 des anderen Teilnetzes A,B,C übertragbar ist.
  • Die einzelnen Versorgungsleitungen 2 versorgen dabei eine Vielzahl von Verbrauchern, wobei im Ausführungsbeispiel beispielhaft mehrere Aktoren oder Sensoren S1 - S7 dargestellt sind. Diese sind beispielsweise Sensoren zur Erfassung von Umgebungszuständen oder auch Bedien- oder Schaltelemente, die vom Benutzer betätigt werden. Ergänzend ist als weiterer Verbraucher ein Zielgerät Z an das Bordnetz über die Versorgungsleitungen 2 angeschlossen. Dieses Zielgerät ist beispielsweise eine Steuer- oder Auswerteeinheit, die zum Empfang und zur Auswertung von Datensignalen D der einzelnen Sensoren S1 - S7 ausgebildet ist.
  • Ein jeder der Sensoren S1 - S7 sowie auch das Zielgerät Z weist eine integrierte Kommunikationseinheit K auf. Diese Kommunikationseinheit K ist ebenfalls an die jeweilige Versorgungsleitung 2 angeschlossen, an die auch der jeweilige Verbraucher S1 - S7, Z angeschlossen ist. Die Kommunikationseinheiten K bilden durch eine geeignete Konfiguration jeweils einen Netzknoten eines vermaschten Datennetzes 6. Die in der Figur dargestellte Struktur bildet eine derartige vermaschte Netzstruktur.
  • Die Kommunikationseinheiten K erhalten von einem Sensorteil des jeweiligen Sensors S1 - S7 beispielsweise ein Bedien-, Schalt- oder Messsignal, welches an das Zielgerät Z zu übertragen ist. Dieses Messsignal wird in der Kommunikationseinheit K aufbereitet und entsprechend einem definierten Kommunikationsprotokoll als Hochfrequenz-Datensignal bereitgestellt. So wird insbesondere das eigentliche Messsignal ergänzt um beispielsweise die Zieladresse des Zielgeräts Z entsprechend dem Kommunikationsprotokoll. Das derart aufbereitete Datensignal D wird anschließend mit Hilfe eines Modulators M, welcher vorzugsweise ebenfalls integraler Bestandteil des jeweiligen Verbrauchers S1 - S7, Z ist, auf die an der jeweiligen Versorgungsleitung 2 anliegenden Bordnetzspannung als Hochfrequenzsignal aufmoduliert, so dass das Datensignal D über die jeweilige Versorgungsleitung 2 nach Art der PLC-Technologie übermittelt werden kann.
  • Üblicherweise ist die jeweilige Versorgungsleitung 2 an einem Versorgungsanschluss, typischerweise an einem Stecker, angeschlossen. Der Modulator M ist mit dem jeweiligen Versorgungsanschluss zur Aufmodulation des Datensignals D verbunden, wie dies jeweils durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
  • Das eingesetzte Kommunikationsprotokoll ist beispielsweise in Anlehnung an das ZigBee-Protokoll aufgebaut.
  • Innerhalb des Datennetzes 6 bildet einer der Verbraucher S1 - S7, Z, im Ausführungsbeispiel das Zielgerät Z, einen so genannten Koordinator 8, welcher insbesondere die Administration und Verwaltung des Datennetzes 6 übernimmt und hierzu beispielsweise die Adressvergabe der einzelnen Verbraucher S1 - S7, Z regelt.
  • Da die einzelnen Teilnetze A,B,C lediglich über den auf Batteriepotential liegenden Verteiler 4 miteinander verbunden sind, lässt sich das aufmodulierte HF-Datensignal leitungsgebunden nicht von einem Teilnetz A,B,C in ein anderes Teilnetz A,B,C übertragen. Um dennoch eine Datenkommunikation auch zwischen Verbraucheren S1-S7 in verschiedenen Teilnetzen A,B,C zu ermöglichen wird der üblicherweise in der Signalübertragung unerwünschter parasitärer Nebeneffekt, nämlich insbesondere das des sogenannte Nebensprechen N ausgenutzt. Hierzu ist erforderlich, dass die Versorgungsleitungen 2 ungeschirmt sind und dass Versorgungsleitungen 2 von verschiedenen Teilnetzen A,B,C in ausreichender Nähe zueinander verlaufen. Unter diesen - bei einem herkömmlichen Bordnetz üblicherweise vorliegenden Voraussetzungen - wird daher das Datensignal D leitungsungebunden von einem Teilnetz A,B,C in das andere Teilnetz A,B,C übertragen und kann dort leitungsgebunden an die Zieladresse weitergeleitet werden. Es erfolgt also eine Kopplung zwischen den Teilnetzen A, B, C auf hochfrequenter Ebene. Der Aufbau des vermaschten Datennetzes 6 unter Ausnutzung der PLC-Technologie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz beruht in besonderer Weise auf der Ausnutzung dieses Effekts.
  • Bei dem Datennetz 6 handelt es sich vorzugsweise um ein selbstorganisierendes Datennetz 6, so dass einzelne Verbraucher S1-S7 einfach hinzugefügt werden können und selbsttätig und automatisch in das Datennetz 6 integriert werden. Eine manuelle Änderung von Konfigurationseinstellungen durch einen Bediener ist nicht erforderlich.
  • Dies ermöglicht insgesamt einen sehr flexiblen Aufbau des Datennetzes 6. Insbesondere wird dies für die Anwendung eines Plug-and-Play-Prinzips herangezogen. Hierzu umfasst das Bordnetz mehrere Versorgungsbuchsen 10, über die einzelne Verbraucher, im Ausführungsbeispiel der Verbraucher S6 durch einfaches Anstecken an das Kraftfahrzeug-Bordnetz, also an eine der Versorgungsleitungen 2 reversibel austauschbar angeschlossen werden kann. Der Verbraucher S6 ist hierzu mit einem Anschlussstecker 12 versehen, über den er mit der Versorgungsbuchse 10 zu verbinden ist. Sobald der Verbraucher S6 mit dem Bordnetz verbunden ist, wird er automatisch in das Kommunikations- und Datennetz 6 mit eingebunden.
  • Durch die Kombination der Datenübertragung über die Versorgungsleitungen 2 in Verbindung mit dem Aufbau eines vermaschten Datennetzes 6 mit den einzelnen Kommunikationseinheiten K und damit Verbrauchern S1 - S7, Z, als Netzknoten wird in vorteilhafter Weise eine Datenübertragung von den Sensoren S1 - S7 zu einem oder mehreren Zielgeräten Z ermöglicht, ohne dass separate Datenleitungen erforderlich sind. Hierzu wird insbesondere das Nebensprechen N ausgenutzt. Aufgrund des Aufbaus eines vermaschten Datennetzes 6 ist eine direkte Verbindung eines als Sender fungierenden Sensors S1 - S7 zum Zielgerät Z nicht erforderlich. Vielmehr wird bei dem vermaschten Datennetz 6 ausgenutzt, dass die Kommunikation über Zwischenknoten erfolgt. Aufgrund der Datenübertragung über die Versorgungsleitungen 2 sind dabei keine zusätzlichen Leitungen erforderlich. Das durch die Versorgungsleitungen 2 gebildete Versorgungsnetz wird daher zu einem Datennetz 6 ertüchtigt, welches ein teilvermaschtes Netzwerk bildet. Durch den Wegfall der sonst erforderlichen zusätzlichen Datenleitungen werden Gewicht und Kosten eingespart. Auch lassen sich Änderungen leichter implementieren, da beispielsweise ein zusätzlicher Sensor lediglich an das Versorgungsnetz angeschlossen werden muss. Der Koordinator 8 vergibt dann automatisch für diesen neuen Sensor eine Adresse, sodass dieser als weiterer Teilnehmer und Knoten im vermaschten Datennetz 6 herangezogen werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Versorgungsleitung
    4
    Stromverteiler
    S1 - S7
    Sensoren
    Z
    Zielgerät
    D
    Datensignal
    K
    Kommunikationseinheit
    M
    Modulationseinheit
    6
    Datennetz
    8
    Koordinator
    10
    Versorgungsbuchse
    12
    Anschlussstecker
    N
    Nebensprechen

Claims (14)

  1. Kraftfahrzeug-Bordnetz mit einer Anzahl an Verbrauchern (S1 - S7, Z), die jeweils an einer elektrische Versorgungsleitung (2) angeschlossen sind, wobei zumindest mehreren Verbrauchern (S1 - S7, Z) jeweils eine Kommunikationseinheit (K) zugeordnet ist, mit der der jeweilige Verbraucher (S1 - S7, Z) zur Datenübermittlung verbunden ist, wobei das Bordnetz mehrere voneinander getrennte Teilnetze (A, B, C) hat und die Kommunikationseinheiten (K) derart ausgebildet sind, dass sie unter Ausnutzung der Versorgungsleitungen (2) ein sich über die getrennten Teilnetze (A, B, C) erstreckendes vermaschtes Datennetz (6) aufbauen und Daten, die von den Verbrauchern bereitgestellt werden, aufbereiten und als Datensignal (D) über die Versorgungsleitungen (2) übermitteln, so dass eine Kommunikation zwischen Kommunikationseinheiten (K) in den getrennten Teilnetzen (A, B, C) ermöglicht ist.
  2. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach Anspruch 1, bei dem die Kommunikationseinheiten (K) zur Aufmodulation der zu übertragenden Datensignale (D) auf die Bordnetzspannung ausgebildet sind.
  3. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Datensignal (D) ein Hochfrequenz-Datensignal ist und die Versorgungsleitungen (2) ungeschirmt sind, so dass das Datensignal (D) im Betrieb ohne galvanische Verbindung von einer Versorgungsleitung (2) in eine weitere Versorgungsleitung (2) einkoppelt.
  4. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kommunikationseinheiten (K) Netzknoten des Datennetzes (6) bilden.
  5. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kommunikationseinheit (K) in den jeweiligen Verbraucher (S1 - S7, Z) integriert ist.
  6. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Datenübertragung ein Kommunikationsprotokoll nach dem OSl-Modell mit einem Protokollstapel eingesetzt wird.
  7. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Kommunikationsprotokoll ein an den Industriestandard ZigBee angelehntes Protokoll eingesetzt ist.
  8. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kommunikationseinheiten (K) als Router ausgebildet sind.
  9. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine der Kommunikationseinheiten (K) als Koordinator (8) ausgebildet ist.
  10. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Datennetz (6) ein selbstorganisierendes Datennetz (6) ist.
  11. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbraucher Aktoren und/oder Sensoren (S1 - S7) sind.
  12. Kraftfahrzeug-Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mehrere Versorgungsbuchsen (10) aufweist, über die zumindest einer der Verbraucher (S6) reversibel nach dem Plug and Play-Prinzip an verschiedenen Stellen des Bordnetzes an dieses anschließbar ist.
  13. Verfahren zur Übertragung von Datensignalen (D) in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, das mehrere Versorgungsleitungen (2) umfasst, die zur Strom- oder Spannungsversorgung von Verbrauchern mit diesen verbunden sind, wobei eine Mehrzahl von Kommunikationseinheiten (K) an unterschiedlichen Punkten des Bordnetzes an die Versorgungsleitungen (2) angeschlossen sind und Daten erhalten, wobei das Bordnetz mehrere voneinander getrennte Teilnetze (A,B,C) hat, die Kommunikationseinheiten (K) unter Ausnutzung der Versorgungsleitungen (2) ein sich über die getrennten Teilnetze (A, B , C) erstreckendes, vermaschtes Datennetz (6) aufbauen und über dieses aus den empfangenen Daten gebildete Datensignale (D) an ein Zielgerät (Z) übermitteln, so dass eine Kommunikation zwischen Kommunikationseinheiten (K) in den getrennten Teilnetzen (A, B, C) erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem und ein Datensignal (D) von einer Kommunikationseinheit (K) in dem einen Teilnetz (A,B,C) zu einer anderen Kommunikationseinheit (K) im anderen Teilnetz (A,B,C) über das Datennetz (6) übertagen wird, indem das Datensignal (D) durch den Effekt des Übersprechens von einer ungeschirmten Versorgungsleitung (2) des einen Teilnetzes (A,B,C) in eine ungeschirmte Versorgungsleitung (2) des anderen Teilnetzes (A,B,C) eingekoppelt wird.
DE102013012368.2A 2013-07-25 2013-07-25 Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz Active DE102013012368B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013012368.2A DE102013012368B4 (de) 2013-07-25 2013-07-25 Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz
PCT/EP2014/065313 WO2015011005A1 (de) 2013-07-25 2014-07-16 Kraftfahrzeug-bordnetz sowie verfahren zur übertragung von datensignalen in einem kraftfahrzeug-bordnetz
US15/005,185 US9871559B2 (en) 2013-07-25 2016-01-25 Motor vehicle on-board power system and method for transmitting data signals in a motor vehicle on-board power system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013012368.2A DE102013012368B4 (de) 2013-07-25 2013-07-25 Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013012368A1 DE102013012368A1 (de) 2015-01-29
DE102013012368B4 true DE102013012368B4 (de) 2022-06-09

Family

ID=51357902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013012368.2A Active DE102013012368B4 (de) 2013-07-25 2013-07-25 Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9871559B2 (de)
DE (1) DE102013012368B4 (de)
WO (1) WO2015011005A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108698546A (zh) * 2015-05-27 2018-10-23 国际智能技术公司 车身线束技术
CN116101189A (zh) 2016-06-24 2023-05-12 矢崎总业株式会社 车辆电路体
DE102017002061A1 (de) 2017-03-03 2018-09-06 Wabco Gmbh Steuergerät für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit einem derartigen Steuergerät
DE102017208747B4 (de) 2017-05-23 2020-11-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und System zur Adressierung von Sende- und Empfangseinheiten eines Fahrerassistenzsystems
DE102018222071A1 (de) 2018-12-18 2020-06-18 Zf Friedrichshafen Ag Steckeraufnahme zur gleichzeitigen Übertragung von Daten und Gleichspannung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10246261A1 (de) 2002-10-02 2004-04-22 Eichhoff Gmbh Vorrichtung zur induktiven Ankopplung von elektrischen Signalen an eine Spannungsversorgungsleitung sowie Bearbeitungsverfahren für einen Bandwickel
US20120146776A1 (en) 2010-12-14 2012-06-14 Honda Motor Co., Ltd. In-vehicle power line communication system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6943668B2 (en) * 2001-06-26 2005-09-13 General Electric Company Apparatus and method for reconfiguring a power line communication system
DE10248456A1 (de) * 2001-10-19 2003-06-18 Denso Corp Fahrzeugkommunikationssystem
JP4789584B2 (ja) 2004-11-12 2011-10-12 三洋電機株式会社 扁平渦巻電極体を備えた二次電池の製造方法
US7307519B2 (en) * 2005-07-12 2007-12-11 Yazaki Corporation Communication system and PLC network
WO2009145040A1 (ja) * 2008-05-29 2009-12-03 株式会社オートネットワーク技術研究所 通信装置、通信システム、ワイヤハーネス及び通信方法
KR101611296B1 (ko) * 2010-02-09 2016-04-12 엘지전자 주식회사 스마트 디바이스를 이용한 전력 제어 방법 및 장치
US8437882B2 (en) * 2010-02-17 2013-05-07 Inscope Energy, Llc Managing power utilized within a local power network
JP5722849B2 (ja) * 2012-09-03 2015-05-27 株式会社デンソー 車両用電力線通信システムおよび受信装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10246261A1 (de) 2002-10-02 2004-04-22 Eichhoff Gmbh Vorrichtung zur induktiven Ankopplung von elektrischen Signalen an eine Spannungsversorgungsleitung sowie Bearbeitungsverfahren für einen Bandwickel
US20120146776A1 (en) 2010-12-14 2012-06-14 Honda Motor Co., Ltd. In-vehicle power line communication system

Also Published As

Publication number Publication date
US20160142102A1 (en) 2016-05-19
US9871559B2 (en) 2018-01-16
WO2015011005A1 (de) 2015-01-29
DE102013012368A1 (de) 2015-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013012368B4 (de) Kraftfahrzeug-Bordnetz sowie Verfahren zur Übertragung von Datensignalen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz
DE102006014021B4 (de) Stromleitungs-Kommunikationssystem
DE112011100694T5 (de) Kommunikationsverbinder, Kommunikationskabelbaum und Kommunikatiossystem
DE102012209108B4 (de) Netzwerkeinrichtung, Netzwerkanordnung und Verfahren zum Betreiben einer Netzwerkanordnung
DE112014001347T5 (de) Fehlertolerante Schleife für einen Kommunikationsbus
WO2015028342A1 (de) Modusumschaltung eines steuergeräts zwischen diagnosebus und externer ethernetverbindung
WO2010146002A1 (de) Verfahren zum übertragen von daten zwischen teilnehmerstationen eines bussystems
DE102005044195A1 (de) Stromversorgungs- und Kommunikationssystem für ein Passagierflugzeug
DE60010327T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum senden und empfangen von stromversorgung und daten mittels zeitmultiplexübertragung
DE102009023949A1 (de) Datenübermittlungsgerät zur Fernüberwachung und-steuerung eines verteilten Prozesssystems
DE102015204714A1 (de) Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Datenübertragung in einem Bussystem
DE102021104420A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes, Bordnetz, und Steuergerät
DE112016005087T5 (de) Relaisvorrichtung, elektronische Steuervorrichtung und fahrzeugmontiertes Netzsystem
DE102005059012A1 (de) ASI-Sytem zum Anschluß mehrerer Sensoren und/oder Aktuatoren an eine Steuerung
DE102013015370A1 (de) Verfahren zur Bereitstellung und Übertragung von Daten, insbesondere in Verbindung mit einem Fahrzeug
EP3439245A1 (de) Datenübertragungsverfahren zwischen einem drehwinkelgeber und einer motorsteuereinrichtung oder einer auswerteeinheit
DE102021104422A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems, Kommunikationssystem und Rechensystem
DE102004013574B4 (de) Drahtloser RF-Fernsteuerzonenverbinder und zugehöriges System
DE202010000351U1 (de) Netzwerkinfrastruktur für mobile, in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzbare Maschinen
DE102015204924B4 (de) LIN-Netzwerk
DE102017109297A1 (de) Relaisschaltkastenanordnung
WO2012110538A1 (de) Kommunikationssystem mit einer durch eine recheneinheit steuerbaren elektronischen schaltung, insbesondere für ein kraftfahrzeug
DE102004013486A1 (de) Fernsteuerzonenverbinder und zugehöriges System
DE102020121644A1 (de) Modulare Ein- und Ausgabestation für ein industrielles Automatisierungssystem und/oder industrielles IoT-System
DE102019200907A1 (de) Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Datenübertragung in einem Bussystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LEONI KABEL GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: LEONI KABEL HOLDING GMBH, 90402 NUERNBERG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LEONI KABEL GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: LEONI KABEL GMBH, 90402 NUERNBERG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final