DE102015223626A1

DE102015223626A1 - Steuerelektronik für ein land- oder forstwirtschaftliches Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015223626A1
Application number: DE102015223626.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Csabai; Christian Fleischer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: IT201600101571A1; US20170106815A1; DE102015223626B4; US10293765B2

Abstract

Steuerelektronik für ein land- oder forstwirtschaftliches Fahrzeug oder eine land- oder forstwirtschaftliche Maschine, mit Stromanschlüssen zumindest für ein erstes Versorgungsnetz (45, 46) und ein zweites Versorgungsnetz (56, 57) und mit zumindest einem Netzwerkanschluss (80), welche Steuerelektronik eine Kommunikationsschaltung (70), die zur Datenübertragung über den Netzwerkanschluss (80) eingerichtet ist und über das erste Versorgungsnetz (45, 46) versorgt wird, und eine Logikschaltung (69) enthält, die mit der Kommunikationsschaltung (70) gekoppelt ist und zumindest einen Steuerausgang zur Steuerung einer über das zweite Versorgungsnetz (56, 57) versorgten elektrischen Last (84, 85) aufweist, wobei die Logikschaltung (69) über eine interne Versorgungsleitung und eine interne Masseleitung (94) mit dem zweiten Versorgungsnetz (56, 57) verbunden und zur Versorgung über das zweite Versorgungsnetz (56, 57) eingerichtet ist, wobei ein Trennschalter (95) in der internen Versorgungsleitung oder der internen Masseleitung (94) der Logikschaltung (69) angeordnet und eingerichtet ist, diese im Fall einer Unterbrechung des zweiten Versorgungsnetzes (56, 57) zu unterbrechen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerelektronik für ein land- oder forstwirtschaftliches Fahrzeug oder eine land- oder forstwirtschaftliche Maschine, mit Stromanschlüssen zumindest für ein erstes Versorgungsnetz und ein zweites Versorgungsnetz und mit zumindest einem Netzwerkanschluss, welche Steuerelektronik eine Kommunikationsschaltung, die zur Datenübertragung über den Netzwerkanschluss eingerichtet ist und über das erste Versorgungsnetz versorgt wird, und eine Logikschaltung enthält, die mit der Kommunikationsschaltung gekoppelt ist und zumindest einen Steuerausgang zur Steuerung einer über das zweite Versorgungsnetz versorgten elektrischen Last aufweist, sowie ein Verfahren zum Einschalten einer solchen Steuerelektronik, d.h. zum Einschalten der Stromversorgung der Steuerelektronik.
Moderne Bussysteme für land- und forstwirtschaftliche Fahrzeuge und Maschinen (z.B. die Norm ISO 11783, „ISOBUS“) legen zwecks Sicherstellung einer geringen Störanfälligkeit der Kommunikation zwischen den auf einer land- oder forstwirtschaftlichen Zugmaschine oder deren Anhänger montierten elektronischen Steuereinheiten (Electronic Control Unit, ECU) die Implementierung eines Kommunikationssystems (z.B. in Form eines Bussystems) mit potentialfreien Versorgungen (z.B. über eine 9-adrige Busverbindung für ISOBUS) mit folgenden Eigenschaften fest:

• die Anwendung eines ausschließlich zu diesem Zweck dienlichen zweiadrigen Kommunikationsnetzwerks (z.B. eines CAN-Netzwerkes) sowie die zugeordneten Kommunikationsabläufe;
• die Anwendung eines dreiadrigen Bus-Terminierung-Netzwerkes (Terminating Bias Circuit, TBC), das sicher stellt, dass wenn an einen zur Verlängerung des CAN-Busses bestimmten Anschluss kein Gegenstück angeschlossen ist, der Bus ordnungsgemäß terminiert ist, und damit Reflexionen der Datensignale unterdrückt werden;
• die Anwendung von zwei galvanisch getrennten Versorgungsnetzen, von denen das eine für Lasten und Aktuatoren (z.B. bei ISO 11783 sind das „PWR“ und „GND“ – bis max. 50 Ampere Stromstärke) und das andere (z.B. bei ISO 11783 sind das „ECU_PWR“ und „ECU_GND“ – bis max. 15 Ampere Stromstärke) für den Logikteil der einzelnen ECU's bestimmt ist, zu dem auch das oben erwähnte Kommunikationsnetzwerk (CAN-Netzwerk) galvanisch gehört; als galvanische Trennung wird hier allgemein nicht nur eine (rein theoretische) vollständige elektrische Trennung, sondern auch eine Trennung mit einer definierten Trennimpedanz bezeichnet.
• die zwei Versorgungsnetze sollen auf der Zugmaschine (in einer Zugmaschinen-ECU oder Traktor-ECU, auch TECU) und am Anhänger (oder „Implement“) eine definierte erste Mindest-Trennimpedanz (z.B. bei ISO 11783 zumindest 1 MOhm) sowie im Systembus („Implementbus“) eine definierte zweite Mindest-Trennimpedanz (z.B. bei ISO 11783 zumindest 5 MOhm) aufweisen und dabei auf der Zugmaschine an nur einer Stelle (z.B. am Minuspol einer Batterie) zusammengeführt werden. oder detaillierter:
• die Masseleitungen (GND und ECU_GND) der zwei Versorgungsnetze laufen ausschließlich zugmaschinenseitig in einem einzigen Punkt (am Minuspol der Batterie) zusammen. Zwecks Vermeidung von Masseschleifen wird anhängerseitig (auf dem Implement) die galvanische Trennung der zwei Versorgungsnetze gefordert. Anhängerseitig wird außerdem eine Mindestimpedanz zwischen GND und ECU_GND von 5 Megaohm gefordert, wenn keine ECU an den Bus angeschlossen ist.
• ECUs, die an einem solchen Kommunikationsbus angeschlossen sind, sollen zwischen ihren GND und ECU_GND Anschlüssen eine Mindestimpedanz von 1 Megaohm aufweisen.

Auf einem mit dieser Art galvanischen Trennung ausgestatteten System (z.B. gemäß ISOBUS) fungiert eine sogenannte Main ECU (auch Traktor-ECU oder kurz TECU) als Koordinator und Überwacher der Systembus-Funktionalität und sorgt dafür, dass

• allen am Systembus (ISOBUS) angeschlossenen ECU Steuerungen ein Zündsignal (auch Klemme_15 Signal) übermittelt wird, wenn der Fahrzeug-Schlüssel auf Stellung EIN ist; die Übermittlung kann über die Stromversorgung selbst oder über den Systembus erfolgen; und
• das Zündsignal (Klemme_15 Signal) für alle am Systembus (ISOBUS) angeschlossenen ECU Steuerungen eine gewisse Mindestdauer (z.B. mindestens zusätzliche 2 Sekunden) lang aktiviert bleibt, nachdem der Fahrzeug-Schlüssel auf Stellung AUS gedreht wurde.

Eine, z.B. an einen ISOBUS angeschlossene, TECU soll außerdem als Gateway fungieren können, d.h. als Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Kommunikationsnetzwerk und einer nicht im Kommunikationsnetzwerk eingebundenen, beispielsweise nicht standardkonformen, ECU, die Teil des Gesamtsystems ist.
Bei einer Steuerelektronik für eine elektronische Steuereinheit (ECU), welche den obigen Anforderungen entspricht, ist daher eine galvanische Trennung zwischen einerseits dem Kommunikationsnetzwerk und andererseits des ECU-Logikteils (z.B. der Logikschaltung) und den angeschlossen Leistungsbauteilen erforderlich, d.h. das Kommunikationsnetzwerk und die Leistungsbauteile sind untereinander potentialfrei. Eine solche Trennung wird üblicherweise dadurch erzielt, dass die Steuersignale für die Leistungsbauteile über galvanisch getrennte Kopplungen übertragen werden. Eine solche Kopplung kann beispielsweise optisch, magnetisch, kapazitiv oder per Funkverbindung erreicht werden. In jedem Fall ist eine solche Lösung aufgrund der Anzahl an zu trennenden Signalwegen mit einem erheblichen Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine wirtschaftliche, d.h. möglichst kostengünstig herstellbare, Steuerelektronik zu schaffen, welche zur Teilnahme an einem Kommunikationsnetzwerk – und zur Steuerung von über ein gegenüber dem Kommunikationsnetzwerk potentialfreies Versorgungsnetz versorgten Lasten eingerichtet ist, wobei das Bezugspotential des ersten Versorgungsnetzes, genannt „ECU_GND“, eine Trennimpedanz von mindestens 1 Megaohm zum Bezugspotential des zweiten Versorgungsnetzes, genannt „GND“, aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer Steuerelektronik der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, dass zumindest ein erstes Überbrückungselement eingerichtet ist, das erste Versorgungsnetz mit dem zweiten Versorgungsnetz zu verbinden, wobei das erste Überbrückungselement in einem Sperrzustand im Wesentlichen elektrisch isolierend und in einem Durchlasszustand im Wesentlichen elektrisch leitend ist, sodass die beiden Versorgungsnetze im Sperrzustand des zumindest einen ersten Überbrückungselements zumindest eine festgelegte Mindest-Trennimpedanz aufweisen.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis dass die Potentialfreiheit in der Regel nur im ausgeschalteten oder spannungslosen Zustand des Systems, d.h. des Fahrzeugs, der Maschine oder des „Implements“, und bei von einem Systembus getrennter Steuerelektronik definiert und verlangt wird bzw. notwendig ist. In diesem Zustand ist das erste Überbrückungselement im Sperrzustand, sodass die beiden Versorgungsnetze zumindest durch die Mindest-Trennimpedanz getrennt sind. Im eingeschalteten Zustand des Systems kann das erste Überbrückungselement zumindest vorübergehend in einen Durchlasszustand gebracht werden, sodass die galvanische Trennung vorübergehend aufgehoben wird und somit eine – vergleichsweise kostengünstige – elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kommunikationsnetzwerk, der Logikschaltung und der Ansteuerung der Lasten sowie den elektrischen Lasten hergestellt wird. Die Kopplung der Steuersignale kann somit über eine oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen erfolgen, was den Aufwand und die Herstellungskosten für die Steuerelektronik erheblich reduziert.
Vorzugsweise kann das erste Überbrückungselement ein erster Überbrückungsschalter sein, wobei der Sperrzustand ein ausgeschalteter oder geöffneter Zustand des ersten Überbrückungsschalters ist. Ein Überbrückungsschalter ermöglicht eine Trennung der beiden Versorgungsnetze im ausgeschalteten bzw. Sperrzustand, welche im Wesentlichen unabhängig von der anliegenden Spannung ist.
Wenn der Überbrückungsschalter ein MOSFET ist, d.h. ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, können auf kostengünstige Weise auch hohe Trennimpedanzen realisiert werden. Besonders günstig ist in diesem Zusammenhang die Verwendung eines MOSFETs vom p-Typ, welcher im Allgemeinen eine höhere Trennimpedanz als vergleichbare Schalter vom n-Typ aufweist. Selbstverständlich können aber grundsätzlich für den Überbrückungsschalter alle MOSFET Typen verwendet werden, wobei etwaige Vor- und Nachteile vom Design der Schaltung im Einzelnen abhängen.
In einer besonders günstigen Variante umfasst das erste Überbrückungselement zumindest eine erste Überbrückungsdiode und entspricht der Sperrzustand des ersten Überbrückungselements einem Betrieb der zumindest einen ersten Überbrückungsdiode in Sperrrichtung, wobei die erste Überbrückungsdiode in Durchlassrichtung das erste Versorgungsnetz mit dem zweiten Versorgungsnetz verbindet. Eine Überbrückungsdiode ist wesentlich kostengünstiger in der Herstellung als ein Schalter. Zudem ist keine getrennte Ansteuerung der Diode erforderlich. Die Überbrückungsdiode nimmt einen Durchlasszustand nur bei einer anliegenden Spannung oberhalb einer Durchlassspannung in Durchlassrichtung ein. Bei einer Spannung in Sperrrichtung oder unterhalb der Durchlassspannung, insbesondere in einem spannungslosen Zustand, verbleibt die Überbrückungsdiode in einem Sperrzustand. Dementsprechend wird bei einer Messspannung unterhalb der Durchlassspannung die Mindest-Trennimpedanz zwischen den Versorgungsnetzen eingehalten. Die Durchlassspannung kann gegebenenfalls durch eine Reihenschaltung mehrerer Überbrückungsdioden in geeigneter Weise festgelegt werden.
Weiters ist es vorteilhaft, wenn die festgelegte Mindest-Trennimpedanz zwischen den Bezugspotentialen der beiden Versorgungsnetze zumindest 1 Megaohm beträgt. Mit dieser Mindest-Trennimpedanz entspricht die Steuerelektronik den diesbezüglichen Anforderungen der internationalen Norm ISO 11783 für die Elektronik am Zuggerät und am Arbeitsgerät (Implement). Vorzugsweise kann die festgelegte Mindest-Trennimpedanz gemessen am Systembus und bei von einem Systembus getrennter Steuerelektronik zumindest 5 Megaohm betragen, was den Vorgaben der ISO 11783 für den Systembus (Implementbus) entspricht.
Darüber hinaus hat es sich als günstig herausgestellt, wenn zumindest ein Lastschalter dem zumindest einen Steuerausgang der Logikschaltung nachgeschaltet ist. Auf diese Weise sind sämtliche Steuerausgänge der Logikschaltung im ausgeschalteten Zustand des Systems bei geöffnetem Lastschalter (oder – im Fall mehrerer Lastschalter – wenn alle Lastschalter geöffnet sind) von den gesteuerten Lasten und dem sie versorgenden zweiten Versorgungsnetz galvanisch getrennt. Die Logikschaltung kann daher über das erste Versorgungsnetz versorgt werden. In diesem Fall ist die Logikschaltung im selben Versorgungsnetz wie die Kommunikationsschaltung angeordnet und kann daher mit letzterer direkt elektrisch leitend verbunden sein. Im eingeschalteten Zustand ist der Lastschalter (bzw. sind die Lastschalter) geschlossen und die Steuersignale können über die elektrisch leitenden Verbindungen über den (bzw. die) Lastschalter zu den gesteuerten Lasten im zweiten Versorgungsnetz übertragen werden.
Alternativ, und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, kann die Logikschaltung über das zweite Versorgungsnetz versorgt werden, wobei das erste Überbrückungselement zwischen den Anschluss für das erste Versorgungsnetz und die Logikschaltung geschaltet ist, sodass die Logikschaltung zur vorübergehenden Versorgung über das erste Versorgungsnetz eingerichtet ist. In diesem Fall ist die Logikschaltung im selben Versorgungsnetz wie die zu steuernden Lasten angeordnet und kann daher mit letzteren direkt elektrisch leitend verbunden sein. D.h., dass die galvanische Bezugspotential-Trennung auf die Schnittstellen-Ebene zwischen Kommunikationsschaltung und Logikschaltung der ECU gesetzt wird, wo eine wesentlich geringere Anzahl von galvanisch getrennten Kopplern anzubringen ist als im Fall einer galvanischen Trennung auf der Schnittstellen-Ebene zwischen der Logikschaltung der ECU und den einzelnen Leistungsschaltern. Es ist daher im einfachsten Fall nur ein Überbrückungselement, nämlich zwischen dem Anschluss für das erste Versorgungsnetz und der Logikschaltung, zur galvanischen Trennung im Sperrzustand des Überbrückungselements erforderlich. Ganz allgemein und unabhängig von der Verwendung eines Überbrückungselements ist es bei einer Steuerelektronik der eingangs angeführten Art vorteilhaft, wenn eine galvanische Trennung zwischen der Kommunikationsschaltung und der Logikschaltung vorgesehen ist, weil an dieser Stelle mit vergleichsweise geringem Aufwand eine Kopplung vorgesehen werden kann.
Im Zusammenhang mit einer solchen Steuerelektronik und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der eingangs angeführten Art wird nach einem Zündsignal eines land- oder forstwirtschaftlichen Fahrzeugs oder einer land- oder forstwirtschaftlichen Maschine, mit welchem Zündsignal ein Startvorgang eingeleitet wird, das erste Versorgungsnetz mit einer Spannungsversorgung verbunden, ausgelöst durch die Spannung am ersten Versorgungsnetz das erste Überbrückungselement der Steuerelektronik in einen Durchlasszustand gebracht (d.h. ein Überbrückungsschalter geschlossen oder eine Spannung oberhalb der Durchlassspannung in Durchlassrichtung an die Überbrückungsdiode angelegt) und eine vorübergehende Versorgung der Logikschaltung über das erste Versorgungsnetz vorgesehen, anschließend von der Logikschaltung die Versorgung über die Kommunikationsschaltung und den Netzwerkanschluss bestätigt, und daraufhin das zweite Versorgungsnetz mit einer Spannungsversorgung verbunden. Aufgrund der vorübergehenden Versorgung über das erste Versorgungsnetz, welches in der Regel zuerst mit Spannung versorgt wird, kann die Logikschaltung an einer Initialisierung der am Kommunikationsnetzwerk angeschlossenen Steuerelektroniken des Systems teilnehmen, welche vor der Aktivierung des zweiten Versorgungsnetzes stattfindet. Die Logikschaltung kann somit bereits eine Datenübertragung über den Netzwerkanschluss durchführen, bevor eine Spannung an das zweite Versorgungsnetz angelegt ist. Es ist daher in diesem Fall keine separate Logikschaltung zur Initialisierung des Kommunikationsnetzwerks erforderlich.
Weiters ist es im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Steuerelektronik mit einem ersten Überbrückungsschalter zwischen dem Anschluss für das erste Versorgungsnetz und der Logikschaltung besonders vorteilhaft, wenn ausgelöst durch die Spannung am zweiten Versorgungsnetz der erste Überbrückungsschalter geöffnet und die vorübergehende Versorgung der Logikschaltung über das erste Versorgungsnetz beendet wird (ein etwaiger Trennschalter – siehe unten – bleibt jedoch geschlossen). Die Steuerelektronik ist daher eingerichtet, nach einem Initialisierungs- oder Einschaltvorgang wieder eine galvanische Trennung zwischen dem Kommunikationsnetzwerk sowie der Kommunikationsschaltung auf der einen Seite und den elektrischen Lasten sowie der Logikschaltung auf der anderen Seite herzustellen. Im Fall einer ersten Überbrückungsdiode geht diese bei einer Spannung am zweiten Versorgungsnetz, welche der Spannung am ersten Versorgungsnetz entspricht, selbstständig in einen Sperrzustand über, sobald die Spannungsdifferenz in Durchlassrichtung unter die Durchlassspannung der Überbrückungsdiode fällt.
Um zusätzlich im eingeschalteten Zustand, d.h. im Betrieb des Systems, eine solche galvanische Trennung zwischen der Logikschaltung und der Kommunikationsschaltung zu implementieren, kann die Logikschaltung über einen Transformator, einen Kondensator, einen Optokoppler, einen Lichtwellenleiter oder ein Relais mit der Kommunikationsschaltung gekoppelt sein. Derartige Kopplungen ermöglichen eine Signal- und Datenübertragung ohne eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Teilnehmern. Aufgrund der auf den ersten Blick kontraintuitiven Führung der Trennung zwischen den beiden Schaltungen anstatt – was natürlich erscheint – zwischen der Logikschaltung und den zu steuernden Lasten ist nur eine galvanisch getrennte Signalkopplung erforderlich, was eine erhebliche Kostenersparnis bedeutet.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Logikschaltung vor unvorhergesehenen Entladeströmen, die auftreten, wenn die Masseverbindung zwischen Batterie und ECU unterbrochen ist, über das zweite Versorgungsnetz versorgter induktiver Lasten zu schützen, wenn die Logikschaltung über eine Versorgungsleitung und eine Masseleitung mit dem zweiten Versorgungsnetz verbunden und zur Versorgung über das zweite Versorgungsnetz eingerichtet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Steuerelektronik der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, dass ein Trennschalter in der internen Versorgungsleitung oder der internen Masseleitung der Logikschaltung angeordnet und eingerichtet ist, diese im Fall einer Unterbrechung des zweiten Versorgungsnetzes zu unterbrechen.
Vorteilhafter Weise ist der Trennschalter in der internen Masseleitung der Logikschaltung angeordnet, welche die Logikschaltung mit einer Masseleitung des zweiten Versorgungsnetzes verbindet.
Hinsichtlich einer raschen Reaktion im Fall einer Unterbrechung ist es günstig, wenn der Trennschalter mit einer Überwachungsschaltung ansteuerbar verbunden ist, wobei die Überwachungsschaltung eingerichtet ist, eine Spannungsdifferenz zwischen den Masseleitungen der beiden Versorgungsnetze oder einen über das Überbrückungselement fließenden Strom zu ermitteln und den Trennschalter zum Öffnen anzusteuern, sobald eine ermittelte Spannungsdifferenz oder ein ermittelter Strom einen vorgegebenen oberen Schwellwert überschreitet. Die Überwachungsschaltung misst und überwacht die Spannungsdifferenz bzw. den Strom zwischen den Masseleitungen praktisch kontinuierlich und kann den Trennschalter unmittelbar bei einer Unterbrechung der Masseleitung des zweiten Versorgungsnetzes und einer daraus resultierenden Spannungsdifferenz oder einem daraus resultierenden Strom über das Überbrückungselement öffnen.
Vorzugsweise kann die Überwachungsschaltung eingerichtet sein, den Trennschalter zum Schließen anzusteuern, sobald die ermittelte Spannungsdifferenz einen vorgegebenen unteren Schwellwert unterschreitet. Dadurch kann die gewöhnliche Versorgung der Logikschaltung, wie für einen voll funktionierenden Betriebszustand vorgesehen, wiederhergestellt werden.
Für den Fall einer Öffnung des Trennschalters ist es günstig, wenn die Logikschaltung zur vorübergehenden Versorgung über das erste Versorgungsnetz eingerichtet ist. So kann die Logikschaltung auch im Fehlerfall einer Unterbrechung des zweiten Versorgungsnetzes weiter betrieben werden und beispielsweise eine die Unterbrechung betreffende Diagnosenachricht über die Kommunikationsschaltung weitergeben.
Wie bereits oben im Zusammenhang mit dem Startvorgang ausführlich erläutert, ist es auch für den Fehlerfall einer Unterbrechung eines Versorgungsnetzes günstig, wenn zumindest ein erstes Überbrückungselement mit dem ersten Versorgungsnetz und mit dem zweiten Versorgungsnetz verbunden und eingerichtet ist, die beiden Versorgungsnetze zumindest vorübergehend zu verbinden, wobei das erste Überbrückungselement in einem Sperrzustand im Wesentlichen elektrisch isolierend und in einem Durchlasszustand im Wesentlichen elektrisch leitend ist, wobei die beiden Versorgungsnetze im Sperrzustand des ersten Überbrückungselements zumindest eine festgelegte Mindest-Trennimpedanz aufweisen. Die Mindest-Trennimpedanz entspricht dabei der weiter oben bereits näher definierten Mindest-Trennimpedanz.
Bei dem ersten Überbrückungselement kann es sich – wie oben bereits auch mit den jeweiligen Vorteilen näher erläutert – um einen ersten Überbrückungsschalter handeln, wobei der Sperrzustand ein ausgeschalteter oder geöffneter Zustand des ersten Überbrückungsschalters ist. Alternativ kann das erste Überbrückungselement eine erste Überbrückungsdiode sein und der Sperrzustand des ersten Überbrückungselements einem Betrieb der zumindest einen ersten Überbrückungsdiode in Sperrrichtung entsprechen, wobei die erste Überbrückungsdiode in Durchlassrichtung das erste Versorgungsnetz mit dem zweiten Versorgungsnetz verbindet.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das erste Überbrückungselement eine Versorgungsleitung des ersten Versorgungsnetzes mit einer Versorgungsleitung des zweiten Versorgungsnetzes verbindet. So kann im Fall einer Trennung einer der Versorgungsleitungen, eines teilweisen Ausfalls der Versorgung oder während eines Startvorganges eine Versorgung aus dem jeweils anderen Versorgungsnetz sichergestellt werden, wobei die Masseleitung im Allgemeinen weiter verwendet werden kann. Im Fall einer solchen Verbindung der Versorgungsleitungen ist ein Trennschalter, sofern er in der internen Versorgungsleitung angeordnet ist, selbstverständlich nicht zwischen der Logikschaltung und dem ersten Überbrückungselement angeordnet, sondern zwischen der Versorgungsleitung des zweiten Versorgungsnetzes und dem ersten Überbrückungselement.
Wie oben für einen Startvorgang oder einen Fehlerfall erwähnt, ist es grundsätzlich eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst unterbrechungsfreie Teilnahme der Steuerelektronik an einem Kommunikationsnetzwerk zu ermöglichen. Insbesondere soll eine Datenübertragung der Logikschaltung über den Netzwerkanschluss auch im Fehlerfall, einschließlich der oben angeführten Unterbrechung der Masseleitung und anschließender Öffnung des Trennschalters, aufrecht erhalten werden. Im Zusammenhang mit einer solchen vorübergehenden Versorgung ist es im Falle z.B. induktiver Lasten, die bei einer Öffnung des Trennschalters, bei einer Unterbrechung der Masseleitung des zweiten Versorgungsnetzes (zur ECU bzw. zur Logikschaltung) hohe Ströme auslösen können, günstig, wenn ein zweites Überbrückungselement mit einer Masseleitung des ersten Versorgungsnetzes und mit einer internen Masseleitung der Logikschaltung verbunden und eingerichtet ist, die beiden Masseleitungen zumindest vorübergehend zu verbinden, wobei das zweite Überbrückungselement in einem Sperrzustand im Wesentlichen elektrisch isolierend und in einem Durchlasszustand im Wesentlichen elektrisch leitend ist. Im Fall einer solchen Verbindung der Masseleitungen ist ein Trennschalter, sofern er in der internen Masseleitung angeordnet ist, selbstverständlich nicht zwischen der Logikschaltung und dem zweiten Überbrückungselement angeordnet, sondern zwischen dem zweiten Überbrückungselement und der Masseleitung des zweiten Versorgungsnetzes.
Vorzugsweise kann das zweite Überbrückungselement ein zweiter Überbrückungsschalter sein, wobei der Sperrzustand ein ausgeschalteter oder geöffneter Zustand des zweiten Überbrückungsschalters ist. Ein zweiter Überbrückungsschalter ermöglicht eine Trennung der beiden Versorgungsnetze im ausgeschalteten bzw. Sperrzustand, welche im Wesentlichen unabhängig von der anliegenden Spannung, beispielsweise von einer vorgegebenen Messspannung (z.B. von 200 mV) ist.
Wenn der zweite Überbrückungsschalter mit der Überwachungsschaltung ansteuerbar verbunden ist und diese eingerichtet ist, den zweiten Überbrückungsschalter zum Schließen anzusteuern, sobald die ermittelte Spannungsdifferenz einen vorgegebenen oberen Schwellwert überschreitet, – wobei vorzugsweise der Trennschalter gleichzeitig zum Öffnen angesteuert wird – kann vorteilhafterweise eine rasche und automatisierte Umschaltung der Versorgung der Logikschaltung bei gleichzeitigem Schutz der Logikschaltung vor unvorhergesehenen Entladeströmen erzielt werden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Überwachungsschaltung zusätzlich eingerichtet ist, den zweiten Überbrückungsschalter zum Öffnen anzusteuern, sobald die ermittelte Spannungsdifferenz einen vorgegebenen unteren Schwellwert unterschreitet, – wobei vorzugsweise der Trennschalter gleichzeitig zum Schließen angesteuert wird – sodass zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine Rückkehr zum Normalbetrieb, d.h. zu einer Versorgung über das zweite Versorgungsnetz, erfolgt und das erste Versorgungsnetz entlastet wird.
In einer besonders günstigen Variante kann das zweite Überbrückungselement zumindest eine zweite Überbrückungsdiode umfassen, wobei der Sperrzustand des zweiten Überbrückungselements einem Betrieb der zumindest einen zweiten Überbrückungsdiode in Sperrrichtung entspricht und wobei die zweite Überbrückungsdiode in Durchlassrichtung die interne Masseleitung mit dem ersten Versorgungsnetz verbindet. Bezüglich der Vorteile einer zweiten Überbrückungsdiode wird auf die obigen Ausführungen zur ersten Überbrückungsdiode verwiesen, welche hier analog gelten.
Hinsichtlich der oben erläuterten, in verschiedenen Situationen gewünschten oder aber notwendigen Trennimpedanz ist es wünschenswert, wenn die beiden Versorgungsnetze in einem ausgeschalteten Zustand der beiden Überbrückungsschalter zumindest eine festgelegte Mindest-Trennimpedanz aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels, auf das sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
1 als schematisches Blockschaltbild einen derzeit üblichen Systemaufbau bei einer landwirtschaftlichen Anwendung;
2 ein schematisches Blockschaltbild der elektronischen Steuereinheit gemäß 1 mehr im Detail;
3 als schematisches Blockschaltbild einen Systemaufbau bei einer landwirtschaftlichen Anwendung mit untereinander potentialfreien Versorgungsnetzen;
4 ein schematisches Blockschaltbild der elektronischen Steuereinheit gemäß 3 mehr im Detail und gemäß der vorliegenden Steuerelektronik ohne Überwachungsschaltung;
5 das Blockschaltbild gemäß 4 mit einigen beispielhaft angedeuteten Unterbrechungen der Masseverbindungen eines Versorgungsnetzes;
6 ein schematisches Blockschaltbild einer erweiterten elektronischen Steuereinheit mit einem Schutz der Logikschaltung vor Entladeströmen und zur Aufrechterhaltung der Versorgung für die Kommunikation bei Unterbrechung der Masseverbindungen eines Versorgungsnetzes; und
7 ein schematisches Blockschaltbild einer alternativen Steuereinheit mit einem Schutz der Logikschaltung vor Entladeströmen und zur Aufrechterhaltung der Versorgung für die Kommunikation bei Unterbrechung der Masseverbindungen eines Versorgungsnetzes.
In 1 ist der Aufbau einer Steuerelektronik einer landwirtschaftlichen Anwendung umfassend einen Traktor 1 oder eine Zugmaschine, ein Arbeitsgerät 2 (z.B. einen Anhänger) und ein Kabelgeschirr 3 zur Verbindung des Arbeitsgeräts 2 mit dem Traktor 1 vereinfacht schematisch dargestellt. Die Anwendung weist nur ein einziges Versorgungsnetz 4, 5 mit einer Masseleitung 4 (oder Referenzleitung) und einer Versorgungsleitung 5 auf. Die Masseleitung 4 ist mit dem Minuspol 6 einer Batterie 7 des Traktors 1 verbunden und die Versorgungsleitung 5 mit dem Pluspol 8 der Batterie 7 verbunden. Die Masseleitung 4 ist außerdem mit dem Gehäuse des Traktors 1 über eine Funktionserdung 9 verbunden. Das Versorgungsnetz 4, 5 versorgt am Traktor 1 sowohl eine zentrale elektronische Traktorsteuereinheit 10 als auch zusätzliche elektronische Steuereinheiten 11, 12, 13 sowie eine lokale Steuereinheit 14. Die Steuereinheiten 10–14 sind direkt an die Masseleitung 4 angeschlossen, wobei die Gehäuse der Steuereinheiten 10–14 über Funktionserdungen an das Chassis des Traktors oder Anhängers angebunden sein können.
Die Traktorsteuereinheit 10 ist mit einem Zündschalter 17 verbunden, wobei ein Zündsignal über eine von der Versorgungsleitung 5 abgezweigten Zündsignalleitung 18 übertragen wird. Sowohl die Traktorsteuereinheit 10 als auch ein Teil der weiteren Steuereinheiten 11, 13 sind mit der Zündsignalleitung 18 verbunden und eingerichtet, beim Aktivieren der Zündung ein Zündsignal zu empfangen. Alternativ führt die Zündsignalleitung 18 nur in eine erste ECU, und diese ECU verteilt dann ein eigenes, abgeleitetes Zündsignal an die übrigen ECUs im gesamten System. Außerdem sind die Steuereinheiten 11, 12, 13 über ein Datennetzwerk in Form eines zweiadrigen CAN-Busses 19 untereinander sowie mit der Traktorsteuereinheit 10 verbunden. Die lokale Steuereinheit 14 ist nicht direkt mit dem CAN-Bus 19 verbunden. Die Kommunikation mit der lokalen Steuereinheit 14 erfolgt über die mit ihr direkt über lokale Kommunikationsverbindungen 20 und das lokale Zündsignal verbundene Steuereinheit 11, welche als Gateway oder Netzübergang eingerichtet ist.
Das Gehäuse des Traktors 1 ist im dargestellten Aufbau ebenso wie das Gehäuse des Arbeitsgeräts 2 über Erdungen 21, 22 geerdet.
Das Kabelgeschirr 3 umfasst Verbindungsleitungen für das Versorgungsnetz 4, 5, die Zündsignalleitung 18, den CAN-Bus 19 sowie zusätzliche direkte Verbindungsleitungen 23 zwischen der Steuereinheit 11 des Traktors und einer elektronischen Steuereinheit 24 des Arbeitsgeräts 2. Das Arbeitsgerät 2 umfasst abgesehen von dieser Steuereinheit 24 eine weitere optionale elektronische Steuereinheit 25 sowie eine lokale Steuereinheit 26. Die beiden Steuereinheiten 24, 25 sind mit dem Versorgungsnetz 4, 5, der Zündsignalleitung 18 und dem CAN-Bus 19 verbunden. Die lokale Steuereinheit 26 des Arbeitsgeräts 2 ist nicht mit dem CAN-Bus 19 verbunden, sondern ist über lokale Kommunikationsverbindungen 27 und das lokale Zündsignal direkt mit der Steuereinheit 24 verbunden, welche als Gateway für die lokale Steuereinheit 26 fungiert. Außerdem ist die Masseleitung 4 im Arbeitsgerät 2 mit dessen Gehäuse verbunden.
Die Steuereinheiten 10, 11, 12, 13, 24, 25 können durch das Zündsignal aktiviert werden. Alternativ zur dargestellten direkten Verbindung mit dem Zündschalter 17 kann das Zündsignal auch nur von einer Steuereinheit empfangen und an die übrigen Steuereinheiten weitergeleitet werden, wie bei den (lokalen) Steuereinheiten 14, 26 dargestellt.
In 2 ist eine Steuereinheit 28 in der Art der Steuereinheiten 11, 12, 13, 14, 24 oder 25 gemäß 1 genauer dargestellt. Die dargestellte Steuereinheit 28 umfasst eine Steuerelektronik, welche eine Logikschaltung 29, eine Kommunikationsschaltung 30, eine Versorgungsschaltung 31, zwei Treiberschaltungen 32, 33, eine optionale lokale Kommunikationsschaltung 34 sowie eine Schutzschaltung 35 enthält. Die Versorgungsschaltung 31 der Steuerelektronik bzw. Steuereinheit 28 ist mit der Versorgungsleitung 5 des Traktors 1 (s. 1) verbunden und versorgt sowohl die Logikschaltung 29 als auch die Kommunikationsschaltung 30 mit Strom. Die Logikschaltung 29 und die Kommunikationsschaltung 30 sind ihrerseits mit der Masseleitung 4 des Traktors 1 verbunden. Sie werden demzufolge über das Versorgungsnetz 4, 5 des Traktors 1 mit Strom versorgt. Die Treiberschaltungen 32, 33 sind direkt in das Versorgungsnetz 4, 5 eingebunden. Die Versorgungsschaltung 31 ist mit der Zündsignalleitung 18 des Traktors 1 verbunden und eingerichtet, die Logikschaltung 29 und die Kommunikationsschaltung 30 nur bei einem anliegenden Zündsignal mit Strom zu versorgen. Die Kommunikationsschaltung 30 ist über einen Netzwerkanschluss 36 mit dem CAN-Bus 19 des Traktors 1 verbunden und zur Datenübertragung über den Netzwerkanschluss 36 und den CAN-Bus 19 eingerichtet. Die Kommunikationsschaltung 30 ist intern über eine lokale Signalleitung 37 mit der Logikschaltung 29 elektrisch verbunden; dasselbe gilt für die Signalverbindungen zwischen der Logikschaltung 29 und den Treiberschaltungen 32, 33 sowie der optionalen lokalen Kommunikationsschaltung 34, welche überdies nach außen einen lokalen Netzwerkanschluss 38 zur Anbindung zumindest einer lokalen Steuereinheit bereitstellt.
Lasten 39, 40 sind an die Treiberschaltungen 32, 33 angeschlossen und mit der Versorgungsleitung 5 und/oder der Masseleitung 4 verbunden. Im Einzelnen wird die Last 39 über die Treiberschaltung 32 versorgt, und sie ist mit der Masseleitung 4 verbunden. Die Last 40 wird direkt über die Versorgungsleitung 5 versorgt und ist über die Treiberschaltung 33 mit der Funktionsmasse 41 verbunden. In der Praxis ist die Treiberschaltung 33 direkt mit der Masseleitung 4 im Steuergerät verbunden, wobei die gezeigte Darstellung lediglich der Übersichtlichkeit dient.
Die Aktivierung der Steuereinheit 28 erfolgt über ein Zündsignal an der Zündsignalleitung 18. Das Zündsignal kann auch zur Versorgung des Logikteils, d.h. der Logikschaltung 29 und der Kommunikationsschaltung 30, genutzt werden, wobei ein festgelegter Laststrom nicht überschritten werden darf. Im Allgemeinen wird bei der in 2 dargestellten Steuerelektronik die Kommunikationsschaltung 30 und somit die bereitgestellte Kommunikationsschnittstelle, d.h. der CAN-Bus, über das Versorgungsnetz gespeist. Insbesondere ist die Referenz der Bussignale am CAN-Bus die gemeinsame Masseleitung 4. Zum Schutz der Bauteile kann optional eine ESD-Schutzschaltung 35 vorgesehen sein. Eine solche Schutzschaltung 35 ist vor allem dann zweckmäßig, wenn eine spezielle Schutzbehandlung der Steuereinheit 28 bzw. des Traktors 1 oder des Arbeitsgeräts 2, z.B. bei einem statischen Aufladen beim elektrostatischen Lackieren, erfolgen soll.
Die in 1 und 2 dargestellten Systeme weisen nur ein einzelnes Versorgungsnetz auf und können daher naturgemäß keine potentialfreien Versorgungsnetze bereitstellen. Sie entsprechen dadurch beispielsweise nicht den Anforderungen in den einschlägigen Normen (s. Einleitung). Insbesondere kann hier ein Übersprechen von der Versorgung der Lasten auf das Kommunikationsnetzwerk nicht wirksam unterdrückt werden.
Demgegenüber zeigen 3 und 4 eine bevorzugte Anwendung und Ausführungsform der vorliegenden Steuerelektronik. In 3 ist der Aufbau einer Steuerelektronik einer landwirtschaftlichen Anwendung umfassend einen Traktor 42 oder eine Zugmaschine, ein Arbeitsgerät 43 (z.B. ein Anhänger oder ein Anbaugerät) und ein Kabelgeschirr 44 zur Verbindung des Arbeitsgeräts 43 mit dem Traktor 42 vereinfacht schematisch dargestellt. Die gezeigte Architektur ist ISOBUS-konform, weil die gesamte Spannungsversorgung getrennt aufgebaut ist.
Konkret weist die Anwendung gemäß 3 ein erstes Versorgungsnetz 45, 46 auf, welches eine von einer zentralen elektronischen Traktorsteuereinheit 47 gespeiste Versorgungsleitung 45 und eine eigene Masseleitung 46 umfasst und zur Energieversorgung von zusätzlichen Steuereinheiten 48, 49 sowie einer optionalen Steuereinheit 50 am Traktor 42 und der Steuereinheit 51 sowie der optionalen Steuereinheit 52 am Arbeitsgerät 43 eingerichtet ist. Nicht ISOBUS-konforme lokale Steuereinheiten 53 bzw. 54 am Traktor 42 bzw. am Arbeitsgerät 43 sind nicht mit dem ersten Versorgungsnetz 45, 46 verbunden. Die Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 tritt in diesem Aufbau an die Stelle der Zündsignalleitung 18 gemäß 1 und 2. Die Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 ist durch eine zusätzliche Leitung gegenüber dem zuvor gezeigten System (1 und 2) gebildet. Zwecks einer besseren Übersichtlichkeit sind manche Steuereinheiten 49, 50 nicht direkt mit der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 verbunden, sondern die Verbindung ist als Äquipotential 55 dargestellt. In der Praxis sind immer alle Steuereinheiten, die ISOBUS-konform sind, direkt mit der Masseleitung 46 verbunden; die Darstellung stellt lediglich eine zeichnerische Vereinfachung dar.
Außerdem weist die Anwendung ein zweites Versorgungsnetz 56, 57 auf, welches eine Versorgungsleitung 56 und eine Masseleitung 57 umfasst und zur Versorgung der Steuereinheiten 47, 48 und 50–52 (die zusätzliche Steuereinheit 49 hat keine Lasten zu steuern und ist daher nur mit dem ersten Versorgungsnetz verbunden) sowie der lokalen Steuereinheiten 53, 54 eingerichtet ist. Die Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 ist von der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 mit Ausnahme einer Verbindungsstelle am Minuspol 58 einer Batterie 59 des Traktors 42 galvanisch getrennt, wobei die Trennimpedanz für die Steuergeräte am Traktor 42 und am Arbeitsgerät 43 größer als 1 MOhm ist und die Trennimpedanz zwischen den Masseleitungen 46, 57 gemessen am Systembus (Implementbus) im spannungslosen Zustand sowie ohne angeschlossene Steuerelektronik größer als 5 MOhm ist. Die Versorgungsleitung 56 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 ist über die Traktorsteuereinheit 47 und die gemeinsame Versorgungsleitung 63 mit dem Pluspol 60 der Batterie 59 verbunden. Die Traktorsteuereinheit 47 ist mit einem Zündschalter 61 verbunden, wobei ein Zündsignal über eine von der gemeinsamen Versorgungsleitung 63 abgezweigte Zündsignalleitung 62 übertragen wird. Außerdem sind die Steuereinheiten 48–52 über ein Datennetzwerk in Form eines zweiadrigen CAN-Busses 64 untereinander sowie mit der Traktorsteuereinheit 47 verbunden. Die lokalen Steuereinheiten 53, 54 sind nicht mit dem CAN-Bus 64 verbunden, sondern zur Kommunikation über eine der Steuereinheiten 48 bzw. 51 eingerichtet und über lokale Steuerleitungen 65, 65' direkt mit der jeweiligen Steuereinheit 48 bzw. 51 verbunden, sodass die Steuereinheiten 48, 51 als Gateway fungieren. Das Gehäuse des Traktors 42 ist im dargestellten Aufbau ebenso wie das Gehäuse des Arbeitsgeräts 43 über Erdungen 66, 67 geerdet.
Das Arbeitsgerät 43 ist mit dem Traktor 42 über das Kabelgeschirr 44 verbunden. Das Kabelgeschirr 44 umfasst Verbindungsleitungen für das erste Versorgungsnetz 45, 46, das zweite Versorgungsnetz 56, 57 und den CAN-Bus 64. Selbstverständlich können zusätzliche Verbindungsleitungen vorgesehen sein.
Beim Aktivieren der Zündung stellt die Traktorsteuereinheit 47 eine Versorgungsspannung am ersten Versorgungsnetz 45, 46 her, indem es die Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 mit der zentralen Versorgungsleitung 63 verbindet. Die über das erste Versorgungsnetz 45, 46 versorgten Steuereinheiten 48–52 werden dadurch aktiviert und bestätigen die über das erste Versorgungsnetz 45, 46 hergestellte Spannungsversorgung über den CAN-Bus 64. Daraufhin stellt die Traktorsteuereinheit 47 eine Versorgungsspannung am zweiten Versorgungsnetz 56, 57 her, indem sie die Versorgungsleitung 56 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 mit der zentralen Versorgungsleitung 63 verbindet.
In 4 ist eine erfindungsgemäße Steuerelektronik mit einer Steuereinheit 68 in der Art der Steuereinheiten 48–52 gemäß 3 – unter Weglassung des Kabelgeschirrs 44 – genauer dargestellt. Die dargestellte Steuereinheit 68 umfasst eine Steuerelektronik, welche eine Logikschaltung 69, eine Kommunikationsschaltung 70, eine zentrale Versorgungsschaltung 71, eine lokale Versorgungsschaltung 72, zwei Treiberschaltungen 73, 74, eine optionale lokale Kommunikationsschaltung 75, eine Schutzschaltung 76, einen ersten Überbrückungsschalter 77 und einen Spannungsdetektor 78 enthält. Die zentrale Versorgungsschaltung 71 der Steuerelektronik ist mit der Versorgungsleitung 56 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 der Anwendung 79, d.h. des Traktors 42 oder des Arbeitsgeräts 43, verbunden und versorgt die Logikschaltung 69 mit Strom. Die Logikschaltung 69 ist ihrerseits mit der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 der Anwendung 79 verbunden. Sie wird demzufolge über das zweite Versorgungsnetz 56, 57 des Traktors 42 über dessen Traktorsteuereinheit 47 und dessen Batterie 59 mit Strom versorgt. Die Treiberschaltungen 73, 74 sind direkt in das zweite Versorgungsnetz 56, 57 eingebunden.
Die zentrale Versorgungsschaltung 71 ist zusätzlich über den ersten Überbrückungsschalter 77 mit der Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 des Traktors 42 verbunden und eingerichtet, die Logikschaltung 69 bei geschlossenem Überbrückungsschalter 77 aus dem ersten Versorgungsnetz 45, 46 mit Strom zu versorgen.
Die lokale Versorgungsschaltung 72 der Steuerelektronik ist mit der Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 der Anwendung 79 verbunden und versorgt die Kommunikationsschaltung 70 mit Strom. Die Kommunikationsschaltung 70 ist ihrerseits mit der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 der Anwendung 79 verbunden. Sie wird demzufolge über das erste Versorgungsnetz 45, 46 des Traktors 42 mit Strom versorgt. Die Kommunikationsschaltung 70 ist über einen Netzwerkanschluss 80 mit dem CAN-Bus 64 des Traktors 42 verbunden und zur Datenübertragung über den Netzwerkanschluss 80 und den CAN-Bus 64 eingerichtet. Die Kommunikationsschaltung 30 ist intern über eine lokale Signalverbindung 81 galvanisch isoliert mit der Logikschaltung 69 gekoppelt.
Die Kopplung ist eine Signalkopplung zwischen den bei offenem Überbrückungsschalter 77 galvanisch getrennten Schaltungen 69, 70 der Steuerelektronik. Die Kopplung ist vorzugsweise über einen Optokoppler hergestellt. Die Kommunikationsschaltung 70, die lokale Versorgungsschaltung 72, der erste Überbrückungsschalter 77 und der Spannungsdetektor 78 bilden somit einen – bei geöffnetem Überbrückungsschalter 77 – mit definierter Trennimpedanz gegenüber der Logikschaltung 69 und den Treiberschaltungen 73, 74 getrennten Bereich 82 der Steuerelektronik. Die Verbindungen zwischen der Logikschaltung 69 und den Treiberschaltungen 73, 74 sowie der lokalen Kommunikationsschaltung 75, welche nach außen einen lokalen Netzwerkanschluss 83 z.B. zum Anschluss zumindest einer lokalen Steuereinheit bereitstellt, sind leitende elektrische Verbindungen.
An die Treiberschaltungen 73, 74 sind elektrische Lasten 84, 85, z.B. elektrische Aktuatoren oder Beleuchtungseinrichtungen, angeschlossen und mit der Versorgungsleitung 56 und/oder der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 verbunden. Im Einzelnen wird die eine Last 84 über die Treiberschaltung 73 versorgt, und sie ist mit der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 verbunden. Die andere Last 85 wird direkt über die Versorgungsleitung 56 versorgt und ist über die Treiberschaltung 74 mit Funktionsmasse 86 verbunden.
Da bei der in 4 dargestellten Steuerelektronik die Kommunikationsschaltung 70 und somit die bereitgestellte Kommunikationsschnittstelle, d.h. der CAN-Bus 64, über das erste Versorgungsnetz 45, 46 gespeist wird, ist die Referenz der Bussignale am CAN-Bus 64 die Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46. Ein Übersprechen von Signalen ausgehend von den Lasten 84, 85 auf den CAN-Bus 64 kann ausgeschlossen oder zumindest stark gedämpft werden, weil die Lasten 84, 85 auf die galvanisch getrennte Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 bezogen sind. Dadurch können Störungen am Kommunikationsnetz reduziert werden. Zum Schutz der Bauteile kann optional die ESD-Schutzschaltung 76 vorgesehen sein. Eine solche Schutzschaltung 76 ist – wie erwähnt – vor allem dann zweckmäßig, wenn eine spezielle Behandlung der Steuereinheit 69 bzw. der Anwendung 79, z.B. statisches Aufladen beim elektrostatischen Lackieren, erfolgt. Die Schutzschaltung 76 ist zusammen mit der Steuereinheit 68 mit der Erdung 87 verbunden. Die Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 ist über das Gehäuse der Anwendung 79 und die Erdung 88 geerdet.
Die Steuerelektronik 89 des Traktors 42 ist in 4 nur andeutungsweise eingezeichnet, wobei für mehr Einzelheiten auf die Ausführungen im Zusammenhang mit 3, insbesondere die dort beschriebene Traktorsteuereinheit 47, verwiesen wird.
Das Aktivieren der Zündung, vgl. 3, führt – wie oben bereits angedeutet – zum Einschalten der Steuerelektronik der verbundenen Steuereinheit 68 gemäß 4. Dabei wird eine am ersten Versorgungsnetz 45, 46 anliegende Spannung vom Spannungsdetektor 78 detektiert und ein entsprechendes Signal an die zentrale Versorgungsschaltung 71 weitergegeben. Die zentrale Versorgungsschaltung 71 schließt daraufhin den Überbrückungsschalter 77 und stellt dadurch eine vorübergehende Versorgung der Logikschaltung 69 über die Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 und die Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 her. Die Kommunikationsschaltung 70 wird von der Versorgungsleitung 45 und der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 gespeist. Die so versorgte Logikschaltung 69 bestätigt ihre Versorgung über die lokale Signalleitung 81 und die Kommunikationsschaltung 70, d.h. durch Absenden einer entsprechenden Mitteilung am CAN-Bus 64. Sobald die Versorgung am zweiten Versorgungsnetz 56, 57 hergestellt wird, erkennt dies die zentrale Versorgungsschaltung 71, und sie öffnet den Überbrückungsschalter 77. Ab diesem Zeitpunkt wird die Logikschaltung 60 über das zweite Versorgungsnetz 56, 57 versorgt, und sie ist von der Kommunikationsschaltung 70 und dem CAN-Bus 64 galvanisch getrennt. Die zentrale Versorgungsschaltung 71 ist zudem eingerichtet, bei vorübergehenden Ausfällen der Versorgung am zweiten Versorgungsnetz 56, 57 den Überbrückungsschalter 77 erneut für die Dauer des Ausfalls zu schließen und so eine unterbrechungsfreie Versorgung der Logikschaltung 69 sicherzustellen. Dasselbe gilt für einen festgelegten Zeitraum, z.B. zwei Sekunden, nach Ausschalten der Zündung, währenddessen die Versorgung am zweiten Versorgungsnetz 56, 57 bereits beendet ist und die Versorgung am ersten Versorgungsnetz 45, 46 aufrecht erhalten wird.
Während der Überbrückungsschalter 77 geschlossen ist, ist zwar die galvanische Trennung zwischen den Versorgungsnetzen aufgehoben, allerdings ist der Überbrückungsschalter 77 bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen nur während jener Zeiträume geschlossen, zu denen am zweiten Versorgungsnetz 56, 57 keine Spannung anliegt. D.h. in diesem Zeitraum können naturgemäß die ausschließlich über das zweite Versorgungsnetz 56, 57 versorgten Lasten nicht versorgt und somit nicht betrieben werden und es kann demzufolge auch nicht zu einem Übersprechen auf den CAN-Bus kommen.
Der Überbrückungsschalter 77 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein MOSFET vom p-Typ mit einer Impedanz im ausgeschalteten Zustand von z.B. 5 oder 10 MOhm. Die Anforderungen der ISO 11783 werden somit bei der gezeigten Steuerelektronik dadurch erfüllt, dass der Überbrückungsschalter 77 im spannungslosen Zustand des Systems jedenfalls geöffnet ist und somit die Mindest-Trennimpedanz zwischen den Versorgungsnetzen, d.h. insbesondere zwischen den Masseleitungen 46, 57 der Versorgungsnetze, eingehalten wird.
In 5 ist die Steuerelektronik gemäß 4 erneut wiedergegeben, wobei jeweils die gleichen Bezugsziffern für gleiche Elemente verwendet wurden. Anhand der bereits beschriebenen Steuerelektronik sind hier drei unabhängige Fehlerfälle einer Leitungsunterbrechung eingezeichnet. Bricht die Leistungsversorgung aufgrund einer Unterbrechung der Versorgungsleitung 56 ein, so besteht immer noch die Masseverbindung der Logikschaltung 69, welche über die Masseleitung 57 zur Leistungsversorgung hergestellt ist. Die Unterbrechung wird von der Logikschaltung 69 erkannt und die Logikschaltung 69 wird über den ersten Überbrückungsschalter 77 und die zentrale Versorgungsschaltung 71 mit der Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 verbunden. Dadurch ist die Versorgung der Logikschaltung 69 sowie eine kontinuierliche Kommunikation über den Netzwerkanschluss 80 gewährleistet, so wie vom ISOBUS Standard gefordert.
Bricht jedoch die Verbindung zur Leistungsmasse (GND) an bestimmten Stellen 90, 91, 92 so wird bei der dargestellten Steuerelektronik die Logikschaltung 69 unter Umständen nicht mehr versorgt, sodass die Versorgung der Leistungsteile nicht mehr aufrecht erhalten werden kann. Dabei gibt es drei unterschiedliche Szenarien, bei denen die Kommunikation aufrecht erhalten bleiben soll:

a) Unterbrechung der Masseleitung der Leistungsversorgung zwischen der Steuereinheit 68 und der Masseleitung 57 der Anwendung 79;
b) Unterbrechung der Masseleitung 57 der Leistungsversorgung zwischen der Anwendung 79 und dem Traktor 42; und
c) Unterbrechung der Masseleitung 57 der Leistungsversorgung der Anwendung zwischen der Steuereinheit 68 und nachgeschalteten Steuergeräten und Lasten, wobei die Steuereinheit 68 mit der Masseleitung 57 und der Masse der Batterie 59 verbunden bleibt.

Das erste Szenario a) entspricht einer Unterbrechung an der Stelle 91 in 5; das zweite Szenario b) entspricht einer Unterbrechung an der Stelle 90; das dritte Szenario c) entspricht einer Unterbrechung an der Stelle 92. Wie aus dem Schaltbild ersichtlich, führen die ersten beiden Unterbrechungsszenarien a) und b) bei der Schaltung gemäß 5 zu einem Ausfall der Versorgung der Logikschaltung 69, weil die Versorgung der Logikschaltung 69 nur über die Masseleitung 57 erfolgt. Das dritte Szenario c) führt dagegen nicht zu einem solchen Ausfall und wird daher im Weiteren nicht näher erläutert.
Mit der in 6 dargestellten Steuerelektronik werden die Ausfälle in den Szenarien a) und b) vermieden. Gegenüber der Schaltung gemäß 4 und 5 wurde ein zweiter Überbrückungsschalter 93 zwischen der internen Masseleitung 94 der Steuereinheit 68 und der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes (45, 46), und ein Trennschalter 95 zwischen der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes (56, 57) und der internen Masseleitung 94 der Steuereinheit 68 eingefügt. Der zweite Überbrückungsschalter 93 und der Trennschalter 95 sind mit einer Überwachungsschaltung 96 ansteuerbar verbunden, d.h. die Logikausgänge der Überwachungsschaltung 96 sind mit den Steuereingängen der beiden Schalter 93, 95 zur Ansteuerung der Schalterzustände verbunden. Die Überwachungsschaltung 96 weist zumindest zwei Messeingänge auf, welche mit der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes (45, 46) bzw. mit der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes (56, 57), zwischen dem Trennschalter 95 und dem Steuergeräteanschluss an den Kabelbaum der Anwendung 79, verbunden sind. Die Überwachungsschaltung 96 misst und überwacht die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Messeingängen und den angeschlossenen Masseleitungen 46, 57 und steuert die Schalter 93, 95 in Abhängigkeit von der ermittelten Spannungsdifferenz an.
Im normalen Betriebszustand d.h. wenn alle Verbindungen der beiden Versorgungsnetze bestehen (es besteht daher keine Spannungsdifferenz zwischen den Massen), ist der Trennschalter 95 geschlossen und der zweite Überbrückungsschalter 93 geöffnet und somit ist die Logikschaltung 69 der Steuereinheit 68 mit der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes (56, 57) verbunden. Das entspricht der Konfiguration bei den Schaltungen gemäß 3 und 4. Wird bei einem Startvorgang das erste Versorgungsnetz 45, 46 mit Strom versorgt, so wird wie gehabt die Kommunikationsschaltung 70 versorgt und die Versorgung der Logikschaltung 69 der Steuereinheit 68 über das erste Versorgungsnetz 45, 46 und die zentrale Versorgungsschaltung 71 hergestellt und die Logikschaltung 69 hochgefahren, um eine Kommunikation zu ermöglichen. Danach erfolgt die Aktivierung des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 zur Versorgung der Lasten 84, 85, wobei die Versorgung der Logikschaltung 69 ab diesem Zeitpunkt ausschließlich über das zweite Versorgungsnetz 56, 57 erfolgt und das erste Versorgungsnetz 45, 46 nur mehr den galvanisch getrennten Bereich 82, d.h. insbesondere die Kommunikationsschaltung 70, versorgt.
Beim Startvorgang besteht keine bzw. nur eine sehr kleine Spannungsdifferenz zwischen den Masseleitungen 46, 57, da beide im Normalfall ohne Unterbrechung mit dem Minuspol der Batterie 59 verbunden sind. Kommt es nun zu einer Trennung der Masseleitung 57 aufgrund einer Leitungsunterbrechung der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 zwischen der Anwendung 79 und dem Traktor 42 (Szenario b)), wird sich eine Spannungsdifferenz zwischen der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 und der Masseleitung des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 einstellen, da auf der Seite der Anwendung 79 die Masseverbindung des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 mit den angeschlossenen Lasten 84, 85 sowie weiteren Steuergeräten (ECUs) schwebend ist. Das bewirkt, dass etwaige Entladeströme der induktive Lasten 84, 85 oder die von anderebn Steuergeräten nun nicht mehr über die Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57, sondern über die Logikschaltung 69 fließen könnten. Es sollte in diesem Fall die Umschaltung des Trennschalters 95 als auch des zweiten Überbrückungsschalters 93 besonders schnell erfolgen, da ansonsten auch die gesamten Ströme aller anderen Steuergeräte über das Steuergerät 68 zur Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 fließen, was eine Überlastung dieser Leitung und des Steuergeräts 68 (was besonders gefährlich ist) zur Folge haben kann.
Die Spannungsdifferenz wird von der Überwachungsschaltung 96 festgestellt, welche daraufhin eine Überschreitung eines oberen Schwellwerts feststellt und den Trennschalter 95 öffnet. Wegen der dadurch erzielten Trennung wird die Logikschaltung 69 nun nicht mehr aktiv versorgt, da nun auch die interne Masseleitung 94 der Steuereinheit 68 schwebend ist. Allenfalls kann die Logikschaltung 69 für eine gewisse Zeit über Pufferkapazitäten der zentralen Versorgungsschaltung 71 versorgt werden, wobei die Masseverbindung über die Funktionsmasse 86 der Steuereinheit 68 hergestellt wird. Die Überwachungsschaltung 96 schließt daher gleichzeitig oder mit einer geringen Verzögerung den zweiten Überbrückungsschalter 93. Ebenfalls gleichzeitig sollen die Leistungsausgänge der Steuereinheit 68 zu den Lasten 84, 85 deaktiviert werden, um einen überhöhten Strom durch die Masseleitung des ersten Versorgungsnetzes zu unterbinden. Während dieser Schaltvorgänge bleibt auch die Kommunikation über den Netzwerkanschluss 80 aufrecht und bestehen.
Nun ist die interne Masseleitung 94 der Steuereinheit mit der Masseleitung 46 des ersten Versorungsnetzes 45, 46 verbunden. Dieser Zustand bleibt erhalten solange die Spannungsdifferenz (zumindest für eine gewisse Zeit) anliegt. In gewissen Zeitabständen überprüft die Überwachungsschaltung 96, ob noch immer eine Spannungsdifferenz besteht; ist dies der Fall ändert sich an der Konfiguration der Schalter 93, 95 nichts. Fällt jedoch die Spannungsdifferenz (zumindest für eine gewisse Zeit) unter einen unteren Schwellwert, so wird die ursprüngliche Schalterkonfiguration von der Überwachungsschaltung 96 wiederhergestellt, d.h. es wird der zweite Überbrückungsschalter 93 geöffnet und der Trennschalter 95 geschlossen und die Masseversorgung der Logikschaltung 69 erfolgt wie vor der Unterbrechung.
Optional kann während eines solchen Fehlerfalles auch der erste Überbrückungsschalter 77 geschlossen werden, sodass die Logikschaltung 69 vollständig über das erste Versorgungsnetz 45, 46 versorgt wird.
Kommt es zu einer lokalen Trennung der Massen aufgrund einer Leitungsunterbrechung zwischen der Steuereinheit 68 und der Masseverbindung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 im Kabelbaum der Anwendung 79 (Szenario a)), so wird sich ebenfalls eine Spannungsdifferenz zwischen der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 und der nur noch mit der isolierten, getrennten Masse des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 verbundenen internen Masseleitung 94 einstellen, da auf der Seite der Steuereinheit 68 durch die Unterbrechung die interne Masseleitung 94 und die Funktionsmasse 86 plötzlich schwebend ist. Aufgrund dieser Trennung wird die Logikschaltung 69 nun nicht mehr aktiv versorgt und es können wieder allenfalls Pufferkapazitäten der zentralen Versorgungsschaltung 71 die Versorgung für eine gewisse Zeit übernehmen. Die Überwachungsschaltung 96 wird dann wie in der oben beschriebenen Weise tätig werden, sodass die Steuerung des Trennschalters 95 und des zweiten Überbrückungsschalters 93, sowie optional des ersten Überbrückungsschalters 77, in der gleichen Art und Weise wie beim oben beschriebenem Szenario b) erfolgt.
Die in 7 schematisch dargestellte Steuerelektronik entspricht weitgehend der in 6 gezeigten Variante, sodass im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird und hinsichtlich der Übereinstimmungen auf die obige detaillierte Beschreibung verwiesen wird.
Anstelle des ersten Überbrückungsschalters 77 ist bei dieser Variante eine erste Überbrückungsdiode 97 mit der Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 des Traktors 42 verbunden und eingerichtet, die Logikschaltung 69 aus dem ersten Versorgungsnetz 45, 46 mit Strom zu versorgen, wenn die Spannung zwischen den Versorgungsleitungen 45, 56 der beiden Versorgungsnetze 45, 46, 56, 57 eine Durchlassspannung der ersten Überbrückungsdiode 97 übersteigt. Die erste Überbrückungsdiode 97 ist dabei in Durchlassrichtung von der Versorgungsleitung 45 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 in Richtung der zentralen Versorgungsschaltung 71 angeordnet. Durch die erste Überbrückungsdiode 97 wird die zentrale Versorgungsschaltung 71 über das erste Versorgungsnetz 45, 46 mit Spannung versorgt, sobald die Durchlassspannung der ersten Überbrückungsdiode 97 erreicht wird. Im spannungslosen Zustand der Steuereinheit 68, der bei einer Konformitätsmessungen gefordert wird, ist die Messspannung höchstens 200 mV. Um einen parasitären Weg zwischen den Masseleitungen 46, 57 der beiden Versorgungsnetze 45, 46, 56, 57 über die Bauteile der Steuerelektronik zu blockieren, ist es günstig, wenn die Durchlassspannung der ersten Überbrückungsdiode 97 von z.B. etwa 0,7 V oberhalb einer vorgegebenen oder voraussichtlichen Messspannung (z.B. 200 mV) liegt, sodass die Überbrückungsdiode 97 nicht leitend wird und der geforderte Trennwiderstand eingehalten wird.
Unter der Annahme, dass die beiden Masseleitungen 46, 57 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 bzw. des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 im Normalbetriebs (d.h. abgesehen von einem der oben beschriebenen Fehlerfälle) im Wesentlichen dasselbe Potential haben (da beide Massen in der Regel an der Batterie 59 verbunden sind), kann der zweite Überbrückungsschalter 93 durch zwei in Reihe geschaltete zweite Überbrückungsdioden 98 ersetzt werden. Die zweiten Überbrückungsdioden 98 sind dabei in Durchlassrichtung von der internen Masseleitung 94 zur Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 angeordnet.
Im Falle einer Unterbrechung der Masseleitung 57, wie oben beschrieben, wird dann zunächst auch die interne Masseleitung 94 der Logikschaltung 69 schwebend. Unter der Annahme, dass die interne Masseleitung 94 nur positiv gegenüber der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 werden kann, sind nun eine oder mehrere zweite Überbrückungsdioden 98 zwischen diesen beiden Masseleitungen 94, 46 eingefügt die dann leitend werden, wenn die Spannungsdifferenz einen gewissen Wert überschreitet. In normalen Fall (d.h. im Normalbetrieb, außerhalb eines Fehlerfalles) muss die Spannungsdifferenz kleiner als die gesamte Durchlassspannung der zweiten Überbrückungsdioden 98 (z.B. 2,1 V im Fall von drei Dioden mit jeweils 0,7 V Durchlassspannung) bleiben, um ein fehlerhaftes Durchschalten zu vermeiden (z.B. weil die Messspannung bei den Konformitätsmessungen 200 mV beträgt). Wird – z.B. im Fehlerfall – die Durchlassspannung der zweiten Überbrückungsdioden 98 durch die Potentialdifferenz zwischen den Masseleitungen 94, 46 erreicht, werden die Dioden leitend und die Überwachungsschaltung 96 erkennt dies, z.B. anhand des Stromes mittels Spannungsmessung an einem Shuntwiderstand (nicht gezeigt bzw. schematisch vereinfacht mit nur einer Verbindung dargestellt). Um einen längeren Kurzschluss zwischen den beiden Masseleitungen 46, 57 der Versorgungsnetze 45, 46, 56, 57 zu verhindern bzw. eine Überlastung der Masseleitung 46 des ersten Versorgungsnetzes 45, 46 zu verhindern, wird – wie bereits im Zusammenhang mit 6 beschrieben – der Trennschalter 95 im Fehlerfall geöffnet. Damit werden die Treiberschaltungen 73, 74 der Steuereinheit 68 nicht mehr versorgt und es herrschen im Wesentlichen die gleichen Versorgungsbedingungen wie bei der Ausführung mit Schaltern gemäß 6. Ein Unterschied zu 6 ist allerdings, dass in diesem Zustand mit der Überwachungsschaltung 96 keine Spannungsdifferenzen zwischen den Masseleitungen 46, 57 gemessen wird, sondern über einen Shunt-Widerstand in Reihe mit den zweiten Überbrückungsdioden 98 der Strom über die Überbrückungsdioden 98 gemessen wird.
Um in dieser Situation das Ende der Unterbrechung der Masseleitung 57 zu erkennen, wird in periodischen Abständen der Trennschalter 95 von der Überwachungsschaltung 96 geschlossen und mittels Strommessung geprüft, ob ein gewisser Strom (d.h. entsprechend einem unteren Schwellwert) fließt und ein definierter oberer Schwellwert nicht überschritten wird. Wird der obere Schwellwert überschritten, weil ein zusätzlicher Laststrom aufgrund der noch bestehenden Unterbrechung der Masseleitung 57 des zweiten Versorgungsnetzes 56, 57 fließt, bleibt der gesicherte Zustand bestehen und der Trennschalter 95 bleibt geöffnet (bzw. wird nach der Messung wieder geöffnet); wird der untere Schwelle unterschritten oder fließt gar kein Strom mehr, etwa weil die Unterbrechung der Masseleitung 57 beseitigt wurde und somit keine Spannungsdifferenz zwischen den Masseleitungen 46, 57 der Versorgungsnetze 45, 46, 56, 57 besteht, wird der Trennschalter 95 wieder dauerhaft geschlossen und der Ausgangszustand wieder hergestellt.
Bezugszeichenliste

1: Traktor
2: Arbeitsgerät
3: Kabelgeschirr
4: Masseleitung
5: Versorgungsleitung
6: Minuspol
7: Batterie
8: Pluspol
9: Funktionserdung
10: Traktorsteuereinheit
11, 12, 13: Steuereinheiten Traktor
14: lokale Steuereinheit
17: Zündschalter
18: Zündsignalleitung
19: CAN-Bus
20: lokale Kommunikationsverbindungen
21: Erdungen
22: Erdungen
23: direkte Verbindungsleitungen
24, 25, 26: Steuereinheiten Arbeitsgerät
27: lokale Kommunikationsverbindungen
28: Steuereinheit
29: Logikschaltung
30: Kommunikationsschaltung
31: Versorgungsschaltung
32, 33: Treiberschaltungen
34: Kommunikationsschaltung
35: Schutzschaltung (ESD-)
36: Netzwerkanschluss
37: lokale Signalleitung
38: lokaler Netzwerkanschluss
39, 40: Lasten
41: Funktionsmasse
42: Traktor
43: Arbeitsgerät
44: Kabelgeschirr
45: Versorgungsleitung
46: Masseleitung
47: Traktorsteuereinheit
48, 49: Steuereinheiten Traktor
50: optionale Steuereinheit Traktor
51: Steuereinheit Arbeitsgerät
52: optionale Steuereinheit Arbeitsgerät
53, 54: lokale Steuereinheiten Traktor
55: Äquipotential
56: Versorgungsleitung
57: Masseleitung
58: Minuspol
59: Batterie
60: Pluspol
61: Zündschalter
62: Zündsignalleitung
63: Versorgungsleitung
64: CAN-Bus
65, 65‘: lokale Steuerleitungen
66, 67: Erdungen
68: Steuereinheit
69: Logikschaltung
70: Kommunikationsschaltung
71: zentrale Versorgungsschaltung
72: lokale Versorgungsschaltung
73, 74: Treiberschaltungen
75: lokale Kommunikationsschaltung
76: Schutzschaltung
77: erster Überbrückungsschalter
78: Spannungsdetektor
79: Anwendung
80: Netzwerkanschluss
81: lokale Signalverbindung
82: getrennter Bereich
83: Netzwerkanschluss
84, 85: Lasten
86: Funktionsmasse
87, 88: Erdung
89: Steuerelektronik Traktor
90, 91, 92: Stellen einer Leitungsunterbrechung
93: zweiter Überbrückungsschalter
94: interne Masseleitung
95: Trennschalter
96: Überwachungsschaltung
97: erste Überbrückungsdiode
98: zweite Überbrückungsdioden

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ISO 11783 [0002]
ISO 11783 [0002]
ISO 11783 [0002]
ISO 11783 [0002]
ISO 11783 [0002]
Norm ISO 11783 [0012]
ISO 11783 [0012]
im ausgeschalteten Zustand von z.B. 5 oder 10 MOhm. Die Anforderungen der ISO 11783 werden somit bei der gezeigten Steuerelektronik dadurch erfüllt [0064]

Claims

Steuerelektronik für ein land- oder forstwirtschaftliches Fahrzeug oder eine land- oder forstwirtschaftliche Maschine, mit Stromanschlüssen zumindest für ein erstes Versorgungsnetz (45, 46) und ein zweites Versorgungsnetz (56, 57) und mit zumindest einem Netzwerkanschluss (80), welche Steuerelektronik eine Kommunikationsschaltung (70), die zur Datenübertragung über den Netzwerkanschluss (80) eingerichtet ist und über das erste Versorgungsnetz (45, 46) versorgt wird, und eine Logikschaltung (69) enthält, die mit der Kommunikationsschaltung (70) gekoppelt ist und zumindest einen Steuerausgang zur Steuerung einer über das zweite Versorgungsnetz (56, 57) versorgten elektrischen Last (84, 85) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung (69) über eine interne Versorgungsleitung und eine interne Masseleitung (94) mit dem zweiten Versorgungsnetz (56, 57) verbunden und zur Versorgung über das zweite Versorgungsnetz (56, 57) eingerichtet ist, wobei ein Trennschalter (95) in der internen Versorgungsleitung oder der internen Masseleitung (94) der Logikschaltung (69) angeordnet und eingerichtet ist, diese im Fall einer Unterbrechung des zweiten Versorgungsnetzes (56, 57) zu unterbrechen.
Steuerelektronik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschalter (95) in der internen Masseleitung (94) angeordnet ist, welche die Logikschaltung (69) mit einer Masseleitung (57) des zweiten Versorgungsnetzes (56, 57) verbindet.
Steuerelektronik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschalter (95) mit einer Überwachungsschaltung (96) ansteuerbar verbunden ist, wobei die Überwachungsschaltung (96) eingerichtet ist, eine Spannungsdifferenz zwischen den Masseleitungen (46, 57) der beiden Versorgungsnetze (45, 46, 56, 57) zu ermitteln und den Trennschalter (95) zum Öffnen anzusteuern, sobald eine ermittelte Spannungsdifferenz einen vorgegebenen oberen Schwellwert überschreitet.
Steuerelektronik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung (69) zur vorübergehenden Versorgung über das erste Versorgungsnetz (45, 46) eingerichtet ist.
Steuerelektronik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Überbrückungselement mit dem ersten Versorgungsnetz (45, 46) und mit dem zweiten Versorgungsnetz (56, 57) verbunden und eingerichtet ist, die beiden Versorgungsnetze (45, 46, 56, 57) zumindest vorübergehend zu verbinden, wobei das erste Überbrückungselement in einem Sperrzustand im Wesentlichen elektrisch isolierend und in einem Durchlasszustand im Wesentlichen elektrisch leitend ist, wobei die beiden Versorgungsnetze (45, 46, 56, 57) im Sperrzustand des ersten Überbrückungselements (77) zumindest eine festgelegte Mindest-Trennimpedanz aufweisen.
Steuerelektronik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überbrückungselement ein erster Überbrückungsschalter (77) ist, wobei der Sperrzustand ein ausgeschalteter oder geöffneter Zustand des ersten Überbrückungsschalters (77) ist.
Steuerelektronik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überbrückungselement zumindest eine erste Überbrückungsdiode (97) umfasst und der Sperrzustand des ersten Überbrückungselements einem Betrieb der zumindest einen ersten Überbrückungsdiode (97) in Sperrrichtung entspricht, wobei die erste Überbrückungsdiode (97) in Durchlassrichtung das erste Versorgungsnetz (45, 46) mit dem zweiten Versorgungsnetz (56, 57) verbindet.
Steuerelektronik nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überbrückungselement eine Versorgungsleitung (45) des ersten Versorgungsnetzes (45, 46) mit einer Versorgungsleitung (56) des zweiten Versorgungsnetzes (56, 57) verbindet.
Steuerelektronik nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Überbrückungselement mit einer Masseleitung (46) des ersten Versorgungsnetzes (45, 46) und mit der internen Masseleitung (94) verbunden und eingerichtet ist, die beiden Masseleitungen (46, 94) zumindest vorübergehend zu verbinden, wobei das zweite Überbrückungselement in einem Sperrzustand im Wesentlichen elektrisch isolierend und in einem Durchlasszustand im Wesentlichen elektrisch leitend ist.
Steuerelektronik nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Überbrückungselement ein zweiter Überbrückungsschalter (93) ist, wobei der Sperrzustand ein ausgeschalteter oder geöffneter Zustand des zweiten Überbrückungsschalters (93) ist.
Steuerelektronik nach Anspruch 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Überbrückungsschalter (93) mit der Überwachungsschaltung (96) ansteuerbar verbunden ist und diese eingerichtet ist, den zweiten Überbrückungsschalter (93) zum Schließen anzusteuern, sobald die ermittelte Spannungsdifferenz einen vorgegebenen oberen Schwellwert überschreitet.
Steuerelektronik nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Überbrückungselement zumindest eine zweite Überbrückungsdiode (98) umfasst und der Sperrzustand des zweiten Überbrückungselements einem Betrieb der zumindest einen zweiten Überbrückungsdiode (98) in Sperrrichtung entspricht, wobei die zweite Überbrückungsdiode (98) in Durchlassrichtung die interne Masseleitung (94) mit dem ersten Versorgungsnetz (45, 46) verbindet.
Steuerelektronik nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Versorgungsnetze (45, 46, 56, 57) in einem Sperrzustand der beiden Überbrückungselemente zumindest eine festgelegte Mindest-Trennimpedanz aufweisen.