DE102020105221A1

DE102020105221A1 - Verfahren zum Adressieren wenigstens eines Busteilnehmers und Busteilnehmer sowie System und Fahrzeug damit

Info

Publication number: DE102020105221A1
Application number: DE102020105221.9A
Authority: DE
Inventors: Hauke Baumgärtel; Paul Deron; Carsten Horst; Karl Kreft; Daniel Peretzki; Daniel Zöllner
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-09-02
Also published as: US11552819B2; US20210273825A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Adressieren wenigstens eines Busteilnehmers, insbesondere Steuergerätes oder Sensors, der zum Austausch von Daten an ein Bussystem angeschlossen ist und der zur Versorgung des Busteilnehmers mit einer definiert gerichteten Versorgungsspannung über einen Gleichspannungseingang dieses Busteilnehmers mit Gleichspannung versorgt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der jeweilige Busteilnehmer die Polarität der Gleichspannung an seinem Gleichspannungseingang ermittelt, eine vordefinierte Adressierung in Abhängigkeit von der ermittelten Polarität auswählt und sich selbst die ausgewählte Adressierung für den Austausch der Daten zuweist. Die Erfindung betrifft ferner den Busteilnehmer sowie ein System aus einem Bussystem und genau zwei derartigen Busteilnehmern. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Adressieren wenigstens eines Busteilnehmers, insbesondere Steuergerätes oder Sensors, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung einen derartigen Busteilnehmer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 sowie ein System nach dem Patentanspruch 11, welches aus einem Bussystem und genau zwei derartigen Busteilnehmern besteht, und schließlich ein Fahrzeug nach dem Patentanspruch 14.
Der Busteilnehmer ist zum Austausch von Daten an das Bussystem angeschlossen. Zur Versorgung des Busteilnehmers mit einer definiert gerichteten Versorgungsspannung wird der Busteilnehmer über einen Gleichspannungseingang dieses Busteilnehmers mit Gleichspannung versorgt. Bei ersten, aus DE 102 61 174 B4 und EP 1 089 147 B1 bekannten Systemen erfolgt eine sequenzielle galvanische Trennung der an ein gemeinsames Bussystem angeschlossenen Busteilnehmer, um diese Busteilnehmer mit jeweils einer eindeutigen Adresse individuell ansprechen zu können. Als Alternative hierzu ist aus DE 198 51 739 A1 bekannt, die Busteilnehmer jeweils mit einem Codiermittel in Form eines Codierstiftes an ihrem Stecker auszustatten. Eine Adressierung erfolgt hierbei durch Auswertung des jeweiligen Codierstiftes. Die Busteilnehmer, wie beispielsweise Steuergeräte oder Sensoren, können bei beiden bekannten Systemen jeweils baugleich ausgeführt sein. Auch kann jeweils eine gleiche Software für die Steuergeräte oder Sensoren verwendet werden.
Darüber hinaus ist es bekannt, bei Steuergeräten einen Schutz vor Verpolung vorzusehen. Beispielsweise wird in DE 100 47 791 A1 beschrieben, wie eine Verpolung erkannt und ein Kurzschluss verhindert wird. DE 10 2013 002 843 A1 offenbart einen Verpolungsindikator für Steuergeräte, der eine Verpolung signalisieren kann.
Der Erfindung liegt ausgehend von dem beispielsweise in DE 100 47 791 A1 beschriebenen Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Adressieren wenigstens eines Busteilnehmers, insbesondere Steuergerätes oder Sensors, den Busteilnehmer und ein System mit einem Bussystem und dem Busteilnehmer sowie ein Fahrzeug damit kostengünstig und platzsparend bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren nach dem Patentanspruch 1, mit einem Busteilnehmer nach dem Patentanspruch 7, mit einem System nach dem Patentanspruch 11 und mit einem Fahrzeug nach dem Patentanspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem Verfahren zum Adressieren wenigstens eines Busteilnehmers, insbesondere Steuergerätes oder Sensors, der zum Austausch von Daten an ein Bussystem angeschlossen ist und der zur Versorgung des Busteilnehmers mit einer definiert gerichteten Versorgungsspannung über einen Gleichspannungseingang dieses Busteilnehmers mit Gleichspannung versorgt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der jeweilige Busteilnehmer die Polarität der Gleichspannung an seinem Gleichspannungseingang ermittelt, eine vordefinierte Adressierung in Abhängigkeit von der ermittelten Polarität auswählt und sich selbst die ausgewählte Adressierung für den Austausch der Daten zuweist.
Bei einem Busteilnehmer, insbesondere Steuergerät oder Sensor, zum Anschluss an ein Bussystem, wobei der Busteilnehmer adressierbar und mit Gleichspannung versorgbar ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Busteilnehmer dazu ausgebildet ist, insbesondere mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Polarität der Gleichspannung zu ermitteln und dem Busteilnehmer in Abhängigkeit von der ermittelten Polarität einer Adressierung zuzuweisen.
Die Erfindung hat erkannt, dass die Polarität der Gleichspannung am Gleichspannungseingang dazu genutzt werden kann, gezielt einen Busteilnehmer zu adressieren. Insbesondere können somit genau zwei an ein Bussystem angeschlossene Busteilnehmer gezielt adressiert werden. Die Busteilnehmer sind dabei insbesondere baugleich ausgebildet. Herkömmliche Bussysteme können in der Regel mit mehr als zwei Busteilnehmern betrieben werden. Dies ist jedoch im Fahrzeugbereich oft nicht notwendig, da oftmals nur genau zwei Steuergeräte oder Sensoren gemeinsam an ein Bussystem angeschlossen sind, wobei jeweils ein Busteilnehmer der linken Fahrzeugseite und ein Busteilnehmer der rechten Fahrzeugseite zugeordnet ist.
Durch die Nutzung der Polarität der Gleichspannung zur Adressierung ist eine Adressleitung im Bussystem entbehrlich. Auch ein Codierstift am Busteilnehmer muss nicht gesetzt werden. Die Busteilnehmer können daher identisch ausgebildet sein und nur durch die Polarität der zugeführten Gleichspannung, die sich durch ihren Anschluss an eine Spannungsversorgung, insbesondere durch den Anschluss an das Bussystem, ergibt, voneinander unterschieden werden. Die Erfindung stellt damit eine kostengünstige Alternative zum Einsatz bekannter Bussysteme, insbesondere im Fahrzeugbereich, bereit.
Vorteilhafterweise ist in den Busteilnehmer ein Gleichrichter, insbesondere Brückengleichrichter, integriert. Der Gleichrichter richtet die am Gleichspannungseingang anliegende Gleichspannung gleich, so dass der Busteilnehmer mit der definiert gerichteten Versorgungsspannung versorgt werden kann. Zwei Busteilnehmer, die mit unterschiedlicher Polung am Gleichspannungseingang mit Gleichspannung versorgt werden, müssen daher intern nicht anders verschaltet werden, sondern sind vorzugsweise gleich ausgebildet und unabhängig von der Polung am Gleichspannungseingang einsatzbereit. Brückengleichrichter werden im Allgemeinen zum Gleichrichten einer Wechselspannung verwendet. Die Erfindung hat erkannt, dass die Integration eines Brückengleichrichters in den Busteilnehmer einen Betrieb des Busteilnehmers unabhängig von der Polarität und Gleichspannungseingang möglich macht.
Der Gleichspannungseingang stellt an zwei Pfaden jeweils ein Potential zur Verfügung, wobei sich die beiden Potentiale voneinander unterscheiden. Der Busteilnehmer weist vorzugsweise eine Recheneinheit auf. Die Recheneinheit bestimmt das Potential an wenigstens einem Pfad des Gleichspannungseinganges, insbesondere an genau einem Pfad oder an beiden Pfaden des Gleichspannungseinganges. Dadurch ermittelt die Recheneinheit die Polarität der Gleichspannung am Gleichspannungseingang.
Das erfindungsgemäße System besteht vorzugsweise aus einem Bussystem und genau zwei Busteilnehmern, welche auf erfindungsgemäße Weise ausgebildet sind. Die Busteilnehmer sind dabei derart mit derselben Gleichspannungsquelle, insbesondere dem Bordnetz eines Fahrzeugs, verbunden, dass diese Busteilnehmer mit zueinander entgegengesetzter Polarität an ihren Gleichspannungseingängen von dieser Gleichspanungsquelle mit der Gleichspannung versorgbar sind. Es können somit genau zwei Busteilnehmer gezielt adressiert und dabei mit Spannung versorgt werden. Das Bussystem weist daher vorzugsweise zusätzlich zu zwei gegebenenfalls vorhandenen spannungsführenden Leitern nur wenigstens einen Leiter für die Übermittlung von Signalen auf, insbesondere genau einen Leiter für COM-Signale oder zwei Leiter für COM1-Signale und COM2-Signale oder CAN1-Signale und CAN2-Signale. Das CAN1-Signal und das CAN2-Signal sind dabei insbesondere CANhigh-Signale und CANlow-Signale.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Gleichspannungseingang des jeweiligen Busteilnehmers über das Bussystem mit der Gleichspannung versorgt. Das Bussystem weist somit zwei Leiter oder Pfade mit zueinander unterschiedlicher Polarität auf. Daher brauchen die Busteilnehmer nur mittels jeweils eines Steckers mit dem Bussystem verbunden werden. Ein weiterer Anschluss für eine Spannungsversorgung ist dadurch entbehrlich.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Bussystem für jeden Busteilnehmer jeweils ein Verbindungselement, insbesondere einen Stecker, auf. Über das Verbindungselement wird der Gleichspannungseingang des jeweiligen Busteilnehmers mit Gleichspannung versorgt. Weiter ist hierbei vorzugsweise vorgesehen, dass interne Kontakte der Verbindungselemente unterschiedlich belegt sind, nämlich mit zueinander unterschiedlicher Polarität, insbesondere mit entgegengesetzter Polarität. Die Zuweisung einer Adresse zu einem Busteilnehmer erfolgt somit bereits über die Verkabelung des Steckers zum Bussystem. Der Busteilnehmer muss daher lediglich über die Stecker mit dem Bussystem verbunden werden und erkennt daraufhin selbsttätig seine Adressierung. Die Busteilnehmer sind vorzugsweise baugleich ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist ein System auf, welches ein Bussystem und wenigstens einen an das Bussystem angeschlossenen Busteilnehmer, insbesondere Steuergerät oder Sensor, aufweist. Dabei weist das Fahrzeug Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Alternativ oder zusätzlich ist der Busteilnehmer des Systems gemäß dem erfindungsgemäßen Busteilnehmer ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das System im Fahrzeug auf die erfindungsgemäße Weise ausgebildet.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen, aus den Zeichnungen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

1: ein System, bestehend aus einem Bussystem und zwei Busteilnehmern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter schematischer Darstellung; und
2: den erfindungsgemäßen Busteilnehmer gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 in vereinfachter schematischer Darstellung.

1 zeigt ein System 1 zur Anordnung in einem Fahrzeug, wobei das System 1 aus einem Bussystem 2, einem ersten Busteilnehmer 3 und einem zweiten Busteilnehmer 4 besteht. Die Busteilnehmer 3 und 4 sind Steuergeräte oder Sensoren, die beispielsweise für unterschiedliche Fahrzeugseiten des Fahrzeugs vorgesehen sind.
Das Bussystem 2 weist einen ersten Datenleiter 5 und einen zweiten Datenleiter 6 zur Kommunikation beispielsweise zwischen einer zentralen Steuereinheit 7 und den Busteilnehmern 3 und 4 auf. Darüber hinaus weist das Bussystem 2 einen ersten spannungsführenden Leiter 8 und einen zweiten spannungsführenden Leiter 9 zur Versorgung der Busteilnehmer 3 und 4 mit einer Gleichspannung auf. Die Gleichspannung wird insbesondere von einer Gleichspannungsquelle, wie insbesondere einer Autobatterie, über ein Bordnetz 10 in das Bussystem 2 eingespeist.
Das Bussystem 2 ist durch ein erstes als Stecker ausgebildetes Verbindungselement 11 mit dem ersten Busteilnehmer 3 und durch ein zweites ebenfalls als Stecker ausgebildetes Verbindungselement 12 mit dem zweiten Busteilnehmer 4 verbunden. Das erste Verbindungselement 11 ist dabei in eine erste Buchse 13 des ersten Busteilnehmers 3 eingesteckt. Das zweite Verbindungselement 12 ist in eine zweite Buchse 14 des zweiten Busteilnehmers 4 eingesteckt. Durch die Verbindungselemente 11 und 12 und durch die Buchsen 13 und 14 erfolgt somit sowohl ein Austausch von Daten als auch die Spannungsversorgung der Busteilnehmer 3 und 4. Die erste Buchse 13 bildet zugleich einen ersten Gleichspannungseingang 15 für den ersten Busteilnehmer 3. Die zweite Buchse 14 bildet einen zweiten Gleichspannungseingang 16 des zweiten Busteilnehmers 4.
Die Busteilnehmer 3 und 4 sind identisch zueinander ausgebildet. Die Verbindungselemente 11 und 12 sind auf gleiche Weise mit den Datenleitern 5 und 6 kontaktiert, jedoch auf zueinander gegensätzliche Weise mit den spannungsführenden Leitern 8 und 9 kontaktiert. An den Gleichspannungseingängen 15 und 16 der Busteilnehmer 3 und 4 liegt daher eine Gleichspannung mit zueinander entgegengesetzter Polarität an.
2 zeigt den ersten Busteilnehmer 3 des Ausführungsbeispiels von 1 mit mehreren Details. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Teile.
Der Gleichspannungseingang 15 verfügt über einen ersten Gleichspannungsanschluss 17 und einen zweiten Gleichspannungsanschluss 18. Mit den Gleichspannungsanschlüssen 17 und 18 elektrisch verbunden ist ein als Brückengleichrichter ausgebildeter Gleichrichter 19. Der Gleichrichter 19 sorgt dafür, dass in einem Versorgungsspannungsausgang 20 des Gleichrichters 19 immer eine definiert gerichtete Versorgungsspannung unabhängig von der Polarität an den Gleichspannungsanschlüssen 17 und 18 für den Betrieb des ersten Busteilnehmers 3 bereitgestellt wird. Die am Versorgungsspannungsausgang 20 bereitgestellten Potentiale U_DC+ und U_DC- sind dabei gegenüber den an den Gleichspannungsanschlüssen 17 und 18 anliegenden Potentialen DC1 und DC2 reduziert, da Dioden des Gleichrichters 19 einen Spannungsabfall bewirken.
Von einem Pfad 21 im Gleichrichter 19 wird die dort anliegende Spannung abgegriffen und einem Spannungsteiler 22 zugeführt. Der Spannungsteiler 22 verringert die Spannung derart, dass die verringerte Spannung an einen Eingang einer Recheneinheit 23 gegeben werden kann. Die Recheneinheit 23 erkennt durch Auswerten dieser Spannung die Polarität am ersten Gleichspannungseingang 15 und sorgt dafür, dass dem ersten Busteilnehmer 3 eine vordefinierte Adressierung in Abhängigkeit von der ermittelten Polarität zugewiesen wird. Diese Adressierung ermöglicht es, zu erkennen, welche im Bussystem 2 transportierten Daten für den ersten Busteilnehmer 3 bestimmt sind oder welche Daten vom ersten Busteilnehmer 3 in das Bussystem 2 eingespeist werden.
In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise das Bussystem 2 mit einer anderen Anzahl von Datenleitern 5, 6, also beispielsweise nur mit dem ersten Datenleiter 5, ausgestattet. Der Datenleiter 5 ist in diesem Fall insbesondere der Datenleiter eines LIN-Busses. Die mindestens zwei Datenleiter 5, 6 sind hingegen beispielsweise Datenleiter eines COM-Busses oder CAN-Busses.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen beziehungsweise beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10261174 B4 [0002]
EP 1089147 B1 [0002]
DE 19851739 A1 [0002]
DE 10047791 A1 [0003, 0004]
DE 102013002843 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Adressieren wenigstens eines Busteilnehmers (3, 4), insbesondere Steuergerätes oder Sensors, der zum Austausch von Daten an ein Bussystem (2) angeschlossen ist und der zur Versorgung des Busteilnehmers (3, 4) mit einer definiert gerichteten Versorgungsspannung über einen Gleichspannungseingang (15, 16) dieses Busteilnehmers (3, 4) mit Gleichspannung versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Busteilnehmer (3, 4) die Polarität der Gleichspannung an seinem Gleichspannungseingang (15, 16) ermittelt, eine vordefinierte Adressierung in Abhängigkeit von der ermittelten Polarität auswählt und sich selbst die ausgewählte Adressierung für den Austausch der Daten zuweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Busteilnehmer (3, 4) integrierter Gleichrichter (19), insbesondere Brückengleichrichter, die am Gleichspannungseingang (15, 16) anliegende Gleichspannung für die Versorgung des Busteilnehmers (3, 4) mit der definiert gerichteten Versorgungsspannung gleichrichtet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit (23) des Busteilnehmers (3, 4), insbesondere mittels Bestimmen des Potentials an mindestens einem Pfad (21) des Gleichspannungseinganges (15, 16), die Polarität der Gleichspannung am Gleichspannungseingang (15, 16) ermittelt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Busteilnehmer (3, 4) die am Gleichspannungseingang (15, 16) anliegende Gleichspannung abgreift, die abgegriffene Spannung, insbesondere mittels eines Spannungsteilers (22) des Busteilnehmers (3, 4), verringert und zum Ermitteln der Polarität der Gleichspannung am Gleichspannungseingang (15, 16) für die abgegriffene und verringerte Spannung die Polarität ermittelt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungseingang (15, 16) über das Bussystem (2) mit der Gleichspannung versorgt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Busteilnehmer (3, 4) von derselben Gleichspannungsquelle über das Bussystem (2) mit zueinander entgegengesetzter Polarität an ihren Gleichspannungseingängen (15, 16) mit Spannung versorgt werden und dass der Gleichspannungseingang (15, 16) jedes Busteilnehmers (3, 4) über jeweils ein Verbindungselement (11, 12), insbesondere über einen Stecker, des Bussystems (2) mit der Gleichspannung versorgt wird, wobei die Polarität der Gleichspannung am Gleichspannungseingang (15, 16) durch die interne Belegung von Kontakten des Verbindungselementes (11, 12) bestimmt wird.
Busteilnehmer (3, 4), insbesondere Steuergerät oder Sensor, zum Anschluss an ein Bussystem (2), wobei der Busteilnehmer (3, 4) adressierbar und mit Gleichspannung versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Busteilnehmer (3, 4) dazu ausgebildet ist, insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, die Polarität der Gleichspannung zu ermitteln und dem Busteilnehmer (3, 4) in Abhängigkeit von der ermittelten Polarität eine Adressierung zuzuweisen.
Busteilnehmer (3, 4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Busteilnehmer (3, 4) ein Gleichrichter (19), insbesondere Brückengleichrichter, zum Gleichrichten der am Gleichspannungseingang (15, 16) anliegenden Gleichspannung für die Versorgung des Busteilnehmers (2, 3) mit der definierten Versorgungsspannung integriert ist.
Busteilnehmer nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Busteilnehmer (3, 4) eine Recheneinheit (23) zum Ermitteln der Polarität der Gleichspannung am Gleichspannungseingang (15, 16), insbesondere mittels Bestimmen des Potentials an mindestens einem Pfad (21) des Gleichspannungseinganges (15, 16), aufweist.
Busteilnehmer (3, 4) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Busteilnehmer (3, 4) ausgebildet ist zum Abgreifen der am Gleichspannungseingang (15, 16) anliegenden Gleichspannung, zum Verringern der abgegriffenen Spannung, insbesondere mittels eines Spannungsteilers (22) des Busteilnehmers (3, 4), und zum Ermitteln der Polarität der Gleichspannung am Gleichspannungseingang (15, 16) mittels Ermitteln der Polarität der abgegriffenen und verringerten Spannung.
System aus einem Bussystem (2) und genau zwei Busteilnehmern (3, 4) nach einem der vorherigen Ansprüche, die derart mit derselben Gleichspannungsquelle verbunden sind, dass diese Busteilnehmer (3, 4) mit zueinander entgegengesetzter Polarität an ihren Gleichspannungseingängen (15, 16) von dieser Gleichspannungsquelle mit der Gleichspannung versorgbar sind.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungseingang (15, 16) über das Bussystem (2) mit der Gleichspannung versorgbar ist.
System nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem (2) für jeden Busteilnehmer (3, 4) jeweils ein Verbindungselement (11, 12), insbesondere einen Stecker, aufweist, über welches der Gleichspannungseingang (15, 16) des jeweiligen Busteilnehmers (3, 4) mit Gleichspannung versorgbar ist, und dass interne Kontakte der Verbindungselemente (11, 12) für eine Versorgung der Busteilnehmer (3, 4) mit zueinander unterschiedlicher, insbesondere entgegengesetzter, Polarität zueinander unterschiedlich belegt sind.
Fahrzeug mit einem System, welches ein Bussystem (2) und wenigstens einen an das Bussystem (2) angeschlossenen Busteilnehmer (3, 4), insbesondere Steuergerät oder Sensor, aufweist, wobei das Fahrzeug Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist und/oder der Busteilnehmer (3, 4) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 ausgebildet und/oder das System nach einem der Ansprüche 11 bis 13 ausgebildet ist.