DE102020131290A1

DE102020131290A1 - Sensoranordnung mit zyklischem Busbetrieb und überlappenden Versorgungs- und Slave-Kommunikationsphasen

Info

Publication number: DE102020131290A1
Application number: DE102020131290.3A
Authority: DE
Inventors: Felix Müller; Marek Lewandowski
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-06-02
Also published as: WO2022112180A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (12) mit einer Steuerungseinheit (14) als Master, einer Mehrzahl Sensoren (16) als Slaves und einem Verbindungsbus (24), der die Steuerungseinheit (14) und die Sensoren (16) verbindet, insbesondere zur Verwendung mit einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs (10), wobei die Sensoren (16) ausgeführt sind, Sensormessungen durchzuführen, wobei die Sensoranordnung (12) einen zyklischen Busbetrieb ausführt, jeder Zyklus (40) umfassend eine Versorgungsphase (42), in welcher die Steuerungseinheit (14) die Sensoren (16) über den Verbindungsbus (24) gemeinsam mit Energie versorgt, eine von der Versorgungsphase (42) zeitlich getrennte Master-Kommunikationsphase (44), in welcher die Steuerungseinheit (14) mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus (24) Datensignale an die Sensoren (16) überträgt, und eine Slave-Kommunikationsphase (46), in welcher die Sensoren (16) mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus (24) an die Steuerungseinheit (14) übertragen, wobei die Slave-Kommunikationsphase (46) zumindest teilweise mit der Versorgungsphase (42) überlappt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug (10) mit einer solchen Sensoranordnung (12). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum zyklischen Busbetrieb einer solchen Sensoranordnung (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einer Steuerungseinheit als Master, einer Mehrzahl Sensoren als Slaves und einem Verbindungsbus, der die Steuerungseinheit und die Sensoren verbindet, insbesondere zur Verwendung mit einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, wobei die Sensoren ausgeführt sind, Sensormessungen durchzuführen, wobei die Sensoranordnung einen zyklischen Busbetrieb ausführt, jeder Zyklus umfassend eine Versorgungsphase, in welcher die Steuerungseinheit die Sensoren über den Verbindungsbus gemeinsam mit Energie versorgt, eine von der Versorgungsphase zeitlich getrennte Master-Kommunikationsphase, in welcher die Steuerungseinheit mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus Datensignale an die Sensoren überträgt, und eine Slave-Kommunikationsphase, in welcher die Sensoren mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus an die Steuerungseinheit übertragen.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug mit einer obigen Sensoranordnung.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum zyklischen Busbetrieb einer Sensoranordnung mit einer Steuerungseinheit als Master, einer Mehrzahl Sensoren als Slaves und einem Verbindungsbus, der die Steuerungseinheit und die Sensoren verbindet, insbesondere zur Durchführung in einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, wobei die Sensoren ausgeführt sind, Sensormessungen durchzuführen, und wobei jeder Zyklus die Schritte umfasst Durchführen einer Versorgungsphase, in welcher die Steuerungseinheit die Sensoren über den Verbindungsbus gemeinsam mit Energie versorgt, Durchführen einer von der Versorgungsphase zeitlich getrennten Master-Kommunikationsphase, in welcher die Steuerungseinheit mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus Datensignale an die Sensoren überträgt, und Durchführen einer Slave-Kommunikationsphase, in welcher die Sensoren mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus an die Steuerungseinheit übertragen.
In aktuellen Fahrzeugen werden zunehmend mehr Sensoren verbaut, um eine Umgebung um das Fahrzeug zu überwachen. Diese Sensoren, im Weiteren auch Umgebungssensoren, stellen Umgebungsinformation zur Verfügung, die beispielsweise von verschiedenartigen Fahrunterstützungssystemen des Fahrzeugs verwendet werden kann. Die Umgebungsinformation wird in Form von Sensormessungen der einzelnen Sensoren erzeugt. Die Fahrunterstützungssysteme können nach der Art eines Fahrerassistenzsystems einen Führer des entsprechenden Fahrzeugs unterstützen, oder Funktionen zur Realisierung von autonomem Fahren bereitstellen.
In einer Sensoranordnung sind die Sensoren üblicherweise über einen Verbindungsbus mit einer Steuerungseinheit verbunden, welche einerseits die Sensoren mit elektrischer Energie versorgt und andererseits die Ergebnisse der Sensormessungen von den Sensoren empfängt und auswertet, um für das Fahrzeug gefährliche Objekte in der Umgebung zu erkennen und beispielsweise entsprechende Warnungen zu erzeugen.
Die genannten Sensoren können beispielsweise Ultraschallsensoren oder auch Radarsensoren oder andere sein. Zur Durchführung der Sensormessungen senden die Sensoren Sensorsignale aus und empfangen darauf basierende Echosignale, in denen sich Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs identifizieren lassen. Ultraschallsensoren senden somit Ultraschallpulse aus und empfangen Ultraschallechos der ausgesendeten Ultraschallpulse von den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Bei aktuellen Fahrzeugen ist es dabei üblich, dass Sensoren sowohl entlang einer Vorderseite des Fahrzeugs wie auch entlang einer Rückseite des Fahrzeugs angeordnet sind. Beispielsweise können aktuell vier bis sechs einzelne Sensoren jeweils an der Vorderseite wie auch an der Rückseite des Fahrzeugs angeordnet sein. Zunehmende Verbreitung findet auch eine Anordnung von Ultraschallsensoren entlang der Längsseiten der Fahrzeuge, die ebenfalls mit der Steuerungseinheit verbunden sind.
Zum Aussenden der Ultraschallpulse benötigen die Ultraschallsensoren besonders viel Energie, wobei durch das im Wesentlichen gleichzeitige Aussenden der Ultraschallpulse eine große elektrische Leistung bereitgestellt werden muss. Nach dem Aussenden der Ultraschallpulse empfangen die Ultraschallsensoren Echosignale basierend auf Reflektionen der Sensorsignale an Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Dies macht eine leistungsfähige Versorgung der Sensoren erforderlich.
Das Problem der Versorgung kann bei aktuellen Sensoren bzw. Fahrunterstützungssystemen dadurch verstärkt werden, dass diese aktuellen Sensoren gegenüber älteren Sensoren über einen verlängerten Zeitraum Sensorsignale aussenden, insbesondere in Form von einer Mehrzahl einzelner Sensorsignalpulse, die gemeinsam das Sensorsignal bilden. Dadurch müssen diese Sensoren mit mehr Energie versorgt werden.
Auf dem beschriebenen Verbindungsbus erfolgt ein Busbetrieb, der beispielhaft in 1 dargestellt ist. 1 zeigt einen Zeitverlauf eines zyklischen Busbetriebs für die bekannte Sensoranordnung. Die Sensoranordnung umfasst hier eine Steuerungseinheit als Master, einer Mehrzahl Sensoren als Slaves und einen Verbindungsbus, der die Steuerungseinheit und die Sensoren verbindet, wobei die Sensoren ausgeführt sind, wie beschrieben Sensormessungen durchzuführen. Für den Busbetrieb ist in 1 ein Zyklus 100 dargestellt mit einer Versorgungsphase 102, in welcher die Steuerungseinheit die Sensoren über den Verbindungsbus gemeinsam mit Energie versorgt. Der Zyklus 100 umfasst im Anschluss an die Versorgungsphase 102 eine Slave-Kommunikationsphase 104, in welcher die Sensoren mittels einer Stromanpassung Messergebnisse von Sensormessungen über den Verbindungsbus an die Steuerungseinheit übertragen. Schließlich umfasst der Zyklus 100 im Anschluss an die Slave-Kommunikationsphase 104 eine Master-Kommunikationsphase 106, in welcher die Steuerungseinheit mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus Datensignale an die Sensoren überträgt.
Wie im Detail in 1 dargestellt ist, wird in der Versorgungsphase 102 von der Steuerungseinheit eine Busspannung 108 auf dem Verbindungsbus bereitgestellt, die höher als eine Basisspannung 110 in der Slave-Kommunikationsphase 104 und der Master-Kommunikationsphase 106.
Die Sensoren werden beginnend mit der Versorgungsphase 102 mit elektrischer Energie versorgt. Um einen Betrieb der Sensoren auch über die Versorgungsphase 102 hinaus zu ermöglichen, weisen die Sensoren einen Energiespeicher auf, der in der Versorgungsphase 102 mit Energie geladen wird.
Die Sensoren sind hier als Ultraschallsensoren ausgeführt. Die Sensoren weisen einen Sensorzyklus 112 auf, der mit dem Aussenden von einem Ultraschallpuls oder mehreren Ultraschallpulsen als Sensorsignal(en) von jedem der Sensoren beginnt. Dies erfordert einen großen Strom, so dass in einer entsprechenden Sendephase 114 Rippelströme auftreten, wobei eine Überlagerung der als Gleichspannung bereitgestellten Busspannung 108 mit Wechselspannungsanteilen erfolgt. Das Aussenden der Ultraschallpulse erfolgt zeitgleich durch die angeschlossenen Sensoren.
Im Anschluss an die Sendephase 114 führen die Sensoren Sensormessungen durch, wobei sie in einer Empfangsphase 116 Echos der ausgesendeten Sensorsignale empfangen.
Wie in 1 dargestellt ist, überlappt die Empfangsphase 116 mit der Slave-Kommunikationsphase 104, so dass die Messergebnisse der Sensormessungen jeweils in einem anschließenden Zyklus 100 an die Steuerungseinheit übertragen werden. Dazu umfasst die Slave-Kommunikationsphase 104 eine Mehrzahl Sendefenster 118, wobei jedem Sensor ein Sendefenster 118 zugeordnet ist, in der der entsprechende Sensor ausgehend von einem Triggersignal 120 durch die Steuerungseinheit die Messergebnisse seiner Sensormessung an die Steuerungseinheit überträgt.
Dabei ist insbesondere nachteilig, dass die Steuerungseinheit in der Versorgungsphase eine große Leistung zur Versorgung aller mit dem Verbindungsbus verbundenen Sensoren bereitstellen muss. Beim Aussenden von einer erhöhten Anzahl von Ultraschallpulsen oder von längeren Ultraschallpulsen von jedem der Sensoren ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Versorgung durch die Steuerungseinheit. Entsprechendes gilt bei einer erhöhten Anzahl Sensoren, die an den Verbindungsbus angeschlossen sind. Um die erforderliche Leistung in der Versorgungsphase zuverlässig bereitzustellen, ist dabei teilweise eine kostenintensive Spannungsanpassung, insbesondere Spannungserhöhung, durch die Steuerungseinheit erforderlich, um beispielsweise eine Bordnetzspannung des Fahrzeugs auf die Busspannung zu erhöhen.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung mit einer Steuerungseinheit als Master, einer Mehrzahl Sensoren als Slaves und einem Verbindungsbus, der die Steuerungseinheit und die Sensoren verbindet, ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug mit einer solchen Sensoranordnung und ein Verfahren zum zyklischen Busbetrieb einer Sensoranordnung mit einer Steuerungseinheit als Master, einer Mehrzahl Sensoren als Slaves und einem Verbindungsbus, der die Steuerungseinheit und die Sensoren verbindet, anzugeben, die eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Versorgung der Sensoren durch die Steuerungseinheit über den Verbindungsbus und damit einen entsprechenden Betrieb der Sensoranordnung insgesamt ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit eine Sensoranordnung angegeben mit einer Steuerungseinheit als Master, einer Mehrzahl Sensoren als Slaves und einem Verbindungsbus, der die Steuerungseinheit und die Sensoren verbindet, insbesondere zur Verwendung mit einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, wobei die Sensoren ausgeführt sind, Sensormessungen durchzuführen, wobei die Sensoranordnung einen zyklischen Busbetrieb ausführt, jeder Zyklus umfassend eine Versorgungsphase, in welcher die Steuerungseinheit die Sensoren über den Verbindungsbus gemeinsam mit Energie versorgt, eine von der Versorgungsphase zeitlich getrennte Master-Kommunikationsphase, in welcher die Steuerungseinheit mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus Datensignale an die Sensoren überträgt, und eine Slave-Kommunikationsphase, in welcher die Sensoren mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus an die Steuerungseinheit übertragen, wobei die Slave-Kommunikationsphase zumindest teilweise mit der Versorgungsphase überlappt.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug mit einer obigen Sensoranordnung angegeben.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein Verfahren zum zyklischen Busbetrieb einer Sensoranordnung angegeben mit einer Steuerungseinheit als Master, einer Mehrzahl Sensoren als Slaves und einem Verbindungsbus, der die Steuerungseinheit und die Sensoren verbindet, insbesondere zur Durchführung in einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, wobei die Sensoren ausgeführt sind, Sensormessungen durchzuführen, und wobei jeder Zyklus die Schritte umfasst Durchführen einer Versorgungsphase, in welcher die Steuerungseinheit die Sensoren über den Verbindungsbus gemeinsam mit Energie versorgt, Durchführen einer von der Versorgungsphase zeitlich getrennten Master-Kommunikationsphase, in welcher die Steuerungseinheit mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus Datensignale an die Sensoren überträgt, und Durchführen einer Slave-Kommunikationsphase, in welcher die Sensoren mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus an die Steuerungseinheit übertragen, wobei das Durchführen der Slave-Kommunikationsphase zumindest teilweise überlappend mit der Versorgungsphase erfolgt.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, durch eine Verlängerung der Versorgungsphase in die Slave-Kommunikationsphase hinein eine Versorgung der an den Verbindungsbus angeschlossenen Sensoren über einen ausreichend langen Zeitraum durchzuführen, so dass beispielsweise Leistungsspitzen in der Versorgung abgemildert werden und eine für jeden Zyklus auf Seite der Sensoren erforderliche Energie über diesen Zeitraum zugeführt werden kann. Dadurch kann die Steuerungseinheit einen einfacheren Aufbau aufweisen. Auch werden auf Seite der Sensoren die Anforderungen an die Speicherung von Energie reduziert, da ein Zeitraum ohne elektrische Versorgung über die Verbindungsleitung verkürzt wird. Energie kann von den Sensoren zumindest teilweise über den Verbindungsbus erhalten werden, um ihren Betrieb durchzuführen. Somit kann die Sensoranordnung einen einfachen Aufbau aufweisen und über den Verbindungsbus sowohl die Versorgung der Sensoren durch die Steuerungseinheit wie die Kommunikation zwischen der Steuerungseinheit und den Sensoren durchführen.
Der Verbindungsbus ist typischerweise mit zwei Potentialen bzw. zwei Leitungen implementiert, wobei ein Potential typischerweise ein Massepotential ist. Entsprechend kann eine der Leitungen über Masse implementiert sein, d.h. beispielsweise ohne Kabel, sondern über leitende Komponenten einer Karosserie des Fahrzeugs. Prinzipiell kann der Verbindungsbus aber auch mehr als zwei Potentiale bzw. Leitungen aufweisen.
Die Sensoranordnung ist vorzugsweise Teil des Fahrunterstützungssystems, wobei das Fahrunterstützungssystem ein Fahrerassistenzsystem, das einen Führer des Fahrzeugs unterstützt, sein kann, oder Funktionen zur Realisierung von autonomem Fahren bereitstellt. Das Fahrunterstützungssystem kann verschiedene Unterstützungsfunktionen bereitstellen, beispielsweise eine Notbremsfunktion, eine adaptive Geschwindigkeitsregelfunktion, eine Parkassistenzfunktion oder andere an sich bekannte Funktionen. Verschiedene Funktionen sind beispielsweise unter dem Begriff ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) bekannt.
In der Sensoranordnung dient die Steuerungseinheit als Master, d.h. die Steuerungseinheit steuert die Funktion der Sensoranordnung. Dies umfasst den Betrieb der Sensoren, um die Sensormessungen durchzuführen und die Messergebnisse bereitzustellen. Dies betrifft beispielsweise eine zeitliche Steuerung der Sensormessungen und/oder eine Synchronisation von einzelnen Sensoren, die an den Verbindungsbus angeschlossen sind. Darüber hinaus steuert die Steuerungseinheit die Kommunikation auf dem Verbindungsbus, d.h. die Übertragung der Datensignale an die Sensoren wie auch die Übertragung der Messergebnisse der Sensormessungen an die Steuerungseinheit.
Die Steuerungseinheit ist eine an sich beliebige Recheneinheit. Im Bereich von Fahrzeugen und Fahrunterstützungssystemen sind solche Steuerungseinheiten beispielsweise als ECU (Electronic Control Unit) bekannt. Die Versorgung der Sensoren über die Steuerungseinheit führt zu einer Bereitstellung von elektrischer Energie auf dem Verbindungsbus über die Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit weist beispielsweise eine interne oder eine externe Versorgungsschaltung auf, um elektrische Energie über den Verbindungsbus bereitzustellen. Dabei kann durch die Steuerungseinheit eine optionale Spannungsanpassung von einer Bordspannung des Fahrzeugs auf einen gewünschten Spannungspegel durchgeführt werden.
Die Sensoren sind als Slaves ausgeführt, die von der Steuerungseinheit angesteuert werden zur Durchführung der Sensormessungen und zur Kommunikation über den Verbindungsbus. Die Sensoren führen die Sensormessungen durch, wobei die Sensormessungen abhängig von der Art der Sensoren auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden können. Die Sensoren der Sensoranordnung sind vorzugsweise gleichartig ausgeführt.
Der Verbindungsbus verbindet die Steuerungseinheit und die Sensoren, um die Sensoren über die Steuerungseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen und die Kommunikation dazwischen zu ermöglichen. Vorliegend wird ein Verbindungsbus betrachtet, bei dem eine Energieversorgung und Kommunikation zwischen Busteilnehmern über dieselben Leitungen bzw. Potentiale erfolgt.
Während des zyklischen Busbetriebs der Sensoranordnung werden aufeinanderfolgende Zyklen mit jeweils einer Versorgungsphase, einer Master-Kommunikationsphase und einer Slave-Kommunikationsphase durchgeführt. Jeder Zyklus weist dabei üblicherweise dieselbe Abfolge und Dauer für die genannten Phasen auf. Zusätzlich können die Zyklen weitere Phasen umfassen, beispielsweise eine Wartephase ohne Versorgung oder Kommunikation, oder andere.
Während der Versorgungsphase wird den Sensoren durch die gemeinsame Versorgung elektrische Energie von der Steuerungseinheit zugeführt. Die Sensoren können unmittelbar mit der bereitgestellten Energie betrieben werden. Zusätzlich können die Sensoren elektrische Energie in einem Energiespeicher, beispielsweise in einem Kondensator, speichern, um einen Betrieb der Sensoren auch außerhalb der Versorgungsphase sicherzustellen, oder Leistungsspitzen beim Betrieb auch in der Versorgungsphase abzudecken.
Die Versorgungsphase ist zeitlich von der Master-Kommunikationsphase zu trennen, um Energieverluste zu reduzieren. Dies könnte bei einer gleichzeitigen Kommunikation mittels Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus und Bereitstellung von elektrischer Energie an die Sensoren nicht sicher gewährleistet werden. Aus den Verlusten würden zusätzliche Probleme beispielsweise in Bezug auf Wärmeabfuhr von der Steuerungseinheit entstehen.
In der Slave-Kommunikationsphase übertragen die Sensoren mittels Stromanpassung die Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus an die Steuerungseinheit. Dabei wird der Versorgungsstrom durch den jeweils kommunizierenden Sensor angepasst, indem dieser einen zusätzlichen Strom von dem Versorgungsbus entnimmt. Die Versorgung der Sensoren kann während der Slave-Kommunikationsphase auf an sich bekannte Weise fortgesetzt werden.
Durch einen Grad der Überlappung der Slave-Kommunikationsphase mit der Versorgungsphase kann insbesondere eine Dauer der Versorgungsphase angepasst und gegenüber einer separaten Versorgungsphase verlängert werden. Dadurch kann eine den Sensoren zur Verfügung gestellte Energiemenge bei ansonsten nicht veränderten Parametern variiert werden. Alternativ kann beispielsweise eine Verlängerung der Versorgungsphase durchgeführt werden, um eine erforderliche elektrische Leistung während der Versorgungsphase zu begrenzen, ohne dass die gesamte erforderliche elektrische Energie über einen Zyklus vergrößert wird. In jedem Fall ist dabei erforderlich, jedem der Sensoren während der Versorgungsphase über den Verbindungsbus zumindest genug Energie zur Verfügung zu stellen, um seinen Betrieb über einen Zyklus zu gewährleisten. Vorzugsweise wird während der Versorgungsphase über den Verbindungsbus mehr elektrische Energie zur Verfügung gestellt, als für den Betrieb über einen Zyklus erforderlich ist, um beispielsweise einen Sicherheitspuffer für den Fall von Störungen der Versorgung zu bilden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit an eine Energieversorgung mit einer Versorgungsspannung angeschlossen, und die Steuerungseinheit ist ausgeführt, die Sensoren in der Versorgungsphase über den Verbindungsbus mit einer Busspannung zu versorgen, die gleich oder niedriger als die Versorgungsspannung ist. Dies ist besonders bevorzugt, da die Steuerungseinheit keine Spannungserhöhung (Boost) durchführen muss. Der Einbau eines entsprechenden Boost-Konverters ist üblicherweise mit hohen Kosten verbunden, die bei einer Versorgung ohne Spannungserhöhung entfallen können. Besonders bevorzugt entspricht die Busspannung der Versorgungsspannung, so dass die Steuerungseinheit lediglich den Strom bereitstellen und ggf. begrenzen muss. Die Versorgungsspannung ist vorzugsweise eine Bordnetzspannung des Fahrzeugs. Aufgrund der längeren Dauer der Versorgungsphase sind dabei vorzugsweise keine größeren Ströme erforderlich.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit ausgeführt, in der Master-Kommunikationsphase eine Basisspannung auf dem Versorgungsbus bereitzustellen, insbesondere mit einem Spannungspegel, der niedriger als ein Spannungspegel der Busspannung ist, wobei die Steuerungseinheit mittels einer Spannungsanpassung der Basisspannung die Datensignale an die Sensoren überträgt. Die Basisspannung ermöglicht somit eine Kommunikation zwischen der Steuerungseinheit und den Sensoren durch die Spannungsanpassung. Insbesondere ist der Spannungspegel der Basisspannung nicht höher als ein Spannungspegel der Versorgungsspannung. Prinzipiell kann die Basisspannung den gleichen Spannungspegel aufweisen wie die Versorgungsspannung, wobei allerdings nur die Versorgungsspannung mit ausreichend großen Strömen zur gemeinsamen Versorgung der Sensoren bereitgestellt wird. Durch den niedrigeren Spannungspegel der Basisspannung können Verluste in der Steuerungseinheit reduziert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Slave-Kommunikationsphase vollständig in der Versorgungsphase enthalten. Dadurch kann die Versorgungsphase maximal ausgedehnt werden, und die von der Steuerungseinheit in der Versorgungsphase zur Verfügung zu stellende Leistung kann auf ein Minimum reduziert werden. Die Versorgungsphase ist dabei typischerweise länger als die Slave-Kommunikationsphase.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Slave-Kommunikationsphase eine mit der Anzahl der mit dem Verbindungsbus verbundenen Sensoren übereinstimmende Anzahl Sendefenster zum Übertragen der Messergebnisse der Sensormessungen von jedem Sensor an die Steuerungseinheit auf. Die Sendefenster können nach der Art von Zeitschlitzen jeweils einem der Sensoren fest zugeteilt sein. Alternativ kann jedes Sendefenster durch ein Triggersignal der Steuerungseinheit gestartet werden. Dadurch benötigen die Sensoren keinen zuverlässigen Takt, entweder als externes Taktsignal oder durch einen internen Taktgeber, und können einen besonders einfachen Aufbau aufweisen. Vorzugsweise weisen die Sendefenster für alle Sensoren die gleiche Länge auf. Prinzipiell kann die Länge der Sendefenster für jeden Sensor unterschiedlich sein oder sogar zwischen den Zyklen variieren.
Die Sendefenster stellen eine Übertragung der Messergebnisse der Sensormessungen von allen Sensoren an die Steuerungseinheit sicher. Abhängig von einer Anzahl der Sensoren und einer Länge der Zyklen kann die Slave-Kommunikationsphase zwischen den Sendefenstern zumindest teilweise Sendepausen aufweisen, in denen keiner der Sensoren seine Messergebnisse über den Verbindungsbus an die Steuerungseinheit überträgt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensoren nach der Art einer Daisy-Chain entlang des Verbindungsbusses verbunden, oder die Sensoren sind parallel zwischen zwei Potentialen des Verbindungsbusses angeordnet. Bei der parallelen Anordnung der Sensoren kann jeder Sensor mit lediglich zwei elektrischen Kontakten bereitgestellt und mit dem Verbindungsbus verbunden werden, wodurch kostengünstige Sensoren bereitgestellt werden können. Bei der Daisy Chain umfasst jeder Sensor drei oder vier elektrische Kontakte, und verbindet den Verbindungsbus durch. Wenigstens einer der elektrischen Kontakte ist vorzugsweise mit Masse verbunden, entweder über leitende Teile einer Karosserie des Fahrzeugs oder über eine Masseleitung als Teil des Verbindungsbusses.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist weist die Sensoranordnung eine Mehrzahl Verbindungsbusse auf, jeder Verbindungsbus verbindet die Steuerungseinheit mit einer Mehrzahl Sensoren, und die Sensoranordnung führt für jeden der Verbindungsbusse einen unabhängigen zyklischen Busbetrieb aus. Eine einzelne Steuerungseinheit kann somit den Betrieb von Sensoren über mehrere Verbindungsbusse durchführen. Dadurch können beispielsweise Sensoren an einer Vorderseite des Fahrzeugs und an einer Rückseite des Fahrzeugs jeweils unabhängig betrieben werden, wenn diese entsprechend an unterschiedliche Verbindungsbusse angeschlossen sind. Die Mehrzahl Verbindungsbusse stellt dabei sicher, dass eine kurze Zyklusdauer realisiert werden kann Dadurch können beispielsweise die Messergebnisse in einer schnellen Abfolge an die Steuerungseinheit übertragen werden, indem die Anzahl der Sensoren an jedem der Verbindungsbusse begrenzt wird. Bei Bedarf können Sensoren über zusätzliche Verbindungsbusse an die Steuerungseinheit angeschlossen werden, ohne dass die Zyklusdauer erhöht werden muss.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung führt die Sensoranordnung den unabhängigen zyklischen Busbetrieb für jeden der Verbindungsbusse derart aus, dass die Phasen für die verschiedenen Verbindungsbusse zumindest teilweise zeitversetzt gestartet werden. Einzelne Phasen auf jedem der Verbindungsbusse sind also zeitversetzt zu den entsprechenden Phasen auf anderen Verbindungsbussen. Dies bedeutet, dass die einzelnen Phasen zeitversetzt gestartet werden, so dass für die verschiedenen Verbindungsbusse eine teilweise Überlappung der jeweiligen Phasen auftreten kann. Vorzugsweise werden die Phasen zumindest teilweise ohne Überlappung ausgeführt. Insbesondere die Versorgungsphasen werden für die verschiedenen Verbindungsbusse zeitversetzt gestartet. Insbesondere eine innerhalb der Versorgungsphase erfolgenden Sendephase der Sensoren, in der die Sensoren jedes der Verbindungsbusses ihre Sensorsignale aussenden, erfolgt ohne zeitliche Überlappung. Während der Sendephase der Sensoren wird jeweils eine maximale elektrische Leistung durch die Sensoren von der Steuerungseinheit abgerufen. Wenn die Sendephasen der Sensoren zeitlich nicht überlappen, ergibt sich gegenüber zeitgleichen Sendephasen ein geringerer Leistungsbedarf der Sensoranordnung insgesamt, so dass die Steuerungseinheit entsprechend kleiner dimensioniert werden kann. Dies führt zu einer weiteren Kostenreduzierung bei der Bereitstellung der Steuerungseinheit.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung basiert der Verbindungsbus auf einem Bus nach der Art eines DSI3-Bus oder eines USV11-Bus. Entsprechende Arten von Bussen stellen eine gute Grundlage für die Implementierung der Sensoranordnung dar, so dass mit geringen Modifizierungen eine effiziente Implementierung des Verbindungsbusses durchgeführt werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensoren ausgeführt, zur Durchführung der Sensormessungen ein Sensorsignal abzustrahlen und Echosignale des Sensorsignals von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs als Messergebnisse zu empfangen. Dabei bildet eine Gesamtheit der Echos, die von jeweils einem Sensor empfangen werden, das Messergebnis für den entsprechenden Sensor, beispielsweise als Hüllkurve. Das Empfangen der Echosignale kann umfassen, dass in dem entsprechenden Sensor eine Signalverarbeitung durchgeführt wird, um die Echos zu identifizieren. Insbesondere kann eine Verstärkung von empfangenen Echosignalen durchgeführt werden. Die genannten Sensoren können beispielsweise Ultraschallsensoren oder auch Radarsensoren oder andere sein. Diese Sensoren senden Sensorsignale aus und empfangen darauf basierende Echosignale, in denen sich Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs identifizieren lassen. Ultraschallsensoren senden einen oder mehrere Ultraschallpulse aus und empfangen Ultraschallechos der ausgesendeten Ultraschallpulse von den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Radarsensoren funktionieren nach dem gleichen Prinzip, jedoch unter Ausstrahlung von Radarpulsen. Bei aktuellen Fahrzeugen ist es dabei üblich, beispielsweise Ultraschallsensoren sowohl entlang einer Vorderseite des Fahrzeugs wie auch entlang einer Rückseite des Fahrzeugs anzuordnen. Aktuell sind Anordnungen von vier bis sechs einzelnen Sensoren jeweils an der Vorderseite wie auch an der Rückseite des Fahrzeugs verbreitet. Dabei sind die Sensoren an der Vorderseite und an der Rückseite des Fahrzeugs jeweils über einen eigenen Verbindungsbus mit der Steuerungseinheit verbunden, um die Anzahl der Sensoren für jeden Verbindungsbus klein zu halten. Zunehmende Verbreitung findet auch eine Anordnung von Ultraschallsensoren entlang der Längsseiten der Fahrzeuge, die ebenfalls an die Steuerungseinheit angeschlossen sind, insbesondere über jeweils einen weiteren Verbindungsbus.
Zum Aussenden der Sensorsignale benötigen die Sensoren besonders viel Energie, wobei durch das im Wesentlichen gleichzeitige Aussenden der Ultraschallpulse in einer Sendephase für den entsprechenden Verbindungsbus eine große elektrische Leistung bereitgestellt werden muss. Nach dem Aussenden der Ultraschallpulse empfangen die Sensoren die Echosignale basierend auf Reflektionen der Sensorsignale an Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs. Um gleichzeitige Messungen durchzuführen, erfolgt das Aussenden der Sensorsignale für die Sensoren auf dem Verbindungsbus zeitgleich oder zeitnah in der Sendephase.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.
Es zeigt

1 ein schematisches Diagramm eines Buszyklus für eine Sensoranordnung aus dem Stand der Technik mit einer Versorgungsphase, einer Slave-Kommunikationsphase und einer Master-Kommunikationsphase, die zeitlich unabhängig voneinander sind,
2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrunterstützungssystem mit einer Sensoranordnung umfassend eine Steuerungseinheit und eine Mehrzahl Sensoren gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung eines Teils der Sensoranordnung aus 2 mit der Steuerungseinheit und der Mehrzahl Sensoren, die parallel mit einem Verbindungsbus verbunden sind,
4 ein schematisches Diagramm eines Buszyklus der Sensoranordnung aus 3 mit einer Versorgungsphase, einer Slave-Kommunikationsphase und einer Master-Kommunikationsphase, wobei die Versorgungsphase und die Slave-Kommunikationsphase teilweise überlappend ausgeführt sind, und
5 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung einer zweiten Ausführungsform mit einer Steuerungseinheit und einer Mehrzahl Sensoren, die nach der Art einer Daisy-Chain mit einem Verbindungsbus verbunden sind.

Die 2 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrunterstützungssystem gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform.
Bei dem Fahrunterstützungssystem kann es sich um ein prinzipiell beliebiges Fahrunterstützungssystem mit einer oder mehreren Unterstützungsfunktionen handeln. Das Fahrunterstützungssysteme kann als Fahrerassistenzsystem ausgeführt sein, um einen menschlichen Führer des Fahrzeugs 10 beim Führen des Fahrzeugs 10 zu unterstützen, beispielsweise als Notbremssystem, adaptives Geschwindigkeitsregelsystem, Parkassistenzsystem oder andere. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrunterstützungssysteme Funktionen bereitstellen, die für ein autonomes oder teilautonomes Fahren des Fahrzeugs 10 verwendet werden.
Das Fahrunterstützungssystem ist hier durch eine Sensoranordnung 12 dargestellt. Die Sensoranordnung 12 umfasst eine Steuerungseinheit 14 und eine Mehrzahl Sensoren 16. Die Steuerungseinheit 14 ist eine an sich bekannte, beliebige Recheneinheit. Im Bereich von Fahrzeugen 10 und Fahrunterstützungssystemen sind solche Steuerungseinheiten 14 beispielsweise als ECU (Electronic Control Unit) bekannt.
Alle Sensoren 16 sind hier gleichartig als Ultraschallsensoren ausgeführt. 2 zeigt eine erste Gruppe 18 mit Sensoren 16, die entlang einer Vorderseite des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Die Gruppe 18 ist in 2 beispielhaft mit fünf einzelnen Sensoren 16 dargestellt. Die Sensoren 16 bewirken eine Überwachung einer Umgebung 22 des Fahrzeugs 10, indem sie Objekte in der Umgebung 22 des Fahrzeugs 10 erfassen. Dazu werden die Sensoren 16 von der Steuerungseinheit 14 angesteuert zur Durchführung von Sensormessungen, wobei die Sensoren 16 zunächst in einer Sendephase jeweils ein Sensorsignal in der Form von einem oder mehreren Ultraschallpulsen abstrahlen. Im Anschluss empfangen die Sensoren 16 Messergebnisse in der Form von Echosignalen des Sensorsignals, die als Reflektionen an den Objekten in der Umgebung 22 des Fahrzeugs 10 empfangen werden. Dabei bildet eine Gesamtheit der Echos, die von einem jeweiligen Sensor 16 empfangen wird, das Messergebnis, das beispielsweise als Hüllkurve bereitgestellt wird. In dem Sensor 16 kann jeweils eine Signalverarbeitung durchgeführt werden, um die Echos zu identifizieren, insbesondere eine Verstärkung von empfangenen Echos.
Die Sensoren 16 der Gruppe 18 sind parallel an einen Verbindungsbus 24 angeschlossen. Der Verbindungsbus 24 wird dabei durch zwei einzelne Leitungen 26, 28 gebildet. Der Verbindungsbus 24 verbindet die Steuerungseinheit 14 und die Sensoren 16, um die Sensoren 16 über die Steuerungseinheit 14 mit elektrischer Energie zu versorgen und eine Kommunikation dazwischen zu ermöglichen. Dabei agiert die Steuerungseinheit 14 als Master und die Sensoren 16 agieren als Slaves auf dem Verbindungsbus 24. Entsprechend kontrolliert die Steuerungseinheit 14 den Betrieb der Sensoren 16 zur Durchführung der Sensormessungen und die Kommunikation damit auf dem Verbindungsbus 24.
In einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsform umfasst die Sensoranordnung 12 eine zweite Gruppe mit Sensoren 16, die entlang einer Rückseite des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Gemäß der alternativen Ausführungsform ist jede der beiden Gruppen 18 mit Sensoren 16 über einen eigenen Verbindungsbus 24 an die Steuerungseinheit 14 angeschlossen. Die Sensoren 16 jeder Gruppe 18 erhalten jeweils eine gemeinsame elektrische Versorgung von der Steuerungseinheit 14 über den entsprechenden Verbindungsbus 24.
Wie bereits ausgeführt wurde, kommunizieren die Sensoren 16 und die Steuerungseinheit 14 über den Verbindungsbus 24. Es sind verschiedene Bussysteme als solche bekannt, die eine integrale Ausgestaltung des Verbindungsbus 24 zur elektrischen Versorgung der Sensoren 16 und zur Kommunikation aufweisen, beispielsweise DSI3 oder USV11. Die Sensoranordnung 12 ist mit dem Verbindungsbus 24 ausschnittsweise in 3 im Detail dargestellt.
Die Steuerungseinheit 14 ist mit einer Batterie 32 des Fahrzeugs 10 verbunden, von welcher sie elektrische Energie zur Versorgung der Sensoren 16 über den Verbindungsbus 24 empfängt. Die Batterie 32 dient als Energieversorgung 32 und stellt eine Versorgungsspannung bereit, die hier eine Bordnetzspannung des Fahrzeugs 10 von beispielsweise 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt ist.
Die Sensoranordnung 12 wird mit einem zyklischen Busbetrieb betrieben, wie nachstehend unter Bezug auf 4 im Detail erläutert wird. Jeder Zyklus 40 umfasst dabei drei verschiedene Phasen 42, 44, 46, wobei der Beginn des Zyklus 40 hier prinzipiell willkürlich gewählt ist und lediglich zur Darstellung des Zyklus 40 dient.
Der Zyklus 40 beginnt hier mit einer Versorgungsphase 42, in welcher die Steuerungseinheit 14 die Sensoren 16 über den Verbindungsbus 24 gemeinsam mit Energie versorgt. Es erfolgt außerdem eine von der Versorgungsphase 42 zeitlich getrennte Master-Kommunikationsphase 44, in welcher die Steuerungseinheit 14 mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus Datensignale an die Sensoren überträgt. Außerdem umfasst jeder Zyklus 40 eine Slave-Kommunikationsphase 46, in welcher die Sensoren 16 mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus 24 an die Steuerungseinheit 14 übertragen.
Wie in 4 dargestellt ist, ist die Slave-Kommunikationsphase 46 vollständig in der Versorgungsphase 42 enthalten, so dass die Versorgungsphase 42 maximal ausgedehnt ist. Die Versorgungsphase 42 ist dabei typischerweise länger als die Slave-Kommunikationsphase 46. Durch einen Grad der Überlappung der Slave-Kommunikationsphase 46 mit der Versorgungsphase 42 kann insbesondere eine Dauer der Versorgungsphase 42 angepasst und verlängert werden. Dadurch kann eine den Sensoren 16 zur Verfügung gestellte Energiemenge bei ansonsten nicht veränderten Parametern variiert werden. Alternativ kann beispielsweise eine Verlängerung der Versorgungsphase 42 durchgeführt werden, um eine bereitgestellte elektrische Leistung während der Versorgungsphase 42 zu begrenzen. In Summe ist dabei erforderlich, jedem der Sensoren 16 während der Versorgungsphase 42 über den Verbindungsbus 24 zumindest genug Energie zur Verfügung zu stellen, um seinen Betrieb über einen Zyklus 40 sicherzustellen.
Während des zyklischen Busbetriebs der Sensoranordnung 12 werden aufeinanderfolgende Zyklen 40 mit jeweils einer Versorgungsphase 42, einer Master-Kommunikationsphase 44 und einer Slave-Kommunikationsphase 46 durchgeführt. Jeder Zyklus 40 weist dabei dieselbe Abfolge und Dauer für die genannten Phasen 42, 44, 46 auf.
In der Versorgungsphase 42 werden die Sensoren 16 von der Steuerungseinheit 14 über den Verbindungsbus 24 mit einer Busspannung 48 versorgt, die in diesem Ausführungsbeispiel gleich der Versorgungsspannung der Batterie 32 ist. Die Busspannung 48 entspricht somit der Versorgungsspannung und damit einer Bordnetzspannung des Fahrzeugs 10.
In der Slave-Kommunikationsphase 46 übertragen die Sensoren 16 mittels Stromanpassung die Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus 24 an die Steuerungseinheit 14. Dabei wird der Versorgungsstrom durch den jeweils kommunizierenden Sensor 16 angepasst, wie in 4 durch sich ergebende Spannungsschwankungen der Busspannung 48 dargestellt ist. Die Versorgung der Sensoren 16 wird während der Slave-Kommunikationsphase 46 auf an sich bekannte Weise fortgesetzt werden.
In der Master-Kommunikationsphase 44 eine wird von der Steuerungseinheit 14 auf dem Versorgungsbus 24 eine Basisspannung 50 bereitgestellt. Die Basisspannung 50 weist einen Spannungspegel auf, der niedriger als ein Spannungspegel der Busspannung 48 ist. In der Master-Kommunikationsphase 44 überträgt die Steuerungseinheit 14 mittels einer Spannungsanpassung der Basisspannung 50 ihre Datensignale an die Sensoren 16.
Wie außerdem in 4 dargestellt ist, weist jeder der Sensoren 16 einen Sensorzyklus 52 auf, der mit dem Aussenden von einem Ultraschallpuls oder mehreren Ultraschallpulsen als Sensorsignal(en) in einer Sendephase 54 beginnt. Dies erfordert einen großen Strom, so dass in der Sendephase 54 Rippelströme auf dem Verbindungsbus 24 auftreten können, wobei eine Überlagerung der als Gleichspannung bereitgestellten Busspannung 48 mit Wechselspannungsanteilen erfolgt, wie in 4 dargestellt ist. Das Aussenden der Ultraschallpulse erfolgt hier zeitgleich durch die Sensoren 16 des Verbindungsbusses 24.
Im Anschluss an die Sendephase 54 führen die Sensoren 16 Sensormessungen durch, wobei sie in einer Empfangsphase 56 Echos der ausgesendeten Sensorsignale empfangen. Wie in 4 dargestellt ist, überlappt die Empfangsphase 56 mit der Slave-Kommunikationsphase 46, so dass die Messergebnisse der Sensormessungen jeweils erst in einem anschließenden Zyklus 40 an die Steuerungseinheit 14 übertragen werden können. Dazu umfasst die Slave-Kommunikationsphase 46 eine Mehrzahl Sendefenster 58, wobei jedem Sensor 16 ein Sendefenster 58 zugeordnet ist, in der der entsprechende Sensor 16 ausgehend von einem Triggersignal 60 durch die Steuerungseinheit 14 die Messergebnisse seiner Sensormessung an die Steuerungseinheit 14 überträgt.
Die Sendefenster 58 weisen dabei nach der Art von Zeitschlitzen eine feste Länge auf und sind jeweils einem der Sensoren 16 fest zugeteilt. Die Triggerung durch das Triggersignal 60 erfolgt zusätzlich zu Timingzwecken.
In der alternativen Ausführungsform mit einer Mehrzahl Verbindungsbusse 24 führt die Sensoranordnung 12 für jeden der Verbindungsbusse 24 einen unabhängigen zyklischen Busbetrieb aus. Dabei werden die einzelnen Phasen 42, 44, 46 für die beiden Verbindungsbusse 24 zumindest teilweise zeitversetzt gestartet, so dass die einzelnen Phasen 42, 44, 46 auf jedem der beiden Verbindungsbusse 24 zeitversetzt zu den entsprechenden Phasen 42, 44, 46 auf dem anderen Verbindungsbus 24 sind. Dabei kommt es zu zeitlichen Überlappungen der jeweiligen Phasen 42, 44, 46 zwischen den beiden Verbindungsbussen 24. Das zeitversetzte Starten ist so gewählt, dass die innerhalb der Versorgungsphase 42 erfolgende Sendephase 54 der Sensoren 16 der beiden Verbindungsbusse 24 ohne zeitliche Überlappung erfolgt.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Sensoranordnung 12. Die Sensoranordnung 12 der zweiten Ausführungsform entspricht sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrer Funktion im Wesentlichen der Sensoranordnung 12 der ersten Ausführungsform, so dass hier lediglich Unterschiede zwischen den beiden Sensoranordnungen 12 beschrieben werden. Auch werden für identische oder zumindest im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Wie in 5 dargestellt ist, sind die Sensoren 16 der Sensoranordnung 12 der zweiten Ausführungsform nach der Art einer Daisy-Chain entlang des Verbindungsbusses 24 verbunden. Entsprechend umfasst jeder Sensor 16 ein Gehäuse 60 mit vier elektrischen Kontakten 62. Jeder der Leitungen 26, 28 des Verbindungsbusses 24 ist zwischen zwei der Kontakte 62 durchverbunden, so dass der Verbindungsbus 24 insgesamt durch die Sensoren 16 durchverbunden wird. Jeder der Sensoren 16 umfasst eine Sensorelektronik 64, die als funktionale Einheit die Funktion des Sensors 16 bereitstellt, und die elektrisch jeweils zwischen den Leitungen 26, 28 des Verbindungsbusses 24 angeordnet ist. Zusätzlich zu der Sensorelektronik 64 kann jeder der Sensoren 16 weitere hier nicht dargestellte Komponenten aufweisen, beispielsweise einen Shuntwiderstand zur Bestimmung einer Position des Sensors 16 entlang des Verbindungsbusses 24.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: Sensoranordnung
14: Steuerungseinheit, ECU
16: Sensor
18: erste Gruppe
22: Umgebung
24: Verbindungsbus
26: Leitung
28: Leitung
32: Batterie, Energieversorgung
40: Zyklus
42: Versorgungsphase, Phase
44: Master-Kommunikationsphase, Phase
46: Slave-Kommunikationsphase, Phase
48: Busspannung
50: Basisspannung
52: Sensorzyklus
54: Sendephase
56: Empfangsphase
58: Sendefenster
60: Gehäuse
62: Kontakt
64: Sensorelektronik
100: Zyklus (Stand der Technik)
102: Versorgungsphase (Stand der Technik)
104: Slave-Kommunikationsphase (Stand der Technik)
106: Master-Kommunikationsphase (Stand der Technik)
108: Busspannung (Stand der Technik)
110: Basisspannung (Stand der Technik)
112: Sensorzyklus (Stand der Technik)
114: Sendephase (Stand der Technik)
116: Empfangsphase (Stand der Technik)
118: Sendefenster (Stand der Technik)
120: Triggersignal (Stand der Technik)

Claims

Sensoranordnung (12) mit einer Steuerungseinheit (14) als Master, einer Mehrzahl Sensoren (16) als Slaves und einem Verbindungsbus (24), der die Steuerungseinheit (14) und die Sensoren (16) verbindet, insbesondere zur Verwendung mit einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs (10), wobei die Sensoren (16) ausgeführt sind, Sensormessungen durchzuführen, wobei die Sensoranordnung (12) einen zyklischen Busbetrieb ausführt, jeder Zyklus (40) umfassend eine Versorgungsphase (42), in welcher die Steuerungseinheit (14) die Sensoren (16) über den Verbindungsbus (24) gemeinsam mit Energie versorgt, eine von der Versorgungsphase (42) zeitlich getrennte Master-Kommunikationsphase (44), in welcher die Steuerungseinheit (14) mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus (24) Datensignale an die Sensoren (16) überträgt, und eine Slave-Kommunikationsphase (46), in welcher die Sensoren (16) mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus (24) an die Steuerungseinheit (14) übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Slave-Kommunikationsphase (46) zumindest teilweise mit der Versorgungsphase (42) überlappt.
Sensoranordnung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (14) an eine Energieversorgung (32) mit einer Versorgungsspannung angeschlossen ist, und die Steuerungseinheit (14) ausgeführt ist, die Sensoren (16) in der Versorgungsphase 42 über den Verbindungsbus (24) mit einer Busspannung (48) zu versorgen, die gleich oder niedriger als die Versorgungsspannung ist.
Sensoranordnung (12) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (14) ausgeführt ist, in der Master-Kommunikationsphase (44) eine Basisspannung (50) auf dem Versorgungsbus (24) bereitzustellen, die niedriger als die Busspannung (48) ist, wobei die Steuerungseinheit (14) mittels einer Spannungsanpassung der Basisspannung (50) die Datensignale an die Sensoren (16) überträgt.
Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Slave-Kommunikationsphase (46) vollständig in der Versorgungsphase (42) enthalten ist.
Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Slave-Kommunikationsphase (46) eine mit der Anzahl der mit dem Verbindungsbus (24) verbundenen Sensoren (16) übereinstimmende Anzahl Sendefenster (58) zum Übertragen der Messergebnisse der Sensormessungen von jedem Sensor (16) an die Steuerungseinheit (14) aufweist.
Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (16) nach der Art einer Daisy-Chain entlang des Verbindungsbusses (24) verbunden sind, oder die Sensoren (16) parallel zwischen zwei Potentialen des Verbindungsbusses (24) angeordnet sind.
Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (12) eine Mehrzahl Verbindungsbusse (24) aufweist, jeder Verbindungsbus (24) die Steuerungseinheit (14) mit einer Mehrzahl Sensoren (16) verbindet, und die Sensoranordnung (12) für jeden der Verbindungsbusse (24) einen unabhängigen zyklischen Busbetrieb ausführt.
Sensoranordnung (12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (12) den unabhängigen zyklischen Busbetrieb für jeden der Verbindungsbusse (24) derart ausführt, dass die Phasen (42, 44, 46) für die verschiedenen Verbindungsbusse (24) zumindest teilweise zeitversetzt gestartet werden.
Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbus (24) auf einem Bus nach der Art eines DSI3-Bus oder eines USV11-Bus basiert.
Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (16) ausgeführt sind, zur Durchführung der Sensormessungen ein Sensorsignal abzustrahlen und Echosignale des Sensorsignals von Objekten in der Umgebung (22) des Fahrzeugs (10) als Messergebnisse zu empfangen.
Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug (10) mit einer Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum zyklischen Busbetrieb einer Sensoranordnung (12) mit einer Steuerungseinheit (14) als Master, einer Mehrzahl Sensoren (16) als Slaves und einem Verbindungsbus (24), der die Steuerungseinheit (14) und die Sensoren (16) verbindet, insbesondere zur Durchführung in einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs (10), wobei die Sensoren (16) ausgeführt sind, Sensormessungen durchzuführen, und wobei jeder Zyklus (40) die Schritte umfasst Durchführen einer Versorgungsphase (42), in welcher die Steuerungseinheit (14) die Sensoren (16) über den Verbindungsbus (24) gemeinsam mit Energie versorgt, Durchführen einer von der Versorgungsphase (42) zeitlich getrennten Master-Kommunikationsphase (44), in welcher die Steuerungseinheit (14) mittels einer Spannungsanpassung auf dem Verbindungsbus (24) Datensignale an die Sensoren (16) überträgt, und Durchführen einer Slave-Kommunikationsphase (46), in welcher die Sensoren (16) mittels einer Stromanpassung Messergebnisse der Sensormessungen über den Verbindungsbus (24) an die Steuerungseinheit (14) übertragen, wobei das Durchführen der Slave-Kommunikationsphase (46) zumindest teilweise überlappend mit der Versorgungsphase (42) erfolgt.