DE10358106A1

DE10358106A1 - Sensorelement und Bussystem in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10358106A1
Application number: DE10358106A
Authority: DE
Inventors: Timo Dipl.-Ing. Kauntz; Carsten Dipl.-Ing. Lorenz; Guido Dipl.-Ing. Villino
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-07-14
Also published as: US20050154474A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorelement für ein Bussystem in einem Kraftfahrzeug, welches eine erste Anzahl an Kontaktanschlüssen aufweist, über die das Sensorelement an die verschiedene Potenziale aufweisenden Busleitungen des Bussystems anschließbar ist, wobei die erste Anzahl größer als die Anzahl der Busleitungen ist, dass eine erste Einrichtung vorgesehen ist, die das Potenzial an mindestens einem der Kontaktanschlüsse misst und auswertet, und dass eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, die dem Sensorelement aus den gemessenen und ausgewerteten Potenzialen eine spezifische Adresscodierung zuweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Bussystem und ein Verfahren zum Betreiben des Bussystems sowie eine Verwendung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie ein Bussystem und ein Verfahren zum Betreiben des Bussystems gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 10 und 16. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung.

Sensoren und Sensorelemente in Kraftfahrzeugen sind in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen und Anwendungen allgemein bekannt. Insbesondere bei modernen Kraftfahrzeugen werden diese Sensoren beispielsweise für aktive oder passive Rückhaltesysteme verwendet, um den Kraftfahrzeuginsassen ein Höchstmaß an Sicherheit bieten zu können. Im Falle von Rückhaltesystemen für die aktive Sicherheit befinden sich an unterschiedlichen Positionen im Kraftfahrzeug Beschleunigungssensoren, die einen Crash frühzeitig erkennen sollen.

Bei solchen Systemen werden zum Teil gleichwirkende Sensorelemente an verschiedenen Positionen in einem Kraftfahrzeug mehrfach einzusetzen. Dabei ist allerdings darauf zu achten, dass die genaue Position der mehrfach im Kraftfahrzeug vorhandenen Sensorelemente auch nach deren Einbau im Kraftfahrzeug bekannt ist, so dass von dem entsprechenden Steuergerät eben das gewünschte Sensorelement gezielt ansteuerbar ist. Insbesondere muss vermieden werden, dass es zu einem Vertau schen der für bestimmte Positionen im Kraftfahrtzeug vorgesehenen Sensorelemente kommt. Dies lässt sich beispielsweise durch eine unterschiedliche konstruktive Gestalt der Stecker der Sensorelementes bzw. eine unterschiedliche Gehäusekonstruktion realisieren. Beispielsweise weisen die Stecker bzw. Gehäuse der Sensorelemente Nasen, Schienen, Wülste, etc. auf, so dass der Stecker bzw. das entsprechende Sensorelement nur in das dazu passende Gegenstück passt. Denkbar sind auch unterschiedliche farbliche Markierungen, damit eine eindeutige Zuordnung des jeweiligen Sensorelements zu seiner vorbestimmten Position im Kraftfahrzeug möglich ist. Allerdings sind durch die Bereitstellung unterschiedlich ausgestalteter Sensorelemente höhere Herstellungskosten, höhere Lagerkosten und aufgrund der größeren Teilevielfalt auch höhere Montagekosten in Kauf zu nehmen.

Insbesondere aus montagetechnischen, aber auch aus herstellungstechnischen Gründen ist es besonderes vorteilhaft, wenn diese gleichwirkenden Sensorelemente nicht nur gleichartig, sondern einen möglichst identischen Aufbau aufweisen. Diese Sensorelemente sind damit in einer sehr großen Stückzahl herstellbar. Die Herstellung einer sehr großen Anzahl identischer Sensorelemente ist gegenüber der Herstellung einer entsprechend geringeren Anzahl unterschiedlicher Sensorelemente kostengünstiger und daher zu bevorzugen. Auch montagetechnisch ist dies vorteilhaft, da bei der Montage somit nicht mehr unterschieden werden muss, welches Sensorelemente an welcher Position im Kraftfahrzeug eingebaut werden muss. Dadurch lässt sich die Montage der Sensorelemente schneller durchführen, was letztendlich zu einem kostengünstigerem Montageprozess führt.

Werden gleichartige und gleichwirkende Sensorelemente im Kraftfahrzeug eingebaut, dann muss aber deren genaue Position bekannt sein, so dass das Steuergerät diese Sensorelemente entsprechend ansteuern kann. Ferner ist es wesentlich, dass das Steuergerät die von eben diesem Sensorelement gelieferten Signale auch einer entsprechenden Position des Sensorelementes im Kraftfahrzeug zuordnen kann.

Bei Verwendung einer Vielzahl identischer Sensorelemente werden diese zu diesem Zwecke an die Busleitungen eines peripheren Bussystems mit ausgelagerten Sensoren angekoppelt, typischerweise in einer so genannten "Daisy-Chain"-Konfiguration. Der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Daisy-Chain-Bussystems ist allgemein bekannt und beispielsweise in dem Taschenbuch Mikroprozessortechnik, herausgegeben von Thomas Beierlein, Olaf Hagenbruch, Fachbuchverlag Leipzig, 1999, insbesondere auf Seite 211f, beschrieben. Bei einer Daisy-Chain-Buskonfiguration sind die an einen Bus angeschlossenen Teilnehmer (Mikroprozessoren, Geräte, Baugruppen, Sensoren, etc.) im Unterschied zu der sogenannten "Party-Line"-Konfiguration in verketteter Form hintereinander geschaltet. Das Bussystem weist hier einen oder mehrere Master auf, die die Datenkommunikation steuern. Die über die Busleitung übertragenen Daten werden quasi "durchgereicht". Jeder an dem Bus angeschlossenen Teilnehmer kann somit an jeden anderen auf diesem Wege Nachrichten übermitteln.

Die Verwendung eines Daisy-Chain-Bussystems ist allerdings kostenintensiv und zudem wird die Datenübertragungsrate aufgrund der nacheinander angeordneten Busteilnehmer, die die zu übertragenden Daten jeweils weitergeben, signifikant reduziert. Zudem eignet sich die Daisy-Chain-Buskonfiguration nicht für spezielle Bussysteme, zum Beispiel einem LIN-Bussystem (LIN = Local Interconnect Network).

Sowohl die Verwendung eigens gekennzeichneter und somit unterschiedlicher Sensorelemente als auch die Verwendung identischer und somit gleichwirkender Sensorelemente im so genannten Daisy-Chain-Betrieb eignet sich daher nur bedingt.

In der DE 101 21 786 A1 ist eine Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei der gleichwirkende und konstruktiv gleiche Sensorelemente an mindestens zwei verschiedenen Einbauorten in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sind. Ein jeweiliges Sensorelement weist hier mehrere unterschiedliche Befestigungsstellen auf, über die das Sensorelement am Kraftfahrzeug befestigt wird. Dabei werden in die Sensorelemente an den verschiedenen Positionen im Kraftfahrzeug jeweils an unterschiedlichen Befestigungsstellen des Sensorelementes befestigt. Es ergeben sich somit an verschiedenen Befestigungsstellen der Sensorelemente unterschiedliche Potenzialverhältnisse, die eben für ein jeweiliges Sensorelement typisch sind. Aus diesen typischen Potenzialverhältnissen lässt sich ein Sensorelement identifizieren.

Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine andere Möglichkeit der eindeutige Identifizierung der Position mehrerer identischer Sensorelemente in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen. Insbesondere soll eine einfachere und möglichst kostengünstigere Möglichkeit der Verwendung einer Vielzahl gleichwirkender Sensorelemente in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.

Erfindungsgemäß wird zumindest eine dieser Aufgaben durch ein Sensorelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Bussystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11, ein Verfahren zum Betreiben dieses Bussystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 sowie eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 gelöst.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, durch Bereitstellen einer größeren Anzahl von Ausgangsanschlüssen, als für die Kontaktierung mit den Busleitungen erforderlich wäre, eine binäre Information zu gewinnen. Durch diese größere Anzahl der Ausgangsanschlüsse lässt sich somit gewissermaßen eine Redundanz der Ausgangsanschlüsse realisieren, die zur Bereitstellung zusätzlicher Informationen genutzt werden kann. Diese binäre Information lässt sich dann insbesondere aus der Art und Weise, wie diese Ausgangsanschlüsse jeweils mit den Busleitungen verbunden sind, gewinnen. Je nach der Anzahl der Sensorelemente, die im Kraftfahrzeug eingebaut werden müssen, muss somit eine mehr oder weniger große Redundanz vorgehalten werden. Die Redundanz ist also so zu wählen, dass eine binäre Adresscodierung bereitgestellt wird, mittels der einem jeweiligen Sensorelement eine für dieses Sensorelement spezifische Adresse zugeordnet werden kann. Je nach Art der binären Adresscodierung muss damit eine mehr oder weniger große Anzahl an Kontaktanschlüssen bereit gestellt werden.

Mittels dieser binären Information lässt sich jedes der Sensorelemente eindeutig identifizieren. Ist ein Sensorelement einmal eindeutig identifiziert, dann kann darauf geschlossen werden, an welcher Stelle bzw. an welcher Position innerhalb des Kraftfahrzeuges dieses Sensorelement eingebaut ist. Werden von diesem Sensorelement somit Sensorsignale mit der entsprechenden Adresscodierung an ein zentrales Steuergerät gesendet, dann decodiert das Steuergerät zunächst die Adresscodierung und weist diese Sensorsignale eindeutig einem speziellen Sensorelement und somit dessen Position im Kraftfahrzeug zu. In der Folge kann das Steuergerät die entsprechenden Maßnahmen einleiten.

Die Erfindung eignet sich somit insbesondere bei solchen Sensorelementen, die identisch ausgebildet sind und somit baugleich ausgestaltet sind und gleichwirkend sind. Dies ist insbesondere aus herstellungstechnischen Gründen und auch aus montagetechnischen Gründen besonders vorteilhaft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:
1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bussystems;
2 ein Schaltbild eines ersten erfindungsgemäßen Sensorelementes zur Verwendung in einem Bussystem entsprechend 1;
3 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bussystems;
4 ein Schaltbild eines zweiten erfindungsgemäßen Sensorelementes zur Verwendung in einem Bussystem entsprechend 3;
5 eine Darstellung verschiedener Sensorelemente in einem Bussystem, anhand deren Verschraubung die Position dieser Sensorelemente im Kraftfahrzeug erkennbar ist.
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Signale – sofern nichts anderen angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bussystems, bei dem eine Identifizierung der Sensorelemente durch eine unterschiedliche Pin-Belegung erfolgt.
Das erfindungsgemäße Bussystem ist hier mit Bezugszeichen 1 bezeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Bussystem 1 für ein Rückhaltesystem, insbesondere eines Airbag-Systems. Das Bussystem 1 weist einen Bus 2 mit zwei Busleitungen 3, 4 auf. Bei dem Bus 2 kann es sich zum Beispiel um einen LIN-Bus oder einen CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) handeln. Der Aufbau und die Funktionsweise solcher LIN-Bussysteme bzw. CAN-Bussysteme ist allgemein bekannt, so dass darauf nicht näher eingegangen wird. Im Falle eines CAN-Bussystems bzw. eines LIN-Bussystems weist jeweils eine Busleitung 3 einen hohen logischen Pegel (HIGH, "1") und die jeweils andere Busleitung 4 einen niedrigen logischen Pegel (LOW, "0") auf .
Die beiden Busleitungen 3, 4 des Busses 2 sind mit einem typischerweise als Master fungierendem Steuergerät 5 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich hier um ein Airbag-Steuergerät.
Das Bussystem 1 weist ferner eine Vielzahl, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Sensorelemente 6–9 auf. Es sei angenommen, dass alle Sensorelemente 6–9 hier identisch ausgebildet sind. Identisch bedeutet, dass die Sensorelemente 6 –9 konstruktiv gleich sind und eine identische Funktionsweise aufweisen. Jedes Sensorelement 6–9 ist über jeweils zwei Verbindungsleitungen 3', 4' mit den beiden Busleitungen 3, 4 verbunden, so dass eine bidirektionale Datenkommunikation zwischen Airbag-Steuergerät 5 und Sensorelementen 6–9 stattfinden kann.
Zur Ankopplung an einen Zweidrahtbus 2 muss ein jeweiliges Sensorelement 6–9 notwendigerweise zwei Kontaktanschlüsse aufweisen. Die erfindungsgemäßen Sensorelemente 6–9 zeichnen sich demgegenüber dadurch aus, dass sie mehr als zwei Kontaktanschlüsse 10 (engl.: Pins) aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jedes Sensorelement 6–9 genau vier Kontaktanschlüsse 10 auf, dass heißt zwei Kontaktanschlüsse 10 mehr, als zur Ankopplung eines Sensorelementen 6 –9 an die zwei Busleitungen 3, 4 benötigt würden. Es wird hier gewissermaßen eine Redundanz in der Anzahl der Kontaktanschlüsse 10 für jedes Sensorelement 6–9 bereitgestellt, über die eine Information für die Identifizierung des jeweiligen Sensorelementen 6–9 an welcher Stelle im Fahrzeug ein jeweiliges Sensorelement 6–9 eingebaut bzw. befestigt ist, gewonnen werden kann. Diese Information steckt in der unterschiedlichen Belegung dieser Kontaktanschlüsse 10.
Wie aus 1 ersichtlich ist, sind dabei jeweils zwei Kontaktanschlüsse 12 eines jeweiligen Sensorelementes 6–9, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste und vierte Kontaktausgangsanschluss, bei allen Sensorelementen 6–9 mit jeweils denselben Busleitungen 3, 4 verbunden. Das heißt, der erste Kontaktausgangsanschluss ist bei allen Sensorelementen 6–9 mit der Busleitung 4 und der vierte Kontaktausgangsanschluss ist bei allen Sensorelementen 6–9 mit der Busleitung 3 verbunden. Diese Kontaktanschlüsse werden nachfolgend als fest belegte Ausgangsanschlüsse 12 bezeichnet.
Die beiden übrigen Kontaktanschlüsse 11 eines jeweiligen Sensorelementes 6–9 sind hingegen nicht fest vorgegeben und werden daher nachfolgend als variabel belegbare Kontaktanschlüsse 11 bezeichnet. Bei allen Sensorelementen 6–9 sind diese variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 bezogen auf die Ankopplung an die Busleitungen 3, 4 unterschiedlich verdrahtet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 beim Sensorelement 6 lediglich mit der Busleitung 3 und beim Sensorelement 8 lediglich mit der Busleitung 4 verbunden. Beim Sensorelement 7 ist einer der variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 (zweiter Kontaktanschluss) mit der Busleitung 4 und der zweite der variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 (dritter Kontaktanschluss) mit der Busleitung 3 verbunden. Beim Sensorelement 9 sind diese variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 in umgekehrter Weise wie beim Sensorelement 7 verbunden.
Es ergibt sich somit gewissermaßen eine Codierung für diese variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11, die – wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird – auch messbar und dekodierbar ist. So sei zum Beispiel den variabel belegbaren Kontaktanschlüssen 11, die mit der einen hohen logischen Pegel aufweisenden Busleitung 3 verbunden sind, eine logische "1" zugewiesen und den variabel belegbaren Kontaktanschlüssen 11, die mit der einen niedrigen logischen Pegel aufweisenden Busleitung 4 verbunden sind, eine logische "0" zugewiesen. Jedem Sensorelement 6–9 wird damit über die variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 eine bei allen Sensorelementen 6– 9 unterschiedliche Adresscodierung zugewiesen, die sich in 1 wie folgt ergibt:
Sensorelement 6: 11
Sensorelement 7: 01
Sensorelement 8: 00
Sensorelement 9: 10
Dabei bezeichnet der dritte Kontaktanschluss das LSB-Bit des 2-Bit breiten Adresscodes.
Jedes Sensorelement 6–9 weist somit einen anderen Adresscode auf. Die Information, die in den variabel belegbaren Kontaktanschlüssen 11 über deren Ankopplung an die Busleitungen 3, 4 enthalten ist, kann daher für die Adressierung der unterschiedlichen Sensorelemente 6–9 verwendet werden.
2 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Sensorelementes zur Verwendung in einem Bussystem entsprechend 1. Aufgrund der Belegung der Kontaktanschlüsse 11, 12 handelt es sich hier um das Sensorelementes 7 aus 1.
Das Sensorelement 7 weist zur Dekodierung der über die variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 eingekoppelten Adressinformation eine Messschaltung 23, eine Auswerteschaltung 13 sowie eine Dekodierschaltung 21. Mittels der Messschaltung 23 werden die an den variabel belegbaren Kontaktanschlüssen 11 anliegenden Potenziale gemessen. Zu diesem Zweck ist jeder der variabel belegbaren Kontaktanschlüsse 11 mit einer Tiefpassanordnung bestehend aus jeweils einem Widerstand 15, 16 und einem Kondensator 17, 18 versehen, denen eine Zener-Diode 19, 20 zur Spannungsbegrenzung der gemessenen Potenziale nachgeschaltet ist. Die von der Messschaltung 23 gemessenen Potenziale werden einer der Messschaltung 23 nachgeschalteten Auswerteschaltung 13 zugeführt, die einem jeweils gemessenen Potenzial einen logischen Pegel zuordnet. Ein der Auswerteschaltung 13 nachgeschalteter Dekodierer 21 ermittelt aus dem in der Auswerteschaltung 13 ermittelten logischen Pegel den jeweiligen Adresscode des Sensorelements 7.
Auf diese Weise kann in entsprechender Weise auch jedem anderen Sensorelement 6–9 aus 1 eine für dieses Sensorelement 6–9 spezifische Adresse zugeordnet werden. Bei einer Datenkommunikation eines Sensorelementes 6–9 mit dem Steuergerät 5 wird dann beispielsweise diese Adresse zusammen mit den entsprechenden, von dem Sensorelement 6–9 aufgenommenen Sensorsignalen übertragen. Das Steuergerät 5 kann dann die Sensorsignale dem jeweiligen Sensorgerät 6–9 und damit dessen genauer Position im Kraftfahrzeug zuordnen.
Das Sensorelement 7 weist ferner eine Sensorschaltung 22 auf, die den eigentlichen Sensor sowie die entsprechende Busschnittstelle aufweist. Im Falle eines Sensorelementes für ein Airbag-System ist das Sensorelement 7 als Beschleunigungssensor bzw. Geschwindigkeitssensor ausgelegt und dient der Aufnahme einer Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit im Falle eines Unfalles. Die vom Sensor 22 erzeugten Sensorsignale sind dann zum Beispiel von der aufgenommenen Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit abgeleitete Signale und werden über die fest vorgegebenen Kontaktanschlüsse 12 und die Busleitungen 3, 4 an das Steuergerät übertragen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Auswerteschaltung 13 und der Dekodierer 21 Bestandteil der als anwenderspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ausgebildeten Sensorschaltung 22.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bussystems.
Wie in 1 weisen die Sensorelemente 6–9 des Bussystems 1 in 3 eine größere Anzahl an Ausgangsanschlüssen 10 auf, als dies aufgrund der Anzahl der Busleitungen 3, 4 erforderlich wäre. Auch hier sind alle Sensorelemente 6–9 identisch ausgebildet. Jedes Sensorelement 6–9 weist ferner einen Stecker 30 als externe Hardware-Schnittstelle auf, der die Kontaktanschlüsse 10 enthält. Ferner ist der Bus 2 über Verbindungsleitungen 3', 4' und jeweils eine Steckerbuchse 31 mit jedem Sensorelement 6, 9 bzw. dessen Stecker 30 verbunden. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 1 sind in 3 allerdings nicht alle Kontaktanschlüsse 10 mit den Busleitungen 3, 4 verbunden. Ähnlich wie in 1 sind aber bei jedem Sensorelement 6–9 jeweils andere Kontaktanschlüsse 10 mit den Busleitungen 3, 4 verbunden.
Die Kontaktanschlüsse 10 werden hier unterteilt in erste Kontaktanschlüsse 32, die lediglich mit der Busleitung 3 verbunden sind, und zweite Kontaktanschlüsse 33, die lediglich mit der Busleitung 4 verbunden sind. Erste und zweite Kontaktanschlüsse 32, 33 bestehen aus jeweils zwei Kontaktanschlüssen. Jeweils einem der Kontaktanschlüsse 32, 33 ist dabei eine logische "1" und dem anderen Kontaktanschluss eine logische "0" zugeordnet (siehe Steckerbuchse 31). Auf diese Weise lässt sich eine binäre Adresscodierung des jeweiligen Sensorelementes 6–9 durch die Belegung der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse 32, 33 mit den Busleitungen 3, 4 erzielen, wobei die ersten Kontaktanschlüsse 32 und zweiten Kontaktanschlüsse 33 jeweils unterschiedliche Bits der sich daraus ergebenen 2-Bit breiten Adresscodierung bezeichnen. Für den Fall, dass die Kontaktanschlüsse 33 das LSB-Bit (LSB = Least signifikant Bit) bezeichnent, ergibt sich für die Sensorelemente 6–9 damit folgende Adresscodierung:
Sensorelement 6: 11
Sensorelement 7: 01
Sensorelement 8: 10
Sensorelement 9: 00
Auch hier weist somit jedes Sensorelement 6–9 einen für dieses Sensorelement 6–9 spezifischen Adresscode auf.
4 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Sensorelementes zur Verwendung in einem Bussystem entsprechend 3. Aufgrund der Belegung der Kontaktanschlüsse 32, 33 handelt es sich hier um das Sensorelementes 9 aus 3.
Jeder Kontaktanschluss 10 ist hier über ein gleichrichtendes Element 34, 35, zum Beispiel eine Diode, mit einem Anschluss 36 verbunden. Der Anschluss 36 ist mit einem Bezugspotenzial U1, zum Beispiel einem Versorgungspotenzial, beaufschlagt. Die gleichrichtenden Elemente 34, 35 sind zueinander parallel angeordnet, wobei die mit den ersten Kontaktanschlüssen 32 gekoppelten Dioden 34 zu den mit den zweiten Kontaktanschlüssen 32 gekoppelten Dioden 35 antiparallel zueinander angeordnet sind und über eine Koppelkapazität 37 verbunden sind.
Ähnlich wie bei dem Sensorelement in 2 ist jeder Kontaktanschluss 10 über Verbindungsleitungen mit einer Messeinrichtung 23 verbindbar. Die Messschaltung 23 kann prinzipiell in äquivalenter Weise wie die in 2 dargestellte Messschaltung 23 realisiert sein. Dieser Messschaltung 23 ist wiederum eine Auswerteschaltung 13 und eine Decodierschaltung 21 nachgeschaltet. Zwischen der Messschaltung 23 und den Kontaktanschlüssen 10 ist eine Schaltereinrichtung 38 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Schaltereinrichtung 38 zwei steuerbare Schalter 39, 40, beispielsweise MOSFETs, auf. Dabei ist der erste steuerbare Schalter 39 über Verbindungsleitungen mit den ersten Kontaktanschlüssen 32 und der zweiter steuerbare Schalter 40 über Verbindungsleitungen mit den zweiten Kontaktanschlüssen 33 verbunden. Mittels der steuerbaren Schaltern 39, 40 lässt sich jeweils einer der Kontaktanschlüsse 32, 33 auswählen und mit der Messschaltung 23 verbinden.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 41 vorgesehen, die ein Steuersignal 42 erzeugt, über welches die Steueranschlüsse der steuerbaren Schalter 39 ,40 definiert angesteuert werden können. Auf diese Weise lässt sich gezielt ein jeweiliger Kontaktanschluss 10 mit der Messeinrichtung 23 verbinden.
Das Sensorelement 9 in 4 weist ferner eine integrierte Schaltung 43 auf, die den eigentlichen Sensor sowie die Schnittstelle des Sensors zu den Busleitungen 3, 4 enthält.
Die Bestimmung der Adresscodierung des Sensorelementes 9 erfolgt hier äquivalent zu dem anhand der 1 und 2 beschriebenen Verfahren. Nach Anlegen eines Versorgungspotenzials U1 an den Anschluss 36 werden die steuerbaren Schalter 39, 40 über ein Steuersignal 42 der Steuereinrichtung 41 derart angesteuert, dass nacheinander alle Kontaktanschlüsse 10 mit der Messschaltung 23 verbunden werden. Auf diese Weise werden die Potenziale an allen Kontaktanschlüssen 10 gemessen. Derjenige Kontaktanschluss 10, der mit der Busleitung 3 verbunden ist, weist ein Potenzial auf, welches sich aus dem hohen Potenzial der Busleitung 3 bezogen auf das Versorgungspotenzial U1 ergibt. In gleicher Weise weist der Kontaktanschluss 10, der mit Busleitung 4 verbunden ist, ein Potenzial auf, welches sich aus dem niedrigen Potenzial der Busleitung 4 bezogen auf das Versorgungspotenzial U1 ergibt. Die beiden übrigen, nicht mit den Busleitungen 3, 4 verbunden Kontaktanschlüsse 10 weisen ein sich lediglich aus dem Versorgungspotenzial U1 ergebendes Potenzial auf. Auf diese Weise kann festgestellt werden, welche Kontaktanschlüsse 10 beim jeweiligen Sensorelement 9 gerade mit welcher Busleitung 3, 4 verbunden ist. Dies wird über die Messschaltung 23 gemessen und den gemessenen Potenzialen wird in der Auswerteschaltung 13 ein logischer Pegel zugeordnet. Im Dekodierer 21 erfolgt dann die Dekodierung des spezifischen Adresscodes aus den ermittelten logischen Pegeln.
5 zeigt eine Darstellung verschiedener Sensorelemente, anhand derer Verschraubung die Position der jeweiligen Sensorelemente im Kraftfahrzeug feststellbar ist.
In 5 sind hier drei Sensorelemente 6–8 dargestellt. Diese Sensorelemente 6–8 weisen Befestigungspunkte 50 auf, über die die Sensorelemente 6–8 beispielsweise an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigt werden können. Die Befestigung der Sensorelemente 6–8 erfolgt dabei über Befestigungsmittel 51, beispielsweise Schrauben, Nieten, Klemmen, etc., die das jeweilige Sensorelement 6–8 über die Befestigungspunkte 50 befestigen. Alle Sensorelemente 6–8 sind hier identisch ausgebildet und weisen genau zwei Befestigungspunkte 50, einen oberen und einen unteren Befestigungspunkt 50, auf. Bei der Montage der Sensorelemente 6–8 werden für die verschiedenen Fahrzeugpositionen, an denen die Sensorelemente 6–8 befestigt werden, unterschiedliche Befestigungspunkte 50 verwendet. Zum Beispiel ist das Sensorelement 6 lediglich über den oberen Befestigungspunkt 50, das Sensorelement 7 lediglich über den unteren Befestigungspunkt 50 und das Sensorelement 8 an beiden Befestigungspunkten 50 befestigt.
Da die Fahrzeugkarosserie typischerweise ein Massepotenzial aufweist, kann mit einem Befestigungsmittel 51 belegte Befestigungspunkt 50 auf sehr einfache Weise elektrisch ermittelt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel (drei Sensorelemente 6–8) reicht es aus, lediglich zwei Befestigungspunkte 50 vorzusehen. Bei mehr Sensorelementen 6–8 muss entspre chend eine größere Anzahl von Befestigungspunkten 50 vorgesehen sein, wobei je nach der Anzahl der Befestigungspunkte 50 die möglichen Verschraubungsvarianten der Befestigungsmittel 51 sehr schnell zunehmen.
Für die Erkennung, welcher der Befestigungspunkte 50 mit einem Befestigungsmittel 51 verschraubt ist, kann prinzipiell eine entsprechende Schaltungsanordnung, wie sie in den 2 und 4 dargestellt ist, verwendet werden. Über diese Befestigungspunkte 50 lässt sich dem jeweiligen Sensorelement 6 –8 somit eine Adressierung zuordnen, wobei angenommen sei, dass ein mit einem Befestigungsmittel 51 belegter Befestigungspunkt eine logische "0" und ein unbelegter Befestigungspunkt eine logische "1" bezeichnet. Die Schaltung zur Ermittlung der Adresscodierung wird zunächst an eine Busleitung 3, 4 mit dem höheren Spannungspotenzial angeschlossen, um ein stabiles "HIGH"-Signal zu erzeugen. Beispielsweise wird in diese Schaltung mit einer Spannung von über 2 V beaufschlagt. Das durch das Filter der Messschaltung erzeugte Signal fließt über einen hochohmigen Widerstand in die Adresseingänge der Auswerteschaltung. Bei nicht-belegten Befestigungspunkten 50 liegt zumindest eine Spannung von zumindest 2 V an. Ist ein Befestigungspunkt 50 über das Befestigungsmittel 51 mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, so wird das an diesem Befestigungspunkt 50 anliegende Potenzial gegen die Bezugsmasse, also das Potenzial der Fahrzeugkarosserie, gezogen, so dass am entsprechenden Adresseingang der Auswerteschaltung das Potenzial der Bezugsmasse bzw. ein niedriger logischer Pegel (LOW) anliegt. Auf diese Weise ist Decodierung des Adresscodes eines Sensorelementes 6–8 aus den belegten und nicht-belegten Befestigungspunkten 50 möglich.
Die Erfindung eignet sich somit insbesondere bei solchen Sensorelementen, die identisch ausgebildet sind. Hier kann al lein aus dem vom Sensor gelieferten Signal auf dessen Position im Kraftfahrzeug geschlossen werden. Dies sei anhand eines Beispiels kurz beschrieben:
Insbesondere bei Rückhaltemitteln werden eine Vielzahl identischer Sensorelemente an verschiedenen Positionen im Kraftfahrzeug eingebaut. Beispielsweise gibt es Sensorelemente, die einen seitlichen Aufprall bei einem Kraftfahrzeug detektieren sollen, so dass die entsprechenden Seitenairbags auslösen. Die entsprechenden Sensorelemente für die linke und für die rechte Seitenpartie eines Kraftfahrzeuges sind dabei gleichwirkend und möglichst identisch im Aufbau. Wird von diesen Sensorelementen ein Sensorsignal an das Steuergerät übertragen, dann kann das Steuergerät zunächst die Sensorsignale nicht dem jeweiligen Sensorelement zuordnen. Bei dem erfindungsgemäßen Sensorelement wird hier gleichzeitig mit den Sensorsignalen eine Adresscodierung übertragen, so dass das Steuergerät die Sensorsignale eindeutig einem jeweiligen Sensorelement zuordnen kann. Aus der Adresscodierung kann geschlossen werden, an welcher Seite des Kraftfahrzeuges der Crash stattfindet und infolgedessen werden die entsprechenden, an dieser Seite des Kraftfahrzeuges befindlichen Airbags ausgelöst. Die an der anderen Seite des Kraftfahrzeuges befindlichen Airbags müssen dann nicht notwendigerweise bzw. nicht in derselben Geschwindigkeit ausgelöst werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
So sei die Erfindung nicht notwendigerweise auf ein als CAN-Bus bzw. LIN-Bus ausgebildetes Bussystem beschränkt, sondern lässt sich bei beliebigen Bussystemen, insbesondere bei be liebigen parallelen Bussystemen einsetzen. Auch ist die Erfindung nicht notwendigerweise auf ein Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug beschränkt, sondern lässt sich selbstverständlich auf beliebige Anwendungen, beispielsweise ein Komfortsystem, ein Pre-Crash-System, etc., erweitern.
Wenngleich in den Ausführungsbeispielen davon ausgegangen wurde, dass alle Sensorelemente konstruktiv gleich sind und eine identische Funktionsweise aufweisen, eignet sich die Erfindung selbstverständlich auch bei solchen Sensorelementen, die dese Eigenschaft nicht aufweisen.
Wenngleich in den vorstehenden Ausführungsbeispielen lediglich drei bzw. vier Sensorelemente an dem Bus angeschlossen sind, sei die Erfindung nicht auf diese Anzahl beschränkt. Es versteht sich, dass selbstverständlich mehr oder weniger Sensorelemente am Bus angeschlossen sein können. Hierzu ist lediglich eine unterschiedliche Adresscodierung für die jeweiligen Sensorelemente bereitzustellen, was sich sehr einfach durch die Bereitstellung einer höheren Anzahl an Befestigungspunkten bzw. Ausgangsanschlüsse realisieren lässt.
Auch sind die vorstehenden Zahlenangaben lediglich beispielhaft zu verstehen, und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht dahingehend einschränken.
Auch wurde lediglich eine vorteilhafte Belegung der Kontaktanschlüsse beschrieben, die selbstverständlich auch anders belegt sein können und dennoch eine eindeutige Adresskodierung liefert.

Claims

Sensorelement (6–9) für ein Bussystem (2) in einem Kraftfahrzeug, welches eine erste Anzahl an Kontaktanschlüssen (10) aufweist, über die das Sensorelement (6– 9) an die verschiedene Potenziale aufweisende Busleitungen (3, 4) des Bussystems (2) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl größer als die Anzahl der Busleitungen (3, 4) ist, dass eine erste Einrichtung (13, 23) vorgesehen ist, die das Potenzial an mindestens einem der Kontaktanschlüsse (10) misst und auswertet, und dass eine zweite Einrichtung (21) vorgesehen ist, die dem Sensorelement (6–9) aus den gemessenen und ausgewerteten Potenzialen eine spezifische Adresscodierung zuweist.
Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung (13, 23) eine Messschaltung (23) zum Messen der an den Kontaktanschlüssen (10) anliegenden Potenziale und eine Auswerteschaltung (13) zum Auswerten der gemessenen Potenziale aufweist, wobei die Auswerteschaltung (13) einem gemessenen Potenzial einen logischen Wert zuweist.
Sensorelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung (21) eine Dekodierschaltung (21) aufweist, die dazu ausgelegt ist, die dem Sensorelement (6–9) durch die Belegung der Kontaktanschlüsse (10) zugeordnete Adresscodierung zu dekodieren bzw. zu erkennen.
Sensorelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung (21) dazu ausgelegt ist, die von der ersten Einrichtung (13, 23) gemessenen Signale und ausgewerteten logischen Werte zu dekodieren.
Sensorelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (23) ein Tiefpassfilter (15, 16; 17, 18) mit nachgeschaltetem Spannungsbegrenzer (19, 20) aufweist.
Sensorelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorschaltung (22, 42) vorgesehen ist, die den eigentlichen Sensor aufweist, wobei die erste und/oder die die zweite Einrichtung (13, 23; 21) Bestandteil der Sensorschaltung (22, 42) ist.
Sensorelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktanschluss (10; 11, 12) mit einer einzigen Busleitung (3, 4) verbunden ist und dass jede Busleitung (3, 4) mit zumindest einem Kontaktanschluss (10; 11, 12) verbunden ist.
Sensorelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (12) der Kontaktanschlüsse (10; 11, 12) dazu ausgelegt ist, jeweils eine Busleitung (3, 4) direkt mit dem Sensorelement (6–9) zu verbinden, und dass ein zweiter Teil (11) der Kontaktanschlüsse (10; 11, 12) dazu ausgelegt ist, jeweils eine Busleitung (3, 4) über die erste Einrichtung (13, 23) mit dem Sensorelement (6–9) zu verbinden.
Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuerbare Schaltvorrichtung (38) vorgesehen ist, über die die Kontaktanschlüsse (10; 32, 33) des Sensorelementes (6–9) mit der ersten und/oder der zweiten Einrichtung (13, 23; 21) derart verbindbar sind, dass lediglich eine der Anzahl der Busleitungen (3, 4) entsprechende zweite Anzahl der Kontaktanschlüsse (10; 32, 33) mit der ersten und/oder der zweiten Einrichtung (13, 23; 21) gekoppelt sind.
Sensorelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stecker (30) als Hardware-Schnittstelle zu den Busleitungen (3, 4) vorgesehen ist, der die Kontaktanschlüsse (10; 32, 33) des Sensorelementes (6–9) mit einer entsprechenden, mit den Busleitungen (3, 4) verbundenen Steckerbuchse (31) koppelt.
Bussystem (1) in einem Kraftfahrzeug, mit einem zumindest zwei Busleitungen (3, 4) aufweisenden Bus (2), mit zumindest einem Steuergerät (5), welches die Datenkommunikation über den Bus (2) steuert, mit einer Vielzahl von Sensorelementen (6–9), insbesondere nach einem der vorste henden Ansprüche, welche über Kontaktanschlüsse (10) an die Busleitungen (3, 4) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anzahl der Kontaktanschlüsse (10) der Sensorelemente (6–9) größer als die Anzahl der Busleitungen (3, 4) ist, und dass die Kontaktanschlüsse (10) derart mit den Busleitungen (3, 4) gekoppelt sind, dass über die Belegung der Kontaktanschlüsse (10) eine eindeutige Adresscodierung jedes Sensorelements (6–9) gegeben ist.
Bussystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Anzahl der Busleitungen (3, 4) entsprechende erste Anzahl der Kontaktanschlüsse (12) bei allen Sensorelementen (6–9) jeweils mit der selben Busleitung (3, 4) verbunden ist und die übrigen Kontaktanschlüsse (11) bei allen Sensorelementen (6–9) unterschiedlich belegt sind.
Bussystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Sensorelementen (6–9) eine der Anzahl der Busleitungen (3, 4) entsprechende zweite Anzahl der Kontaktanschlüsse (32, 33) mit den Busleitungen (3, 4) verbunden sind (3, 4), wobei die Kontaktanschlüsse (32, 33) bei allen Sensorelementen (6–9) unterschiedlich belegt sind.
Bussystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bus (2) als Zweidrahtbus, insbesondere als CAN-Bus oder als LIN-Bus ausgebildet ist, bei dem die erste Busleitung (3) einen hohen logischen Pegel und die zweite Busleitung (4) einen niedrigen logischen Pegel aufweist.
Bussystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem (1) als paralleles Bussystem (1) mit ausgelagerten Sensorelementen (6–9) ausgebildet ist.
Bussystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei identische Sensorelemente (6–9) vorgesehen sind.
Verfahren zum Erkennen der genauen Position identischer Sensorelemente (6–9) in einem Bussystem (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sensorelement (6–9) eine für dieses Sensorelement (6–9) typische Belegung der Kontaktanschlüsse (10) aufweist, welche eine binäre Adresscodierung definiert, und dass die genaue Position eines jeweiligen Sensorelementes (6–9) im Bussystem (1) durch Dekodieren dessen binaren Adresscodierung festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der erkannten Position eines Sensorelementes (6–9) im Bussystem (2) die Position des Sensorelementes (6–9) im Kraftfahrzeug festgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein an einem Kontaktanschluss (10) anliegendes Potenzial gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen des Potenzials eines Kontaktanschlusses (10) dieser zunächst mit einem Referenzpotenzial (U1) beaufschlagt wird und anschließend der Messschaltung (23) zugeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des gemessenen Potenzials festgestellt wird, ob ein jeweiliger Kontaktanschluss (10) gerade mit einer Busleitung (3, 4) belegt ist und/oder mit welcher der Busleitungen (3, 4) er gerade belegt ist.
Verwendung einer Vielzahl identischer Sensorelemente (6– 9) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Einbau an verschiedenen Positionen in einem Kraftfahrzeug und zur eindeutigen Identifizierung der jeweiligen Position eines Sensorelements (6–9) im Kraftfahrzeug.