DE19703144A1 - Verfahren zur Datenübertragung in einem Fahrzeug - Google Patents
Verfahren zur Datenübertragung in einem FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur
Datenübertragung in einem Fahrzeug nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
Für Rückfahrhilfen werden in einem Fahrzeug Steuergeräte
eingesetzt, die die Daten von Sensoren auswerten und an eine
Anzeige weitergeben. Für die Datenübertragung von dem
Steuergerät an die Anzeige, die für den Fahrer an einer
zugänglichen Stelle plaziert sein muß, werden von der
sonstigen Elektrik getrennte Kabel in das Fahrzeug
eingezogen. Das bedeutet bei der Herstellung eines
Fahrzeuges einen Mehraufwand an Kosten und Arbeitszeit.
Auch für den Fall, daß eine Rückfahrhilfe in einem Fahrzeug
nachgerüstet werden soll, ist die Kabelverlegung das
eigentliche Problem, wie aus dem Artikel "Pilotprojekt",
Gute Fahrt 10/91, S. 50-53 bekannt ist. Besonders groß ist
der Aufwand, wenn ein Zugfahrzeug mit Anhänger oder
Sattelauflieger mit Rückfahrhilfen versehen werden soll.
Gerade die Ankupplung des Hängers und seine elektrische
Verbindung über ein Spezialkabel, z. B. einem Spiralkabel
mit wasserdichten Stecker erhöhen den Aufwand.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenübertragung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, auf vorhandene Kabelwege im
Fahrzeug zurückzugreifen. Vor allem bei einer eventuellen
Nachrüstung eines Fahrzeugs mit einer Rückfahrhilfe ist es
sehr viel einfacher, die bereits vorhandenen Kabelwege als
Datenleitungen und elektrische Versorgungsleitungen für die
Steuergeräte zu benutzen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist
eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im
Hauptanspruch angegebenen Datenübertragungsverfahrens
möglich.
Die einfachste Möglichkeit einer Datenübertragung erfolgt
über die elektrische Versorgungsleitung, an die auch die
Steuergeräte angeschlossen sind. Besonders vorteilhaft ist
es dabei, wenn als elektrische Versorgungsleitung für das
Steuergerät die Leitungen für Verbraucher, wie z. B. die
Rückfahrscheinwerfer benutzt werden. Das hat den Vorteil,
daß das Steuergerät nur im Falle einer Rückwärtsbewegung des
Fahrzeugs mit Spannung versorgt wird. Zur An- und
Ausschaltung des Steuergeräts dient dann der bereits im
Fahrzeug vorhandene Schalter für den Rückwärtsgang.
Die Datenübertragung kann auch über eine weitere elektrische
Versorgungsleitung erfolgen, die die Steuergeräte nicht
selbst mit Strom versorgt.
In einer weiteren Ausbildung wird als
Datenübertragungsleitung eine elektrische
Versorgungsleitung, z. B. die Zweitdrahtleitung eines
Blinkers gewählt. Vorteilhafterweise wird für die
Datenübertragung über eine Zweitdrahtleitung ebenfalls die
Versorgungsleitung des Rückfahrscheinwerfers gewählt.
Für die Datenübertragung über die Blinkerleitung müssen die
Verbraucher, also die Blinker, nicht in Betrieb sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform überträgt die
Daten symmetrisch über beide vorhandenen Blinkerleitungen.
Für einen Einsatz in einem Fahrzeug, das aus einem
Zugfahrzeug und einem Anhänger besteht, ist es von Vorteil,
daß nur ein erstes Steuergerät berechtigt ist, Daten
weiterzugeben. Die weiteren, angeschlossenen Steuergeräte
unterbrechen ihre Datenübertragung, wenn sie ein weiteres
Steuergerät detektieren.
Eine vorteilhafte Überprüfung des zweiten Steuergerät, ob
ein erstes Steuergerät angeschlossen ist, erfolgt z. B.
durch tauschen auf die Signale des ersten Geräts im
Datenstrom. Die zweiten Steuergeräte sind dazu mit einer
Zeitverzögerung versehen. In dieser Verzögerungszeit
lauschen sie auf Daten, die das erste Steuergerät sofort
sendet.
Es ist weiterhin möglich, durch Messung des Stroms des
elektrischen Verbrauchers ein erstes Steuergerät zu
detektieren.
Als Modulations- und Codierungsverfahren kommen alle
bekannten Techniken für die Übertragung zum Einsatz,
vorzugsweise wird allerdings das Frequency Shift Keying
eingesetzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem
die Daten über die Versorgungsleitung des Steuergerätes
geführt werden. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der
noch ein Anhänger mit einem zweiten Steuergerät impliziert
ist. Fig. 3 zeigt eine Lösung mit einer Datenübertragung
über die Blinkerleitungen, Fig. 4 eine Lösung mit
Anhängerbetrieb und Fig. 5 eine symmetrische
Datenübertragung.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 20, das mit einer Rückfahrhilfe
ausgestattet ist. Das Steuergerät 7 der Rückfahrhilfe
befindet sich am Heck des Fahrzeugs 20 und ist mit Sensoren,
die hier nicht eingezeichnet sind, verbunden, die die
Entfernung zu einem Hindernis aufnehmen. Das Steuergerät 7
ist mit der elektrischen Versorgungsleitung 10 für den
Rückfahrscheinwerfer 9a verbunden. In der Leitung 10
befindet sich der Schalter 4, der im Fall einer
Rückwärtsbewegung des Fahrzeuges den Kontakt zu der
Stromversorgungseinheit 22, im allgemeinen der Batterie,
herstellt. Die Versorgungsleitung 10 ist auch mit der
Anzeige 8 für die Rückfahrhilfe verbunden. Mit der Batterie
22 sind weitere Versorgungsleitungen 11 und 14 über das
Blinkerrelais 13 verbunden. Sie versorgen die Blinker 5a und
5a' mit Strom.
Setzt das Fahrzeug 20 zurück, wird auch der Schalter 4 für
die Rückfahrleuchte 9a geschlossen. Das Steuergerät 7 sowie
die Anzeige 8 werden dann mit Spannung der Batterie 22
versorgt. Die dem Steuergerät von den nicht dargestellten
Sensoren zugehenden Signale werden im Steuergerät
ausgewertet und müssen an die Anzeige 8 übermittelt werden.
Die Daten werden über die elektrische Versorgungsleitung 10,
eine Zweidrahtversorgungsleitung seriell an die Anzeige 8
weitergeleitet.
Fig. 2 zeigt schematisch die Schaltung in einem Fahrzeug 20
sowie einem Anhänger 21. Die einzelnen Komponenten sind
bereits in Fig. 1 beschrieben. Die Ankopplung des
Zugfahrzeugs an den Anhänger 21 erfolgt über
Steckverbindungen 3. Zusätzlich zu dem im Zugfahrzeug 20
vorhandenen Steuergerät 7 befindet sich in der Fortsetzung
der Versorgungsleitung 10 das Steuergerät 6 des Anhängers
21. Die elektrische Versorgungsleitung 10 versorgt sowohl
die Rückfahrleuchte 9a des Zugfahrzeugs 20 als auch die
Rückfahrleuchte 9b des Anhängers 21 mit Spannung. Innerhalb
der Anzeige 8 ist ein Detektor 17 für eine Strommessung
installiert. Innerhalb des Steuergerätes 7 befinden sich
Detektoren 15 für eine Strommessung, oder für eine
Modulationsmessung 16.
Fährt das Fahrzeug rückwärts, wird der Schalter 4 für die
Rückfahrleuchten geschlossen. Damit sind beide
Rückfahrleuchten 9a und 9b in Betrieb. Beide Steuergeräte,
das Steuergerät 7 im Zugfahrzeug 20, als auch das
Steuergerät 6 im Anhänger 21 werten Daten, die von externen,
nicht eingezeichneten Sensoren geliefert werden aus.
Zunächst übertragen alle in der Versorgungsleitung 10
befindliche Steuergeräte ihre Daten an die Anzeige 8. Alle
Daten, die die Steuergeräte über die Versorgungsleitung
übertragen, werden mit Hilfe von Strom- oder
Spannungsmodulation auf die Versorgungsleitung aufgeprägt.
Als Modulationsverfahren und Codierungsverfahren kommen alle
bekannten Techniken in Betracht, wobei die
Übertragungseigenschaften der Leitungen berücksichtigt
werden müssen. Es muß allerdings ein Übertragungsverfahren
verwendet werden, das den gültigen EMV-Vorschriften
entspricht. Ein Frequency Shift Keying (FSK)-Verfahren ist
von Vorteil, da es nur kleine EMV-Störungen im
Frequenzbereich bis 10 kHz verursacht. Besonders vorteilhaft
ist es, ein gepulstes FSK-Verfahren zu verwenden, da dadurch
bei sicherer Übertragung die Strombelastung minimal und die
Funktionsbeeinflussung der Verbraucher nicht mehr meßbar
ist. Zudem ist das Frequenzspektrum der aktiven EMV auf ein
schmales Band beschränkt. In Fig. 2 werden Daten der
Steuergeräte 7 und 6 über die Versorgungsleitung 10
übertragen. Sobald mehr als ein Steuergerät sich in einem
Fahrzeug befindet, muß verhindert werden, daß die
Steuergeräte gleichzeitig Daten an die Anzeige übermitteln
und so zu einer Konfusion beitragen. Die Kommunikation
zwischen Steuergeräten und Anzeige ist zunächst als
Einwegkommunikation zwischen einem Steuergerät und einer
Anzeige verwirklicht. Sobald das Fahrzeug 20 einen Anhänger
21 aufweist, müssen Maßnahmen getroffen werden, um zu
verhindern, daß beide Steuergeräte gleichzeitig Daten über
die Versorgungsleitung 10 übermitteln. Dazu muß im
einfachsten Fall eine Rangordnung der beiden Steuergeräte
vorgegeben werden. Das Steuergerät 7 ist im einfachsten Fall
werksseitig als Steuergerät eines Zugfahrzeugs, das
Steuergerät 6 als Steuergerät eines Anhängers definiert. Ist
nur das Steuergerät 7 im Zugfahrzeug vorhanden, beginnt das
Steuergerät, Signale seiner Sensoren aufzunehmen, sobald die
Versorgungsleitung 10 über den Schalter 4 geschlossen wird.
Da es sich um das Steuergerät des Zugfahrzeugs handelt,
besitzt es eine interne Zeitverzögerungsschaltung, die
verhindert, daß die aufgenommenen Daten sofort über die
Leitung 10 an die Anzeige weitergegeben werden und die Daten
zwischenspeichert. Nach Ablauf der internen Zeitverzögerung
werden die im Steuergerät 7 zwischengespeicherten Daten an
die Anzeige übertragen. Wird an das Zugfahrzeug 20 ein
Anhänger 21 angekoppelt, weiß das Steuergerät 7 zunächst
nichts vom Vorhandensein des Steuergerätes 6. Das
Steuergerät 6 ist so ausgelegt, daß es keine Zeitverzögerung
für die Übertragung von Daten der Sensoren an die Anzeige
enthält. Sobald das Fahrzeug mit Hänger zurücksetzt und der
Schalter für die Rückfahrleuchten 9a und 9b geschlossen wird
beginnt das Steuergerät Daten seiner Sensoren zu sammeln und
über die Leitung 10 an die Anzeige zu übertragen. Das
Steuergerät 7 hat eine Zeitverzögerung und sammelt in der
Zwischenzeit Daten seiner Sensoren. Gleichzeitig lauscht das
Steuergerät 7 mit Hilfe eines Detektors 16 auf Signale, die
der Versorgungsleitung 10 aufgeprägt sind. Da das
Steuergerät im Anhänger 6 sofort mit der Übertragung von
Daten beginnt, werden diese Daten vom Steuergerät 7 auf der
Leitung 10 erkannt. Das Steuergerät 7 wird sofort
stummgeschaltet und geht in eine Überprüfungsfunktion, die
nur die Datenübertragung auf der Versorgungsleitung 10
überwacht. Wird der Anhänger 21 abgekoppelt kommen vom
Steuergerät 6 keine Signale mehr. Setzt das Fahrzeug jetzt
zurück, sammelt das Steuergerät 7 wieder Daten seiner
Sensoren speichert sie in der Zeitverzögerungszeit zwischen
und sendet sie, da keine Daten auf der Versorgungsleitung 10
zu detektieren sind an die Anzeige 8 weiter. Die Zuordnung,
welches Steuergerät in einem Fahrzeug an welcher Position
ist, muß nicht über die Hardwarekonfiguration erfolgen. Es
sind auch Lösungen mit einer Pinkodierung der Anschlüsse der
Steuergeräte denkbar, so daß die Geräte über ihren Anschluß
erkennen, an welcher Position sie im Fahrzeug eingesetzt
sind.
Die Detektion des Steuergerätes 6 kann auch über ein anderes
Verfahren erfolgen. Dazu wird im Steuergerät 7 eine
Strommessung 15 vorgenommen. Die Messung erfolgt an der
gemeinsamen Versorgungsleitung 10 für die Steuergeräte. Die
Strommessung, die den zusätzlichen Verbrauch des
Steuergerätes 6 detektiert, kann auch über einen Meßfühler
17, der sich entweder in der Anzeige oder an einem der
Verbraucher, z. B. den Blinkern 9a und 9b, befinden kann
gemessen.
Fig. 3 zeigt die Schaltung in einem Zugfahrzeug 20 bei
einem alternativen Übertragungsverfahren. Die einzelnen
Komponenten entsprechen den bereits in Fig. 1 beschriebenen
Bauelementen. Das Steuergerät 7, das über die elektrische
Versorgungsleitung 10 mit Spannung versorgt wird, wird beim
Schließen des Schalters 4, d. h. beim Zurücksetzen des
Fahrzeuges, mit Spannung versorgt. Die Signale von den
Sensoren des Rückfahrsteuergerätes werden vom Steuergerät 7
auf die Versorgungsleitung 11 des rechten Blinkers 5a'
gegeben. Vor dem Blinkerrelais 13 greift der Signalwandler
12 das Signal auf der Versorgungsleitung 11 ab, und gibt das
Signal an die Anzeige 8 weiter. Die Daten werden über die
elektrische Versorgungsleitung 11 auch dann weitergegeben,
wenn die elektrischen Verbraucher 5a und 5a', die Blinker,
nicht in Betrieb sind, da das Blinkerrelais 13 nicht
innerhalb der Übertragungsstrecke liegt.
Fig. 4 stellt die Schaltung bei einem Betrieb mit einem
Anhänger dar. Die Komponenten der Schaltung sind bereits in
Fig. 2 ausführlich beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel
werden die Daten des Steuergeräts 6, das sich im Anhänger 21
befindet, über die Versorgungsleitung 14 des Blinkers 5b
weitergegeben, während die Daten des Steuergeräts 7 im
Zugfahrzeug über die Versorgungsleitung 11 des Blinkers 5a'
übertragen werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist es
nicht notwendig, daß die Steuergeräte 6 und 7 voneinander
wissen. Beide Steuergeräte können über die getrennten
Versorgungsleitungen 11 und 14 Daten übertragen. Der
Signalwandler 12 detektiert die Signale, und gibt nur die
Daten des Steuergeräts 6, die über die Versorgungsleitung 14
kommen, an die Anzeige weiter.
Alternativ dazu detektieren entweder das Steuergerät 7 über
den Meßfühler 15 oder die Anzeige 8 über den Meßfühler 17
den Stromverbrauch auf der Leitung 10, so daß das
Steuergerät 7 stummgeschaltet wird, wenn der Stromverbrauch
des Steuergerätes 6 detektiert wird.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit symmetrischer
Datenübertragung. Die Bezugszeichen werden wieder analog zu
Fig. 1 verwendet. Die Daten der Rückfahrsensoren wird vom
Steuergerät 7 aufgenommen und über die Leitungen 11 und 14
symmetrisch übertragen. Der Signalwandler 12 nimmt die Daten
auf und gibt sie an die Anzeige 8 weiter.
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele beschreiben
einfache Einwege-Kommunikation zwischen einem Steuergerät
und einer Anzeige. Es ist zur Realisierung der Erfindung
auch eine Vollweg-Kommunikation denkbar, wobei Daten
zwischen allen Komponenten ausgetauscht werden.
Voraussetzung für die Vollwegekommunikation ist die
Tatsache, daß die jeweiligen Steuergeräte ihre Position in
Zugmaschine oder Anhänger kennen müssen. Die Definition der
Position kann durch Einbau spezifizierter Geräte erfolgen,
oder durch Einbau an einem Codierungsstecker. Es ist auch
möglich eine Initialisierungsphase zu starten, bei der die
Steuergeräte eine definierte Hindernisanordnung vorfinden,
an der sie selbst erkennen, an welcher Position sie sich
befinden. Eine einfache Möglichkeit der
Vollwegekommunikation ist, daß die Anzeigeeinheit 8 das
jeweilige Steuergerät 7 oder 6 aktiviert und erst nach dem
Aufruf durch die Anzeige 8 das entsprechende Steuergerät mit
dem Senden von Daten beginnt. In diesem Fall würde die
Anzeige zuerst das Steuergerät des Anhängers 6 aufrufen. Ist
dies vorhanden, beginnt es seinerseits mit der Übertragung
der Information. Antwortet es nicht, so ruft die
Anzeigeeinheit kurz darauf das Steuergerät der Zugmaschine
auf, welches erst jetzt aktiv wird. Voraussetzung für diese
Art der Kommunikation ist, daß alle Einheiten sowohl senden
als auch empfangen können. Die Steuergeräte können identisch
sein, der Unterschied zwischen ihnen besteht in einer
geeigneten Software. Die Steuergeräte haben aus der
Initialisierungsphase gelernt, an welcher Position sie sich
befinden und damit auch, auf welchen Code bei Anfragen durch
die Anzeige sie reagieren müssen. Die Vollwegekommunikation
bietet die Möglichkeit, ein Diagnosegerät anzuschließen, um
eine schnelle Fehleranalyse durchzuführen.
Claims (8)
1. Verfahren zur Datenübertragung von einem oder mehreren
Steuergeräten (7) in einem Fahrzeug, die Daten für eine
Rückfahrhilfe aufnehmen und auswerten, wobei Daten über eine
Leitung zu einer Anzeigeeinheit (8) im Fahrzeug übertragen
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeräte (7)
über eine elektrische Versorgungsleitung (10) eines
weiteren, im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Verbrauchers
(9) mit Strom versorgt werden und daß die anzuzeigenden
Daten über elektrische Versorgungsleitungen (10, 11, 14)
übertragen werden.
2. Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Daten über die elektrische
Versorgungsleitung (10) des Verbrauchers (9), die die
Steuergeräte (7) mit Strom versorgt, übertragen werden.
3. Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Datenübertragung die elektrische
Versorgungsleitung (11) eines ersten Verbrauchers (5) und
für die Stromversorgung des Steuergeräts die elektrische
Versorgungsleitung (10) eines zweiten Verbrauchers (9)
benutzt wird.
4. Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Daten mehrerer Steuergeräte (7)
jeweils getrennt über unterschiedliche elektrische
Versorgungsleitung übertragen werden.
5. Verfahren zur Datenübertragung nach den Ansprüchen 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Steuergerät (6),
das sich am Ende der Versorgungsleitung befindet,
konfiguriert wird, nach der Initialisierung mit der
Datenübertragung zu beginnen, während ein zweites
Steuergerät (7) konfiguriert wird, nach einer
Verzögerungszeit mit der Datenübertragung zu beginnen, wenn
das zweite Steuergerät (6) vom ersten Steuergerät nicht
detektiert wird.
6. Verfahren zur Datenübertragung nach den Ansprüchen 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuergerät (7)
innerhalb der Verzögerungszeit über eine Detektion (16)
Daten auf mindestens einer Versorgungsleitung detektiert und
nach Detektion von Daten des ersten Steuergeräts
stummgeschaltet wird.
7. Verfahren zur Datenübertragung nach den Ansprüchen 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuergerät
innerhalb der Verzögerungszeit einen zusätzlichen
Stromverbrauch (15) auf der Versorgungsleitung detektiert
und nach Detektion von zusätzlichen Stromverbrauchs des
ersten Steuergeräts stummgeschaltet wird.
8. Verfahren zur Datenübertragung nach den Ansprüchen 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulationsverfahren für
die Datenübertragung vorzugsweise das Frequency Shift
Keying-Verfahren angewendet wird.
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