DE19915294C2 - Bus-System - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bus-System zur Übertragung von Signalen, insbesondere von Steuersignalen und/oder Information, zwischen verschiedenen Funktionseinheiten bzw. Steuergeräten eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einem Heizungssteuergerät oder einer Dachbedieneinheit und einer Steuereinheit, einer Vorwahluhr, Temperatur- oder Sonnenstrahlungssensoren.

Die Übermittlung von Steuerbefehlen und Information in Kraftfahrzeugen geschieht zwischen den bezüglich ihrer Zahl stark zunehmenden Steuereinheiten für alle möglichen Funktionen in oder von Kraftfahrzeugen. Dies gilt im gleichen Maße für andere Fahrzeuge, wie Flugzeuge, Schiffe, aber auch Schienenfahrzeuge. Insbesondere auf dem Gebiet von Kraftfahrzeugen hat die Anzahl der Steuergeräte und der elektronischen Funktionseinheiten derart stark zugenommen, daß in wachsendem Maße Bus-Systeme zur Übertragung von Steuerbefehlen und Information zum Einsatz kommen, um die Anzahl der zwischen den Steuergeräten und Funktionseinheiten zu verlegenden Leitungen zu minimieren. Aber auch die Querschnitte der Leitungen konventioneller Fahrzeuge lassen sich durch den Einsatz von Bus-Systemen reduzieren. Aufgrund der unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen werden pro Kraftfahrzeug stets mehrere, voneinander getrennte Bus-Systeme eingesetzt. Bei nachträglich in diese Bus-Systeme zu integrierenden Funktionseinheiten muß neben der softwaremäßigen Erweiterung der Kommunikation auch eine hardwaremäßige Einbindung der Funktionseinheiten erfolgen. Dies gestaltet sich umso schwieriger, je höher die Signalübertragungsgeschwindigkeit auf dem Bus ist, und je sicherer die Übertragung gestaltet werden muß, weil Anpassungsprobleme ansonsten die Bussignale in nicht regenerierfähiger Weise stören würden.

Der Einsatz von Bus-Systemen ist beispielsweise aus der DE 36 09 098 A1 für das Beispiel Steuergerät/Heizgerät/Bedien- und Anzeigeeinrichtung in Kraftfahrzeugen bekannt. Aus dieser Druckschrift ist auch bekannt, eine Funkfernsteuerung für das Steuergerät bereitzustellen. Aus der WO 98/25248 ist ein System zur Kommunikation zwischen einem Fahrzeug-Bordrechner und internen oder externen Peripherie-Geräten bekannt, das mittels drahtloser Transponder-Technologie arbeitet. Durch die Übertragung der Signale außerhalb des Fahrzeugs wächst die Möglichkeit unerwünschter gegenseitiger Beeinflussung derartiger Systeme.

Ein grundsätzlicher Nachteil von Bussystemen ist, daß ihnen hinsichtlich der Vielfalt von zu übertragenden Steuerbefehlen und Information Grenzen gesetzt sind. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Nachrüstung von Funktionseinheiten in Kraftfahrzeugen in jedem Fall die Verlegung einer mehr oder weniger großen Anzahl elektrischer Leitungen erfordert. Dies ist stets mit relativ hohem Aufwand verbunden, da Verkleidungen weggebaut, Löcher in die Karosserie gebohrt und Tüllen zur Abdichtung verbaut werden müssen. Die zu verlegenden elektrischen Leitungen, insbesondere in Gestalt von Kabelbäumen, können je nach Menge der auszutauschen Steuerbefehle oder Information zwischen den Funktionseinheiten einen großen Umfang haben und/oder sehr verzweigt sein, wenn eine neu hinzukommende Funktionseinheit mit jeweils mehreren anderen Funktionseinheiten Steuerbefehle oder Information austauschen muß. Außerdem sind für bestimmte Bus- Systeme Spezialleitungen erforderlich, die teurer sind als normale Fahrzeug- Stromleitungen. Schließlich kann es in bestimmten Fahrzeugen notwendig sein, eine vollständige Auftrennung der Leitungen vorzusehen, beispielsweise in einem Lastkraftwagen, wenn dessen Fahrerhaus hochgeklappt wird, oder wenn größere Funktionsgruppen montiert werden. Für nachträglich eingebaute Funktionseinheiten ist jedoch häufig kein Platz für die entsprechenden vielpoligen Steckverbinder zum Auftrennen der Verbindungen.

Aus der DE 195 15 353 ist bekannt, das Bedienteil für ein Fahrzeugzusatzheizgerät drahtlos über eine bidirektionale Funkverbindung mit der Steuereinrichtung für das Zusatzheizgerät in Wirkverbindung zu bringen, wobei ein HF-Träger mit einem bedienteilseitigen ersten HF-Modul mit Sender- und Empfangsteil und ein steuereinrichtungsseitiges zweites HF-Modul mit einem zweiten Sender- und Empfangsteil zum Einsatz kommt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bus-System der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welches zuverlässig arbeitet, eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit besitzt, kostengünstig realisierbar ist, und welches für eine Nachrüstung von elektronischen Funktionseinheiten in problemloser Weise geeignet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach wird erfindungsgemäß das auf Kupferleitungen basierende bisherige Bus-System durch ein Bus-Funk-Bus-System ersetzt, dessen Reichweite auf das Fahrzeug beschränkt ist.

Dabei ist jeder Funktionseinheit in einem Bussystem ein Funkmodem relativ geringer Reichweite zugeordnet. Die Bussignale werden im jeweiligen Funkmodem in geeigneter Weise codiert, um die Übertragungssicherheit auf dem Funkkanal zu gewährleisten. Bevorzugt benützen die Funkmodems hierzu fehlerredundante bzw. fehlerresistente Codes.

Ähnlich wie bei dem herkömmlichen drahtgebundenen Bussystem empfängt bei dem erfindungsgemäßen Funk-Bus-System der Adressat von Information das entsprechende Funktelegramm mit dem enthaltenen Steuerbefehl bzw. der Information und reagiert mit dem entsprechend seiner Applikation vorgesehenen Ablauf. Außerdem werden wie bei herkömmlichen Bus-Systemen beim erfindungsgemäßen Funk-Bus-System Quittungs- und Antwortblöcke über die Funkmodems geschickt.

Wird die Funktionseinheit mit einem Akkumulator versehen, kann über eine geeignete Ladeschaltung dafür gesorgt werden, daß dieser Akkumulator bei laufendem Kraftfahrzeug geladen wird und die gespeicherte Energie bei ruhendem Kraftfahrzeug das Steuergerät bzw. die Funktionseinheit versorgt und damit die Stromversorgung des Fahrzeugs nicht belastet.

Der erfindungsgemäße Einsatz von Funkmodems gestattet einen kosten- und raumsparenden Ersatz der Kupferleitungen bisheriger Bus-Systeme in Kraftfahrzeugen. Aufgrund der Funkmodems ist das erfindungsgemäße Funk-Bus-System jederzeit problemlos durch weitere Funktionseinheiten bzw. Steuergeräte erweiterbar.

Das erfindungsgemäße Funk-Bus-System kann auch im Zusammenhang mit verdrahteten Bus-Systemen zum Einsatz gelangen, d. h. bestimmte Bestandteile dieses verdrahteten Bus- Systems ersetzen.

Auch statische Schaltsignale und pulsweitenmodulierte drahtgebundene Signale können durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Einsatz von Funkmodems im Bus-System kostensparend ersetzt werden. Im Fall der Übermittlung von statischen Schaltsignalen für jede einzelne Funktion oder binäre Information war bislang eine eigene Leitung nötig. Vor diesem Hintergrund wird der mit den erfindungsgemäßen Funkmodems erzielbare Kosteneinsparungseffekt besonders deutlich.

Außerdem ersparen die im erfindungsgemäßen Bus-System zu Einsatz gelangenden Funkmodems an der jeweiligen Funktionseinheit die sonst für jede einzelne Leitung benötigte Schutz- oder Begrenzungsschaltung. Auch dies wirkt sich positiv auf die Kosten aus.

Die Übertragung eines Steuerbefehls oder einer Information erfolgt mittels des erfindungsgemäßen Funk-Bus-Systems innerhalb eines extrem kurzen Zeitintervalls und ist daher immun gegen kurzzeitige, insbesondere EMV-Störungen im Kraftfahrzeug, zumal die Funkmodems mit Codes arbeiten, die fehlerresistent bzw. fehlerredundant sind.

Insbesondere bei solchen Steuergeräten oder Funktionseinheiten, die ausschließlich Steuerbefehle oder Information senden, ohne solche empfangen zu müssen, ist der Einsatz einer eigenen Stromversorgung von Vorteil, so daß hier gänzlich auf eine Verdrahtung mit dem Kraftfahrzeug verzichtet werden kann. Beispiele für entsprechende Funktionseinheiten sind Vorwahluhren, Weckeruhren und Bedieneinheiten ohne Rückmeldung von irgendwelche Anzeigedaten aus dem Fahrzeug.

Beispiele für weitere über das erfindungsgemäße Funk-Bus-System vernetzbare Geräte sind Raumthermostate, Sollwertgeber, Dachbedieneinheiten, Heizungssteuergeräte, Fernbedienungsempfänger für Standheizungs- und andere Komfortfunktionen, Diagnose- und Parametriereinrichtungen bei der Fertigung.

Schließlich kann die Diagnose der Steuergeräte bzw. Funktionseinheiten des erfindungsgemäßen Funk-Bus-Systems ebenfalls über Funk erfolgen. Hierzu muß lediglich der Diagnose-Tester bzw. ein am Bus-System befindlicher Diagnose-Adapter mit einem Funkmodem ausgerüstet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; die einzige Fig. 1 der Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bus-Systems zur Funkübertragung von auf dem Bus geführten Signalen.

Das in der Figur gezeigte Bus-System umfaßt eine Vielzahl von Funktionseinheiten, die sich unter anderem bezüglich ihrer Bestückung mit eigener Stromversorgung voneinander unterscheiden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine erste Funktionseinheit 1 mit eigener Stromversorgung versehen. Von Funktionseinheiten, die keine eigene Stromversorgung aufweisen, umfaßt das in der Figur gezeigte Bus-System mehrere Funktionseinheiten, auf die nachfolgend jeweils als zweite Funktionseinheit bezug genommen wird, die mit der Bezugsziffer 2 versehen ist. Es sind zwei zweite Funktionseinheiten 2 dargestellt. Tatsächlich ist jedoch die Anzahl der zweiten Funktionseinheiten nicht beschränkt. Dies trifft grundsätzlich auch auf die erste Funktionseinheit 1 zu.

Aufgebaut ist die erste Funktionseinheit 1 aus einem die eigentliche Funktion in einem Kraftfahrzeug ausübenden Steuergerät 3, welches im Gegensatz zu herkömmlichen Bus- Systemen, basierend auf Verdrahtungen, an ein Funkmodem 4 angeschlossen ist. Dieses Funkmodem umfaßt einen Sender/Empfänger 5 und eine Antenne 6, die bevorzugt in den Schaltkartenaufbau des Sender/Empfängers 5 integriert ist. Ferner umfaßt die erste Funktionseinheit 1 einen Akkumulator 7 und eine Ladeschaltung 8. Akkumulator 7 und Ladeschaltung 8 für diesen bilden eine autarke Stromversorgung für die erste Funktionseinheit. Ferner ist für die erste Funktionseinheit 1 eine Aufnahme- bzw. Anschlußeinheit 9 vorgesehen, welche zum einen die erste Funktionseinheit 1 trägt und zum anderen die elektrische Verbindung mit dem Bord-Stromnetz 10 des Kraftfahrzeugs herstellt.

Die zweiten Funktionseinheiten 2 sind ähnlich aufgebaut wie die erste Funktionseinheit 1, weshalb die zur ersten Funktionseinheit 1 funktionsgleichen Teile mit denselben Bezugsziffern versehen sind. Die jeweilige zweite Funktionseinheit 2 unterscheidet sich demnach von der ersten Funktionseinheit 1 durch Weglassen der autarken Stromversorgung, d. h. des Akkumulators 7 und der Ladeschaltung 8 sowie der Aufnahmeeinheit 9.

Wie in der Figur durch Funksymbole 11 (Blitzsymbole) veranschaulicht, ist jedes Funkmodem 4 sowohl zum Senden wie zum Empfangen von Bussignalen ausgelegt. Das heißt, die erste Funktionseinheit 1 vermag mit jeder der zweiten Funktionseinheiten 2 zu kommunizieren, und diese wiederum vermögen untereinander in Art eines herkömmlichen Bus-Systems mit verlegten Leitungen zu kommunizieren. Alternativ hierzu kann zumindest eine der Funktionseinheiten mit einem Funkmodem 4 versehen sein, das ausschließlich zum Senden bestimmt ist. Ein derartiges Funkmodem ist bevorzugt mit der Eigenstromversorgung versehen, ähnlich wie die erste Funktionseinheit 1, wie vorstehend erläutert.

Nicht gezeigt ist ein Diagnose-Adapter zur Diagnose des in Fig. 1 gezeigten Bus-Systems auf Funkbasis. Dieser Diagnose-Adapter ist ebenfalls mit einem Funkmodem ausgerüstet, um auf diesem Weg eine Kommunikation mit den ersten und zweiten Funktionseinheiten 1, 2 aufnehmen zu können.

Bezugszeichenliste

1

erste Funktionseinheit

2

zweite Funktionseinheit

3

Steuergerät

4

Funkmodem

5

Sender/Empfänger

6

Antenne

7

Akkumulator

8

Ladeschaltung

9

Aufnahmeeinheit

10

Bord-Stromnetz

11

Funksymbol

Claims (5)

1. Bus-System zur Übertragung von Signalen, insbesondere von Steuersignalen und/oder Information, zwischen verschiedenen Funktionseinheiten bzw. Steuergeräten (1, 2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einem Heizungssteuergerät oder einer Dachbedieneinheit und einer Steuereinheit, einer Vorwahluhr, Temperatur- oder Sonnenstrahlungssensoren, bei dem jeder Funktionseinheit (1, 2) ein Funkmodem (4) mit Sender und Empfänger (5) zur Übertragung der Bussignale zugeordnet ist und bei dem die Reichweite der Funkmodems (4) auf das Kraftfahrzeug beschränkt ist.

2. Bus-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkmodems (4) auf fehlerredundante Codes abgestimmt sind.

3. Bus-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Funkmodem (4), insbesondere einer ausschließlich Bussignale ausgebenden Funktionseinheit, ein an das Bord-Stromnetz (10) des Kraftfahrzeugs angeschlossener Akkumulator (7) zur Stromversorgung zugeordnet ist.

4. Bus-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Bus-System durch statische Schaltsignale gesteuerte Funktionseinheiten einbezogen sind.

5. Bus-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Diagnoseeinheit mit Funkmodem umfaßt.