DE19933824A1

DE19933824A1 - Data communications system e.g. CAN-bus system, especially for motor vehicle, includes two-way switch in data lines for avoiding electrostatic discharges and damage to control devices

Info

Publication number: DE19933824A1
Application number: DE19933824A
Authority: DE
Inventors: Rudi Schieck; Rudi Ludwig
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: DE19933824B4

Abstract

Data communications systems, particularly of vehicles, can suffer from electrostatic charging of the external diagnosis-device plug, thus giving rise to vehicle damage or damage to the control devices connected to the bus-system during its discharge, and to avoid this problem, a two-way switch (7) is inserted into each data line (6), and has its base contact joined to the diagnosis plug (10).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenkommu nikationssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ei ner mehrere Datenleitungen umfassenden Bus-Struktur, ei nem Anschlußkontakte aufweisenden Diagnosestecker sowie einer Schutzschaltung.The invention relates to a data commu nication system, in particular for motor vehicles, with egg ner bus structure comprising several data lines, ei Diagnostic connector with connecting contacts and a protective circuit.

Ein in Kraftfahrzeugen gebräuchliches Datenkom munikationssystem zur Kontrolle, Verknüpfung und Steue rung einer Vielzahl von Funktionen ist beispielsweise das CAN-Bus-System mit zwei parallelen Bus-Leitungen. Die an die Bus-Leitungen angeschlossenen Steuergeräte des Kraft fahrzeugs kommunizieren über einen Diagnosestecker mit einem externen Diagnosegerät. Hierbei erweist es sich als problematisch, daß der Stecker des Diagnosegerätes elek trostatisch aufgeladen sein kann und beim Aufstecken auf den Diagnosestecker diese Ladung freigibt, woraufhin er hebliche Schäden am Kraftfahrzeug bzw. an den an das Bus- System angeschlossenen Steuergeräten entstehen. Außerdem besteht bei einem frei zugänglichen Diagnosestecker die Möglichkeit einen Kurzschluß durch entsprechende Über brückung der Kontakte zu verursachen, der ebenfalls zu Funktionsbeeinträchtigungen der Steuergeräte und des Bus- Systems führt. A data comm in use in motor vehicles communication system for control, linking and control A variety of functions is, for example CAN bus system with two parallel bus lines. The on the bus lines connected control units of the force vehicles communicate via a diagnostic connector an external diagnostic device. Here it turns out to be problematic that the connector of the diagnostic device elek can be trostatically charged and when plugged on the diagnostic connector releases this charge, whereupon he significant damage to the motor vehicle or to the bus System connected control devices arise. Moreover exists with a freely accessible diagnostic connector Possibility of a short circuit through appropriate over bridging the contacts to cause the too Functional impairments of the control units and the bus Systems leads.

Die DE-A-43 06 361 offenbart ein Datenkommuni kationssystem, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit Bus- Struktur. Zwischen der Datenleitung und dem Bezugspoten tial ist eine Schutzschaltung mit drei Strom-Spannungs- Kennlinienbereichen a, b und c angeordnet, wobei unter halb einer Schwellspannung, die über der regulären Span nung der Datenleitung liegt, zwischen Datenleitung und Bezugspotential kein Ableitstrom durch die Schutzschal tung fließt, oberhalb der Schwellspannung unterhalb einer Eckspannung ein steiler Anstieg des Stromes über der Spannung erfolgt und oberhalb der Eckspannung der Strom durch die Schutzschaltung begrenzt ist. Die Realisierung dieser aufwendigen Schutzschaltung erfolgt durch eine Kombination mehrerer elektronischer Bauteile, die zum ei nen mit Masse und zum anderen mit einem neutralen Punkt des symmetrischen Bus-Systems in Verbindung stehen.DE-A-43 06 361 discloses a data communication cation system, especially in motor vehicles, with bus Structure. Between the data line and the reference point tial is a protective circuit with three current-voltage Characteristic areas a, b and c arranged, with under half a threshold voltage that over the regular span between the data line and Reference potential no leakage current through the protective scarf device flows above the threshold voltage below one Corner voltage a steep rise in current above the Voltage occurs and above the corner voltage the current is limited by the protection circuit. The realization this complex protection circuit is implemented by a Combination of several electronic components that make up the ei NEN with mass and second with a neutral point of the symmetrical bus system.

Im weiteren ist aus der EP-B-0 653 813 ein buchsenförmiger Steckverbinder zum Verbinden eines Schal tungsträgers mit einem geerdeten Kopfverbinder bekannt, der einen schützenden Deckel mit wenigstens einem leitfä higen Abschnitt umfaßt. Der Steckverbinder weist ein Ge häuse mit einer Vielzahl von Anschlußklemmen auf, wobei jede Anschlußklemme einen Paarungsabschnitt zur mechani schen und elektrischen Anlage an einem in dem geerdeten Kopfverbinder untergebrachten Stiftanschluß besitzt. Dar über hinaus ist an den Anschlußklemmen ein Kontaktab schnitt ausgebildet, der an einem leitfähigen Bereich des Schaltungsträgers mechanisch und elektrisch anliegen kann, wobei die Kontaktabschnitte eine Öffnung zum ver einfachten Einsetzen des Schaltungsträgers bilden. Wenig stens eine der Anschlußklemmen ist eine Erdungsanschluß klemme mit einem Deckelberührungssegment, das wenigstens an einem leitfähigen Abschnitt des Deckelelementes mecha nisch und elektrisch leitend anliegt. Der Schaltungsträ ger und der Deckel sind mittels der Erdungsanschlußklemme verbunden, um einen wirksamen Schutz gegen statische Auf ladung bereitzustellen.Furthermore, from EP-B-0 653 813 socket-shaped connector for connecting a scarf tion carrier known with an earthed head connector, the one protective cover with at least one leitfä section included. The connector has a Ge housing with a variety of terminals, where each terminal has a mating section for mechani electrical system on one in the grounded Head connector housed pin connector. Dar there is also a contact at the terminals cut formed on a conductive area of the Circuit carrier bear mechanically and electrically can, the contact sections an opening for ver form simple insertion of the circuit carrier. Little At least one of the connection terminals is an earth connection clamp with a lid contact segment that at least on a conductive section of the cover element mecha nisch and electrically conductive. The circuit board ger and the cover are by means of the earth terminal connected to effective protection against static on to provide cargo.

Des weiteren zeigt das DE-U-295 06 489 einen Service-Rücksteller für Kraftfahrzeuge mit unterschiedli chen Diagnosebuchsen, bestehend aus einer Schalteinrich tung mit einem Ausgang zur Abgabe eines für den Rück stelleingang einer Serviceintervall-Auswerteelektronik bestimmten Reset-Signals, einem zum Anschluß an Masse be stimmten Eingang und wenigstens einem weiteren, zum An schluß an eine Bordspannung bestimmten Eingang, wobei der Ausgang und die Eingänge in Parallelschaltung an zugeord nete Kontakte von wenigstens zwei zum Anschluß an je eine der Diagnosebuchsen bestimmten Steckern angeschlossen sind. Zwischen der Schalteinrichtung und den Kontakten ist ein selbsttätig wirksamer Berührungs- und Kurzschluß- Schutz geschaltet, der bei Benutzung eines der Stecker ausgewählte Kontakte desselben von ausgewählten Kontakten des anderen Steckers entkoppelt.Furthermore, DE-U-295 06 489 shows one Service reset for motor vehicles with different Chen diagnostic sockets, consisting of a switching device device with an output to deliver one for the return position input of a service interval evaluation electronics certain reset signal, one for connection to ground agreed entrance and at least one other to an onboard voltage determined input, the Output and the inputs connected in parallel on Nete contacts of at least two for connection to one each of the diagnostic sockets are connected to certain plugs are. Between the switching device and the contacts is an automatically effective touch and short circuit Protection switched when using one of the plugs selected contacts of the same from selected contacts decoupled from the other connector.

Ferner ist aus der EP-A-0 895 899 eine Daten busleitung mit über Knoten angeschlossenen Sende- und Empfangskomponenten bekannt. An jedem Knoten ist ein Ab schlußwiderstand in die Bus-Leitung schaltbar und beid seits des Abschlußwiderstandes liegt jeweils ein unabhän gig betätigbarer erster bzw. zweiter Schalter, mit dem die Bus-Leitung beiderseits des Abschlußwiderstandes un terbrochen werden kann. Aufgrund der Anordnung der Schal ter und Abschlußwiderstände wird eine virtuelle Ring-Bus übertragung ermöglicht, mit der Leitungsfehler umgangen und defekte Komponenten unwirksam gemacht werden. Ein wirksamer Schutz vor einem Kurzschluß oder vor der Ein leitung einer unerwünschten Ladung in die Datenbusleitung besteht nicht.Furthermore, EP-A-0 895 899 is a data bus line with transmission and Receiving components known. At each node there is an ab terminating resistor switchable in the bus line and both on the part of the terminating resistor is an independent one gig operated first or second switch, with the the bus line on both sides of the terminating resistor un can be broken. Due to the arrangement of the scarf ter and terminating resistors is a virtual ring bus transmission allows to deal with the line failure and defective components are rendered ineffective. On effective protection against a short circuit or against the on line of an undesired charge in the data bus line does not exist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Datenkommuni kationssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen wirksamen Schutz gegen elektrostatische Entladung sowie unbeabsichtigte Manipulationen bereitstellt und da bei mit einem geringen Aufwand realisiert ist.It is an object of the invention to provide a data communication cation system of the type mentioned to create the effective protection against electrostatic discharge as well as unintentional manipulations and there is realized with little effort.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge löst, daß als Schutzschaltung in jede Datenleitung ein Wechselschalter eingesetzt ist, dessen Basiskontakt mit dem Diagnosestecker, dessen einer Schaltkontakt mit Masse und dessen anderer Schaltkontakt mit der Datenleitung verbunden ist, wobei der Wechselschalter in einer Aus gangsstellung an Masse und bei Anschluß eines Diagnosege rätes an den Diagnosestecker an der Datenleitung anliegt.According to the invention the task is ge solves that as a protective circuit in every data line Changeover switch is used, the base contact with the diagnostic connector, one of which is a switching contact with ground and its other switch contact with the data line is connected, the changeover switch in an off gear position to ground and when connecting a diagnostic gene advises the diagnostic connector on the data line.

Aufgrund dieser Ausgestaltung ist der Diagnose stecker in der Ausgangsstellung der Wechselschalter stets mit Masse verbunden. Ein Kurzschluß des Datenkommunikati onssystems, der beispielsweise durch eine unbeabsichtigte Berührung des Diagnosesteckers hervorgerufen werden kann, ist somit nicht möglich, da keine Verbindung zwischen dem Diagnosestecker und den Datenleitungen besteht. Im weite ren werden am Diagnosestecker freigesetzte elektrostati sche Ladungen direkt auf Masse geleitet, wodurch eine Funktionsbeeinträchtigung des Datenkommunikationssystems ebenfalls weitgehend ausgeschlossen wird.Because of this configuration, the diagnosis always in the initial position of the changeover switch connected to ground. A short circuit in the data communication on system, for example by an unintentional Touching the diagnostic connector can be caused is not possible because there is no connection between the Diagnostic connector and the data lines exist. In the far released electrostatics on the diagnostic connector cal charges are directed directly to ground, causing a Functional impairment of the data communication system is also largely excluded.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Er findungsgedankens sind die Datenleitungen parallele Da tenleitungen eines Can-Busses und die Wechselschalter un mittelbar hinter dem Diagnosestecker in die zugeordnete Datenleitung eingesetzt. Durch die Plazierung der Wech selschalter ist der gesamte Can-Bus vor Beschädigungen durch eine elektrostatische Entladung sowie durch einen Kurzschluß oder ein Aufstecken eines ungeeigneten Stec kers auf den Diagnosestecker geschützt. According to an advantageous embodiment of the Er the data lines are parallel Da lines of a CAN bus and the two-way switches indirectly behind the diagnostic connector in the assigned Data line used. By placing the change selector switch is the entire Can bus from damage by an electrostatic discharge as well as by a Short circuit or an unsuitable plug kers protected on the diagnostic connector.

Bevorzugt sind die Wechselschalter als Relais ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist das Relais als Schließer ausgeführt. Das Relais benötigt nach seiner Er regung eine bestimmte Zeitspanne für den Schaltvorgang. Diese Zeitspanne ist ausreichend, um elektrostatische La dungen über Masse abzuleiten, bevor eine Verbindung zwi schen dem Diagnosestecker und der Datenleitung herge stellt ist. Die Ausgestaltung des Relais als Schließer stellt bei fehlender Erregung die Verbindung zur Masse sicher.The changeover switches are preferred as relays educated. The relay is expediently as NO contact executed. The relay needs after its Er excitation a certain period of time for the switching process. This period of time is sufficient for electrostatic La derive the earth before connecting between the diagnostic connector and the data line represents is. The design of the relay as a make contact provides a connection to the earth in the absence of excitation for sure.

Um bei einer ordnungsgemäßen Verwendung des Da tenkommunikationssystems eine Verbindung zu des Datenlei tungen der Bus-Struktur herzustellen, erfolgt vorzugs weise eine Beaufschlagung des Relais mittels eines elek trischen Signals des externen Diagnosegerätes.In order to use the Da Communication system connects to the data line Manufacturing the bus structure is preferred as an application of the relay by means of an elec trical signal of the external diagnostic device.

Bevorzugt ist das Diagnosegerät zum Datenaus tausch über eine separate Steuerleitung mit einem der Steuergeräte gekoppelt. Das Diagnosegerät und das Steuer gerät tauschen vorbestimmte, gegebenenfalls codierte Da ten mittels der Steuerleitung aus, woraufhin das Diagno segerät oder das Steuergerät die Beaufschlagung des Re lais bewirkt.The diagnostic device for data out is preferred exchange with one of the Control units coupled. The diagnostic device and the control device exchange predetermined, possibly coded Da ten by means of the control line, whereupon the diagnosis segerät or the control unit acting on the Re lais causes.

Zweckmäßigerweise erfolgt das elektrische Sig nal zur Beaufschlagung des Relais in Abhängigkeit vom Typ des Diagnosegerätes. Somit wird die Verbindung zur Daten leitung nur beim Anschluß eines geeigneten Diagnosegerä tes hergestellt und eine Beeinflussung des Datenkommuni kationssystems beispielsweise durch den Anschluß eines unzulässigen Kodiersteckers ist nahezu ausgeschlossen. Das Diagnosegerät kann zu seiner Erkennung beispielsweise einen geeigneten Abschlußwiderstand umfassen oder ent sprechende Kennungsdaten über die Steuerleitung an das Diagnosegerät senden.The electrical sig is expediently carried out to act upon the relay depending on the type of the diagnostic device. Thus the connection to the data cable only when connecting a suitable diagnostic device tes manufactured and an influence on the data communication cation system, for example by connecting a inadmissible coding plug is almost impossible. The diagnostic device can be used for its detection, for example a suitable terminating resistor or ent speaking identification data via the control line to the Send diagnostic device.

Zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Datenleitungen der Bus-Struktur und dem Diagnosegerät, erfolgt vorteilhafterweise die Beaufschlagung des Relais mittels eines elektrischen Signals eines Steuergerätes des Kraftfahrzeugs. Die Beaufschlagung des Relais wird somit innerhalb des Kraftfahrzeuges bewirkt.To establish a connection between the Data lines of the bus structure and the diagnostic device, the relay is advantageously acted upon by means of an electrical signal from a control unit of the motor vehicle. The application of the relay will thus effected within the motor vehicle.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and not only features to be explained below in the given combination, but also in other combinations can be used without the frame to leave the present invention.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehöri gen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on a Embodiment with reference to the belonging gene drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Darstellung eines Schaltplanes eines erfindungsgemäßen Datenkommuni kationssystems und Fig. 1 is a representation of a circuit diagram of a data communication system according to the invention and

Fig. 2 die Darstellung nach Fig. 1 im ge schalteten Zustand. Fig. 2 shows the representation of FIG. 1 in the switched state.

Das Datenkommunikationssystem umfaßt nach Fig. 1 zwei Steuergeräte 1, die über Verbindungsleitungen 2 mit parallelen Datenleitungen 3 des als Can-Bus 4 ausge bildeten Bussystems in Verbindung stehen. Der Can-Bus 4 weist zwischen den Datenleitungen 3 eingesetzte Abschluß widerstände 5 auf. Im weiteren Verlauf des Can-Busses 4 ist eine Schutzschaltung 6 vorgesehen, die aus jeweils einem in eine Datenleitung 3 eingesetzten Wechselschalter 7 besteht, wobei die Wechselschalter 7 Bestandteile eines Relais sind und mit ihren Basiskontakten 8 mit jeweils einem Anschlußkontakt 9 eines offenliegenden Diagnose steckers 10 in Verbindung stehen. Ein Schaltkontakt 11 jedes Wechselschalters 7 ist mit Masse 12 und ein anderer Schaltkontakt 13 mit der zugeordneten Datenleitung 3 ge koppelt. In der Ausgangsstellung liegt ein Kontaktarm 14 jedes Wechselschalters 7 an dem mit der Masse 12 verbun denen Schaltkontakt 11 an, weshalb keine Verbindung zwi schen dem Diagnosestecker 10 und den Datenleitungen 3 be steht. Neben den Anschlußkontakten 9 für die Datenleitun gen 3 ist jeweils ein Anschlußkontakt 9 zum Anschluß an Masse 12 und an eine Spannungsversorgungseinrichtung 17 vorgesehen.The data communication system comprises, according to FIG. 1, two control units 1 , which are connected via connecting lines 2 to parallel data lines 3 of the bus system formed as Can-Bus 4 . The CAN bus 4 has terminating resistors 5 inserted between the data lines 3 . In the further course of the CAN bus 4 , a protective circuit 6 is provided, each consisting of a changeover switch 7 inserted into a data line 3 , the changeover switches 7 being components of a relay and with their base contacts 8 each having a connection contact 9 of an open diagnostic connector 10 stay in contact. A switch contact 11 of each changeover switch 7 is coupled to ground 12 and another switch contact 13 to the associated data line 3 . In the starting position, a contact arm 14 of each changeover switch 7 is connected to the switch contact 11 connected to the ground 12 , which is why there is no connection between the diagnostic connector 10 and the data lines 3 . In addition to the connection contacts 9 for the data lines 3 , a connection contact 9 is provided for connection to ground 12 and to a voltage supply device 17 .

Wird gemäß Fig. 2 ein externes Diagnosegerät 15 über entsprechende Verbindungsleitungen 16 an den An schlußkontakten 9 des Diagnosesteckers 10 angeschlossen, sendet das Diagnosegerät 15 ein elektrisches Signal zur Beaufschlagung der Wechselschalter 7 und die Kontaktarme 14 kommen an den Schaltkontakten 13 zur Anlage, wonach eine Verbindung zwischen dem Diagnosegerät 15 und den Da tenleitungen 3 besteht. Aufgrund der Trägheit der Wech selschalter 7 verstreicht eine gewisse Zeitspanne vom An schluß des Diagnosegerätes 15 an den Diagnosestecker 10 bis zur Verbindung des Diagnosesteckers 10 mit den Daten leitungen 3. Während dieser Zeitspanne werden elektrosta tische Aufladungen über die Masse 3 abgeleitet und schä digen sonach nicht den Can-Bus 4 mit den zugeordneten Steuergeräten 1.As shown in FIG. 2, an external diagnostic device 15 through respective connection lines 16 to the to connection contacts 9 of the diagnosis connector 10 connected 15 sends the diagnostic device, an electric signal for actuation of the changeover switch 7 and the contact arms 14 come to the switch contacts 13 to the system, after which a compound between the diagnostic device 15 and the Da tenlinien 3 there . Due to the inertia of the selector switch 7, a certain amount of time passes from the connection of the diagnostic device 15 to the diagnostic connector 10 to the connection of the diagnostic connector 10 to the data lines 3 . During this period, electrostatic charges are derived via the mass 3 and do not damage the Can bus 4 with the associated control units 1 .

Claims

1. Data communication system, in particular for motor vehicles, with a plurality of data lines ( 3 ) encompassing bus structure, a diagnostic connector ( 10 ) and a protective circuit ( 6 ), characterized in that as a protective circuit ( 6 ) in each data line ( 3 ) a changeover switch ( 7 ) is used, the base contact ( 8 ) with the diagnostic connector ( 10 ), one switch contact ( 11 ) with ground ( 12 ) and the other switch contact ( 13 ) with the data line ( 3 ), wherein the toggle switch ( 7 ) is in an initial position to ground ( 12 ) and when a diagnostic device ( 15 ) is connected to the diagnostic connector ( 10 ) on the data line ( 3 ).

2. Data communication system according to claim 1, characterized in that the data lines ( 3 ) parallel data lines of a CAN bus ( 4 ) and the changeover switch ( 7 ) immediately behind the diagnostic connector ( 10 ) are inserted into the associated data line ( 3 ).

3. Data communication system according to claim 1 or 2, characterized in that the changeover switches ( 7 ) are designed as relays.

4. Data communication system according to claim 3, characterized characterized in that the relay as a normally open leads is.

5. Data communication system according to claim 3 or 4, characterized in that the relay is acted upon by an electrical signal from the external NEN diagnostic device ( 15 ).

6. Data communication system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the diagnostic device ( 15 ) for data exchange via a separate control line with one of the control devices ( 1 ) is coupled.

7. Data communication system according to claim 6, characterized in that the application of the relay by means of an electrical signal of a Steuergerä tes ( 1 ) of the motor vehicle.

8. Data communication system according to claims 6 and characterized in that the electrical Si signal to act on the relay is dependent on the type of diagnostic device ( 15 ).