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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Steuerung und Überwachung
von mindestens einer sicherheitsrelevanten elektrischen und/oder
elektronischen Anlage (5a) eines an ein Zugfahrzeug (26) gekoppelten
Anhängers
(27) oder einer am Zugfahrzeug befestigten Fahrradträger-Vorrichtung,
und einen Leitungssatz für
den vorteilhaften Anschluss einer erfindungsgemässen Vorrichtung an Zugfahrzeug
und Anhänger,
gemäss
den Oberbegriffen der unabhängigen
Ansprüche.
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Stand der Technik
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Anhänger für Strassenfahrzeuge
müssen
in der Regel mit eigenen Leuchten wie Rücklichtern, Blinklichtern,
Bremslichter ausgestattet sein, damit die Sicherheit im Strassenverkehr
gewährleistet
ist. Dies gilt analog auch für
Fahrradträger-Vorrichtungen, welche
am Heck eines Fahrzeugs montiert werden, und die Leuchten am Heck
des Fahrzeugs verdecken.
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Fällt eine
Leuchte aus, wird dies dem Fahrer gemäss den gesetzlichen Bestimmungen
durch ein akustisches oder optisches Signal angezeigt. Beispielsweise
verlangt das deutsche Kraftfahrts-Bundesamt in seinem Typengenehmigungsverfahren, dass „Fahrzeuge,
welche zum Ziehen eines Anhängers
eingerichtet sind, mit einer besonderen Funktionskontrollleuchte
für die
Fahrtrichtungsanzeiger des Anhängers
ausgestattet sein müssen,
es sei denn, jede Funktionsstörung
eines Fahrtrichtungsanzeigers des so gebildeten Zuges lässt sich
an der Kontrolleinrichtung des Zugfahrzeugs ablesen" (Publikation KBA
Nr.04-00 vom 20. Februar 2000). Die entsprechende konsolidierte
EU-Richtlinie 78/933/EWG wiederum besagt unter Punkt 4.5.11 im Anhang
I unter anderem, dass für
Fahrtrichtungsanzeiger, die der Fahrzeugführer nicht direkt sehen kann,
eine Funktionskontrolle vorgeschrieben ist. Diese darf optisch oder
akustisch oder beides sein.
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Zur
Ansteuerung, zum Betrieb und zur Überwachung dieser sicherheitsrelevanten
elektrischen Anlagen, insbesondere der als Fahrtrichtungsanzeiger
dienenden Blinkerleuchten, existieren verschiedene technische Lösungen.
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Fahrzeuge,
welche von Anfang an als Zugfahrzeuge konzipiert worden sind, z.B.
LKWs, verfügen über Bordnetze
mit mehreren parallelen Steuerleitungen, welche über mehrpolige Steckverbindungen
direkt mit dem Bordnetz des Anhängers
verbunden werden und die entsprechenden Leuchten direkt betreiben
können.
Die verwendeten Steckverbindungen sind meist genormt, um ein problemloses
Verbinden von verschiedenen Zugfahrzeugen mit verschiedenen Anhängern zu
ermöglichen.
Beispiele sind die 13-polige Steckverbindung nach ISO 11446 oder
die siebenpolige Steckverbindung nach ISO 1724.
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Fahrzeuge,
wie beispielsweise PKWs, welche als Zugfahrzeug für kleine
bis mittelgrosse Anhänger
wie beispielsweise Campingwagen oder Pferdeanhänger verwendet werden können, verfügen in der
Regel standardmässig
weder über
eine Anhängerkupplung
noch über
die notwendige elektrische Ausrüstung
zum Betrieb der anhängerseitigen Leuchten
und elektrischen Anlagen und müssen
entsprechend nachgerüstet
werden.
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Bei
einem bekannten und gebräuchlichen Nachrüstungs-Verfahren
werden die parallelen Steuersignale für das Ein- und Ausschalten
der anhängerseitigen
Leuchten erzeugt, indem das an den entsprechenden Leuchten des Zugfahrzeugs
anliegende Signal abgegriffen wird. Eine Steuerungsvorrichtung,
welche in der Regel innerhalb des Zugfahrzeugs angebracht wird,
interpretiert die gemessenen Steuersignale für die relevanten Leuchten des
Zugfahrzeugs, und steuert die anhängerseitigen Leuchten so an,
dass diese das Verhalten der entsprechenden Leuchten des Zugfahrzeugs
nachbilden.
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Um
ein einfaches An- und Abkoppeln des anhängerseitigen Bordnetzes zu
ermöglichen,
ist die Steuerungsvorrichtung vorteilhaft mit einer mehrpoligen
Steckverbindung verbunden, welche an der Aussenseite der Zugfahrzeug-Karosserie
angebracht ist. In diese Steckverbindung kann das Steuerkabel des Anhängers eingesteckt
werden; Steuerungsvorrichtung und anhängerseitiges Bordnetz sind
verbunden.
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Da
die Steuersignale für
die Fahrzeugleuchten heutzutage zunehmend komplizierter werden, beispielsweise
durch Verwendung von pulsweitenmodellierten Signalen oder durch
Abschaltung des Leuchtenkanals im Fehlerfall, wird die Signalinterpretation
und damit auch die notwenige Elektronik aufwendiger. Aufgrund des
unterschiedlichen Baus der Fahrzeuge ist zudem für jede Fahrzeugmarke und jedes
Fahrzeugmodell eine eigene, spezielle Lösung betreffend einzubauendem
Leitungssatz, elektronischer Baugruppen und gegebenenfalls Betriebssoftware notwendig.
Diese bekannte technische Lösung ist
deshalb aufwendig und kostenintensiv.
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Darstellung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Steuerungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art
zur Verfügung
zu stellen, welche für
möglichst
viele Zugfahrzeug-Typen im wesentlichen identisch gestaltet, ohne
grösseren
Aufwand an einen einzelnen Fahrzeugtyp angepasst und kostengünstig installiert
werden kann, insbesondere ohne aufwendige Zusatzverkabelung und/oder
Neukonfiguration der Bordelektronik.
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Diese
Aufgabe wird durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss unabhängigem Anspruch
1 gelöst,
sowie durch einen erfindungsgemässen
Leitungssatz zum vorteilhaften Anschluss einer erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
gemäss
unabhängigem
Anspruch 30.
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Durch
die wachsende Komplexität
der elektrischen Anlagen in modernen Fahrzeugen nahm in der Vergangenheit
die Menge der zum Betrieb notwendigen Verkabelung sehr stark zu.
Der mit den resultierenden dicken Kabelbäumen einher gehende Aufwand
führte
zu erhöhten
Kosten. Um die Anzahl Leitungen zu verringern, wurden in der Folge
verschiedene Multiplex-Verdrahtungssysteme entwickelt und standardisiert,
die jeweils für
bestimmte Anwendungstypen optimiert sind. Mit solchen seriellen Daten-Bussen
werden Steuerungsbefehle, beispielsweise für Fahrzeugleuchten, anstatt
zeitgleich über mehrere
parallele Steuerleitungen zeitlich gestaffelt über einige wenige Leitungen übertragen.
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Wird
vom Fahrer eines Fahrzeugs beispielsweise die Fussbremse betätigt, versendet
eine in geeigneter Weise mit der Fussbremse verbundene erste elektronische
Einheit eine Nachricht auf einen entsprechenden seriellen Daten-Bus.
Eine zweite, ebenfalls an den seriellen Daten-Bus angeschlossene, elektronische
Einheit, welche den Betrieb der Leuchten steuert und überwacht,
kann diese Nachricht empfangen und eine damit verbundene Aktion
ausführen.
Im beschriebenen Fall werden die Bremsleuchten eingeschaltet.
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Eine
erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung hört
nun den seriellen Daten-Bus ab, und filtert aus den empfangenen
Nachrichten die relevanten Nachrichten heraus, insbesondere Nachrichten
mit Anweisungen an die elektronischen Einheiten, welche die Fahrzeugleuchten
steuern. Empfängt
nun die erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung einen Einschaltbefehl für eine fahrzeugseitige Leuchte, schaltet
sie auch die analoge anhängerseitige
Leuchte ein. Ist diese anhängerseitige
Leuchte defekt, wird das von der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung erkannt,
und dem Fahrer über
ein Interface oder Anzeigemittel mitgeteilt. Um teure Zusatzverkabelungen
oder Neukonfigurationen der Bordelektronik zu vermeiden, werden
dazu vorteilhaft bereits vorhandene Mittel verwendet, die nicht
für das
Anzeigen von Statusmeldungen über
die anhängerseitigen
Leuchten vorgesehen sind.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Im
Folgenden werden die erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung,
und der erfindungsgemässe
Leitungssatz anhand von Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
mit den Verbindungen zu Zugfahrzeug und Anhänger.
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Die 1a, 1b und 1c zeigen
schematisch Darstellungen der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
mit den Verbindungen zu Zugfahrzeug und Anhänger in verschiedenen Ausführungsformen.
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1 und 1a zeigen
eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
mit den Verbindungen zu Zugfahrzeug und Anhänger.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer elektronischen Vorrichtung für die Verwendung in
einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer elektronischen Vorrichtung für die Verwendung in einer erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung.
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3a zeigt
schematisch eine Substitutionsschaltung für eine defekte Leuchte, gesteuert
durch eine erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung.
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4 und 5 zeigen
zwei Ausführungsformen
eines Leitungssatzes für
den vorteilhaften Anschluss einer erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
an das Zugfahrzeug und den Anhänger.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines Computerprogramms, welches auf
einem Kontrollmodul der elektronischen Vorrichtung implementiert
werden kann und den korrekten Betrieb der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
sicherstellt.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung 1 mit den Verbindungen zu einem Zugfahrzeug 26 und
zu einem an das Zugfahrzeug 26 angekoppelten Anhänger 27.
Die Versorgung der Steuerungsvorrichtung 1 mit Gleichstrom
aus der Fahrzeugbatterie ist sichergestellt durch den Anschluss
an eine mit dem positiven Anschluss verbundene elektrische Speisung 3 und
an eine Masse 2 des Zugfahrzeugs 26, welche ihrerseits mit
dem negativen Anschluss der Fahrzeugbatterie verbunden ist. Je nach
der im entsprechenden Fahrzeugtyp verwendeten Batterie beträgt die zur
Verfügung
stehende Spannung 12V oder mehr.
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Die
Steuerungsvorrichtung 1 ist ebenfalls mit der Masse 4 des
Anhängers 27 verbunden.
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Der
Anschluss an das Bordnetz 5 und die Masse 4 des
Anhängers 27 kann über parallele
Leitungen realisiert sein, mit welchen die elektrischen Anlagen 5a,
insbesondere die verschiedenen Leuchten des Anhängers 27, direkt betrieben
werden können.
Dies geschieht beispielsweise mit einem sieben- oder 13-poligen
Kabel, welches mittels einer genormten Steckverbindung (ISO 1724
bzw. ISO 11446) mit der Steuerungsvorrichtung 1 verbunden werden
kann. Ebenfalls möglich
ist ein eine Übertragung
der Steuersignale zwischen Steuerungsvorrichtung 1 und
Bordnetz 5 mittels eines separaten seriellen Daten-Busses.
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Die
Steuerungsvorrichtung 1 ist an mindestens einen seriellen
Daten-Bus 6 des Zugfahrzeugs 26 angeschlossen, über welchen
sie insbesondere Steuerbefehle an die Leuchten des Zugfahrzeugs 26, aber
auch andere Steuerbefehle und Nachrichten, abhören und gegebenenfalls Nachrichten
versenden kann.
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Für die Ansteuerung
von elektrischen Anlagen wie beispielsweise Leuchten, Fensterhebern, Türverriegelungen
und Aktuatoren in Sitzen, Spiegeln und Scheinwerfern, aber auch
zur Abfrage von Sensoren, sind im Automobilbau verschiedene genormte
serielle Daten-Bus-Systeme gebräuchlich, wie
beispielsweise der MI-Bus von Motorola, ein serielles Ein-Draht-Kommunikationsprotokoll,
oder der verbreitete CAN-Bus (Controller Area Network), welcher
von der Firma Bosch seit 1991 für
die Verwendung in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Die physikalische
Ebene des CAN-Bus ist unter ISO 11898 standardisiert. In einer schnellen
Ausführung
(Class C, bis 1 Mbit/s) kann der CAN-Bus auch für Anwendungen benützt werden,
die eine sehr schnelle und sichere Datenübertragung benötigen, wie
beispielsweise Motorensteuerung, Drive-by-wire und Brake-by-wire.
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Für die Ansteuerung
von nicht-kritischen elektrischen und elektronischen Anlagen innerhalb von
Fahrzeugen wird häufig
eine Class-B-Variante des CAN-Busses verwendet, welche Daten mit
bis zu 125 kBit/s übertragen
kann. Für
CAN-Busse können Shielded-Twisted-Pair-Leitungen,
Unshielded-Twisted-Pair-Leitungen oder Single-Wire-Leitungen verwendet
werden, mit abnehmender Übertragungsqualität. Für kostensensitive
Anwendungen mit geringem Datenaufkommen, wie die Ansteuerung von
elektrischen Verbrauchern, wo eine Datenrate unter 50 kBit/s ausreicht,
genügt
die kostengünstige
Single-Wire-Konfiguration eines CAN-Busses. Für die Funktion der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung 1 ist
jedoch die physikalische Realisierung und der Typ des verwendeten
seriellen Daten-Busses 6 prinzipiell unerheblich. Es wäre beispielsweise auch
möglich,
dass in Zukunft draht- oder
litzen-basierte Daten-Bus-Systeme auch für kostensensitive Anwendungen durch
lichtwellenleiter-basierte Daten-Bus-Systeme abgelöst werden,
oder dass andere Bus-Protokolle sich durchsetzen.
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1a zeigt
zur Veranschaulichung ein vereinfachtes, schematisches Beispiel
eines mit einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung 1 ausgestatteten Zugfahrzeugs 26 mit
einem an diesem angekoppelten Anhänger 27. Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist
an einen seriellen Daten-Bus 6 des Zugfahrzeugs 26 angeschlossen,
von welchem es Daten empfangen kann. Diese Daten können insbesondere
drahtlos mittels bekannten Methoden wie beispielsweise Infrarot
oder Funk übertragen
werden oder über
ein verbindendes Leiterkabel.
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Die
Vorrichtung 1 ist auch leitend verbunden mit der elektrischen
Speisung 3 und der Massen 2, 4 des Zugfahrzeugs 26 und
des Anhängers 27.
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Im
gezeigten vereinfachten Beispiel verfügt der Anhänger 27 lediglich über eine
Leuchte 5a, beispielsweise ein Bremslicht. Wenn nun die
erfindungsgemässe
Vorrichtung 1 auf dem seriellen Daten-Bus 6 eine
Steueranweisung an ein Bremslicht des Zugfahrzeugs empfängt, steuert
es das Bremslicht 5a des Anhängers 27 an, indem
es die entsprechende Steuerleitung des Anhänger-Bordnetzes 5 mit
Spannung versorgt. Natürlich
können
zahlreiche weitere Anschlüsse
für andere
Funktionen im Anhänger 27 wie
Blinklichter, Beleuchtung des Nummernschildes, Rückstrahler usw. mit der Steuerung
in Funktion genommen werden, indem die entsprechende Anzahl Anschlüsse von
der Vorrichtung 1 abgehen. Diese führen zu einer Steckverbindung 5b,
die zwischen dem Zugfahrzeug 26 und dem Anhänger 27 angeordnet
ist. Von dieser Steckverbindung 5b aus verlaufen die gewünschten
Leitungen in das Bordnetz 5 des Anhängers 26 zu den entsprechenden
elektrischen Lasten.
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1a zeigt
zur Veranschaulichung ein vereinfachtes, schematisches Beispiel
eines mit einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung 1 ausgestatteten Zugfahrzeugs 26 mit
einem an diesem angekoppelten Anhänger 27. Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist
an einen seriellen Daten-Bus 6 des Zugfahrzeugs 26 angeschlossen,
von welchem es Daten empfangen kann. Diese Daten können insbesondere
drahtlos mittels bekannten Methoden wie beispielsweise Infrarot
oder Funk übertragen
werden oder über
ein verbindendes Leiterkabel.
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Die
Vorrichtung 1 ist auch leitend verbunden mit der elektrischen
Speisung 3 und der Massen 2, 4 des Zugfahrzeugs 26 und
des Anhängers 27.
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Im
gezeigten vereinfachten Beispiel verfügt der Anhänger 27 lediglich über eine
Leuchte 5a, beispielsweise ein Bremslicht. Wenn nun die
erfindungsgemässe
Vorrichtung 1 auf dem seriellen Daten-Bus 6 eine
Steueranweisung an ein Bremslicht des Zugfahrzeugs empfängt, steuert
es das Bremslicht 5a des Anhängers 27 an, indem
es die entsprechende Steuerleitung des Anhänger-Bordnetzes 5 mit
Spannung versorgt. Natürlich
können
zahlreiche weitere Anschlüsse
für andere
Funktionen im Anhänger 27 wie
Blinklichter, Beleuchtung des Nummernschildes, Rückstrahler usw. mit der Steuerung
in Funktion genommen werden, indem die entsprechende Anzahl Anschlüsse von
der Vorrichtung 1 abgehen. Diese führen zu einer Steckverbindung 5b,
die zwischen dem Zugfahrzeug 26 und dem Anhänger 27 angeordnet
ist. Von dieser Steckverbindung 5b aus verlaufen die gewünschten
Leitungen in das Bordnetz 5 des Anhängers 26 zu den entsprechenden
elektrischen Lasten.
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Im
Gegensatz zu 1a ist in 1b und 1c die
Vorrichtung 1 nicht im Zugfahrzeug 26 sondern
im Anhänger 27 angebracht.
Daher verlaufen in diesen Ausführungsformen
diejenigen Anschlüsse,
die zum Zugfahrzeug gelangen sollen, über die Steckverbindung 5b.
Diese umfasst insbesondere die Verbindung zur elektrischen Speisung 3. Wiederum
können
die Daten von CAN-Bus, wie in 2b dargestellt,
drahtlos zur Vorrichtung gelangen oder, wie in 1c dargestellt,
mittels einer leitenden Verbindung. In diesem Fall sind demnach
mindestens zwei Leitungen notwendig von der Vorrichtung 1 zur
Steckverbindung 5b, im Fall von 1b sogar nur
eine. Bei Bedarf werden dennoch weitere Leitungen vom Zugfahrzeug 26 zur
Steckverbindung 5b und weiter zum Bordnetz 5 des
Anhängers 27 angebracht,
beispielsweise eine Leitung für
ein direktes Bremslicht, eine für
die Verbindung der Massen 2 und 4 und/oder andere
Leitungen. Anhängerseitig
können
zahlreiche Leitungen von der Vorrichtung 1 ins Bordnetz 5 führen entsprechend
der Anzahl der verwendeten Lasten im Anhänger. Der Vorteil der Anordnungen
in den 1b und 1c gegenüber 1a ist,
dass die Steckverbindung 5b weniger Pole aufweisen muss.
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2 zeigt
schematisch den Aufbau einer elektronischen Vorrichtung 7,
zur Durchführung
der Tätigkeiten
einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung.
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Ein
Sender-Empfänger-Modul 8 stellt
die Kommunikation mit einem seriellen Daten-Bus 6 sicher, und bildet einen
Knotenpunkt im entsprechenden Bus-Netz. Ein Sender-Empfänger-Modul 8 besteht
aus einer an den Bus 6 angeschlossenen Transceiver-Einheit
und einer nachgeschalteten Controller-Einheit. Es ist auch möglich, dass
das Modul 8 als ein reines Empfänger-Modul ausgestaltet ist,
das nur Nachrichten vom seriellen Daten-Bus 6 abhören kann.
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Das
Sender-Empfänger-Modul 8 hört die auf dem
seriellen Daten-Bus 6 gesendeten Nachrichten ab und teilt
sie einem Kontrollmodul 10 mit. Dieses Kontrollmodul 10 steuert
und überwacht
die elektronische Vorrichtung 7, und damit auch die Funktionen der
Steuerungsvorrichtung 1.
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Das
Kontrollmodul 10 erteilt Anweisungen an ein Ansteuerungsmodul 9,
welches Steuersignale zur Ansteuerung der elektrischen und/oder
elektronischen Anlagen 5a des Anhängers erzeugt. Im gezeigten
Beispiel schalten die erzeugten Steuersignale Endstufen 11,
also die mittels paralleler Steuerleitungen betriebenen elektrischen
und/oder elektronischen Anlagen 5a des Anhängers. Möglich ist
auch, dass das Ansteuerungsmodul 9 digitale Steuersignale
erzeugt, welche mittels eines Daten-Busses zum Bordnetz des Anhängers 5 übertragen
werden.
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Zur
Schonung der verwendeten elektronischen Bauteile verfügt die elektronische
Vorrichtung 7 mit Vorteil über eine stabilisierte und
geglättete Stromversorgung,
um schädliche
Spannungs- und Stromspitzen der elektrischen Speisung fern zu halten.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer elektronischen Vorrichtung 7.
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Ein Überwachungsmodul 12 überwacht
den Betrieb und die korrekte Funktion der Endstufen 11 bzw.
der elektrischen und elektronischen Verbraucher 5a des
Anhängers.
Schadhafte Leuchten können
beispielsweise über
die Messung des Stromflusses detektiert werden. Der Status der überwachten Endstufen 11 bzw.
elektrischen Anlagen 5a wird vom Überwachungsmodul 12 dem
Kontrollmodul 10 in geeigneter Weise mitgeteilt.
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Gemäss den gesetzlichen
Bestimmungen muss ein Defekt eines Fahrtrichtungsanzeigers dem Fahrer
angezeigt werden. Zusätzlich
ist es von Vorteil, wenn auch andere Defekte und Störungen dem Fahrer
angezeigt werden können.
Die erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung kann dies beispielsweise über eine eigene Ausgabeeinheit,
welche vorteilhaft im Fahrerraum angebracht ist, dem Fahrer optisch
und/oder akustisch mitteilen, beispielsweise durch einen Summer,
ein Display, einen Lautsprecher, eine Sprachmeldung usw.
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Alternativ
kann die erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung auch dem Fahrzeug mitteilen, dass der entsprechende
Blinker des Zugfahrzeugs defekt sei, was zu einer entsprechenden
Fehlermeldung des Zugfahrzeugs führt.
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Andere
Fahrzeugtypen verfügen über vorkonfigurierte
Mittel, um den Ausfall von Leuchten eines Anhängers anzuzeigen. Eine erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung
kann deshalb auch solche Mittel benützen, um eine defekte Anhängerleuchte
zu melden. Dazu ist in aller Regel eine entsprechende Konfiguration
der fahrzeugseitigen Elektronik mittels einer Diagnoseschnittstelle
notwendig, um die entsprechenden Warnleuchten, Interface-Funktionen o.ä. freizuschalten.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung sendet deshalb eine erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung
eine Nachricht über
den Datenbus, welche die fahrzeugseitige Elektronik ohne veränderte Konfiguration
interpretieren kann. Somit entfällt
eine Neukonfiguration, was die Installation kostengünstiger macht.
Geeignete fahrzeugseitige Ressourcen sind insbesondere Display,
Kontrollleuchte, Summer, Sprachausgabe, oder eine auch Kombination
davon.
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Eine
erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung sollte in geeigneter Weise z.B. auf die Meldung einer
defekten Leuchte reagieren. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 10 das
Ansteuerungsmodul 9 anweisen, als Ersatz für eine vom Überwachungsmodul 12 als
defekt gemeldeten Leuchte des Anhängers eine andere Leuchte des
Anhängers
anzusteuern. Dies wird durch 3a versinnbildlicht.
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Die
Ansteuerungsvorrichtung 9 einer elektronischen Vorrichtung 7 steuert
eine Endstufe 11 an, beispielsweise die linke Blinkerleuchte 5a'. Das Überwachungsmodul 12 überwacht
die Funktion der Leuchte 5a'.
Wenn nun die genannte Leuchte ausfällt, registriert dies das Überwachungsmodul 12,
und meldet den Fehler dem Kontrolmodul 10. Dieses wiederum
weist daraufhin das Ansteuerungsmodul 9 an, anstelle des
defekten linken Blinkers 5a' die
linke Standlichtleuchte des Anhängers
anzusteuern. Das Standlicht wird so zum Ersatzblinker, bis der Fahrer so
bald wie möglich
eine Werkstatt aufsuchen kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der elektronischen Vorrichtung 7 wertet
ein Interpretationsmodul 13 das Steuersignal von einer
oder mehreren Leuchten 14 des Zugfahrzeugs aus, und stellt
die erhaltenen Informationen über
den Status der überwachten
Zugfahrzeugleuchten dem Kontrollmodul zur Verfügung. Beispielsweise kann das Bremslichtsteuersignal
des Zugfahrzeugs dazu genutzt werden, bei einem eventuellen Ausfall
der erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung die Bremslichter des Anhängers notfallmässig weiterzubetreiben,
was ein sehr wichtiger Sicherheitsaspekt ist.
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In
einer anderen Variante der elektronischen Vorrichtung 7 erhält das Kontrollmodul 10 Daten
von einem Anpassungsmodul 13a. Dieses Anpassungsmodul 13a erlaubt
die Anpassung der erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung an einen bestimmten Fahrzeugtyp. Das Anpassungsmodul 13a kann
sowohl ein integraler Bestandteil der Steuerungsvorrichtung sein,
als auch eine externe Vorrichtung. Es kann auch nur temporär mit der
Steuerungsvorrichtung verbunden sein.
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In
einer einfachen Ausgestaltungsform kann ein Anpassungsmodul 13a ein
geeignetes Mittel sein (z.B. Drehschalter, Mehrfachschalter, Dreh-Impulsgeber,
Tastatur), welches es einer Person erlaubt, dem Kontrollmodul 10 einen
digitalen Wert mitzuteilen, den dieses dann einem bestimmten, vorprogrammierten
Zugfahrzeugtyp zuordnen kann. Das Kontrollmodul 10 ist
damit in der Lage, seine Funktionen, und die der anderen Module
an diesen Fahrzeugtyp anzupassen.
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Das
Anpassungsmodul 13a kann auch als ein austauschbares oder
umprogrammierbares Speicherelement gestaltet sein, oder als eine
Vorrichtung, die geeignet ist, eine Programmierung des Kontrollmoduls 10 anzupassen
oder zu ändern.
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Die
besprochenen Module 12, 13 und 13a können alle
in einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung integriert sein, wie in 3 gezeigt. Es
ist jedoch auch möglich,
nur eines oder zwei dieser Module 12, 13 und 13a in
der Steuerungsvorrichtung zu verwenden.
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Es
ist möglich,
die elektronische Vorrichtung 7 mit integrierten Schaltkreisen
bzw. Mikrochips auszustatten, auf welchen zwei oder mehrere der
obenstehend erwähnten
Module integriert sind.
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Solch
eine Lösung
ermöglicht
eine kompaktere und kostengünstigere
Bauweise, da die Anzahl Bauteile und deren Grösse reduziert ist.
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Um
eine unnötige
Entladung der Fahrzeugbatterie zu vermeiden, ist es notwendig, dass
eine erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung in einen stromsparenden Modus wechselt, sobald
der Fahrer des Zugfahrzeuges den Zündschlüssel auf die „Aus"-Position dreht.
Ein mögliche
Lösung
dafür ist das
Abgreifen eines entsprechenden Signals an der Zündvorrichtung im Fahrerraum
mittels eines Kabels. Dazu muss jedoch ein zusätzliches Kabel im Fahrzeuginnern
verlegt werden, was aufwendig und kostenintensiv ist. In einer vorteilhaften
weiteren Variante einer erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung kann
auf diesen Verkabelungsaufwand verzichtet werden. Eine solche Steuerungsvorrichtung
filtert aus den auf dem Daten-Bus
empfangenen Daten Nachrichten betreffend das Ein- und Ausschalten
der elektrischen Verbraucher oder ein Zündsignal aus. Aufgrund dieser
Daten kann dann die erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung die
elektrischen Verbraucher des Anhängers
ein- oder ausschalten, und zudem seinen eigenen Stromverbrauch minimieren.
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Empfängt beispielsweise
eine solche erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung eine Nachricht auf dem Daten-Bus, welche mit
dem Ausschalten der Zündung
verknüpft
ist, kann sich die elektronische Vorrichtung auf das Abschalten
des fahrzeugseitigen Busses vorbereiten, und selber einen stromsparenden
Zustand einnehmen. In diesem Zustand ist die erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung
jedoch noch immer in der Lage, ein entsprechendes Einschaltsignal
auf dem Fahrzeug-Bus abzuhören,
und sich wieder zu aktivieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Variante kann zur Schonung der Fahrzeugbatterie
eine erfindungsgemässe
Steuerungsvorrichtung das auf dem Datenbus empfangene Zündungssignal
der Bordelektronik verwenden, um sehr stromintensive nicht sicherheitsrelevante
Verbraucher im Anhänger
abzuschalten, wenn der Fahrzeugmotor und damit auch der Alternator
nicht läuft,
während
sicherheitsrelevante Verbraucher wie die verschiedenen Leuchten,
weiterhin in Betrieb bleiben. Dies kann zum Beispiel notwendig sein,
wenn der Fahrer kurzzeitig den Motor ausschaltet, beispielsweise
an einer roten Ampel oder einer geschlossenen Schranke. Stromintensive
Verbraucher sind zum Beispiel Kühlschränke, anhängerseitige
Batterien, Wechselrichter, Innenbeleuchtung, Kühlaggregate, usw.
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Nach
Empfang eines Motorenstartsignals kann dann die erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung
die temporär
abgeschalteten Verbraucher wieder in Betrieb nehmen bzw. mit Strom
versorgen.
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Möglich ist
auch eine gewisse zeitliche Verzögerung
des Aus- und Einschaltens der Verbraucher.
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Im
Prinzip ist es für
den Betrieb einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung ausreichend, diese mit nur einem Anschluss
an eine Stromversorgung auszustatten. Wenn in solch einem Fall jedoch
die Stromversorgung der Steuerungsvorrichtung ausfällt, beispielsweise
aufgrund eines Defekts im Versorgungskabel, hat der Fahrer in einer
solchen Konfiguration keine Möglichkeit,
dies zu merken. Da die erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung ohne Strom
ist, kann sie auch keine entsprechende Fehlermeldung ausgeben.
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In
einer weiteren vorteilhaften Variante verfügt eine erfindungsgemässe Steuerungsvorrichtung deshalb über eine
zweite, separat geführte
Speisungsleitung. Falls aus irgend einem Grund die Stromversorgung
auf einer Leitung ausfällt,
verfügt die
Steuerungsvorrichtung noch über
genügend
Energie, eine Fehlermeldung zu versenden bzw. dem Fahrer den Defekt über ein
geeignetes Mittel anzuzeigen. Zu diesem Zweck überwacht die Steuerungsvorrichtung
die beiden Speisungsleitungen stetig auf ihre korrekte Funktion.
Möglich
ist auch die Verwendung einer kompakten Batterie für Notstromversorgung
der erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung.
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Es
ist möglich,
den Anschluss der erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung an die entsprechenden Leitungen und Anschlüsse des
Zugfahrzeugs und des Anhängers über einzelne
Leitungen vorzunehmen. Um den Zeitaufwand und damit die Kosten für einen
Einbau einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung in ein nachzurüstendes Zugfahrzeug klein zu
halten, ist es jedoch vorteilhaft, einen geeignet gestalteten Leitungssatz
zur Verfügung
zu haben, welcher das Anschliessen der Steuerungsvorrichtung 1 mit
wenigen Handgriffen und auch mit möglichst wenigen Fehlerquellen
erlaubt.
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4 zeigt
einen mehradrigen Leitungssatz 15 für die Verwendung zum Anschluss
einer erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung. Ein erstes Ende 16a des Leitungssatzes 15 ist
an die Steuerungsvorrichtung anschliessbar. Um einen einfachen und
sicheren Anschluss zu gewährleisten,
ist das erste Ende 16a vorteilhaft mit einer mehrpoligen Steckverbindung 17 ausgestattet,
welcher mit einem an der Steuervorrichtung angebrachten entsprechenden
Gegenstück
verbunden werden kann.
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Ein
zweites Ende 16b wird mit dem Bordnetz 5 des Anhängers verbunden.
Dazu ist das zweite Ende 16b mit Vorteil ebenfalls mit
einer Steckverbindung 17' ausgestattet.
Dies kann beispielsweise eine 13-polige Steckverbindung nach ISO
11446 oder wie in 4 schematisch angedeutet eine
siebenpolige Steckverbindung nach ISO 1724 sein. Mit Vorteil wird die
Steckverbindung 17' direkt
als Steckverbindung 5b verwendet. Von diesen Anschlüssen dient
einer dem Anschluss an die Masse des Anhängers, die restlichen Anschlüsse dienen
dem Betrieb der gesetzlich vorgeschriebenen Beleuchtungselemente und
-funktionen. Natürlich
sind auch andere Steckverbindungen möglich.
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Ein
drittes Ende 16c des Leitungssatzes 15 dient dem
Anschluss an die Masse des Zugfahrzeugs, ein viertes Ende 16d dem
Anschluss an die elektrische Speisung. Ein fünftes Ende 16e ist
als ein verdrilltes zweiadriges Leitungspaar (Unshielded-Twisted-Pair) -gestaltet;
welches an einen auf einem zweiadrigen Leitungsnetz beruhenden seriellen Daten-Bus
angeschlossen werden kann. Dies kann beispielsweise ein CAN-Bus
sein.
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Für die gezeigte
Variante des Leitungssatzes 15 ist eine zehnpolige Steckverbindung 17 ausreichend:
Ein gemeinsamer Anschluss für
die Massen des Zugfahrzeugs und des Anhängers, die elektrische Speisung
des Zugfahrzeugs, die Leitungen zum Bordnetz des Fahrzeuganhängers für den Betrieb der
gesetzlich vorgeschriebenen Beleuchtungselemente, und zwei Anschlüsse für den seriellen
Daten-Bus. Vorteilhaft wird jedoch eine Steckverbindung 17 verwendet,
welche über
zusätzliche
Anschlüsse
verfügt,
die im konkreten Fall ungenutzt bleiben können. Bei Verwendung der erfindungsgemässen Steuervorrichtung
für einen
Anhänger
mit 13poligem Bordnetz-Anschluss muss dann nur ein anderer Leitungssatz
verwendet werden, ohne dass die Steuervorrichtung mit einem anderem
Steckertyp versehen werden muss.
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Bei
Verwendung von 13poligen Steckverbindungen kann eine Leitung als
Dauerstromversorgung von zusätzlichen
elektrischen Anlagen im Anhänger verwendet
werden, beispielsweise für
einen Kühlschrank
oder eine Klimaanlage. Weitere Leitungen können für andere Anwendungen benutzt
werden.
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Die
in 4 gezeigte konkrete Gestaltungsform des Leitungssatzes
ist nur ein erläuterndes
Beispiel der zugrundeliegenden Topologie des Leitungssatzes. Die konkreten
Dimensionen hängen
von den Positionen der Anschlussstellen, dem Montageort der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung usw.
ab.
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5 zeigt
eine weitere Ausgestaltungsform eines Leitungssatzes 15,
welcher über
ein zusätzliches
sechstes Ende 16f verfügt.
Dieses dient dem Anschluss an eine Steuerleitung für eine Leuchte
des Zugfahrzeugs, beispielsweise eines Bremslichtes oder Blinklichtes.
Falls ein Anschluss an mehrere Leuchten gewünscht sein sollte, sind entsprechend auch
mehrere sechste Enden 16f nötig. Der gezeigte Leitungssatz 15 ist
mit zwei unabhängigen
fünften Enden 16e ausgestattet,
welche einen Anschluss an zwei separate single-wire-basierte Daten-Busse
ermöglichen.
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Es
ist möglich,
die elektronische Vorrichtung der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
rein hardware-basiert zu realisieren. Dies macht jedoch eine Anpassung
an die verschiedenen bekannten oder auch neuen Fahrzeugtypen kompliziert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
enthält
diese einen Mikrokontroller oder Mikroprozessor, auf welchem ein
Computerprogramm lauffähig
ist, das die Tätigkeiten
der erfindungsgemässen
Steuerungsvorrichtung steuert und überwacht. Das Computerprogramm
kann beispielsweise auf dem Kontrollmodul der elektronischen Vorrichtung
lauffähig
sein.
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6 zeigt
schematisch einzelne Routinen eines auf der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung,
beispielsweise auf dem Kontrollmoduls 10, laufenden Computerprogramms,
die Wechselwirkungen der Routinen untereinander und mit weiteren
Modulen 8, 9, 12, 13a der elektronischen
Vorrichtung.
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In
einer grundlegenden Variante evaluiert eine Nachrichtenevaluationsroutine 20 von
einem seriellen Daten-Bus abgehörte
Nachrichten, welche dem Kontrollmodul 10 von einem Sender-Empfänger-Modul 8 laufend
mitgeteilt werden. Die Routine 20 sortiert die empfangenen
Nachrichten in relevante und irrelevante bzw. fehlerhafte Nachrichten.
Relevant sind beispielsweise Steuerungsbefehle für Leuchten des Zugfahrzeugs.
Die relevanten Nachrichten werden an eine Interpretationsroutine 21 weitergeleitet,
ebenso relevante Informationen zum allgemeinen Status des seriellen
Daten-Busses.
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Die
Interpretationsroutine 21 interpretiert die relevanten
Nachrichten, trifft basierend darauf Entscheidungen, und gibt Anweisungen
an eine Steuerungsroutine 25. Die Steuerungsroutine 25 wiederum steuert
und überwacht
das Ansteuerungsmodul 9. Fehlermeldungen des Ansteuerungsmoduls 9 können von
der Steuerungsroutine 25 verarbeitet und der Interpretationsroutine 21 mitgeteilt
werden. Diese kann daraufhin das weitere Vorgehen anpassen.
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Ist
ein Überwachungsmodul 12 in
die elektronische Vorrichtung 7 integriert, wertet eine Überwachungsroutine 23 die
vom entsprechenden Modul 12 gelieferten Daten bzgl. der
korrekten Funktion der elektrischen und elektronischen Anlagen 5a des
Anhängers
aus. Die Resultate werden der Interpretationsroutine 21 mitgeteilt,
die darauf reagieren kann. Fällt
beispielsweise das rechte Blinklicht des Anhängers aus, registriert das Überwachungsmodul 12 einen
Abfall des Stromverbrauchs und meldet dies dem Kontrollmodul 10.
Die Überwachungsroutine 23 teilt
die Fehlfunktion der Interpretationsroutine 21 mit, die
daraufhin Steueranweisungen für
das rechte Blinklicht über
die Steuerungsroutine 25 auf das rechte Rücklicht,
Bremslicht oder Standlicht umleiten kann. Voraussetzung dafür ist ein
entsprechend konzipiertes Bordnetz 5 des Anhängers.
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In
einer weiteren vorteilhaften Variante umfasst das auf dem Kontrollmodul 10 laufende
Computerprogramm eine Nachrichtengenerationsroutine 24, welche
auf Anweisung der Interpretationsroutine 21 Nachrichten
erzeugt, die daraufhin über
ein Sender-Empfänger-Modul 8 auf
dem seriellen Daten-Bus versendet werden. Bei Ausfall des rechten
Blinklichts kann beispielsweise durch die Nachrichtengenerationsroutine 24 eine
Fehlfunktionsmeldung erzeugt werden, welche der Fehlfunktionsmeldung
des rechten Blinklichts des Zugfahrzeugs entspricht. Dem Fahrer
wird daraufhin von der Bordelektronik des Zugfahrzeugs eine Fehlfunktion
des rechten Blinkers mitgeteilt, woraufhin dieser reagieren kann.
Der Vorteil einer solchen Lösung
ist, dass bei der Konfiguration der Bordelektronik des Zugfahrzeugs
keinerlei Änderungen
notwendig sind.
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Die
Nachrichtengenerationsroutine 24 kann auch Meldungen über die
Funktion der elektrischen Anlagen des Anhängers und über die Funktion der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
an eine Gegenstation senden, welche an den gleichen seriellen Daten-Bus
angeschlossen ist. Eine solche Gegenstation kann beispielsweise
im Fahrerraum angebracht sein und den Status der elektrischen Anlagen des
Anhängers
direkt anzeigen. Die Gegenstation kann auch so gestaltet sein, dass
der Fahrer gewisse Funktionen der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung
fernsteuern kann, indem sie seine Anweisungen über den seriellen Daten-Bus
an die Steuerungsvorrichtung schickt.
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Das
Computerprogramm kann auch eine Typenevaluationsroutine 22 beinhalten,
welche feststellen kann, um welchen Typ ist sich beim Zugfahrzeug handelt.
Die entsprechenden Informationen kann die Routine 22 von
einem Anpassungsmodul 13a erhalten. Die Typenevaluationsroutine 22 kann
jedoch auch so realisiert sein, dass sie von der Nachrichtenevaluationsroutine 20 alle
oder einen Teil der vom Sender-Empfänger-Modul 8 abgehörten Nachrichten erhält, und
aufgrund der Art der Nachrichten den Zugfahrzeugtyp selbstständig feststellt.
Diese Information kann sie dann wiederum der Nachrichtenevalationsroutine 20 und
der Interpretationsroutine 21 mitteilen. Die Nachrichtenevaluationsroutine 20 kann daraufhin
die Sortierung anpassen, und die Interpretationsroutine 21 die
Bedeutung der empfangenen Nachrichten richtig beurteilen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend erwähnten Beispiele nicht nur jeweils
in den gezeigten Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen
ausgeführt
werden können.
Die Zeichnungen sollen nicht einschränkend gedeutet werden.
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- 1
- Steuerungs-
und Überwachungsvorrichtung
- 2
- Masse
des Zugfahrzeugs
- 3
- Elektrische
Speisung des Zugfahrzeugs
- 4
- Masse
des Anhängers
- 5
- Bordnetz
des Anhängers
- 5a,
5a'
- Elektrische
oder elektronische Anlage
- 5b
- Steckverbindung
- 6
- Serieller
Daten-Bus
- 7
- Elektronische
Vorrichtung
- 8
- Sender-Empfänger-Modul
- 9
- Ansteuerungsmodul
- 10
- Kontrollmodul
- 11
- Endstufen
- 12
- Überwachungsmodul
- 13
- Interpretationsmodul
- 13a
- Anpassungsmodul
- 14
- Leuchte
- 15
- Leitungssatz
- 16a
- Erstes
Ende
- 16b
- Zweites
Ende
- 16c
- Drittes
Ende
- 16d
- Viertes
Ende
- 16e,
16e'
- Fünftes Ende
- 16f
- Sechstes
Ende
- 17,
17'
- Steckverbindung
- 20
- Nachrichtenevaluationsroutine
- 21
- Interpretationsroutine
- 22
- Typenevaluationsroutine
- 23
- Überwachungsroutine
- 24
- Nachrichtengenerationsroutine
- 25
- Steuerungsroutine
- 26
- Zugfahrzeug
- 27
- Anhänger