DE3417956C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Multiplex-System zum Ansteuern von elektrischen Verbrauchern, Sensoren, Steu­ ereinrichtungen und dgl. in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem solchen bekannten Mul­ tiplex-Steuersystem werden alle Teilnehmer über ein Ring­ leitungssystem zur Energieversorgung an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen und außerdem über eine Steuerleitung mit einer Zentraleinheit verbunden, welche die Steuerbefehle kodiert in Form von digitalen Impulsen über die Steuerleitungen an sämtliche Teilnehmerstationen abgibt (DE-OS 31 03 884). An den Teilnehmerstationen werden die eingehenden digitalen Signale dekodiert und die von der Zentraleinheit interessierten Teilnehmersta­ tionen führen die Steuerbefehle ggf. unter Rückmeldung aus. Bekannt sind ferner Multiplex-Steuersysteme in Kraftfahr­ zeugen, bei denen zur Ansteuerung der Teilnehmer mehrere Steuerleitungen benötigt werden (OS 23 38 882).

Nachteilig bei den bekannten Multiplex-Systemen ist, daß zur Über­ tragung von Steuerbefehlen, Gebermeßwerten und dergleichen ein nach wie vor zu hoher Aufwand an Verkabelung für die Steuerleitungen er­ forderlich ist. Bei Verwendung von Kupferleitungen sind außerdem störanfällige Kontaktierungen erforderlich und es besteht die Gefahr von Drahtbrüchen. Bei der Verwendung von Lichtleitern sind ferner die Abzweigungen zu den verschiedenen Teilnehmerstationen aufwendig und störanfällig.

Aus der DE-OS 32 08 558 ist eine elektrische Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeugs bekannt, die innerhalb des Kraftfahrzeugs mit einer Infrarot-Signalübertragung arbeitet. Am Lenkrad des Kraftfahrzeugs ist eine Bedieneinheit angeordnet, der ein Infrarot-Sender zugeordnet ist. Das korrespondierende Empfangsbauteil ist an der feststehenden Lenkradsäule angeordnet. In einer Weiterbildung der bekannten elektrischen Schalteinrichtung sind entweder mehrere Infrarot-Sender und/oder mehrere Infrarot-Empfangsbauteile am Lenkrad bzw. an der Lenkradsäule verteilt angeordnet, damit in jeder Drehstellung des Lenkrads eine sichere Signalübertragung möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Informa­ tionen zwischen einer Zentraleinheit und den Teilnehmerstationen eines Multiplex-Systems mit möglichst geringem Aufwand zuverlässig und unempfindlich gegenüber äußeren Störungen austauschen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Multiplex-System mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Steuerleitungen von der Zentraleinheit zu den ein­ zelnen Teilnehmerstationen entfallen, so daß der gesamte Verkabelungsaufwand erheblich verringert wird. Durch die drahtlose Übertragung, bei der die Karosserie in vor­ teilhafter Weise noch zur Reflexion ausgenutzt werden kann, werden in Kraftfahrzeugen nur wenige Sender be­ nötigt, um nahezu jeden Winkel im Fahrzeug erreichen zu können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist, wenn nur ein mit der Zentraleinheit über eine Steuerleitung elektrisch verbundener Sender mit im Fahrzeug verteilt angeordnete Relaisstationen drahtlos verbunden ist, welche die Steuerinformationen an weitere Relaisstationen bzw. an Empfänger von Teilnehmerstationen drahtlos weiterleiten. In einfachster Weise wird zur drahtlosen Übertragung der Informationen Infrarotlicht verwendet. Zur Rückmeldung von Schaltzuständen an den Teilnehmerstationen sowie zur Abrufung von Meßwerten an Sensoren ist es besonders zweckmäßig, die Sende­ stationen, Relaisstationen und Teilnehmerstationen zur bidirektionalen drahtlosen Informationsübertragung je­ weils mit einer Sende- und Empfangseinheit zu versehen.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 das Schaltungsprinzip eines Multiplex-Systemes in einem Personenwagen mit meh­ reren Sende- und Teilnehmerstationen, Fig. 2 einen Teil des Multiplex-Systemes aus Fig. 1 mit einer Teilnehmer­ station für eine Verbrauchergruppe, Fig. 3 ein Multiplex- System in einem Zugfahrzeug mit einem Anhänger und meh­ reren Relaisstationen zur Informationsübertragung und Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild einer Relaisstation aus Fig. 3.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist die Kontur eines Personen-Kraftfahrzeuges in Draufsicht dargestellt und mit 10 bezeichnet. Alle vom Fahrzeuglenker anzusteuernden elektrischen Verbraucher, Sensoren und Steuereinrichtungen des Kraftfahrzeuges 10 sind an ein Multiplex-System angeschlossen, welches aus einer Zentraleinheit 11 und einer Vielzahl von Teilnehmer­ stationen 12 gebildet wird. Über eine Ringleitung 13 sind alle Teilnehmerstationen 12 sowie die Zentral­ einheit 11 zur Energieversorgung mit einer Akkumulator­ batterie 14 verbunden. Anstelle einer Ringleitung 13 kann auch eine H-förmige Verzweigung oder es können mehrere Ringleitungen sowie eine sternförmige oder andersartige Verzweigung der Versorgungsleitung ver­ wendet werden. Zur Auslösung von Steuerbefehlen dienen Steuerschalter 15, die an verschiedenen Stellen im Fahrzeug, z. B. an den Türen, an den Sicherheitsgurt­ schlössern und im Cockpit des Fahrzeuges angeordnet sind und von denen zumindest einige an Eingänge der Zentral­ einheit 11 angeschlossen sind. Die von der Zentraleinheit 11 abgegebenen Steuerinformationen werden über eine Steuer­ leitung 16 in Form von Spannungsimpulsen an mehrere Sende­ stationen 17 gegeben, von denen eine vorn im Motorraum, eine mitten im Fahrgastraum und eine weitere hinten im Koffer­ raum des Fahrzeuges 10 angeordnet ist. An den Sendesta­ tionen 17 werden die Spannungsimpulse in Infrarot-Licht­ impulse umgewandelt und von Infrarot-Sendern mit einem großen Abstrahlwinkel ausgesendet. An den Teilnehmer­ stationen 12 werden die Infrarot-Lichtimpulse jeweils von einem Empfänger aufgenommen, in elektrische Impulse zurück­ verwandelt und in einer Empfängerstufe dekodiert. Die Teilnehmerstationen 12 sowie die Sendestationen 17 sind im Kraftfahrzeug 10 jeweils so angeordnet, daß die von der Zentraleinheit 11 abgegebenen Steuerinformationen durch drahtlose Übertragung mit Infrarotlicht möglichst direkt empfangen werden. Da bei entsprechend stark aus­ gelegten Infrarot-Sendern nahezu jeder Winkel im Fahr­ zeug durch Reflexionen an den Aufbauten und an der Karosserie des Fahrzeuges ausgestrahlt wird, können die Teilnehmerstationen 12 auch an abgelegenen Stellen im Fahrzeug angeordnet sein bzw. zu einem späteren Zeit­ punkt nachträglich angebracht werden. Gegebenenfalls kann auch die Anzahl der Sendestationen 17 erhöht werden, um alle Bereiche im Kraftfahrzeug ausstrahlen zu können.

Zur Rückmeldung von Schaltzuständen an den Verbrauchern oder zur Übertragung von Meßwerten von Sensoren an die Zentraleinheit 11 ist es zweckmäßig, die Sendestationen 17 und Empfangsstationen 12 zur bidirektionalen draht­ losen Informationsübertragung jeweils mit einer Sende- und Empfangseinheit auszurüsten. Fig. 2 zeigt einen Aus­ schnitt des Multiplex-Systems aus Fig. 1, bei dem mehrere Verbraucher 18, 19, 20 über eine Empfängerstufe 21 mit einer Sende- und Empfangseinheit 22 verbunden sind. Als Verbraucher sind das Standlicht 18, das Hauptlicht 19 und das Blinklicht 20 vorn auf einer Fahrzeugseite mit der Empfängerstufe 21 verbunden, die zur Energiever­ sorgung an die Ringleitung 13 angeschlossen ist. Die Zentraleinheit 11 wird hier durch einen Mikrocomputer gebildet, an dessen Eingänge mehrere von Hand zu be­ tätigende Steuerschalter 15 für die Licht- und Blinkan­ lage des Kraftfahrzeuges angeschlossen sind. Die Sende­ station 17 enthält ebenfalls eine Sende- und Empfangs­ einheit 22, wobei durch die Pfeilrichtung jeweils der Sender 22a bzw. Empfänger 22b der Einheit 22 angedeutet werden soll.

Soll bei dieser Anlage beispielsweise das Standlicht 18 eingeschaltet werden, so muß der Fahrzeugführer zunächst den dafür im Cockpit vorgesehenen Steuer­ schalter 15 zur Auslösung des entsprechenden Steuer­ befehls drücken. Die Zentraleinheit 11 erzeugt sodann eine digitale Impulsfolge, welche über die Steuerlei­ tung 16 auf die angeschlossenen Sendestationen 17 ge­ langt und von dort als Infrarot-Lichtimpulse abge­ strahlt werden. Die Lichtimpulse werden von den Empfängern aller Teilnehmerstationen 12 aufgenommen, in elektri­ sche Signale zurückverwandelt und in den Empfängerstufen 21 ausgewertet. Dort wird ferner festgestellt, welche der Teilnehmerstationen 12 durch den Steuerbefehl an­ gesprochen werden sollen. Im Beispielsfall sind das die vier Teilnehmerstationen 12, an denen die Standlicht­ lampen 18 vorn und hinten jeweils links und rechts am Fahrzeug angeschlossen sind. Die angesprochenen Teil­ nehmerstationen 12 nehmen den Steuerbefehl mit der Empfängerstufe 21 auf und schalten die jeweils an ihr angeschlossene Standlichtlampe 18 ein. Der einge­ schaltete Zustand wird nun über ein Rückmeldesignal quittiert, indem die Empfängerstufe 21 nach dem Ein­ schalten der Standlichtlampe 18 ein Rückmeldesignal zeitverschlüsselt an die Sende- und Empfangseinheit 22 abgibt, was dort vom Infrarotsender in entspre­ chende Infrarot-Lichtimpulse umgewandelt und drahtlos an den entsprechenden Empfänger 22b in der Sendestation 17 überträgt. Von dort wird das Rückmeldesignal über die Steuerleitung 16 schließlich der Zentraleinheit 11 zur Auswertung zugeführt. In gleicher Weise können auch Steuereinrichtungen für die Klimaanlage, Stell­ glieder zur Sitzverstellung bzw. Einbruchssicherungen, Alarmanlagen und andere Einrichtungen des Fahrzeuges über das Multiplex-System betätigt und überwacht wer­ den. Ferner können die Meßwerte von Sensoren, wie sie beispielsweise zur Überwachung des Ölstandes, der Öltemperatur, der Tankfüllung oder der Motor­ drehzahl verwendet werden, durch entsprechende Steu­ erbefehle über das Multiplex-System abgerufen, in der Zentraleinheit 11 verarbeitet und gegebenenfalls optisch und/oder akustisch dem Fahrzeugführer mitge­ teilt werden.

Bei großen Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Omnibus­ sen, Lastkraftwagen und dgl. sind die Verbraucher und damit auch die Teilnehmerstationen 12 über die ganze Länge des Kraftfahrzeuges verteilt. Um auch hier eine möglichst effektive Einsparung von Steuerleitungen zu erzielen, ist es zweckmäßig, die Zentraleinheit 11 über eine Steuerleitung 16 nur mit wenigen Sende­ stationen 17, vorzugsweise mit nur einer solchen Sendestation 17 zu verbinden. In diesem Fall können zur drahtlosen Übertragung der Steuerinformationen mehrere im Fahrzeug verteilt angeordnete Relais­ stationen verwendet werden, welche die von der Sende­ station 17 abgestrahlten Steuerinformationen an die Empfänger der Teilnahmestationen 12 oder an weitere Relaisstationen drahtlos weiterleiten.

Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 darge­ stellt. In einem Zugfahrzeug 23 befindet sich die Zen­ traleinheit 11 des Multiplex-Systems, die über die Steuer­ leitung 16 mit einer Sendestation 17 verbunden ist. Ferner sind im Zugfahrzeug 23 mehrere Relaisstationen 24 angeord­ net. Das Zugfahrzeug 23 führt einen Anhänger 25 mit, der ebenfalls an das Multiplex-System angeschlossen ist. Zur Übertragung der Steuerinformationen werden diese zunächst über die Sendestation 17 abgestrahlt und gelangen von dort auf einige Teilnehmerstationen 12 sowie auf mindestens eine Relaisstation 24. Dort werden sie verstärkt und an weitere Teilnehmerstationen 12 sowie an eine weitere Relaisstation 24 übertragen. Auch hier werden sie wieder verstärkt und abgestrahlt. Für eine problemlose Übertragung der Steuerinformationen zum An­ hänger 25 ist eine der Relaisstationen 24 an der Rück­ seite des Zugfahrzeuges 23 angeordnet, die mit einer vorn am Anhänger 25 installierten Relaisstation 24a zusam­ menwirkt. Über diese Relaisstation 24a werden die Teil­ nehmerstationen 12a mit den daran angeschlossenen Ver­ brauchern unmittelbar oder über eine weitere Relais­ station 24a drahtlos angesteuert. Auch hier sind die Teilnehmerstationen 12 mit ihren Verbrauchern, Sensoren und Steuereinrichtungen lediglich über eine Versorgungs­ leitung an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen. Dabei kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Zug­ fahrzeug 23 und dem Anhänger 25 vollständig entfallen, wenn der Anhänger 25 eine eigene Akkumulatorbatterie zur Energieversorgung seiner Verbraucher hat. Sämtliche Steuerinformationen werden in diesem Fall drahtlos über die Relaisstationen 24 und 24a zwischen der Zentralein­ heit 11 und den Teilnehmerstationen ausgetauscht.

Wie Fig. 4 zeigt, sind die Relaisstationen lediglich an die Ringleitung 13 bzw. an eine Versorgungsleitung des Fahrzeuges anzuschließen. Sie bestehen im wesentlichen aus einer Verstärkerstufe 26, an deren Eingang ein In­ frarot-Empfänger 27 und an deren Ausgang ein Infrarot- Sender 28 angeschlossen ist. Während der Sender 28 auch hier einen großen Abstrahlwinkel hat, ist der Empfänger 27 auf eine bestimmte Empfangsrichtung einstellbar, die auf die Sendestation 17 bzw. auf eine zwischengeschal­ tete Relaisstation 24 ausgerichtet ist. Auch hier kann die Sendestation 17 mit den Teilnehmerstationen 12 und den Relaisstationen 24 zur bidirektionalen drahtlosen Informationsübertragung verwendet werden, indem die Infra­ rot-Sender 28 und Infrarot-Empfänger 27 jeweils als Sende- und Empfangseinheit ausgebildet sind. Auch die Verstärker­ stufe 26 muß dann in beide Richtungen wirksam sein. Die Verwendung von Relaisstationen 24 ist insbesondere dort zweckmäßig, wo Räume im Kraftfahrzeug durch Trennwände abgeteilt sind, welche die Infrarot-Lichtimpulse nicht durchlassen. Dies ist beispielsweise für den Motorraum und für den Kofferraum von Fahrzeugen der Fall. Dort wird zur drahtlosen Übertragung der Steuerinformationen eine Relaisstation in die Trennwand so eingesetzt, daß ihr Empfänger 27 im Bereich der Infrarotstrahlung einer Sende­ station 17 oder einer Relaisstation 24 liegt und ihr Sender 28 die empfangenen Informationen in den hinter der Trennwand liegenden Raum abstrahlt.

Die drahtlose Informa­ tionsübertragung kann auch über Hochfrequenz- oder Ultra­ schallsender und -empfänger erfolgen. Es ist ferner im Rahmen der Erfindung möglich, die Kodierung sowohl mit einer Zeitmultiplex-Steuerung als auch mit einer Frequenz-Multiplex-Steuerung vorzunehmen. Erfindungs­ wesentlich ist jedoch, daß die Zentraleinheit 11 mit mindestens einer Sendestation 17 elektrisch verbunden ist, welche im Fahrzeug so angeordnet ist, daß sie die von der Zentraleinheit 11 abgegebenen Steuerinformationen durch drahtlose Übertragung unmittelbar oder mittelbar über Relaisstationen an die Empfänger aller Teilnehmer­ stationen 12 weiterleitet. Dabei kann im einfachsten Fall die Sendestation 17 mit der Zentraleinheit 11 räum­ lich zusammengefaßt oder über einen Lichtleiter mit diesen verbunden sein.

Claims (10)

1. Multiplex-System zum Ansteuern von elektrischen Ver­ brauchern, Sensoren, Steuereinrichtungen und dgl. in Kraft­ fahrzeugen mit einer Zentraleinheit zur Abgabe von Steuer­ informationen und mit einer Vielzahl von Teilnahmestationen mit Empfängern, die räumlich jeweils den am Bordnetz des Fahrzeuges angeschlossenen Verbrauchern, Sensoren, Steuer­ einrichtungen und dgl. zugeordnet im Fahrzeug verteilt angebracht sind und zur Ausführung von Steuerbefehlen auf bestimmte Steuerinformationen ansprechen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zentraleinheit (11) über eine Leitung mit mindestens einer Sendestation (17) verbunden ist, welche im Fahrzeug (10, 23) so angeordnet ist, daß sie die von der Zentraleinheit (11) abgegebenen Steuerin­ formationen durch drahtlose Übertragung an die Empfänger (22b) der Teilnehmerstationen (12) weiterleitet.

2. Multiplex-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine mit der Zentraleinheit (11) elektrisch ver­ bundene Sendestation (17) mit mehreren im Fahrzeug ver­ teilt angeordneten Relaisstationen (24) drahtlos ver­ bunden ist, welche die Steuerinformationen an die Empfän­ ger (22) der Teilnehmerstationen (12) bzw. an weitere Relaisstationen (24, 24a) drahtlos weiterleiten.

3. Multiplex-System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Sendestationen (17) im Fahrzeug (10) vorn, mitten und hinten verteilt angeordnet und mit der Zentraleinheit (11) über eine Steuerleitung (16) verbunden sind.

4. Multiplex-System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verbraucher (18, 19, 20) mit einem Empfänger (22b) zu einer Teilnehmerstation (12) zusammengefaßt sind.

5. Multiplex-System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teilnehmerstationen (12) zum drahtlosen Empfang der Steuerinformationen einer Sendestation (17) bzw. einer Relaisstation (24) zugeord­ net sind.

6. Multiplex-System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendestationen (17), Relaisstationen (24) und Teilnehmerstationen (12) zur bidirektionalen drahtlosen Informationsübertragung jeweils mit einer Sende- und Empfangseinheit (22) ver­ sehen sind.

7. Multiplex-System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sendestationen (17) und Relaisstationen (24) die Steuerinformationen durch Infra­ rot-Strahlung an die Empfänger (22b) der Teilnehmer­ stationen (12) übertragen.

8. Multiplex-System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (22b) der Teil­ nehmerstationen (12) auch an solchen Stellen des Fahrzeugs (10) angeordnet sind, die durch Reflexion der Infrarot- Strahlung im Fahrzeug (10) von dieser zur Informations­ übertragung erreicht werden.

9. Multiplex-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Sendestation (17) bzw. eine Relaisstation (24) an der Rückseite eines Zugfahrzeuges (23) angeordnet ist und die Steuerinformationen drahtlos auf eine Relais­ station (24a) überträgt, die an einen mitgeführten An­ hänger (25) angeordnet ist, dessen Verbraucher über weitere Teilnehmerstationen (12a) des Multiplex-Systemes anzusteuern sind.

10. Multiplex-System nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Relaisstation (24) in eine Trennwand zwischen zwei Räumen des Kraftfahrzeuges eingesetzt ist und mit ihrem Empfänger (27) die Steuerinformationen aus dem einen Raum aufnimmt und über den Sender (28) in den anderen Raum verstärkt abstrahlt.