DE4125678A1

DE4125678A1 - Uebertragungseinrichtung zum informationsaustausch mit pulsweitenmodulierten signalen zwischen elektronischen geraeten in fahrzeugen

Info

Publication number: DE4125678A1
Application number: DE19914125678
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Sterler; Martin Dipl Ing Dengler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2011-08-03
Also published as: DE4125678C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Übertragungseinrichtung zum Infor mationsaustausch mit pulsweitenmodulierten Signalen zwischen elektronischen Geräten in Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei modernen Steuereinrichtungen in Kraftfahrzeugen werden eine Vielzahl von physikalischen Größen ermittelt und als Parameter verarbeitet. Für die Übertragung kontinuierlich ver änderbarer Parameter, wie z. B. Motormoment, Drosselklappenwin kel, Kraftstoffverbrauch, Lenkradwinkel, etc. ist es bekannt, der Größe der Parameter entsprechend hohe Spannungssignale für eine analoge Übertragung zu verwenden. Diese Art der Über tragung ist jedoch besonders durch die vielen Störquellen und unterschiedlichen Betriebsbedingungen in Kraftfahrzeugen stör anfällig.

Um hier eine Verbesserung zu schaffen, ist bereits eine Über tragung mit einer sogenannten Pulsweitenmodulation (PWM) be kannt. Dazu enthalten ein erstes und zweites, elektronisches Gerät, zwischen denen der Informationsaustausch erfolgen soll, eine erste und zweite Sendeeinrichtung sowie eine erste und zweite Empfangseinrichtung.

Die erste Sendeeinrichtung im ersten Gerät ist mit einer ersten Signalleitung mit der zweiten Empfangseinrichtung im zweiten Gerät verbunden. Entsprechend ist die zweite Sendeein richtung im zweiten Gerät mit der ersten Empfangseinrichtung im ersten Gerät über eine zweite Signalleitung verbunden.

Jede Sendeeinrichtung umfaßt einen Impulsgenerator, der je weils eine Impulsfolge von Digitalsignalen (High-Low-Signale) mit konstanter Impulsbreite zwischen aufeinanderfolgenden Startflanken (z. B. den Low-High-Flanken) erzeugt. Die verän derliche Impulsbreite eines Impulsbereichs (High-Bereich oder Low-Bereich) zwischen den Startflanken entspricht einem verän derlichen Analogwert eines zu übertragenden Signals (Pulswei tenmodulation).

Für eine zeitliche Koordination der Sende- und Empfangsseite ist eine Synchronisiereinrichtung in der Empfangsseite be kannt, über die sich der Empfänger mit seinem Sende- bzw. Rückmeldesignal auf die Startflanke (z. B. Low-High-Flanke) des Senders synchronisiert.

Bei der Verwendung von drei und mehr elektronischen Geräten, zwischen denen ein Informationsaustausch stattfinden soll, kann die vorstehend erläuterte Anordnung mit entsprechend vielen Empfangseinrichtungen, Sendeeinrichtungen und Signal leitungen erweitert werden. Dadurch ergibt sich eine relativ aufwendige Übertragungsschaltung mit einer Vielzahl von Sig nalleitungen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine gattungsge mäße Übertragungseinrichtung zum Informationsaustausch mit pulsweitenmodulierten Signalen so weiterzubilden, daß ein Informationsaustausch zwischen drei und mehr elektronischen Geräten, insbesondere eine Rückmeldung von mehreren Empfän gern (Slaves) an einen Sender (Master) auf einfache Weise mit geringem Aufwand durchführbar ist.

Gemäß Anspruch 1 wird wenigstens ein weiteres, drittes Gerät (Slave) mit einer dritten Sendeeinrichtung und einer dritten Empfangseinrichtung vorgesehen und mit dem ersten und zweiten Gerät zum Informationsaustausch verbunden. Auch dieses dritte Gerät enthält eine Synchronisiereinrichtung, die die vom drit ten Gerät erzeugte, dritte Impulsfolge bzw. deren Startflan ken auf die Startflanken der ersten Impulsfolge vom ersten Gerät (Master) synchronisiert.

Die dritte Empfangseinrichtung ist über eine dritte Signallei tung mit der ersten Signalleitung bzw. dem Eingang zur ersten Sendeeinrichtung und dadurch auch mit der zweiten Empfangsein richtung verbunden.

Die dritte Sendeeinrichtung ist über eine vierte Signallei tung mit der zweiten Signalleitung bzw. dem Eingang zur ersten Empfangseinrichtung und dadurch auch mit der zweiten Sendeeinrichtung für eine Rückmeldung verbunden.

Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß die erste Impulsfolge aus dem ersten Gerät und die darin enthaltenen, pulsweiten modulierten Signale (Sendesignale des Masters) parallel und gleichzeitig über verbundene Signalleitungen den Empfangsein richtungen der weiteren Geräte (Empfangssignale der Slaves) für eine weitere Verarbeitung in diesen Geräten zugeführt wer den. Die Sendeeinrichtungen der weiteren Geräte (Slaves) sind über Signalleitungen miteinander verbunden, wobei dies in der digitalen Logik eine "wired-AND-Verknüpfung" oder (bei inver tierter Betrachtung) eine "wired-NOR-Verknüpfung" darstellt. Die Rückmeldung der von den weiteren Geräten (Slaves) verar beiteten Signale erfolgt über die jeweiligen Impulsfolgen mit der darin enthaltenen, pulsweitenmodulierten Signalinforma tion über diese Logikverknüpfung. Damit erhält je nach Wahl der digitalen Logik (and/nor) die Empfangseinrichtung im ersten Gerät (Master) den größeren oder kleineren Bereich, der die pulsweitenmodulierte Signalinformation enthält, so daß der größte oder kleinste von den weiteren Geräten (Slaves) gesendete Signalwert zur Wirkung kommt.

Mit einer solchen Anordnung können bei der angegebenen Funk tion der Verdrahtungsaufwand sowie die Anzahl verarbeitender Eingänge am ersten Gerät (Master) reduziert werden, so daß die Übertragungseinrichtung insgesamt kostengünstiger wird.

Ersichtlich kann die Anordnung durch weitere, parallel ange brachte Steuergeräte im Sinne der erfindungsgemäßen Funktion erweitert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 ist das erste, elektronische Gerät ein Motorsteuergerät, das zweite Gerät ein Steuergerät für ein Automatikgetriebe und das drit te Gerät ein Steuergerät für eine Antriebsschlupfregelung (ASR).

Vom Motorsteuergerät wird in einer ersten Impulsfolge als pulsweitenmoduliertes Signal das Motor-Istwert-Moment an die Steuergeräte für das Automatikgetriebe und die Antriebs schlupfregelung gesendet. Von den beiden Steuergeräten für das Automatikgetriebe und für die Antriebsschlupfregelung wird dieses Motor-Istwert-Moment verarbeitet; je nach Be triebszustand werden Anforderungen an das Motorsteuergerät zur Reduzierung des Motor-Istwert-Moments sowohl vom Steuer gerät für das Automatikgetriebe bei einem erforderlichen Schaltvorgang als auch unabhängig davon vom Steuergerät für die Antriebsschlupfregelung bei einem durchdrehenden Rad abge geben. Die entsprechenden Anforderungen sind in den zugeordne ten Impulsfolgen als pulsweitenmodulierte Signale für ein Motor-Reduktions-Moment enthalten.

Wenn vom Steuergerät für das Automatikgetriebe beispielsweise eine größere Reduktion des Motor-Istwert-Moments als vom Steu ergerät für die Antriebsschlupfregelung ausgegeben wird, ist diese größere Reduktion für den optimalen Betrieb des Automa tikgetriebes erforderlich, ohne sich negativ auf die Antriebs schlupfregelung auszuwirken. Umgekehrt ist eine größer ange forderte Reduktion vom Steuergerät für die Antriebsschlupfre gelung für deren Betrieb erforderlich, ohne daß dies negativ für den Betrieb des Automatikgetriebes ist. Es soll somit sichergestellt werden, daß jeweils die größere Anforderung nach einer Reduktion des Motor-Istwert-Moments bzw. das klei nere Motor-Reduktions-Moment zum Tragen kommt.

Dies wird gerade damit erreicht, daß die Rückmeldeleitungen bzw. die Leitungen von den Sendeeinrichtungen der Steuergerä te für das Automatikgetriebe und die Antriebsschlupfregelung zu einer (gemeinsamen) Empfangseinrichtung im Motorsteuerge rät verbunden sind. Weitere Einrichtungen zur Unterscheidung der unterschiedlichen Motor-Reduktions-Momente, die zur Wir kung kommen sollen, werden nicht erforderlich.

In einem einfachen und kostengünstigen, konkreten Schaltungs aufbau nach Anspruch 3 bestehen die Empfangseinrichtungen je weils nur aus einer Spannungsquelle (Batteriespannungsan schluß) mit einem nachgeschalteten Widerstand. Die Sendeein richtungen für die Impulsfolgen bestehen aus einem steuer baren, elektronischen Schalter, mit dem die angeschlossenen Signalleitungen von einem höheren Spannungspegel (High-Be reich entsprechend der über den Widerstand in der Empfangsein richtung anstehenden Batteriespannung) auf Masse (Low-Be reich) gelegt werden können. Die Impulsfolgen mit den puls weitenmodulierten Signalinformationen sind somit durch ein faches Ansteuern der elektronischen Schalter erzeugbar. Über die Widerstände in den Empfangseinrichtungen sind die Impuls folgen abgreifbar.

Mit Anspruch 4 wird vorgeschlagen, daß die Synchronisierung auf die Low-High-Flanken als Startflanken gelegt wird und die High-Bereiche als pulsweitenmodulierte Signale verwendet wer den. Dadurch ergibt sich eine logische Verknüpfung als "wired-AND-Verknüpfung".

In äquivalenter Weise kann die Anordnung auch mit invertier ten Signalen betrieben werden, wobei sich dann als logische Verknüpfung eine "wired-NOR-Verknüpfung" ergibt.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung mit weiteren Einzel heiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Übertragungseinrichtung zum Informationsaustausch mit pulsweitenmodulierten Signa len zwischen drei elektronischen Geräten in einem Kraftfahrzeug,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Schaltungsaufbaus gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein Zeitdiagramm für die übertragenen, pulsweitenmodu lierten Signale.

Im Blockschaltbild der Fig. 1 sind ein erstes, elektronisches Gerät als Motorsteuergerät 1 (MSG), ein zweites, elektroni sches Gerät als Steuergerät 2 für ein Automatikgetriebe (GA- SG) und ein drittes, elektronisches Gerät als Steuergerät 3 für eine Antriebsschlupfregelung (ASR-SG) dargestellt. Auf einer ersten Signalleitung 4 wird eine Information über das im Motorsteuergerät 1 als Wert zur Verfügung stehende Motor- Istwert-Moment (MMI) an das Steuergerät 2 für das Automatikge triebe gesendet. Von diesem Steuergerät 2 wird (im Bedarfs fall bei einem anstehenden Schaltvorgang) eine Information für ein reduziertes Motormoment als Motor-Reduktions-Moment (MMR-GA) über eine zweite Signalleitung 5 an das Motorsteuer gerät 1 gegeben.

Mit der ersten Signalleitung 4 ist eine dritte Signalleitung 6 verbunden, über die die Information über ein Motor-Istwert- Moment (MMI) auch an das Steuergerät 3 für die Antriebs schlupfregelung gesandt wird. Über eine vierte Signalleitung 7 wird (im Bedarfsfall, bei einem durchdrehenden Antriebsrad) eine Anforderung über ein Motor-Reduktions-Moment (MMR-ASR) an das Motorsteuergerät 1 gesandt, wobei die Signalleitung 5 und die Signalleitung 7 an der Stelle 8 miteinander verbunden sind. Aufgrund der unterschiedlichen Voraussetzungen und An forderungen werden die Größenwerte für ein erforderliches Motor-Reduktions-Moment vom Steuergerät 2 (MMR-GA) und vom Steuergerät 3 (MMR-ASR) unterschiedlich groß sein, falls über haupt gleichzeitig eine Forderung nach einem reduzierten Motormoment von beiden Steuergeräten ausgegeben wird. Für die optimale Funktion und aus Sicherheitsgründen ist es erforder lich, daß vom Motorsteuergerät die Anforderung nach dem je weils kleinerem Motor-Reduktions-Moment (MMR-GA bzw. MMR-ASR) im Motorsteuergerät berücksichtigt wird bzw. diesem als Anfor derung zugeführt wird.

Im Schaltbild der Fig. 2 sind strichliert wiederum das Motor steuergerät 1, das Steuergerät 2 für das Automatikgetriebe und das Steuergerät 3 für die Antriebsschlupfregelung bzw. deren Eingänge und Ausgänge für die Information über das Motormoment eingezeichnet. In den drei Steuergeräten 1, 2, 3 sind jeweils eine erste Sendeeinrichtung 9, eine zweite Sende einrichtung 10 und eine dritte Sendeeinrichtung 11 vorge sehen, bestehend im wesentlichen aus einem steuerbaren, elek tronischen Schalter, dargestellt als Transistor, mit dem eine angeschlossene Signalleitung auf Massepotential (Low-Bereich des Signals) gelegt werden kann.

Weiter sind in den Steuergeräten 1, 2 und 3 jeweils eine erste Empfangseinrichtung 12, eine zweite Empfangseinrichtung 13 und eine dritte Empfangseinrichtung 14 vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Anschluß für eine Spannungsquelle (+ U_B) und einem Widerstand bestehen.

Die erste Sendeeinrichtung 9 ist über die Signalleitungen 4 und 6 mit den Empfangseinrichtungen 13 und 14 verbunden. Die Sendeeinrichtungen 10 und 11 haben über die Signalleitungen 5 und 7 Verbindung mit der Empfangseinrichtung 12 im Motorsteu ergerät 1.

Anhand der Diagramme in Fig. 3 wird die Funktion der Schal tung nach Fig. 2 erläutert:

Mit Hilfe der ersten Sendeeinrichtung 9 wird eine Impulsfolge 15 erzeugt, die die Information für das Motor-Istwert-Moment enthält. Je nachdem, ob der elektronische Schalter in der Sen deeinrichtung 9 auf Masse durchgeschaltet wird (Low-Bereich des Signals) oder sperrt (High-Bereich des Signals), wird ein Digitalsignal mit Low- bzw. High-Bereichen erzeugt. Die Sper rung des elektronischen Schalters wird nach jeweils gleichen Zeiten vorgenommen, so daß die Low-High-Flanken 16 eine kon stante Impulsbreite 17 bzw. eine konstante Impulsfolgefre quenz festlegen. Innerhalb der Pulsbreite 17 ist dagegen die Lage der High-Low-Flanke 18 veränderlich, wodurch eine verän derliche High-Bereich-Breite 19 bestimmt wird, die je nach Größe dem Wert des Motor-Istwert-Moments als pulsweitenmodu liertes Signal entspricht.

In Fig. 3 sind jeweils fünf Impulsbereiche I, II, III, IV, V der Impulsfolgen dargestellt. In der Impulsfolge 15 (MMI) wird im Impulsbereich III im Vergleich zu den anderen Impuls bereichen eine Information über ein kleineres Motor-Istwert- Moment (MMI) übertragen. Die Impulsfolge 15 wird an die Empfangseinrichtungen 13 und 14 gesendet und dort abgenommen und weiterverarbeitet.

In gleicher Weise werden von den Sendeeinrichtungen 10 und 11 Impulsfolgen 20 und 21 erzeugt, die an der Stelle 8 in einer logischen wired-AND-Verknüpfung zusammengeführt und an die Empfangseinrichtung 12 gegeben werden. Auch die Impulsfolgen 20 und 21 haben gleiche Impulsbreiten 17 und Low-High-Flanken als Startflanken 16, die auf gleichzeitige Erzeugung synchro nisiert sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Im Bereich I wird weder vom Steuergerät 2 für das Automatikge triebe eine Anforderung nach einem Motor-Reduktions-Moment (MMR-GA) noch vom Steuergerät 3 für die Antriebsschlupfrege lung eine Anforderung nach einem Motor-Reduktions-Moment (MMR-ASR) ausgegeben. Die jeweilige High-Bereich-Breite 20 entspricht der maximalen, für die Impulsweitenmodulation zur Verfügung stehenden Breite (100%-Wert), da auf einen High- Bereich in jedem Fall ein (zumindest kurzer) Low-Bereich 21 folgen muß, damit eine Impulsfolge aus High-Low-Bereichen mit synchronisierbaren Startflanken entsteht.

In den Signalbereichen II und III wird für die Getriebeschal tung durch das Steuergerät 2 vom Motorsteuergerät 1 ein klei neres Motor-Reduktions-Moment angefordert, so daß der High- Bereich 22 im Vergleich zum High-Bereich 20 kleiner ist. Dies bedeutet, daß der elektronische Schalter in der Sendeeinrich tung 10 des Steuergeräts 2 bereits früher nach Masse durchge schaltet wurde. Vom Steuergerät 3 wird dagegen im Signalbe reich 11 kein Motor-Reduktions-Moment (MMR-ASR) angefordert, so daß dort weiter die High-Bereich-Breite 20 auftritt bzw. der elektronische Schalter in der Sendeeinrichtung 11 gegen über der Sendeeinrichtung 10 später auf Masse durchgeschaltet wird.

Wegen der Verbindung der Signalleitungen an der Stelle 8 bzw. der wired-AND-Verknüpfung wird die Impulsfolge 23 als resul tierende Impulsfolge der Empfangseinrichtung 12 des Motorsteu ergeräts 1 zugeführt, wobei jeweils der kleinere High-Bereich aus den Impulsfolgen 20 und 21 zur Wirkung kommt. Dies bedeu tet für den Signalbereich II, daß in der resultierenden Im pulsfolge 23 ein Motor-Reduktions-Moment (MMR-GA) entspre chend der High-Bereich-Breite 22 dem Motorsteuergerät 1 rück gemeldet bzw. von diesem angefordert wird.

Entsprechend werden in den Signalbereichen IV und V vom Steu ergerät 3 für die Antriebsschlupfregelung Motor-Reduktions-Mo mente (High-Bereich-Breite 24 kleiner als High-Bereich-Breite 20) angefordert, die gegenüber der Impulsfolge 20 (keine An forderung eines Motor-Reduktions-Moments MMR-GS) zur Wirkung kommen, wie dies aus der Impulsfolge 23 ersichtlich ist.

Claims

1. Übertragungseinrichtung zum Informationsaustausch mit puls weitenmodulierten Signalen zwischen elektronischen Geräten in Fahrzeugen,
mit einem ersten und zweiten, elektronischen Gerät (1 und 2), zwischen denen der Informationsaustausch erfolgt,
mit einer ersten und zweiten Sendeeinrichtung (9 und 10) jeweils im ersten und zweiten, elektronischen Gerät (1 und 2),
mit einer ersten und zweiten Empfangseinrichtung (12 und 13) jeweils im ersten und zweiten, elektronischen Gerät,
mit einer ersten Signalleitung (4), mit der die erste Sendeeinrichtung (9) im ersten Gerät (1) mit der zweiten Empfangseinrichtung (13) im zweiten Gerät (2) verbunden ist,
mit einer zweiten Signalleitung (5), mit der die zweite Sendeeinrichtung (10) im zweiten Gerät (2) mit der ersten Empfangseinrichtung (12) im ersten Gerät (1) verbunden ist,
mit jeweils einem Impulsgenerator in der ersten und zwei ten Sendeeinrichtung (9 und 10), der jeweils eine Impuls folge (15 und 20) von Digitalsignalen (High-Low-Bereiche) mit konstanter Impulsbreite (17) zwischen aufeinanderfol genden Startflanken (z. B. Low-High-Flanken 16) erzeugt und wobei die (veränderliche) Impulsbreite (20, 22, 24) eines Impulsbereichs (High- oder Low-Bereich) zwischen den Start flanken (16) einem Wert eines zu übertragenden Signals (pulsweitenmoduliertes Signal MMI, MMR) entspricht und
mit einer Synchronisiereinrichtung im zweiten Gerät (2) (Slave) für die davon abgegebene, zweite Impulsfolge (20), die diese zweite Impulsfolge (20) bzw. deren Startflanken auf die Startflanken (16) der vom ersten Gerät (1) (Ma ster) abgegebenen, ersten Impulsfolge (15) synchronisiert, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein weiteres, drittes Gerät (3), entspre chend dem zweiten Gerät (2) (Slave) mit einer dritten Sen deeinrichtung (11) und einer dritten Empfangseinrichtung (14) vorgesehen und mit dem ersten und zweiten Gerät (1 und 2) zum Informationsaustausch verbunden ist,
daß das dritte Gerät (3) ebenfalls eine Synchronisierein richtung umfaßt, die die dritte Impulsfolge (21) bzw. deren Startflanken auf die Startflanken (16) der ersten Impulsfolge (15) synchronisiert,
daß die dritte Empfangseinrichtung (14) über eine dritte Signalleitung (6) mit der ersten Signalleitung (4) bzw. den Eingang zur ersten Sendeeinrichtung (9) und dadurch auch mit der zweiten Empfangseinrichtung (13) verbunden ist und
daß die dritte Sendeeinrichtung (11) über eine vierte Sig nalleitung (7) mit der zweiten Signalleitung (5) bzw. dem Eingang zur ersten Empfangseinrichtung (12) und dadurch auch mit der zweiten Sendeeinrichtung (10) verbunden ist.

2. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,
daß das erste Gerät (1) ein Motorsteuergerät (MSG) ist, das in der abgegebenen, ersten Impulsfolge (15) als puls weitenmoduliertes Signal (19) das Motor-Istwert-Moment (MMI) enthält,
daß das zweite Gerät (2) ein Steuergerät für ein Automatik getriebe (GA-SG) ist, dem das Motor-Istwert-Signal (MMI) auf der ersten Signalleitung (4) zugeführt wird und das ein Signal als Motor-Reduktions-Moment (MMR-GA) abgibt, das über die zweite Signalleitung (5) dem Motorsteuergerät (MSG) zugeführt wird und
daß das dritte Gerät ein Steuergerät für eine Antriebs schlupfregelung ist, dem das Motor-Istwert-Signal (MMI) auf der ersten und dritten Signalleitung (4 und 6) zuge führt wird und das ein Signal als Motor-Reduktions-Moment (MMR-ASR) abgibt, das über die zweite und vierte Signallei tung (5 und 7) dem Motorsteuergerät (MSG) zugeführt wird, wobei das zweite und dritte Gerät (2 und 3) ihr (unter schiedliches) berechnetes Motor-Reduktions-Moment (MMR-AG bzw. MMR-ASR) ausgeben, wovon jeweils das kleinere Motor Reduktions-Moment zum Tragen kommt.

3. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung (12, 13, 14) jeweils aus einer Spannungsquelle (Batteriespannungsanschluß + U_B) mit einem Widerstand bestehen und
daß die Sendeeinrichtungen (9, 10, 11) bzw. der Impulsgene rator jeweils aus einem steuerbaren, elektronischen Schal ter bestehen, mit denen die jeweils angeschlossene Signal leitung von einem höheren Spannungspegel (High-Bereich) auf Masse (Low-Bereich) schaltbar ist.

4. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Synchronisierung auf die Low-High-Flanke als Start flanke (16) erfolgt und die High-Bereiche (19, 20, 22, 24) als pulsweitenmodulierte Signale verwendet werden, so daß sich die Verknüpfung zwischen der zweiten und vierten Sig nalleitung (Stelle 8) als wired-AND-Verknüpfung darstellt.