EP3510721A1 - Vorrichtung zur ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer komponenten eines kfz-moduls und ein derartiges kfz-modul - Google Patents

Vorrichtung zur ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer komponenten eines kfz-moduls und ein derartiges kfz-modul

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EP3510721A1
EP3510721A1 EP17764386.3A EP17764386A EP3510721A1 EP 3510721 A1 EP3510721 A1 EP 3510721A1 EP 17764386 A EP17764386 A EP 17764386A EP 3510721 A1 EP3510721 A1 EP 3510721A1
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light
motor vehicle
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    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling electrical and / or electronic components of a motor vehicle module, in particular an interior light and / or outdoor light such.
  • the invention relates to a motor vehicle module with a plurality of electrical and / or electronic components, in particular an interior light and / or outdoor light such. a rear light module of a car.
  • motor vehicle modules such as the various light modules are becoming increasingly complex. Especially in the field of "light” is increasingly in the recent past over to dynamic functions such. B. use the "wiping turn signals” or the so-called “coming home” application. It is advantageous to exploit the fact that the individual exterior and interior light functions of a vehicle are realized by a plurality of LEDs or OLEDs. Dynamic effects can now be realized in a comparatively simple manner in terms of hardware in that the multiplicity of light sources which have such a motor vehicle light module are activated in different ways.
  • the plurality of components of a motor vehicle module that is, for example, the plurality of LEDs assigned to the individual light functions or OLEDs of a backlight module, for example, are advantageously connected to a drive unit of the module via a communication bus or are in communication communication with the drive unit via the communication bus.
  • the drive unit also includes a voltage converter for supplying in particular LED drivers of a light module.
  • differential two-wire communication bus systems have proven themselves. The information signals are transmitted between the drive unit and the participants as a voltage difference between the two bus lines, whereby a greater signal security and lower susceptibility is achieved.
  • Such two-wire bus lines are known in principle. The problem is that the hardware complexity for such two-wire bus systems and their participants is not negligible. In particular, in terms of the cost of disadvantage is the fact that the participants must have relatively precisely working clock that work in sync with each other.
  • GUO JINYAN ET AL "The design and realization of CAN bit timing logic", MICROELECTRONICS AN D ELECTRONIS (PRI MEASIA), 2010 ASIA PACIFIC CON FERENCE ON POSTGRADUATE RESEARCH IN, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, September 22, 2010 (2010-09-22), pp. 333-337, XP031777603, ISBN: 978- 1-4244-6735-8.
  • ZENG WEIYING ET AL announces: "In-Vehicle Networks Outlook: Achievements and Challenges", IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, Vol. 18, No. 3, 27 February 2016 (2016-02-27), pages 1552-1571, XP011620858, DOI: 10.1109 / COMST.2016.2521642; [found on 2016-08-19] gives an overview of automotive communication systems.
  • the object of the invention is to provide a device for controlling electrical and / or electronic components of a motor vehicle module and such a motor vehicle module, which is reduced in terms of hardware complexity.
  • the invention provides a device for controlling electrical and / or electronic components of a motor vehicle module, in particular an interior light and / or outdoor light such.
  • a backlight module of a motor vehicle proposed, wherein the device is provided with
  • a drive unit which receives external control commands for the components and converts these control commands into bitstreams to be sent to the components via the two-wire communication bus and receives bitstreams generated by the components, each component comprising an asynchronous, digital, serial interface, a microcontroller and a Clock generator for generating a scanning signal for scanning transmitted over the two-wire communication bus bit streams and
  • bit streams sent by the drive unit have synchronization bits for synchronizing the clocks of the Have components on the clock, with which the drive unit sends the bits of the bit streams over the two-wire communication bus.
  • a motor vehicle module with a plurality of electrical and / or electronic components, in particular an interior light and / or outdoor light such.
  • a rear light module of a vehicle wherein the vehicle module is provided with
  • control unit which receives control commands for the components from the outside and converts these control commands into bit streams to be sent to the components via the two-wire communication bus and receives bit streams generated by the components, each component comprising an asynchronous, digital, serial interface, a microcontroller and a clock generator for generating a sampling signal for sampling bit streams sent over the two-wire communication bus, and
  • bit streams sent by the drive unit have synchronization bits for synchronizing the clocks of the
  • the approach according to the invention combines the advantages of a differential two-wire communication bus with the advantages of using asynchronous, digital, serial interfaces via which the individual subscribers or the individual components are connected to the two-wire communication bus.
  • UART Universal Asynchronous Receiver Transmitters
  • the protocol of the differential two-wire communication bus used according to the invention comprises elements such as are known, for example, from single-wire communication buses whose subscribers have standardized and cost-effective UARTs.
  • the invention can be used in particular in the context of digital interfaces for robust and high-speed transmission of data via a two-wire cable connection between LEDs equipped with LEDs for example tail light and interior light within a luminaire with a data rate of up to 500 kbit / s.
  • the symmetrical transmission is used by means of a differential high-speed two-wire bus system for the purpose of transmitting a simple serial protocol and thus to reduce the hardware digital effort.
  • the rear light module 10 has a drive unit 12 and a differential two-wire communication bus 14.
  • the TXD and RXD lines of the drive unit 12 lead to a level converter 16 to implement the signal level for the operation of the two-wire communication bus 14.
  • the control unit 12 receives externally various control commands for example, the functions taillight, turn signal, rear fog light, dynamics effects, etc. and / or information via a digital bus.
  • the drive unit 12 converts these instructions into bit streams which, inter alia, have bits of a synchronization field of the corresponding data frames.
  • the participants 18 and 20 are exemplary of the realization of the flashing light, the participants 22 for the realization of the tail light, the participants 24 and 26 for the execution of the brake light function and the participants 28 for the realization of Return light responsible.
  • Each of these participants or each of these components has a plurality of LEDs that are driven by respective LED drivers.
  • Each participant is also provided with a digital interface 30 in the form of a UART.
  • each participant has, if necessary, a microcontroller and also a clock 32 in order to read messages lying on the differential two-wire communication bus 14 synchronously to the transmission of the bits of the bitstreams or to such bitstreams synchronously for reading by other participants or the control unit 12th be able to put on the two-wire communication bus 14.

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Abstract

Die Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z.B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, ist versehen mit einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus (14) und mehreren an den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) angeschlossenen Komponenten (18-28). Ferner weist die Vorrichtung eine Ansteuereinheit (12) auf, die von extern Steuerbefehle für die Komponenten (18-28) erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) an die Komponenten (18-28) zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten (18-28) erzeugte Bitströme empfängt. Jede Komponente (18-28) weist eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle (30), einen MikroController und einen Taktgeber (32) zum Abtasten von über den Zweidraht- Kommunikationsbus (14) versendete Bitströme auf. Zumindest die von der Ansteuereinheit (12) versendeten Bitströme weisen Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber (32) der Komponenten (18-28) auf den Takt auf, mit denen die Ansteuereinheit (12) die Bits der Bitströme über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) sendet.

Description

Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls und ein derartiges Kfz-Modul
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz. Ferner betrifft die Erfindung ein Kfz-Modul mit mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z.B. einem Rücklichtmodul eines Kfz.
Die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten von Kfz-Modulen wie beispielsweise der diversen Lichtmodule werden in zunehmendem Maße komplexer. Insbesondere im Bereich "Licht" geht man in jüngster Vergangenheit verstärkt dazu über, dynamische Funktionen wie z. B. den "wischenden Blinker" oder die sogenannte "coming home"-Applikation einzusetzen. Dabei nutzt man mit Vorteil den Umstand aus, dass die einzelnen Außen- und Innenlichtfunktionen eines Fahrzeugs durch jeweils mehrere LEDs bzw. OLEDs realisiert werden. Dynamische Effekte lassen sich nun auf vergleichsweise hardwaremäßig einfache Art und Weise dadurch realisieren, dass die Vielzahl von Lichtquellen, die ein derartiges Kfz-Lichtmodul aufweist, in unterschiedlicher Weise angesteuert werden. Die Vielzahl von Komponenten eines Kfz-Moduls, also beispielsweise die Vielzahl von den einzelnen Lichtfunktionen zugeordneten LEDs bzw. OLEDs eines beispielsweise Rücklichtmoduls sind vorteilhafterweise über einen Kommunikationsbus an eine Ansteuereinheit des Moduls angeschlossen bzw. stehen über den Kommunikationsbus mit der Ansteuereinheit in Kommunikationsverbindung. Im Regelfall umfasst die Ansteuereinheit auch einen Spannungswandler zur Versorgung von insbesondere LED-Treibern eines Lichtmoduls. Hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit und Robustheit haben sich differentielle Zweidraht-Kommunikationsbussysteme bewährt. Die Informationssignale werden dabei zwischen der Ansteuereinheit und den Teilnehmern als Spannungsdifferenz zwischen den beiden Busleitungen übertragen, wodurch eine größere Signalsicherheit und geringere Störanfälligkeit erreicht wird . Derartige Zweidraht-Busleitungen sind grundsätzlich bekannt. Problematisch ist, dass der Hardware-Aufwand für derartige Zweidraht- Bussysteme und deren Teilnehmer nicht unerheblich ist. Insbesondere hinsichtlich der Kosten von Nachteil ist der Umstand, dass die Teilnehmer über relativ präzise arbeitende Taktgeber verfügen müssen, die synchron zueinander arbeiten .
Aus N N : "High-Brightness LED Matrix Manager for Automotive Headlight Systems", 1. Februar 2016 (2016-02-01), Seiten 1-53, XP055348745, Dallas, Texas (gefunden im Internet:
URL: http ://www. ti .com/lit/ds/symlink/tps92661-q l . pdf am 2017-02-23) ist eine Kfz-Frontlicht-Ansteuerung bekannt, deren Bus zwei Leitungen aufweist, an die keine differentielle Signale angelegt werden .
In MONAL GI RADKAR ET AL: "Design and Implementation of Adaptive Front Light System of Vehicle Using FPGA Based LIN Controller", EM ERGING TREN DS I N ENGIN EERING AN D TECHNOLOGY (ICETET), 2011 4™ INTERNATIONAL CON FERENCE ON, IEEE, 18. November 2011 (2011- 11- 18), Seiten 258-261, XP032087461, DOI : 10.1109/ICETET.2011.67; ISBN : 978- 1-4577- 1847-2 ist eine Bit-Timing-Logik für einen CAN-Bus beschrieben . Eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines adaptiven Kfz- Fontlichts mit FPGA- basiertem LI N-Controller ist in GUO JINYAN ET AL: "The design and realization of CAN bit timing logic", MICROELECTRONICS AN D ELECTRONIS (PRI MEASIA), 2010 ASIA PACIFIC CON FERENCE ON POSTGRADUATE RESEARCH IN, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 22. September 2010 (2010-09-22), Seiten 333-337, XP031777603, ISBN : 978- 1-4244-6735-8 beschrieben . Schließlich gibt ZENG WEIYING ET AL: "In-Vehicle Networks Outlook: Achievements and Challenges", IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, Bd . 18, Nr. 3, 27. Februar 2016 (2016-02-27), Seiten 1552-1571, XP011620858, DOI : 10.1109/COMST.2016.2521642; [gefunden am 2016-08- 19] einen Überblick über Kfz-Kommunikationssysteme.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls und ein derartiges Kfz-Modul zu schaffen, das hinsichtlich des Hardware-Aufwand reduziert ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz- Moduls, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung versehen ist mit
- einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus,
mehreren an den Zweidraht-Kommunikationsbus angeschlossenen Komponenten und
einer Ansteuereinheit, die von extern Steuerbefehle für die Komponenten erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht- Kommunikationsbus an die Komponenten zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten erzeugte Bitströme empfängt, wobei jede Komponente eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle, einen MikroController und einen Taktgeber zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus versendete Bitströme aufweist und
wobei zumindest die von der Ansteuereinheit versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber der Komponenten auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit die Bits der Bitströme über den Zweidraht-Kommunikationsbus sendet.
Ferner dient zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß ein Kfz-Modul mit mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, wobei das Kfz-Modul versehen ist mit
einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus,
wobei die Komponenten an den Zweidraht-Kommunikationsbus angeschlossenen sind und
einer Ansteuereinheit, die von extern Steuerbefehle für die Komponenten erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht- Kommunikationsbus an die Komponenten zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten erzeugte Bitströme empfängt, - wobei jede Komponente eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle, einen MikroController und einen Taktgeber zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus versendete Bitströme aufweist und
wobei zumindest die von der Ansteuereinheit versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber der
Komponenten auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit die Bits der Bitströme über den Zweidraht-Kommunikationsbus sendet.
Der erfindungsgemäße Ansatz verbindet die Vorteile eines differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbusses mit den Vorteilen der Verwendung von asynchronen, digitalen, seriellen Schnittstellen, über die die einzelnen Teilnehmer bzw. die einzelnen Komponenten an den Zweidraht- Kommunikationsbus angeschlossen sind. Die Verwendung sogenannter Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) erfordert, dass der über eine derartige digitale serielle Schnittstelle empfangene Bitstrom Synchronisationsbits für den Taktgeber des Busteilnehmers enthält. Derartige Synchronisationsbits lassen sich aber nun auch problemlos über einen differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus, beispielsweise im Header eines den Bitstrom repräsentierenden Datenrahmens, integrieren . Damit umfasst das Protokoll des erfindungsgemäß verwendeten differentiellen Zweidraht- Kommunikationsbusses Elemente, wie sie beispielsweise von Eindraht- Kommunikationsbussen bekannt sind, deren Teilnehmer über standardisierte und kostengünstige UARTs verfügen .
Die Erfindung ist insbesondere im Rahmen digitaler Schnittstellen zur robusten und Hochgeschwindigkeits-Übertragung von Daten über eine Zweidraht- Kabelverbindung zwischen mit LEDs bestückten Platinen für beispielsweise Rücklicht und Innenlicht innerhalb einer Leuchte mit einer Datenrate von bis zu 500 kBit/s einsetzbar. Dabei wird die symmetrische Übertragung mittels eines differentiellen Hochgeschwindigkeits-Zweidraht-Bussystems zum Zwecke der Übertragung eines einfachen seriellen Protokolls und damit zur Reduktion des Hardware-Digitalaufwands genutzt.
In der einzigen Figur ist ein Beispiel für ein Rücklichtmodul 10 eines Kfz gezeigt. Das Rücklichtmodul 10 weist eine Ansteuereinheit 12 und einen differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus 14 auf. Die TXD- und RXD- Leitungen der Ansteuereinheit 12 führen zu einem Pegelwandler 16, um den Signalpegel für den Betrieb des Zweidraht-Kommunikationsbusses 14 umzusetzen . Die Ansteuereinheit 12 erhält von extern diverse Steuerbefehle für beispielsweise die Funktionen Rücklicht, Blinker, Nebelschlussleuchte, Dynamikeffekte etc. und/oder Informationen über einen digitalen Bus. Die Ansteuereinheit 12 setzt diese Befehl in Bitströme um, die unter anderem Bits eines Synchronisationsfeldes der entsprechenden Datenrahmen aufweisen .
Am Kommunikationsbus 14 sind diverse Komponenten bzw. Teilnehmer 18 bis 28 angeschlossen . So sind die Teilnehmer 18 und 20 beispielhaft für die Realisierung des Blinklichts, der Teilnehmer 22 für die Realisierung des Rücklichts, die Teilnehmer 24 und 26 für die Ausführung der Bremslichtfunktion und der Teilnehmer 28 für die Realisierung des Rückfahrtlichts verantwortlich . Jeder dieser Teilnehmer bzw. jede dieser Komponenten weist eine Vielzahl von LEDs auf, die von jeweiligen LED- Treibern angesteuert werden . Jeder Teilnehmer ist darüber hinaus mit einer digitalen Schnittstelle 30 in Form einer UART versehen . Ferner weist jeder Teilnehmer bedarfsweise einen MikroController und ferner einen Taktgeber 32 auf, um auf dem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus 14 liegende Nachrichten synchron zur Versendung der Bits der Bitströme lesen zu können bzw. um derartige Bitströme synchron zum Lesen durch andere Teilnehmer bzw. die Ansteuereinheit 12 auf den Zweidraht-Kommunikationsbus 14 legen zu können .
Zur Vereinfachung der Hardware der erfindungsgemäßen Ansteuerung der Komponenten eines Kfz-Moduls trägt darüber hinaus bei, dass auf der Ebene der Komponenten bzw. Zweidraht-Kommunikationsbus-Teilnehmer mit festen Abtastpunkten statt mit einer dynamischen Anpassung der Abtastpunkte gearbeitet wird . Letzteres ist wesentlich aufwendiger. Die Taktgewinnung pro Teilnehmer erfolgt durch Auslesen der Synchronisationsbits der Bitströme, die vorteilhafterweise zu Beginn eines Bitstroms gesendet werden .

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, mit
einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus (14),
- mehreren an den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) angeschlossenen Komponenten (18-28) und
einer Ansteuereinheit (12), die von extern Steuerbefehle für die Komponenten (18-28) erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) an die Komponenten (18-28) zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten (18-28) erzeugte Bitströme empfängt,
wobei jede Komponente (18-28) eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle (30), einen MikroController und einen Taktgeber (32) zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) versendete Bitströme aufweist und
wobei zumindest die von der Ansteuereinheit (12) versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber (32) der Komponenten auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit (12) die Bits der Bitströme über den Zweidraht-
Kommunikationsbus (14) sendet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des Kfz-Moduls Leuchtmittel für einen Blinker, ein Rücklicht, ein Bremslicht, ein Rückfahrlicht, eine Nebelschlussleuchte o.dgl . aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel LEDs, OLEDs oder RGB-LEDs bzw. RGB-OLEDs aufweisen.
4. Kfz-Modul mit mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, mit
einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus (14) ,
- wobei die Komponenten (18-28) an den Zweidraht-
Kommunikationsbus (14) angeschlossenen sind und
einer Ansteuereinheit (12), die von extern Steuerbefehle für die Komponenten (18-28) erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) an die Komponenten (18-28) zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten (18-28) erzeugte Bitströme empfängt,
wobei jede Komponente (18-28) eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle (30), einen MikroController und einen Taktgeber (32) zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) versendete Bitströme aufweist und
wobei zumindest die von der Ansteuereinheit (12) versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber (32) der Komponenten (18-28) auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit (12) die Bits der Bitströme über den Zweidraht-
Kommunikationsbus (14) sendet.
5. Kfz-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des Kfz-Moduls Leuchtmittel für einen Blinker, ein Rücklicht, ein Bremslicht, ein Rückfahrlicht, eine Nebelschlussleuchte o.dgl . aufweisen .
6. Kfz-Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel LEDs, OLEDs oder RGB-LEDs bzw. RGB-OLEDs aufweisen .
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