WO2000077977A2 - Bustreiberschaltung für ein zweileiter-bussystem - Google Patents

Bustreiberschaltung für ein zweileiter-bussystem

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WO2000077977A2
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Jochen Seibold
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a bus driver circuit for a two-wire bus system, to which a control unit containing the bus driver circuit and a plurality of actuator and / or sensor modules in a vehicle are connected, the bus driver circuit in the event of a short circuit on one of the two bus lines, signals in the form of a feeds pulse train formed from different voltage levels into the undisturbed bus line.
  • Brake systems driving behavior and restraint systems to protect the vehicle occupants are responsible.
  • the introduction of bus systems which network the actuators, sensors and associated control units with each other, can save bulky and heavy wiring harnesses.
  • the invention is based on the object of specifying a bus driver circuit of the type mentioned at the outset which requires as little circuit complexity as possible and, in the event of a short circuit on one of the two bus lines, enables data to be coupled into the bus which is generated by the actuator and / or or sensor modules can be reliably identified.
  • the bus driver circuit consists of a plurality of electrically controllable switches forming an H-bridge configuration, at least one switch being present in each of the five H-bridge branches so that the two bus lines are each connected to one End of the transverse branch of the H Bridge are connected and that the individual switches in the longitudinal branches of the H-bridge can be switched in at least two positions that are at different voltage levels.
  • the switches in two longitudinal branches of the H-bridge which start from different ends of the transverse branch, can be switched to positions which are at high, different voltage levels and that the switches in the other two longitudinal branches can be switched to positions which are at low different voltage levels.
  • the switches in those longitudinal branches of the H-bridge, which are connected to the undisturbed bus line are set in such switching positions that a desired pulse sequence is produced on the undisturbed bus line.
  • Short circuit of a bus line to ground a switch connected to this bus line, which has a switching position at ground potential, is preferably switched into this position.
  • the at least one switch in the shunt arm In the case of messages with a high transmission speed, it is expedient for the at least one switch in the shunt arm to be briefly closed between the switching of different voltage levels via switches in the longitudinal branches of the H-bridge. This increases the edge steepness of the transmitted pulses, and as a result, a high pulse transmission rate is possible.
  • Messages that require a high transmission speed are, for example, trigger commands for restraint devices.
  • the transmitted pulse sequences are preferably man-coded, which enables simple synchronization of the actuator and / or sensor modules.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a bus driver and several to the
  • FIGS. 2a and 2b show two possible switching operations of the bus driver circuit with undisturbed bus lines
  • Figure 3 a switching operations of the bus driver circuit in a
  • FIG. 1 shows a bus system consisting of a two-wire bus L1 and L2, to which on the one hand a control unit SE and on the other hand n actuator and / or Sensor modules, of which the modules Ml and Mn are shown, are connected.
  • the two-wire bus system shown here has, for example, a ring structure, ie both ends of the bus lines L1 and L2 are connected to the control unit SE.
  • control unit SE there is a bus driver circuit which consists of a plurality of electrically controllable switches S1, S2, S3, S4 and S5 which form an H-bridge configuration.
  • the switches S1,..., S5 marked with a simple switch symbol are preferably MOS-
  • the individual switches S1,..., S5 are controlled by a processor PZ in the control unit SE, as indicated by dashed lines.
  • the two bus lines L1 and L2 are connected to the cross branch of the H-bridge in which the switch S5 is located. Specifically, the first bus line L1 is connected to a connection point 1 between the transverse branch with the switch S5 and the two longitudinal branches with the switches S3 and S4 of the H-bridge.
  • the second bus line L2 is connected to the connection point 2 between the other end of the transverse branch with the switch S5 and the two longitudinal branches with the switches S1 and S2.
  • the switches S1, S2, S3 and S4 in the longitudinal branches of the H-bridge have three different switching positions 0, I and II.
  • the switching positions I of the two switches S1 and S3 in the two upper parallel longitudinal branches of the H-bridge are at a voltage level U2, and the switching positions II of the two switches S1 and S3 mentioned are due to a voltage level Ul.
  • the voltage level Ul is, for example, approximately between 20 and 30 V and the voltage level U2 is a few volts (eg 2 V) lower than the voltage level Ul.
  • the two switches S2 and S4 in the two lower parallel longitudinal branches of the H-bridge in their switching positions I connect the connection points 1 and 2 for the two bus lines L1 and L2 to a voltage level U4, which has a considerably lower value than the voltage level Ul and preferably the ground potential is 0V.
  • the switches S2 and S4 connect the connection points 1 and 2 of the two bus lines Ll and L2 to a voltage level U3 which is a few volts (eg 2V) above the lowest voltage level U4.
  • FIGS. 2a and 2b How the processor PZ controls the individual switches S1, ..., S5 of the H-bridge in order to transmit a message to the modules M1, Mn if the two bus lines L1 and L2 are undisturbed, that is to say no short circuit occurs, is shown in Figures 2a and 2b shown.
  • the messages sent by the control unit SE via the bus to the modules Ml to Mn take the form of a pulse sequence formed from two different voltage levels, in which e.g. a high differential voltage ⁇ U between the two bus lines L1 and L2 corresponds to a logical 1 and a low differential voltage ⁇ U corresponds to a logical 0.
  • a curve of the differential voltage ⁇ U between the two bus lines L1 and L2 is shown in the lower part of the two FIGS. 2a and 2b if, for example, a bit sequence 10101 is to be transmitted.
  • the high level of the differential voltage ⁇ U which corresponds to a logical 1, arises from the difference between the two voltage levels U
  • Differential voltage level ⁇ U corresponds to the difference between the two voltage levels U2 and U3.
  • Differential voltage level ⁇ U U2 - U3 arises from the fact that either switch S2 in switch position II and switch S3 in switch position I ( Figure 2a) or switch S1 in switch position I and switch S4 in switch position II ( Figure 2b) brought.
  • Figures 2a and 2b illustrate that a symmetrical antiphase voltage modulation is generated on the bus lines L1 and L2, whereby a possible interference signal radiation is kept very low.
  • one of the two bus lines L1 or L2 may short to ground or to the battery voltage in the vehicle.
  • a safety-relevant device such as a restraint system
  • the bus driver circuit can be suitably controlled by the processor PZ for signal transmission via the bus, means are required which recognize whether and on which of the two bus lines L1, L2 there is a short circuit.
  • Such short-circuit detections are e.g. known from DE 195 09 133 AI.
  • the short-circuit detection, which is known per se, is not dealt with in detail here since it is not the subject of the invention.
  • FIG. 3a shows how switches S1,..., S5 of the H bridge are to be controlled in the event of a short circuit of the bus line L1 to ground, for example if a bit sequence 10101 is to be transmitted to the modules M1, Mn.
  • switch S3 is in switch position II and
  • the switch S2 can be permanently set to the switching position I, so that the line L2 short-circuited to ground is kept at the potential U4, which is 0 V and therefore corresponds to the ground potential.
  • the other switches S1 and S5 are held permanently in switch position 0.
  • FIG. 4a shows the switching positions of the switches S1,..., S5 in the event that the first bus line L1 is short-circuited to the battery voltage ÜB of the vehicle.
  • the other switches S3, S4 and S5 remain in switch position 0.
  • FIG. 4b shows the switching positions in the event that the second bus line L2 is short-circuited to the battery voltage ÜB.
  • the switches S1, S2 and S5 remain in the switch position 0.
  • FIG. 5 shows an example of a message transmission via the bus if both bus lines L1 and L2 are undisturbed, ie do not have a short circuit.
  • FIG. 5 makes it clear that whenever the two switches S2 and S3 change from switch position I to switch position II and vice versa, switch S5 is briefly closed.
  • This measure ensures that the individual signal pulses have a higher Preserve edge steepness and therefore a higher bit rate is possible. Especially with signals with a high voltage swing, such as trigger commands, a higher edge steepness is required in order to achieve a high bit rate.
  • the modules Ml, Mn each have control electronics SEI, SEn. If the modules Ml, Mn are actuator modules, the control electronics SEI, SEn have the task of controlling the triggering of the restraint means connected to the modules Ml, Mn.
  • the control electronics SEI, SEn can also have a fault diagnosis function for the circuit means present in the modules Ml, Mn and the associated ignition devices of the restraint means.
  • the control electronics SEI, SEn are also responsible for controlling a series switch SM1, SMn. If both bus lines L1, L2 are short-circuited at one point or have a simultaneous short-circuit to ground and battery voltage, the series switches are opened in the modules directly adjacent to this short-circuit point.
  • the control electronics SEI, SEn are each preceded by a capacitor Cl, Cn, which serves as an energy buffer when transmitting signals (trigger commands) with a high voltage swing.

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Abstract

Eine Bustreiberschaltung, die mit geringem Schaltungsaufwand bei einem Kurzschluss einer Leitung eines Zweileiter-Bussystems eine Einkopplung von Daten auf den Bus ermöglicht, die von Modulen an der Busleitung sicher identifiziert werden können, besteht aus mehreren, eine H-Brückenkonfiguration bildenden, elektrisch steuerbaren Schaltern (S1,...,S5), wobei in jedem der fünf H-Brückenzweige mindestens ein Schalter (S1,...,S5) vorhanden ist. Die beiden Busleitungen (L1, L2) sind jeweils an ein Ende (1, 2) des Querzweiges der H-Brücke angeschlossen. Die einzelnen Schalter (S1,...,S4) in den Längszweigen der H-Brücke sind in mindestens zwei Positionen (0, I, II), die an unterschiedlichen Spannungspegeln (U1, U2, U3, U4) liegen, schaltbar.

Description

Bustreiberschaltung für ein Zweileiter-Bussystem
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bustreiberschaltung für ein Zweileiter-Bussystem, an das eine die Bustreiberschaltung enthaltende Steuereinheit und mehrere Aktuator- und/oder Sensor-Module in einem Fahrzeug angeschlossen sind, wobei die Bustreiberschaltung bei einem Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen Signale in Form einer aus unterschiedlichen Spannungspegeln gebildeten Pulsfolge in die ungestörte Busleitung einspeist.
In Kraftfahrzeugen werden immer mehr Aktuatoren und Sensoren installiert, die z.B. für die Regelung des Antriebs, der
Bremssysteme, des Fahrverhaltens und von Rückhaltesystemen zum Schutz der Fahrzeuginsassen zuständig sind. Durch die Einführung von Bussystemen, welche die Aktuatoren, die Sensoren und zugehörige Steuergeräte miteinander vernetzen, können voluminöse und schwere Kabelbäume eingespart werden.
Insbesondere bei einem Bus für ein sicherheitsrelevantes System, wie beispielsweise ein Rückhaltesystem, sind Maßnahmen zu ergreifen, damit Störungen auf den Busleitungen nicht zu einem Ausfall des Systems führen und deshalb in einer Crash-Situation die Rückhalteeinrichtungen nicht ausgelöst werden können. Für einen solchen Bus besteht daher die Forderung, daß selbst bei einem Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen gegen die Batteriespannung des Fahrzeugs oder gegen Masse trotzdem noch eine Signalübertragung zwischen einem zentralen Steuergerät und an den Bus angeschlossenen Aktuatoren und/oder Sensoren möglich ist. Aus diesem Grund ist in der älteren deutschen Patentanmeldung 198 13 952.7 eine einleitend dargelegte Bustreiberschaltung beschrieben, mit der es möglich ist, bei einem Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen Nachrichten in Form einer aus zwei unterschiedlichen Spannungspegeln gebildeten Pulsfolge über die intakte Busleitung zu übertragen. Die Bustreiberschaltung besteht aus einer an zwei verchiedenen Spannungspotentialen liegenden Reihenschaltung aus drei Schaltern.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bustreiberschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen möglichst geringen Schaltungsaufwand erfordert und bei einem Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen die Einkopplung von Daten in den Bus ermöglicht, die von den an den Bus angeschlossenen Aktuator- und/oder Sensor-Modulen sicher identifiziert werden können.
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Bustreiberschaltung aus mehreren, eine H- Brückenkonfiguration bildenden elektrisch steuerbaren Schaltern besteht, wobei in jedem der fünf H-Brückenzweige mindestens ein Schalter vorhanden ist, daß die beiden Busleitungen jeweils an ein Ende des Querzweiges der H- Brücke angeschlossen sind und daß die einzelnen Schalter in den Längszweigen der H-Brücke in mindestens zwei Positionen, die an unterschiedlichen Spannungspegeln liegen, schaltbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Danach ist es zweckmäßig, daß die Schalter in zwei Längszweigen der H-Brücke, die von verschiedenen Enden des Querzweiges ausgehen, in Positionen schaltbar sind, welche auf hohen unterschiedlichen Spannungspegeln liegen und daß die Schalter in den beiden anderen Längszweigen in Positionen schaltbar sind, welche auf niedriegen unterschiedlichen Spannungspegeln liegen. Bei einem
Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen werden die Schalter in denjenigen Längszweigen der H-Brücke, welche mit der ungestörten Busleitung verbunden sind, in solche Schaltpositionen versetzt, daß auf der ungestörten Busleitung eine gewünschte Pulsfolge entsteht. Bei einem
Kurzschluß einer Busleitung nach Masse wird vorzugsweise ein mit dieser Busleitung verbundener Schalter, der eine auf Massepotential liegende Schaltposition aufweist, in diese Position geschaltet.
Bei Nachrichten mit einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit ist es zweckmäßig, daß jeweils zwischen den Durchschaltungen unterschiedlicher Spannungspegel über Schalter in den Längszweigen der H-Brücke kurzzeitig der mindestens eine Schalter im Querzweig geschlossen wird. Dadurch erhöht sich die Flankensteilheit der übertragenen Impulse, und infolge dessen ist eine hohe Pulsübertragungsrate möglich. Nachrichten, die eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit erfordern, sind z.B. Auslösebefehle für Rückhalteeinrichtungen. Vorzugsweise werden die übertragenen Pulsfolgen manchestercodiert, womit eine einfache Synchronisation der Aktuator- und/oder Sensor-Module möglich ist.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltbild eines Bustreibers und mehrerer an den
Bus angeschlossener Module,
Figuren 2a und 2b zwei mögliche SchaltVorgänge der Bustreiberschaltung bei ungestörten Busleitungen,
Figur 3a Schaltvorgänge der Bustreiberschaltung bei einem
Kurzschluß der ersten Busleitung gegen Masse,
Figur 3b Schaltvorgänge der Bustreiberschaltung bei einem
Kurzschluß der zweiten Busleitung nach Masse, Figur 4a Schaltvorgänge der Bustreiberschaltung bei einem
Kurzschluß der ersten Busleitung zur Batteriespannung des
Fahrzeugs ,
Figur 4b Schaltvorgänge der Bustreiberschaltung bei einem
Kurzschluß der zweiten Busleitung zur Batteriespannung des Fahrzeugs und
Figur 5 Schaltvorgänge der Bustreiberschaltung bei ungestörten Busleitungen bei einer sehr schnellen
Datenübertragung .
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 ist ein Bussystem dargestellt, bestehend aus einem Zweileiter-Bus Ll und L2 , an den einerseits eine Steuereinheit SE und andererseits n Aktuator- und/oder Sensor-Module, von denen die Module Ml und Mn dargestellt sind, angeschlossen sind. Das dargestellte Zweileiter- Bussystem hat hier beispielsweise eine Ringstruktur, d.h. beide Enden der Busleitungen Ll und L2 sind an die Steuereinheit SE angeschlossen.
In der Steuereinheit SE befindet sich eine Bustreiberschaltung, die aus mehreren eine H- Brückenkonfiguration bildenden elektrisch steuerbaren Schaltern Sl, S2, S3 , S4 und S5 besteht. Die mit einem einfachen Schaltersymbol gekennzeichneten Schalter Sl, ..., S5 sind in der Praxis vorzugsweise MOS-
Feldeffekttransistoren. In den einzelnen Zweigen der H- Brücke können statt des einen eingezeichneten Schalters Sl, ... , S5 auch mehrere Schalter vorgesehen werden, deren Schaltfunktion evtl. von der Richtung des den Schalter durchfließenden Stromes abhängt. Die Steuerung der einzelnen Schalter Sl, ..., S5 erfolgt, wie durch strichliert gezeichnete Linien angedeutet, durch einen Prozessor PZ in der Steuereinheit SE . Die beiden Busleitungen Ll und L2 sind an dem Querzweig der H-Brücke, in dem der Schalter S5 liegt, angeschlossen. Und zwar ist die erste Busleitung Ll an einem Verbindungspunkt 1 zwischen dem Querzweig mit dem Schalter S5 und den beiden Längszweigen mit den Schaltern S3 und S4 der H-Brücke angeschlossen. Die zweite Busleitung L2 ist an dem Verbindungspunkt 2 zwischen dem anderen Ende des Querzweiges mit dem Schalter S5 und den beiden Längszweigen mit den Schaltern Sl und S2 angeschlossen.
Die Schalter Sl, S2, S3 und S4 in den Längszweigen der H- Brücke weisen drei unterschiedliche Schaltpositionen 0, I und II auf. Die Schaltpositionen I der beiden Schalter Sl und S3 in den beiden oberen parallelen Längszweigen der H- Brücke liegen an einem Spannungspegel U2 , und die Schaltpositionen II der beiden genannten Schalter Sl und S3 liegen an einem Spannungspegel Ul . Der Spannungspegel Ul liegt z.B. etwa zwischen 20 und 30 V und der Spannungspegel U2 ist um wenige Volt (z.B. 2 V) geringer als der Spannungspegel Ul . Die beiden Schalter S2 und S4 in den beiden unteren parallelen Längszweigen der H-Brücke stellen in ihren Schaltpositionen I eine Verbindung der Anschlußpunkte 1 und 2 für die beiden Busleitungen Ll und L2 zu einem Spannungspegel U4 her, der einen erheblich geringeren Wert hat als der Spannungspegel Ul und vorzugsweise das Massepotential von 0V ist. In der Schaltposition II legen die Schalter S2 und S4 die Anschlußpunkte 1 und 2 der beiden Busleitungen Ll und L2 an einen Spannungspegel U3 , der einige Volt (z.B. 2V) oberhalb des untersten Spannungspegels U4 liegt.
Wie der Prozessor PZ die einzelnen Schalter Sl, ..., S5 der H-Brücke ansteuert, um eine Nachricht an die Module Ml, Mn zu übertragen, wenn die beiden Busleitungen Ll und L2 ungestört sind, also kein Kurzschluß auftritt, ist in den Figuren 2a und 2b dargestellt. Die von der Steuereinheit SE über den Bus an die Module Ml bis Mn ausgesendeten Nachrichten haben die Form einer aus zwei unterschiedlichen Spannungspegeln gebildeten Pulsfolge, bei der z.B. eine hohe DifferenzSpannung ΔU zwischen den beiden Busleitungen Ll und L2 einer logischen 1 und eine niedrige Differenzspannung ΔU einer logischen 0 entspricht. Im unteren Teil der beiden Figuren 2a und 2b ist ein Verlauf der Differenzspannung ΔU zwischen den beiden Busleitungen Ll und L2 dargestellt, wenn z.B. eine Bitfolge 10101 übertragen werden soll. Der hohe Pegel der Differenzspannung ΔU, der einer logischen 1 entspricht, entsteht aus der Differenz zwischen den beiden Spannungspegeln Ul und U4, und der niedrige
Differenzspannungspegel ΔU entspricht der Differenz zwischen den beiden Spannungspegel U2 und U3. Die beiden Differenzspannungspegel ΔU = Ul - U4 und ΔU = U2 - U3 entstehen entweder dadurch, daß, wie Figur 2a zeigt, die beiden mit den Busleitungen Ll und L2 verbundenen Schalter
52 und S3 oder, wie die Figur 2b zeigt, die mit den beiden Busleitungen Ll und L2 ebenfalls verbundenen Schalter Sl und S4 gleichtaktmäßig angesteuert werden. Um den höheren Differenzspannungspegel ΔU = Ul - U4 zu bilden, werden entweder der Schalter S2 in die Position I und der Schalter
53 in die Position II (Figur 2a) oder der Schalter Sl in die Schaltposition II und der Schalter S4 in die Schaltposition I (Figur 2b) gebracht. Der niedrigere
Differenzspannungspegel ΔU = U2 - U3 ensteht dadurch, daß entweder der Schalter S2 in die Schaltpositon II und der Schalter S3 in die Schaltposition I (Figur 2a) oder der Schalter Sl in die Schaltposition I und der Schalter S4 in die Schaltposition II (Figur 2b) gebracht wird. Die Figuren 2a und 2b verdeutlichen, daß eine symmetrische gegenphasige Spannungsmodulation auf den Busleitungen Ll und L2 erzeugt wird, wodurch eine mögliche Störsignalabstrahlung sehr gering gehalten wird.
Alle anderen Schalter, außer den Schaltern S2 und S3 bzw. Sl und S4, bleiben in ihrer Schaltposition 0, so daß über diese keinerlei Spannungspotential an die Busleitungen Ll und L2 gelangt .
Aufgrund starker mechanischer Belastungen, insbesondere im Verlauf eines Unfalls, kann es zu einem Kurzschluß einer der beiden Busleitungen Ll oder L2 nach Masse oder nach der Batteriespannung im Fahrzeug kommen. Für eine sicherheitsrelevante Einrichtung, wie ein Rückhaltesystem, ist es sehr wichtig, daß selbst bei einem solchen Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen Ll, L2 trotzdem noch eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit und den Aktuator- und/oder Sensor-Modulen Ml, Mn möglich ist. Bei einem Rückhaltesystem besteht die Kommunikation zwischen der Steuereinheit SE und den an den Busleitungen Ll, L2 angeschlossenen Modulen Ml, Mn im wesentlichen aus einer Diagnoseabfrage, welche die Steuereinheit SE an die einzelnen Module Ml, Mn richtet, und - im Falle eines Crashes - aus Befehlen zur Auslösung der von den Modulen Ml, Mn angesteuerten Rückhalteeinrichtungen (Airbags, Gurtstraffer etc.) .
Damit bei einem Kurzschluß die Bustreiberschaltung vom Prozessor PZ für eine Signalübertragung über den Bus geeignet angesteuert werden kann, sind Mittel erforderlich, welche erkennen, ob und auf welcher der beiden Busleitungen Ll, L2 ein Kurzschluß vorliegt. Solche Kurzschlußerkennungen sind z.B. aus der DE 195 09 133 AI bekannt. Auf die an sich bekannte Kurzschlußerkennung wird hier nicht näher eingegangen, da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist.
Wie im Falle eines Kurzschlusses der Busleitung Ll gegen Masse die Schalter Sl, ..., S5 der H-Brücke anzusteuern sind, wenn z.B. eine Bitfolge 10101 zu den Modulen Ml, Mn übertragen werden soll, ist in der Figur 3a dargestellt. Eine logische 1 entsteht dadurch, daß einerseits der mit der nicht kurzgeschlossenen Busleitung L2 verbundene Schalter Sl in die Schaltposition II und der ebenfalls mit der Busleitung L2 verbundene Schalter S2 in die Schaltposition 0 gebracht wird. Dann liegt die Busleitung L2 an der Spannung Ul, und somit liegt zwischen der Leitung L2 und der an Masse kurzgeschlossenen Leitung Ll eine Spannungsdifferenz ΔU = Ul . Soll eine logische 0 übertragen werden, so wird der Schalter Sl in die Schaltposition 0 und der Schalter S2 in die Schaltposition II gebracht. Dann liegt die Leitung L2 auf dem Spannungspegel U3 , und zwischen der Leitung L2 und der an Masse kurzgeschlossenen Leitung Ll besteht eine Spannungsdifferenz ΔU = U3. Es ist zweckmäßig, den Schalter S4 dauernd in die Schaltposition I zu versetzen, um somit die kurzgeschlossene Leitung Ll fest auf das Potential U4 = 0V entsprechend dem Massepotential zu legen. Der Schalter S4 kann aber auch in der Schaltposition 0 gehalten werden. Die Schaltposition 0 nehmen auch die anderen Schalter S3 und S4 dauerhaft ein.
In der Figur 3b sind die Schaltpositionen für den Fall dargestellt, daß die Leitung L2 gegen Masse kurzgeschlossen ist. Um hier eine logische 1 über den Bus zu übertragen, wird der Schalter S3 in die Schaltposition II und der
Schalter S4 in die Schaltposition 0 gebracht. Dann liegt die Leitung Ll auf dem Spannungspegel Ul . Zwischen der Leitung Ll und der gegen Masse kurzgeschlossenen Leitung L2 liegt nun eine Differenzspannung ΔδU = Ul . Eine logische 0 entsteht dadurch, daß der Schalter S3 in die Schaltposition 0 und der Schalter S4 in die Schaltpositon II gebracht wird. Jetzt liegt zwischen den beiden Leitungen L2 und Ll eine Spannungsdifferenz ΔU = U3. Der Schalter S2 kann dauerhaft in die Schaltposition I versetzt werden, so daß die gegen Masse kurzgeschlossene Leitung L2 auf dem Potential U4 gehalten wird, welche 0 V beträgt und daher dem Massepotential entspricht. Die anderen Schalter Sl und S5 werden dauerhaft in der Schaltposition 0 gehalten.
In der Figur 4a sind die Schaltpositionen der Schalter Sl, ..., S5 für den Fall dargestellt, daß die erste Busleitung Ll gegen die Batteriespannung ÜB des Fahrzeugs kurzgeschlossen ist. Für die Übertragung einer logischen 1 wird der Schalter Sl in die Schaltposition II und der Schalter S2 in die Schaltposition 0 gebracht. Dann herrscht zwischen der Leitung L2 und der gegen die Batteriespannung ÜB kurzgeschlossenen Leitung Ll eine Differenzspannung ΔU = ÜB - Ul . Eine logische 0 entsteht dadurch, daß der Schalter Sl in die Schaltposition 0 und der Schalter S2 in die Schaltposition II gebracht wird. Dann beträgt die zwischen den Leitungen Ll und L2 herrschende Differenzspannung ΔU = ÜB - U3. Die anderen Schalter S3 , S4 und S5 bleiben in der Schaltposition 0.
In der Figur 4b sind die Schaltpositionen dargestellt für den Fall, daß die zweite Busleitung L2 gegen die Batteriespannung ÜB kurzgeschlossen ist. Hier entsteht eine logische 1 dadurch, daß der Schalter S3 in die Schaltposition II und der Schalter S4 in die Schaltposition 0 gebracht wird. Zwischen den beiden Leitungen Ll und L2 liegt dann eine Differenzspannung ΔU = ÜB - Ul . Eine logische 0 entsteht auf dem Bus dadurch, daß der Schalter S3 in die Schaltposition 0 und der Schalter S4 in die Schaltposition II gebracht wird. In diesem Fall liegt zwischen den Leitungen Ll und L2 eine Differenzspannung ΔU = ÜB - U3. Die Schalter Sl, S2 und S5 bleiben in der Schaltposition 0.
Soll eine Nachricht mit möglichst hoher Geschwindigkeit über den Bus zu den einzelnen Modulen Ml, Mn übertragen werden, z.B. ein Zündbefehl mit einer Bitrate von z.B. 125 kBit/s, so wird, wie in der Figur 5 dargestellt, zwischen den Durchschaltungen zweier unterschiedlicher Spannungspegel kurzzeitig der Schalter S5 im Querzweig der H-Brücke in die Schaltposition I gebracht, wodurch die beiden Busleitungen Ll und L2 kurzzeitig miteinander verbunden und damit beide auf das gleiche Spannungspotential gebracht werden. In der Figur 5 ist beispielhaft eine Nachrichtenübertragung über den Bus dargestellt, wenn beide Busleitungen Ll und L2 ungestört sind, also keinen Kurzschluß aufweisen. Die Figur 5 macht deutlich, daß immer dann, wenn ein Wechsel der beiden Schalter S2 und S3 von der Schaltposition I in die Schaltposition II und umgekehrt erfolgt, der Schalter S5 kurzzeitig geschlossen wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die einzelnen Signalimpulse eine höhere Flankensteilheit erhalten und deshalb eine höhere Bitrate möglich ist. Gerade bei Signalen mit einem hohen Spannungshub, wie Auslösebefehle, ist eine höhere Flankensteilheit erforderlich, um eine hohe Bitrate zu erreichen.
Es ist zweckmäßig, die Nachrichten mit dem bekannten Manchester-II-Code zu übertragen, weil damit eine möglichst wenig störanfällige Übertragung möglich ist und außerdem eine einfache Synchronisation der Module Ml, Mn gewährleistet ist.
Die Module Ml, Mn besitzen jeweils eine Steuerelektronik SEI, SEn. Falls es sich bei den Modulen Ml, Mn um Aktuator- Module handelt, so hat die Steuerelektronik SEI, SEn die Aufgabe, die Auslösung der mit den Modulen Ml, Mn verbundenen Rückhaltemitteln zu steuern. Auch kann die Steuerelektronik SEI, SEn eine Fehlerdiagnose-Funktion für die in den Modulen Ml, Mn vorhandenen Schaltungsmittel und die zugehörigen Zündvorrichtungen der Rückhaltemittel haben. Ebenso ist die Steuerelektronik SEI, SEn für die Ansteuerung eines Längschalters SM1 , SMn zuständig. Sollten nämlich beide Busleitungen Ll, L2 an einer Stelle miteinander kurzgeschlossen oder einen gleichzeitigen Kurzschluß gegen Masse und Batteriespannung aufweisen, so werden in den dieser Kurzschlußstelle direkt benachbarten Modulen die Längsschalter geöffnet. Sofern es sich um einen ringförmigen Bus handelt, wie in der Figur 1 dargestellt, können trotz eines solchen Kurzschlusses Daten und Energie von der Steuereinheit SE zu allen Modulen Ml, Mn übertragen werden, weil eine Daten- und Energieübertragung auf dem ringförmigen Bus in beiden Richtungen (linksherum, rechtsherum) möglich ist . Falls die Stromversorgung für die Steuerelektronik SEI, SEn in den Modulen Ml, Mn über den Bus von der Steuereinheit SE erfolgt, ist zu beiden Seiten des Längsschalters SM1, SMn jeweils ein Brückengleichrichter, bestehend aus einem Diodenring GRll und GR12 , GRnl und GRn2 , zwischen die beiden Busleitungen Ll, L2 geschaltet. Damit ist es möglich, aus dem über die Busleitung übertragenen Datensignal, egal in welche Richtung auf der Busleitung dieses Datensignal übertragen wird, eine Gleichversorgungsspannung für die Steuerelektronik SEI, SEn zu gewinnen.
Der Steuerelektronik SEI, SEn ist jeweils ein Kondensator Cl, Cn vorgeschaltet, der als Energiepuffer bei der Übertragung von Signalen (Auslösebefehle) mit hohem Spannungshub dient .

Claims

Patentansprüche
1. Bustreiberschaltung für ein Zweileiter-Bussystem, an das eine die Bustreiberschaltung (Sl, ..., S5) enthaltende Steuereinheit und mehrere Aktuator- und/oder Sensor-Module (Ml, Mn) in einem Fahrzeug angeschlossen sind, wobei die Bustreiberschaltung (Sl, ..., S5) bei einem Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen (Ll, L2) Signale in Form einer aus unterschiedlichen Spannungspegeln gebildeten Pulsfolge in die ungestörte Busleitung (Ll, L2) einspeist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bustreiberschaltung aus mehreren, eine H-Brückenkonfiguration bildenden elektrisch steuerbaren Schaltern (Sl, ..., S5) besteht, wobei in jedem der fünf H- Brückenzweige mindestens ein Schalter (Sl, ..., S5) vorhanden ist, daß die beiden Busleitungen (Ll, L2) jeweils an ein Ende (1, 2) des Querzweiges der H-Brücke angeschlossen sind und daß die einzelnen Schalter (Sl, ..., S4) in den Längszweigen der H-Brücke in mindestens zwei Positionen (0, I, II), die an unterschiedlichen Spannungspegeln (Ul, U2 , U3 , U4) liegen, schaltbar sind.
2. Bustreiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (Sl, S3) in zwei Längszweigen der H-Brücke, die von verschiedenen Enden (1, 2) des Querzweiges ausgehen, in Positionen (I, II) schaltbar sind, welche auf hohen unterschiedlichen Spannungspegeln (Ul, U2) liegen und daß die Schalter (S2, S4) in den beiden anderen Längszweigen in Positionen (I, II) schaltbar sind, welche auf niedrigen unterschiedlichen Spannungspegeln (U3, U4) liegen.
3. Bustreiberschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kurzschluß auf einer der beiden Busleitungen (Ll, L2) die Steuereinheit (SE) die Schalter (Sl, S2 oder S3 , S4) in denjenigen Längszweigen der H-Brücke, welche mit der ungestörten Busleitung (Ll, L2) verbunden sind, in solche Schaltpositionen (0, I, II) versetzen, daß auf der ungestörten Busleitung eine gewünschte Pulsfolge (ΔU) entsteht.
4. Bustreiberschaltung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kurzschluß einer Busleitung (Ll, L2) nach Masse ein mit dieser Busleitung (Ll, L2) verbundener Schalter (S2, S4), der eine auf Massepotential (U4) liegende Schaltposition (I) aufweist, in diese Position (I) geschaltet wird.
5. Bustreiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den Durchschaltungen unterschiedlicher Spannungspegel über Schalter (Sl, ..., S4) in den Längszweigen der H-Brücke kurzzeitig der mindestens eine Schalter (S5) im Querzweig geschlossen wird.
6. Bustreiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragene Pulsfolge Manchester- codiert ist.
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