DE10242051A1

DE10242051A1 - Datenbussystem für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Busteilnehmern

Info

Publication number: DE10242051A1
Application number: DE10242051A
Authority: DE
Inventors: Rudi Dipl.-Ing. Schieck (FH); Thomas Dipl.-Ing. Pfeffer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-03-25

Abstract

Ein Datenbussystem für ein Kraftfahrzeug umfasst mehrere Busteilnehmer (2, 4), von denen einer zur Steuerung eines Ruhe- bzw. Weckzustandes der Busteilnehmer (4) als ein Steuersignal empfangender Hauptbusteilnehmer (2) definiert ist, der über einen steuerbaren Schalter (10) mit einer Spannungsquelle des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Der Hauptbusteilnehmer (2) ist mit den weiteren Busteilnehmern (4) in Reihe geschaltet, um diese über den Schalter (10) mit Spannung zu versorgen, wobei der Hauptbusteilnehmer (2) in Abhängigkeit von dem Steuersignal zum einen den Schalter (10) derart ansteuert, dass die Spannungsversorgung zum störungsfreien Beenden bzw. Starten der Funktionen der Busteilnehmer (4) aufrechterhalten wird, und zum anderen ein Signal zum Beenden bzw. Starten der Funktionen der Busteilnehmer (4) an dieselben sendet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenbussystem für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Busteilnehmern, von denen einer zur Steuerung eines Ruhe- bzw. Weckzustandes der Busteilnehmer als ein Steuersignal empfangender Hauptbusteilnehmer definiert ist, der über einen steuerbaren Schalter mit einer Spannungsquelle des Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Aufgrund der zunehmenden Anzahl von Steuergeräten und anderen elektrischen Komponenten ist es aus der Praxis bekannt, die einzelnen Komponenten als elektronische Busteilnehmer über eine Bus-Struktur miteinander zu verbinden. Dazu findet zurzeit überwiegend der auf die Anforderungen im Kraftfahrzeugbereich zugeschnittene CAN-Bus, Controller Area Network-Bus, Anwendung, der linear aufgebaut ist. An den Datenbus ist eine Mehrzahl von Busteilnehmern angeschlossen, die weitere Ein- und Ausgänge, z.B. zum Anschluss von Sensoren bzw. Aktuatoren und zur Spannungsversorgung, aufweisen können. Bei diesem Datenbussystem sind alle Busteilnehmer gleichberechtigt. Wenn der Datenbus frei ist, kann jeder Busteilnehmer beginnen, sein Datentelegramm zu übertragen. Das Datentelegramm eines sendenden Busteilnehmers wird von allen Busteilnehmern empfangen und bestätigt, jedoch nur von den Busteil nehmern ausgewertet, die die Daten des Datentelegramms benötigen.

Üblicherweise werden die Busteilnehmer eines Datenbussystems in einem Kraftfahrzeug mit Spannung versorgt, die entweder bei ausgeschalteter Zündung unterbrochen und bei eingeschalteter Zündung gewährleistet ist oder durch eine untrennbare Verbindung mit einer Kraftfahrzeugbatterie permanent am Spannungsversorgungsanschluss des Busteilnehmers anliegt. Bei einer Spannungsversorgung der Busteilnehmer nach der ersten Alternative ist ein gegebenenfalls notwendiger Datenaustausch zwischen den Busteilnehmern bei ausgeschalteter Zündung nicht möglich, während bei einer Spannungsversorgung nach der zweiten Alternative ein unerwünscht hoher Ruhestrom auftritt.

Die EP 0 870 648 A2 offenbart ein Datenbussystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von elektronischen Busteilnehmern, die jeweils einen Eingang aufweisen, der zur Spannungsversorgung der Busteilnehmer mit der Kraftfahrzeugbatterie verbunden ist. Jeder Busteilnehmer ist mit einer Auswerteschaltung und einem steuerbaren Schalter versehen. In einem Grundzustand ist die Spannungsversorgung jedes Busteilnehmers mit Ausnahme der ihm zugeordneten Auswerteschaltung bei ausgeschalteter Zündung durch die Offenstellung des Schalters abgeschaltet. In einem selektiven Weckzustand bei zeitweise notwendigem Datenaustausch zwischen ausgewählten Busteilnehmern wird der steuerbare Schalter jedes ausgewählten Busteilnehmers über dessen Auswerteschaltung geschlossen. Zur Steuerung eines Weckzustandes wird zumindest einer der Busteilnehmer als Hauptbusteilnehmer definiert. Zur Steuerung eines Weckzustandes wird zuerst der steuerbare Schalter des Hauptbusteilnehmers durch ein Steuersignal einer externen oder internen Zusatzschaltung eingeschal tet. Mit diesem Datenbussystem wird der von den Busteilnehmern benötigte Ruhestrom bei ausgeschalteter Zündung weitgehend reduziert, wobei eine notwendige Datenübertragung zwischen einzelnen Busteilnehmern ermöglicht ist. Als problematisch erweist sich die Vielzahl erforderlicher steuerbarer Schalter, die zu einem komplexen und störanfälligen System führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Datenbussystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einem einfachen Aufbau eine hohe Betriebssicherheit aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Hauptbusteilnehmer mit den weiteren Busteilnehmern in Reihe geschaltet ist, um diese über den Schalter mit Spannung zu versorgen, wobei der Hauptbusteilnehmer in Abhängigkeit von dem Steuersignal zum einen den Schalter derart ansteuert, dass die Spannungsversorgung zum störungsfreien Beenden bzw. Starten der Funktionen der Busteilnehmer aufrechterhalten wird, und zum anderen ein Signal zum Beenden bzw. Starten der Funktionen der Busteilnehmer an dieselben sendet.

Aufgrund dieser Maßnahmen sind einem elektronischen Bauteil des Datenbussystems, nämlich dem beliebig zu definierenden Hauptbusteilnehmer, sehr wesentliche Funktionen zugeordnet, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Durch die kontrollierte Spannungsversorgung sämtlicher Busteilnehmer werden durch Softwareresets bedingte Fehlfunktionen vermieden. Die Busteilnehmer haben nach dem Senden des Signals zum Beenden bzw. Starten der Funktionen hinreichend Zeit, um ihre Funktionen koordiniert ein- bzw. auszuschalten. Dies ist insbesondere beim Beenden der Funktionen und dem Wechsel in den Ruhezustand von Vorteil, da die Busteilnehmer nach dem Empfang des Signals darauf vorbereitet sind, ihre Kommunika tion zu beenden, so dass auch beim Vorliegen einer unvollständigen Nachricht ein Rückschluss auf das Abschalten der Spannungsversorgung möglich ist und nicht zwingend ein Fehlersignal erzeugt wird.

Bevorzugt beaufschlagt der Hauptbusteilnehmer nach dem Empfang des Steuersignals zum Einnehmen des Ruhezustandes den Schalter nach einer vorgegebenen Zeitspanne zur Unterbrechung der Spannungsversorgung. Die Zeitspanne ist derart bemessen, dass die Kommunikation der Busteilnehmer vollständig beendet werden kann und die Busteilnehmer ihre Software ordnungsgemäß herunterfahren, bevor sie den Ruhezustand einnehmen.

Nach einer alternativen Weiterbildung des Erfindungsgedankens überwacht der Hauptbusteilnehmer nach dem Empfang des Steuersignals zum Einnehmen des Ruhezustandes das Beenden der Funktionen der Busteilnehmer und beaufschlagt bei abgeschlossener Kommunikation zwischen den Busteilnehmern den Schalter zur Unterbrechung der Spannungsversorgung. Somit stellt der Hauptbusteilnehmer eine koordinierte Funktionsweise der Busteilnehmer beim Einnehmen des Ruhezustandes sicher.

Vorzugsweise ist der vom neutralen Zündungsrelais anzusteuernde Schalter als Selbsthaltekontakt ausgebildet, der zum einen mit dem Hauptbusteilnehmer und zum anderen mit einem Zündanlassschalter in Verbindung steht. Das Zündungsrelais ist beispielsweise mit einem Karosserie-Steuergerät oder einem in einen Lenkstock bzw. Lenkstockschaltermodul integrierten Steuergerät gekoppelt, wobei eines dieser Steuergeräte als Hauptbusteilnehmer definiert ist. Somit wird im Wesentlichen auf vorhandene Bauteile zurückgegriffen und der Installationsaufwand ist relativ gering. Der als Schließer ausgeführte Selbsthaltekontakt stellt die Spannungsversorgung sämtlicher Bus teilnehmer sicher, da das von dem Hauptbusteilnehmer geschaltete Zündungsrelais auch dann noch in Arbeitstellung, also einer einen Stromkreis schließenden Stellung, bleibt, wenn die Zündung des Kraftfahrzeuges ausgeschaltet ist. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Hauptbusteilnehmers wird der Stromkreis geöffnet.

Bevorzugt wird das Steuersignal bei einer Betätigung des Zündanlassschalters an den Hauptbusteilnehmer gesendet. Beispielsweise sendet der Hauptbusteilnehmer nach dem Empfang des Steuersignals für eine eingeschaltete Zündung ein korrespondierendes Kommando über das Datenbussystem an die Busteilnehmer, worauf diese ihre Funktionen aktivieren und aus dem Ruhezustand in den Weck- bzw. Betriebszustand gelangen. Beim Empfang des Steuersignals für eine ausgeschaltete Zündung ergeht seitens des Hautbusteilnehmers ein Kommando „Zündung aus" an sämtliche Busteilnehmer, die daraufhin koordiniert ihre Funktionen beenden und aus dem Weckzustand in den Ruhezustand übergehen.

Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird das Steuersignal beim Öffnen und/oder Schließen mindestens einer Kraftfahrzeugtür an den Hauptteilnehmer gesendet. Somit steuert der Hauptbusteilnehmer in Abhängigkeit von der Betätigung einer Kraftfahrzeugtür, insbesondere von der Fahrertür des Kraftfahrzeuges, das Hoch- bzw. Herunterfahren des Datenbussystems mit seinen Busteilnehmern.

Vorzugsweise ist der Hauptbusteilnehmer mit einem mit einem Diagnosegerät verbundenen Diagnosestecker gekoppelt, wobei das Diagnosegerät das Steuersignal sendet. Bei der Produktion eines Kraftfahrzeuges wird zum Abschluss ein Funktionstest mittels eines Diagnosegerätes vorgenommen, das ein Werker bedient. Über das Diagnosege rät kann der Werker das Steuersignal an den Hauptbusteilnehmer senden, um beispielsweise ein Einschalten der Zündung zu bewirken und die Folgen davon zu testen. Im Weiteren kann beispielsweise das Zündungsrelais mit Kontakten versehen sein, deren Ansteuerung über ein Diagnosekommando zumindest eine teilweise Entkopplung von Fahrzeugbussystemen des Datenbussystems bewirken.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Datenbussystems.
Das Datenbussystem für ein Kraftfahrzeug umfasst zwei mit einem als zentrales Steuergerät 1 ausgebildeten Hauptbusteilnehmer 2 gekoppelte Fahrzeugbus-Systeme 3, an die jeweils mehrere Busteilnehmer 4, vorliegend Steuergeräte 5, angeschlossen sind. Das zentrale Steuergerät 1 steht mit einem Pluspol 6 einer Batterie sowie einem Massekontakt 7 in Verbindung und wird über einen Zündanlassschalter 8 angesteuert, der zum einem mit dem Steuergerät 1 und zum anderen mit einem von einem zentralen Zündungsrelais 9 ansteuerbaren Schalter 10 gekoppelt ist. Ein Spuleneingang 11 des Zündungsrelais 9 ist über den als Selbsthaltekontakt 12 ausgebildeten Schalter 10 mit einem Ausgang 13 des Zündanlassschalters 8 verbunden. Die beiden Fahrzeugbus-Systeme 3 werden mit einem Diagnosestecker 14 eines Diagnosegerätes in Verbindung gebracht.
Bei einer Beaufschlagung des Zündanlassschalters 5 zum Einschalten der Zündung ergeht ein Steuersignal, nämlich ein Hardwarekommando, an das zentrale Steuergerät 1, also den Hauptbusteilnehmer 2, das daraufhin das Zündungsrelais 9 einschaltet. Mit dem Einschalten der Zündung geht eine Spannungsversorgung der Busteilnehmer 4 einher. Hierbei erhalten sämtliche Busteilnehmer 2, 4 ein Steuersignal in Form eines Hardwarekommandos „Zündung Ein" und das zentrale Steuergerät 1 sendet ein Signal in Form eines Softwarekommandos auf die Fahrzeug-Bussysteme 3, das gleichbedeutend mit der Information „Zündung Ein" ist und das die anderen, an die Fahrzeug-Bussysteme 3 angeschlossenen Busteilnehmer 4 empfangen. Daraufhin starten die Busteilnehmer 4 ihre Funktionen koordiniert.
Wird die Zündung durch eine Beaufschlagung des Zündanlassschalters 8 ausgeschaltet, bleibt das von dem zentralen Steuergerät 1 gesteuerte Zündungsrelais 9 zur Spannungsversorgung der Busteilnehmer 4 weiterhin in seiner Arbeitsstellung. Beim Ausschalten der Zündung sendet das zentrale Steuergerät 1 ein Signal „Zündung Aus" als Busbotschaft an die Busteilnehmer 4, die daraufhin ihre Funktionen koordiniert beenden. Nach der Beendigung der Funktionen der Busteilnehmer 4 schaltet das zentrale Steuergerät 1 das Zündungsrelais 9 zur Unterbrechung der Spannungsversorgung aus.

1.: zentrales Steuergerät
2.: Hauptbusteilnehmer
3.: Fahrzeugbus-System
4.: Busteilnehmer
5.: Steuergerät
6.: Pluspol
7.: Massekontakt
8.: Zündanlassschalter
9.: Zündungsrelais
10.: steuerbarer Schalter
11.: Spuleneingang (von 7)
12.: Selbsthaltekontakt
13.: Ausgang (von 8)
14.: Diagnosestecker

Claims

Datenbussystem für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Busteilnehmern (2, 4), von denen einer zur Steuerung eines Ruhe- bzw. Weckzustandes der Busteilnehmer (4) als ein Steuersignal empfangender Hauptbusteilnehmer (2) definiert ist, der über einen steuerbaren Schalter (10) mit einer Spannungsquelle des Kraftfahrzeuges verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbusteilnehmer (2) mit den weiteren Busteilnehmern (4) in Reihe geschaltet ist, um diese über den Schalter (10) mit Spannung zu versorgen, wobei der Hauptbusteilnehmer (2) in Abhängigkeit von dem Steuersignal zum einen den Schalter (10) derart ansteuert, dass die Spannungsversorgung zum störungsfreien Beenden bzw. Starten der Funktionen der Busteilnehmer (4) aufrechterhalten wird, und zum anderen ein Signal zum Beenden bzw. Starten der Funktionen der Busteilnehmer (4) an dieselben sendet.
Datenbussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbusteilnehmer (2) nach dem Empfang des Steuersignals zum Einnehmen des Ruhezustandes den Schalter (10) nach einer vorgegebenen Zeitspanne zur Unterbrechung der Spannungsversorgung beaufschlagt.
Datenbussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbusteilnehmer (2) nach dem Empfang des Steuersignals zum Einnehmen des Ruhezustandes das Beenden der Funktionen der Busteilnehmer (4) überwacht und bei abgeschlossener Kommunikation zwischen den Busteilnehmern (4) den Schalter (10) zur Unterbrechung der Spannungsversorgung beaufschlagt.
Datenbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (10) des zentralen Zündungsrelais (9) als Selbsthaltekontakt (12) ausgebildet ist, der zum einen mit dem Hauptbusteilnehmer (2) und zum anderen mit einem Zündanlassschalter (8) in Verbindung steht.
Datenbussystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal bei einer Betätigung des Zündanlassschalters (8) an den Hauptbusteilnehmer (2) gesendet wird.
Datenbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal beim Öffnen und/oder Schließen mindestens einer Kraftfahrzeugtür an den Hauptbusteilnehmer (2) gesendet wird.
Datenbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbusteilnehmer (2) mit einem mit einem Diagnosegerät verbundenen Diagnosestecker (14) gekoppelt ist, wobei das Diagnosegerät das Steuersignal sendet.