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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstandes beziehen sich im Allgemeinen auf Klimasteuersysteme für ein Fahrzeug. Insbesondere beziehen sich Ausführungsformen des Gegenstandes auf eine LIN-Bus-Architektur zur Verwendung mit einem Klimaanlagenmodul (HVAC) für ein Fahrzeug.
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Hintergrund
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Fahrzeuge, wie z. B. Automobile, weisen üblicherweise eine Klimasteuerung oder ein HVAC-System auf, welches manuell und/oder automatisch gesteuert werden kann. Die meisten modernen Fahrzeuge setzen elektronische Steuertechnologien ein, um den Betrieb von deren HVAC-Systemen zu steuern. Ein oder mehrere in dem Fahrzeug verbaute elektronische Steuermodule (ECMs) werden eingesetzt, um eine Vielzahl von elektronischen HVAC-Komponenten, wie z. B. Ventilatoren, Aktuatoren, Temperatursensoren, Heizelemente und dergleichen zu unterstützen. Um die Herstellung des Fahrzeugs zu erleichtern, können die unterschiedlichen HVAC-Komponenten gemeinsam in einem integrierten HVAC-Modul verbaut werden, welches schnell und einfach in ein aufnehmendes Fahrzeug eingebaut werden kann.
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Eine Anzahl von elektronischen Steuer- und Datenkommunikationstechniken und -technologien werden in Verbindung mit dem Einsatz von HVAC-Modulen für ein Fahrzeug verwendet. Zum Beispiel können einige HVAC-Komponenten analoge Sensorsignale erzeugen, welche detektiert und verarbeitet werden müssen, und andere HVAC-Komponenten können eine digitale Datenkommunikation und Netzwerkprotokolle unterstützen. In Europa wird z. B. ein proprietäres Steuer- und Kommunikationsprotokoll, welches als „COOLING” bekannt ist, in vielen HVAC-Fahrzeugsystemen verwendet. Auch wenn das COOLING-Protokoll für den Einsatz in Europa ausreichend ist, erfüllt es einige der strikteren Betriebsanforderungen, welche in anderen Ländern, wie z. B. den Vereinigten Staaten, vorgeschrieben sind nicht.
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Kurze Zusammenfassung
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Es wird ein Heiz-, Ventilier- und Klimaanpassungsmodul (Klimaanlagenmodul, HVAC-Modul) für ein Fahrzeug bereitgestellt. Eine beispielhafte Ausführungsform des HVAC-Moduls weist auf: eine HVAC-Struktur zur Aufnahme einer Vielzahl von HVAC-Systemkomponenten; ein Verbindungsnetzwerk mit einer ersten Gruppe der Vielzahl von HVAC-Systemkomponenten und einer Hubkomponente, wobei die Hubkomponente mit einer zweiten Gruppe der Vielzahl von HVAC-Systemkomponenten gekoppelt ist; und einen HVAC-Modulverbinder, welcher mit dem Verbindungsnetzwerk gekoppelt ist, wobei der HVAC-Modulverbinder dazu ausgebildet ist, eine Datenverbindung zwischen dem Verbindungsnetzwerk und einem elektronischen Steuermodul des aufnehmenden Fahrzeugs herzustellen.
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Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines HVAC-Moduls wird auch bereitgestellt. Diese Ausführungsform des HVAC-Moduls weist auf: einen HVAC-Modulverbinder zum Herstellen einer Datenverbindung zwischen einem elektronischen Steuermodul eines aufnehmenden Fahrzeugs und einem lokalen Verbindungsnetzwerk (LIN) des HVAC-Moduls; eine Sensorhubkomponente, welche mit dem HVAC-Modulverbinder gekoppelt ist, wobei die Sensorhubkomponente einen LIN-Transceiver zum Unterstützen einer LIN-Datenkommunikation aufweist; und einer Vielzahl von analogen Sensorkomponenten, welche mit der Sensorhubkomponente zum Bereitstellen analoger Sensorsignale an die Sensorhubkomponente zum Verarbeiten und Konvertieren in entsprechende mit dem LIN kompatible Sensordaten verbunden ist.
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Ein Klimasteuermodul für ein Fahrzeug wird auch bereitgestellt. Eine beispielhafte Ausführungsform des Klimasteuermoduls weist auf eine Datenübertragungsverbindung zum Bereitstellen einer Datenkommunikation für einen LIN; eine Vielzahl von LIN-kompatiblen Komponenten, wobei jede der Komponenten einen LIN-Transceiver zum Kommunizieren mit der Datenübertragungsverbindung aufweist und jede der Komponenten dazu ausgebildet ist, zumindest eine Funktion des Klimasteuermoduls zu unterstützen; eine LIN-kompatible Hubkomponente, welche einen entsprechenden LIN-Transceiver aufweist, um mit der Datentransportverbindung zu kommunizieren; und eine Vielzahl von nicht LIN-kompatiblen Komponenten, welche kommunikativ mit der LIN-kompatiblen Hubkomponente gekoppelt sind, wobei jede der nicht LIN-kompatiblen Komponenten ausgebildet ist, zumindest eine Funktion des Klimasteuermoduls zu unterstützen.
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Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche im Folgenden in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren oder als eine Hilfe darin verwendet zu werden, den Schutzbereich des beanspruchten Gegenstandes zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein umfassenderes Verständnis des Gegenstandes kann unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche erreicht werden, wenn diese in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet werden, wobei ähnliche Referenznummern sich auf ähnliche Elemente in den Figuren beziehen.
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1 ist eine perspektivische Sicht einer beispielhaften Ausführungsform eines HVAC-Moduls, welches zum Einsetzen in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Automobil, geeignet ist;
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2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches ein HVAC-Modul aufweist;
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3 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines HVAC-Moduls, welche eine Lokalverbindungsnetzwerk(LIN)-Architektur einsetzt;
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4 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer LIN-kompatiblen HVAC-Komponente;
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5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines HVAC-Moduls, welches eine LIN-Architektur einsetzt; und
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6 ist eine schematische Darstellung noch einer beispielhaften Ausführungsform eines HVAC-Moduls, welches eine LIN-Architektur einsetzt.
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgende detaillierte Beschreibung ist nur illustrativer Natur und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen des Gegenstandes oder die Anwendung und Verwendungen solcher Ausführungsformen zu beschränken. So wie hierin verwendet, bedeutet das Wort „beispielhaft” „dient als Beispiel, Instanz oder Illustration”. Jede hierin als beispielhaft beschriebene Implementierung ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft anderen Implementierungen gegenüber auszulegen. Ferner besteht keine Absicht an irgendeine ausdrücklich beschriebene oder implizierte Theorie, welche in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargelegt wird, gebunden zu sein.
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Techniken und Technologien können hierin in Begriffen von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten, mit Bezug auf symbolische Repräsentationen von Operationen, Bearbeitungsschritten und Funktionen, welche durch eine Vielzahl von Computerkomponenten oder Vorrichtungen durchgeführt werden, beschrieben sein. Solche Operationen, Aufgaben und Funktionen werden manchmal als Computer-ausgeführt, computerisiert, softwareimplementiert oder computerimplementiert beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die unterschiedlichen Blockkomponenten, welche in den Figuren gezeigt werden, durch eine Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten, welche zum Ausführen der spezifizierten Funktionen ausgebildet sind, durchgeführt werden können. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente eine Vielzahl integrierter Schaltungskomponenten, z. B. Speicherelemente, digitale Signalprozessorelemente, Logikelemente, Lookup-Tabellen oder dergleichen einsetzen, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte durchführen können.
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Der hierin beschriebene Gegenstand bezieht sich auf eine elektrische und eine Datenkommunikationsarchitektur für ein Fahrzeug, wie z. B. ein Automobil, welche für die Verwendung mit einem LIN-basierten HVAC-Modul geeignet ist. Das HVAC-Modul kann in einer integrierten Art und. Weise als eine einzige einsetzbare Einheit hergestellt werden, welche wiederum in dem aufnehmenden Fahrzeugchassis an einem bestimmten Punkt in der Fahrzeugherstellungszeitlinie installiert werden kann. In der Praxis kann das HVAC-Modul als eine selbständige Einheit durch einen Verkäufer oder Lieferanten unter Verwendung von Spezifikationen und Anforderungen, welche von dem Fahrzeughersteller vorgegeben werden, hergestellt werden. Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich werden wird, ist das HVAC-Modul skalierbar, sodass HVAC-Modullieferanten jede Kombination und Anzahl von HVAC-Komponenten in dem Modul einführen können (z. B. Aktuatoren, Lüfter, Sensoren, etc.), um die Fahrzeuganforderungen zu erfüllen, ohne die Verwendung der elektronischen HVAC-Steuereinheit (ECU) in dem Fahrzeug zu beeinflussen. Auch wenn die spezifische Konfiguration des HVAC-Moduls zur Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugplattformen und/oder -familien variieren kann, kann die physikalische und elektrische Verbindung zu dem Fahrzeug derart gestaltet werden, dass diese global allgemein zum Koppeln mit jeder ECU ausgebildet ist.
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1 ist eine perspektivische Sicht einer beispielhaften Ausführungsform eines HVAC-Moduls 100, welches für den Einsatz in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Automobil, geeignet ist. Es sollte bedacht werden, dass das HVAC-Modul 100, welches in 1 gezeigt ist, lediglich eine mögliche Implementierung ist, welche zur Installation in einer bestimmten Fahrzeugplattform, -modell oder -familie geeignet ist, und dass die eigentliche Form, Größe und Konfiguration eines gegebenen HVAC-Moduls variieren kann, um die Anforderungen eines aufnehmenden Fahrzeugs zu erfüllen. Das HVAC-Modul 100 setzt eine HVAC-Struktur 102 als physikalische Grundlage ein. Die HVAC-Struktur 102 kann eine beliebige Anzahl von kooperierenden Schalen, Gehäusen, Fächern oder Körpern aufweisen, wie es notwendig ist, um die Vielzahl von HVAC-Komponenten (versteckt in der Sicht in 1) anzuordnen. Die Vielzahl von HVAC-Komponenten werden, so wie notwendig, oder erforderlich, um eine Vielzahl von Klimasteuerfunktionen für das aufnehmende Fahrzeug auszuführen, gesteuert und betrieben. Das HVAC-Modul 100 kann in dem aufnehmenden Fahrzeug als einzelne Einheit installiert werden, oder es kann in dem aufnehmenden Fahrzeug aus Einzelteilen zusammengefügt werden.
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2 ist eine schematische Darstellung eines Automobils 200, welches ein HVAC-Modul 202 installiert hat. Das HVAC-Modul 202 kann eine beliebige Anzahl von HVAC-Modulverbindern zum Herstellen einer elektrischen und einer Datenverbindung mit einer oder mehreren anderen Komponenten oder Elementen an Bord des aufnehmenden Fahrzeugs 200 aufweisen. Die dargestellte Ausführungsform hat lediglich einen HVAC-Modulverbinder 204, welcher als integraler Teil des HVAC-Moduls 202 angedacht ist. Der HVAC-Modulverbinder 204 kann jede beliebige Anzahl von elektrischen Leitern (z. B. Drähten, Anschlüssen, Metallleitern oder dergleichen), welche einer Vielzahl von Spannungsanschlüssen, Eingangs/Ausgangsanschlüssen, Signalknoten oder dergleichen entsprechen, aufnehmen. Der HVAC-Modulverbinder 204 ist dazu ausgebildet, mit einem entsprechenden Verbinder 206, welcher mit einer ECU 208 des aufnehmenden Fahrzeugs gekoppelt ist, verbunden zu werden. Wie im Folgenden in größerem Detail beschrieben wird, ist der HVAC-Modulverbinder 204 an eine Verbindungsnetzwerkarchitektur (z. B. eine LIN-Topologie) gekoppelt, um eine Datenverbindung zwischen der Verbindungsnetzwerkarchitektur und der ECU 208 des aufnehmenden Fahrzeugs 200 herzustellen. In diesem Zusammenhang kann der HVAC-Modulverbinder 204 als eine Datentransportverbindung für eine oder mehrere LINs an Bord des aufnehmenden Fahrzeugs 200 angesehen werden. In der Praxis kann der HVAC-Modulverbinder 204 ausgebildet sein, eine Vielzahl von LIN-Schaltungen, ein oder mehrere vorhandene HVAC-Komponenten, ein oder mehrere Versorgungsspannungsdrähte, ein oder mehrere Masse- oder Referenzspannungsdrähte und dergleichen aufzunehmen und zu unterstützen.
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Die Anzahl, Art, Konfiguration und Anordnung von HVAC-Komponenten in einem HVAC-Modul kann von einem Fahrzeug zum nächsten variieren. 3 ist eine schematische Darstellung einer nicht einschränkenden und nicht abschließenden Ausführungsform eines HVAC-Moduls 300, welches eine LIN-Architektur einsetzt. Diese spezielle Ausführungsform eines HVAC-Moduls 300 beinhaltet, ohne Einschränkung: einen HVAC-Modulverbinder 302; eine Vielzahl von LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten (z. B. ein LIN-kompatibler Lüfter 304 und drei LIN-kompatible Aktuatoren 306, 308, 310); eine LIN-kompatible Hubkomponente 312; und eine Vielzahl von nicht LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten (z. B. analoge Sensoren 314). Jede der HVAC-Komponenten ist dazu ausgebildet und wird dazu betrieben, zumindest eine Funktion, ein Merkmal oder einen Aspekt des HVAC-Moduls 300 zu unterstützen. Auch wenn dies in 3 nicht gezeigt ist, kann das HVAC-Modul 300 auch weitere LIN-kompatible und/oder nicht LIN-kompatible Komponenten aufweisen, wenn dies gewünscht ist. Zum Beispiel kann das HVAC-Modul 300 eine oder mehrere nicht LIN-kompatible Heizkomponenten, ein oder mehrere nicht LIN-kompatible Lüfter, ein oder mehrere nicht LIN-kompatible Aktuatoren oder dergleichen aufweisen. In der Praxis können die analogen Sensoren 314 als jede Art von Sensor oder Detektor realisiert sein, welche üblicherweise in HVAC-Systemen genutzt werden. Zum Beispiel kann ohne Einschränkung jeder der folgenden Sensortypen verwendet werden: Leitungstemperatursensor; Verdampfertemperatursensor; Luftqualitätssensor; Außentemperatursensor; Feuchtigkeitssensor; Solar-/Lichtsensor; oder dergleichen.
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Für dieses spezielle Beispiel ist die LIN-Architektur derart definiert, dass diese zumindest die Vielzahl von LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten, die LIN-kompatible Hubkomponente 312 und das Verbindungsgewebe 324 (welches als jede Art von Datentransportverbindung, physikalischer Kanal, eine oder mehrere physikalische elektrische Leiter oder dergleichen ausgebildet sein kann), welches dazu dient, die LIN-kompatiblen Elemente miteinander zu verbinden, aufweist. Der HVAC-Modulverbinder 302 (oder ein Teil davon) kann auch als Teil der LIN-Architektur angesehen werden. In bestimmten Ausführungsformen sind die LIN-Architektur und alle der LIN-kompatiblen Komponenten mit dem LIN 2.0-Protokoll kompatibel, wie es durch die SAE J2602-1 modifiziert wird. Eine Vielzahl von LIN-Protokollen sind von dem LIN-Konsortium verfügbar und über das Internet auf der Webseite www.lin-subbus.de (der Inhalt des LIN-Protokolls wird hierin als Referenz einbezogen) verfügbar.
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LIN-kompatible HVAC-Aktuatoren und LIN-kompatible HVAC-Lüfter, welche heute auf dem Markt verfügbar sind, erfüllen nicht die nordamerikanischen Anforderungen für elektromagnetische Kompatibilität (EMC). Ferner sind traditionelle nicht LIN-basierte HVAC-Modulentwürfe durch die Eingangs/Ausgangsbeschränkungen der ECU, mit welcher das HVAC-Modul verbunden ist (z. B. einem Maximum von sieben HVAC-Aktuatoren und sechs Temperatursensoren) beschränkt. In diesem Zusammenhang weist eine herkömmliche ECU, welche ein HVAC-Modul unterstützt, eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen auf, welche dem HVAC-Modul gewidmet sind, was in einer hohen Anzahl von Kabeln und Verbindungen resultiert.
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Die hier vorgestellten HVAC-Module adressieren viele, wenn nicht gleich alle, der Nachteile existierender HVAC-Modulentwürfe. Zum Beispiel können HVAC-Module entworfen werden, um die nordamerikanischen EMC-Anforderungen durch das Implementieren einer Sterntopologie (entgegen einem aneinander gehängten Kettenansatz), durch das Verwenden einer festen Kommunikationsbaudrate (anstelle einer variablen Rate) und durch das Verwenden von LIN-Transceivern anstelle eines herstellerspezifischen ASICs, welche validiert wurden oder welche konform zu dem LIN 2.0-Protokoll sind, wie es durch die SAE J2602-1 modifiziert wird. Allgemein, in Bezug auf EMC, wenn ein LIN-Teil dazu entworfen wurde, die LIN 2.0-Spezifikationsanforderungen, modifiziert durch die SAE J2602-1, zu erfüllen, wird dies eine bessere Chance haben, die strikten nordamerikanischen EMC-Testanforderungen zu erfüllen, welche nicht immer in den entsprechenden europäischen EMC-Testanforderungen enthalten sind.
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Ferner wird die ECU für das HVAC-Modul dem Design oder der Konfiguration des HVAC-Moduls selbst keinerlei Einschränkungen auferlegen, was in einer höheren Flexibilität bei dem Design des HVAC-Moduls resultiert. In diesem Zusammenhang könnte ein bestimmtes HVAC-Modul LIN-kompatible Komponenten und/oder nicht LIN-kompatible Komponenten aufweisen, was die Anzahl an Lieferantenoptionen erhöht. Zusätzlich ermöglicht es die LIN-Architektur, welche durch das HVAC-Modul eingesetzt wird, die Anzahl an detektierten Eingängen/Ausgängen an dem elektronischen HVAC-Steuermodul signifikant zu verringern, was wiederum die Anzahl an elektrischen Leitungen, welche zwischen dem HVAC-Modul und dem elektronischen HVAC-Steuergerät verlegt werden, reduziert. Eine Verringerung der physikalischen Leiter wird zumindest teilweise durch die Sterntopologie erreicht, die unter Verwendung eines einzelnen elektrischen Leiters (welcher als Dateneingangs- und Datenausgangspfad dient) pro LIN-kompatibler Komponente, wie unten weiter beschrieben, eingesetzt werden kann.
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Wieder bezugnehmend auf 3 weist die LIN-Architektur des HVAC-Moduls 300 im Allgemeinen eine erste Gruppe von „digitalen” HVAC-Komponenten (konkret, die LIN-kompatiblen Komponenten) und die LIN-kompatible Hubkomponente 312 auf. In einigen Ausführungsformen haben jede der LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten und die LIN-kompatible Hubkomponente 312 eine entsprechende LIN-Identifikation, welche innerhalb der Domain des LIN einzigartig ist. Dieses Identifikationsschema setzt Elemente des LIN in die Lage, die Quelle oder Herkunft von Daten zu bestimmen, welche durch den LIN fließen.
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Die LIN-kompatible Hubkomponente 312 ist wiederum an eine zweite Gruppe von HVAC-Komponenten (konkret, die nicht LIN-kompatiblen analogen Sensoren 314) gekoppelt. Vor allem ist die LIN-Architektur des HVAC-Moduls 300 in einer Sterntopologie angeordnet. In anderen Worten sind die LIN-kompatiblen Hubkomponente 312, der Lüfter 304 und jeder der Aktuatoren 306, 308, 310 an einen gemeinsamen Netzwerkknoten gekoppelt, welcher dem Verbindungsgewebe 324 entspricht. In der Praxis verwendet jede LIN-kompatible Komponente einen einzelnen Leiter (z. B. ein Kabel), welches als dessen LIN-Eingangs/Ausgangsverbindung dient. Diese Konfiguration ermöglicht es dem HVAC-Modul 300, mit dem Rest des Fahrzeugs unter Verwendung einer einzigen LIN-Schnittstelle zu kommunizieren, wenn dies gewünscht ist. Dementsprechend sind alle elektronischen Geräte des HVAC-Moduls 300 direkt oder indirekt mit dem LIN gekoppelt und sind daher mit dem aufnehmenden Fahrzeug unter Verwendung der entsprechenden LIN-Schaltungen und des HVAC-Modulverbinders 302 verbunden. Insbesondere muss der HVAC-Modulverbinder 302 nicht einer bestimmten ECU in dem aufnehmenden Fahrzeug zugeordnet sein. Vielmehr kann der HVAC-Modulverbinder 302 als „allgemeiner” Verbinder ausgeführt sein, das bedeutet, er ist allgemein kompatibel mit unterschiedlichen ECUs, welche nach Notwendigkeit programmiert werden können, die beabsichtigte HVAC-Systemfunktionalität zu unterstützen.
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Wie in 3 dargestellt, ist jede der LIN-kompatiblen Komponenten direkt mit dem LIN verbunden, bevorzugterweise unter Verwendung eines einzelnen elektrischen Leiters. In der Praxis kann jede der LIN-kompatiblen Komponenten in Übereinstimmung mit bekannten LIN-Techniken und Protokollen ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang zeigt 4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer LIN-kompatiblen Komponente 400. Die Komponente 400 kann einen LIN-basierten Aktuator, Lüfter, Sensor, Heizer, Hub, Schnittstelle oder dergleichen darstellen. Die dargestellte Ausführungsform der LIN-kompatiblen Komponente 400 weist vier Anschlüsse, Ports oder Verbindungen auf, welche verwendet werden für: einen LIN-Eingang/Ausgang 402; eine Adressmasse (oder Referenz) 404; eine Versorgungsspannung 406 und eine Masse oder Referenzspannung 408. Die LIN-kompatible Komponente 400 weist einen LIN-Transceiver 410 auf, um eine LIN-Datenkommunikation zu unterstützen, einen Prozessor 412 oder eine geeignet entworfene Bearbeitungslogik und eine Vielzahl von Elementen und Funktionen 414 auf, welche mit der nativen Funktionalität und dem Betrieb der LIN-kompatiblen Komponente 400 verknüpft sind (z. B. Hardware, Software und/oder Firmware, welche mit einem HVAC-Aktuator, einem HVAC-Lüfter, einem Sensor, einem Heizer oder dergleichen verknüpft ist).
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Im Gegensatz zu typischen Geräten, welche das traditionelle COOLING-Protokoll (welches separate LIN-Eingangs- und LIN-Ausgangsports verwendet) verwenden, weist die LIN-kompatible Komponente 400 einen kombinierten LIN-Eingang/Ausgang 402 auf. Der kombinierte LIN-Eingang/Ausgang 402 ermöglicht die Bildung der Knotenadresse für jede LIN-basierte Komponente in dem Netzwerk und erleichtert die Sterntopologie. In bestimmten Ausführungsformen geht das Netzwerk davon aus, dass jede LIN-basierte Komponente dazu programmiert ist, eine entsprechende Standardknotenadresse (z. B. 0X61) zu haben und auch dazu programmiert ist, eine alternative Knotenadresse zu haben. Standardmäßig ist die Adressmasse 404 eines LIN-basierten Geräts nicht mit Masse verbunden und standardmäßig wird das LIN-basierte Gerät auf den LIN-Bus unter Verwendung der Standardknotenadresse kommunizieren. Wenn ein zweites LIN-Gerät benötigt wird, dann wird dasselbe Gerät installiert und dessen Adressmasse 404 wird mit Masse verbunden werden, was das Gerät dazu zwingt, die alternative Knotenadresse zu verwenden.
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Der Prozessor 412 ist geeignet dazu ausgebildet, die Funktionalität der LIN-kompatiblen Komponente 400 zu unterstützen und die verschiedenen Aufgaben, Methoden und Verarbeitungsschritte, welche hierin beschrieben sind, auszuführen. Der Prozessor 412 kann mit einem Allzweckprozessor, einem Assoziativspeicher, einem digitalen Signalprozessor, einem anwendungsspezifischen Schaltkreis, einem feldprogrammierbaren Gatter-Array, jedem geeigneten programmierbaren Logikgerät, diskreter Gatter- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder jede Kombination davon implementiert oder ausgeführt sein, welche dazu ausgebildet ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. In der Praxis kann der Prozessor 412 als ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder eine Zustandsmaschine realisiert sein. Der Prozessor 412 unterstützt die Datenkommunikation unter Verwendung des LIN und unterstützt die nativen Elemente und Funktionen 414 während des Betriebs des HVAC-Systems. In bestimmten Ausführungsformen unterstützt der Prozessor 412 den Betrieb in Übereinstimmung mit dem veröffentlichten LIN 2.0-Protokoll.
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Wieder bezugnehmend auf 3 unterstützen die LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten (z. B. der Lüfter 304 und die Aktuatoren 306, 308, 310) die LIN-basierte Kommunikation mit der ECU, an welche der HVAC-Modulverbinder 302 angeschlossen ist. Solche LIN-basierten Datenkommunikationen können in Übereinstimmung mit bekannten und weit verbreiteten LIN-Protokollen, Standards und Techniken durchgeführt werden, welche hierin nicht im Detail beschrieben werden. Das HVAC-Modul 300 weist auch eine Anzahl von älteren oder anderweitig nicht LIN-kompatiblen Komponenten (z. B. die analogen Sensoren 314) auf. Die LIN-basierte Hubkomponente 312 fungiert als Schnittstelle, als Übersetzer, oder als Konverter zwischen der LIN-Domäne und der Nicht-LIN-Domäne. In anderen Worten kommuniziert die LIN-basierte Hubkomponente 312 mit den nicht LIN-kompatiblen Komponenten unter Verwendung analoger Techniken, Nicht-LIN-Techniken oder dergleichen. Dementsprechend kann es für die Hubkomponente 312 notwendig sein, eine Vielzahl von unterschiedlichen Nicht-LIN-Datenkommunikationen, Signalverarbeitungen und Steuerprotokollen zu unterstützen, wie dies für den Betrieb mit der Vielzahl von nicht LIN-kompatiblen Komponenten notwendig ist.
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In bestimmten Ausführungsformen empfängt die Hubkomponente 312 analoge Sensorsignale von den analogen Sensoren 314, verarbeitet die empfangenen analogen Sensorsignale und erzeugt entsprechende Sensordaten für die Übertragung unter Verwendung des LIN. Entsprechend kann die Hubkomponente 312 arbeiten, um analoge HVAC-Sensordaten in ein digitales Datenformat zu übersetzen oder zu konvertieren, welches für die Kommunikation unter Verwendung des LIN-Transceivers der Hubkomponente 312 geeignet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Hubkomponente 312 auch dazu ausgebildet sein, mit nicht LIN-kompatiblen Komponenten, welche keine analogen Sensoren sind, zu kommunizieren. In solch einer Implementierung kann die Hubkomponente 312 die bidirektionale Kommunikation mit nicht LIN-kompatiblen Komponenten unterstützen, wenn es zu Zwecken der Steuerung, Aktivierung oder Initiierung der nicht LIN-kompatiblen Komponenten und zum Zweck des Empfangens analoger Signale oder Daten von den LIN-kompatiblen Komponenten notwendig ist. Zum Beispiel könnte die Hubkomponente 312 als Schnittstelle zwischen den analogen Sensoren 314, einem oder mehreren älteren (nicht LIN-kompatiblen) Lüftern, einem oder mehreren älteren Aktuatoren, einer oder mehreren analogen HVAC-Komponenten und/oder jeder älteren HVAC-Komponente dienen. In diesem Zusammenhang kann die Hubkomponente 312 als Hubkomponente für ältere Geräte angesehen werden, welche die Verwendung von älteren HVAC-Komponenten in dem Kontext einer LIN-basierten Architektur ermöglicht.
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Das beispielhafte HVAC-Modul 300, welches in 3 dargestellt ist, stellt eine Ausführungsform dar, in welcher eine Hubkomponente als Brücke zwischen der LIN-Architektur und einer Anzahl von analogen Sensoren verwendet wird. In der Praxis kann eine Ausführungsform eines HVAC-Moduls eine unterschiedliche Netzwerktopologie verwenden. Zum Beispiel ist 5 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines HVAC-Moduls 500, welches eine LIN-Architektur einsetzt. Das HVAC-Modul 500 weist einen HVAC-Modulverbinder 502 auf, welcher kommunikativ mit einer Vielzahl von Hubkomponenten gekoppelt ist: eine LIN-kompatible Sensorhubkomponente 504; und eine LIN-kompatible Hubkomponente 506 für ältere Geräte. Die Ellipsen in 5 zeigen an, dass das HVAC-Modul 500 eine beliebige Anzahl von zusätzlichen Hubkomponenten aufweisen kann, wenn dies notwendig oder gewünscht ist. Der HVAC-Modulverbinder 502, die Sensorhubkomponente 504 und die Legacy-Hubkomponente 506 sind über geeignete Verbindungsnetzwerke 508 miteinander verbunden. Wie oben bereits für das HVAC-Modul 300 beschrieben, wird die Sensorhubkomponente 504 exklusiv dazu verwendet, mit einer Vielzahl von analogen Sensoren 510 zu kommunizieren.
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Die Hubkomponente 506 für ältere Geräte stellt eine Schnittstelle zwischen der ECU des aufnehmenden Fahrzeugs (die ECU ist in 5 nicht gezeigt) und mindestens einer älteren oder analogen HVAC-Komponente dar. Die dargestellte Ausführungsform des HVAC-Moduls 500 beinhaltet vier ältere HVAC-Komponenten: dreianaloge HVAC-Aktuatoren 512; und einen analogen HVAC-Lüfter 514. Die Hubkomponente 506 für ältere Geräte steuert den Betrieb der älteren HVAC-Komponenten in einer üblichen Art und Weise unter Überwachung durch die On-Board-ECU. In diesem Zusammenhang kann die Hubkomponente 506 für ältere Geräte reagieren, antworten oder in einer anderen Art und Weise durch LIN-basierte Steuersignale, welche von der ECU des aufnehmenden Fahrzeugs empfangen werden, beeinflusst werden. Ferner kann die Hubkomponente 506 für ältere Geräte dazu ausgebildet und konfiguriert sein, analoge Signale von den älteren HVAC-Komponenten zum Verarbeiten und Konvertieren in entsprechende LIN-basierte Daten zur Übertragung innerhalb des LIN und/oder zur Übertragung an die On-Board-ECU zu empfangen.
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Insbesondere hat das HVAC-Modul 500 keine LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten, welche direkt mit dem Verbindungsnetz 508 gekoppelt sind. Ferner sind alle der HVAC-Komponenten (z. B. analoge Sensoren 510, analoge HVAC-Aktuatoren 512 und der analoge HVAC-Lüfter 514) indirekt mit dem Verbindungsnetzwerk 508 über entweder die Sensorhubkomponente 504 oder die Hubkomponente 506 für ältere Geräte gekoppelt. Wie bereits erwähnt, sind die Sensorhubkomponente 504 und die Hubkomponente 506 für ältere Geräte beide LIN-kompatibel, um eine digitale Datenkommunikation mit einer oder mehreren ECUs in dem aufnehmenden Fahrzeug zu ermöglichen.
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6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines HVAC-Moduls 600, welches eine LIN-Architektur einsetzt. Das HVAC-Modul 600 verwendet eine „hybride” Topologie, welche ähnlich zu derjenigen ist, welche das HVAC-Modul 300 einsetzt. Das HVAC-Modul 600 weist einen HVAC-Modulverbinder 602 auf, welcher kommunikativ mit einer LIN-kompatiblen Sensorhubkomponente 504 und mit einer LIN-kompatiblen Hubkomponente 606 gekoppelt ist. Der HVAC-Modulverbinder 602, die Hubkomponente 604 und die Hubkomponente 606 sind über ein geeignetes Verknüpfungsnetzwerk 608 miteinander verbunden. Der HVAC-Modulverbinder 602 kann dazu verwendet werden, das HVAC-Modul 600 an eine ECU (nicht gezeigt) in dem aufnehmenden Fahrzeug zu koppeln.
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Die Hubkomponente 604 ist kommunikativ mit einer Vielzahl von analogen Sensoren 610 gekoppelt und mit mindestens einem analogen HVAC-Aktuator 612 gekoppelt. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist die Hubkomponente 604 nicht exklusiv für die Verwendung von analogen Sensoren reserviert. In der Tat kann die Hubkomponente 604 auch andere analoge HVAC-Komponenten aufnehmen, wenn dies notwendig oder gewünscht ist, z. B. ein zusätzliches Heizelement, einen analogen HVAC-Lüfter etc. Die Hubkomponente 604 funktioniert wie oben beschrieben, um den Betrieb von nicht LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten, mit welchen sie gekoppelt ist, zu unterstützen.
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Die Hubkomponente 606 ist kommunikativ mit einer Vielzahl von analogen HVAC-Aktuatoren 614 und mit einem analogen HVAC-Lüfter 616 gekoppelt. Es sollte verstanden werden, dass die Hubkomponente 606 auch eine beliebige Anzahl von analogen HVAC-Komponenten unterstützen kann, wenn dies notwendig oder erwünscht ist, z. B. ein zusätzliches Heizelement, zusätzliche analoge HVAC-Lüfter, analoge Sensoren, etc. Die Hubkomponente 606 arbeitet wie oben beschrieben, um den Betrieb von nicht LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten, mit welchen diese gekoppelt ist, zu unterstützen.
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Das HVAC-Modul 600 weist auch eine Anzahl von digitalen HVAC-Komponenten auf, welche direkt mit dem LIN über das Verknüpfungsnetz 608 gekoppelt sind. In diesem speziellen Beispiel weisen die HVAC-Komponenten ohne Einschränkung auf: zwei digitale HVAC-Aktuatoren 618 und einen digitalen HVAC-Lüfter 620. Wie in 6 dargestellt, können diese LIN-kompatiblen HVAC-Komponenten direkt mit dem HVAC-Modulverbinder 602 gekoppelt sein, um LIN-Datenkommunikation mit einer On-Board-ECU zu ermöglichen.
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Die beispielhaften Ausführungsformen, welche oben beschrieben sind, zeigen, wie ein LIN-basiertes HVAC-Modul flexibel in einer Vielzahl von Topologien konfiguriert werden kann, um moderne LIN-kompatible HVAC-Komponenten und/oder nicht LIN-kompatible ältere HVAC-Komponenten einzusetzen. Ferner nutzen diese Ausführungsformen keine verkettete Anordnung von LIN-kompatiblen Komponenten (welche nicht so robust und fehlerfrei wie die beschriebene Sterntopologie sein könnte). In der Praxis benötigt jeder LIN-Schaltkreis nur eine elektrische Leitung zu der ECU. Dementsprechend kann die Anzahl von Leitern und elektrischen Verbindungen gegenüber älteren Systemen, welche eine Punkt-zu-Punkt-Anordnung zwischen der ECU und den HVAC-Komponenten aufweisen, reduziert werden.
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Ein HVAC-Modul welches die Charakteristiken und Funktionalitäten aufweist, welche oben beschrieben wurden, leitet von der Verwendung des LIN 2.0-Protokolls, wie es durch die SAE J2602-1 modifiziert wird, bestimmte Vorteile ab. Diese Vorteile weisen auf, ohne Beschränkung: eine einzige Bitrate (z. B. 10417 kbps) kann für eine Leistungsstabilität validiert werden; die konsistente Verfügbarkeit von Slave-Statusinformationen vereinfacht die Netzwerkmanagementsoftware; die EMC-Leistung erfüllt die nordamerikanischen Anforderungen; Diagnosekommandos sind nicht notwendig; ermöglicht sterngekoppelte Topologien; weite Verfügbarkeit von LIN-Transceivern und integrierten Schaltkreisen; vereinfachtes Adressierungsschema, wobei Nachrichtenidentifikatoren bestimmten Knotenadressen zugewiesen werden; Verwenden einer einzigen Verbindung zu Masse, um eine Vielzahl von Knotenadressen zu beeinflussen; definiertes Slave-Verhalten bei Vorhandensein eines Netzwerkfehlers; und geschützte Nachrichtenidentifikatoren und Checksummenkalkulationen, welche den geschützten Identifikator aufweisen.
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Während in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, sollte deutlich werden, dass eine Vielzahl von Variationen existiert. Es sollte auch deutlich werden, dass die hierin beschriebene Ausführungsform oder Ausführungsformen nicht dazu gedacht sind, den Geltungsbereich, die Anwendbarkeit oder Konfiguration des beanspruchten Gegenstandes in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird die vorangegangene detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine geeignete Anleitung zum Implementieren der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen bereitstellen. Es sollte verstanden werden, dass eine Vielzahl von Änderungen in der Funktion und der Anordnung der Elemente gemacht werden kann, ohne von dem Geltungsbereich, welcher durch die Ansprüche definiert ist, was auch bekannte Äquivalente und vorhersehbare Äquivalente zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Patentanmeldung einschließt, abzuweichen.
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Weitere Ausführungsformen
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- 1. Heiz-, Ventilier- und Luftkonditionierungsmodul (Klimamodul, HVAC) für ein Fahrzeug, wobei das HVAC-Modul aufweist:
eine HVAC-Struktur zur Aufnahme einer Vielzahl von HVAC-Systemkomponenten, wobei die HVAC-Struktur dazu ausgebildet ist, in einem aufnehmenden Fahrzeug installiert zu werden;
ein Verbindungsnetzwerk, welches eine erste Gruppe der Vielzahl von HVAC-Systemkomponenten aufweist und eine Hubkomponente aufweist, wobei die Hubkomponente mit einer zweiten Gruppe der Vielzahl von HVAC-Systemkomponenten gekoppelt ist; und
ein HVAC-Modulverbinder, welcher mit dem Verbindungsnetzwerk gekoppelt ist, wobei der HVAC-Modulverbinder dazu ausgebildet ist, eine Datenkonnektivität zwischen dem Verbindungsnetz und einem elektronischen Steuermodul des aufnehmenden Fahrzeugs herzustellen.
- 2. HVAC-Modul aus Ausführungsform 1, wobei das Verbindungsnetzwerk eine lokale Verbindungsnetzwerkarchitektur (LIN) ist.
- 3. HVAC-Modul aus Ausführungsform 2, wobei die LIN-Architektur kompatibel mit dem Standard SAE J2602 ist.
- 4. HVAC-Modul aus Ausführungsform 1, wobei das Verbindungsnetzwerk in einer Sterntopologie angeordnet ist.
- 5. HVAC-Modul aus Ausführungsform 1, wobei die zweite Gruppe der Vielzahl von HVAC-Systemkomponenten analoge Sensorkomponenten aufweist.
- 6. HVAC-Modul aus Ausführungsform 5, wobei die Hubkomponente analoge Sensorsignale, welche von den analogen Sensorkomponenten empfangen werden, bearbeitet, um entsprechende Sensordaten für die Übertragung unter Verwendung des Verbindungsnetzwerks zu erzeugen.
- 7. Heiz-, Ventilier- und Luftkonditionierungsmodul (Klimamodul, HVAC) für ein Fahrzeug, wobei das HVAC-Modul aufweist:
einen HVAC-Modulverbinder zum Herstellen einer Datenkonnektivität zwischen einem elektronischen Steuermodul eines aufnehmenden Fahrzeugs und einem lokalen Verbindungsnetzwerk (LIN) des HVAC-Moduls;
eine Sensorhubkomponente, welche mit dem HVAC-Modulverbinder gekoppelt ist, wobei die Sensorhubkomponente einen LIN-Transceiver aufweist, um eine LIN-Datenkommunikation zu unterstützen; und
eine Vielzahl von analogen Sensorkomponenten, welche mit der Sensorhubkomponente gekoppelt sind, um analoge Sensorsignale der Sensorhubkomponente bereitzustellen, zum Verarbeiten und Konvertieren in entsprechende Sensordaten, welche mit dem LIN kompatibel sind.
- 8. HVAC-Modul aus Ausführungsform 7, ferner aufweisend eine HVAC-Komponente, welche mit dem HVAC-Modulverbinder gekoppelt ist, wobei die HVAC-Komponente einen LIN-Transceiver aufweist, um LIN-Datenkommunikation zu unterstützen.
- 9. HVAC-Modul nach Ausführungsform 7, ferner aufweisend:
eine Hubkomponente für ältere Geräte, welche mit dem HVAC-Modulverbinder gekoppelt ist, wobei die Hubkomponente für ältere Geräte einen LIN-Transceiver aufweist, um LIN-Datenkommunikation zu unterstützen; und
zumindest eine ältere HVAC-Komponente, welche mit der Hubkomponente für ältere Geräte gekoppelt ist, wobei die Hubkomponente für ältere Geräte eine Schnittstelle zwischen dem elektronischen Steuermodul des aufnehmenden Fahrzeugs und der zumindest einen älteren HVAC-Komponente bereitstellt.
- 10. HVAC-Modul aus Ausführungsform 9, wobei die Hubkomponente für ältere Geräte den Betrieb von mindestens einer älteren HVAC-Komponente in Reaktion auf LIN-basierte Steuersignale, welche von dem elektronischen Steuermodul des aufnehmenden Fahrzeugs empfangen werden, steuert.
- 11. HVAC-Modul nach Ausführungsform 9, wobei die Hubkomponente für ältere Geräte analoge Signale von der mindestens einen älteren HVAC-Komponente zum Verarbeiten und Konvertieren in entsprechende LIN-basierte Daten empfängt.
- 12. HVAC-Modul nach Ausführungsform 7, ferner aufweisend eine digitale HVAC-Komponente, welche mit dem HVAC-Modulverbinder gekoppelt ist, wobei die digitale HVAC-Komponente einen LIN-Transceiver aufweist, um LIN-Datenkommunikation zu unterstützen.
- 13. Klimasteuermodul für ein Fahrzeug, wobei das Klimasteuermodul aufweist:
eine Datentransportverbindung, um Datenkommunikation für ein lokales Verbindungsnetzwerk (LIN) bereitzustellen;
eine Vielzahl von LIN-kompatiblen Komponenten, wobei jede LIN-kompatible Komponente einen entsprechenden LIN-Transceiver aufweist, um mit der Datentransportverknüpfung zu kommunizieren und wobei jede LIN-kompatible Komponente dazu ausgebildet ist, zumindest eine Funktion des Klimasteuermoduls zu unterstützen;
eine LIN-kompatible Hubkomponente, welche einen entsprechenden LIN-Transceiver aufweist, um mit der Datentransportverbindung zu kommunizieren; und
eine Vielzahl von nicht LIN-kompatiblen Komponenten, welche kommunikativ mit der LIN-kompatiblen Hubkomponente gekoppelt sind, wobei jede der nicht LIN-kompatiblen Komponenten dazu ausgebildet ist, zumindest eine Funktion des Klimasteuermoduls zu unterstützen.
- 14. Klimasteuermodul nach Ausführungsform 13, wobei:
die Datentransportverbindung einen physikalischen elektrischen Leiter aufweist; und
das Klimasteuermodul ferner einen Verbinder zum Herstellen einer Datenkonnektivität mit dem elektrischen Steuermodul des Fahrzeugs aufweist.
- 15. Klimasteuermodul nach Ausführungsform 13, wobei die Vielzahl von LIN-kompatiblen Komponenten und die LIN-kompatible Hubkomponente in einer Sterntopologie angeordnet sind.
- 16. Klimasteuermodul nach Ausführungsform 13, wobei die Vielzahl von nicht LIN-kompatiblen Komponenten eine Vielzahl von analogen Sensorkomponenten aufweisen.
- 17. Klimasteuermodul nach Ausführungsform 16, wobei die LIN-kompatible Hubkomponente den Betrieb der analogen Sensorkomponenten in Reaktion auf Steuerdaten, welche über die Datentransportverbindung empfangen werden, steuert.
- 18. Klimasteuermodul nach Ausführungsform 16, wobei die LIN-kompatible Hubkomponente analoge Sensorsignale, welche von den analogen Sensorkomponenten empfangen werden, verarbeitet, um entsprechende Sensordaten für die Übertragung unter Verwendung von LIN zu erzeugen.
- 19. Klimasteuermodul nach Ausführungsform 13, wobei jede der Vielzahl von LIN-kompatiblen Komponenten und die LIN-kompatible Hubkomponente einen entsprechenden LIN-Identifikator hat, welcher innerhalb der LIN-Domäne einzigartig ist.
- 20. HVAC-Modul nach Ausführungsform 13, wobei der LIN kompatibel mit dem Standard SAE J2602 ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- SAE J2602-1 [0021]
- SAE J2602-1 [0023]
- SAE J2602-1 [0023]
- SAE J2602-1 [0040]
- Standard SAE J2602 [0041]
- Standard SAE J2602 [0041]
