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Die Erfindung betrifft ein Energie-effizientes Netzwerk von ein oder mehreren LIN-Modulen, insbesondere für ein Fahrzeug.
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Ein Fahrzeug kann eine Vielzahl von LIN (Local Interconnect Network) Modulen zur Bereitstellung von ein oder mehreren Funktionen im Fahrzeug umfassen. Ein LIN-Modul kann z.B. ein oder mehrere LEDs (Light Emitting Diodes) umfassen, um Teile des Fahrzeugs zu beleuchten.
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Ein LIN-Modul wird typischerweise mit der Bordnetzspannung (z.B. 12–13V) eines elektrischen Bordnetzes versorgt. Die Bordnetzspannung kann dann direkt für eine Kommunikation über einen LIN-Datenbus verwendet werden. Über den LIN-Datenbus kann ein LIN-Modul mit einem zentralen Steuermodul des Fahrzeugs kommunizieren. Beispielsweise kann ein LIN-Modul über den LIN-Datenbus Anweisungen empfangen, um eine Fahrzeugfunktion bereitzustellen (z.B. um eine LED des LIN-Moduls zu aktivieren).
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Ein LIN-Modul wird typischerweise dazu verwendet, eine relativ einfache Fahrzeugfunktion (wie z.B. eine Beleuchtungsfunktion) bereitzustellen. Desweiteren wird meist eine relativ große Anzahl von (ggf. gleichen) LIN-Modulen in einem Fahrzeug verbaut. Es ist daher wünschenswert, dass ein LIN-Modul Kosten-effizient hergestellt und Energie-effizient betrieben werden kann.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Kosten- und Energie-effizientes LIN-Modul für eine bestimmte Fahrzeugfunktion bereitzustellen. Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument mit der Aufgabe, den Energieverbrauch eines LIN-Moduls zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Schaltkreis für ein LIN-Modul beschrieben. Der Schaltkreis kann einen integrierten Schaltkreis, insbesondere einen IC-Chip, umfassen. Weiterhin kann der Schaltkreis insbesondere einen System-Basis-Chip (SBC) für das LIN-Modul umfassen oder der Schaltkreis kann ein SBC für das LIN-Modul sein. Das LIN-Modul kann über einen LIN-Datenbus angesteuert werden. Mit anderen Worten, das LIN-Modul kann über einen LIN-Datenbus mit anderen Komponenten eines LIN-Netzwerkes (insbesondere mit einem Master-Modul des LIN-Netzwerkes) kommunizieren. Dabei wird der LIN-Datenbus mit einer ersten Versorgungsspannung betrieben. Die erste Versorgungsspannung kann einer Batteriespannung (von z.B. 12–13V) eines Fahrzeugs entsprechen.
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Der Schaltkreis umfasst eine Versorgungs-Schnittstelle (z.B. einen Pin) zur Bereitstellung von elektrischer Energie mit einer zweiten Versorgungsspannung, wobei sich die zweite Versorgungsspannung von der ersten Versorgungsspannung unterscheidet. Die zweite Versorgungsspannung kann z.B. eine Versorgungsspannung für eine Logik-Komponente des Schaltkreises sein. Beispielsweise kann die zweite Versorgungsspannung bei ca. 5V, 4.5V oder 3.3V oder weniger liegen. Der Schaltkreis kann somit über die Versorgungs-Schnittstelle direkt mit elektrischer Energie versorgt werden, welche die zweite Versorgungsspannung aufweist. Mit anderen Worten, über die Versorgungs-Schnittstelle des Schaltkreises (und des LIN-Moduls) kann ein Strom mit der zweiten Versorgungsspannung zur Energieversorgung bereitgestellt werden. Bei der Versorgungs-Schnittstelle kann es sich um die einzige Schnittstelle des Schaltkreises bzw. des LIN-Moduls handeln, über die elektrische Energie für den Betrieb der Komponenten des Schaltkreises bzw. des LIN-Moduls bezogen werden kann. Insbesondere umfasst der Schaltkreis bzw. das LIN-Modul typischerweise keine weitere Versorgungs-Schnittstelle für die Bereitstellung von elektrischer Energie mit der ersten Versorgungsspannung.
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Desweiteren umfasst der Schaltkreis eine Kommunikations-Schnittstelle (z.B. einen Pin) zur Kopplung des Schaltkreises (bzw. des LIN-Moduls) mit dem LIN-Datenbus. Der Schaltkreis und/oder das LIN-Modul können ein oder mehrere Kommunikations-Schnittstellen umfassen (z.B. eine Eingangsschnittstelle und eine Ausgangsschnittstelle). Zur Übertragung von Daten über den LIN-Datenbus kann ein Potential auf dem LIN-Datenbus zwischen einem Masse-Potential und der ersten Versorgungsspannung wechseln. Durch die zeitliche Abfolge von unterschiedlichen Potentialen (Masse bzw. erste Versorgungsspannung) können Daten über den LIN-Datenbus übertragen werden.
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Außerdem umfasst der Schaltkreis einen Modul-Spannungswandler, der eingerichtet ist, elektrische Energie mit der ersten Versorgungsspannung auf Basis von der elektrischen Energie mit der zweiten Versorgungsspannung zu generieren und an einem Ausgang des Modul-Spannungswandlers bereitzustellen. Der Ausgang des Modul-Spannungswandlers ist (ggf. direkt) mit der Kommunikations-Schnittstelle gekoppelt und es wird somit ermöglicht, die für die Übertragung von Daten erforderlichen Potentiale (insbesondere das Potential mit der ersten Versorgungsspannung) zu generieren. Desweiteren kann ein Eingang des Modul-Spannungswandlers mit der Versorgungs-Schnittstelle des Schaltkreises bzw. des LIN-Moduls (ggf. direkt) gekoppelt sein.
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Der Modul-Spannungswandler kann einen Kosten-effizienten (und ggf. wenig Energieeffizienten) Spannungswandler umfassen, da die für die Übertragung von Daten erforderliche Menge an elektrischer Energie relativ gering ist (insbesondere im Vergleich zu dem Energieverbrauch von anderen Komponenten des Schaltkreises bzw. des LIN-Moduls). Beispielsweise kann der Modul-Spannungswandler eine Ladungspumpe (z.B. eine Dickson-Ladungspumpe) umfassen, wenn die erste Versorgungsspannung größer als die zweite Versorgungsspannung ist. Andererseits kann der Modul-Spannungswandler z.B. einen Spannungsregler umfassen, wenn die zweite Versorgungsspannung größer als die erste Versorgungsspannung ist.
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Der Schaltkreis umfasst weiter (zumindest) eine Energie-verbrauchende Komponente, die (ggf. direkt) mittels elektrischer Energie mit der zweiten Versorgungsspannung betrieben wird. Insbesondere kann die Energie-verbrauchende Komponente derart ausgelegt sein, dass die zweite Versorgungsspannung direkt (ohne Spannungswandlung) an die Energieverbrauchende Komponente angelegt werden kann. Alternativ kann die elektrische Energie mit der zweiten Versorgungsspannung bei Bedarf mit einem weiteren Spannungswandler auf eine dritte Versorgungsspannung gewandelt werden, mit der dann die Energie-verbrauchende Komponente betrieben wird. Beispielsweise können die zweite Versorgungsspannung bei 5V und die dritte Versorgungsspannung bei 3,3V liegen, d.h. die dritte Versorgungsspannung kann kleiner sein als die zweite Versorgungsspannung. Desweiteren kann der Betrag einer Differenz zwischen der zweiten Versorgungsspannung und der dritten Versorgungsspannung kleiner sein als der Betrag einer Differenz zwischen der ersten Versorgungsspannung und der zweiten Versorgungsspannung. So können die Wandlerverluste (im Verbleich zu einem LIN-Modul, das direkt mit der ersten Versorgungsspannung versorgt wird) reduziert werden.
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Die Energie-verbrauchende Komponente kann z.B. eine Logik-Komponente, insbesondere eine Prozessor-basierte Steuereinheit (z.B. einen Mikrocontroller) und/oder eine Kommunikationseinheit (z.B. einen LIN-Transceiver) für das LIN-Modul, umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Energie-verbrauchende Komponente einen Treiber zur Ansteuerung von ein oder mehreren Leuchtdioden (z.B. von Light Emitting Diodes, LEDs) des LIN-Moduls umfassen. Die Leuchtdioden werden typischerweise mit einer Vorwärtsspannung angesteuert, die kleiner als oder gleich wie die zweite Versorgungsspannung ist (z.B. 2,5V–4V).
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Die (mindestens) eine Energie-verbrauchende Komponente weist typischerweise einen (signifikant) höheren Energieverbrauch auf als für die Kommunikation über den LIN-Datenbus benötigt wird. Es ist daher Energie-effizienter und Kosten-effektiver, die elektrische Energie für den Schaltkreis bzw. für das LIN-Modul direkt mit der zweiten Versorgungsspannung bereitzustellen, mit der die elektrische Energie für die (mindestens) eine Energie-verbrauchende Komponente des Schaltkreises bzw. des LIN-Moduls benötigt wird (bzw. die relativ nah (im Vergleich zu der ersten Versorgungsspannung) an einer benötigten dritten Versorgungsspannung liegt). Die erste Versorgungsspannung (für Kommunikationszwecke) kann dann mittels eines Modul-Spannungswandlers generiert werden. So kann ein Kosten- und Energie-effizientes LIN-Modul für eine bestimmte Fahrzeugfunktion (z.B. für eine Lichtfunktion) bereitgestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein LIN-Modul zur Bereitstellung einer Funktion in einem Fahrzeug beschrieben. Das LIN-Modul umfasst einen in diesem Dokument beschriebenen Schaltkreis (insbesondere einen in diesem Dokument beschriebenen SBC). Das LIN-Modul kann z.B. eine Licht-Funktion bereitstellen. Insbesondere kann das LIN-Modul ein oder mehrere Leuchtdioden umfassen, die über den Schaltkreis angesteuert und mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein LIN-Netzwerk (insbesondere für ein Fahrzeug) beschrieben. Das LIN-Netzwerk umfasst mindestens eines der in diesem Dokument beschriebenen LIN-Module. Das mindestens eine LIN-Modul ist eingerichtet, über eine (einzige) Versorgungs-Schnittstelle elektrische Energie mit einer zweiten Versorgungsspannung aufzunehmen. Insbesondere kann das LIN-Modul eingerichtet sein, ausschließlich elektrische Energie mit der zweiten Versorgungsspannung aufzunehmen.
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Das LIN-Netzwerk umfasst weiter einen LIN-Datenbus zur Übertragung von Daten an das bzw. von dem mindestens einen LIN-Modul. Wie bereits oben dargelegt, wird der LIN-Datenbus mit einer ersten Versorgungsspannung (insbesondere mit einer Batteriespannung des Fahrzeugs) betrieben.
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Das LIN-Netzwerk umfasst außerdem ein Master-Modul, welches mit dem mindestens einen LIN-Modul in einer Master-Slave Beziehung steht. Insbesondere kann das Master-Modul eingerichtet sein, die Übertragung von Daten an das bzw. von dem mindestens einen LIN-Modul zu steuern. Beispielsweise kann das Master-Modul über den LIN-Datenbus (durch Aussenden eines Headers) einem LIN-Modul des LIN-Netzwerkes das Recht zuteilen, Daten auf den LIN-Datenbus zu legen. Desweiteren kann das Master-Modul eine Gateway-Funktion aufweisen, um es dem mindestens einen LIN-Modul zu ermöglichen, mit Komponenten des Fahrzeugs in anderen Bussystemen zu kommunizieren.
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Außerdem umfasst das LIN-Netzwerk einen zentralen Netzwerk-Spannungswandler, der eingerichtet ist, elektrische Energie mit der zweiten Versorgungsspannung zu generieren (insbesondere auf Basis von elektrischer Energie mit der ersten Versorgungsspannung) und an einem Ausgang des Netzwerk-Spannungswandlers bereitzustellen. Die Versorgungs-Schnittstelle des mindestens einen LIN-Moduls kann dann über eine Versorgungsleitung mit dem Ausgang des Netzwerk-Spannungswandlers verbunden sein. So kann ggf. eine Vielzahl von LIN-Modulen mit elektrischer Energie mit der zweiten Versorgungsspannung versorgt werden.
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Durch die zentrale Bereitstellung von elektrischer Energie mit der zweiten Versorgungsspannung wird ein Kosten- und Energie-effizienter Betrieb einer Vielzahl von LIN-Modulen ermöglicht. Insbesondere kann z.B. durch Verwendung eines Schaltwandlers in dem Netzwerk-Spannungswandler die zweite Versorgungsspannung mit hoher Energieeffizienz generiert werden (insbesondere aus der ersten Versorgungsspannung). Es kann somit ein Kosten- und Energie-effizientes Netzwerk von LIN-Modulen bereitgestellt werden.
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Das Master-Modul kann einen Spannungsregler umfassen, der eingerichtet ist, eine für die Kommunikation über den LIN-Datenbus verwendete Spannung zu regeln. Beispielsweise kann die Spannung am Ausgang des Spannungsreglers auf Basis von der ersten Versorgungsspannung geregelt werden. Der Spannungsregler des Master-Moduls und die Modul-Spannungswandler der ein oder mehreren LIN-Module können eingerichtet sein, die am jeweiligen Ausgang bereitgestellte Spannung gemäß einem vordefinierten, gemeinsamen Zielwert zu regeln. Der gemeinsame Zielwert kann z.B. einer Soll-Spannung (von z.B. 12–13V) des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs entsprechen. So kann gewährleistet werden, dass auch bei einem Einbruch der ersten Versorgungsspannung (z.B. bei einem Start eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs) eine stabile Kommunikation über den LIN-Datenbus erfolgen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene LIN-Netzwerk umfasst.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 ein Schaltbild eines beispielhaften LIN-Moduls;
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2 ein Schaltbild eines beispielhaften LIN-Moduls mit einer Ladungspumpe; und
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3 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Netzwerks von LIN-Modulen.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung eines Kosten- und Energie-effizienten LIN-Moduls. 1 zeigt in diesem Zusammenhang ein Schaltbild eines beispielhaften LIN-Moduls 100. Das dargestellte LIN-Modul 100 umfasst eine Vielzahl von LEDs 125, 126, 127 (z.B. zur Erzeugung von Licht in unterschiedlichen Farben wie Rot, Grün und Blau) und ist eingerichtet, Licht für eine Beleuchtung des Innenraums eines Fahrzeugs zu erzeugen (z.B. zur Generierung eines bestimmten Ambientes im Fahrzeug). Ein LIN-Modul kann weniger oder mehr als die in 1 dargestellten drei LEDs 125, 126, 127 umfassen.
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Das LIN-Modul 100 weist eine Versorgungs-Schnittstelle (z.B. einen Versorgungspin) 101 auf, die eingerichtet ist, eine erste Versorgungsspannung 131 (insbesondere die Batteriespannung) des Fahrzeugs aufzunehmen, um die Komponenten des LIN-Moduls 100 mit elektrischer Energie zu versorgen. Desweiteren umfasst das LIN-Modul 100 ein oder mehrere Kommunikations-Schnittstellen (z.B. Kommunikationspins) 102, 103, die an einen LIN-Datenbus des Fahrzeugs angeschlossen werden können, um eine Kommunikation des LIN-Moduls 100 mit anderen Komponenten des Fahrzeugs zu ermöglichen. Außerdem umfasst das LIN-Modul 100 eine Masse-Schnittstelle (z.B. einen Massepin) 104, der mit einer Masse des Fahrzeugs verbunden werden kann.
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Das LIN-Modul 100 umfasst eine Kommunikationseinheit 123 (z.B. einen LIN-Transceiver), die eingerichtet ist, über die ein oder mehreren Kommunikations-Schnittstellen 102, 103 eine Steuernachricht zu empfangen und/oder eine Feedbacknachricht zu senden. Desweiteren umfasst das LIN-Modul 100 eine Steuereinheit 122 (z.B. einem Mikroprozessor), die eingerichtet ist, eine Funktion des LIN-Moduls 100 zu steuern. Beispielsweise kann die Steuereinheit 122 eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die ein oder mehreren LEDs 125, 126, 127 Licht emittieren. Insbesondere kann die Steuereinheit 122, in Reaktion auf den Empfang einer Steuernachricht, eine bestimmte Funktion des LIN-Moduls 100 bewirken.
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Außerdem umfasst das in 1 dargestellte LIN-Modul 100 einen LED-Treiber 124, der eingerichtet ist, die ein oder mehreren LEDs 125, 126, 127 selektiv anzusteuern, und zu bewirken, dass die ein oder mehreren LEDs 125, 126, 127 Licht emittieren. Desweiteren kann das LIN-Modul 100 ein oder mehrere weitere elektronische Komponenten 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 umfassen.
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Die Kommunikationseinheit 123, die Steuereinheit 122 und der LED-Treiber 124 werden typischerweise mit einer zweiten Versorgungsspannung 132 (z.B. 5V) betrieben, die sich von der über die Versorgungs-Schnittstelle 101 bereitgestellten ersten Versorgungsspannung 131 (z.B. der Batteriespannung bei 12–13V) unterscheidet. Die zweite Versorgungsspannung 132 ist dabei meist geringer als die erste Versorgungsspannung 131. Um die zweite Versorgungsspannung 132 im LIN-Modul 100 bereitzustellen, umfasst das LIN-Modul 100 einen Spannungswandler 121. Um die Kosten des LIN-Moduls 100 gering zu halten, wird dabei typischerweise kein Schaltregler (wie z.B. ein Buck-Wandler) verwendet. Stattdessen kann z.B. ein Linearregler in dem Spannungswandler 121 verwendet werden.
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Die Verwendung von einem Kosten-effizienten Spannungswandler 121 führt typischerweise zu relativ hohen Wandlerverlusten, die als Verlustwärme aus dem LIN-Modul 100 abgeführt werden müssen. In einem Beispiel ergeben sich die folgenden Energieverluste: Die Stromaufnahme I_Logic der Logik-Komponenten des LIN-Moduls 100 (insbesondere der Steuereinheit 122 und der Kommunikationseinheit 123) kann zusammen bei ca. 30mA liegen. Durch jede der drei LED’s 125, 126, 127 (Rot, Grün, Blau) kann ebenfalls ein Strom I_LED von ca. 30mA fließen. Die Verlustleistung beträgt somit: P_tot = (V_BAT – V_D)·(I_Logic + I_LED_R+ I_LED_G+ I_LED_B), wobei V_BAT die erste Versorgungsspannung 131 und V_D die zweite Versorgungsspannung 132 ist. Bei einer aktiven LED 125, 126, 127 ergibt sich somit eine Verlustleistung von P_tot_1LED = 12,3V·(30mA + 30mA) = 12,3V·60mA = 0,74 W, und bei drei aktiven LEDs 125, 126, 127 ergibt sich somit eine Verlustleistung von P_tot_3LED = 12,3V·(30mA + 90mA) = 1,48 W.
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Die Steuereinheit 122, die Kommunikationseinheit 123, der LED-Treiber 124 und der Spannungswandler 121 können auf einem Schaltkreis 150 (insbesondere auf einem sogenannten System Basis Chip, SBC) implementiert sein. Der Schaltkreis 150 kann eine Versorgungs-Schnittstelle 151 (zur Bereitstellung von elektrischer Energie mit der ersten Versorgungsspannung 131), ein oder mehrere Kommunikations-Schnittstellen 152, 153 (zur Verbindung des Schaltkreises 150 mit dem LIN-Datenbus) und eine Masse-Schnittstelle (zur Kopplung des Schaltkreises mit Masse) umfassen.
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2 zeigt ein LIN-Modul 200, welches eine Ladungspumpe 221 umfasst, die eingerichtet ist, die erste Versorgungsspannung 131 aus der zweiten Versorgungsspannung 132 zu generieren. Die Ladungspumpe 221 kann als ein Beispiel für einen Modul-Spannungswandler des LIN-Moduls 200 betrachtet werden. Desweiteren umfasst das LIN-Modul 200 eine Versorgungs-Schnittstelle (z.B. einen Versorgungspin) 201, die eingerichtet ist, elektrische Energie mit der zweiten Versorgungspannung 132 aufzunehmen, um die Komponenten 221, 122, 123, 124, 125, 126, 127 des LIN-Moduls 200 zu betreiben. Insbesondere können die Komponenten des LIN-Moduls 200 (weitestgehend) direkt mit der zweiten Versorgungsspannung 132 betrieben werden. Das in 2 dargestellte LIN-Modul 200 umfasst zu diesem Zweck nicht mehr den Spannungswandler 121.
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Durch die direkte Aufnahme von elektrischer Energie mit der zweiten Versorgungsspannung 132 können die Logik-Komponenten 122, 123 des LIN-Moduls 200 (insbesondere die Steuereinheit 122 und die Kommunikationseinheit 123) ohne Wandlerverluste betrieben werden. Desweiteren können auch die Energieverluste für den Betrieb der LEDs 125, 126, 127 reduziert werden.
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Die von der Ladungspumpe 221 bereitgestellte erste Versorgungsspannung 131 kann dazu verwendet werden, das LIN-Modul 200 über die ein oder mehreren Kommunikations-Schnittstellen 102, 103 mit einem LIN-Datenbus zu koppeln. Der LIN-Datenbus wird typischerweise mit der ersten Versorgungsspannung 131 betrieben. Die für die Anbindung an den LIN-Datenbus erforderliche Energiemenge ist jedoch gering im Vergleich zu der Energiemenge, welche für den Betrieb der anderen Komponenten 122, 123, 124, 125, 126, 127 des LIN-Moduls 200 benötigt werden. Somit können die durch die Ladungspumpe 221 verursachten Wandlerverluste typischerweise vernachlässigt werden.
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Das LIN-Modul 200 wird somit nicht mit der ersten Versorgungsspannung 131 (z.B. mit der Batteriespannung des Fahrzeugs) versorgt, sondern direkt mit einer zweiten Versorgungsspannung 131, die für den Betrieb von einigen oder allen der Energieverbrauchenden Komponenten 122, 123, 124 des LIN-Moduls 200 benötigt wird. Die für die LIN Kommunikation erforderliche erste Versorgungsspannung 131 kann dann mittels einer Ladungspumpe (bzw. Charge-Pump) 221 auf einem Chip des LIN-Moduls 200 generiert werden. Dadurch entfällt der Spannungswandler 121 und die LED-Treiber 124 können entsprechend kleiner dimensioniert werden, da weniger Verlustwärme abgeführt werden muss.
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Die Verlustleistung im LIN-Modul 200 ergibt sich beispielhaft als P_tot = V_D·(I_Logic + I_LED_R+ I_LED_G+ I_LED_B), was für eine aktive LED 125, 126, 127 eine Verlustleistung von P_tot_1LED = 5V·(30mA + 30mA) = 5V·60mA = 0,3 W, und was für drei aktive LEDs LED 125, 126, 127 eine Verlustleistung von P_tot_3LED = 5V·(30mA + 90mA)= 0,6 W ergibt. Somit ergibt sich für das LIN-Modul 200 aus 2 eine Reduktion der Verlustleistung von 0,44 W bis zu 0,88 W im Vergleich zu dem LIN-Modul 100 aus 1. Bei der Verwendung von ca. 50 solcher LIN-Module 200 in einem Fahrzeug ergibt sich eine Reduktion der Verlustleistung von 22 W bis zu 44 W.
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In analoger Weise zu dem LIN-Modul 100 aus 1 können die Steuereinheit 122, die Kommunikationseinheit 123, der LED-Treiber 124 und der Modul-Spannungswandler 221 auf einem Schaltkreis 250 (insbesondere auf einem sogenannten System Basis Chip, SBC) implementiert sein. Der Schaltkreis 250 kann eine (der Versorgungs-Schnittstelle 201 entsprechende) Versorgungs-Schnittstelle 251 (zur Bereitstellung von elektrischer Energie mit der zweiten Versorgungsspannung 132), ein oder mehrere (der Kommunikations-Schnittstellen 102, 103 entsprechende) Kommunikations-Schnittstellen 252, 253 (zur Verbindung des Schaltkreises 250 mit dem LIN-Datenbus) und eine Masse-Schnittstelle (zur Kopplung des Schaltkreises 250 mit Masse) umfassen.
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3 zeigt ein Netzwerk 300 mit einer Vielzahl von LIN-Modulen 200, die über einen LIN-Datenbus 304 mit einem Master-Modul 301 verbunden sind. In 3 sind die LIN-Module 200 beispielhaft über die Kommunikations-Schnittstelle 102 mit dem LIN-Datenbus 304 verbunden. Das Netzwerk 300 umfasst einen zentralen Netzwerk-Spannungswandler 303, der eingerichtet ist, die zweite Versorgungsspannung 132 aus der ersten Versorgungsspannung 131 zu generieren, so dass die erste Versorgungsspannung 131 der Vielzahl von LIN-Modulen 200 über eine Versorgungsleitung bereitgestellt werden kann. Da der zentrale Netzwerk-Spannungswandler 303 nur einmal für eine Vielzahl von LIN-Modulen 200 benötigt wird, kann der zentrale Netzwerk-Spannungswandler 303 einen Energie-effizienten Schaltwandler umfassen. Solche Spannungswandler 303 können eine Effizienz von mehr als 90% erreichen. Für das o.g. Beispiel ergibt sich somit weiterhin eine Reduzierung der Verlustleistung um 20–40W (bei einem Netzwerk 300 mit ca. 50 LIN-Modulen 200).
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Das Master-Modul 301 kann ggf. einen Spannungsregler umfassen, der eingerichtet ist, die für die Kommunikation über den LIN-Datenbus 304 erforderliche Spannung zu regeln. So kann gewährleistet werden, dass Abweichungen der von den LIN-Modulen 200 und von dem Master-Module 301 für die Kommunikation verwendeten Potentiale klein gehalten werden können (insbesondere kleiner als eine vordefinierte Abweichungs-Schwelle von z.B. 10%). So kann eine zuverlässige Kommunikation innerhalb des LIN-Netzwerkes 300 sichergestellt werden (auch bei einem Start eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs).
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Durch das in diesem Dokument beschriebene LIN-Modul 200 kann somit der Energieverbrauch eines Netzwerkes 300 von LIN-Modulen 200 substantiell reduziert werden (um ca. 50–60%). Dabei bleibt der Verdrahtungsaufwand des Netzwerks 300 unverändert. Die Kosten für eine Ladungspumpe 221 können durch den Wegfall eines Spannungswandlers 121 und durch die thermischen Vorteile aufgrund der reduzierten Verluste meist überkompensiert werden. Der in diesem Dokument beschriebene Ansatz kann auf LIN-Module im Allgemeinen angewendet werden, insbesondere bei LIN-Modulen, bei denen elektrische Energie mit einer zweiten Versorgungsspannung 132 bereitgestellt werden muss, die von der ersten Versorgungsspannung 131 (d.h. insbesondere von der Batteriespannung) abweicht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
