DE10329707A1

DE10329707A1 - Datenbussystem mit einer Mehrzahl von an zumindest eine Busleitung angeschlossenen Busteilnehmern

Info

Publication number: DE10329707A1
Application number: DE2003129707
Authority: DE
Inventors: Herbert Jochum
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-02-03

Abstract

Es wird ein Bussystem mit einer Mehrzahl von Busteilnehmern vorgestellt, bei dem mehrere räumlich benachbarte Busteilnehmer als Gruppe eine gemeinsame Spannungsaufbereitungsschaltung aufweisen, welche die Busteilnehmer der Gruppe mit Energie versorgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bussystem mit einer Mehrzahl von angeschlossenen Busteilnehmern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Bussysteme werden beispielsweise als Datenbussysteme mit einem normierten CAN-Busprotokoll zur Datenübertragung zwischen unterschiedlichen Komponenten eines Fahrzeugs eingesetzt. Das CAN-Busprotokoll definiert dabei sowohl die physischen Eigenschaften des auf dem Datenbus übertragenen Signals, also zulässige Spannungspegelbereiche, Stromaufnahme und dergleichen, welche zur physischen Aufbereitung der Signale, insbesondere zur Umwandlung in binäre Signale erforderlich sind.

Zudem kann aus der Energie der Signale auf der Busleitung Energie für die Versorgung der Busteilnehmer gewonnen werden. Dazu weist jeder Busteilnehmer eine entsprechende Spannungsversorgungsschaltung auf, welche sicherstellt, dass die Kommunikation auf den Busleitungen durch die Energieentnahme nicht gestört wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Weiterbildung eines derartigen Bussystems aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

So können mehrere räumlich benachbarte Busteilnehmer zu einer Gruppe zusammengefasst werden, die eine gemeinsame Spannungsversorgungsschaltung aufweisen, welche die Busteilnehmer der Gruppe mit Energie versorgt. Dabei wird ausgenutzt, dass auf kurzen Distanzen die Energie weitgehend verlustfrei übertragen werden kann und keiner nochmaligen Aufbereitung bedarf. Die gemeinsame Nutzung der Spannungsversorgungsschaltung durch die Busteilnehmer der Gruppe ist auch deshalb unproblematisch, weil diese Aufbereitung für alle Busteilnehmer gleich ist und keine individuelle Anpassung auf den jeweiligen Busteilnehmer erforderlich ist. Durch die Zusammenlegung der Spannungsversorgung entsteht zudem die Möglichkeit, für die Gruppe eine technisch hochwertigere Spannungsversorgungsschaltung, bspw. digital gesteuerte Spannungswandler einzusetzen, die gegenüber den üblicherweise für die einzelnen Busteilnehmer eingesetzten Spannungswandlern einen höheren Wikungsgrad und geringere Verlustleistung, insbesondere geringere thermische Abwärme aufweisen, was den Schaltungsaufwand insgesamt reduziert und den Wirkungsgrad insgesamt erhöht.

Vorzugsweise verfügt die Gruppe räumlich benachbarter Busteilnehmer zudem eine gemeinsame physische Aufbereitungseinrichtung auf, bestehend beispielsweise aus einem Verstärker, einer Amplitudenbegrenzungsschaltung sowie einer Schwellwertschaltung. Vorzugsweise verfügt jeder Busteilnehmer der Gruppe weiter über eine eigene logische Auswerteeinrichtung, denn eine gemeinsame logische Auswerteeinrichtung müsste einen Multiplexbetrieb für die angeschlossenen Busteilnehmer gewährleisten, was den Aufwand an die Soft- und Hardware deutlich erhöhen würde oder aber eine Anpassung des Protokolls des Datenbussystems erforderlich machen würde, um die Busteilnehmer der Gruppe weiterhin individuell adressieren zu können. Durch eine individuelle logische Auswerteinrichtung können die Busteilnehmer zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtung zusammengefasst werden, ohne dass das Datenbussystem ansonsten darauf angepasst werden müsste. Insbesondere sind auch gemischte Systeme denkbar, bei denen nur einige der Busteilnehmer zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtung zusammengefasst werden, während andere über eine allein ihnen zugeordnete physischen Aufbereitungseinrichtung verfügen.

Jeder Busteilnehmer der Gruppe bleibt dabei vorzugsweise über eine eigene Busadresse adressierbar.

Vorzugsweise sind die Busteilnehmer innerhalb der Gruppe über eine interne Gruppenbusleitung untereinander sowie mit der gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtung verbunden sind, wobei die logischen Auswerteeinrichtungen der Busteilnehmer dabei direkt auf die Gruppenbusleitung zugreifen, d.h. die Gruppenbusleitung aufgrund ihrer Kürze keine Zwischenschaltung physischer Aufbereitungseinrichtungen bedarf, wie diese sonst für Datenbussysteme üblich sind.

In der Regel verfügt jeder Busteilnehmer über ein eigenes Gehäuse. Auch die zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtung zusammengefassten räumlich benachbarten Busteilnehmer verfügen vorzugsweise weiterhin über jeweils ein eigenes Gehäuse, wobei das Gehäuse eines Busteilnehmers der Gruppe auch die physische Aufbereitungseinrichtung aufnimmt und die Busteilnehmer mit ihrem Gehäuse durch Steckverbindungen miteinander verbunden sind. Vorzugsweise werden die Gehäuse dabei direkt zusammengesteckt, d.h. die Gehäusen der Busteilnehmer der Gruppe zueinander ausgelegte Steckverbindungselemente für die Bildung einer Steckverbindung aufweisen und die Gehäuse baulich zusammengeführt, so dass diese dabei an diesen Steckverbindungselementen unmittelbar elektrisch verbunden werden, es also keine Verbindungskabel zwischen den einzelnen Gehäusen der Busteilnehmer der Gruppe gibt.

An den Gehäusen der Busteilnehmer der Gruppe sind vorzugsweise mechanische Sicherungsmittel zur Absicherung der mechanischen und elektrischen Verbindung gegen unabsichtliches Lösen voneinander vorgesehen.

Ein derartiges Datenbussystems kann in einem Kraftfahrzeug mit zumindest einem Datenbus (CAN1, CAN2) angewendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und Figuren näher erläutert.
Die Figuren zeigen:
l Blockschaltbild eines Bussystems mit mehreren zu einer Gruppe zusammengefassten Busteilnehmern
2 Gehäuse der zwei Busteilnehmer mit gemeinsamer Spannungsversorgungsschaltung sowie physischer Aufbereitungseinheit vor dem Zusammenstecken in verschiedenen Ansichten
3 zwei Busteilnehmer mit deren Gehäuse in zerlegter Ansicht mit einem Verriegelungsschieber
4 Gehäuse der Busteilnehmer gemäß 3 in zusammengebauter Form
Die 1 zeigt ein Datenbussystem, bestehend in diesem Falle aus zwei Datenbusleitungen (CAN1, CAN2) mit unterschiedlicher Protokollstruktur, wobei die Erfindung selbstverständlich auch für Bussysteme ohne Datenübertragung oder nur eine Datenbusleitung anwendbar ist. Das Datenbussystem weist eine Mehrzahl (n,n>1) von an einen Datenbus angeschlossenen Busteilnehmern T1,T2,...Tn auf, wobei in der 1 die Busteilnehmer T1,T2 mit ihrem inneren Aufbau blockmäßig dargestellt sind. Die Busteilnehmer T1,T2 sind räumlich benachbart und daher als Gruppe zusammengefasst, die in diesem Ausführungsbeispiel über eine gemeinsame Spannungsversorgungsschaltung Uc als auch über eine gemeinsame physische Aufbereitungseinrichtung A1.1 als auch A2.1 verfügen, wobei A1.1 die Busteilnehmer T1,T2 der Gruppe gemeinsam mit dem physisch aufbereiteten Signal der Datenbusleitung CAN1 versorgt, während A2.1 die Signale der Datenbusleitung CAN2 für beide Busteilnehmer aufbereitet. Die von beiden Busteilnehmern T1, T2 gemeinsam genutzten physischen Aufbereitungseinrichtungen A1.1,A2.1 weisen dabei einen Verstärker, eine Amplitudenbegrenzungsschaltung sowie eine Schwellwertschaltung auf.
Die gemeinsame Spannungsversorgungsschaltung Uc der räumlich benachbarten Busteilnehmer T1,T2 versorgt beide mit Energie. Die Energie kann dabei entweder über eine separate Versorgungsleitung Ubatt oder aus der Energie des Signals auf den Datenbusleitungen gewonnen werden.
Bei bidirektionaler Datenübertragung von den Busteilnehmern auch auf den Datenbus kann die physische Aufbreitungseinrichtung A1.1 als auch A2.1 auch jeweils die Signale an den jeweiligen Datenbus senden.
Jeder Busteilnehmer T1,T2 der Gruppe verfügt jedoch über eine eigene logische Auswerteeinrichtung C1,C2, so dass die Busteilnehmer auf logischer Ebene im Datenbus weiterhin als getrennte Busteilnehmer aufgefasst werden können und über eine eigene Busadresse individuell adressierbar bleiben, ohne dass es eines Multiplexbetriebs in der logischen Auswerteeinrichtung bedürfte.
Die Busteilnehmer T1,T2 sind innerhalb der Gruppe über je eine interne Gruppenbusleitung für jede Datenbusleitung CAN1, CAN2 untereinander sowie mit der gemeinsamen jeweiligen physischen Aufbereitungseinrichtung A1.1 für CAN1,A2.1 für CAN2 verbunden, wobei die logischen Auswerteeinrichtungen C1,C2 der Busteilnehmer dabei direkt auf die Gruppenbusleitung zugreifen, ohne dass es einer nochmaligen physischen Zwischenaufbereitung bedürfte.
Die zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtung (A1.1,A.2.1) zusammengefassten räumlich benachbarten Busteilnehmer T1,T2 verfügen über jeweils ein eigenes Gehäuse G1,G2, wobei das Gehäuse G1 des Busteilnehmers T1 auch die physischen Aufbereitungseinrichtungen A1.1,A2.1 aufnimmt und die anderen Busteilnehmer T1,T2 mit ihrem Gehäusen G1,G2 durch Steckverbindungen S1,S2 miteinander verbunden sind.
Die Gehäuse G1,G2 der Busteilnehmer T1,T2 der Gruppe weisen dabei zueinander ausgelegte Steckverbindungselemente S1,S2 für die Bildung einer Steckverbindung auf und werden baulich zusammengeführt und dabei an diesen Steckverbindungselementen unmittelbar elektrisch verbunden und zusätzlich durch mechanische Sicherungsmittel gesichert.
2 zeigt eine denkbare Ausgestaltung des Gehäuses G1 und G2 zweier Busteilnehmer T1,T2, wobei der Busteilnehmer T1 in seinem Gehäuse G1 die gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtungen als auch die gemeinsame Spannungsversorgungsschaltung aufnimmt und über Buchsenkontakte S1 verfügt, mit denen der Busteilnehmer T1 unmittelbar und ohne Zwischenschaltung von Kabeln mit entsprechenden Steckerpins S2 am Gehäuse G2 des Busteilnehmers T2 verbunden ist und den Busteilnehmer T2 darüber mit den aufbereiteten Signalen als auch mit einer aufbereiteten Versorgungsspannung versorgt. In dieser speziellen Ausgestaltung ist in Busteilnehmer T1 auch der zentrale Master für die Steuerung der Kommunikation auf den Datenbussen sowie die Koordination eines Datenaustausches zwischen beiden Datenbussen enthalten.
In 2 ebenfalls erkennbar sind die an den Gehäusen G1 und G2 ausgebildeten mechanischen Sicherungsmittel M ausgestaltet als Rastmittel, über welche die Gehäuse G1 und G2 nach dem Zusammenführen verrastet und so gegen ein versehentliches Lösen gesichert werden.
Eine alternative Ausgestaltung des mechanischen Aufbaus ist in 3 zu erkennen, wobei dort die Busteilnehmer T1 und T2 mit ihren Gehäusen G1 und G2 sowie den darin befindlichen Leiterplatten LP1,LP2 in zerlegter Ansicht vor dem Zusammenbau erkennbar sind. Die Kontaktelemente S1.1,S2.1 zur Verbindung der Busteilnehmer T1,T2 untereinander sind als MQS-Einpressstifte ausgeführt und direkt auf der jeweiligen Leiterplatte LP1,LP2 der Busteilnehmer T1,T2 montiert und sind im zusammengebauten Zustand entsprechende Öffnungen der Leiterplatte des gegenüberliegenden Busteilnehmers unter Bildung einer sicheren elektrischen Verbindung eingepreßt. Die Gehäuse G1 und G2 bestehen jeweils aus einer Ober- und Unterschale (G1.1,G1.2,G2.1,G2.2), wobei die zueinander gerichtete Oberschale G1.1 des Busteilnehmers T1 sowie die Unterschale G2.2 des Busteilnehmers T2 Öffnungen zur Durchführung der Einpressstifte S1.1, S2.1 aufweisen. Zwischen den beiden Gehäusen G1 und G2 ist ein Verriegelungsschieber M angeordnet, welcher geführt über entsprechende Berührungspunkte an den Gehäusen G1 und G2 ein positionsgenaues Zusammenführen der beiden Gehäuse G1 und G2 und dabei Einpressen der Einpressstifte exakt an der vorgesehenen Position ermöglicht. Zudem sind Kontaktpins S.1.3 auch zu den Busleitungen hin erkennbar.
4 zeigt die Busteilnehmer T1 und T2 in der Ausgestaltung aus 3 mit Verriegelungsschieber M in zusammengebauter Position.

Claims

Bussystem mit einer Mehrzahl (n,n>1) von an zumindest eine Busleitung angeschlossenen Busteilnehmern (T1,T2,...Tn), a) wobei die Busteilnehmer auch über eine Spannungsversorgungsschaltung verfügen und mittels dieser aus einer Versorgungsleitung mit Energie versorgt werden dadurch gekennzeichnet, dass b) mehrere räumlich benachbarte Busteilnehmer (T1,T2) als Gruppe eine gemeinsame Spannungsversorgungsschaltung (Uc) aufweisen
Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der/den Busleitungen) (CAN1,CAN2) energiereiche Signale übertragen werden, aus denen mittels der Spannungsversorgungsschaltung Energie zur Versorgung der Busteilnehmer gewonnen wird und die Signale zudem in einer für die räumlich benachbarten Busteilnehmer (T1,T2) gemeinsam genutzten physischen Aufbereitungseinrichtung (A1.1,A2.1) aufweisen, welche die Busteilnehmer (T1,T2) der Gruppe mit dem physisch aufbereiteten Signal versorgt und/oder die Signale der Busteilnehmer (T1,T2) zur Übertragung auf dem Datenbus (CAN1,CAN2) physisch aufbereitet.
Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Busteilnehmer (T1,T2) der Gruppe jedoch über eine eigene logische Auswerteeinrichtung (C1,C2,...Cn) verfügt.
Bussystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Busteilnehmer (T1,T2) der Gruppe über eine eigene Busadresse adressierbar ist.
Bussystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Busteilnehmer (T1,T2) innerhalb der Gruppe über eine interne Gruppenbusleitung untereinander sowie mit der gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtung (A1.1,A2.1) verbunden sind, wobei die logischen Auswerteeinrichtungen (C1,C2) der Busteilnehmer dabei direkt auf die Gruppenbusleitung zugreifen.
Bussystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von mehreren Busteilnehmern gemeinsam genutzte physische Aufbereitungseinrichtung (A1.1,A2.1) einen Verstärker, eine Amplitudenbegrenzungsschaltung sowie eine Schwellwertschaltung aufweist.
Bussystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen physischen Aufbereitungseinrichtung (A1.1,A2.1) zusammengefassten räumlich benachbarten Busteilnehmer (T1,T2) über jeweils ein eigenes Gehäuse (G1,G2) verfügen, wobei das Gehäuse (G1) eines Busteilnehmers (T1) auch die physische Aufbereitungseinrichtung (A1.1,A2.1) aufnimmt und die Busteilnehmer (T1,T2) der Gruppe mit ihrem Gehäusen (G1,G2) durch eine Steckverbindung (S12) miteinander verbunden sind.
Bussystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gehäusen (G1,G2) der Busteilnehmer (T1,T2) der Gruppe zueinander ausgelegte Steckverbindungselemente (S1,S2) für die Bildung einer Steckverbindung aufweisen und die Gehäuse (G1,G2) baulich zusammengeführt und dabei an diesen Steckverbindungselementen unmittelbar elektrisch verbunden werden.
Bussystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gehäusen (G1,G2) der Busteilnehmer (T1,T2) der Gruppe mechanische Sicherungsmittel (M) zur Absicherung der mechanischen und elektrischen Verbindung gegen unabsichtliches Lösen voneinander vorgesehen sind.
Verwendung eines Bussystems nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug mit zumindest einer Busleitung (CAN1, CAN2).