DE19933824B4

DE19933824B4 - Datenkommunikationssystem

Info

Publication number: DE19933824B4
Application number: DE19933824A
Authority: DE
Inventors: Rudi Dipl.-Ing. Schieck (FH); Rudi Dipl.-Ing. Ludwig (TH)
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: DE19933824A1

Abstract

Ein Datenkommunikationssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weist eine mehrere Datenleitungen (3) umfassende Bus-Struktur, einen Diagnosestecker (10) sowie eine Schutzschaltung (6) auf. Als Schutzschaltung (6) ist in jede Datenleitung (3) ein Wechselschalter (7) eingesetzt, dessen Basiskontakt (8) mit dem Diagnosestecker (10), dessen einer Schaltkontakt (11) mit Masse (12) und dessen anderer Schaltkontakt (13) mit der Datenleitung (3) verbunden ist, wobei der Wechselschalter (7) in einer Ausgangsstellung an Masse (12) und bei Anschluß eines Diagnosegerätes (15) an den Diagnosestecker (10) an der Datenleitung (3) anliegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenkommunikationssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer mehrere Datenleitungen umfassenden Bus-Struktur, einem Anschlußkontakte aufweisenden Diagnosestecker sowie einer Schutzschaltung.
Ein in Kraftfahrzeugen gebräuchliches Datenkommunikationssystem zur Kontrolle, Verknüpfung und Steuerung einer Vielzahl von Funktionen ist beispielsweise das CAN-Bus-System mit zwei parallelen Bus-Leitungen. Die an die Bus-Leitungen angeschlossenen Steuergeräte des Kraftfahrzeugs kommunizieren über einen Diagnosestecker mit einem externen Diagnosegerät. Hierbei erweist es sich als problematisch, daß der Stecker des Diagnosegerätes elektrostatisch aufgeladen sein kann und beim Aufstecken auf den Diagnosestecker diese Ladung freigibt, woraufhin erhebliche Schäden am Kraftfahrzeug bzw. an den an das Bus-System angeschlossenen Steuergeräten entstehen. Außerdem besteht bei einem frei zugänglichen Diagnosestecker die Möglichkeit einen Kurzschluß durch entsprechende Überbrückung der Kontakte zu verursachen, der ebenfalls zu Funktionsbeeinträchtigungen der Steuergeräte und des Bus-Systems führt.
Die DE-A-43 06 361 offenbart ein Datenkommunikationssystem, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit Bus-Struktur. Zwischen der Datenleitung und dem Bezugspotential ist eine Schutzschaltung mit drei Strom-Spannungs-Kennlinienbereichen a, b und c angeordnet, wobei unterhalb einer Schwellspannung, die über der regulären Spannung der Datenleitung liegt, zwischen Datenleitung und Bezugspotential kein Ableitstrom durch die Schutzschaltung fließt, oberhalb der Schwellspannung unterhalb einer Eckspannung ein steiler Anstieg des Stromes über der Spannung erfolgt und oberhalb der Eckspannung der Strom durch die Schutzschaltung begrenzt ist. Die Realisierung dieser aufwendigen Schutzschaltung erfolgt durch eine Kombination mehrerer elektronischer Bauteile, die zum einen mit Masse und zum anderen mit einem neutralen Punkt des symmetrischen Bus-Systems in Verbindung stehen.
Im weiteren ist aus der EP-B-0 653 813 ein buchsenförmiger Steckverbinder zum Verbinden eines Schaltungsträgers mit einem geerdeten Kopfverbinder bekannt, der einen schützenden Deckel mit wenigstens einem leitfähigen Abschnitt umfaßt. Der Steckverbinder weist ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Anschlußklemmen auf, wobei jede Anschlußklemme einen Paarungsabschnitt zur mechanischen und elektrischen Anlage an einem in dem geerdeten Kopfverbinder untergebrachten Stiftanschluß besitzt. Darüber hinaus ist an den Anschlußklemmen ein Kontaktabschnitt ausgebildet, der an einem leitfähigen Bereich des Schaltungsträgers mechanisch und elektrisch anliegen kann, wobei die Kontaktabschnitte eine Öffnung zum vereinfachten Einsetzen des Schaltungsträgers bilden. Wenigstens eine der Anschlußklemmen ist eine Erdungsanschlußklemme mit einem Deckelberührungssegment, das wenigstens an einem leitfähigen Abschnitt des Deckelelementes mechanisch und elektrisch leitend anliegt. Der Schaltungsträger und der Deckel sind mittels der Erdungsanschlußklemme verbunden, um einen wirksamen Schutz gegen statische Aufladung bereitzustellen.
Des weiteren zeigt das DE-U-295 06 489 einen Service-Rücksteller für Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Diagnosebuchsen, bestehend aus einer Schalteinrichtung mit einem Ausgang zur Abgabe eines für den Rückstelleingang einer Serviceintervall-Auswerteelektronik bestimmten Reset-Signals, einem zum Anschluß an Masse bestimmten Eingang und wenigstens einem weiteren, zum Anschluß an eine Bordspannung bestimmten Eingang, wobei der Ausgang und die Eingänge in Parallelschaltung an zugeordnete Kontakte von wenigstens zwei zum Anschluß an je eine der Diagnosebuchsen bestimmten Steckern angeschlossen sind. Zwischen der Schalteinrichtung und den Kontakten ist ein selbsttätig wirksamer Berührungs- und Kurzschluß-Schutz geschaltet, der bei Benutzung eines der Stecker ausgewählte Kontakte desselben von ausgewählten Kontakten des anderen Steckers entkoppelt.
Ferner ist aus der EP-A-0 895 899 eine Datenbusleitung mit über Knoten angeschlossenen Sende- und Empfangskomponenten bekannt. An jedem Knoten ist ein Abschlußwiderstand in die Bus-Leitung schaltbar und beidseits des Abschlußwiderstandes liegt jeweils ein unabhängig betätigbarer erster bzw. zweiter Schalter, mit dem die Bus-Leitung beiderseits des Abschlußwiderstandes unterbrochen werden kann. Aufgrund der Anordnung der Schalter und Abschlußwiderstände wird eine virtuelle Ring-Busübertragung ermöglicht, mit der Leitungsfehler umgangen und defekte Komponenten unwirksam gemacht werden. Ein wirksamer Schutz vor einem Kurzschluß oder vor der Einleitung einer unerwünschten Ladung in die Datenbusleitung besteht nicht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Datenkommunikationssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen wirksamen Schutz gegen elektrostatische Entladung sowie unbeabsichtigte Manipulationen bereitstellt und dabei mit einem geringen Aufwand realisiert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Schutzschaltung in jede Datenleitung ein Wechselschalter eingesetzt ist, dessen Basiskontakt mit dem Diagnosestecker, dessen einer Schaltkontakt mit Masse und dessen anderer Schaltkontakt mit der Datenleitung verbunden ist, wobei der Wechselschalter in einer Ausgangsstellung an Masse und bei Anschluß eines Diagnosegerätes an den Diagnosestecker an der Datenleitung anliegt
Aufgrund dieser Ausgestaltung ist der Diagnosestecker in der Ausgangsstellung der Wechselschalter stets mit Masse verbunden. Ein Kurzschluß des Datenkommunikationssystems, der beispielsweise durch eine unbeabsichtigte Berührung des Diagnosesteckers hervorgerufen werden kann, ist somit nicht möglich, da keine Verbindung zwischen dem Diagnosestecker und den Datenleitungen besteht. Im weiteren werden am Diagnosestecker freigesetzte elektrostatische Ladungen direkt auf Masse geleitet, wodurch eine Funktionsbeeinträchtigung des Datenkommunikationssystems ebenfalls weitgehend ausgeschlossen wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind die Datenleitungen parallele Datenleitungen eines Can-Busses und die Wechselschalter unmittelbar hinter dem Diagnosestecker in die zugeordnete Datenleitung eingesetzt. Durch die Plazierung der Wechselschalter ist der gesamte Can-Bus vor Beschädigungen durch eine elektrostatische Entladung sowie durch einen Kurzschluß oder ein Aufstecken eines ungeeigneten Steckers auf den Diagnosestecker geschützt.
Bevorzugt sind die Wechselschalter als Relais ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist das Relais als Schließer ausgeführt. Das Relais benötigt nach seiner Erregung eine bestimmte Zeitspanne für den Schaltvorgang. Diese Zeitspanne ist ausreichend, um elektrostatische Ladungen über Masse abzuleiten, bevor eine Verbindung zwischen dem Diagnosestecker und der Datenleitung hergestellt ist. Die Ausgestaltung des Relais als Schließer stellt bei fehlender Erregung die Verbindung zur Masse sicher.
Um bei einer ordnungsgemäßen Verwendung des Datenkommunikationssystems eine Verbindung zu des Datenleitungen der Bus-Struktur herzustellen, erfolgt vorzugsweise eine Beaufschlagung des Relais mittels eines elektrischen Signals des externen Diagnosegerätes.
Bevorzugt ist das Diagnosegerät zum Datenaustausch über eine separate Steuerleitung mit einem der Steuergeräte gekoppelt. Das Diagnosegerät und das Steuergerät tauschen vorbestimmte, gegebenenfalls codierte Daten mittels der Steuerleitung aus, woraufhin das Diagnosegerät oder das Steuergerät die Beaufschlagung des Relais bewirkt.
Zweckmäßigerweise erfolgt das elektrische Signal zur Beaufschlagung des Relais in Abhängigkeit vom Typ des Diagnosegerätes. Somit wird die Verbindung zur Datenleitung nur beim Anschluß eines geeigneten Diagnosegerätes hergestellt und eine Beeinflussung des Datenkommunikationssystems beispielsweise durch den Anschluß eines unzulässigen Kodiersteckers ist nahezu ausgeschlossen. Das Diagnosegerät kann zu seiner Erkennung beispielsweise einen geeigneten Abschlußwiderstand umfassen oder ent sprechende Kennungsdaten über die Steuerleitung an das Diagnosegerät senden.
Zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Datenleitungen der Bus-Struktur und dem Diagnosegerät, erfolgt vorteilhafterweise die Beaufschlagung des Relais mittels eines elektrischen Signals eines Steuergerätes des Kraftfahrzeugs. Die Beaufschlagung des Relais wird somit innerhalb des Kraftfahrzeuges bewirkt.
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, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung eines Schaltplanes eines erfindungsgemäßen Datenkommunikationssystems und
2 die Darstellung nach 1 im geschalteten Zustand.
Das Datenkommunikationssystem umfaßt nach 1 zwei Steuergeräte 1, die über Verbindungsleitungen 2 mit parallelen Datenleitungen 3 des als Can-Bus 4 ausgebildeten Bussystems in Verbindung stehen. Der Can-Bus 4 weist zwischen den Datenleitungen 3 eingesetzte Abschlußwiderstände 5 auf. Im weiteren Verlauf des Can-Busses 4 ist eine Schutzschaltung 6 vorgesehen, die aus jeweils einem in eine Datenleitung 3 eingesetzten Wechselschalter 7 besteht, wobei die Wechselschalter 7 Bestandteile eines Relais sind und mit ihren Basiskontakten 8 mit jeweils einem Anschlußkontakt 9 eines offenliegenden Diagnosesteckers 10 in Verbindung stehen. Ein Schaltkontakt 11 jedes Wechselschalters 7 ist mit Masse 12 und ein anderer Schaltkontakt 13 mit der zugeordneten Datenleitung 3 gekoppelt. In der Ausgangsstellung liegt ein Kontaktarm 14 jedes Wechselschalters 7 an dem mit der Masse 12 verbundenen Schaltkontakt 11 an, weshalb keine Verbindung zwischen dem Diagnosestecker 10 und den Datenleitungen 3 besteht. Neben den Anschlußkontakten 9 für die Datenleitungen 3 ist jeweils ein Anschlußkontakt 9 zum Anschluß an Masse 12 und an eine Spannungsversorgungseinrichtung 17 vorgesehen.
Wird gemäß 2 ein externes Diagnosegerät 15 über entsprechende Verbindungsleitungen 16 an den Anschlußkontakten 9 des Diagnosesteckers 10 angeschlossen, sendet das Diagnosegerät 15 ein elektrisches Signal zur Beaufschlagung der Wechselschalter 7 und die Kontaktarme 14 kommen an den Schaltkontakten 13 zur Anlage, wonach eine Verbindung zwischen dem Diagnosegerät 15 und den Datenleitungen 3 besteht. Aufgrund der Trägheit der Wechselschalter 7 verstreicht eine gewisse Zeitspanne vom Anschluß des Diagnosegerätes 15 an den Diagnosestecker 10 bis zur Verbindung des Diagnosesteckers 10 mit den Datenleitungen 3. Während dieser Zeitspanne werden elektrostatische Aufladungen über die Masse 3 abgeleitet und schädigen sonach nicht den Can-Bus 4 mit den zugeordneten Steuergeräten 1.

Claims

Datenkommunikationssystem für Kraftfahrzeuge mit einer mehrere Datenleitungen (3) umfassenden Bus-Struktur, einem Diagnosestecker (10) sowie einer Schutzschaltung (6), dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschaltung (6) in jede Datenleitung (3) ein Wechselschalter (7) eingesetzt ist, dessen Basiskontakt (8) mit dem Diagnosestecker (10) verbunden ist, wobei ein Schaltkontakt (11) des Wechselschalters (7) mit Masse (12) und ein anderer Schaltkontakt (13) des Wechselschalters (7) mit der Datenleitung (3) verbunden ist, wobei der Basiskontakt (8) des Wechselschalters (7) in einer Ausgangsstellung an Masse (12) und bei Anschluß eines Diagnosegerätes (15) an den Diagnosestecker (10) an der Datenleitung (3) anliegt, wobei von dem Anschluß des Steckers des Diagnosegerätes (15) an den Diagnosestecker (10) bis zur Verbindung des Diagnosesteckers (10) mit den Datenleitungen (3) eine Zeitspanne vergeht, in der elektrostatische Aufladungen des Diagnosegerätes (15) über die Masse (3) abgeleitet werden.
Datenkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenleitungen (3) parallele Datenleitungen eines Can-Busses (4) und die Wechselschalter (7) unmittelbar hinter dem Diagnosestecker (10) in die zugeordnete Datenleitung (3) eingesetzt sind.
Datenkommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselschalter (7) als Relais ausgebildet sind.
Datenkommunikationssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beaufschlagung des Relais mittels eines elektrischen Signals des externen Diagnosegerätes (15) erfolgt.
Datenkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosegerät (15) zum Datenaustausch über eine separate Steuerleitung mit einem Steuergerät (1) des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, welches an die Datenleitungen (3) der Bus-Struktur angeschlossen ist.
Datenkommunikationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Relais mittels eines elektrischen Signals eines Steuergerätes (1) des Kraftfahrzeugs erfolgt.
Datenkommunikationssystem nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal zur Beaufschlagung des Relais in Abhängigkeit vom Typ des Diagnosegerätes (15) erfolgt, um nur die Verbindung eines geeigneten Diagnosegeräts (15) herzustellen.