DE4392671C2 - Kommunikationssystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Verbindungssy­ steme und insbesondere auf elektrische Systeme für Kraftfahrzeuge, für die Steue­ rung und die Betätigung des Fahrzeugs und seiner Zubehörteile.

Als Fahrzeugsteuerungs- und Zubehörfunktionen in Kraftfahrzeugen zusätzlich ein­ gebaut wurden, hat die nach und nach erfolgende Hinzufügung von jedem Zube­ hörteil und anderen Schaltungen eine erhöhte Komplexität im elektrischen System sowie in der üblichen elektrischen Übertragungsanordnung bewirkt. Typischerweise wird zumindest einer und meistens mehr als ein Kabelbaum mit einer Vielzahl von Leitungen konstruiert, und zwar entsprechend der Anzahl von Sensoren und Betä­ tigungselementen, die in dem Fahrzeug zu betreiben sind.

Aus der US 4,794,269 ist eine computergesteuerte Kontrolleinheit ausschließlich für die Stromversorgung innerhalb von Automobilschaltkreisen bekannt. Eine Da­ tenübertragung bzw. Kommunikation mit Sensoren oder Betätigungselementen außer für die Stromversorgung ist nicht vorgesehen.

Aus der EP 0 051 849 ist ein Kabelsystem in Multiplexing-Technologie für Kraft­ fahrzeuge bekannt. Dieses System enthält eine zentrale Steuereinheit, die über eine Datenübertragungsleitung und eine Stromleitung mit einer Vielzahl von Schnittstellenmodulen verbunden ist. Die Schnittstellenmodule sind über Verbin­ dungseinrichtungen jeweils mit dem Hauptkabel und mit den Sensoren bzw. Betäti­ gungselementen verbunden. Die Datenübertragung des Systems zwischen zentra­ ler Steuereinheit und den Schnittstellenmodulen erfolgt gemäß Multiplexing- Technologie über einen Kabelstrang.

Da die Vielzahl von Schaltungen und Zubehörteilen, die in Kraftfahrzeugen ver­ wendet werden, gemäß Zubehörzusammenstellungen oder aufgrund von Kunden­ wünschen variieren, wird eine breite Vielzahl von Kabelbäumen und Verbindungs­ einrichtungen für die Montage hergestellt und zugeliefert, und zwar abhängig von den Merkmalen, die in dem individuellen Kraftfahrzeug zur Anwendung kommen. Entsprechend der Anzahl an Sensoren und Betätigungselementen müssen deshalb ständig unterschiedliche Strukturen von Kabelbäumen inklusive der entsprechen­ den Verbindungseinrichtungen hergestellt werden. Probleme ergeben sich auch durch die teilweise sehr großen Entfernungen, die die Signale von der Steuerein­ heit zu den Sensoren und Betätigungselementen zurückzulegen haben. Durch die langen Kabelstrecken machen sich Störeinflüsse deutlich bemerkbar, und Repara­ turen bei Ausfall einer Funktion der Steuereinheit sind schwierig durchzuführen, da die Fehlersuche nicht auf einen Teil des Systems beschränkt werden kann. Wei­ terhin stellt der Energieverlust in Systemen mit Steuer- und Arbeitseinrichtungen, die durch ausgedehnte Kabelbäume miteinander verbunden sind, ebenfalls ein Problem bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikati­ onssystem für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das auch nach Einbau in das Kraftfahr­ zeug sehr flexibel und anpassungsfähig bleibt, so daß es universell für eine Viel­ zahl von Anwendungen und Bestückungen des Kraftfahrzeugs mit entsprechenden Sensoren und Betätigungselementen und deren Steuer- und Datenverarbeitungs­ organen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung liefert ein für verschiedene Netzwerkarten ausgelegtes Kommunikationssystem für Motorfahrzeuge, in dem eine Mehrzahl von Kontroll- Mikroprozessormodulen bzw. Mikroprozessor-Steuermodulen mit einer Mehrzahl von I/O (input/output = Eingangs/Ausgangs)-Interface-Mikroprozessormodulen bzw. I/O-Mikroprozessor-Schnittstellenmodulen kommuniziert, wobei jedes dieser Schnittstellen- bzw. Interfacemodule mit einer oder mehreren Arbeitseinheiten wie Sensoren oder Betätigungselementen gekoppelt ist. Jedes Kontrollmodul und Inter­ facemodul ist durch universelle Verbindungseinrichtungen bzw. Verbinder an eine Hauptleitung gekoppelt, wobei die Interfacemodule in großer Nähe zu den Senso­ ren und den Betätigungselementen angeordnet sind, so daß diese durch einfache, kurze Überlagerungs-Verdrahtung mit dem Mikroprozessor-Schnittstellenmodul verbunden sind.

Vorzugsweise erlaubt eine örtliche Aufteilung der Kontroll-Mikroprozessor­ funktionen und der Interface-Mikroprozessorfunktionen die Möglichkeit, universell aufgebaute Blöcke zu verwenden, um ein gewünschtes System zu schaffen, und beseitigt die Notwendigkeit für zahlreiche Vielfachleitungskabelbäume.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt ein Kontroll-Mikroprozessormodul einen ersten Mikroprozessor, in erster Linie um technische Algorithmen auszufüh­ ren, und zwar vorzugsweise um Datensignale zu erzeugen, die Steuerbefehlsdaten erzeugen. Die Kontrollmodule weisen auch für verschiedene Arten von Netzwerken ausgelegte Datenübertragungs- bzw. Kommunikationseinrichtungen für Datenüber­ tragung hoher Geschwindigkeit auf, um im Mikroprozessor verarbeitete Daten zu übertragen und zu empfangen. Solche Module empfangen technische bzw. inge­ nieurmäßige Daten, manipulieren diese Daten, um technische Daten in der Form von Befehlen zu berechnen, speichern Daten und übertragen technische Daten zur Weiterleitung an Interfacemodule.

Ein I/O-Interface-Mikroprozessormodul besitzt einen zweiten Mikroprozessor, um technische Datensignale in Steuerbefehlssignale umzuwandeln und um technische Daten auf der Basis von erfaßten Zustandsinformationen zu erzeugen. Dieses In­ terfacemodul weist ebenfalls für verschiedene Arten von Netzwerken ausgelegte Kommunikationseinrichtungen zur Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung auf, um technische Mikroprozessordaten zu senden und zu empfangen sowie Koppelein­ richtungen für bidirektionale (Zwei-Richtungs-) Kommunikationssignale, beinhaltend Zustandsinformationssignale und Befehlssignale, mit wenigstens einer von einer Vielzahl von Arbeitseinheiten. Die Koppeleinrichtungen des Interfacemoduls weisen weiterhin zumindest eine von einer Vielzahl von Einrichtungen auf, um Steuerbefeh­ le in Steuersignale umzuwandeln und um Zustandsantwortsignale in Zustandsin­ formationen umzuwandeln. Die Interfacekoppeleinrichtungen zum Umformen der Signale können von unterschiedlichen Signalumformungstypen sein, wie z. B. Ana­ log-Digital-Umwandlung, Hochgeschwindigkeitsdigitaleingänge/-ausgänge (high speed digital input/output HSI/HSO), Niedriggeschwindigkeitsdigitaleingänge/- ausgänge (low speed digital input/output LSI/LSO) und digitale Signalverarbeitung. Obwohl die Umformungen durch die Koppeleinrichtungen in einer Einheit getrennt vom Mikroprozessor-Schnittstellenmodul ausgeführt werden können, wird es als Vorteil geschätzt werden, daß Mikroprozessorfähigkeit in Kombination mit den Schaltkreisen der Koppeleinrichtungen als Teil des Interfacemoduls zur Verfügung gestellt werden kann, so daß es mit einer Vielzahl von Sensoren, die Zustandsant­ wortsignale an das Interfacemodul übertragen, sowie mit den Betätigungselemen­ ten verbunden werden kann, die Befehlssignale vom Interfacemodul empfangen.

Eine Datenübertragungs- bzw. Kommunikationshauptleitung liefert die Verbindung zwischen dem zumindest einen Kontrollmodul und anderen örtlich getrennten Inter­ facemodulen. Zusätzlich kann ein Kontrollmodul des beschriebenen Typs in Kom­ bination mit einem oben beschriebenen Interfacemodul im Gehäuse angeordnet sein, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Hauptleitung beinhaltet sowohl Batteriestromleitungen als auch verschiedene Leitungen, die als Datenübertragungs- bzw. Kommunikationsnetzwerk ausgebildet sind. Die Verbin­ dungen mit der Hauptleitung werden durch universelle Verbinder geschaffen, die eine Vielzahl von Anschlußenden für die Verbindung mit den Leitungen der Haupt­ leitung aufweisen. Vorzugsweise sind die Hauptleitung und die Verbinder für "sauberen" Strom und ungefilterten Strom geeignet, und sie besitzen ein Paar von Anschlußverbindungen für Netzwerke der Klasse A, ein Paar für Netzwerke der Klasse B und ein Paar für Netzwerke der Klasse C sowie Standarderdungen.

In einer bevorzugten Abfolge wird das Ausgangssignal eines Sensors im Inter­ facemodul zu einem technischen Wert (engineering data) gewandelt, dann zu dem Kontrollmodul übertragen, um algorithmisch verarbeitet zu werden, so daß techni­ sche Daten in Form von Steuerbefehlsdaten erzeugt werden. Wie in diesem Zu­ sammenhang beschrieben wurde, beschreibt der Begriff technische Daten (engineering data) wesentliche Daten, die durch einen Sensor in einer Form gelie­ fert werden, die unabhängig von dem Sensor ist, obwohl sie nicht zwangsläufig eine Form haben, die für das Programm verwendbar ist. Zusätzlich umfaßt dieser Begriff essentielle Daten, die zu einem Betätigungselement übertragen werden, und zwar in einer Form, die unabhängig von der Charakteristik des Betätigungse­ lements ist, obwohl nicht notwendigerweise in einer Form, die in dem Programm verwendet werden kann, von dem es abgeleitet worden ist. Der Steuerbefehlsda­ tenwert wird zu einem Interfacemodul übertragen, und zwar vorzugsweise durch die Hauptleitung, um den Betrieb eines Betätigungselements zu veranlassen. Die technischen Daten in Form von Steuerbefehlsdaten werden in dem Interfacemodul zu einem Befehlssignal umgewandelt, das das Betätigungselement steuert.

In einer umgekehrten Anordnung der bevorzugten Abfolge kann die Tätigkeit eines Betätigungselements ein Steuersignal erzeugen, das in einem Interfacemodul zu einem Steuerbefehlsdatenwert umgewandelt wird, der durch die Hauptleitung zu einem Kontrollmodul übertragen wird. Der Befehlsdatenwert wird dem Kontrollmo­ dul zugeführt, wo die algorithmische Verarbeitung Zustandsdaten erzeugt, die über die Hauptleitung an ein Interfacemodul zur Umwandlung in ein entsprechendes Zustandsantwortsignal für einen Sensor zurückübertragen werden. Jede dieser Sensor-Betätigungselement- und Betätigungselement-Sensor-Abfolgen kann be­ liebig kombiniert werden oder in örtlichen Bereichen gruppiert werden, wie später detaillierter beschrieben wird.

Die Kontrollmodulfunktionen können weiterhin entsprechend den Anforderungen getrennt werden. So kann z. B. ein Kontrollmodul, das dafür vorgesehen ist, bei ei­ nem Antiblockiersystem festzustellen, wann die Bremsen in oder außer Eingriff ge­ bracht werden sollen, getrennt von einem Kontrollmodul für die Antriebsfunktionen oder die Aufhängungssteuerfunktionen angeordnet werden. Da eventuell jedes die­ ser Kontrollmodule kontinuierlich auf den neuesten Stand gebrachte Daten durch Steueralgorithmen innerhalb eines Betriebszeitintervalls verarbeiten muß, kann eine dritte Kontrolleinrichtung verwendet werden, um algorithmisch die Daten zu verarbeiten, die von den ersten beiden Kontrolleinrichtungen stammen, so daß ein Reaktionssteuersystem geschaffen wird.

Die vorliegende Erfindung schafft somit ein elektrisches System, das wahlweise vielfachen Zugang schaffen kann, Kommunikationsnetzwerke mit einer oder mit mehreren Geschwindigkeiten sowie Kommunikationsnetzwerke mit einem oder mehreren Protokollen, in denen universelle Module verwendet werden. Eine belie­ bige Anzahl an beliebig komplexen Interfacemodulen, Steuereinheiten und kombi­ nierten Interface- und Steuereinheiten kann darin integriert werden. Vorzugsweise wird lediglich die Anzahl und die Komplexität der Interfacemodule durch die Anzahl der Sensoren und Betätigungselemente, die in dem Fahrzeug vorhanden sind, be­ einflußt. Weiterhin wird die Anzahl und die Komplexität der Interfacemodule vor­ zugsweise durch die Anzahl der Sensoren und der Betätigungselemente bestimmt, die innerhalb eines örtlich begrenzten Bereichs des Fahrzeugs erforderlich sind. Außerdem vermeidet das System komplizierte Kabelbaumkonstruktionen, indem kurze Punkt-zu-Punkt-Verdrahtungen von den Interfacekontrolleinheiten zu den Sensoren und Betätigungselementen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin anwendungsunabhängige Hauptleitungen, die sich sowohl für verteilte als auch für zentralisierte Verarbeitungsprozesse eignen, und zwar insbe­ sondere dort, wo fehlertolerante Backups innerhalb des Systems geschaffen wer­ den müssen oder wo auch parallele Verarbeitung erforderlich ist. Weiterhin erlau­ ben die universellen Module die Verwendung vieler Typen von Eingangssignalen oder Ausgangsbefehlen, was die Interfaceeinheiten wiederverwendbar macht, und zwar unabhängig von der Anwendung einer bestimmten Arbeitseinheit, die in dem System betätigt werden soll. In jedem Fall schafft die Kommunikationsstruktur, die durch die Verteilung von einfach gekoppelten Bausteinsätzen durch das Fahrzeug geschaffen wird, einen wesentlich größeren Gebrauchsnutzen mit erheblich weni­ ger speziell konfigurierten einzelnen Bauelementen.

Die Erfindung wird nun weiter beispielhaft in Bezug auf die beigefügten Zeichnun­ gen erläutert, wobei

Fig. 1 eine Draufsicht einer Fahrzeugauslegung zeigt, in der das elektrische Sy­ stem gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines typischen Verbinders zeigt, wie er in dem System gemäß Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 3 eine Rückansicht des Verbinders der Fig. 2 darstellt;

Fig. 4 ein Funktionsschaltbild eines einzelnen Segments des Systems mit den Funktionsgruppen Arbeitseinheit - Interface - Kontrolleinheit gemäß Fig. 1 ist; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Fahrzeuganordnung zeigt, die ein modifiziertes elektrisches System aufweist, das gemäß der vorliegenden Erfindung auf­ gebaut worden ist.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das ein elektrisches System 12 aufweist. Die­ ses System 12 weist zumindest eines von vorzugsweise einer Vielzahl von Kontroll- oder Steuermodulen 14 auf, zumindest eines und vorzugsweise eine Vielzahl von Mikroprozessor-Schnittstellenmodulen 16, und zumindest eine und vorzugsweise eine Vielzahl von Arbeitseinheiten in der Form von Betätigungselementen 18 und Sensoren 20, die mit jedem Mikroprozessor-Schnittstellenmodul 16 verbunden sind. Kommunikationsverbindung und Stromzufuhr werden für die Mikroprozessor­ module 14, 16 und 30 und die Arbeitseinheiten 18 und 20 durch eine Hauptleitung 22 geschaffen, die Stromleitungen 24 und Datenleitungen 26 beinhaltet. Die Kon­ trollmodule 14, die Interfacemodule 16 und die Kombinationsmodule 30, die sowohl Kontroll- als auch Interfacefunktionen aufweisen, sind mit der Hauptleitung 22 durch universelle Verbinder 28 an ausgewählten Stellen innerhalb des Fahrzeugs 10 verbunden.

Betätigungselemente 18, wie ein Scheibenwischermechanismus, Scheinwerfer und andere Zubehörelemente, sind allgemein bekannt und müssen nicht detaillierter beschrieben werden. In entsprechender Weise sind Sensoren, wie ein Geschwin­ digkeitssensor, ein Kilometerzähler oder dergleichen, ebenfalls allgemein bekannt und müssen nicht detaillierter beschrieben werden, da sie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung in herkömmlicher Weise konstruiert werden können. Es soll jedoch klar sein, daß diese Arbeitseinheiten in bequemerer Weise angeordnet und nach Belieben hinzugefügt oder entfernt werden können, ohne daß es erforderlich ist sicherzustellen, daß eine entsprechende Signalleitung vorher in dem grundle­ genden Kabelbaum für das Motorfahrzeug vorgesehen war.

Wie am besten in Fig. 1 zu sehen ist, ist die Hauptleitung 22 so ausgelegt, daß die Verbindungspunkte in bequemer Weise nach Erforderlichkeit innerhalb der Fahr­ zeuganordnung verteilt werden können. Ein erstes Kabel 34 der Stromleitung 24 erstreckt sich in Längsrichtung entlang der linken Fahrzeugseite und dann quer in einem Bereich hinter der Hinterachse, um sich entlang des hinteren Endes des Fahrzeugkörpers zu erstrecken. Eine zweite Leitung 35 der Stromleitung 24 er­ streckt sich quer entlang des vorderen Bereichs der Fahrzeugkarosserie und dann in Längsrichtung entlang der rechten Seite des Fahrzeugs bis zu einem Punkt im hinteren Bereich des Passagierabteils, von wo aus sie sich quer in Richtung der linken Seite der Karosserie erstreckt. Zusätzlich erstreckt sich eine Zwischenleitung quer von der länglichen Erstreckung des Kabels 35 am vorderen Ende des Passa­ gierabteils. Obwohl das exakte Layout in einem bestimmten Fahrzeug geändert werden kann, entsprechend den Erfordernissen in Abhängigkeit von der Batterie­ anordnung und anderen Erwägungen hinsichtlich der Zubehörgestaltung, stellt die­ se Anordnung Strom an beiden Seiten des Fahrzeugs, an beiden Enden des Fahr­ zeugs und sowohl am vorderen als auch am hinteren Bereich des Passagierabteils zur Verfügung, und zwar mit wenigen Zentimetern Abstand von dem Ort, an dem er erforderlich ist.

Die Verlegung der Leitung 26 erfolgt in der Weise, daß sie der Positionierung der Stromleitung 24 entspricht. In der Ausführung, die in Fig. 1 gezeigt ist, wird die ent­ sprechende Positionierung durch ein einzelnes Kabel mit einer oder mehreren iso­ lierten Leitungen geschaffen, wobei die Anzahl der Leitungen von der Anzahl der Kommunikationsgeschwindigkeiten oder der Kommunikationsprotokolle abhängt, die verwendet werden, um Informationen zwischen den Kontrollmodulen und den Interfacemodulen auszutauschen. Die eine oder die mehreren Leitungen, die das Kabel der Hauptleitung 26 bilden, sind jedoch in einem einzelnen, als Schleife aus­ gebildeten Pfad angeordnet, der mit den vorstehend erörterten Bereichen der Stromleitungskabel 34 und 35 zusammenfällt. Ein erster Schleifenbereich erstreckt sich entlang des Frontbereichs des Fahrzeugs vor dem Passagierabteil, eine zweite Schleife erstreckt sich um das Passagierabteil herum, und ein dritter Schleifenabschnitt ist hinter dem Passagierabteil angeordnet. Jeder der Schleifen­ abschnitte wird durch eine Leitung gebildet, die sich zuerst entlang einer Seite der Karosserie erstreckt, sich dann quer zu der anderen Seite des Karosseriekörpers erstreckt, bevor sie sich in Längsrichtung entlang dieser gegenüberliegenden Seite erstreckt und dann quer zu der Ursprungsseite zurückkehrt, so daß jede gebildete Halbschleife an einem Punkt vor und an einem Punkt hinter dem Passagierabteil eine Leitung 26 kreuzt, die die benachbarte Schleife bildet. Alternative Ausbildun­ gen liegen jedoch ebenfalls innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, und in Fig. 5 wird eine bevorzugte Modifikation gezeigt.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, weist jeder Verbinder 28 ein Gehäuse 40 auf, das einen Kanal aufweist, der die Stromleitung 24 in einer Weise aufnimmt, die es dem Ge­ häuse ermöglicht, die Stromleitung 24 elektrisch mit den Stromkopplungsanschlüs­ sen 42 und 44 zu verbinden. Auf ähnliche Weise können Erdungsverbindungen in jeder beliebigen Weise geschaffen werden, z. B. Schweißmutterverbindungen mit dem Fahrzeugrahmen oder anderen Karosserieteilen, wie hier unter 46 dargestellt. Weiterhin entsprechen die Erdungsanschlüsse 48 und 50 den Stromanschlüssen 42 und 44. Vorzugsweise wird ein Stromanschluß 42 innerhalb des Gehäuses 40 gefiltert, um ein Paar von "sauberen" Stromanschlüssen 42, 48 und ein ungefilter­ tes oder "schmutziges" Stromanschlußpaar 44, 50 zu liefern. Die Anschlüsse 42, 44, 48 und 50 sind in einer Anschlußvorrichtung 52 ausgebildet, die das Gegen­ stück eines Verbinders bildet, wie z. B. Stecker und Buchse, und den Verbinder 28 mit Arbeitseinheiten verbindet.

Die Anschlußvorrichtung 52 weist ebenfalls einen oder mehrere Anschlüsse auf, die mit der Signalleitung 26 gekoppelt werden. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Verbinder 28 zwei Netzwerkanschlüsse 54 und 56 für Netzwerke der Klasse C, ein Paar 58 und 60 für Netzwerke der Klasse B und ein Paar 62 und 64 für Netzwerke der Klasse A auf. Jeder der Anschlüsse 54 bis 64 erstreckt sich durch das Gehäuse 42 zu einer Hauptleitungsanschlußvorrichtung 68, wie in Fig. 3 gezeigt. Dennoch ist es selbstverständlich, daß das Vorliegen und die Anzahl von Anschlüssen jeder Klasse von Netzwerken geändert werden kann und in Überein­ stimmung mit der Geschwindigkeit und dem Protokoll, das zur Kommunikation zwi­ schen den Mikroprozessor-Steuermodulen und den Mikroprozessor- Schnittstellenmodulen verwendet wird, ausgewählt werden kann.

Bezugnehmend auf Fig. 4 ist eine typische Verbindungseinrichtung zwischen einem Kontroll-Mikroprozessormodul 14 und einem Interface-Mikroprozessormodul 16 diagrammäßig gezeigt, wobei die Verbindungen zwischen diesen Einheiten durch die Hauptleitung 22 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt sind. Zusätzlich ist in Fig. 4 mit gestrichelter Linie eine kombinierte Kontroll- und Interfaceeinheit 30 bezeichnet. Wie in Fig. 4 gezeigt ist eine Mehrzahl von Sensoren und Betätigungse­ lementen über eine Mehrzahl von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, die allge­ mein mit 70 beziffert sind, mit dem einzelnen Interfacemodul gekoppelt.

Jedes Segment der Anschlüsse 70 weist einen Buffer- oder einen Filterschaltkreis von konventionellem Design auf, um die Signalinformation vorzubearbeiten, die von und zu den Arbeitseinheiten geliefert wird. Solche Schaltkreise präparieren das Zustandsantwortsignal zum Empfang als Datensignal durch geeignete Transforma­ tionsschaltkreise im Block 72 des Interfacemoduls. Auf ähnliche Weise präparieren die Anschlüsse 70 und die Transformationsschaltkreise im Block 72 Datensignale, die von den Interface-Mikroprozessorkomponenten von Modul 16 geliefert werden, damit sie ein passendes Befehlssignal bilden, das an ein Betätigungselement ge­ sendet werden kann.

Wie diagrammartig im Block 72 dargestellt ist, kann jede von einer Vielzahl von bekannten Umwandlungen oder Konversionen ausgewählt werden, um zwischen den Arbeitseinheiten und einem Interfacemodul 16 zu kommunizieren. Das emp­ fangene Signal kann dann mit Hilfe des Datenumwandlers 74 verwendet werden, der eine auf einer CPU basierende Mikroprozessoreinheit mit geeignetem ROM aufweist. Die Ergebnisse der Verarbeitung im Datenumwandler 74 werden dann zu einem Puffer 76 in Form eines zweiseitig zugänglichen (dual access) RAM zuge­ führt, um es für Verbindungseinrichtungen zugänglich zu machen, die diagrammar­ tig durch Netzwerkempfänger und -sender 78 dargestellt sind.

Die Kontrolleinheit 14 weist weiterhin einen Kommunikationsnetzwerk- Sender/Empfänger 80 auf, der an jedes Interfacemodul 16 durch die Hauptleitung 22 gekoppelt werden kann. Außerdem weist die Kontrolleinheit 14 einen Buffer 82 auf, der zweiseitig zugängliche RAMs 82 für die Kommunikation zwischen dem Kommunikationsnetzwerk 80 und der Mikroprozessorsteuerung verwendet, die durch die CPU 84 und ein damit verbundenes ROM 86 gebildet ist. Die Kommuni­ kationsnetzwerke 80 und 78 weisen für verschiedene Arten von Netzwerken ausge­ legte Kommunikationseinrichtungen zur Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung mit zumindest einem von einer Vielzahl von Empfängern und Sendern für Kommu­ nikation der Klassen A, B und C auf. Die Kommunikationsnetzwerke 78 und 80 können direkt in einem kombinierten Modul 30 oder durch die Hauptleitung 22 ver­ bunden werden.

Fig. 5 stellt graphisch ein bevorzugtes System einer Fahrzeugsteuerung dar, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Ein elektrisches Kontrollsystem eines derzeit hergestellten Kraftfahrzeuges mit zahlreichen Komfort- und Funktionszubehörteilen erfordert zahlreiche Kabelverbindungen und Kabel­ bäume durch das gesamte Fahrzeug. Obwohl es allgemein verständlich ist, daß die Fahrzeugkarosserie in drei generelle Zonen aufgeteilt ist, ist es nützlich, zusätzliche Zonen zu bestimmen, und zwar sowohl in Bezug auf die räumliche Anordnung als auch in Bezug auf die Schaltdichte der Steuerungen und Zubehörteile. Das Instru­ mentenbrett kann z. B. unter Berücksichtigung der großen Anzahl von Betätigungse­ lementen und Sensoren, die in diesem Bereich positioniert sind, als separate Zone zwischen dem Passagierabteil und dem Motorabteil angesehen werden, und es kann wünschenswert sein, das Instrumentenbrett in Bereiche aufzuteilen, die auf den funktionalen oder den örtlichen Anordnungen der einzelnen Komponenten ba­ sieren.

In Fig. 5 ersetzen ein kombiniertes Kontroll- und Interfacemodul 32, bei dem das Interface an achtzig verschiedene Intrazonenkabel gekoppelt ist, und ein weiteres kombiniertes Kontroll- und Interfacemodul 34 mit achtundsechzig Intrazonenkabeln, die mit entsprechenden Betätigungselementen und Sensoren gekoppelt sind, ein­ hundertsiebenundfünfzig Intrazonenleitungen zur Motorsteuerung sowie einhun­ dertsiebenundvierzig Interzonenleitungen. Zusätzlich ist ein Antriebszug- Interfacemodul 106 mit sechsundneunzig Leitungen anstelle der ursprünglich fün­ fundfünfzig Intrazonenleitungen und einundsechzig Interzonenleitungen gekoppelt.

Am Instrumentenbrett sind zweihundertsiebenunddreißig Intrazonenleitungen und zweihundertneunundzwanzig Interzonenleitungen durch Interfacemodule 38, 90 und 92 mit achtundfünfzig, einhundertfünf und siebenundachtzig Verbindungslei­ tungen ersetzt worden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein kombiniertes Kontroll- und Interfacemodul 34 durch Hauptleitungssegmente 37 und 39 mit Inter­ facemodulen 36 und 38 verbunden. Das Interfacemodul 36 ist in der rechten Pas­ sagiertür angeordnet und steht mit zweiundzwanzig Betätigungselementen oder Sensoren durch dafür vorgesehene Leitungen in Verbindung. Das Interfacemodul 38 kommuniziert mit achtundfünfzig direkt daran angeschlossenen Arbeitseinrichtungen. Zusätzlich ist ein weite­ res kombiniertes Kontroll- und Interfacemodul direkt mit einhundertfünf Arbeitsein­ heiten verbunden. Weitere siebenundachtzig Koppeleinrichtungen koppeln Arbeit­ seinheiten an das kombinierte Kontroll- und Interfacemodul 92, das vorstehend er­ örtert worden ist, mit Leitungen, die siebzehn interzonale und vierzehn intrazonale Kabelbaumleitungen ersetzen, die derzeit im Dachbereich des Passagierabteils benötigt werden.

Die Fahrertür weist ebenfalls ein kombiniertes Kontroll- und Interfacemodul 94 auf, das direkt mit dreiunddreißig Arbeitseinheiten verbunden ist. Der Hauptleitungsab­ schnitt 93 koppelt die Module 94 und 92 zur Redundanz im Betrieb der Kontrollal­ gorithmen. In ähnlicher Weise ist das Modul 34 durch das Hauptleitungssegment 95 an ein Interfacemodul 96 gekoppelt. Das Interfacemodul 96 ist direkt mit ein­ undachtzig Arbeitseinheiten verbunden, um einhundertachtzig interzonale Leitun­ gen im hinteren Bereich des Passagierabteils und 69 intrazonale Leitungen an der hinteren Hutablage zu ersetzen. Der Hauptleitungsabschnitt 97 koppelt das Kombi­ nationsmodul mit dem Kombinationsmodul 98. Das Kombinationsmodul 98 ist direkt mit einundachtzig Arbeitseinheiten am Kofferraum und der Rücklichtkonsole des Motorfahrzeugs gekoppelt, um zehn Interzonenleitungen und dreiundsechzig Intra­ zonenleitungen der gegenwärtigen Produktionseinheit zu ersetzen.

Steuerungen für den Fahrersitz sowie die linke und die rechte Tür werden durch sechzig Arbeitseinheitskoppeleinrichtungen geschaffen, die mit einem kombinierten Kontroll- und Interfacemodul 100 gekoppelt sind. Gleichermaßen koppelt ein Inter­ facemodul 102, das mit einundfünfzig Koppeleinrichtungen verbunden ist, an Ar­ beitseinheiten für den rechten Beifahrersitz und die rechte hintere Tür und wird durch das Hauptleitungssegment 101 mit dem Kombinationsmodul 100 verbunden. Eine solche Anordnung ersetzt fünfundsechzig intrazonale Leitungen und einhun­ derteinundachtzig interzonale Leitungen. Da die Module 100 und 102 durch einen Hauptleitungsabschnitt 101 verbunden sind, bewirken zusätzliche Hauptleitungsab­ schnitte 103 und 105 weitere Kommunikation mit den Hauptleitungsabschnitten 95 und 97 zur Redundanz oder zur parallelen Verarbeitung mit anderen Interface- oder Kontrollmodulen.

Selbstverständlich können eine unterschiedliche Anordnung und Auswahl von Zo­ nen sowie von Modulen, die mit den entsprechenden Zonen verbunden sind, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung getroffen werden. Nichtsdesto­ weniger können die Typen von Signalverarbeitung, die in jeder Zone ausgeführt werden, wesentlich von der Datenverarbeitung abweichen, die in anderen Zonen auftritt.

Indem derart die wichtigen Strukturmerkmale der vorliegenden Erfindung beschrie­ ben worden sind, ist zu verstehen, daß das System gemäß der vorliegenden Erfin­ dung eine Verbindung zwischen Arbeitseinheiten, wie Sensoren und Betätigungse­ lementen, ermöglicht, die willkürlich entlang einer Hauptleitung angeordnet sind. Das Interfacemodul weist Einrichtungen auf, um Befehlssignale in Betätigungs­ signale umzuwandeln und um Sensorsignale in Zustandsantwortsignale umzuwan­ deln. Zusätzlich schafft das System eine Verbindung zwischen Kontroll- Mikroprozessormodulen und Interface-Mikroprozessormodulen durch eine für ver­ schiedene Netzwerke ausgelegte Kommunikationseinrichtung für Hochgeschwin­ digkeitsdatenübertragung mit zumindest einem von einer Vielzahl von Empfängern oder Sendern für Datenübertragung der Klassen A, B oder C.

Darüber hinaus können die Interface-Mikroprozessormodule 16 unabhängig eine Vielzahl von Arbeitseinheiten steuern und betätigen, die im gesamten Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet sind, wenn sie zumindest mit einem Kontroll- Mikroprozessormodul kombiniert sind, das eine algorithmische technische (ingenieurmäßige) Analyse ausführt. Die Tätigkeiten, die durch eine Interfaceeinheit oder durch eine Kontrolleinheit ausgeführt werden, können ebenfalls durch eine andere Interfaceeinheit oder eine andere Kontrolleinheit entsprechend ausgeführt werden, die Funktionen ausführt, die komplementär zu den Funktionen sind, die in der ersten Interfaceeinheit gesteuert werden. Dementsprechend ist es nicht erfor­ derlich, daß die Arbeitseinheiten durch funktionsmäßig getrennte Kontrolleinheiten gesteuert werden, sondern sie können durch willkürlich örtlich angeordnete Inter­ face-Mikroprozessormodule in einer physikalisch einfachen Weise betätigt werden.

Claims (12)

1. Kommunikationssystem für Kraftfahrzeuge, mit:
einer Mehrzahl von ersten Mikroprozessor-Steuermodulen (14), die erste Ein­ richtungen aufweisen, um Datensignale in einem Mikroprozessor zu verarbei­ ten, und die weiterhin Datenübertragungseinrichtungen für Hochgeschwindig­ keitsdatenübertragung aufweisen, um im Mikroprozessor verarbeitete Daten zu senden und zu empfangen;
einer Mehrzahl von zweiten Mikroprozessor-Schnittstellenmodulen (16), die zweite Einrichtungen aufweisen, um Datensignale in einem Mikroprozessor zu verarbeiten, und die ebenfalls Datenübertragungseinrichtungen für Hochge­ schwindigkeitsdatenübertragung aufweisen, um im Mikroprozessor verarbeite­ te Daten zu senden und zu empfangen, und die weiterhin für die Übertragung von Informationen und Befehlen in zwei Richtungen zu und von wenigstens einer von mehreren Arbeitseinheiten (18, 20) Koppeleinrichtungen aufweisen, die wenigstens eine von mehreren Einrichtungen zum Umwandeln von Da­ tensignalen in Befehlssignale und von Zustandsantwortsignalen in Datensi­ gnale umfassen;
einer seriellen Datenübertragungs-Hauptleitung (22), die die ersten und die zweiten Module (14, 16) verbindet;
einer Mehrzahl von Verbindungseinrichtungen (28), die an entsprechend aus­ gewählten Orten der Hauptleitung (22) angeordnet sind, wobei jede dieser Verbindungseinrichtungen (28) ein Gehäuse (40) mit einer Mehrzahl von An­ schlüssen aufweist, die mit der Hauptleitung (22) verbunden sind, und diese Verbindungseinrichtungen (28) jeweils Anschlüsse für die ersten und die zweiten Module aufweisen;
wobei es sich bei den Arbeitseinheiten um Sensoren (20) oder um Betäti­ gungselemente (18) handelt.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Hauptleitung (22) eine Signalleitung und eine an diese Signalleitung angrenzende Stromleitung bein­ haltet.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei die Anschlüsse der Verbin­ dungseinrichtungen (28) eine erste Vielzahl von Anschlüssen aufweisen, die mit der Signalleitung verbunden sind, und eine zweite Vielzahl von Anschlüs­ sen, die mit der Stromleitung verbunden sind.

4. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zumin­ dest eine von der Vielzahl von Einrichtungen zum Umwandeln einer Gruppe von Umwandlungseinrichtungen entnommen ist, die Einrichtungen zum Durchführen einer Puls-Breiten-Modulation, Einrichtungen zum Durchführen einer A/D-Umwandlung, Hochgeschwindigkeitsdigitaleingänge/-ausgänge (HSI/HSO), Niedriggeschwindigkeitsdigitaleingänge/-ausgänge (LSI/LSO), Einrichtungen zum Ausführen von Datensignalverarbeitung, Einrichtungen zum Durchführen einer D/A-Umwandlung und Einrichtungen zum Regulieren eines Befehlssignals umfaßt.

5. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Haupt­ leitung zumindest eine Signalleitung umfaßt, um Signale in zumindest einer der Gruppen zu übertragen, die Datenübertragungen der Klassen A, B und C mit unterschiedlichem Datenübertragungsprotokoll umfassen.

6. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, wobei die Hauptleitung eine Vielzahl von Signalleitungen umfaßt, wobei jede Leitung Si­ gnale von einer dieser Gruppen überträgt, die Datenübertragungen der Klas­ sen A, B und C umfassen.

7. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, das weiterhin einen Kabelbaum mit einer Stromleitung aufweist, wobei die Stromleitung an die Hauptleitung an­ grenzt.

8. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Haupt­ leitung entlang vorbestimmter Bahnen verläuft.

9. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Mikroprozessormodul mit der Datenübertragungshauptleitung und der Strom­ leitung verbunden ist.

10. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die ersten und zweiten Mikroprozessormodule mit der Datenübertragungshauptleitung und der Stromleitung verbunden sind.

11. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei durch Einrichtungen zum Umwandeln Zustandsantwortsignale von Sensoren in Da­ tensignale umgewandelt werden.

12. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei durch Einrichtungen zum Umwandeln Datensignale in Befehlssignale für ein Betäti­ gungselement umgewandelt werden.