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Die
Erfindung betrifft ein Zünd-
oder Einspritzmodul welches über
einen Zündbus
mit weiteren Zünd-
oder Einspritzmodulen verbunden ist und welches während einer
Initialisierungsphase durch Segmentierung des Zündbusses adressierbar ist,
sowie ein Verfahren zur Initialisierung von mehreren Zünd- und/oder
Einspritzmodulen.
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CAN-Busarchitekturen
sind bekannt. In zwei verschiedenen Normen wurde ein „Low-speed
controller area network (CAN)" in
der ISO 11519-2 (1994) und ein „controller area network for
high-speed communication" in
der ISO 11898 (1994) spezifiziert. Diese CAN-Bussysteme wurden speziell für die Bedürfnisse
von Straßenfahrzeugen
entwickelt und werden in diesen Straßenfahrzeugen auch bereits
umfangreich eingesetzt.
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Schon
vor Herausgabe der Normenspezifizierung hat man in der
EP 0536 557 B1 ein Verfahren zur
Steuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeuges vorgeschlagen, bei
dem eine erste Steuereinheit die Drosselklappe einer Brennkraftmaschine
und eine zweite Steuereinheit die Kraftstoffzumessung und die Zündung der
Brennkraftmaschine steuert. Die beiden wesensverschiedenen Steuereinheiten sind
an einen CAN-Bus angeschlossen.
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Die
Kommunikation in CAN-Busarchitekturen erfolgt mittels botschaftsbezogener
Adressierung. Dazu wird jeder Botschaft ein fester Identifier zugeordnet.
Der Identifier kennzeichnet den Inhalt der Botschaft (z.B. Motordrehzahl).
Ein Busteilnehmer verwertet ausschließlich diejenigen Daten, deren zugehörige Identifier
in seiner Liste entgegenzunehmender Botschaften gespeichert sind.
Dadurch enthält
CAN keine Stationsadressen für
die Datenübertragung,
und die Knoten brauchen die Systemkonfiguration nicht zu verwalten.
Dies macht jedoch die gezielte Ansprache eines bestimmten von mehreren baugleichen
Busteilnehmern innerhalb der Busarchitektur, die alle über die
gleiche Identifier-Liste verfügen,
unmöglich.
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Die
DE 197 40 306 A1 zeigt
einen CAN-Bus zur Steuerung von Aktuatoren und Sensoren. Zusätzlich zum
CAN-Bus ist eine weitere Leitung vorgesehen, die alle softwarekonfigurierbaren
Geräte
miteinander verbindet. Die Leitung ist durch alle Geräte durchgeschleift,
wobei sie in jedem Gerät über einen Schalter
geführt
ist. Die Schalter sind vor der Initialisierung geöffnet. Durch
sukzessives Schließen
der Schalter werden die Geräte
nacheinander verbun den und dadurch auch nacheinander aktiviert,
um von der Steuerungseinrichtung die Individualadresse zugeteilt
zu bekommen, die für
den nachfolgenden Betrieb gilt. Wenn der letzte Schalter der Initialisierungsleitung
geschlossen ist, wurde jedem Steuergerät ein Adresse zugewiesen. Bezogen
auf ein Verkehrsmittel müsste
eine separate Initialisierungsleitung durch alle Steuergeräte durchgeschleift
werden, so dass neben dem Kostenaufwand auch elektromagnetische
Störungen
des Systems zu beachten wären.
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Aus
der
DE 196 21 272
A1 ist eine Adressierungsvorrichtung für eine Nebenstation eines seriellen
Bussystems bekannt, die eine Hauptstation und mehrere Nebenstationen
umfasst. Eine Steuereinrichtung und eine in die Datenleitungen zu
den nachfolgenden Nebenstation eingekoppelte Schaltvorrichtung ist
vorgesehen, um die Datenleitung abhängig von dem Schaltsignal der
Steuereinrichtung zu unterbrechen. Über das angegebene Verfahren
werden die einzelnen Nebenstationen adressiert.
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Ausgehend
von dem vorbeschriebenen Stand der Technik stellt sich die Aufgabe,
ein Zünd- oder
Einspritzmodul und ein Verfahren zur Initialisierung von mehreren
Zünd- und/oder
Einspritzmodulen vorzusehen, wobei die Adressierung der einzelnen Zünd- oder Einspritzmodule
automatisiert erfolgen soll.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
1 und 5 Danach weist das Zünd-
oder Einspritzmodul einen Mikrocontroller auf, der über eine
Bus-Schnittstelle mit den Datenleitungen des Zündbusses verbunden ist, wobei
der Mikrocontroller mit einer Unterbrecherschaltung in Wirkverbindung
steht und mittels dieser Unterbrecherschaltung die Kommunikationsstruktur
während
einer Initialisierungsphase in verkettete Bus-Segmente unterteilt
ist, das Zünd-
oder Einspritzmodul einen ersten, eingangsseitigen, seriellen Transceiver
aufweist, dem in Serie nachgeschaltet die Unterbrecherschaltung
folgt, und dieser wiederum nachgeschaltet ein zweiter, ausgangseitiger,
serieller Transceiver folgt und dass durch die Unterbrecherschaltung
zur Segmentierung der Kommunikationsstruktur während einer Initialisierungsphase mindestens
eine der Busleitungen unterbrechbar ist, und dass die Unterbrecherschaltung
in das Zünd- oder
Einspritzmodul integriert ist.
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Die
Lösung
gelingt durch eine Kommunikationsarchitektur, die während der
Initialisierungsphase als verkettete CAN-Busarchitektur ausgebildet
ist. Hierzu wird die CAN-Busleitung mittels ansteuerbarer Unterbrecherschaltungen
während
der Initialisierungsphase in Segmente unterteilt. Das zum Netzwerkcontroller
nächstliegende
CAN-Bus-Segment ist permanent mit dem Netzwerkcontroller verbunden, während die
weiteren CAN-Bus-Segmente in Form einer Reihenschaltung wie Glieder
einer Kette mittels Unterbrecherschaltungen aneinander gereiht werden.
An jedes CAN-Bus-Segment ist jeweils ein Zünd- oder Einspritzmodul angeschlossen.
Die Initialisierung der Zünd-
oder Einspritzmodule durch modulspezifische Identifier beginnt mit
dem zum Netzwerkcontroller nächstliegenden
Zünd- oder
Einspritzmodul. Nachdem diesem ersten Zünd- oder Einspritzmodul ein
modulspezifischer Identifier zugewiesen wurde, wird mittels der
Unterbrecherschaltung das nächste
in Reihe folgende CAN-Bus-Segment zugeschaltet
und dem daran angeschlossenen zweiten Zünd- oder Einspritzmodul ein
zweiter modulspezifischer Identifier zugewiesen. Durch sukzessives, schrittweises
Zuschalten der weiteren in Reihe folgenden CAN-Bus-Segmente, eines
nach dem anderen, und schrittweises Zuweisen von modulspezifischen
Identifier an die folgenden Zünd-
oder Einspritzmodule werden allen Zünd- oder Einspritzmodulen,
die an ein CAN-Bus-Segment angeschlossen sind, modulspezifische
Identifier zugewiesen und die Segmentierung der CAN-Busleitung aufgehoben.
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Mit
der Erfindung werden hauptsächlich
die folgenden Vorteile erzielt: Der Hauptvorteil der Kommunikationsarchitektur
und der erfindungsgemäßen Zünd- oder
Einspritzmodule wird darin gesehen, dass mit geringem Aufwand durch
eine Segmentierung einer CAN-Busleitung mittels einfacher Unterbrecherschaltungen
auch im Rahmen der CAN-Busarchitektur
die Vergabe von modulspezifischen Identifiern möglich wird. Die Vergabe der
modulspezifischen Identifier erfolgt hierbei in einer zeitlich vorgelagerten
Initialisierungsphase vor dem Starten der Netzwerkkommunikation.
Nach dieser ersten Initialisierungsphase werden die Unterbrecherschaltungen
funktionslos und die gesamte Kommunikation kann über eine normgemäße CAN-Busarchitektur abgewickelt
werden. Eine Veränderung
der CAN-Bus-Spezifikationen ist hierzu nicht erforderlich.
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Eine
vorteilhafte Anwendung ergibt sich im Kraftfahrzeug für Zünd- oder
Einspritzmodule. Die Zünd-
und Einspritzmodule können
auch als integrierte Zünd-/Einspritzmodule
ausgebildet sein. Zünd-/Einspritzmodule
sind im Kraftfahrzeug pro Verbrennungszylinder mindestens einmal
vorhanden. Für
jeden Verbrennungszylinder einer Motorvariante werden identische
Zünd-/Einspritzmodule
vorgesehen, die von einem Motorsteuergerät alle zu unterschiedlichen
Zeiten dieselben Informationen benötigen. Mit einem Hochgeschwindigkeits-CAN-Bus
ließen
sich zwar über
die informationsgebundenen Identifier die benötigten Informationen von einem Motorsteuergerät an alle
Zünd-/Einspritzmodule gleichzeitig
verteilen, aber eben nicht zylinderspezifisch, da der herkömmliche
CAN-Bus keine modulspezifischen Identifier hat. Mit herkömmlichen CAN-Bussen
lassen sich daher Zünd-/Einspritzmodule
nicht in sinnvoller Weise direkt über eine CAN-Busleitung ansprechen.
Hierzu wurden bisher wie in der
EP 0536557 B1 die Zünd-/Einspritzmodule vom Steuergerät mittels
Peer-to-Peer-Steuerleitungen
jeweils pro Zündmodul
und Einspritzmodul für
jeden Zylinder separat angesteuert. Man brauchte daher mindestens
zwei verschiedene Kommunikationsstrukturen. Mit den erfindungsgemäßen Zünd- oder Einspritzmodulen
und mit dem erfindungsgemäßen Initialisierungsverfahren
gelingt die durchgängige Verwendung
des CAN-Busses auch für
mehrere baugleiche Busteilnehmer wie zum Beispiel Zündmodule oder
Einspritzmodule oder beliebige Kombinationen davon, die trotzdem
mittels modulspezifischer Identifier unterschieden werden.
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Die
erfindungsgemäßen Zünd- oder
Einspritzmodule oder das erfindungsgemäße Initialisierungsverfahren
sind bzw. ist jedoch nicht auf Zünd-/Einspritzmodule
beschränkt.
Vielmehr lassen sich prinzipiell alle elektrischen und elektronischen Geräte, die
an sich über
einen CAN-Bus Transceiver verfügen,
mit der Erfindung erweitern. Hierdurch lassen sich in verstärktem Maße für die elektrischen Komponenten
in einem Kraftfahrzeug Gleichteilestrategien fahren, da mit der
Erfindung nicht mehr abgewogen werden muss, für welche Geräte man besser eine
informationsgebundene und für
welche Geräte man
besser eine Adressen gebundene Kommunikationsstruktur verwendet.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen dargestellt und
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine vorteilhaft segmentierte CAN-Busarchitektur
aus erfindungsgemäß aufgebauten
Zünd- oder
Einspritzmodulen mit einer ansteuerbaren Unterbrecherschaltung,
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2 eine Variation der CAN-Bus-Segmentierung,
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3 ein Ablaufschema für ein erfindungsgemäßes Initialisierungsverfahren,
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4 ein integriertes Zünd-/Einspritzmodul mit
einem erfindungsgemäßen Zünd- oder Einspritzmodul
als Steuereinheit,
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5 ein Anwendungsbeispiel
der segmentierten CAN-Busarchitektur auf Zünd- oder Einspritzmodule für einen
Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug,
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6 eine Variante eines erfindungsgemäßen Zünd- oder
Einspritzmoduls und
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7 eine Variante einer CAN-Bus-Segmentierung
auf der Basis von aktiven Folienkabelsätzen.
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1 zeigt in schematischer
Darstellung vier erfindungsgemäße Zünd- oder
Einspritzmodule 1, die als Steuereinheiten ZEM1, ZEM2,
ZEM3 und ZEM4 bezeichnet sind. Die Bezeichnung (ZEM für Zünd-/Einspritzmodul)
deutet bereits auf die bevorzugte Verwendung als Steuereinheiten
für getrennte oder
kombinierte Zünd-/Einspritzmodule
an Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen hin. Die Zünd- oder
Einspritzmodule 1 enthalten jeweils einen Mikrocontroller μC als Steuerrechner
und zwei CAN-Bus-Transceiver 3, 4 als Schnittstellen. Über die
CAN-Bus-Schnittstelle 3, 4 sind die einzelnen Zünd- oder
Einspritzmodule 1 an normgemäße (ISO 11519-2, ISO 11898)
Datenleitungen eines Controller Area Network angeschlossen. An das
Controller Area Network ist ebenfalls der mit MSG bezeichnete Netzwerkcontroller 6 über mindestens
eine CAN-Schnittstelle CAN1, CAN2 angeschlossen. Im hier darge stellten
Ausführungsbeispiel
soll der Netzwerkcontroller 6 gleichzeitig das Motorsteuergerät sein,
mit dem die Zünd-/Einspritzmodule
angesteuert werden.
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In
der in 1 dargestellten
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat der Netzwerkcontroller 6, bzw. das Motorsteuergerät MSG zwei CAN-Bus-Schnittstellen,
bezeichnet mit CAN1 und CAN2. Grundsätzlich bedarf es für die Erfindung
in ihrer allgemeinen Form lediglich einer CAN-Bus-Schnittstelle.
Die Verwendung von zwei CAN-Bus-Schnittstellen am Netzwerkcontroller 6 ermöglicht jedoch
die Kommunikationsstruktur als Ringleitung oder Schlaufe auszubilden,
deren Leitungsenden jeweils mit einer separaten CAN-Bus-Schnittstelle mit
dem Netzwerkcontroller 6 verbunden sind. Der Vorteil, der
mit einer zweiten CAN-Bus-Schnittstelle und mit einer Ringtopologie erzielt
wird, liegt in der teilweisen Redundanz der beiden CAN-Bus-Schnittstellen.
Im Falle eines einfachen Kabelbruchs in der Ringleitung, bleiben
in dieser bevorzugten Ausführungsform
durch die Redundanz der beiden CAN-Bus-Schnittstellen im Netzwerkcontroller 6,
die Zünd-
oder Einspritzmodule 1 ansprechbar. Dies ist besonders
von Vorteil in Anwendungen, bei denen im Fehlerfall Notlaufeigenschaften
den weiteren Betrieb sicherstellen sollen. Im in dieser Anmeldung
besonders hervorgehobenen Beispiel von Zünd-/Einspritzmodulen ermöglicht die redundant
ausgelegte Ringleitung den Weiterbetrieb eines Kraftfahrzeuges bei
Auftreten eines einfachen Kabelbruchs in der Kommunikationsstruktur.
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Jedes
Zünd- oder
Einspritzmodul 1 hat eine Unterbrecherschaltung 2,
die von dem Steuerrechner des Zünd-
oder Einspritzmoduls 1 angesteuert wird und mit deren Hilfe
die CAN-Busleitung
unterbrochen werden kann und damit segmentiert werden kann.
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Die
Unterbrecherschaltung 2 kann physikalisch in das Zünd- oder
Einspritzmodul 1 integriert sein oder integraler Bestandteil
der Busleitung sein, wie weiter unten im Zusammenhang mit der 7 noch ausgeführt wird.
Auch gibt es mehrere Möglichkeiten
der schaltungstechnischen Zuordnung von Steuerrechner μC, CAN-Transceiver
CAN und Unterbrecherschaltung 2. Eine Möglichkeit der schaltungstechnischen
Realisierung ist im Zusammenhang mit 1 aufgezeigt.
Weitere Möglichkeiten
sind in 5 und 7 dargestellt.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 1 haben die Zünd- oder
Einspritzmodule 1 jeweils einen ersten, eingangsseitigen,
seriellen CAN-Transceiver 3, dem, in Serie nachgeschaltet,
die Unterbrecherschaltung 2 folgt, und dieser, wiederum
nachgeschaltet, ein zweiter, ausgangseitiger, serieller CAN-Transceiver 4 folgt.
Der Steuerrechner ist mit dem ersten, eingangseitigen, seriellen
CAN-Transceiver permanent verbunden, während eine Verbindung zwischen
dem zweiten, ausgangsseitigen, seriellen CAN-Transceiver 4 nur
besteht, wenn die Schalter der Unterbrecherschaltung 2 geschlossen
sind. Der eingangsseitige CAN-Transceiver 3 ist also durch
eine permanente Verbindung mit dem Steuerrechner uC des Zünd- oder
Einspritzmoduls 1 ausgezeichnet. Innerhalb der Kommunikationsstruktur
werden die einzelnen Zünd- oder Einspritzmodule 1 miteinander
verkettet, indem ein erstes Zünd-
oder Einspritzmodul 1 mit seinem eingangsseitigen CAN-Transceiver 3 an den
Netzwerkcontroller 6 angeschlossen wird. An den ausgangsseitigen
CAN-Transceiver 4 dieses ersten Zünd- oder Einspritzmoduls 1 können dann grundsätzlich beliebig
viele weitere erfindungsgemäße Zünd- oder
Einspritzmodule 1 angeschlossen werden, indem jeweils der
eingangsseitige CAN-Transceiver des folgenden Zünd- oder Einspritzmoduls 1 mit
dem ausgangsseitigen CAN-Transceiver des vorhergehenden Zünd- oder
Einspritzmoduls 1 verbunden wird. Sofern der Netzwerkcontroller 6 lediglich über einen
CAN-Transceiver verfügt, lässt sich
mit einer solchen Verkettung eine Stichleitung ausbilden, die durch
die Unterbrecherschaltungen 2 der einzelnen Zünd- oder
Einspritzmodule 1 in Segmente unterteilt werden kann.
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Verfügt der Netzwerkcontroller 6 über zwei CAN-Transceiver
CAN1 und CAN2, dann kann mit den erfindungsgemäßen Zünd- oder Einspritzmodulen 1 eine
Ringleitung ausgebildet werden. Hierfür gibt es prinzipiell zwei
verschiedene Arten der Verkettung.
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Zum
einen können,
wie in 1 dargestellt, an
jeden der beiden CAN Trancevier CAN1 und CAN2 des Netzwerkcontrollers 6 zunächst eine
erste und zweite Stichleitung angeschlossen werden. Die beiden Endglieder 5a und 5b der
ersten Stichleitung und der zweiten Stichleitung werden über ihre
ausgangsseitigen CAN-Transceiver miteinander verbunden und die Ringleitung
damit geschlossen. Eine Verkettung von zwei Stichleitungen hat für die Initialisierung
der Zünd-
oder Einspritzmodule 1 mit modulspezifischen Identifiern
den Vorteil, dass bei Ausfall eines CAN-Transceivers CAN1 oder CAN2
des Netzwerkcontrollers 6 zumindest noch diejenigen Zünd- oder
Einspritzmodule 1 mit modulspezifischen Identifiern initialisiert
werden können,
die mit ihren eingangsseitigen CAN-Transceivern 3 an dem
intakten CAN-Transceiver
des Netzwerkcontrollers 6 angeschlossen sind. Im Ausführungsbeispiel
der 1, bei dem jede
der beiden Stichleitung zwei Zünd-
oder Einspritzmodule 1 enthält und die Ringleitung damit aus
zwei gleichlangen Stichleitungen aufgebaut ist, können damit
bei Ausfall lediglich eines CAN-Transceivers CAN1 oder CAN2 auf
dem Netzwerkcontroller 6 immer mindestens die Hälfte der
angeschlossenen Zünd-
oder Einspritzmodule 1 mit einem modulspezifischen Identifier
initialisiert werden.
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2 zeigt eine weitere Möglichkeit,
um mit der Verkettung von erfindungsgemäßen Zünd- oder Einspritzmodulen 1 eine
Ringleitung auszubilden. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die CAN-Bus-Ringleitung
aus einer einzigen Stichleitung, die an den ersten CAN-Transceiver CAN1
des Netzwerkcontrollers 6 angeschlossen ist und aus seriell
verketteten Zünd-
oder Einspritzmodulen 1 besteht. Das einzige Endglied 5a dieser
Stichleitung ist mit seinem ausgangsseitigen CAN-Transceiver mit dem
zweiten CAN-Transceiver CAN2 des Netzwerkcontrollers 6 verbunden
und schließt
die Stichleitung somit zu einer Ringleitung. Diese Ausführungsform der
Ringleitung hat den Nachteil, dass eine Initialisierung der verketteten
Zünd- oder
Einspritzmodule 1 nur von demjenigen CAN-Transceiver des
Netzwerkcontrollers 6 aus erfolgen kann, an den die angeschlossenen
Zünd- oder
Einspritzmodule 1 mit ihren eingangsseitigen CAN-Transceivern 3 angeschlossen
sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
der 2 ist dies der mit
CAN1 bezeichnete Busanschluss. Auch dauert die Initialisierungsphase
länger als
beim Ausführungsbeispiel
der 1, da im Ausführungsbeispiel
der 2 alle angeschlossenen Zünd- oder
Einspritzmodule 1 sukzessive, nacheinander initialisiert
werden müssen.
Im Ausführungsbeispiel
der 1 hingegen können die
Zünd- oder Einspritzmodule 1 in
der ersten Stichleitung von dem ersten CAN-Busanschluss CAN1 des
Netzwerkcontrollers 6 aus zeitgleich mit den Zünd- oder
Einspritzmodulen 1 der zweiten Stichleitung ausgehend von dem
zweiten CAN-Bus-Anschluss CAN2 des Netzwerkcontrollers 6 initialisiert
werden. Die zeitliche Ausdehnung der Initialisierungsphase verkürzt sich dadurch
im Ausführungsbeispiel
der 1 etwa auf die Hälfte im
Vergleich zur zeitlichen Ausdehnung der Initialisierungsphase im
Ausführungsbeispiel
von 2.
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Das
Verfahren zur Initialisierung der baugleichen Zünd- oder Einspritzmodule 1 mit
modulspezifischen Identifiern in einer Kommunikationsstruktur, wie
sie vorbeschrieben in 1 oder 2 erläutert wurde, erfolgt wie folgt:
Ein vereinfachtes Ablaufdiagramm findet sich in 3.
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In
einem Mikrocontroller des Netzwerkcontrollers 6 ist als
Softwareprogramm eine Initialisierungsroutine implementiert. Während der
Initialisierungsphase des Kommunikationsnetzwerks werden in einem
ersten Verfahrensschritt der Netzwerkcontroller 6 und die
angeschlossenen Zünd-
oder Einspritzmodule 1 zunächst eingeschaltet, aus einem Speicherregister
wird von der Initialisierungsroutine eingelesen, wie viele baugleiche
Zünd- oder
Einspritzmodule 1 als Busteilnehmer im angeschlossenen
Netzwerk mit einem modulspezifischen Identifier initialisiert werden
müssen
und mit welchem voreingestellten Startidentifier diese zu initialisierenden Zünd- oder
Einspritzmodule 1 angesprochen werden müssen. Die Anzahl der zu initialisierenden
Zünd- oder
Einspritzmodule 1 muss bei der Konzipierung der Kommunikationsstruktur
bekannt sein. Ebenso muss festgelegt sein, mit welchem Startidentifier
diese Zünd-
oder Einspritzmodule 1 angesprochen werden sollen. Dieser
Startidentifier wird deshalb voreingestellt sowohl in die Identifierliste
des Netzwerkcontrollers 6 als auch in die Identifierliste
der zu initialisierenden Zünd-
oder Einspritzmodule 1 eingegeben. Die Vergabe der Startidentifier
obliegt hierbei dem Netzwerkdesigner und ist in ihrem Format an
die CAN-Bus-Spezifikation gebunden. Der Netzwerkdesigner legt auch
die Anzahl der Busteilnehmer und die Anzahl der noch zu initialisierenden
Zünd- oder Einspritzmodule 1 fest.
In diesem ersten Verfahrensschritt sind alle Unterbrecherschaltungen 2 zur
Segmentierung der Kommunikationsstruktur geöffnet.
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Nachdem
vom Mikrocontroller des Netzwerkcontrollers 6 durch Einlesen
der Anzahl n festgestellt wurde, wie viele Zünd- oder Einspritzmodule 1 zu
initialisieren sind und mit welchem Startidentifier ID0 diese Zünd- oder
Einspritzmodule 1 über
die CAN-Datenleitung anzusprechen sind, werden in Form einer rekursiven
Initialisierungsschleife die angeschlossenen Zünd- oder Einspritzmodule 1 mit modulspezifischen
Identifiern IDn initialisiert. Die Initialisierungsschleife umfasst
hierbei die folgenden Teilschritte: Startend mit dem auf einen CAN-Transceiver
CAN1 oder CAN2 des Netzwerkcontrollers 6 folgenden Zünd- oder
Einspritzmodul 1 wird zunächst dieses Zünd- oder
Einspritzmodul 1 mit dem Startidentifier angesprochen und
diesem Zünd-
oder Einspritzmodul 1 ein erster modulspezifischer Identifier IDi
zugewiesen. Mit diesem modulspezifischen Identifier wird der Startidentifier
in der Identifierliste der zu empfangenden Nachrichten in der Identifierliste
des Zünd-
oder Einspritzmoduls 1 überschrieben,
so dass dieses Zünd-
oder Einspritzmodul 1 nur noch Nachrichten verarbeitet,
die mit dem zugewiesenen modulspezifischen Identifier versehen sind.
Nachdem der modulspezifische Identifier in der Identifierliste des
Zünd- oder
Einspritzmoduls 1 abgelegt ist, wird die erste ansteuerbare
Unterbrecherschaltung 2 mittels eines Steuerbefehls des
Steuerrechners μC auf
dem Zünd-
oder Einspritzmodul 1 geschlossen. Dadurch wird erste Segmentierung
der Busleitung aufgehoben. Der Empfang des ersten modulspezifischen
Identifiers wird vom Steuerrechner des Zünd- oder Einspritzmoduls 1 an
den Netzwerkcontroller 6 in Form eines Antwortsignals übertragen.
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Das
nächstfolgende
Zünd- oder
Einspritzmodul 1 kann nun mit einem modulspezifischen Identifier
initialisiert werden, indem die Initialisierungsschleife mit einem
weiteren modulspezifischen Identifier IDi+1 wiederholt durchlaufen
wird.
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Man
erkennt nun, dass durch fortlaufendes, wiederholtes Durchlaufen
der Initialisierungsschleife mit jeweils neuen modulspezifischen
Identifiern nacheinander alle Zünd-
oder Einspritzmodule 1, die mittels einer Stichleitung
an einen CAN-Transceiver des Netzwerkcontrollers 6 angeschlossen
sind, mit einem modulspezifischen Identifier initialisiert werden
können.
Verfügt
der Netzwerkcontroller 6 über zwei CAN-Transceiver CAN1
und CAN2, an die eine Ringleitung aus zwei Stichleitungen mit mehreren Zünd- oder
Einspritzmodulen 1 wie im Ausführungsbeispiel der 2 angeschlossen ist, so
kann die Initialisierungsschleife für die Zünd- oder Einspritzmodule 1 in
jeder der beiden Stichleitungen bis zum jeweiligen Endglied der
Stichleitung zeitgleich ablaufen. In diesem Fall muss das Initialisierungsprogramm
im Netzwerkcontroller 6 allerdings bereits durch Voreinstellungen
eine Zuordnung enthalten, wie viele Zünd- oder Einspritzmodule 1 an
der ersten Stichleitung an dem ersten CAN-Transceiver CAN1 angeschlossen sind
und wie viele Zünd-
oder Einspritzmodule 1 an der zweiten Stichleitung an dem zweitem
CAN-Transceiver des Netzwerkcontrollers 6 ange schlossen
sind. Ebenso muss im Initialisierungsprogramm eine Zuordnung der
modulspezifischen Identifier Idn zu dem beiden Stichleitungen enthalten
sind. Es versteht sich, dass Sorge getragen werden muss, dass kein
modulspezifischer Identifier doppelt auftritt.
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In
allen Ausführungsbeispielen
wird während der
Initialisierungsphase die Segmentierung der Busleitung durch sukzessives
Schließen
der Unterbrecherschaltungen 2 aufgehoben, so dass nach
Abschluss der Initialisierungsphase eine standardgemäße CAN-Busleitung
vorliegt, an die mehrere Zünd- oder
Einspritzmodule 1 mittels CAN-Transceiver 3 angeschlossen
sind.
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4 zeigt eine vorteilhafte
Anwendung der erfindungsgemäßen Zünd- oder
Einspritzmodule 1. Die Zünd- oder Einspritzmodule 1 sind
hier die Steuereinheiten von integrierten Zünd-/Einspritzmodulen ZEM. Die
Zünd-/Einspritzmodule
bestehen jeweils aus einer Steuereinheit und einem von der Steuereinheit
angesteuerten Leistungsteil. Dem Leistungsteil sind Zündkerzen 7 und
Einspritzventile 8 nachgeordnet. Die Zünd-/Einspritzmodule sind über eine CAN-Busleitung
mit dem Motorsteuergerät
MSG verbunden, das zugleich der Netzwerkcontroller 6 ist. Das
Motorsteuergerät
beinhaltet das zur Initialisierung der Zünd-/Einspritzmodule notwendige Initialisierungsprogramm,
mit dessen Hilfe, wie vorbeschrieben über sukzessive Aushebung der
Segmentierung der Busleitung, an die Zünd-/Einspritzmodule modulspezifische
Identifier vergeben werden können.
Durch die modulspezifischen Identifier können die Zünd-/Einspritzmodule vom Motorsteuergerät spezifisch über den
CAN-Bus angesprochen werden. Insbesondere mit dem Hochgeschwindigkeits-CAN-Bus
(ISO 11898) wird durch die erfindungsgemäße modulspezifischen Initialisierung
ein über
den CAN-Busgesteuertes Motormanagement möglich.
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Bei
diesem Anwendungsbeispiel wird noch ein weiterer Vorteil der Erfindung
deutlich. Die Vergabe der modulspezifischen Identifier richtet sich
nach der Segmentierung der Busleitung. Jedem Zünd-/Einspritzmodul ist ein
vorher vereinbarter Startidentifier zugewiesen worden. Diesen Startidentifier kann
man nun Kraftfahrzeug übergreifend
vereinheitlichen. Vielleicht gelingt es sogar die Startidentifier
zu normen und damit Hersteller übergreifend
zu vereinheitlichen. Muss dann ein Zünd- oder Einspritzmodul 1 oder
eine Zünd-/Einspritzeinheit
ausgetauscht werden, kann es einfach durch ein beliebiges anderes Zünd- oder
Einspritzmodul 1 oder ein beliebig anderes Zünd-/Einspritzmodul
ersetzt werden. Beim nächsten
Initialisieren der Kommunikationsstruktur wird dem neu eingebauten
Modul, dann der für
die Funktion des Zünd-/Einspritzmoduls
innerhalb des Netzwerkes benötigte
richtige modulspezifische Identifier eingeschrieben. Und zwar ohne
dass hierfür
etwaige Umprogrammierungen oder Netzwerkveränderungen notwendig wären, die
Identifiervergabe hängt
nämlich
lediglich von dem Segment ab, an das das Zünd- oder Einspritzmodul 1 angeschlossen wird.
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5 zeigt zur Verdeutlichung
eine etwas detailliertere Darstellung eines Zünd-/Einspritzmoduls wie es bei dem Zündbus der 4 verwendet wird. Man erkennt
in der Steuereinheit des Zünd-/Einspritzmoduls
ZEM das erfindungsgemäße Zünd- oder
Einspritzmodul 1 wieder. Das Zünd- oder Einspritzmodul 1 enthält einen
Steuerrechner μC,
einen eingangsseitigen und einen ausgangsseitigen CAN-Transceiver 4 und
eine Unterbrecherschaltung 2. Die Verschaltung der einzelnen
Elemente ist hier stark vereinfacht dargestellt. Mögliche Realisierungen
für die
Verschaltung können
den 1, 2, 6 und 7 entnommen werden. Der Steuerrechner
steuert außer
der Unterbrecherschaltung 2 die beiden Zündendstufen
und die Einspritzendstufe des Zünd-/Einspritzmoduls
an. Mit den vorgenannten Endstufen werden die Zündkerzen 7 und Einspritzventile 8 am Kraftfahrzeugmotor
betrieben und betätigt.
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6 zeigt eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Zünd- oder
Einspritzmoduls 1. Das Zünd- oder Einspritzmodul 1 entspricht
exakt den im Zusammenhang mit den 1 und 2 bereits beschriebenen Zünd- oder
Einspritzmodulen 1. Ein erster eingangsseitiger CAN-Transceiver 3 konvertiert
die auf den beiden normierten Datenleitungen CANH und CANL anliegenden
Signalpegel in logische, digitale Datenformate, die dem Steuerrechner μC zugeleitet
werden. Der Steuerrechner ist über eine
Steuerleitung, die als gestrichelte Wirkungsleitung dargestellt
ist, mit der Unterbrecherschaltung 2 verbunden. Die Unterbrecherschaltung 2 ist
sowohl mit dem eingangsseitigen CAN-Transceiver 3 als auch
mit dem ausgangsseitigen CAN-Transceiver 4 verbunden und
unterbricht oder schließt
die direkte Verbindung zwischen eingangsseitigen CAN-Transceiver 3 und
ausgangsseitigem CAN-Transceiver 4 in Abhängigkeit
der Steuerbefehle. Der Datenabgriff für den Steuerrechner liegt gewissermaßen parallel
zu der Datenleitung zwischen eingangsseitigem CAN- Transceiver 3 und
ausgangsseitigem CAN-Transceiver 4. Der ausgangsseitige
CAN-Transceiver 4 konvertiert
die logischen digitalen Datenformate auf den Datenleitungen im Zünd- oder
Einspritzmodul 1 wieder in differentielle Signalpegel auf den
beiden ausgangsseitigen, normgemäßen Datenleitungen
CANH und CANL.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 6 ist ein getrennter
Abschlusswiderstand nicht notwendig, da jeder CAN-Transceiver 3, 4 bereits
einen solchen Abschlusswiderstand entsprechend der Norm enthält. Um offene
Datenleitungen CANH und CANL zu vermeiden, wird deshalb bei geöffneter
Unterbrecherschaltung 2 der Abschlusswiderstand 9 durch
Schließen
des Schalters 10 als Abschlusswiderstand zu den beiden
Datenleitungen CANH und CANL parallel geschaltet. Die Ansteuerung
des Schalters 10 erfolgt zweckmäßigerweise durch den Steuerrechner μC des Zünd- oder
Einspritzmoduls 1. Im geschlossenen Zustand der Unterbrecherschaltung 2 wird
der Abschlusswiderstand wieder durch Öffnen des Schalters 10 von
den Datenleitungen CANH und CANL getrennt. Der Signalabgriff von
den beiden Datenleitungen CANH und CANL erfolgt in diesem Beispiel
mit einem zu der Unterbrecherschaltung 2 im Nebenzweig liegenden
CAN-Transceiver. An den CAN-Transceiver ist wiederum der Steuerrechner μC des Zünd- oder
Einspritzmoduls 1 angeschlossen und erhält die vom CAN-Transceiver umgesetzten
digitalen Datenpakete.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 6 findet innerhalb
des Zünd-
oder Einspritzmoduls 1 eine zweifache Pegelkonvertierung
statt. Eingangsseitig werden die Pegel auf den Datenleitungen CANH
und CANL zunächst
vom eingangsseitigen CAN-Transceiver 3 in digitale Datenformate
umgewandelt. Durch die Unterbrecherschaltung 2 werden also
digitale Bitströme
in Form von CAN-Datenformaten und keine differentiellen Spannungspegel
geschaltet. Dieser Bitstrom muss anschließend ausgangsseitig wieder
ohne Fehler von dem ausgangsseitigen CAN-Transceiver 4 in
einen differentiellen Spannungspegel auf die beiden Datenleitungen
CANH und CANL umgesetzt werden. Dies erfordert in der Regel höhere Anforderungen
an die technische Ausführung
der Unterbrecherschaltung 2, da digitale Bitströme gegen
Spannungsänderungen
durch Schaltvorgänge
wesentlich empfindlicher sind als differentielle Spannungspegel.
In diesem Ausführungsbeispiel wird
die logische Verbindung zwischen eingangsseitigem CAN-Transceiver 3 und
ausgangsseitigem CAN-Transceiver 4 unterbrochen.
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Die
Unterbrecherschaltung 2 ist deshalb in diesem Ausführungsbeispiel
als schaltbarer Logikbaustein ausgebildet.
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In 7 ist eine weitere Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, bei der die Unterbrecherschaltung 2 in
einen aktiven Folienkabelsatz integriert ist. Das Ausführungsbeispiel
der 7 ist hierbei analog
zu dem Ausführungsbeispiel
der 6 ausgebildet, mit
dem Unterschied, dass die Unterbrecherschaltung 2, der
eingangsseitige CAN-Transceiver 3 und der ausgangsseitige
CAN-Transceiver 4 physikalisch dem Folienkabelsatz zugeordnet
sind und davon abgesetzt, die Steuereinheit mit dem Steuerrechner μC ausgebildet
ist.
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Funktionell
bestehen zwischen dem Ausführungsbeispiel
der 6 und dem Ausführungsbeispiel
der 7 keine Unterschiede.