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Title:
APPARATUS FOR ACTUATING ELECTRICAL AND/OR ELECTRONIC COMPONENTS OF A MOTOR VEHICLE MODULE, AND MOTOR VEHICLE MODULE OF THIS KIND
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/046596
Kind Code:
A1
Abstract:
The apparatus for actuating electrical and/or electronic components of a motor vehicle model, in particular an interior light and/or exterior light, such as e.g. a tail light module of a motor vehicle, is provided with a differential two-wire communication bus (14) and multiple components (18-28) connected to the two-wire communication bus (14). Further, the apparatus has an actuating unit (12) that receives control commands for the components (18-28) externally and converts these control commands into bit streams to be sent to the components (18-28) via the two-wire communication bus (14) and receives bit streams generated by the components (18-28). Each component (18-28) has an asynchronous digital serial interface (30), a microcontroller and a clock generator (32) for sampling bit streams sent via the two-wire communication bus (14). At least the bit streams sent by the actuating unit (12) have synchronisation bits for synchronising the clock generators (32) of the components (18-28) to the timing with which the actuating unit (12) sends the bits of the bit streams via the two-wire communication bus (14).

Inventors:
SCHMITZ, Christian (Heinrich-Hertz-Straße 1, Dortmund, 44227, DE)
Application Number:
EP2017/072458
Publication Date:
March 15, 2018
Filing Date:
September 07, 2017
Export Citation:
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Assignee:
ELMOS SEMICONDUCTOR AKTIENGESELLSCHAFT (Heinrich-Hertz-Straße 1, Dortmund, 44227, DE)
International Classes:
H04L7/04; H04L5/14; B60Q1/00; H04L12/40
Domestic Patent References:
WO2017084881A12017-05-26
Foreign References:
US20050063194A12005-03-24
Other References:
NN: "High-Brightness LED Matrix Manager for Automotive Headlight Systems", 1 February 2016 (2016-02-01), Dallas, Texas, pages 1 - 53, XP055348745, Retrieved from the Internet [retrieved on 20170223]
MONAL GIRADKAR ET AL: "Design and Implementation of Adaptive Front Light System of Vehicle Using FPGA Based LIN Controller", EMERGING TRENDS IN ENGINEERING AND TECHNOLOGY (ICETET), 2011 4TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, 18 November 2011 (2011-11-18), pages 258 - 261, XP032087461, ISBN: 978-1-4577-1847-2, DOI: 10.1109/ICETET.2011.67
GUO JINYAN ET AL: "The design and realization of CAN bit timing logic", MICROELECTRONICS AND ELECTRONICS (PRIMEASIA), 2010 ASIA PACIFIC CONFERENCE ON POSTGRADUATE RESEARCH IN, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 22 September 2010 (2010-09-22), pages 333 - 337, XP031777603, ISBN: 978-1-4244-6735-8
ZENG WEIYING ET AL: "In-Vehicle Networks Outlook: Achievements and Challenges", IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, vol. 18, no. 3, 27 February 2016 (2016-02-27), pages 1552 - 1571, XP011620858, DOI: 10.1109/COMST.2016.2521642
UWE VOGEL ET AL: "P-39: Design of Versatile Passive-Matrix OLED Driver/Controller ASIC's", 2004 SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM. SEATTLE, WA, MAY 25 - 27, 20; [SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM], SAN JOSE, CA : SID, US, vol. XXXV, 25 May 2004 (2004-05-25), pages 380 - 383, XP007012078
HIGH-BRIGHTNESS LED MATRIX MANAGER FOR AUTOMOTIVE HEADLIGHT SYSTEMS, 1 February 2016 (2016-02-01), pages 1 - 53, Retrieved from the Internet
MONAL GIRADKAR ET AL.: "EMERGING TRENDS IN ENGINEERING AND TECHNOLOGY (ICETET), 2011 4TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON", 18 November 2011, IEEE, article "Design and Implementation of Adaptive Front Light System of Vehicle Using FPGA Based LIN Controller", pages: 258 - 261
GUO JINYAN ET AL.: "MICROELECTRONICS AND ELECTRONIS (PRIMEASIA), 2010 ASIA PACIFIC CONFERENCE ON POSTGRADUATE RESEARCH", 22 September 2010, IEEE, article "The design and realization of CAN bit timing logic", pages: 333 - 337
ZENG WEIYING ET AL.: "In-Vehicle Networks Outlook: Achievements and Challenges", IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, vol. 18, no. 3, 27 February 2016 (2016-02-27), pages 1552 - 1571, XP011620858, DOI: doi:10.1109/COMST.2016.2521642
Attorney, Agent or Firm:
DOMPATENT VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNERSCHAFT VON PATENTANWÄLTEN UND RECHTSANWÄLTEN MBB (Deichmannhaus am Dom, Bahnhofsvorplatz 1, Köln, 50667, DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, mit

einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus (14),

- mehreren an den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) angeschlossenen Komponenten (18-28) und

einer Ansteuereinheit (12), die von extern Steuerbefehle für die Komponenten (18-28) erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) an die Komponenten (18-28) zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten (18-28) erzeugte Bitströme empfängt,

wobei jede Komponente (18-28) eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle (30), einen MikroController und einen Taktgeber (32) zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) versendete Bitströme aufweist und

wobei zumindest die von der Ansteuereinheit (12) versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber (32) der Komponenten auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit (12) die Bits der Bitströme über den Zweidraht-

Kommunikationsbus (14) sendet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des Kfz-Moduls Leuchtmittel für einen Blinker, ein Rücklicht, ein Bremslicht, ein Rückfahrlicht, eine Nebelschlussleuchte o.dgl . aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel LEDs, OLEDs oder RGB-LEDs bzw. RGB-OLEDs aufweisen.

4. Kfz-Modul mit mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, mit

einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus (14) ,

- wobei die Komponenten (18-28) an den Zweidraht-

Kommunikationsbus (14) angeschlossenen sind und

einer Ansteuereinheit (12), die von extern Steuerbefehle für die Komponenten (18-28) erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) an die Komponenten (18-28) zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten (18-28) erzeugte Bitströme empfängt,

wobei jede Komponente (18-28) eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle (30), einen MikroController und einen Taktgeber (32) zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus (14) versendete Bitströme aufweist und

wobei zumindest die von der Ansteuereinheit (12) versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber (32) der Komponenten (18-28) auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit (12) die Bits der Bitströme über den Zweidraht-

Kommunikationsbus (14) sendet.

5. Kfz-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des Kfz-Moduls Leuchtmittel für einen Blinker, ein Rücklicht, ein Bremslicht, ein Rückfahrlicht, eine Nebelschlussleuchte o.dgl . aufweisen .

6. Kfz-Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel LEDs, OLEDs oder RGB-LEDs bzw. RGB-OLEDs aufweisen .

Description:
Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls und ein derartiges Kfz-Modul

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz. Ferner betrifft die Erfindung ein Kfz-Modul mit mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z.B. einem Rücklichtmodul eines Kfz.

Die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten von Kfz-Modulen wie beispielsweise der diversen Lichtmodule werden in zunehmendem Maße komplexer. Insbesondere im Bereich "Licht" geht man in jüngster Vergangenheit verstärkt dazu über, dynamische Funktionen wie z. B. den "wischenden Blinker" oder die sogenannte "coming home"-Applikation einzusetzen. Dabei nutzt man mit Vorteil den Umstand aus, dass die einzelnen Außen- und Innenlichtfunktionen eines Fahrzeugs durch jeweils mehrere LEDs bzw. OLEDs realisiert werden. Dynamische Effekte lassen sich nun auf vergleichsweise hardwaremäßig einfache Art und Weise dadurch realisieren, dass die Vielzahl von Lichtquellen, die ein derartiges Kfz-Lichtmodul aufweist, in unterschiedlicher Weise angesteuert werden. Die Vielzahl von Komponenten eines Kfz-Moduls, also beispielsweise die Vielzahl von den einzelnen Lichtfunktionen zugeordneten LEDs bzw. OLEDs eines beispielsweise Rücklichtmoduls sind vorteilhafterweise über einen Kommunikationsbus an eine Ansteuereinheit des Moduls angeschlossen bzw. stehen über den Kommunikationsbus mit der Ansteuereinheit in Kommunikationsverbindung. Im Regelfall umfasst die Ansteuereinheit auch einen Spannungswandler zur Versorgung von insbesondere LED-Treibern eines Lichtmoduls. Hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit und Robustheit haben sich differentielle Zweidraht-Kommunikationsbussysteme bewährt. Die Informationssignale werden dabei zwischen der Ansteuereinheit und den Teilnehmern als Spannungsdifferenz zwischen den beiden Busleitungen übertragen, wodurch eine größere Signalsicherheit und geringere Störanfälligkeit erreicht wird . Derartige Zweidraht-Busleitungen sind grundsätzlich bekannt. Problematisch ist, dass der Hardware-Aufwand für derartige Zweidraht- Bussysteme und deren Teilnehmer nicht unerheblich ist. Insbesondere hinsichtlich der Kosten von Nachteil ist der Umstand, dass die Teilnehmer über relativ präzise arbeitende Taktgeber verfügen müssen, die synchron zueinander arbeiten .

Aus N N : "High-Brightness LED Matrix Manager for Automotive Headlight Systems", 1. Februar 2016 (2016-02-01), Seiten 1-53, XP055348745, Dallas, Texas (gefunden im Internet:

URL: http ://www. ti .com/lit/ds/symlink/tps92661-q l . pdf am 2017-02-23) ist eine Kfz-Frontlicht-Ansteuerung bekannt, deren Bus zwei Leitungen aufweist, an die keine differentielle Signale angelegt werden .

In MONAL GI RADKAR ET AL: "Design and Implementation of Adaptive Front Light System of Vehicle Using FPGA Based LIN Controller", EM ERGING TREN DS I N ENGIN EERING AN D TECHNOLOGY (ICETET), 2011 4™ INTERNATIONAL CON FERENCE ON, IEEE, 18. November 2011 (2011- 11- 18), Seiten 258-261, XP032087461, DOI : 10.1109/ICETET.2011.67; ISBN : 978- 1-4577- 1847-2 ist eine Bit-Timing-Logik für einen CAN-Bus beschrieben . Eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines adaptiven Kfz- Fontlichts mit FPGA- basiertem LI N-Controller ist in GUO JINYAN ET AL: "The design and realization of CAN bit timing logic", MICROELECTRONICS AN D ELECTRONIS (PRI MEASIA), 2010 ASIA PACIFIC CON FERENCE ON POSTGRADUATE RESEARCH IN, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 22. September 2010 (2010-09-22), Seiten 333-337, XP031777603, ISBN : 978- 1-4244-6735-8 beschrieben . Schließlich gibt ZENG WEIYING ET AL: "In-Vehicle Networks Outlook: Achievements and Challenges", IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, Bd . 18, Nr. 3, 27. Februar 2016 (2016-02-27), Seiten 1552-1571, XP011620858, DOI : 10.1109/COMST.2016.2521642; [gefunden am 2016-08- 19] einen Überblick über Kfz-Kommunikationssysteme.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz-Moduls und ein derartiges Kfz-Modul zu schaffen, das hinsichtlich des Hardware-Aufwand reduziert ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Ansteuerung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten eines Kfz- Moduls, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung versehen ist mit

- einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus,

mehreren an den Zweidraht-Kommunikationsbus angeschlossenen Komponenten und

einer Ansteuereinheit, die von extern Steuerbefehle für die Komponenten erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht- Kommunikationsbus an die Komponenten zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten erzeugte Bitströme empfängt, wobei jede Komponente eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle, einen MikroController und einen Taktgeber zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus versendete Bitströme aufweist und

wobei zumindest die von der Ansteuereinheit versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber der Komponenten auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit die Bits der Bitströme über den Zweidraht-Kommunikationsbus sendet.

Ferner dient zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß ein Kfz-Modul mit mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, insbesondere einer Innenleuchte und/oder Außenleuchte wie z. B. einem Rücklichtmodul eines Kfz, wobei das Kfz-Modul versehen ist mit

einem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus,

wobei die Komponenten an den Zweidraht-Kommunikationsbus angeschlossenen sind und

einer Ansteuereinheit, die von extern Steuerbefehle für die Komponenten erhält und diese Steuerbefehle in über den Zweidraht- Kommunikationsbus an die Komponenten zu versendende Bitströme umsetzt sowie von den Komponenten erzeugte Bitströme empfängt, - wobei jede Komponente eine asynchrone, digitale, serielle Schnittstelle, einen MikroController und einen Taktgeber zum Erzeugen eines Abtastsignals zum Abtasten von über den Zweidraht-Kommunikationsbus versendete Bitströme aufweist und

wobei zumindest die von der Ansteuereinheit versendeten Bitströme Synchronisationsbits zur Synchronisation der Taktgeber der

Komponenten auf den Takt aufweisen, mit denen die Ansteuereinheit die Bits der Bitströme über den Zweidraht-Kommunikationsbus sendet.

Der erfindungsgemäße Ansatz verbindet die Vorteile eines differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbusses mit den Vorteilen der Verwendung von asynchronen, digitalen, seriellen Schnittstellen, über die die einzelnen Teilnehmer bzw. die einzelnen Komponenten an den Zweidraht- Kommunikationsbus angeschlossen sind. Die Verwendung sogenannter Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) erfordert, dass der über eine derartige digitale serielle Schnittstelle empfangene Bitstrom Synchronisationsbits für den Taktgeber des Busteilnehmers enthält. Derartige Synchronisationsbits lassen sich aber nun auch problemlos über einen differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus, beispielsweise im Header eines den Bitstrom repräsentierenden Datenrahmens, integrieren . Damit umfasst das Protokoll des erfindungsgemäß verwendeten differentiellen Zweidraht- Kommunikationsbusses Elemente, wie sie beispielsweise von Eindraht- Kommunikationsbussen bekannt sind, deren Teilnehmer über standardisierte und kostengünstige UARTs verfügen .

Die Erfindung ist insbesondere im Rahmen digitaler Schnittstellen zur robusten und Hochgeschwindigkeits-Übertragung von Daten über eine Zweidraht- Kabelverbindung zwischen mit LEDs bestückten Platinen für beispielsweise Rücklicht und Innenlicht innerhalb einer Leuchte mit einer Datenrate von bis zu 500 kBit/s einsetzbar. Dabei wird die symmetrische Übertragung mittels eines differentiellen Hochgeschwindigkeits-Zweidraht-Bussystems zum Zwecke der Übertragung eines einfachen seriellen Protokolls und damit zur Reduktion des Hardware-Digitalaufwands genutzt.

In der einzigen Figur ist ein Beispiel für ein Rücklichtmodul 10 eines Kfz gezeigt. Das Rücklichtmodul 10 weist eine Ansteuereinheit 12 und einen differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus 14 auf. Die TXD- und RXD- Leitungen der Ansteuereinheit 12 führen zu einem Pegelwandler 16, um den Signalpegel für den Betrieb des Zweidraht-Kommunikationsbusses 14 umzusetzen . Die Ansteuereinheit 12 erhält von extern diverse Steuerbefehle für beispielsweise die Funktionen Rücklicht, Blinker, Nebelschlussleuchte, Dynamikeffekte etc. und/oder Informationen über einen digitalen Bus. Die Ansteuereinheit 12 setzt diese Befehl in Bitströme um, die unter anderem Bits eines Synchronisationsfeldes der entsprechenden Datenrahmen aufweisen .

Am Kommunikationsbus 14 sind diverse Komponenten bzw. Teilnehmer 18 bis 28 angeschlossen . So sind die Teilnehmer 18 und 20 beispielhaft für die Realisierung des Blinklichts, der Teilnehmer 22 für die Realisierung des Rücklichts, die Teilnehmer 24 und 26 für die Ausführung der Bremslichtfunktion und der Teilnehmer 28 für die Realisierung des Rückfahrtlichts verantwortlich . Jeder dieser Teilnehmer bzw. jede dieser Komponenten weist eine Vielzahl von LEDs auf, die von jeweiligen LED- Treibern angesteuert werden . Jeder Teilnehmer ist darüber hinaus mit einer digitalen Schnittstelle 30 in Form einer UART versehen . Ferner weist jeder Teilnehmer bedarfsweise einen MikroController und ferner einen Taktgeber 32 auf, um auf dem differentiellen Zweidraht-Kommunikationsbus 14 liegende Nachrichten synchron zur Versendung der Bits der Bitströme lesen zu können bzw. um derartige Bitströme synchron zum Lesen durch andere Teilnehmer bzw. die Ansteuereinheit 12 auf den Zweidraht-Kommunikationsbus 14 legen zu können .

Zur Vereinfachung der Hardware der erfindungsgemäßen Ansteuerung der Komponenten eines Kfz-Moduls trägt darüber hinaus bei, dass auf der Ebene der Komponenten bzw. Zweidraht-Kommunikationsbus-Teilnehmer mit festen Abtastpunkten statt mit einer dynamischen Anpassung der Abtastpunkte gearbeitet wird . Letzteres ist wesentlich aufwendiger. Die Taktgewinnung pro Teilnehmer erfolgt durch Auslesen der Synchronisationsbits der Bitströme, die vorteilhafterweise zu Beginn eines Bitstroms gesendet werden .