DE69617024T2 - Elektronisches diagnosesystem - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Diagnosesystem.
• Moderne Fahrzeuge beinhalten komplexe elektronische und elektromagnetische aktive Komponenten, wie Maschinenverwaltungssysteme, Kraftstoffzuführungs-Steuersysteme, und Bremssteuersysteme. Es ist wünschenswert, dass diese aktiven Komponenten untereinander kommunizieren und infolgedessen wird es nun üblich Fahrzeuge mit einem seriellen Datenkommunikationsbus auszurüsten, der aktive Fahrzeugkomponenten und insbesondere Komponenten, die als elektronische Steuereinheiten (ECUs) bekannt sind, verbindet. Es gibt mehrere weit verbreitet verwendete serielle Kommunikationsprotokolle, die als Industriestandards akzeptiert sind, wobei ein derartiges Protokoll mit einer hohen Geschwindigkeit und einem hohem Leistungsvermögen als CAN (bedeutet Controller Area Network oder Controllergebietsnetz) bekannt ist. Der Ausdruck CAN wird hier verwendet, um irgendeinen Bus zu bezeichnen, der aktive Komponenten eines Fahrzeugs verbindet und Daten weiterleitet, die das Betriebsverhalten von diesen Komponenten darstellen.
• In der Praxis ist es üblich zwischen einer Diagnoseausrüstung und einem Fahrzeug über dessen Diagnosebus zu kommunizieren. Jedoch ist der Diagnosebus nicht vorwiegend zur Diagnose gedacht und ist nicht dafür ausgelegt eine Verbindung von zusätzlichen Kabellängen zu dem Verdrahtungssystem des Fahrzeugs zu erlauben. Die Hinzufügung einer Kabellänge zu dem CAN Bus eines Fahrzeugs kann eine Datenzerstörung verursachen.
• Die aktiven Komponenten senden und empfangen Daten an den und von dem CAN Bus, mit dem sie verbunden sind, bei einer hohen Datenrate, zum Beispiel 1 Mbps. Eine derartige hohe Datenrate stellt sicher, dass das große Datenvolumen behandelt werden kann, bedeutet aber auch, dass Ausbreitungsverzögerungen auf dem Bus minimiert werden müssen. Ausbreitungsverzögerungen von mehr als 20 ns sind auf einem herkömmlichen CAN Bus nicht akzeptabel. Demzufolge muss jedes aktive Element vorsichtig ausgelegt werden, um an dem Bus nicht mehr als eine vorgegebene elektrische Last zu bewirken.
• Um für Diagnosezwecke einen Zugriff auf Daten eines CAN Busses zu erhalten ist es in der Praxis üblich ein Gateway-Terminal (Netzübergangs-Terminal) mit dem Bus zu verbinden. Das Gateway-Terminal ist permanent mit dem Bus verbunden und repräsentiert tatsächlich eine zusätzliche aktive Komponente. Das Gatway-Terminal überwacht Daten auf dem CAN Bus und zeichnet Fehlerbedingungen oder andere sich auf eine Diagnose beziehenden Parameter auf. Diese Diagnosedaten können später an eine geeignete Diagnoseausrüstung heruntergeladen werden. Die Daten, die an dem Ausgang des Gateway-Terminals verfügbar sind, sind im Vergleich mit denjenigen auf dem Bus im Umfang begrenzt, wobei die Art der Daten größtenteils durch regulative Anforderungen bestimmt wird, z. B. durch Regeln, die von bestimmten politischen Gremien auferlegt werden. Typischerweise ist ein Gateway-Terminal dafür ausgelegt, um einem vereinbarten Standard wie ISO9141 angepasst zu sein. Obwohl sich Regeln über die Lebensdauer eines Fahrzeugs ändern können, ist es unglücklicherweise nicht möglich ein Gateway-Terminal einfach so zu verändern, dass es derartige Änderungen reflektiert. Ferner können sich in einem Fahrzeug Probleme ergeben, die unter Verwendung der Signale, die von einem herkömmlichen Gateway-Terminal ausgegeben werden, nicht einfach diagnostiziert werden können, insbesondere dann, wenn die Datenrate auf der Fahrzeugseite des Gateways viel höher als diejenige auf der Ausgangsseite des Gateways ist.
• Ein CAN Bus ist allgemein in der Form eines Kabels mit einer verdrallten Doppelader, das die aktiven Komponenten verbindet. Es ist manchmal wünschenswert eine Diagnoseausrüstung mit dem Kabel zu verbinden, um einen Zugriff auf die Daten auf dem Bus zu erhalten, anstelle sich auf das Gateway- Terminal zu verlassen. Unglücklicherweise ist die Diagnoseausrüstung im allgemeinen in Schränken untergebracht und kann nicht einfach nahe zu dem Fahrzeug, welches getestet wird, positioniert werden.
• Die Deutsche Patentanmeldung DE-A-42 30 796 offenbart ein Fahrzeug-Diagnosesystem mit einem Verbinder, der mit einem CAN Bus gekoppelt werden kann, und einem Analysator, der eine Testausrüstung einschließt, die mit dem Verbinder durch ein Kabel verbunden ist. Jedoch wurde von den Anmeldern erkannt, dass es nicht möglich ist, ein Kabel zwischen einen CAN Bus und eine entfernte Diagnosestation zu schalten, weil sich Signalreflexionen ergeben, die zu einer Zerstörung von Daten auf dem Bus führen. In einem typischen CAN System ist die maximale zulässige Länge einer Stichleitungsverbindung zu dem Bus auf 30 Zentimeter begrenzt. Dies macht eine direkte Verbindung zwischen einem CAN Bus und vielen Typen von Diagnoseausrüstung unpraktisch.
• Gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug-Diagnosesystem vorgesehen, mit einem Verbinder, der mit einem CAN-Bus gekoppelt werden kann, und einem Analysator, der eine Testausrüstung einschließt, die mit dem Verbinder durch ein Kabel verbunden ist, wobei der Verbinder einen Puffer umfasst, der zwischen dem Bus und dem Kabel angeordnet ist, um die elektrische Last, die durch das Kabel repräsentiert ist, von dem Bus zu isolieren, und um Signale, die von dem Analysator gesendet werden, zu dem Bus, und solche, die von dem Bus empfangen werden, zu dem Analysator zu kommunizieren.
• Vorzugsweise umfasst der Puffer eine Konverterschaltung, die angeordnet ist, bidirektionale Signale auf dem Bus mit unidirektionalen Sende- und Empfangssignalen zu verschalten bzw. zu koppeln. Der Puffer und Analysator umfassen jeweils eine Leitungstreiber- und Empfängerschaltung, die angeordnet sind, um Signale von dem Pufferkonverter und einer Testausrüstung in ein Protokoll zu konvertieren, das für eine Übertragung auf dem Kabel geeignet ist, und um Signale von dem Kabel in Signale zu konvertieren, die für Anlegungen an den Pufferkonverter und die Testausrüstung geeignet sind.
• Die verwendete Testausrüstung kann von irgendeiner herkömmlichen Ausbildung sein, und genauso trifft dies auf die Pufferkonverterschaltung zu, wobei die Neuheit in der Trennung von diesen beiden Komponenten liegt, so dass eine der Komponenten in dem Verbinder an einem. Ende des Kabels ist und die andere Komponente in dem Analysator an dem anderen Ende des Kabels ist. Die Leitungstreiber- und Empfängerschaltung stellt sicher, dass Daten während deren Übertragung durch das Kabel nicht zerstört werden. Die Signale von der Testausrüstung und dem Pufferkonverter können in RS422 Pegel für eine Übertragung entlang des Kabels konvertiert werden.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
• Fig. 2 die Komponenten, die in dem Verbinder der Fig. 1 vorgesehen sind.
• Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Verbinder 1 durch ein Vierleiterkabel mit einem Analysator 3 gekoppelt. Der Verbinder ist mit dem Fahrzeug 4 über vier Leiter verbunden, wobei der Leiter 5 mit der Fahrzeugmasse verbunden ist, der Leiter 6 mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist, der Leiter 7 mit dem "niedrigen" Kabel eines CAN Busses verbunden ist und der Leiter 8 mit dem "hohen" Leiter eines CAN Busses verbunden ist. Wie im herkömmlichen Sinne werden die Spannungspegel auf dem CAN Bus analog sein, typischerweise 2,5 Volt, wenn sie passiv sind und 3,5 Volt auf dem "hohen" Draht und 1,5 Volt auf dem "niedrigen" Draht, wenn sie dominant sind.
• Der Verbinder 1 umfasst tatsächlich einen Puffer, um den CAN Bus von der elektrischen Last zu isolieren, die von dem Kabel 2 repräsentiert wird. Eine Schaltung 9, die von einem einfachen Spannungsregler 10 mit Energie versorgt wird, konvertiert die bidirektionalen Signale auf dem CAN Bus in unidirektionale digitale Sende- (TX) und Empfangs- (RX)Signale. Diese digitalen Signale werden dann durch eine Konvertierung in RS422 Pegel durch eine differentielle Leitungstreiber/Empfangs-Schaltung 11, die ebenfalls von dem Spannungsregler 10 mit Energie versorgt wird, gepuffert
• Der Analysator umfasst eine differentielle Leitungstreiber- und Empfänger-Schaltung 12, die identisch zu der Schaltung 11 ist. Sende- und Empfangssignale werden zwischen der Schaltung 12 und einem herkömmlichen CAN Controller übergeben. Irgendeine geeignete Testausrüstung könnte jedoch mit den Sende- und Empfangsleitungen der Schaltung 12 verbunden werden.
• Es wird darauf hingewiesen, dass Daten, die von dem CAN Bus durch die Schaltungen in dem Verbinder 1 abgeleitet werden, über stark unterschiedliche Entfernungen über das Kabel an irgendeine geeignet angeordnete Testausrüstung übertragen werden können. Somit können Daten, die für den Betrieb des Fahrzeugs relevant sind, abgeleitet werden, ohne dass es erforderlich ist die Testausrüstung in nächster Nähe zu dem CAN Bus selbst zu rücken.
• Bezugnehmend auf Fig. 2 werden die gleichen Bezugszeichen werden, so wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 1 verwendet wurden. Die Leiter 7 und 8 sind mit einem PCA82C250 Chip, der der Schaltung 9 der Fig. 1 entspricht, verbunden und dieser Chip ist mit einem DS89C21TN Chip verbunden, der der Leitungstreiber- und Empfangs-Schaltung 11 der Fig. 1 entspricht. Die vier Drähte 2, die mit der Schaltung 11 verbunden sind, entsprechen dem Kabel 2 der Fig. 1. Die Chips, auf die Bezug genommen wurde, sind sofort erhältliche Komponenten und Ingenieure, die Kenntnis von CAN Bussystemen haben, sind mit ihnen vertraut.

Claims (1)

1. Fahrzeug-Diagnosesystem mit einem Verbinder (1), der mit einem CAN("Controller Area Network")-Bus gekoppelt werden kann, und einem Analysator (3), der eine Testausrüstung einschließt, die mit dem Verbinder (1) durch ein Kabel (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinder (I) einen Puffer umfaßt, der zwischen dem Bus und dem Kabel (2) angeordnet ist, um die elektrische Last, die durch das Kabel repräsentiert ist, von dem Bus zu isolieren, und um Signale, die von dem Analysator (3) gesendet werden, zu dem Bus, und solche, die von dem Bus empfangen werden, zu dem Analysator (3) zu kommunizieren.

2, System nach Anspruch 1, wobei der Puffer eine Konverterschaltung (9) umfaßt, die angeordnet ist, bidirektionale Signale auf dem Bus mit unidirektionalen Sende- und Empfangssignalen zu verschalten, und der Puffer und Analysator (3) jeweils eine Leitungstreiber- und Empfängerschaltung (11) umfassen, die angeordnet sind, Signale von dem Pufferkonverter (9) und einer Testausrüstung in ein Protokoll zu konvertieren, das für eine Übertragung auf dem Kabel (2) geeignet ist, und um Signale von dem Kabel (2) in Signale zu konvertieren, die für eine Anlegung an den Pufferkonverter (9) und die Testausrüstung geeignet sind.