Durch den zunehmenden Ersatz mechanischer Komponenten durch mechatronische Module und den zunehmenden Wunsch nach Vernetzung von intelligenten Sensoren/Aktoren wird der Aufwand an Verkabelung und Vernetzung auch in Zukunft steigen. Powerline communications (PLC) steht für die integrierte Übertragung von Energie und Information über die Versorgungsleitung. Vorteile von PLC sind die Reduzierung von Leitungen, was eine Reduzierung der Kosten, des Gewichts und des Platzbedarfs bedeutet, als auch die Reduzierung der Komplexität, was die Handhabbarkeit der Montage erhöht. Weitere Vorteile sind die einfache Nachrüstbarkeit (aftermarket systems), die Möglichkeit der parallelen Umsetzung verschiedener Dienste (z.B. Diagnose) und Protokolle und der mögliche Einsatz als redundantes System für sicherheitskritische Anwendungen, z.B. X-by-wire. Als größtes Problem stellt sich die - aus Sicht der Hochfrequenztechnik - extreme Unsymmetrie von Fahrzeugnetzen heraus, die in erster Linie dadurch bedingt ist, dass die meisten Verbraucher über eine Eindrahtleitung versorgt werden und die Karosserie die Rückleiterfunktion übernimmt. Die Übertragung basiert auf einem geträgerten Verfahren. Im ersten Schritt sind CAN-PLC-Systeme für low-speed-CAN-Applikationen entwickelt worden. CAN-PLC stellt ein 100 % CAN-kompatibles PLC-System dar, lediglich der physical layer muss ausgetauscht werden. Des Weiteren gibt es die so genannten PLC-Systeme für kollisionsfreie Protokolle, mit z.B. TDMA als Zugriffsverfahren. Dieses Zugriffsverfahren ermöglicht es, ein störresistenteres Übertragungsverfahren, wie DBPSK (differentielle Zweiphasen-Umtastung) einzusetzen. Zu guter letzt gibt es noch die so genannte hochdatenratige PLC, bei der das DBPSK-Verfahren ebenfalls Einsatz findet. Entwickelt für hochdatenratige Anwendungen in Domänen wie Antriebsstrang und X-by-wire und in einem hochfrequenten Band sortiert, benötigt dieses System ein gut angepasstes Netzwerk. Kenntnisse über den Kanal wie auch über EMV-Aspekte, wie die Störumgebung, sind die Basis für die Entwicklung von PLC-Systemen. Aufgrund der zahlreichen Kanaluntersuchungen und in Abhängigkeit zum gewählten Trägerfrequenzbereich werden einige Modifikationen des Kabelbaums empfohlen. Speziell aus der hochfrequenztechnischen Sicht stellt die extrem asymmetrische Struktur heutiger Fahrzeugbordnetze ein Hauptproblem für eine zuverlässige und sichere Kommunikation dar. Weiterführende Untersuchungen ergaben, dass akzeptable Lösungen für die hochdatenratige/ -frequente PLC nur durch ein neues Bordnetzkonzept, das eine hohe Symmetrie gewährleistet, erzielt werden können. Der vorgeschlagene Kabelbaum der Zukunft stellt schließlich ein Datennetz hoher Kapazität dar, auf dem sich mit relativ einfacher Übertragungstechnik Datenraten von mehreren 10 Mbit/s realisieren lassen. Mit diesen Modifikationen des Kabelbaums ist der Kanal vorhersehbar und der Kommunikationskanal ist beschreib- und simulierbar.
Due to the increasing replacement of mechanical components by mechatronic modules and the demand of cross-lined sensor and control elements the effort of cabling and networking of individual components in MPV's is increasing, too. Powerline communication (PLC) stands for integrated transmission of energy and information using supply lines. The advantages of PLC are reduction of wiring, resulting in reduced costs, weight and use of space, reduction of complexity (of harness) providing a better handling capability. Further advantages are easy retrofitting/retrofit procedure (aftermarket systems) possibility of parallel transmission of several services (e.g. diagnosis) and protocols and the possible usage as a redundant system for safety related applications, e.g. X-by-Wire. The transmission is based on carrier transmission technique in general. First a CAN-PLC-system for low speed CAN-applications has been developed. CAN-PLC means a 100% CAN-compatible PLC-system; only the physical layer has to be changed. Furthermore there are systems called 'systems for collision-free protocol' with an access mode like TDMA (time division multiplex). This type of access makes it possible to realize a system using a more noise resistant transmission technique like DBPSK (differential phase shift keying). Last but not least there is the 'high data rate - PLC' using DBPSK, too. Developed for high data rate applications in domains like powertrain and x-by-wire (redundancy) well placed in a high frequency band it needs an adequate adapted network. Knowledge about the transmission channel and EMC-aspects like the interferences/disturbances onto the powerline are the basics for the development of PLC-systems. Resulting from this investigations and in dependency of the used carrier frequency range there are some harness modifications 'recommended'. Especially from the point of view of high-frequency technology the extremely unbalanced structure of today's vehicle networks turns out as a major problem. Extended investigations revealed in that acceptable high-data-rate-PLC-solutions can only be achieved by a new concept of the wiring structure, which has to provide high symmetry for high-frequency signals and can be exploited at data rates of several 10Mbits/s with very basic transmission techniques. With this modifications of the harness the channels predictable and the communication channel can be described and simulated.
Powerline communications im Kraftfahrzeug
Automotive powerline communications
2003
22 Seiten, 19 Bilder, 3 Quellen
Conference paper
German
Bordnetz , CAN (Controller Area Network) , elektromagnetische Verträglichkeit , Energieübertragungsleitung , Kabelbaum , Komplexität , Kostensenkung , Kraftfahrzeugelektrik , Kraftfahrzeugelektronik , Mechatronik , Personenkraftwagen , Phasendifferenzmodulation , Übertragungsgeschwindigkeit , Übertragungsprotokoll , Vernetzung (Kommunikation) , Vielfachzugriff im Zeitmultiplex
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