Bus-Systeme in modernen Fahrzeugen

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Einleitung

CAN-Bus
MOST
D2B
MML
LIN

Fazit

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Einleitung

Noch vor einigen Jahrzehnten gab es in einem PKW nur wenig Elektrik und kaum Elektronik. Im Motorraum gab es Batterie, Lichtmaschine, Regler, Anlasser und Zündung. Am Armaturenbrett Schalter Kontrollämpchen, Blinkererelais und Sicherungen. Vom Armaturenbrett bis zum Fahrzeugheck gab es nur noch einige Leuchten und die dazugehörigen Kabel. Das Autoradio war mit Abstand das beeindruckendste Stück Elektronik in einem Auto bis zur Mitte der 70er des vorigen Jahrhunderts. All das lies sich mit weniger als 50 Metern Draht verkabeln.

Moderne Autos sind heutzutage mit kleinen elektronischen Helfern geradezu gespickt. Das erfordert bis zu 4 km Draht in einem einzelnen Auto. Damit wird die Verkabelung zu einem Gewichts- und Kostenfaktor. Der Kabelwust läßt sich nur durch den Einsatz von Datenbussen in den Griff bekommen. Ein nur aus 2 Drähten bestehender serieller Datenbus kann sich durch das ganze Auto ziehen und von vielen unterschiedlichen Elektronikboxen zur Komunikation benutzt werden. Er ersetzt dann dutzende herkömmliche Einzeldrähte. Jedes Gerät, das diesen Bus nutzen will, benötigt natürlich ein Businterface (sozusagen die "Netzwerkkarte"). Diese Funktion übernimmt in der Regel ein Microcontroller.

In einem herkömmlichen PKW werden die Heckleuchten mit 6 Dräten mit dem vorderen PKW-Teil verbunden:

Wird das Heckleuchtenmodul über einen Bus angesteuert, reduzuiert sich das auf 4 Drähte:

Der gleiche Bus kann aber auch zusätzlich den Heckscheibenwischer, die Heckscheibenwaschanlage, die Heckscheibenheizung, die Kofferraumbeleuchtung ... steuern, und so noch viel mehr Drähte einsparen. Fällt der Bus aber aus (z.B. durch einen Kuzschluß) Sind die Folgen aber viel weitreichender, als wenn ein einzelner Draht in einem herkömmlichen Auto ausfällt.

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CAN-Bus

ISO-11898
In den '80ern entwickelte Bosch das Controller area network (CAN), der sich heutzutage als Quasistandard in Fahrzeugen durchgesetzt hat.CAN ist besonders störunempfindlich und eignet sich deshalb besonders für den Einsatz unter den rauen Bedingungen eines Autos. Der CAN-Bus kann sowohl mit Glasfaser- wie auch mit Kupferleitungen ausgeführt werden. Im Auto werden Kupferleitungen verwendet. Zwei verdrillte Drähte übertragen die Daten dabei mit inversem Pegel.

Der CAN-Bus ist ein Multi-Master-Bus. Alle am Bus angeschlossenen Geräte sind gleichberechtigt. Es können bis zu 128 Geräte an einen Bus angeschlossen werden.

In einem Fahrzeug gibt es meist zwei CAN-Netzwerke. Ein low-Speed-CAN-Bus (125 Kbps) vernetzt all die kleinen Helfer, die das Autofahren so bequem machen, die aber andererseits nicht von essenzieller Bedeutung sind (z.B. elektrische Fensterheber) und deren Reaktion problemlos etliche Millisekunden verzögert erfolgen darf. Dieser Bus wird auch 'Komfort-Bus' genannt.

Ein High-Speed-CAN-Bus (bis zu 1 Mbps) kümmert sich um die zeitkritischen Dinge (Motormanagement, Antiblockiersystem, Tempomat...)

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MOST

Der Media-oriented systems transport (MOST) ist ein Glasfaserbus für Audio- und Videoanwendungen. Er wird vorwiegend bei den gehobeneren Automarken eingesetz (Audi, BMW, Volvo) und verbindet Radio, Navigationssystem, CD/DVD-Wechsler und Lautsprecher mittels Glasfaser.

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D2B

Der Domestic Data Bus.(D2B) ist (ähnlich wie MOST) ein Multimedia-Glasfaserbus, der z.B. bei Mercedes verwendet wird.
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MML

Der Mobile media link (MML) ist (ähnlich wie MOST und D2B) ein Multimedia-Glasfaserbus.

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LIN

Das Local interconnect network (LIN) ist ein 1-Draht-Bus niedriger Datenrate mit Master-Slave-Architektur (enhanced ISO-9141). Er steuert vor allem Türschlösser, elektrische Schiebedächer, Außenspiegel, elektrische Sitze...  Der Master des Lin-Bus ist am CAN-Bus angeschlossen.

Der LIN-Bus wird vor allem dort eingesetzt, wo ein Dieb versuchen könnte in das Fahrzeug einzubrechen. Die Master-Slave-Architektur ist deutlich robuster gegenüber Manipulationen. Wäre der elektrische Außenspiegel am CAN-Bus angeschlossen, dann könnte ein Dieb versuchen, sich von dort aus  in das Auto zu hacken, und so die Alarmanlage zu deaktivieren und die Türschlösser zu öffnen.

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Fazit

Moderne Bussysteme erlauben eine Fülle elektronischer Helferchen bei moderatem Verkabelungsaufwand. Das hat auch einen ökonomischen Effekt, da ein modernes Auto 25 kg Gewichtsreduzierung (durch weniger Kabel) mit einem Minderverbrauch von 0.1 Liter belohnt. (Man könnte zur Gewichtsreduzierung natürlich auch ABS, ESP und Airbags ausbauen, aber das wäre wohl nicht die beste Idee.)

An der Zuverlässigkeit scheint es noch etwas zu hapern. Eigentlich sollten weniger Drähte und Steckverbinder auch weniger Fehler bedeuten, aber der Ausfall eines Busses ist von den Gelben Engeln des ADAC nicht mehr zu reparieren, und die Pannenstatistik spricht deutliche Worte: die Zahl Elektronik-bedingter Pannen ist relativ hoch.

Für den Car-HiFi-Baster sind die optischen Multimediabusse ein großes Problem.

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Autor: sprut
erstellt: 3110.2006
letzte Änderung: 31.10.2006