History
Am Anfang war das Kabel, wenn man einmal von den Rohrverbindungen
absieht, die Karbid für die Beleuchtung übertragen oder Druckflüssigkeit
für die Bremsen. Mit der Elektrik im Fahrzeug, im Anfang bei 6 Volt, kam
das Kabel: jede Komponente wurde mit einer separaten Leitung mit ihren versorgenden
und steuernden Elementen verbunden. So entstand bald im wahrsten Sinne des Wortes
ein „Kabelbaum“, die Steuerleitungen für Solid State Relais wurden
immer mehr, die Leistungskabel von der Sicherung zum Verbraucher immer dicker
und schwerer. Bald entstand unter Kosten- und Funktionalitätsgesichtspunkten
der Wunsch, die steuernden Leitungen in einem Bussystem zusammenzufassen.
Eine geschickte Leistungsverdrahtung, sei sie stern- oder ringförmig, war
bald Gang und Gebe. Auch die Einführung von 12 V war eine gewisse Optimierung.
Aber
spätestens mit der Einführung von Mikrocomputern in das Fahrzeug wurden
auch die Steuerleitungen revolutioniert. Mit den neuen Rechnerstrukturen hielten
digitale
Bussysteme im Kfz Einzug. Die Entwicklung der folgenden Jahre führte zu
einer Vielzahl von Bussystemen abhängig von Anwendungsgebiet, Hersteller
und Region. Im Vergleich zu einem Fahrzeug mit herkömmlicher Verdrahtung
und vergleichbarer Elektronik konnten durch den Einsatz dieser Bussysteme mehr
als 1000 Meter Verdrahtung eingespart werden. Das sparte Gewicht und Kosten.
Dennoch entwickelte jeder Automobilhersteller und/oder Zulieferer im Geheimen
seine Insellösung, die sich schließlich auch vom Wettbewerb abheben
sollte.
Doch das Blatt hat sich gewendet. Durch a) einen enormen Kostendruck in der Automobilindustrie und b) durch die Notwendigkeit, Systeme von sich wettbewerbenden Zulieferern austauschen zu können, haben sich gewisse Standards herauskristallisiert. Zwar gibt es immer noch nicht den einen Universalbus für das Auto, der alle Applikationen abdeckt. Zu unterschiedlich sind die Anforderungen in Bezug auf Übertragungsgeschwindigkeit, Buslänge, Fehlertoleranz, Kosten, etc. Aber man bedenke: auch in der Industrie-, Computer- oder Unterhaltungselektronik existieren für jede Applikation spezielle Übertragungssysteme.
Je nach benötigtem Datendurchsatz und Sicherheitsanforderungen
werden verschiedene Bussysteme gewählt: Im Karosseriebereich (Bodyelectronic)
reichen Übertragungsraten von 10-20kbit/s aus, insbesondere dann, wenn Teilbereiche
als Sub-Bus-System aufgebaut werden. Die niedrigen Übertragungsraten und
das
vereinfachte Busprotokoll machen die Realisierung dieser Busse technisch einfacher
und damit preiswerter. Eine einfache Leitung reicht zur Datenübertragung
aus.
Typische Vertreter dieser Busse sind J1850, ISO 9141, K-Bus, LIN Bus, etc. Diese
Sub-Bus-Systeme oder Karosseriebusse werden entweder isoliert betrieben oder
über „Gateways“ mit dem wesentlich schnelleren, sicheren aber
auch aufwendigeren CAN bzw. VAN Bus kombiniert und so mit den grundsätzlichen
Funktionen der Motor-, Karosserie- oder Dashboard - Elektronik verbunden. Bei
Übertragungsraten von 125 kb/s bis 1 Mb/s wird für CAN oder VAN Busse
eine symmetrische Übertragung mittels Zweidrahtleitung genutzt. Dies bietet
Vorteile durch die Einstrahlungsfestigkeit und die geringere Störaussendung.
Durch
schaltungstechnische Maßnahmen kann selbst bei Bruch einer Leitung eine
Diagnose erfolgen sowie eine eingeschränkte Datenübertragung aufrechterhalten
werden. Allerdings sind auch die Kosten durch die aufwendigeren. Bei höheren
Übertragungsgeschwindigkeiten (z. B. für Multimedia-Anwendungen, Navigationsrechnern,
Digitales Radio und Fernsehen) halten zur Zeit auch Optische Medien wie D2B,
MOST, etc. Einzug.
Die Zukunft hat erst begonnen, …
Literatur
[1] Vernetzung im Fahrzeug – von der Idee zum Silizium: K-Bus, LIN, CAN,
VAN, byteflight, L. Krücke, Dr. J. Gondermann, H. Pera, W. Wetzel, ELMOS
Semiconductor AG, Dortmund