Trainer Conference July 2001! Q076463: Welcome to the International Trainer Conference July 2001! Begrüßung der Seminarteilnehmer Kurze Vorstellung der eigenen Person Bedankung beim Vorredner und Überleitung in das Thema E65-Bordnetz Revolution im Automobilbau Technische Umsetzung der Innovationen Bordnetz als Bindeglied zwischen den Steuergeräten, als Rahmennetzwerk und als Informationsträger für die Diagnose Einleitung in das E65-Bordnetz, prinzipieller Aufbau, verwendete Bus-Systeme Detailinformationen in den einzelnen themenbezogenen Seminaren Agenda Martin Delfmann VS-12

History/Future of automobile vehicle electrical system Agenda History/Future of automobile vehicle electrical system Requirements on the E65/E66 vehicle electrical system Overview of the E65/E66 vehicle electrical system Power Supply by the Power Module Gateways of the E65/E66 vehicle electrical system Bus-Systems CAN, MOST and byteflight Diagnosis-Bus Vorstellung der Präsentationsinhalte Überleitung zu den einzelnen Themen Abschlussübersicht

History E31 Bussystem erstmals beim E31 (Ausnahme Diagnose-Bus E32) Gründe für Bus-Systeme: Höhere Zuverlässigkeit Sinkender Verkabelungsaufwand (Gewicht/Platz) Mehrfachnutzung von Sensoren Zusammenfassen der Signale auf Schnittstellen Übertragung von komplexen Daten Flexibilität bei Systemänderungen Effiziente Diagnose Geringere Hardware-Kosten

Future Number of wires/connectors Number of signals on the data buses E3 E23 E32 E31 E38 E65 Creating a method for controlling the increasing complexity in the development of vehicle electrical systems Weiterentwicklung: Sicherheits- und Komfortfunktionen nehmen stetig zu Verbrauch und Emissionen unterliegen strengeren gesetzlichen Auflagen Immer mehr elektronische Komponenten kommen zum Einsatz Ursprünglich autonome Prozesse werden zunehmend miteinander verknüpft Daten- und Informationsaustausch nimmt permanent zu Anforderungen sind mit bisheriger Bus-Technik nicht mehr darstellbar Welche Anforderungen im Besonderen waren beim E65-Bordnetz zu erfüllen

Network for all systems Power Supply Power Module CAN Bus expansion Complete new vehicle electrical system Intelligent Safety Integration System byteflight New Display-/ Operating Concept iDrive Comprehensive Communication and Information Systems MOST Einsatz einer komplett neuen Stromversorgung mittels Power Modul Fahrzeugvernetzung aller Systeme Einsatz des CAN-Bus als Ersatz für die I-, P- und K-Bus Technik Dadurch Erhöhung der Datengeschwindigkeit um den Faktor 10 (9,6kBd auf 100kBd Datenübertragungsrate) Einsatz von Lichtwellenleitern mit Datenübertragung von bis zu 22,5MBd Extremer Vernetzungsgrad beim iDrive (ca. 700 Funktionen durch den zentralen Controller bedienbar) Überblick über das E65-Bordnetz 2 2

Information and Communication Overview Drive and Chassis Information and Communication Body Safety Grundsätzlicher Aufbau des E65-Bordnetz ohne Sub-Busse Zugang über das ZGM Aufteilung in unterschiedliche Bus-Systeme Steuergeräte in unterschiedlicher Art an die Bus-Systeme angeknüpft Aufteilung der Bus-Systeme in die Bereiche Karosserie, IKT, Sicherheit und Antrieb/Fahrwerk Welcher Bus wird wo eingesetzt Überleitung zu Anforderungen/Gründe für die einzelnen Busse copper 2-wire optical fibre optical fibre copper 2-wire + Wake-up wire

Information and Communication Overview K-CAN Body EMC compatible higher data transmission reliable 0,1 MBit/s Tree-Structure copper 2-wire MOST Information and Communication continuous digital signal (Audio, Video) frame network 22,5 MBit/s Ring-Structure optical fibre byteflight Safety system ISIS reliable sections work separately 10 MBit/s Star-Structure optical fibre PT-CAN Drive and Chassis quickest CAN in E65/E66 separate wake-up wire 0,5 MBit/s Tree-Structure copper 2-wire + Wake-up wire Hauptsächliche Merkmale der Busse Aufbau und Datenübertragung wie oben Überleitung zur Übersicht E65-Bordnetz 2 2

Overview Wiederholung des Bordnetzaufbaus Überleitung zu den Sub-Bussen K-Bus TAGE (Türaußengriffelektronik) K-Bus Fahrertür (Verbindung zum Schalterblock) K-Bus DWA (Verbindung zur Notstromsirene) M-Bus (Ansteuerung Schrittmotore) CAN TelCommander (Verbindung zwischen Telefon und Phoneboard) I-Bus für Japan (Navi, Telefon, BIT) LoCAN Motor (Verbindung zwischen DME und VALVETRONIC) BSD (Verbindung zwischen DME und Generator bzw. Ölzustandssensor)

Sub-Buses Beispiel K-Bus TAGE, Tür Außengriff Elektronik (nicht zum SE) Datenübertragung wie I-,K- und P-Bus 9,6kBd Aufbau linear Hier Informationsübertragung der Türgriffe an das CAS und die Türmodule Zutritt bzw. Türöffnung

Sub-Buses M-Bus wie bei bisherigen Klimaanlagen Motoradressierung 3-Draht Bus

Sub-Buses LoCAN – lokaler CAN Informationsübertragung zwischen DME und VALVETRONIC-Steuergerät Inhalt ähnlich N42 2 Draht CAN-Bus

Power Supply – Power Module Spannungsversorgung mittels Power Modul Einbauort im Kofferraum rechts oberhalb der Batterie Sicherstellung des Ladezustands der Batterie - im Fahrbetrieb - bei Fahrzeugstillstand bei elektrischen Fehlern im Bordnetz Aufbau Gehäusedeckel Elektronik Endstufe Kühlkörper 2 2

Optimal charging of the battery Consumer shut-off Tasks/Functions Optimal charging of the battery Consumer shut-off Rest current monitoring Controling of functions Diagnosis Aufgaben/Funktionen Optimales Laden der Batterie Spitzenverbraucherreduzierung/Abschaltung/Bordnetztrennung Ruhestromüberwachung/Verbraucherabschaltung Elektronische Sicherungen Funktionen (HHS, IB, HK/TK, CC-Meldungen) Notlauf Diagnose

Gateway Diagnosis K-CAN PT-CAN PT-Wake-up byteflight Verbindung zwischen unterschiedlichen Bus-Systemen innerhalb des E65-Bordnetz Gewährleistet Datenaustausch auch bei unterschiedlichen Übertragungs-geschwindigkeiten der Busse Zentrale Schnittstelle für den Diagnosezugang/Zugangsberechtigung Funktionsprinzip Daten der unterschiedlichen Bus-Systeme gelangen in das Gateway Nachrichten werden gefiltert und ggf. gepuffert (Speicher) Anhand von Gateway-Regeln und Gateway-Tabellen setzt das Gateway die Nachricht für das zuständige Bus-System um Nachrichten mit geringer Priorität werden später gesendet (Speicher)

Gateway GW-Rules: ZGM Quick BUS Slow BUS 5 min-stroke 1h-stroke GW-Table Tel.1 A->B Tel.2 B->A GW-Rules: 5 min-stroke 1h-stroke Erläuterung der obigen Sachverhalte Überleitung zu den E65-Gateways Zug 1 Zug 2 Train 1 Train 2

Behind the Dashboard Behind the Display Behind the Glove Box ZGM, CD und CAS haben Gateway-Funktion Master sind CAS, CD, SIM Überleitung zu den Beispielen über vernetzte Funktionen

Activation Fuel Pump SBSR EKP DME ZGM SIM Activation Wiper SZL SWS SIM Tr.15 Tr.30 Tr.31 PT-CAN byteflight byteflight EKP DME ZGM Gateway SIM Activation Wiper byteflight byteflight K-CAN S SZL SWS SIM ZGM Gateway WIM SWA Ansteuerung EKP Datenversand wie oben bei fehlerfreiem Betrieb Fehler im System, Ansteuerung mit maximaler Bestromung Ansteuerung Scheibenwischer Datenversand wie oben Hinweis auf Fahrzeuggeschwindigkeit

Activation Seat Adjustment K-CAN S K-CAN P SB FA BZM CAS Gateway SM FA SLV Activation PDC K-CAN S MOST Ansteuerung Sitzverstellung Datenversand wie oben, hier Sitzlehnenverstellung Ansteuerung PDC Datenversand wie oben Überleitung zu den Bus-Systemen WVL PDC CD Gateway ASK VL

CAN-Buses CAN - Controller Area Network Entwicklung der Robert Bosch GmbH / E38 erstmaliger Einsatz (DME– AGS), Geschwindigkeiten bei BMW 100kBd bzw. 500kBd Spannungspegel zwischen 1 und 5 Volt Funktionsprinzip Adressierung von Informationen, nicht Empfängern (Flexibilität Priorisierung der Daten mit Hilfe von einem Identifier Eindrahtbetrieb ist möglich Ohmsche-, induktiver- und kapazitiver Widerstand von Leitungen Einflussgrößen: Frequenz, induktive und kapazitive Last, Leitungslänge Abschlusswiderstände sind für die einzelnen Steuergeräte unterschiedlich (Basis/SA – 820/12000 Ohm, bzw. 120 Ohm bei PT-CAN) 2 Formen des K-CAN, K-CAN S und K-CAN P (ZKE-Funktionen) Vorteile der Trennung Erweiterung der Bus-Steuergeräte jederzeit möglich Geringere Datenmenge Höhere Zuverlässigkeit

K-CAN System Darstellung des K-CAN System mit seinen Steuergeräten Anbindung der Gateways CAS und CD Separate Datenleitung zur Instrumentenkombination (Redundanz) Zurück zur CAN-Übersicht

K-CAN Periphery Darstellung des K-CAN Peripherie mit seinen Steuergeräten Anbindung der Gateways CAS und ZGM Überleitung zum Spannungspegel

Tension Range K-CAN V t Spannungspegel zwischen 1 und 4 Volt Wechsel des CAN high von 1 auf 4 Volt entspricht logisch 1 Überleitung auf Wake Up

Wake-Up K-CAN Wake Up über Bus Nachricht ist für Steuergerät von Bedeutung Steuergerätebaustein schaltet Versorgung auf den Prozessor

PT-CAN PT-CAN für Power Train Verbindet die zum Antrieb/Fahrwerk erforderlichen Steuergeräte Schnellster CAN im E65-Bordnetz Neu ist dritte Ader als Weckleitung (früher Kl. 15) Hat keinen Einfluss auf die eigentliche CAN-Funktion Überleitung zum Spannungspegel

Tension Range PT-CAN Pegel auf 2,5 Volt, Bus ist nicht aktiv CAN high auf 4 Volt, CAN low auf 1,5 Volt logisch 1 Überleitung zur Weckleitung

Wake-Up PT-CAN Separate Weckleitung Hardware der Steuergeräte ist für einen Betrieb ohne Weckleitung nicht ausgelegt Überleitung zur Übersicht E65-Bordnetz

MOST – Media Oriented System Transport Grundsätzliches zum LWL Daten-, Sprach- und Bildübertragung bringen immer größere Datenmengen mit sich Lichtwellenleitertechnik bring Lösung bei weiteren Vorteilen Keine elektromagnetische Abstrahlung und somit Störwirkung Weniger Bauraum, geringeres Gewicht Keine Spannungssignale sondern Lichtstrahlen mit 650 nm (rotes Licht) MOST – Media Oriented System Transport Daten für Kommunikations- und Informationssysteme und Media-Dienste MOST ist logisches Rahmenmodell für steuerungs- und digitale Daten Erweiterung der Funktionsumfänge der Steuergeräte Zusammenwirken der einzelnen Funktionen, d. h. hochwertiges Gesamtsystem ist erforderlich Systemkomplexität fordert LWL-Technik mit hoher Bandbreite

Separate sender and receiver MOST Ring structure Separate sender and receiver Large amount of data Audio-Data and Video-Data Frame network Lichtwellenleiter in Ringstruktur, Daten werden nur in eine Richtung transportiert Jedes Steuergerät hat einen Sender und einen Empfänger Leicht erweiterbar durch neue Steuergeräte (Umrüstung/Nachrüstung) „Plug and Play“ Kontinuierliche Signale in Zukunft parallel und synchron, d. h. hohe Bandbreite Hohe Datenübertragung bis 22,5MBd Seit ca. 4 Jahren gemeinsame Entwicklung der MOST-Technologie durch die MOSTCo ca. 65 Mitglieder, d. h. Standard für Multimedia-Dienste Data transmission: 22,5 Mbit/s Standard Co operation with other car manufacturers 2 2

ISIS – Intelligent Safety Integration System byteflight ISIS – Intelligent Safety Integration System byteflight Intelligentes Sicherheits Integrationssystem ISIS Hauptsächlich Daten für die passive Sicherheit Rückhaltesysteme müssen in Bruchteilen von Sekunden aktiviert werden Keine Fehlauslösungen große Datenmenge wird versendet mit hoher Übertragungsrate LWL-Technik

Integrated sender and receiver byteflight Star structure Integrated sender and receiver High demand on safety data transmission Satellites work separately Lichtwellenleiter in Stern Struktur, maximal 11 Satelliten Zentrales Steuergerät ist das SIM, 7 der 11 Satelliten haben Crash-Sensoren Daten werden bidirektional transportiert, d. h. eine Leitung pro Steuergerät Sender-/Empfänger-Modul in jedem Satelliten, im SIM 12 Autarke Funktionalität der Satelliten Hohe Datenübertragung bis 10MBd Data transmission: 10 Mbit/s 2 2

Diagnosis-Bus Diagnose-Bus Datentransfer zwischen dem Fahrzeug und den Diagnose-Tools Diagnosekonzept „fast“ – fast access for service and testing International standardisiertes Diagnoseprotokoll Diagnose-Bus ist am ZGM angeschlossen Alle Bus-Systeme bis auf den MOST sind am ZGM angeschlossen Anschluss der Tools über die E-OBD Dose im Fahrzeug Fahrerseite links an der A-Säule

Diagnosis-Bus Abhängig vom angeschlossenen Tool wird das Diagnoseprotokoll ausgegeben Mit DISplus und MoDiC Faktor 10 schneller Überprüfung der Zugangsberechtigung im ZGM Diagnoseprotokoll KWP 2000, Key-Word-Protocol 2000

The diagnosis programs Diagnosis-Bus Hardware The diagnosis programs for the E65/E66 will be implemented on DISplus and MoDiC. The launch of the GT I will be in the US in 12/01, in the EU in 03/02. Verwendete Tools wie oben Aufbau des E65-Bordnetz kommt den tools und dem Diagnosekonzept entgegen, Funktionsnetzwerk 2 2

Thank you very much for your attention! Q076463: Thank you very much for your attention! Bedankung für die Aufmerksamkeit Dank an die Dolmetscher Verabschiedung der Teilnehmer/Weiterleitung an die Organisation Martin Delfmann, VS-12