Ethernet im Automobil- Teil 2

Anwendungsbereiche von Bussystemen

Bussysteme finden heute in einer Vielzahl von Bereichen zum Teil sehr unterschiedliche Anwendung. Der Hauptanwendungsbereich ist dabei nach wie vor der Computer. Hier dienen Bussysteme einerseits zur internen Verbindung verschiedenster Komponenten eines Computers - so zum Beispiel zur Übertragung von Daten zwischen verschiedenen Festplatten oder zu Datenübermittlung zwischen CPU und Hauptspeicher. Auch zur Verbindung eines Computers mit verschiedenen Peripheriegeräten werden Bussysteme verwendet. Dadurch ist zum Beispiel das Senden von Daten an einen Drucker oder an ein Faxgerät möglich. Insbesondere in Unternehmen ist auch die Computer – zu – Computer – Verbindung sehr wichtig. Durch diese Entwicklungen wird heute die Arbeit stark vereinfacht und Zeit und Kosten gesenkt. Bussysteme können auch zur Ansteuerung von Maschinen verwendet werden. So genutzte Bussysteme werden als Feldbusse bezeichnet. Sie dienen vor allem als Übertragungsmedium in Produktions- und Fertigungsanlagen und dort vor allem der Automatisierung von Prozessen. Dadurch wird die Produktion vereinfacht, Prozesse können effizienter gestaltet werden und entstehende Kosten erneut reduziert werden. Neben diesen oft als klassisch bezeichneten Anwendungen von Bussystemen können diese aber auch noch in anderen Bereichen zur Verbesserung der Effizienz eingesetzt werden. Zu diesen Bereichen gehört beispielsweise die Automobilbranche. Im Automobil können die einzelnen elektronischen Systemkomponenten mittels Bussystemen miteinander verbunden werden. Das hat verschiedene Vorteile: so können zum Beispiel die Ausfall- und Störsicherheit erhöht werden. Außerdem lassen sich neue elektronische Systeme leichter und mit weniger Aufwand und Kosten verbunden in bestehende Systeme integrieren. Auch das Updaten neuer Software wird erleichtert. Eine Neuentwicklung ist die Umfunktionierung des Automobils in ein sogenanntes Mobile Office. Mit diesem Begriff wird ein Fahrzeug oder eine Umgebung bezeichnet, die ein organisiertes Arbeiten an jedem erdenklichen Ort ermöglicht. Ist ein Fahrzeug in ein sogenanntes Mobile Office verwandelt worden, ermöglicht dies dem Besitzer mithilfe von speziellen Mobile Office Geräten (dazu gehören zum Beispiel Notebooks, Smartphones und tragbare Drucker oder Faxgeräte) an jedem beliebigen Ort seiner Arbeit nachzugehen, Emails zu checken oder mit Kunden in Kontakt zu treten. Das Mobile Office wird heute schon von vielen Unternehmen -  zum Beispiel im Bereich des mobilen Kundenservices - genutzt.

Eine neuere Entwicklung ist zudem die Anwendung von Bussystemen in der Gebäudetechnik. Insbesondere in großen oder zentral verwalteten Gebäuden wie zum Beispiel Universitäten und Schulen kann mithilfe von Bussystemen der verwaltungstechnische Aufwand erheblich gemindert werden. So können zum Beispiel die Beleuchtung, die Lüftung oder Heizungssysteme von einem zentralen Ort aus gesteuert werden, was die Effizienz enorm erhöht und die Kosten erheblich reduziert. Mittlerweile werden auch Fenster und Türen vieler Gebäude mithilfe von Bussystemen überwacht. Wichtig dabei ist, ein integriertes Bussystem möglichst schon bei der Planung zu berücksichtigen, da aufgrund der Verschaltungen, der benötigten Kabel und Stecker und anderer notwendiger Komponenten oft ein erheblicher Raum beansprucht wird. Das macht einen nachträglichen Einbau eines Bussystems fast unmöglich. Gleiches gilt natürlich in noch verstärktem Maße für den Einbau von Bussystemen in Automobile. Ein bekanntes Bussystem für die Gebäudetechnik ist zum Beispiel der Europäische Installationsbus – auch EIB genannt. Für ihren Einsatz in der Fahrzeugtechnik bekannte Bussysteme sind zum Beispiel der CAN-Bus oder seine Erweiterung der TTCAN-Bus sowie der LIN-Bus und der Flexray-Bus. Alle diese Bussysteme gehen jeweils auf die Entwicklung verschiedener Hersteller zurück und unterliegen trotz einer bereits sehr hohen Effizienz und Belastbarkeit immer noch der Entwicklung und Verbesserung durch die Hersteller selber oder durch beteiligte Entwickler oder Interessenten.

Beispiele für Echtzeitsysteme im Automobil

Gewisse Anwendungen im Automobil erfordern eine hohe Präzision des Echtzeitverhaltens eines verteilten Systems. Ein erstes Beispiel für eine solche Anwendung stammt aus der Sicherheitstechnik des Autos: So ist die Aktivierung der Airbags bei einem Aufprall von entscheidender Wichtigkeit. Diese Aktivierung muss aber um Schäden zu verhindern möglichst nahezu verzögerungslos mit dem Aufprall der Karosserie einsetzen. Genauer gesagt müssen also drei Prozesse ablaufen, bevor die Bewegung der Insassen nach einem Aufprall einsetzt: die spezifischen Sensoren müssen die entsprechenden Werte aufgenommen und verarbeitet haben, diese Daten müssen über die vorgesehene Kommunikationswege die jeweiligen Aktoren erreichen und die Aktoren müssen ihrerseits das spezifische Handlungsprogramm ausgeführt haben. Auch die qualitative Bewertung der Regelungssysteme wie zum Beispiel des Antriebsschlupfsystems hängen im Wesentlichen von der Verzögerungszeit der Datenübermittlung ab. Die Antriebsschlupfregelung war das allererste Fahrerassistenz-System, das unabhängig von der mechanischen Steuerung der Bremsen durch den Fahrer die Bremstätigkeit regulieren konnte.  Schon 1939 wurde das erste System von Ferdinand Porsche entwickelt, das der Vermeidung von Radschlupf diente. Aus diesem sogenannten ABS-System entwickelte sich dann nachher die Antriebsschlupfregelung. Die Antriebsschlupfregelung ist ein System, das dafür sorgt, dass die Räder bei der Beschleunigung des Fahrzeugs nicht durchdrehen und ist daher insbesondere wichtig, wenn mit viel Gas, bei glatten oder nassen Straßen oder auf Schnee oder Rollsplit angefahren werden muss, wo so wenig Haftreibung vorhanden ist, dass das Durchdrehen der Räder ein alltägliches Problem wird. Die Antriebsschlupfregelung regelt das spezifische Drehmoment durch gezielte Brems – oder Motorsteuerungsvorgänge präzise ein. Dazu ist die Aufnahme der jeweiligen Informationen über zum Beispiel Radzahldrehsensoren, die Übertragung der Daten und die Aktivierung der Bremssysteme nötig.