BR112012022505B1

BR112012022505B1 - aparelho de controle para operação de um sistema de segurança para um veículo e processo para operar esse sistema de segurança para um veículo

Info

Publication number: BR112012022505B1
Application number: BR112012022505-7A
Authority: BR
Inventors: List Carsten; Sievers Falko; Schumacher Hartmut
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2019-11-12
Also published as: KR101436228B1; US20130124051A1; ES2497815T3; JP2013526258A; BR112012022505A2; JP6120899B2; KR20130097081A; JP2015144566A; US9061638B2; DE102010028544A1; EP2566725B1; WO2011138080A1; JP5762526B2; CN102883920A; EP2566725A1; CN102883920B

Abstract

aparelho de controle para operação de um sistema de segurança para um veículo e processo para operar esse sistema de segurança para um veículo. a presente invenção refere-se a um aparelho de controle e um processo para uma operação de um sistema de segurança para um veículo, sendo que está previsto um transformador elevador (aw), que está formado como transformador de ligação. o transformador elevador converte uma tensão de entrada (ub) derivada de uma tensão de bateria do veículo em uma tensão de carga mais alta (vup) em sua saída. além disso, está previsto pelo menos um acumulador de reserva de energia (cer), que por meio da tensão de carga é carregado para a operação do sistema de segurança em um caso de operação autônoma. pelo menos um transformador redutor é operado de modo inverso ao transformador elevador, sendo que o pelo menos um transformador redutor (dc1, dc2) reduz a tensão de carga ou uma tensão emitida pelo ao menos um acumulador de reserva de energia.

Description

ESTADO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a um aparelho de controle ou a um processo para operação de um sistema de segurança para um veículo.

[0002] Do documento DE 195 42 085 B4 é conhecido um dispositivo de segurança par passageiros de um veículo, sendo que estão previstos um condensador para acumulação de energia e um primeiro transformador de tensão, que está conectado com a bateria do veículo que multiplica a tensão bateria do veículo por múltiplas vezes a tensão da bateria do veículo e carrega o condensador com essa tensão mais alta. Um segundo transformador de tensão está previsto para estar conectado através de sua saída com uma entrada de um estabilizador de tensão. Além disso, está previsto um microcontrolador, que controla os transformadores de tensão, e que os transformadores de tensão sejam controláveis por uma interface serial do microcontrolador. Do documento DE 10 2004 057 690 A1 são conhecidos um dispositivo e um processo para carregar um dispositivo acumulador de energia elétrico. Nesse caso, está prevista uma limitação de corrente ativa em um caminho de corrente principal, para limitar uma corrente de abastecimento a uma corrente máxima determinada. Um dispositivo transformador de tensão está disposto anexado ao dispositivo de limitação de corrente, para aumentar o potencial do dispositivo acumulador de energia elétrico através de um potencial de abastecimento.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0003] O aparelho de controle de acordo com a invenção ou o processo de acordo com a invenção para uma operação de um sistema

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2/26 de segurança para um veículo tem, por outro lado, a vantagem de que, agora pelo menos um transformador redutor é operado inversamente ao transformador elevador, sendo que o transformador redutor transforma a tensão de carga ou a tensão emitida pelo acumulador de energia para baixo. Com isso, é possível uma redução de uma proporção alternada, portanto, de uma tensão alternada, na saída do transformador elevador, porque, pela operação inversa, no momento da emissão de energia (marcha livre) do transformador elevador, é tomada energia por pelo menos um transformador redutor. Consequentemente, é obtido um equilíbrio dinâmico, que está associado a uma proporção alternada pequena na saída do transformador elevador.

[0004] Por um aparelho de controle, deve ser entendido no presente um aparelho elétrico, que processa sinais de sensor e, na dependência dos mesmos, controla um sistema de segurança, tal como, por exemplo, um sistema de proteção de pessoas, com airbags e esticadores de cintos. O aparelho de controle apresenta, normalmente, uma carcaça própria de metal e/ou plástico; mas ele também pode, pelo menos em parte, estar montado com composições distribuídos sobre diversos aparelhos. Segurança ativa e passiva podem, nesse caso, estar dispostas em uma carcaça em comum.

[0005] A operação do sistema de segurança significa que o sistema de segurança é ativado em um caso pertinente à segurança, para o qual ele está projetado. Se ocorrer, por exemplo, um acidente, que torna necessária a ativação de um airbag, o aparelho de controle emite um sinal de ativação, para ativar os airbags correspondentes.

[0006] Pelo sistema de segurança é entendido, no presente, um sistema de segurança passivo, tais como airbags ou esticadores de cintos, mas também um sistema de segurança ativo, tal como uma regulagem de estabilidade eletrônica do veículo ou uma regulagem antideslizamento.

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3/26 [0007] Um transformador elevador é, normalmente, um componente eletrônico com uma indutividade que transforma a tensão de entrada em uma tensão de saída mais alta em comparação com a tensão de entrada. Para esse fim, o transformador elevador está formado como um transformador de ligação. Um transformador elevador desse tipo apresenta, por exemplo, uma indutividade, portanto, uma bobina, que está ligada em série com um diodo de marcha livre ou um transistor de marcha livre, que no presente está realizado de modo integrado. Atrás do diodo de marcha livre está previsto um condensador de carga, que soma as tensões de saída. A bobina é ligada contra massa por um interruptor. Na bobina, uma tensão de entrada cai, sendo que a corrente pela bobina e, com isso, a energia armazenada no campo magnético, aumenta. Quando o interruptor é aberto, a bobina tenta manter o fluxo de corrente. A tensão sobe muito rapidamente em sua extremidade secundária, até exceder a tensão existente no condensador e o diodo se abrir. No primeiro momento, a corrente continua a correr inalteradamente e carrega adicionalmente o condensador. Nesse caso, o campo magnético desmorona e emite sua energia, impelindo a corrente através do diodo para o condensador de carga e para carga. Em termos gerais, a indutividade funciona no processo de carga como uma carga e absorve energia, e no processo de descarga, a mesma funciona como uma fonte de energia, semelhante a uma bateria. Portanto, distinguem-se a fase de carga e a chamada fase de marcha livre. Na fase de marcha livre, energia é transportada para a saída do transformador elevador.

[0008] A tensão de entrada derivada da bateria do veículo é, por exemplo, uma tensão filtrada e protegida contra inversão de polaridade, que deriva diretamente da tensão da bateria do veículo.

[0009] A tensão de carga na saída do transformador elevador é mais alta do que a tensão de entrada, de modo que o conceito do

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4/26 transformador elevador se explica.

[00010] O pelo menos um acumulador de energia é, normalmente, um ou mais condensadores, que é carregado com a tensão de carga, que existe na sadia do transformador elevador, para a operação do sistema de segurança em um caso de operação autônoma. O caso de operação autônoma é quando o abastecimento à bateria do automóvel é interrompido, por exemplo, em consequência de um acidente. No caso da fonte de corrente de carga programável na operação, trata-se, normalmente, de um regulador de tensão. Nesse caso, trata-se de um circuito de transistor, que funciona como uma válvula de corrente, sendo que está contida uma lógica, que converte a programação em um valor de corrente correspondente. Com isso, a corrente de carga pode ser ajustada, na dependência da situação, durante a operação, isto é, quando o veículo está ligado e a tensão de bateria está presente. Essa programação pode ser realizada, por exemplo, pelo microcontrolador no aparelho de controle. A fonte de corrente de carga programável pode estar realizada como nível de corrente ou como regulador de corrente com resistência à derivação.

[00011] Programação significa, no presente, que a fonte de corrente de carga recebe sinais em operação, que a fonte de corrente de carga interpreta de tal modo que os mesmos resultam em um valor para a corrente de carga.

[00012] Pelas medidas e aprimoramentos apresentados na invenção, são possíveis aperfeiçoamentos vantajosos do aparelho de controle ou processo, para uma operação de um sistema de segurança para um veículo.

[00013] Vantajosamente, o transformador elevador e o pelo menos um transformador redutor estão diretamente conectados um com o outro. Isso significa que existe pelo menos uma linha que leva da saída do transformador elevador para a entrada do transformador redutor.

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Nesse caso, é possível que condensadores e/ou resistências estejam ligados nessa linha.

[00014] É vantajoso, ainda, que na saída do transformador elevador está ligada uma carga capacitiva, para soma das correntes de ligação indutivas emitidas do transformador elevador, emitidas através de um diodo de marcha livre ou de um transistor de marcha livre controlado de modo sincronizado. Essa carga capacitiva deve ser a menor possível. Isso é obtenível por um transformador com alta frequência de ciclos, com 1 a 10 MHz. Os valores selecionados devem situar-se em um âmbito de 1 a 20 pF e estar realizados por chamados Multi Layer Ceramic Chip Capacitors (MLCC). Por redução da capacidade de saída do transformador elevador para esses valores, não são necessárias quaisquer outras medidas para limitação da corrente de arranque da rede de bordo (redução de custos). A corrente de arranque limita-se a poucos ps (<30 ps) e é determinada muito fortemente na amplitude pela impedância da rede de bordo. Além disso, por essa carga capacitiva pode ser obtida uma operação estável do transformador elevador. Isso é possibilitado por sintonização do regulador a essa carga. Para esse fim, é preciso evitar, com segurança, um coacoplamento (instabilidade). Isso pode ser aperfeiçoado sem custos adicionais, de modo seletivo, pelo uso de resistências em série / indutividades inevitáveis entre circuito de marcha livre e capacidade de saída (definição da resistência/indutividade da via condutora, fios de ligação entre diodo de marcha livre e capacidade de saída).

[00015] Além disso, é vantajoso que o aparelho de controle apresente uma lógica, que, na dependência de pelo menos um parâmetro elétrico no pelo menos um acumulador de reserva de energia, realiza, durante a carga do acumulador de reserva de energia, uma medição inicial de uma capacidade do pelo menos um acumulador de reserva de energia e, subsequentemente a isso, uma medição de uma resis

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6/26 tência interna equivalente do pelo menos um acumulador de reserva de energia. Essa lógica normalmente está presente no microcontrolador, que lê os dados necessários para esse fim, sobre, por exemplo, o curso da tensão no pelo menos um acumulador de reserva de energia. Através da interface de SPI e na dependência da mesma, são iniciadas a medição inicial da capacidade e a medição da resistência interna. O conceito de carga do pelo menos um acumulador de energia significa, no presente, que isso é a carga do acumulador de energia depois de uma ligação ou power-on do aparelho de controle.

[00016] Vantajosamente, a lógica apresenta pelo menos um comparador para uma comparação do pelo menos um parâmetro elétrico, normalmente, de uma tensão, existente, por exemplo, sobre o acumulador de reserva de energia elétrico, com um limiar predeterminável, sendo que a medição inicial da capacidade e a medição da resistência interna é realizada na dependência dessa comparação. Isto é, a tensão sobre o acumulador de reserva de energia com o condensador atingir um valor predeterminado, então é realizada a medição da capacidade. Pelo uso, por exemplo, de dois valores de comparação, o tempo de carga pode ser determinado por meio de um contador integrado, por exemplo, 10bit/10KHz, que é necessário para atravessar uma banda de medição predeterminada. Como corrente de medição podem ser usados, nesse caso, uniformemente, 90 mA. Portanto, a capacidade resulta da seguinte fórmula:

[00017] CER = corrente de medição x tempo de carga/banda de medição [00018] Também para a medição da chamada resistência interna equivalente da reserva de energia, com o acumulador de reserva de energia, podem ser usados dois valores de comparação, para verificar se a resistência interna do acumulador de reserva de energia é suficientemente pequena. Por exemplo, em uma modificação da corrente de

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7/26 medição de 90 mA para 930 mA, é consultada uma modificação de tensão, por exemplo, 0,5V, realizada por um limiar do comprador de 10 ps, depois da modificação da corrente de medição. Se o mesmo tiver sido excedida, então a resistência interna perfaz, por exemplo, < 0,6 Ohm. A uma modificação de tensão de, por exemplo, 1V, é consultado um segundo ponto de teste do comparador, depois da aplicação da corrente de medição. Se a mesma tiver sido excedida, então a resistência interna perfaz mais de 1,2 Ohm. O controle da execução pode, portanto, ser realizada no microcontrolador, mas também, em termos de hardware, por lógica no ASIC. O dispositivo de medição também pode estar realizado pelo ADC (conversor analógico-digital) do microcontrolador ou por comparadores de tensão e contadores no sistema de ASIC. O início da medição pode ser excitado pelo microcontrolador no ASIC, o momento de início exato dá-se pelo hardware ao atingir VER_min. A excitação pode dar-se, por exemplo, por leitura do registro de resultado da capacidade inicial. O registro de resultados não é sobrescrito, quando não é realizada nenhuma medição.

[00019] Além disso, é vantajoso que a lógica esteja formada de tal modo que a lógica, depois da carga do acumulador de reserva de energia pode realizar, ciclicamente, uma outra medição da capacidade. Também para esse fim, pode ser usado um limiar do comparador. Essa medição inicia-se depois de um processo de leitura do microcontrolador do registro de resultados da medição de capacidade cíclica. Por esse processo, a fonte de corrente de carga é bloqueada. A tensão cai por cargas não relevantes em custos, por exemplo, em um divisor de tensão. Quando a tensão sobre o acumulador de reserva de energia atinge um valor predeterminado, então a reserva de energia é novamente carregada com a corrente de medição, até ser atingido um outro valor. Pela seleção de um curso de medição diminuída e uma corrente de medição sintonizada de modo correspondente ao mesmo,

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8/26 a resolução de gF para dígito permanece exatamente no valor da medição de capacidade inicial.

[00020] Em um aprimoramento está previsto que erros de medição na medição de capacidade e resistência interna são evitados em consequência de uma queda da tensão de bateria, quando a tensão de entrada é monitorada com um comparador. Quando a mesma cai abaixo de um valor predeterminado pelo comparador, cada medição corrente é caracterizada com não realizável em uma memória de medição. Uma alternativa a isso é que o regulador de tensão da fonte de corrente de carga gera um estado de regulagem no uso da medição. Só quando o mesmo atinge, exceto por tempos de compensação, o mesmo tempo de regulagem como o próprio tempo de medição, a medição corrente pode dar-se sem perturbação e, portanto, ser considerada válida. Isto é, a regulagem dá-se imediatamente sobre a corrente selecionada e permanece nesse estado regulado até o final do tempo de medição. Por outro lado, o valor de medição recebe uma caracterização de não realizável na memória de medição. Para detecção do estado de regulagem também pode ser usado um contador de 10 bits, com uma frequência de ciclo de 10 kHz. Também são concebíveis resoluções menores.

[00021] É vantajoso, ainda, que a carga do pelo menos um acumulador de reserva de energia pela fonte de corrente de carga se dê em um primeiro período de tempo e um terceiro período de tempo com um primeiro nível de corrente, em um segundo período de tempo, com uma corrente de teste e, em um quarto período de tempo, com um segundo nível de corrente, que fica abaixo do primeiro nível de corrente, sendo que o primeiro, segundo, terceiro e quarto período de tempo sucedem-se nessa sequência e no segundo período de tempo dá-se uma medição inicial da capacidade e da resistência interna do acumulador de reserva de energia. A comutação entre o primeiro nível de

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9/26 corrente e o nível de corrente de teste, bem como entre o primeiro e o segundo nível de corrente dá-se devido a uma tensão sobre o acumulador de reserva de energia. Isto é, a tensão sobre o acumulador de reserva de energia é comparada com valores de limiar predeterminados.

[00022] É vantajoso, ainda, que o aparelho de controle seja posto em andamento no modo de economia de energia. Como o transformador elevador pode formar tensão de saída, de modo quase sincronizado com a ligação da tensão do aparelho de controle, uma vez que o ou os acumuladores de reserva de energia não são carregados (a fonte de corrente de carga permanece inicialmente bloqueada). Por pelo menos um transformador redutor ligado à saída do transformador elevador, o computador (microcontrolador abastecido com energia elétrica, isto é, no presente está previsto um modo de economia de energia, que reduz a retirada da bateria do veículo, quando, de modo vantajoso, a fonte de corrente de carga é usada para evitar a carga do acumulador de energia interno dos aparelhos de controle ou só realizar a mesma quando isso for desejável (programa de liC, transferência de dados através de CAN, FLEXRAY, LIN). No transformador redutor, a tensão de entrada é transformada em uma tensão de saída menor. Uma modalidade vantajosa da configuração do transformador redutor é ligar em série dois transformadores redutores, que transformam a tensão gradualmente para baixo. Esses dois transformadores redutores são carregados capacitivamente do mesmo modo como o transformador elevador. Esse modo de economia de energia é usado, por exemplo, para automóveis em espaços de exposição, quando, por exemplo, o aparelho de controle recebe, através de um dispositivo de teste de diagnóstico, o comando de passar para esse modo de economia de energia. Outras possibilidades para o modo de economia de energia é a entrada keyless (keyless entry), no qual é ligado um estaPetição 870190075588, de 06/08/2019, pág. 12/35

10/26 do definido, sem iniciar a aplicação em si.

[00023] Exemplos de modalidade da invenção estão representados no desenho e são explicados mais detalhadamente na descrição abaixo.

Mostram [00024] figura 1 um diagrama esquemático de bloco do aparelho de controle de acordo com a invenção, figura 2 um fluxograma do processo de acordo com a invenção, figura 3 um outro fluxograma do processo de acordo com a invenção, figura 4 um outro diagrama esquemático de bloco do aparelho de controle de acordo com a invenção, figura 5 um diagrama de tempo para transistores nos transformadores de ligação, figura 6 um diagrama de tempo de tensão, figura 7 um outro diagrama de tempo de tensão.

[00025] A figura 1 mostra em um diagrama esquemático de bloco uma parte do aparelho de controle, que inclui a invenção. A tensão de bateria UB é aplicada, por exemplo, através de filtros e/ou uma proteção contra inversão de polaridade em um transformador elevador AW, mais precisamente, na entrada do mesmo, de modo que o transformador elevador AW eleva a tensão de bateria UB ou a tensão derivada da mesma para um nível predeterminado. A tensão de saída no condensador C1 anexado paralelamente à saída através de um pedaço de via condutora está designada com VUP. O transformador elevador AW é controlável, predominantemente, através de uma interface de SPI, nesse caso, podem ser modificados, sobretudo, os seguintes parâmetros: LIGADO/DESLIGADO, frequência de ciclo, inclinação dos flancos, transistor T1, T2, limitação de corrente T1, T2, tensão de saída

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23.. .2V/31...35V). Os condensadores C1 e C2 ligados paralelamente na saída são, predominantemente, os chamados Multi Layer Ceramic Chip Capacitores (MLCC), que apresentam um tamanho de 1 a 20 pF e garantem uma operação estável do transformador elevador. Esses condensadores C1 e C2 apresentam uma impedância baixa, mas à alta frequência de transformador, que é usada no presente, a saber, por exemplo, 1800 a 2200 KHz, com o que podem ser evitadas perturbações no âmbito das ondas médias, é, não obstante, obtida uma regulagem estável. Por medidas de planejamento selecionadas, definidas, pode ser usada a cobertura de indutividade de, por exemplo,

5.. .15mOhm/5-10nH por centímetro da ligação dessas capacidades de saída de transformador para obtenção de valores d impedância suficientes. Nesse caso, mostrou-se vantajoso um valor de 0,125Ohm para 1 cm de comprimento por 0,5 mm de largura por 35 pm de espessura da capacidade de saída C1 e C2. A corrente emitida pelo transformador provoca na cobertura de indutividade de C1 e C2, sem retardamento de tempo, uma tensão, com o que é possibilitada uma regulagem estável. Os transformadores redutores DC1 e DC2, representados a seguir na figura 1, que estão ligados em série à saída do transformador elevador AW, são posicionados de tal modo, mais precisamente sobre um ASIC comum, i.e., um circuito integrado em comum, no qual estão dispostos o transformador elevador, os dois transformadores redutores DC1 e DC2, bem como também a fonte de corrente de carga LSQ, de que a capacidade de saída de transformador do transformador elevador AW pode ser conectado com uma via condutora com 1 cm de comprimento/0,5 mm de largura/35 pm de espessura, , com o que resulta uma cobertura de resistência à indutividade de

5.. .15mOhm/5-10 nH e, desse modo, o transformador é, em geral, estável. Mas, simultaneamente, também pode ser obtida, com a mesma capacidade, a função de uma capacidade amortecedora de entrada do

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12/26 transformador seguinte, isto é, DC1 e DC2 ,, quando os mesmos estão acoplados com comprimento de via condutora menor, de 0 a 5 mm, à entrada do estágio de transformador seguinte. Desse modo, o zumbido de tensão é reduzido e a reflexão é diminuída. Esse processo também pode ser utilizado de modo correspondente para o acoplamento dos dois transformadores redutores DC1 e DC2.

[00026] A tensão de saída VUP, isto é, a tensão de carga de acordo com a exigência é usada pela fonte de corrente de carga LSQ para carregar a reserva de energia CER conectada na saída da fonte de corrente de carga, isto é, o acumulador de reserva de energia, para estar equipado para o caso de operação autônoma. Mas, a ignição, na maioria das vezes, sempre é realizada através dessa capacidade CER, mesmo no caso de operação não autônoma. A tensão selecionada está designada aqui com VER. Também a fonte de corrente de carga LSQ e também os transformadores redutores CD1 e DC2 podem ser ativados e programados através da interface serial SPI, de preferência, pelo microcontrolador, que no presente não está representado. No que se refere à fonte de corrente de carga LSQ, é necessária uma programação no sentido de qual corrente é usada para carga do condensador CER. No caso do condensador CER trata-se, normalmente, de um condensador de eletrólito; mas, também são possíveis outros tipos de condensadores. Também a altura da capacidade e da corrente de medição ESR pode ser ajustada, bem como a frequência de ciclo da medição de tempo.

[00027] A fonte de corrente de carga LSQ apresenta um regulador de corrente. Esse regulador de corrente regula a corrente para a corrente programada, que foi especificada pelo microcontrolador do aparelho de controle. Com essa programação da corrente, já na fase de carga, depois de ligar o aparelho de controle, é possível realizar uma medição inicial da capacidade e da resistência interna equivalente do

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13/26 condensador CER. Essa medição é necessária para comprovar a capacidade de funcionamento desse condensador, para que a reserva de energia também possa ser usada para a ignição de, por exemplo, airbags ou esticadores dos cintos. Os resultados da medição são armazenados, vantajosamente no aparelho de controle para ficar à disposição para uma comprovação de funcionamento futura. Componentes, que não são necessários para o entendimento da invenção, mas que pertencem à operação do aparelho de controle, foram omitidos no presente, por razões de simplificação.

[00028] Pelo ajuste da corrente de carga, também pode ser ajustada a velocidade de aumento, com a qual a capacidade CER é carregada para sua tensão predeterminada. Além disso, são possíveis tipos de operação, tal como um modo de economia de corrente, uma vez que a fonte de corrente de carga não carregada o condensador CER nesse modo de economia de corrente. O microcontrolador, que deve ser operado nesse modo de economia de corrente, também designado como modo eco, é depois abastecido com a energia necessária através dos transformadores redutores DC1 e DC2, acoplados diretamente. Pelo ajuste da velocidade de carga da reserva de energia CER é possível ajustar um tempo pronto de sistema (System-Ready-Zeit).

[00029] Na reserva de energia CER estão conectadas as ligações de ignição, de modo que a reserva de energia CER pode abastecer as mesmas de energia, no caso de ativação. Através dos transformadores redutores CD1 e CD2, os componentes restantes do aparelho de controle são abastecidos no caso de operação autônoma.

[00030] Os transformadores redutores DC1 e DC2 são operados, pelo menos parcialmente, de modo inverso ao transformador elevador AW. Também eles apresentam, em cada caso, indutividades e têm a tarefa de reduzir as tensões de modo correspondente. Nos transformadores redutores estão conectadas interfaces, para abastecer com

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14/26 os níveis de tensão correspondentes a eletrônica no aparelho de controle. Esses níveis de tensão são explicados mais abaixo. É possível que o transformador redutor DC1 não realize esse abastecimento, mas reduza a tensão para um primeiro nível, que o segundo transformador de tensão DC2 utiliza, para reduzir o mesmo adicionalmente. Além disso, os transformadores redutores DC1 e DC2 são operados, pelo menos de modo parcialmente inverso ao transformador elevador AV. Quando pelo menos um transformador redutor está conectado na saída do transformador elevador AW, a tensão VUP é reduzida e, desse modo, também a tensão VER. No caso de ausência de reserva de energia CER ou de transformador elevador defeituoso, a tensão da bateria é reduzida para a tensão de saída desse transformador redutor. A operação invertida de transformador elevador e redutor significa que no transformador elevador é iniciada a fase de carga e, depois, no transformador redutor, é iniciada a chamada fase de marcha livre. A fase de carga significa que a indutividade é carregada e a fase de marcha livre, que a energia é emitida da indutividade. Entre as duas fases é ligado um transformador de ligação. Quando o transformador elevador AW se encontra na fase de marcha livre, isto é, na fase, na qual energia é transportada para a saída VUP, então, com uma determinada sobreposição de fase do transformador redutor dc1. Imediatamente energia é novamente tomada da saída VUP. Desse modo, a proporção alternada da tensão de regulação de VUP é reduzida e, com isso é feita uma contribuição para poder usar condensadores de cerâmica do menor tamanho possível, de baixo preço, na saída VUP. Os condensadores de cerâmica são os condensadores C1 e C2, ou entre os dois transformadores redutores CD1 e DC2, C3 e C4.

[00031] Na tensão de saída do transformador redutor DC1 está ligado um outro transformador redutor para geração de uma tensão de 1,2 a 3,3V, que são programáveis por Hardware. Esse segundo trans

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15/26 formador redutor DC2 é operado do mesmo modo como o primeiro DC1, de modo inverso ao transformador elevador. Devido a isso, na saída do primeiro transformador redutor é feita uma contraposição, exatamente no momento de tensão de saída crescente, por tomada de energia pelo segundo transformador redutor. Desse modo, também a proporção alternada da tensão de saída do primeiro transformador redutor DC1 é reduzida e, com isso, a redução da capacidade na saída do primeiro transformador redutor, de, por exemplo, 150F para cerca de 30 qF, é reforçada.

[00032] O fluxograma de acordo com a figura 2 explica o processo de acordo com a invenção. No passo 200, a tensão de bateria UB é, por exemplo, filtrada ou protegida contra inversão de polaridade, mas pelo menos posta à disposição na entrada do transformador elevador AW. No passo de processo 201, esse transformador elevador AW executa a elevação, quando é operado como transformador de ligação. Devido a isso, a tensão VUP é mensurável na saída do transformador elevador AW. Através da interface serial SPI, a fonte de corrente de carga SLQ é programada, de modo que, na dependência da tensão de carga VUP, ela carrega com uma corrente correspondente o condensador CER, que é o acumulador de reserva de energia ou reserva de energia ou condensador de reserva de energia, mais precisamente, para a tensão VER. Isso ocorre no passo de processo 203.

[00033] A figura 3 refina esse fluxograma em um outro fluxograma, sendo que o passo de processo 203 é aproveitado no passo de processo 300 e os passos de processo precedentes da figura 2 agora não são mais realizados. Durante a carga do condensador no passo de processo 300, no passo de processo 301, é medida a tensão do condensador, por exemplo, pelo microcontrolador ou pelo ASIC de sistema, que também contém os próprios transformadores. Essa tensão é verificada no passo de processo 302, se a tensão no condensador

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16/26 atingiu o limiar VER_min. Se esse não for o caso, volta-se para o passo de processo 300. Mas, se esse for o caso, pode-se prosseguir diretamente para o passo de processo 303 ou espera-se até que seja emitido através do SPI um comando de teste, para medir a capacidade do condensador CER e a sua resistência interna equivalente ESR inicial depois, a carga é novamente retomada no passo de processo 304. A medição da capacidade ou também a medição da resistência interna ESR é realizada com uma corrente de medição, que pode divergir da corrente de carga.

[00034] No passo de processo 304, a corrente de carga do passo de processo 300 é novamente retomada, quer automaticamente, quer depois de solicitação pelo microcontrolador pC, através da interface serial SPI. Nessa segunda fase de carga, no passo de processo 304 é testado se a tensão de carga no condensador CER atingiu o valor VUP_low, que é mais alta do que a tensão VER_min. Se esse não for o caso, a carga é prosseguida com a corrente de carga. Mas, se esse for o caso, no passo de processo 306 a programação da fonte de corrente de carga LSQ é modificada de tal modo que agora é utilizada uma corrente de manutenção, que é menor do que a corrente de carga dos passos de processo 300 e 304. Essa corrente de manutenção é utilizada para atingir a tensão selecionada VUP e manter o condensador nessa tensão. O transformador elevador é operado com uma frequência de tal modo alta e filtrados pelos condensadores de saída, que a fonte de corrente de carga interpreta isso como corrente contínua.

[00035] A figura 4 mostra um diagrama esquemático detalhado de componentes do aparelho de controle, que incluem a invenção. A tensão de bateria UB, que pode assumir um valor entre 26V, está conectada em um diodo D1, na direção de fluxo, que serve como proteção contra inversão de polaridade no diodo D1 está ligado um filtro em V

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V-F, com derivação contra massa, isso se refere ao condensador V-F e C40. No diodo e no condensador V-F está ligada uma ferrita FA, que está ligada contra massa em um condensador de entrada C40, e a indutividade L1 do transformador elevador AW, bem como a entrada do transformador elevador AW, no que se refere à sua eletrônica. O transformador elevador AW está integrado com os transformadores redutores DC1 e DC2, bem como com um regulador linear LR e a fonte de corrente de carga sobre um ASIC de sistema em comum, que ainda pode conter outros componentes. Esse ASIC de sistema pode conter os componentes sobre um único substrato ou sobre vários substratos. [00036] O transformador elevador AW apresenta o transistor de carga T1 de canal N, que através de suas ligações de escoamento está conectado na indutividade e, através de sua ligação de fonte, através de uma resistência R1, contra massa. Além disso, existe um transistor T2 de canal P de marcha livre, o mesmo está conectado com sua ligação de fonte na indutividade e o transistor T1 (escoamento) e com sua ligação de escoamento, com a a entrada do regulador do transformador elevador VUPr. Em vez do transistor T2 controlado de modo síncrono, também pode ser usado um diodo de marcha livre ultrarrápido, simples (diodo shottky). O mesmo está conectado com o anódio na indutividade e T1 (escoamento) e com o catódio, em VUPr. [00037] Em VUPr está conectada a ligação paralela dos condensadores C1 e C2. Nessa ligação paralela é detectada a tensão VUP, que é de entre 22 e 34 V. A tensão é medida, por exemplo, pelo microcontrolador qC. A tensão de carga VUP está ligada com a entrada da fonte de corrente de carga LSQ, que apresenta uma ligação paralela da válvula de corrente SV, bem como um diodo D2, ligado contra a direção de fluxo, para possibilitar um refluxo do condensador CER, que está conectado na saída da fonte de corrente de carga LSQ. Como válvula de corrente SV é usado um transistor T5. O diodo D2 é, em

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18/26 geral, um componente do transistor T5. Uma corrente pode ser programada, nesse caso, entre 0 e 930 mA através da interface de SPI. O condensador CER conectado na saída da fonte de corrente de carga LSQ está ligado contra massa e, além disso, no circuito de ignição, que não está representado. Mas, a tensão VUP não é recebida apenas da fonte de corrente de carga LSQ, mas também do transformador redutor DC1, que converte a tensão VUP na tensão VAS, a saber, 7,2 V. O transformador redutor DC1 está conectado de modo inverso no transformador elevador AW, para reduzir a proporção alternada na tensão de regulagem VUP.

[00038] A tensão VUP está ligada através de uma shunt [derivação] de corrente R2 no transformador redutor DC1 com um transistor de carga T3 (canal P) ligado subsequentemente, na source [fonte] e conectado através de seu drain [escoamento) à indutividade L2 do transformador redutor. Um outro transistor de marcha livre T4 (canal N) sincronizado está ligado em massa com a ligação de source e com ligação de drain, à indutividade L2, bem como ao drain de T3. Em vez de T4, também pode ser usado um diodo de marcha livre ultrarrápido simples (diodo shottky). O mesmo está ligado com massa no anódio e conectado com o catódio à indutividade L2 e ao drain do transistor T3. A indutividade L2 está conectada à entrada de regulagem do transformador redutor DC1 e forma, aqui, a tensão de regulagem VASr. Também aqui, tal como no transformador elevador, essa entrada de regulagem está conectada junto com a alimentação de corrente de L2 a uma carga capacitiva, isto é, os condensadores C3 e C4, que formam a saída do transformador redutor. Entre C3/C4(+) e o ponto de base de massa, pode ser medida a tensão reduzida VAS. Essa tensão VAS de 6,4V...7.2V é, no presente, recebida pelo transformador redutor DC2, que para esse fim apresenta a shunt de corrente R3, os transistores de ligação T7 e T8 e a indutividade L3. DC2 está formado analogamente

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19/26 a DC1. Desse modo, é formada a tensão de saída VST, que está situada entre 1,2 e 3,3V e é recebida pelos componentes no aparelho de controle. Através de um regulador linear LR, que está conectado ao transformador elevador DC1, a tensão de 5 V é emitida, depois de um shunt de corrente R4 e do transistor de regulagem T6. Essa tensão pode servir para o abastecimento para o *barramento CAN (CAN-bus) ou o barramento flexray (flexray-bus). Também nessa saída do regulador linear está prevista uma carga capacitiva com os condensadores C41 e C44, que estão ligados em paralelo por razões de redundância. [00039] Também o transformador redutor DC2 possui um transistor de carga de canal P T7 e um transistor de marcha livre T8 de canal N ou, em vez de T8, um diodo de marcha livre. A tensão VAS é ligada através de um shunt de corrente R3 no transformador redutor DC2 com um transistor de carga T7 (canal P) ligado subsequentemente, na source e através de seu drain, conectada à indutividade L3 do transformador redutor. Um outro transistor de marcha livre T8 (canal N) sincronizado está ligado em massa com a ligação de source e, com a ligação de drain, na indutividade L3, bem como no drain de T7. Em vez de T8, também pode ser usado um diodo de marcha livre ultrarrápido simples (diodo shottky). O mesmo está ligado com massa no anódio e com o catódio, está conectado na indutividade L3 e o drain do transistor T7.

[00040] Também a saída do transformador redutor DC2 está carregada capacitivamente com a ligação paralela dos condensadores C43 e C44. Desse modo, existe uma ligação em série dos transformadores redutores DC1 e DC2, que, na saída, estão ligados, em cada caso, de modo funcionalmente idêntico como o transformador elevador AW, ou seja, capacitivamente. Além disso, todos os transformadores são operados de tal modo que a proporção alternada na saída dos transformadores é reduzida. Isso leva a uma estabilidade mais alta.

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20/26 [00041] A figura 5 mostra a modulação dos transistores dos transformadores de ligação AW, DC1 e D2. Ela mostra, particularmente, a operação invertida, com uma sobreposição de fase parcial. Nesse caso, a representação superior indica a modulação através de modulação de largura de pulso dos transistores T e T2 do te AW e depois mostra os transistores que estão ligados e desligados. Na primeira fase, pode se vista a fase de carga e na segunda fase, a fase de marcha livre. No diagrama central pode ser vista a modulação da largura de pulso dos transistores T3 e T4 do transformador redutor DC1, que mostra uma sobreposição parcial de fase de carga e de liberação. Aqui, está exatamente invertido, primeiramente pode ser vista uma fase de marcha livre e, depois, uma fase de carga. Desse modo, na fase de liberação do transformador elevador AW também pode ser vista uma tomada de energia pelo transformador redutor DC1. É correspondente a relação dos dois transformadores redutores DC1 e DC2, o que pode ser visto pelo estema de tempo central e inferior. O ciclo dos transformadores perfaz, no presente, 500 ns. Um ciclo compreende a fase de carga e de liberação.

[00042] Nos dois diagramas de tempo de tensão seguintes, figura 6 e 7, é explicada mais detalhadamente o modo de funcionamento da ligação de acordo com a figura 4. A figura 6 mostra as tensões da ligação da tensão de bateria UB, até a medição da resistência interna equivalente da reserva de energia CER. A figura 7 mostra o diagrama de tempo de tensão do início da fase de carga da reserva de energia CER, até ser atingida a tensão de regulagem pela reserva de energia CER.

[00043] A figura 6 mostra no momento T0 que o abastecimento de tensão é ligado. Essa é a tensão de bateria UB, que atinge, por exemplo, 12V. O transformador de ligação é posto em andamento 600 e emite em sua saída a tensão VUP. O aumento corresponde à impe

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21/26 dância de abastecimento do veículo, ao filtro em V V-F da indutividade L1 e à carga capacitiva C1 e C2. Esse aumento é muito rápido no presente. No momento T1, que é, aproximadamente, 30 a 70 gs depois de T0, o transformador de ligação AW é posto em andamento depois da formação de pelo menos duas tensões de referência internas de ASIC, estáveis e um tempo de espera definido, que resulta através de um filtro. As tensões de referência são testadas em relação a uma diferença, isto é, quando existe uma diferença, existe um erro. O tempo de espera é medido por meio de um contador.

[00044] No momento T2, agora também o transformador redutor DC1 começa a funcionar, o que é designado com 601. Isso ocorre assim que a tensão de saída do transformador elevador for VUP > do que um valor VUP_low predeterminado. Isso é reconhecido pelo próprio transformador redutor DC1.

[00045] No momento T3, agora também o regulador de ligação DC2 é posto em funcionamento, o que é designado com 602 e também o regulador linear LR, assim que a tensão de saída do primeiro transformador redutor DC1 exceder um valor limiar predeterminado VAS_low. No momento T4, ocorre umpower-on-reset por liberação, depois da formação de tensões estáveis. Vint é uma tensão interna, da qual as tensões de referência são formadas, e é formada, por exemplo, de uma tensão de zener. VRef1 é uma chamada tensão de de lacuna de banda, que é composta por uma tensão de transistoremissor e uma proporção aditiva para compensação de temperatura. Ela corresponde à lacuna de banda do silício. A tensão de saída VAS do primeiro transformador redutor está em uma banda de regulagem e também as tensões do regulador linear LR e do segundo transformador redutor DC2 estão em uma respectiva banda de regulagem, mais precisamente, depois de um tempo de carga definido de 2 a 20 ms, que é constatado através de um contador. As tensões são monitora

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22/26 das pelo próprio ASIC de sistema, que inclui os transformadores. No momento T5, dá-se a programação da fonte de corrente de carga LSQ pelo microcontrolador. A entrada em funcionamento da carga de reserva de energia dá-se por um nível de corrente primária de, por exemplo, 210 mA. Desse modo, aumenta, agora linearmente a tensão na reversa de energia VER. No momento T6, tensão na reserva de energia VER atinge o valor VER_min, por exemplo, 11V. O nível de corrente primária é automaticamente comutado para um nível de corrente de medição de, por exemplo, 90 mA e um contador com pelo 10 bits é posto em funcionamento. No momento T7, a tensão atinge o valor VER_min +0,5 V. Depois o contador é parado. O estado de contagem é armazenado como valor de medição de capacidade até o próximo power-on-reset e também o nível de corrente é comutado para o teste da resistência interna equivalente. Esse nível de corrente perfaz 930 mA.

[00046] No momento T8, que é T7 + 10 μs, é testado se a tensão sobre a reserva de energia CER<= VER_min + 1 V, e se essa tensão é <= VER_min + 1,5 V. As marcações de decisão são armazenadas até o próximo power-on-reset, depois, é feita a comutação para o nível de corrente primária programado.

[00047] Isso também é mostrado na figura 7. O nível de corrente primária leva ao primeiro aumento 700 entre os momentos T5 e T6, a medição entre capacidade e a resistência interna equivalente dá-se entre T8 e T9. A segunda fase de carga dá-se entre T8 e T9, que está designado com 703. No momento T9, a tensão sobre a reserva de energia CER atinge o valor VER_low = 22,8 V. O nível de corrente é posto automaticamente no valor de manutenção programado, por exemplo, 60 mA. A tensão sobre a reserva de energia é agora levado com a velocidade reduzida para o valor de regulagem da tensão VUP = 22,4 V. Isso é designado com o aumento 704.

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23/26 [00048] Pela separação da reserva de energia CER do transformador elevador AW, o sistema de abastecimento de airbags já está pronto no momento T4. T4 está entre 3 e 21 ms, dependendo da definição do tempo de espera. Com isso, podem ser obtidas novas funcionalidades, tal como o chamado modo eco. O sistema executa funções de acordo com o desejo, por exemplo, comunicação de diagnóstico, sem por em funcionamento a aplicação de airbag e por carga da reserva de energia, ter à disposição a ignição. Isso pode ser usado, por exemplo, para a manutenção ou para uma demonstração do veículo etc.

[00049] Pela programação de um nível de corrente primária apropriado, portanto a corrente de carga, podem ser obtidas, por um lado, as exigências de uma corrente de entrada máxima dos aparelhos de controle, durante a obtenção da disposição de ignição, isto é, a fase de carga da reserva de energia, por outro lado, um tempo de carga desejado, depois da seleção do tamanho da reserva de energia necessária. [00050] O teste de capacidade nessa fase de carga não necessita de outras fontes de medição do que a fonte de corrente de carga LSQ programável, já existente. Pelo uso de dois valores de comparação VER_mind e VER_min + 0,5 V, o tempo de carga pode ser determinado por meio de um contador integrado, que é necessário para percorrer a banda de medição de 0,5 V. Como corrente de medição são usados, uniformemente, por exemplo, 90 mA. A capacidade CER é determinada, consequentemente, por (90 mA x T Mess/0,5 V), a um tempo de medição de 102, 3 ms isso dá 18,4 mF.

[00051] O chamado teste de ESR, que é a resistência interna equivalente da reserva de energia nessa fase de carga, também não necessita de outras fontes de medição além da fonte de corrente de carga programável LSQ, já existente. Por uso de dois outros valores de comparação, a saber, VER_min + 1 V e VER_min + 1,5 V, pode ser determinado se a resistência interna da reserva de energia é suficienPetição 870190075588, de 06/08/2019, pág. 26/35

24/26 temente pequena. Em uma modificação de corrente de medição de 90 mA para 930 mA, é consultado o limiar de comparação VER_min + 1 V, 10 ps depois da aplicação da corrente de medição. Os ps podem ser selecionados e, no presente, são selecionados de modo a compensar o declínio de efeitos indutivos, sem carga adicional capacitiva digna de menção. Se esse limiar de comparação for excedido, então a resistência interna perfaz mais do que 0,6 Ω. Também é consultado o limiar de comparação VER_min + 1,5 V, 10 ps depois da aplicação da corrente de medição. Se o mesmo for excedido, então a resistência interna perfaz mais do que 1,2 Ω. Este é, então, um valor alto demais e é indicado um aviso, tal como uma lâmpada iluminada.

[00052] Pela característica da operação invertida de transformadores ligados em série de acordo com a figura 4, é tentado, na fase de bloqueio do transformador elevador AW levar o transformador redutor DC1 acoplado pelo menos temporariamente para a recepção de energia. Essa medida reduz a proporção alternada na saída do transformador elevador AW. O mesmo método é utilizado em relação ao acoplamento dos transformadores redutores DC1 e DC2. Pela característica de capacidades de saída de transformador desacopladas indutivamente por partes de linha correspondentes, pode ser derivada uma informação de regulagem de transformador com modificação de corrente.

[00053] Pela característica de um outro limiar de comparação depois da carga da reserva de energia, sendo que o limiar de comparação está designado com VUP_low + 0,33 V, pode ser realizada uma medição de capacidade cíclica da reserva de energia. A medição começa depois de um processo de leitura do microcontrolador do registro de resultados da medição de capacidade cíclica. O registro de resultados também está disposto sobre o ASIC de sistema. Por esse processo, a fonte de corrente de carga LSQ é bloqueada. A tensão baixa por

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25/26 cargas, que estão presentes na carga VER, tal como um divisor de tensão, um interruptor de segurança etc. Quando a tensão VER atinge o valor VER_low, então a reserva de energia é novamente carregada com a corrente de medição, por exemplo, 60 m, até ser atingido VUP_low + 0,33 V. Pela seleção de um curso de medição reduzido e de uma corrente de medição sintonizada de modo correspondente ao mesmo, a resolução fica exatamente no valor da medição de capacidade inicial. Se o valor atingir VER, portanto da tensão acima da reserva de energia, o valor VER_low + 0,33, adicionalmente uma marcação de tensão é caracterizada como válida em uma memória de valor de medição, que também está disposta sobre o ASIC de sistema. O monitoramento da tensão de abastecimento leva as tensões VUP, VER, VAS, VST50, VST através de um multiplexador, um transformador analógico-digital do ASIC de sistema, de modo que esses valores podem ser lidos serialmente pelo microcontrolador através da interface de SPI.

[00054] No presente também está previsto evitar erros de medição na medição de capacidade e na medição da resistência interna equivalente da reserva de energia. Esses erros de medição devem ser evitados na situação de uma queda da tensão de bateria. Para esse fim, são propostos no presente dois processos alternativos:

a) A tensão de entrada UB é monitorada com um comparador, quando a mesma cai durante uma medição corrente, pelo menos uma vez abaixo de um limiar, cada medição corrente é caracterizada na memória de medição como não realizável.

b) O regulador de tensão da fonte de tensão de carga LSQ gera um estado de regulagem na aplicação de medição. Só quando o mesmo atinge, exceto por tempos de compensação, o mesmo tempo de regulagem como o próprio tempo de medição, a medição corrente pode dar-se sem perturbação e, portanto, ser considerada válida, de

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26/26 outro modo, o valor de medição recebe uma caracterização de não realizável na memória de medição. Para detecção do estado de regulagem também pode ser usado um contador de 10 bits, com uma frequência de ciclo de 10 kHz, também são concebíveis no presente resoluções menores.

Claims

1. Aparelho de controle para uma operação de um sistema de segurança para um veículo, com:

- um transformador elevador (AW), que está formado como um transformador de ligação, e que transforma uma tensão de entrada (UB), derivada de uma tensão da bateria do veículo em uma tensão de carga mais alta (VUP) em sua saída,

- pelo menos um acumulador de reserva de energia (CER), que é carregado por meio da tensão de carga (VUP) para a operação do sistema de segurança em um caso de operação autônoma, caracterizado pelo fato de que pelo menos um transformador redutor (DC1, DC2) é operado de modo inverso ao transformador elevador (AW), sendo que o pelo menos um transformador redutor (DC1, DC2) reduz a tensão de carga (VUP) ou uma tensão emitida por pelo menos um acumulador de reserva de energia (CER).

2. Aparelho de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um transformador redutor (DC1, DC2) está conectado diretamente ao transformador elevador.

3. Aparelho de controle, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na saída do transformador elevador (AW) está conectada uma carga capacitiva (C1, C2), para ajuste de um tempo de aumento da tensão de carga (VUP).

4. Aparelho de controle, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aparelho de controle apresenta uma lógica que, na dependência de pelo menos um parâmetro elétrico no acumulador de reserva de energia (CER), realiza durante a carga do acumulador de reserva de energia (CER) uma edição inicial de uma capacidade (CER) do acumulador de reserva de energia e, subsequentemente a isso, uma medição de uma resistência interna equivalente do acumulador de reserva de energia

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2/2 (CER).

5. Aparelho de controle, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a lógica apresenta pelo menos um comparador para uma comparação do pelo menos um parâmetro elétrico com um limiar predeterminado, sendo que a medição inicial da capacidade e a medição da resistência interna são realizadas na dependência dessa comparação.

6. Aparelho de controle, de acordo com a reivindicação 4 ou

5, caracterizado pelo fato de que, depois da carga da reserva de energia, a lógica realiza ciclicamente uma outra medição da capacidade.

7. Processo para a operação de um sistema de segurança para um veículo, com os seguintes passos de processo,

- transformar uma tensão de entrada (UB) derivada de uma tensão de bateria do veículo em uma tensão de carga (VUP) mais alta em uma saída de um transformador elevador (AW), que está formado como transformador de comutação,

- carga de pelo menos um acumulador de reserva de energia (CER) por meio da tensão de carga (VUP) para a operação do sistema de segurança em um caso de operação autônoma, caracterizado pelo fato de que pelo menos um transformador redutor (DC1, DC2) é operado de modo inverso ao transformador elevador (AW), sendo que o pelo menos um transformador redutor (DC1, DC2) reduz a tensão de carga (VUP) ou uma tensão emitida pelo ao menos um acumulador de reserva de energia (CER).

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um transformador elevador (DC1, DC2) é ligado diretamente com o transformador elevador (AW).