CN102177051A - 用于传感器系统的控制装置、传感器系统和用于在传感器系统中传输信号的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于传感器系统(1)的控制装置(2)，尤其是作为机动车的乘客保护系统的一部分，其中，所述控制装置(2)至少具有：连接装置(9)，用于连接具有至少两个线路(4a，4b)的、作为与至少一个传感器(3)的电流接口的数据连接(4)，尤其是单向的总线，其中，所述连接装置(9)通过所述数据连接(4)接收由所述传感器(3)通过对接口电流(I)的电流调制产生的信号(14)；其中，所述控制装置(2)具有电流限制电路(10)，其在所述数据连接(4)的至少一个线路(4a，4b)上发生短路时限制短路电流(I_2，I_3)，其中，所述电流限制电路(10)随时间变化地限制所述短路电流(I_2，I_3)。此外，本发明还涉及一种传感器系统和一种用于在传感器系统中传输信号的方法。
Description
背景技术
为了向中央控制装置(ECU)传输外围传感器的数据，在一些传感器系统、尤其是机动车的乘客保护系统中使用电流接口；电流接口基本上可以是单向的或者双向的。DE 10 2004 013 597 A1示出一种这样的传感器系统，其具有控制装置和通过单向的电流接口连接的传感器，所述电流接口也称为PAS3或者PAS4。
在这样的系统中，电流供给由作为接收器的控制装置提供，其通常构造为专门的ASIC并且输出接口电流，所述接口电流由传感器静态电流(接口静态电流)和传感器数据电流组成。因此，传感器根据其传感器元件的测量来调制传感器静态电流。
对于总线对地低欧姆短路的情形，接收器可以装配有短路电流限制电路。
但是，将短路电流限制到过低的值上可能会导致如此限制的短路电流被错误地作为传感器信号读取。于是，电流值(短路电流被限制到所述电流值上)通常选择地足够高，尤其是大于传感器静态电流和传感器数据电流的总和，从而不出现电流限制对正常运行的不期望的干预。
然而，过高的经短路限制的接口电流会限制接收器的最大可能的损耗功率并且因此限制电压供给装置的供电能力。
因此，往往通过以下方式已经限制了连接到控制装置上的传感器的数量：在短路情形中，在接收器的多个传感器接口上被控制装置施加了非常高的总电流，这导致接收器的相应大小。
发明内容
根据本发明，提出了一种接口电流的可随时间变化的、尤其是多级的短路电流限制。在识别到短路时(其中，由控制装置施加的电压可识别地中断，并且接口电流显著高于传感器静态电流和最大传感器数据电流的总和)，首先将短路电流限制到上限短路电流值上。因此可以确保：不干预正常运行。然而，仅仅在第一时间间隔内、尤其是预给定的时间间隔内调节到所述上限短路电流值上。在所述第一时间间隔之后，将短路电流调节回较小的下限短路电流值上。所述下限短路电流值可以选择地显著小于上限短路电流值，因为已经识别到故障。此外优选地，所述下限短路电流值选择地大于传感器静态电流。
因此，根据本发明，在短路时，尤其是也在静态短路时，出现的电流消耗和(因此)损耗功率减小并且被调节到足够小的值上。特别地，在设计接收器装置——例如乘客保护系统的控制装置时，可以如此调节下限短路电流值，使得在多个传感器由于短路而停止运行的情况下也实现其他传感器的足够的电流供给。
因此，可以在短路时运行接收器的特定数量的传感器接口，而不会引起组件损坏或者使电压供给装置过载。因此可以限制芯片面积耗费。
附图说明
图1示出根据本发明的、具有控制装置和传感器的传感器系统的框图，
图2示出施加在总线上的电压和在总线上流动的电流的时序图。
具体实施方式
根据图1，传感器系统1基本上由控制装置2和传感器3构成，所述控制装置2和所述传感器3通过数据连接4彼此连接。在此，根据本发明的控制装置2例如可以通过单个控制设备或者也可以通过多个共同作用的控制设备构成。
特别地，传感器系统1可以是机动车的乘客保护系统或者乘客保护系统的一部分，在其中央控制装置2上连接有多个传感器3。特别地，数据连接4尤其构造为单向的电流接口、例如总线4，该总线构造为具有线路4a、4b的双线总线并且例如称为PAS3或者PAS4。
简明起见，在此仅仅示出一个唯一的连接到控制装置2上的传感器3。传感器3例如是用于测量一个预给定方向上的加速度的加速度传感。传感器3在此具有传感器元件5，该传感器元件根据它的测量来影响总线4上的接口电流I。根据图1，为此在传感器3中可以设有电流调制电路6，其中，传感器元件5直接由总线4馈电，从而在传感器3中未设置单独的能量供给装置并且传感器元件5根据其测量来打开和闭合开关7，该开关通过例如可以是合适的晶体管电路或者高欧姆电阻的电流宿8来闭合线路4a、4b之间的连接，从而将数字信号14、尤其是传感器信号14调制到总线4上。这由图2可以看出，图2根据时间t示出施加在总线4上的电压U以及在总线4上、即通过两个线路4a、4b流动的接口电流I的电流强度的相应的时序图。在此，信号14作为数据电流I_d叠加到传感器静态电流I_0上，从而得到信号电流I_1＝I_0+I_d。
数字信号14具有例如约1μs(微秒)的峰值宽度Δt，其中，在传感器静态电流I_0例如为4...35mA并且被叠加的数据电流为I_d＝22...30mA时因此得出例如上限信号电流值I_1＝65mA。因此，总接口电流I在正常运行中最大为由传感器静态电流I_0与数据电流I_d的总和构成的值I_1。
控制装置2具有用于总线4的连接装置9。根据本发明，在连接装置9中设有电流限制电路10，其在短路情形中(其中，在一个或两个线路4a或4b上出现短路，例如对地的低欧姆接触)将接口电流I限制为短路电流。此外，在连接装置9中设有用于产生接口电流I的电流源11以及用于检测数字信号14的检测装置12，该检测装置例如以本身已知的方式测量电阻上的电压降。
在时刻t0出现对地的短路，从而U由值U1降到0并且在短路期间保持为0。根据图2，设置在控制装置2中的电流限制电路10在短路时起作用，从而I被直接限制在相对高的上限短路电流值I_2上。传统上，在短路期间电流一直限制在所述值I_2上，如通过虚线示出的那样。但根据本发明，在时间间隔t1-t0之后，也就是说在确定t0＝0的情况下在t1之后，短路电流I被向下调节到下限短路电流值I_3上，其小于上限值I_2但至少高于传感器静态电流I_0，优选地——但非强制性地——也高于信号电流I_1或者高于由传感器静态电流I_0和数据电流I_d的最大值的总和得出的上限信号电流。
只要存在短路，则因此仅有短路电流I_3流过。如果I_3大于I_1，则所述短路电流I_3不会以失真方式被错误识别为信号；但基本上根据本发明I_3构造为大于I_0便足够了。
t1例如可以设计为10μs(微秒)。因此，t1例如可以是十倍的比特长度，从而在图2中看到的在短路电流中的电流尖峰从时间长度来看也不会被错误解释。
因此，根据本发明的传感器系统1在短路情形中具有更小的电流消耗并且因此具有更小的损耗功率。因此，控制装置2的传感器接口的数量可以相应地选择地较多，而不会在多个传感器3上多个同时短路的情况下使电压供给装置过载。
Claims (13)
1.用于传感器系统(1)的控制装置(2)，其中，所述控制装置(2)至少具有：
连接装置(9)，用于连接具有至少两个线路(4a，4b)的、作为与至少一个传感器(3)的电流接口的数据连接(4)，
其中，所述连接装置(9)通过所述数据连接(4)接收由所述传感器
(3)通过对接口电流(I)的电流调制产生的信号(14)，
其中，所述控制装置(2)具有电流限制电路(10)，所述电流限制电路在所述数据连接(4)的至少一个线路(4a，4b)上发生短路时限制短路电流(I_2，I_3)，
其中，所述电流限制电路(10)随时间变化地限制所述短路电流(I_2，I_3)。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电流限制电路(10)在短路时在第一时间间隔(t1-t0)中将所述接口电流(I)限制到上限短路电流值(I_2)上并且在所述第一时间间隔(t1-t0)之后将所述接口电流(I)限制到下限短路电流值(I_3)上，其中，所述下限短路电流值(I_3)小于所述上限短路电流值(I_2)并且大于传感器静态电流(I_0)。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述下限短路电流值(I_3)大于上限信号电流(I_1)，所述上限信号电流作为所述传感器静态电流(I_0)和通过所述数据连接(4)传输的传感器数据电流(I_d)的最大值的总和得出。
4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于，所述信号(14)是数字的并且所述第一时间间隔(t1-t0)是所述信号(14)的信号宽度(Δt)的多倍，例如至少八倍，例如至少十倍。
5.根据以上权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述连接装置(9)具有用于检测所述信号(14)的检测装置(12)。
6.根据以上权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述数据连接(4)是具有恰好两个线路(4a，4b)的双线总线(4)。
7.传感器系统(1)，所述传感器系统具有：
根据以上权利要求中任一项所述的控制装置(2)，
数据连接(4)，具有至少两个线路(4a，4b)，作为电流接口，和
至少一个传感器(3)，具有传感器元件(5)和由所述传感器元件(5)控制的电流调制电路(6)，所述电流调制电路用于将信号(4)电流调制到通过所述数据连接(4)传输的接口电流(I)上，
其中，所述控制装置(2)读取调制到所述接口电流(I)上的信号(14)。
8.根据权利要求7所述的传感器系统，其特征在于，所述至少一个传感器(3)不具有自身的能量供给装置并且仅仅通过所述接口电流(I)供给能量。
9.根据权利要求7或8所述的传感器系统，其特征在于，所述数据连接(4)是单向的，并且仅仅信号(14)由所述至少一个传感器(3)传输到所述控制装置(2)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的传感器系统，其特征在于，所述传感器系统是机动车的乘客保护系统的一部分，例如气囊系统的一部分。
11.用于在传感器系统(1)中传输信号(14)的方法，其中，
控制装置(2)将传感器静态电流(I_0)输出到作为电流接口起作用的数据连接(4)上，
至少一个传感器(3)通过对所述传感器静态电流(I_0)的电流调制将信号(14)输出到所述数据连接(4)上，以及
所述控制装置(2)读取经电流调制的信号(14)，
其中，在所述数据连接(4)的至少一个线路(4a，4b)上发生短路时所述控制装置(2)随时间变化地限制接口电流(I)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在短路时在第一时间间隔(t1-t0)中将所述接口电流(I)限制到上限短路电流值(I_2)上，以及在所述第一时间间隔(t1-t0)之后将述接口电流(I)限制到下限短路电流值(I_3)上，
其中，所述下限短路电流值(I_3)小于所述上限短路电流值(I_2)并且大于传感器静态电流(I_0)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述下限短路电流值(I_3)大于信号电流(I_1)，所述信号电流在以所述信号(14)调制所述传感器静态电流(I_0)时出现。
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