CN103978942A - 用于驱动电单元的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动至少一个第一电单元(2)，尤其是传感器模块(3)的装置(1)，其具有与能量源可连接的／相连接的第二电单元(9)，尤其是控制装置(10)，其中，该第一单元(2)和第二单元(9)通过接口(11)彼此连接，以便通过第二单元向(9)第一单元(2)供应能量，和以便将信息至少从第一单元(2)向第二单元(9)传递。如此设置，第一单元(2)具有可重复充电的蓄能器(6)，并且设置有控制单元(7)，其如此控制该装置(1)，以使得接口(11)在第一运行状态下只向蓄能器(6)供应来自第二单元(9)的能量，并且在第二运行状态下只传递信息。

Description

用于驱动电单元的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于驱动至少一个第一电单元，尤其是传感器模块的装置，其具有与能量源可连接的／相连接的第二电单元，尤其是控制装置，其中，第一单元和第二单元通过接口彼此连接，以便通过第二单元向第一单元供应能量，和以便将信息至少从第一单元向第二单元传递。

此外本发明还涉及一种相应的用于驱动至少一个第一电单元的方法。

背景技术

开始时所述类型的装置和方法从背景技术中是已知的。现代车辆，尤其是机动车和摩托车，具有调节系统，该调节系统依据传感器数据执行调节，例如在ESP-系统的范畴内提高或降低制动力。相应地所述系统需要至少一个传感器，所述传感器提供数据。每一个所设置的传感器同时也是耗能器，该传感器的能耗影响车辆的或至少是系统的总的能量平衡。由此传感器是第一电单元，其必须被供应能量，并且该传感器的传感器数据必须被传递，例如向控制装置传递。在大多情况下第二电单元，例如控制装置，承担供电和数据处理的任务并且相应地通过接口与第一电单元连接。通常第一单元被持久地供应供电电压或最迟通过车辆的点火操作被激活。这导致持久的高的电流消耗。此外控制装置是通过接口，例如CAN-网络被接通和断开。该使用在机动车中造成高的静电流和损耗功率，该静电流和损耗功率导致车辆蓄电池的持续放电。在车辆的运行状态下这样的具有主动运行的电子耗能器或第一单元的系统导致了提高的燃料消耗和因此提高的有害物质排放。

发明内容

按照本发明的装置具有以下优势，替代对第一单元的持久的电流供应或能量供应确保关于总的能量平衡的优化的能量供应。按照本发明在这里设置，第一单元具有可重复充电的蓄能器，并且设置有控制单元，该控制单元对装置进行控制，以使得接口在第一运行状态下只向蓄能器供应来自第二单元的能量，并且在第二运行状态下只传递信息。也就是设置了，能量供应和信息传递虽然通过相同的接口，但是交替地发生。在接口被切换到用于传递信息或被切换到第二运行状态的时间内，不会发生第一单元的能量供应，由此在该时间内节省能量并且改善能量平衡。尤其是根据为了传递信息对第一单元进行控制的频率，能够保持第二运行状态。优选地设置，当蓄能器已经足够地充电时或达到可预先给定的额定-电荷时，该蓄能器被自动地转换到第二运行状态。尤其优选地，装置是被这样地构造，在第二运行状态下第一单元只有在第二单元提出要求的时候才向第二单元传递信息，其中，优选地该要求是通过信号经由接口向第一单元传递的相应的信息或相应的指令来实现。优选地按照本发明的装置与至少一个第一单元共同形成传感器系统，尤其是用于机动车。

按照本发明的一个优选的改进方案设置，该装置具有至少两个或更多第一电单元，该些第一电单元通过接口与第二电单元相连接或可连接。优选第二电单元同时应答全部的第一单元，其中尤其优选地，通过由第二单元输出的信号能够有针对性地应答确定的第一单元，例如通过信号的对应的编码，以便只激活第一电单元中的一个或者只改变其运行状态。替换地，全部的第一单元同时被应答和激活或改变运行状态。

在本发明的另一个优选的改进方案中设置，第一单元具有控制单元。控制单元由此是第一单元的固定组成部分并被集成在该第一单元内。由此优选地第一单元自己确定，是否应该存在第一运行状态或第二运行状态。尤其在根据蓄能器的充电状态运行状态发生变换的情况下该结构具有优势，因为借此控制单元直接访问蓄能器，以便尤其持续地监控蓄能器的充电状态。

按照本发明的一个优选的改进方案设置，蓄能器被构造为电容器。优选地该蓄能器这样地确定尺寸，使得其按照第一单元在第二运行状态下的需要蓄积电荷，以便能够发送和／或接收信息或尤其执行传感器过程以用于生成待发送的信息。

优选地，接口被构造为2-电线-接口。由此第一单元和第二单元只是通过两根电线或导线相连接，通过该电线或导线既发生通信也根据相应地设定的运行状态发生能量供应。通过2-电线-接口和装置的按照本发明的结构不需要其它通常设置的第三或第四导线连接，通过该些导线连接能够与信息交换并行地同时发生能量供应。

按照本发明的方法的突出之处在于，第一单元具有可重复充电的蓄能器，只有在第一运行状态下才通过接口向所述蓄能器供应能量，并且在第二运行状态下通过接口只传递信息。由此产生上述的优势。

优选在第一运行状态下监控蓄能器的充电状态并且在获取可预先给定的额定充电状态的情况下从第一运行状态转换到第二运行状态。较为适宜地这是通过控制单元造成的。第二运行状态至少被保持到蓄能器的充电状态低于临界值。

优选在第三运行状态下第一单元被切换到睡眠模式，在该睡眠模式下尤其既不给蓄电池充电也不由第一单元获取信息并通过接口向第二单元传递该信息。第三运行状态尤其有助于总体上降低第一单元的电流消耗并且由此总的系统的电流消耗。其中，从逻辑上讲电流节省得越多，第一单元处于第三运行状态的时间就越长。优选较长时间地保持第三运行状态，直到第一单元从第二单元获得相应的信息或信号。根据之前第一运行状态和第二运行状态是否已经接通，从第三运行状态转换到第二运行状态或第一运行状态。

按照本发明的一个优选的改进方案设置，一方面在第一可预先给定的持续时间之后从第一运行状态转换到第二运行状态或第三运行状态和／或另一方面在第二可预先给定的持续时间之后从第二运行状态转换到第一运行状态或第三运行状态。按照另一个实施方式既根据蓄能器的充电状态也根据相应的可预先给定的持续时间控制运行状态的转换，这是根据是否首先达到可预先给定的持续时间或充电状态的对应地可预先给定的上限值或下限值。

优选地设置，第二单元在第二运行状态下将激活指令作为信息来传递，第一单元在获得激活指令之后执行可预先给定的过程，尤其是传感器过程，随后将过程的结果作为信息向第二单元传递。由此第一单元或第一单元的过程是通过第二单元的指令被触发。如果该装置处于第二运行状态，即处于通信状态，则第二单元能够以简单的方式和方法将激活指令传递给第一单元。由此保证，当第一单元能够执行可预先给定的过程的时候，第二单元只能传递激活指令或激活信号。

优选地在从第一单元向第二单元传递信息之后实现到第一运行状态的运行状态转换，以便重新给第一单元的蓄能器充电并借此为另一个信息传递过程提供第一单元，或转换到第三运行状态，以便节省能量。

此外优选地设置，第一单元在第二运行状态下通过可重复充电的蓄能器供应能源，尤其用于执行可预先给定的过程。由此第一单元是封闭的系统，该系统在第二运行状态下优选从内部的蓄能器获得用于执行过程所需要的能源。

附图说明

下面借助附图对本发明进行详细说明。其中：

图1示出了一种用于驱动第一电单元的装置；

图2示出了一种用于驱动第一电单元的方法的流程图；以及

图3示出了装置的一种可替选的运行方式的流程图。

具体实施方式

图1示出了一种用于驱动第一电单元2的装置1的框图。该电单元2在此被构造为传感器模块3，该传感器模块具有测量装置4以及处理测量装置4的数据的处理单元5，该处理单元在这里被构造为集成电路。传感器模块3用于例如获取传感器数据，能够被构造为例如压力传感器、位移发送器、角度发送器等。

此外，装置1具有可重复充电的蓄能器6，该蓄能器在本实施例中被构造为电容器。装置1此外还具有一个控制单元7，该控制单元与蓄能器6和处理单元5相连接。可选择地控制单元7此外通过退耦电路8(在这里只是用虚线标出)与处理装置相连接。此外，装置1具有第二电单元9，该第二电单元被构造为控制装置10并通过一个2-电线-接口11与第一电单元2或与传感器模块3相连接。该2-电线-接口11具有两条导线12、13，该两条导线中的一个将控制装置10与控制单元7相连接，并且该两条导线中的另一个将控制装置10与第一电单元2的接地连接端相连接。

设置该装置以使得其能够在两种不同的运行状态下运行，即在充电循环和在通信循环中，使得通过2-电线-接口11或者执行能量供应或者执行信息传递。在充电循环期间充电电流被输送给蓄能器6，在通信循环期间至少一个包含至少一个信息的信号在电单元2和电单元9之间被交换。控制单元7在此在该两个运行状态之间切换，这应借助下述示例更详细地进行说明。

图2在一个流程图中示出了按照第一实施例的装置1的示例性的功能过程。

在步骤S1中是从第一运行状态开始，在该运行状态下经接口11通过或借助控制装置10给蓄能器6充电。由此在该所设定的运行状态下2-电线-接口只被用于能量供应。

随后在该第一运行状态下在紧接着的步骤S2中监控蓄能器6的充电状态并与一个可预先给定的额定-充电状态相比较。如果控制单元7识别出，已经达到额定-充电状态或超过一个可预先给定的最低-充电状态，该控制单元在步骤S3中切断向蓄能器单元6的电压供应并且在随后的步骤S4中检查，向蓄能器6的电压供应实际上是否中断或供电电压是否下降。在此，步骤S4被理解为可选择地用于验证和提高安全性的步骤。

随后控制单元7将装置1切换到第二运行状态或者更确切地说是通信模式／通信循环。优选地，控制装置10具有用于获取运行状态的装置，例如在该装置中控制装置10监控向单元2提供的供电电压或所述控制装置自身的电源例如车辆蓄电池的电流消耗。如果控制装置10确定，电流消耗已经下降或供电电压已经中断，则控制装置10也切换到第二运行状态或通信模式。

在第二运行状态下通过蓄能器6向传感器模块3供应电能，以便借助测量装置4执行至少一个传感器过程或测量过程。测量过程在此通过控制装置10或时间控制地启动。在第一种情况下控制装置10在通信模式下向控制单元7发送相应的启动信号，然后该控制单元控制测量装置4以执行测量过程，其中，测量装置的结果随后通过修正单元5处理并反馈给控制单元7。控制单元7通过2-电线-接口11将处理的信息重新发送给控制装置10，在所述控制装置那里能够相应地对信息进行评估。

在单元2传递信息之后，优选地，该单元在步骤S6中通过最后一次信息传递向控制装置10通知通信模式的结束并且随后在下一个步骤S7中退回到第一运行状态或充电模式。

在充电模式下控制单元在步骤S8中重新接通用于蓄能器6的供电电压，以便对蓄能器重新充电，由此过程重新开始。

替换地按照另一个、在这里未示出的实施例设置，在步骤S7中不会返回到第一运行状态而是被转换到第三运行状态，在该第三运行状态下睡眠模式被接通，以使得既不能通过接口向第二单元9发送信息也不能执行充电过程。在睡眠模式下节省能量。优选地，睡眠模式或第三运行状态在此被一直保持到经接口11从单元9向电单元2传递激活信号，通过该激活信号单元2或者转换到第一运行状态或者，在转换到第三运行状态之前电单元2已经处于第一运行状态的情况下，转换到第二运行状态。如果具有单元2和控制单元7的系统具有另外的按照电单元2被构造的电单元，则第二电单元9能够通过2-电线-接口11同时控制或触发全部的第一电单元2或通过传递一个编码的信号控制或触发多个第一电单元中的一个确定的第一电单元。

附图3所示为所述方法的一个可替换的实施例，在该实施例中执行时间控制的过程。在此另外地设置，蓄能器6是这样地确定尺寸，以使得其针对用于获取、必要时用于计算和必要时用于通过处理单元5转换测量装置4的测量值所需的时间t1蓄积电荷。此外，必须在蓄能器6内保留足够的能量，以便在可预先给定的时间tcom内使单元2和单元9之间的通信成为可能，至少能够从单元2向单元9传递一个或多个信息。因为从单元2的电路尺寸中时间t1是已知的，并且因为时间tcom是通过所使用的数据协议确定，因此在时间t1和tcom的过程结束后通过控制单元7电单元9能够自动地重新开始给蓄能器充电。在此控制单元7负责切换，以便为蓄能器6提供供应电压或充电电流I。因此按照可替换的实施例的方法被这样地构成，首先在第一步骤S9中给蓄能器6充电。然后为了在时间t1内执行测量过程，将处理单元5以及测量装置4接通。而后在步骤S10中通信模式被激活并且保持时间tcom，以便向控制装置10传递所获取的信息。

按照附图3的实施例也能够设置，系统或至少一个第一电单元2被切换到第三运行状态，上面所述的睡眠模式存在于该运行状态中。在这种情况下优选睡眠模式的持续时间同样被时间控制。

因为供电电压和信息交换是经由相同的导线12、13通过2-电线-接口执行的，导线12、13的数量被降至2根，由此实现成本优势和结构空间优势。此外，通过使用蓄能器6电单元9或控制装置10的功率吸收和自加热减少，从而燃料消耗和有害物质排放下降。按照另一个实施例优选控制单元7是通过控制信号控制并且直接地在数据通信／信息传输结束后或延时地在蓄能器6与作为电源的控制装置10之间切换。可选的退耦电路8保证在处理单元5与控制单元7之间的通信并由此保证与控制装置10的通信。在供电时间t1时退耦电路8负责将处理单元5从控制单元7中退耦。

Claims (11)

1.一种用于驱动至少一个第一电单元(2)，尤其是传感器模块(3)的装置(1)，其具有与能量源可连接的／相连接的第二电单元(9)，尤其是控制装置(10)，其中，所述第一单元(2)和所述第二单元(9)通过接口(11)彼此连接，以便通过所述第二单元向(9)向所述第一单元(2)供应能量，和以便将信息至少从所述第一单元(2)向所述第二单元(9)传递，其特征在于，所述第一单元(2)具有可重复充电的蓄能器(6)，并且设置有控制单元(7)，所述控制单元如此控制所述装置(1)，以使得所述接口(11)在第一运行状态下只向所述蓄能器(6)供应来自所述第二单元(9)的能量，并且在第二运行状态下只传递信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一单元(2)具有控制单元(7)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述蓄能器(6)被构造为电容器。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述接口(11)是2-电线-接口(11)。

5.一种用于驱动至少一个第一电单元(2)的方法，其尤其利用根据前述权利要求中一项或多项所述的装置(1)，其中，所述第一电单元(2)，尤其是传感器模块(3)，通过第二电单元(9)，尤其是控制装置，经由接口(11)供应能量，并且其中，通过所述接口将信息至少从所述第一单元(2)向所述第二单元(9)传递，其特征在于，所述第一单元(2)具有可重复充电的蓄能器(6)，其只在第一运行状态下通过所述接口(11)被供应能量，并且在第二运行状态下通过所述接口(11)传递信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第一运行状态下监控所述蓄能器(6)的充电状态并且在获取可预先给定的额定充电状态的情况下从所述第一运行状态转换到所述第二运行状态。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第三运行状态下所述第一单元(2)被切换到睡眠模式，在所述睡眠模式下尤其既不给所述蓄能器充电也不由所述第一单元(2)通过所述接口向所述第二单元(9)传递信息。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一方面在第一可预先给定的持续时间之后从所述第一运行状态转换到所述第二运行状态或所述第三运行状态和／或另一方面在第二可预先给定的持续时间之后从所述第二运行状态转换到所述第一运行状态或所述第三运行状态。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二单元(9)在所述第二运行状态下将激活指令作为信息来传递，所述第一单元(2)在获得所述激活指令之后执行可预先给定的过程，尤其是传感器过程，随后将所述过程的结果作为信息向所述第二单元(9)传递。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述信息传递给所述第二单元(9)之后转换到所述第一运行状态或所述第三运行状态。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一单元(2)在所述第二运行状态下通过所述可重复充电的蓄能器(6)供应能源，尤其用于执行所述可预先给定的过程。