CN104871475A - 用于车辆中的控制装置的接收装置及用于产生同步脉冲的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆中的控制装置的接收装置(3)，其具有用于产生同步脉冲(Psync)的电压发生器(30)，所述电压发生器包括第一电压源(3.1)、电流源(3.5)和电流吸收器(3.6)，其中，所述电压发生器(30)在预定的规格边界(Vo，Vu)内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲(Psync)，并且其中，所述接收装置(3)将用于后续的信号传输的同步的所述同步脉冲(Psync)经由数据总线(5)输出至至少一个传感器(7)，其中所述电压发生器(30)经由所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)通过对总线负载的充电和/或放电产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲(Psync)，以及一种用于产生同步脉冲(Psync)的方法。依据本发明所述电压发生器(30)将在所述同步脉冲(Psync)的末端(12)处的电压值与剩余接收器电路(3.3)的第二电压源(3.2)的供电电压的相应的电压值比较并且确定电压差(Udiff)，其中所述电压发生器(30)根据所确定的电压差(Udiff)如此控制所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)，以便将所述所确定的电压差(Udiff)下降至预定阈值以下。

Description

用于车辆中的控制装置的接收装置及用于产生同步脉冲的方法
技术领域
本发明基于根据独立权利要求1的类别的用于车辆中的控制装置的接收装置以及根据独立权利要求8的类别的用于产生同步脉冲的相应的方法。
背景技术
为了将传感器数据传输至车辆中的中央控制装置(ECU)，用于乘员保护系统的外围的传感器大多使用电流接口(例如，PAS4、PSI5)。在最新的一代的电流接口(PSI5)中，借助于同步在接收器处实现了具有多个传感器的总线驱动。对于同步的功能，将由中央控制装置(ECU)产生以电压脉冲为形式的工作周期，该电压脉冲被总线上的传感器检测到并且被标识为数据传输的新周期的开端。这个电压脉冲被描述为同步脉冲，并且这个电压脉冲借助于对总线负载进行充电或放电的电流源和电流吸收器而产生。典型地，该电压脉冲每500μs重复一次。
因此，对于具有一个传感器或者多个传感器的同步的系统的运作重要的是，用于所有可能的总线配置和在所有可能的运行条件下的同步脉冲具有确定的形状和确定的时间曲线。因此，在已知的同步的总线系统中，通常以预定的边沿陡度来应用梯形同步脉冲。在此，该边沿陡度在第一特征曲线的边沿陡度与第二特征曲线的边沿陡度之间，该第一特征曲线表示下限，而该第二特征曲线表示上限。在同步的总线运行期间，在信号传输的频谱中，同步脉冲的梯形通过高的谐波含量将导致加强的电磁辐射(EMV)。能够例如通过同步脉冲(其具有带有四个圆角的梯形)在一定程度上对其产生反作用。
在公开的文献DE 10 2009 001 370 A1中，描述了一种用于接收电流信号的接收装置、具有该接收装置的电路装置以及一种用于通过总线系统传输电流信号的方法。所描述的接收装置包括用于接收多个发射器的电流信号的至少两个总线接口装置，其中，每个总线接口装置被构造用于分别连接至至少一个总线连接装置，并且所描述的接收装置包括用于将同步脉冲输出至总线接口装置以同步发射器的控制装置。该总线连接装置以至少一个相互的时间偏置将多个同步脉冲输出至多个发射机，其中，多个同步脉冲分别具有带有圆角的梯形。
发明内容
与之相反，依据本发明的具有独立权利要求1的特征的用于车辆中的控制装置的接收装置和依据本发明的具有独立权利要求8的特征的用于产生同步脉冲的方法具有如下优点，在同步脉冲的开始时，通过同步脉冲发生器的电流源来确保静电流的正确接管。
通过剩余接收器电路(属于现有技术)中的静电流的自治的调节为静电流的大小提供了尺度。该信息能够由电压发生器使用来产生同步脉冲，以便通过充电或放大电流源来正确地接管静电流。在这种接管时，将引起不精确性，这是因为用于获取静电流的电路独立于用于产生同步脉冲的电路。
本发明的核心在于通过用于产生同步脉冲的充电和放电电流源来最小化接管来自接收器的供电电压的静电流时的不精确性。附加地，本发明的实施例支持遵循当前PSI5标准。
因为用于产生同步脉冲的电压发生器与在剩余接收器电路中用于获取静电流的电路相互独立，所以由静电流调节装置获取的电流与由同步脉冲发生器控制的电流能够不同。如果来自电压发生器的充电电流例如高于剩余接收器电路的静电流，则这能够将在同步脉冲的末端引起正的电压偏置或正的电压差。如果来自电压发生器的充电电流低于剩余接收器电路的静电流，则这能够将在同步脉冲的末端引起负的电压偏置或负的电压差。
本发明的实施例将具有如下的电压的同步脉冲作为开始，该电压大致相应于第二电压源的供电电压的静电压的值并且通常不具有明显的电压差或明显的电压偏置。这基于下述原因：总线容量对总线上的电流积分，并且示出了平滑在电压中的电流的短小的减少和增加。因此，该电压差能够最清楚地在同步脉冲的末端被识别。因此，将相对于同步脉冲的末端来监控所产生的同步脉冲的脉冲电压并且将其连续地与由第二电流源产生的用于接收器的供电电压比较。如果脉冲电压与供电电压不同，则将应当地匹配对电流源和电流吸收器的控制。
此外，通过在预定边界中的同步脉冲的正弦形状能够实现尽可能小的电磁辐射，尤其在信号传输的频谱范围中(100kHz至300kHz)。
本发明的实施例提供了一种用于车辆中的控制装置的接收装置，其具有用于产生同步脉冲的电压发生器，所述电压发生器包括第一电压源、电流源和电流吸收器。电压发生器在预定的规格边界内以预定的形状和预定的时间曲线来产生同步脉冲，并且接收装置将用于后续的信号传输的同步的同步脉冲经由数据总线输出至至少一个传感器。电压发生器经由所述电流源和所述电流吸收器通过对总线负载的充电和/或放电产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲。依据本发明，电压发生器将在所述同步脉冲的末端处的电压值与剩余接收器电路的第二电压源的供电电压的相应的电压值比较并且确定电压差。电压发生器根据所确定的电压差如此控制所述电流源和所述电流吸收器，以便将所述所确定的电压差下降至预定阈值以下。优选地，试图将电压差调节至0V。在此，电流源能够例如提供电流值，其大于或等于0mA，并且电流吸收器提供小于0mA的电流值。
此外，提出一种用于产生同步脉冲的方法，所述同步脉冲用于同步在接收装置与至少一个传感器之间的、经由车辆中的数据总线的后续的信号传输。在预定的规格边界内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲，并且在所述至少一个传感器与所述接收装置之间的信号传输的开端由所述接收装置将所述同步脉冲传输至所述至少一个传感器，其中产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲。依据本发明，将在所述同步脉冲的末端处的电压值与剩余接收器电路的第二电压源的供电电压的相应的电压值比较并且确定电压差。根据所确定的电压差如此控制电流源和电流吸收器，以便将所述所确定的电压差下降至预定阈值以下。优选地，试图将电压差调节至0V。
通过在从属权利要求中实施的措施和改进能够有利地改善独立权利要求1给出的用于车辆中的控制装置的接收装置。
尤其有利的是，电压发生器包括至少一个数字触发电路和至少一个数模转换器，其产生基本上正弦形的参考电流并且将所述参考电流输出至所述电流源和所述电流吸收器。第一数字触发电路和第一数模转换器能够例如产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源。第二数字触发电路和第二数模转换器同样能够产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流吸收器。这以有利的方式实现了同步脉冲的鲁棒性，并且减少了电磁辐射。此外，同步脉冲的触发能够在电路的数字部分完全展开，这由于半导体技术的总是进步的扩展而能够实现节约面积的解决方案。接收器的电源能够在同步脉冲期间从数据总线解耦，而在此期间激活用于产生同步脉冲的电压发生器。因为用于产生同步脉冲的电压发生器包括电流源和电流吸收器，因此能够省去对与电流源和电流吸收器串联的附加的开关的需求。替代地，一个共有的数字触发电路和一个共有的数模转换器能够产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源和所述电流吸收器。通过共有地使用数字触发电路和数模转换器能够减少电压发生器的构件的数量并且节省布局面积。
能够或者在数字部分或在数字的触发电路中存储同步脉冲的形状，或者借助于算法来计算同步脉冲的形状。数模转换器根据N-比特的数字字符来产生参考电流，其经由电流源或电流吸收器被引入到数据总线，并且对数据总线上的负载进行充电或放电。为了产生基本上正弦形的同步脉冲，即正弦形或近似正弦形的同步脉冲，将正弦形地或近似正弦形地控制电源源和电流吸收器。能够根据辐射原因来如此地选择数字字符的分辨率，以使得能够没有显著的跳跃地来形成同步脉冲。总线负载的容量对总线电流进行积分，并以这种方式来平滑数字总线上的电压。
在依据本发明的接收装置的另一有利的设计方案中，所述至少一个数字触发电路能够基于静电流和总线负载来调节所述同步脉冲。优选地，剩余接收器电路的静电流调节器为所述静电流提供尺度。此外，达到的同步脉冲幅度为所述总线负载提供尺度。能够通过对总线电压的评估来确定所述同步脉冲幅度。能够通过对总线电压的评估而获得有关达到的同步脉冲幅度的信息。例如限定判决门限并且在限定的时间窗口内例如通过比较器来监控判决门限，以评估所述总线电压。当所述同步脉冲在位于所述时间窗口之前的时间点达到所述判决门限时，所述至少一个数字触发电路识别过高的同步脉冲幅度。当所述同步脉冲在所述同步脉冲的周期时间期间未达到所述判决门限时，所述至少一个数字触发电路识别过低的同步脉冲幅度。当所述同步脉冲在位于所述时间窗口内的时间点达到所述判决门限时，所述至少一个数字触发电路识别正确的同步脉冲幅度。原则上，能够在同步脉冲的任意位置来实施对同步脉冲幅度的评估，例如也可沿着上升沿或下降沿。当然，希望获得最小的容差并且因此获得在脉冲电压的最大值范围中的最可靠的调节，因为在此电压遭受最小的变化。同步脉冲的持续时间保持稳定，在此期间能够相应于来自幅度评估的信息来标度数模转换器输出的参考电流的阶梯高度。能够例如根据最小可能的阶梯高度与标准因子的乘积来计算阶梯高度。可以根据来自电流源或电流吸收器的最小电流来得出最小的阶梯高度。在过低的同步信号的情形下将放大标准因子，而在过高的同步信号的情形下将减小标准因子，直至达到正确的高度并且在时间窗口内超过判决门限。
附图说明
在附图中示出并且在下文中将进一步描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记表示实施相同或类似功能的部件或元件。
图1示出了一种具有依据本发明的、用于车辆中的控制器的接收装置的第一实施例的传感器装置的示意方框图，该接收装置产生并输出经优化的同步脉冲；
图2示出了依据本发明优化的同步脉冲在预定边界之内的形状和时间曲线的示意性图示；
图3示出了在大于静电流的同步电流的情况下的在同步脉冲期间的总线电压的时间曲线的示意性图示；
图4示出了在图3中的同步脉冲期间的总线电流的时间曲线的示意性图示；
图5示出了在小于静电流的同步电流的情况下的在同步脉冲期间的总线电压的时间曲线的示意性图示；
图6示出了在图5中的同步脉冲期间的总线电流的时间曲线的示意性图示；
图7示出了在等于静电流的同步电流的情况下的在最优的同步脉冲期间的总线电压的时间曲线的示意性图示；
图8示出了在图7中的同步脉冲期间的总线电流的时间曲线的示意性图示。
具体实施方式
如由图1可见的那样，传感器装置1的所示出的实施例包括数据总线5、至少一个传感器7以及依据本发明的用于车辆中的控制器的接收装置3的一个实施例。依据本发明的接收装置3包括用于产生同步脉冲Psync的电压发生器30，其具有第一电压源3.1、电流源3.5和电流吸收器3.6。该电压发生器30经由电流源3.5和电流吸收器3.6通过对总线负载的充电和/或放电产生基本上为正弦振荡的同步脉冲Psync。接收装置3将用于同步后续的信号传输的同步脉冲Psync通过数据总线5输出至至少一个传感器7。依据本发明，电压发生器将同步脉冲Psync的末端12处的电压值与剩余接收器电路3.3的第二电压源3.2的供电电压的相应的电压值比较并且确定电压差Udiff。电压发生器30根据所确定的电压差Udiff如此控制电流源3.5和电流吸收器3.6，以便将所述所确定的电压差Udiff下降至预定阈值以下。优选地，试图将电压差Udiff调节至0V。在所示出的实施例中，电流源3.5提供大于或等于0mA的电流值，并且电流吸收器3.6提供小于0mA的电流值。
如由图2可见的那样，电压发生器30在预定的规格边界Vo、Vu内以预定的形状和预定的时间曲线产生同步脉冲Psync。接收装置3将用于同步后续的信号传输的同步脉冲Psync经由数据总线5输出至至少一个传感器7。为了使得具有一个传感器7或者多个传感器的同步的总线系统运作，所示出的同步脉冲Psync对于所有可能的总线配置并且在所有可能的工作条件下均具有确定的形状和确定的时间曲线。如由图2进一步可见的那样，该同步脉冲Psync具有边沿陡度，该边沿陡度通过表示下部边界Vu的第一特征曲线的边沿陡度和表示上部边界Vo的第二特征曲线的边沿陡度被预先给定。通过正弦形或者类正弦形，如此地在预定边界Vu、Vo中优化同步脉冲Psync，以使得能够达到尽可能小的电磁辐射，尤其是在信号传输的频谱范围(100kHz至300kHz)之内，该电磁辐射被限制在该同步脉冲Psync的基波的范围上。
如图1进一步所示，依据本发明的接收装置3的所示的实施例包括电压发生器30，其包括一个共有的数字触发电路32和一个共有的数模转换器34，其产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至电流源3.5和电流吸收器3.6。通过为电流源3.5和电流吸收器3.6共有地使用数字触发电路32和数模转换器34能够减少电压发生器30的构件的数量。由此电压发生器30节省了布局面积或者硅片面积。所示的实施例实现了同步脉冲Psync的鲁棒性，并且减少了电磁辐射。此外，控制电流源3.5和电流吸收器3.6以产生同步脉冲Psync能够在接收装置3的数字部分完全展开，这由于半导体技术的总是进步的扩展而能够实现节约面积的解决方案。
如图1进一步所示，接收装置3的剩下的电路3.3的电源3.2在产生和输出同步脉冲Psync期间通过开关单元3.4从数据总线解耦，与此同时激活用于产生同步脉冲Psync的电压发生器30。因此电压发生器30包括电流源3.5和电流吸收器3.6，因此能够省去对与电流源和电流吸收器串联的附加的开关的需求。
或者在数字部分中或者在数字触发电路32中存储同步脉冲Psync的形状，或者借助于算法在数字部分或数字触发电路32中计算同步脉冲Psync的形状。至少一个数模转换器34根据N-比特的数字字符来产生一个参考电流，该参考电流经由电流源3.5或者电流吸收器3.6被引入到数据总线，并且对数据总线上的负载充电或者放电。为了产生图2中的正弦形的或者近似正弦形的同步脉冲Psync，将正弦形地或近似正弦形地控制电流源3.5和电流吸收器3.6。
如图2进一步所示，将设置对于同步脉冲Psync的形状和边沿陡度的要求。首先，边沿陡度不应过小，因为这将导致传感器7的识别时间的较大的公差。这转而将能够限制传感器7的最大数量并且由此降低数据吞吐量。再者，该边沿陡度不应过大，因为这将导致增强的电磁辐射。较强地影响该同步脉冲Psync的曲线的两个量是总线负载和传感器7或者多个传感器的静电流。不同的总线和传感器配置具有较强地不同的负载和静电流。为了能够在尽管较强的总线负载和静电流变化的情况下示出在预定边界Vu、Vo之内的同步脉冲Psync，将执行对总线电流IBus或者总线电压UBus的调节。
数字触发电路32使用关于来自剩余接收器电路3.3的静电流调节装置10的静电流I0的信息和有关达到的最大的同步脉冲幅度的信息来调节同步脉冲Psync。使用对静电流的认识，以便在同步脉冲Psync开始时通过同步脉冲发生器30的电流源3.5和电流吸收器3.6来确保对静电流正确的接管。电压发生器30将被描述为同步脉冲发生器，其产生同步脉冲Psync并且包括至少一个数字触发电路32、至少一个数模拟转换器44、电流源3.5、电流吸收器3.6和用于电流源3.5的电源3.1。将通过对总线电压UBus的评估来确定最大的同步脉冲幅度。例如限定判决门限和一个时间窗口，以用于评估总线电压UBus。对总线电压UBus的评估和相应的调节确保了在同步脉冲Psync的开始点与结束点之间的同步脉冲Psync的期望的形状。然而，调节并不确保(同步脉冲Psync施加在其上的)总线电压UBus由(产生同步脉冲Psync)的电压发生器30正确地接管。为此，本发明的实施例使用有关在总线5上的静电压或静电流的通知和如下的调节，其最小化在获取静电压或静电流以及对放电和充电电流源或电压发生器30的电流源3.5和电流吸收器3.6的后续控制时的不准确性。
通过静电流的自治的调节(其属于现有技术)，对于静电流的大小存在一个尺度。用于产生同步脉冲Psync的电压发生器30将使用该信息，以便通过放电和充电电流源或电流源3.5和电流吸收器3.6来正确地接管静电流。由静电流调节装置10提供有关当前静电流的信息，该静电流调节装置10安置在块“剩余的接收器电路3.3”中。因为用于产生同步脉冲Psync的电压发生器30和静电流调节装置10相互独立，所以由静电流调节装置10获取的电流能够与由电压发生器30产生的电流不同。在以下的附图中将描述该状态。
当同步电流Isync_g在接管的时间点大于静电流时，图3示出了同步脉冲Psygn_pO的总线电压UBus的时间曲线，而图4示出了总线电流IBus的相应的时间曲线。因为来自电压发生器30的充电电流Isycn_g大于静电流，同步脉冲Psygn_pO终止的值高于静电电压，以便同步脉冲Psygn_pO在末端具有正的电压差Udiff或正的电压偏置。
当同步电流Isync_k在接管的时间点小于静电流时，图5示出了同步脉冲Psygn_nO的总线电压UBus的时间曲线，而图6示出了总线电流IBus的相应的时间曲线。因为来自电压发生器30的充电电流Isycn_k小于静电流，同步脉冲Psygn_nO终止的值低于静电电压，以便同步脉冲Psygn_nO在末端具有负的电压差Udiff或负的电压偏置。
在按照图7和8的示图中，充电和放电电流源或电压发生器30的电流源3.5和电流吸收器3.6正确地接管静电电流，并且同步脉冲Psync的电流曲线和电压曲线都没有偏置。
在图3至图6中，同步脉冲Psync_pO或同步脉冲Psync_nO以具有如下的电压作为开始，该电压大致相应于静电压并且通常不具有明显的偏置。这种现象的原因在于：总线容量积分总线5上的电流IBus，并且示出了平滑在电压中的电流的短小的减少和增加。因此，该偏置电压能够最清楚地在同步脉冲Psync的末端12被识别。为了实现图7和8的状态，将因此在限制的区域中，也即相对于同步脉冲Psync的末端12来监控脉冲电压并且将其连续地与用于接收器的供电电压比较。如果脉冲电压与供电电压不同，则通过电压发生器30的数字触发电路32来相应地匹配对数模转换器34的控制。
根据依据本发明的实施例，一种用于产生同步脉冲Psync的方法，所述同步脉冲用于同步在接收装置3与至少一个传感器7之间的、经由车辆中的数据总线5的后续的信号传输，其中，在预定的规格边界Vo，Vu内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲Psync。在所述至少一个传感器与所述接收装置之间的信号传输的开端由所述接收装置3将所述同步脉冲Psync传输至所述至少一个传感器7。产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲Psync。依据本发明，将在所述同步脉冲Psync的末端12处的电压值与剩余接收器电路3.3的第二电压源3.2的供电电压的相应的电压值比较并且确定电压差Udiff，其中根据所确定的电压差Udiff如此控制电流源3.5和电流吸收器3.6，以便将所述所确定的电压差Udiff下降至预定阈值以下。

Claims (8)

1.一种用于车辆中的控制装置的接收装置，其具有用于产生同步脉冲(Psync)的电压发生器(30)，所述电压发生器包括第一电压源(3.1)、电流源(3.5)和电流吸收器(3.6)，其中，所述电压发生器(30)在预定的规格边界(Vo，Vu)内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲(Psync)，并且其中，所述接收装置(3)将用于后续的信号传输的同步的所述同步脉冲(Psync)经由数据总线(5)输出至至少一个传感器(7)，其中所述电压发生器(30)经由所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)通过对总线负载的充电和/或放电产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲(Psync)，其特征在于，所述电压发生器(30)将在所述同步脉冲(Psync)的末端(12)处的电压值与剩余接收器电路(3.3)的第二电压源(3.2)的供电电压的相应的电压值比较并且确定电压差(Udiff)，其中所述电压发生器(30)根据所确定的电压差(Udiff)如此控制所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)，以便将所述所确定的电压差(Udiff)下降至预定阈值以下。
2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述电压发生器(30)包括至少一个数字触发电路(32)和至少一个数模转换器(34)，其产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)。
3.根据权利要求1或2所述的接收装置，其特征在于，所述电流源(3.5)提供大于或等于0mA的电流值，其中，所述电流吸收器(3.6)提供小于0mA的电流值。
4.根据权利要求2或3所述的接收装置，其特征在于，所述至少一个数字触发电路(32)存储和/或计算所述同步脉冲(Psync)的所述预定的形状和所述预定的时间曲线，其中，所述至少一个数字触发电路(32)将相应的数字字符输出至所述至少一个数模转换器(34)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的接收装置，其特征在于，所述至少一个数字触发电路(32)基于静电流和所述总线负载来调节所述同步脉冲(Psync)。
6.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于，所述剩余接收器电路(3.3)的静电流调节器(10)为所述静电流提供尺度。
7.根据权利要求5或6所述的接收装置，其特征在于，达到的同步脉冲幅度为所述总线负载提供尺度，其中能够通过对总线电压(UBus)的评估来确定所述同步脉冲幅度。
8.一种用于产生同步脉冲的方法，所述同步脉冲用于同步在接收装置(3)与至少一个传感器(7)之间的、经由车辆中的数据总线(5)的后续的信号传输，其中，在预定的规格边界(Vo，Vu)内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲(Psync)，并且在所述至少一个传感器(7)与所述接收装置(3)之间的信号传输的开端由所述接收装置(3)将所述同步脉冲(Psync)传输至所述至少一个传感器(7)，其中产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲(Psync)，其特征在于，将在所述同步脉冲(Psync)的末端(12)处的电压值与剩余接收器电路(3.3)的第二电压源(3.2)的供电电压的相应的电压值比较并且确定电压差(Udiff)，其中根据所确定的电压差(Udiff)如此控制电流源(3.5)和电流吸收器(3.6)，以便将所述所确定的电压差(Udiff)下降至预定阈值以下。
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