CN107078913B - 用于车辆的车辆模块和用于车辆的控制仪 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于车辆的车辆模块(100)。所述车辆模块(100)包括一个或多个传感器(101、205)，这些传感器设置用于在车辆模块(100)的运行模式中检测传感器数据，并且这些传感器设置用于在节能模式中呈现多个离散状态以便在车辆模块(100)的节能模式中提供车辆模块(100)的基本功能。所述车辆模块(100)进一步包括用于数据线路(122)的接口(204)以用于将传感器数据传输到车辆的控制仪(110)上。此外，所述车辆模块(100)包括节能模式开关(201)，该节能模式开关设置用于在节能模式中将所述一个或多个传感器(101、205)与用于数据线路(122)的接口(204)连接，使得关于所述多个离散状态中的一个状态的信息可以通过数据线路(122)传输到控制仪(110)上。

Description

用于车辆的车辆模块和用于车辆的控制仪
技术领域
本发明涉及一种用于将车辆模块、特别是车辆传感器与控制仪耦合的装置。本发明特别是涉及一种车辆模块，其具有用于数据线路的接口以用于将传感器数据传输到车辆的控制仪上。
背景技术
车辆的车辆模块、例如车辆传感器可以通过单线数据传输系统、例如通过LIN(Local Interconnect Network)总线与车辆的控制仪、例如中央控制仪或ECU(ElectronicControl Unit)连接。通过“故障-可切换的电源线路”或故障线路可以在故障情况下、特别是在电源故障时禁用各个车辆模块，所述“故障-可切换的电源线路”或故障线路在正常情况下、例如在车辆模块的运行模式中处于一个高电位水平上。所述“故障-可切换的电源线路”(故障线路)例如可以用于给车辆模块供电。在禁用车辆模块时，特别是可以将车辆传感器与整个系统分开，从而不再能驱控、响应和/或读取这些车辆传感器。
“故障-可切换的电源线路”的禁用典型地导致车辆模块电流的降低。因此，“故障-可切换的电源线路”(或故障线路)可以用于禁用车辆模块，以便降低车辆的能量消耗。
发明内容
本文研究如下技术任务，即，提供一种车辆模块，该车辆模块在节能模式中和/或在故障情况下、亦即特别是在供电中断的情况下也能以有效的方式提供一个或多个基础的基本功能。
按照第一方面，描述了一种用于车辆(特别是用于道路车辆)的车辆模块。该车辆模块包括一个或多个传感器，所述传感器设置用于在车辆模块的运行模式中检测传感器数据，并且所述传感器设置用于在车辆模块的节能模式中呈现多个离散状态以便在车辆模块的节能模式中提供车辆模块的基本功能。
所述一个或多个传感器可以包括第一传感器，所述第一传感器设置用于在车辆模块的运行模式中检测传感器数据。所述第一传感器例如可以包括在车辆的车门把手上、在车辆的车门上、在车辆的行李箱盖上和/或在车辆的油箱盖上的传感器。所述第一传感器例如可以包括接近传感器，所述接近传感器设置用于探测车辆用户的手的接近。
所述一个或多个传感器进一步可以包括基本传感器，所述基本传感器设置用于呈现所述多个离散状态，以便在车辆模块的节能模式中提供车辆模块的基本功能。特别是，如果借助第一传感器不能为车辆功能提供传感器数据(因为车辆模块在节能模式中)，那么基本传感器可以设置用于在有限范围中提供用于车辆功能的数据。所述基本传感器例如可以提供关于(可能是机械的或电子的)基本开关(例如通过车辆用户的手)是被操作了还是没有被操作的信息。因此利用基本传感器尽管不能探测到接近(例如接近到车门把手上)，但是能探测到至少一个具体的操作(例如抓住车门把手)。
所述一个或多个传感器可以包括多个传感器。在车辆的车门上例如可以设置有在车门把手的反面上的传感器、在车门把手的正面上的传感器以及接近传感器。在运行模式中，所述多个传感器中的所有传感器可以是激活的并且可以检测传感器数据。因此能以高度的舒适性来提供功能。另一方面，在节能模式中仅所述多个传感器中的一部分传感器可以是激活的，以便提供基本功能。在节能模式中，例如仅所述在车门把手的反面上的传感器可以是激活的。此外，在节能模式中，可以生成离散状态(例如传感器被接触或者传感器未被接触)来代替(可能编码的)传感器数据。
换言之，所述多个传感器可以包括上述的第一传感器和基本传感器。在此，基本传感器必要时在运行模式中也可以是激活的，以便提供车辆模块的全部功能。基本传感器例如可以包括在车门把手的反面上的传感器。
在运行模式中，所述一个或多个传感器可以提供按照预定义的传输方法编码的传感器数据。另一方面，所述一个或多个传感器在节能模式中可以提供离散状态信息(例如开关“打开”/开关“闭合”)。
此外，车辆模块包括用于数据线路的接口以用于将传感器数据传输到车辆的控制仪上和/或从车辆的控制仪接收数据。例如可以传输指示用户的手是否接近第一传感器的传感器数据。在车辆模块与控制仪之间的数据线路可以包括单线数据线路、特别是局域互联网络(LIN)总线。
此外，车辆模块包括节能模式开关，所述节能模式开关设置用于在节能模式中将所述一个或多个传感器与用于数据线路的接口连接，使得关于所述多个离散状态中的一个状态的信息可以通过数据线路传输到控制仪上。所述节能模式开关特别是可以设置用于在节能模式中将基本传感器与用于数据线路的接口连接，以便将关于基本传感器的状态的信息通过数据线路传输到控制仪上。
另一方面，节能模式开关必要时可以确保：在运行模式中基本传感器不与用于数据线路的接口相连接，或者说在运行模式中不是将离散状态信息而是仅将(必要时编码了的)传感器数据置于数据线路上。因此节能模式开关能实现在节能模式中(在该节能模式中所述一个或多个传感器(特别是所述第一传感器)不提供传感器数据)将可用的数据线路用于传输关于所述多个状态中的一个状态的(特别是关于基本传感器的状态的)(直接的)信息。因此，可以为传感器数据的传输(在运行模式中)以及为离散状态信息的传输(在节能模式中)使用相同的数据线路。换言之，可以通过相同的数据线路、特别是通过相同的总线来传输不同编码的信号、亦即传感器数据(这些传感器数据例如按照第一格式或第一传输方法被编码)和关于所述多个离散状态中的一个状态的信息。再换言之，借助节能模式开关、特别是借助相应构成的控制回路或控制仪可以通过相同的数据线路来传输备选的信号编码。因此以有效的方式(亦即通过使用相同的数据线路)也可以在故障情况下和/或在具有降低的能量消耗的运行时(亦即在节能模式中)提供车辆模块的基本功能。
如已经在上面所说明的那样，基本传感器可以包括(可能是机械的)基本开关，该基本开关可以由车辆的用户操作。基本开关可以包括打开状态和闭合状态。多个离散状态特别是可以(必要时仅仅)包括基本开关的打开状态和闭合状态。关于打开状态的信息可以包括数据线路的如下电压水平，该电压水平大于或等于电压阈值。此外，关于闭合状态的信息可以包括数据线路的如下电压水平，该电压水平小于电压阈值。
例如可以将数据线路(例如通过通向供电电压的上拉电阻)保持在一个确定的默认电压水平上。基本开关可以设置用于在闭合状态中将用于数据线路的接口与车辆的接地线耦合。因此，数据线路的电压水平在基本开关的打开状态中实质上等于默认电压水平。另一方面，数据线路的电压水平可以在基本开关的闭合状态中实质上等于车辆的接地线的电压水平。因此，可以通过数据线路的两个离散的电压或电位水平将基本传感器的可能状态传输到控制仪上。这些不同的电压水平可以由所述控制仪探测到。
节能模式开关例如可以包括自导通的或自截止的晶体管(例如金属氧化物半导体(MOS)晶体管)，所述晶体管具有导通状态和截止状态。所述晶体管设置用于在车辆模块从运行模式过渡到节能模式时从截止状态转变为导通状态，并且因此在节能模式中建立基本传感器与数据线路之间的连接。另一方面，通过截止状态(在运行模式中)确保：在运行模式中仅以第一传感器的传感器数据而不以关于基本传感器的状态的信息来占用数据线路。
车辆模块可以包括控制单元，所述控制单元设置用于，当车辆模块在运行模式中时(例如通过在晶体管的门极上施加相应的电压)使(自导通或自截止的)晶体管保持在截止状态中。另一方面，当车辆模块处于节能模式中时(例如当不再给控制单元供应电能时)，自导通的晶体管可以自动地变换到导通状态中。因此可以保证在过渡到节能模式中时基本传感器和数据线路的可靠的耦合。
车辆模块可以包括用于供电线路的接口。所述供电线路也可以称为故障线路或节能模式线路。可以通过供电线路给车辆模块供应电能。电能可以由车辆的电源(例如由电池)提供。控制仪可以设置用于中断通向车辆模块的供电线路(例如为了降低在车辆中的能量消耗)并且因此使车辆模块处于节能模式中。如果在所述用于供电线路的接口上的供电电压小于或等于供电阈值(例如如果供电电压由于供电线路的中断而降低到实质上0V)，那么车辆模块可以是在节能模式中。因此，基本传感器可以在车辆模块的供电电压中断时用于提供有限的基本功能。
车辆模块可以设置用于在节能模式中通过用于数据线路的接口来获取用于给所述一个或多个传感器供电的(特别是用于给基本传感器供电的)电能。这允许使用电子的基本传感器。
节能模式开关可以设置用于，当在所述用于供电线路的接口上的供电电压降到或者低于供电阈值时(例如当供电线路被中断时)自动地将基本传感器与用于数据线路的接口连接。这例如可以通过使用如下的(自导通或自截止的)晶体管电路来实现，所述晶体管电路在供电电压跌落时自动地变换到导通状态中。晶体管的沟道可以与用于数据线路的接口相连接。此外，可以通过上拉电阻将数据线路置于一个确定的默认电压水平上，以便提供足够的门极-源极电压VGS并且以便使晶体管处于导通状态中。
按照一个方面，描述了一种用于车辆的控制仪。该控制仪设置用于确定在本文中所描述的车辆模块是处于运行模式中还是处于节能模式中。该控制仪特别是可以确定通向车辆模块的供电线路是已被中断还是没有被中断，并且因此所述车辆模块是处于节能模式中还是运行模式中。
如在上面所说明的那样，车辆模块包括一个或多个传感器，所述传感器设置用于在运行模式中通过数据线路来传输传感器数据并且在节能模式中通过数据线路来传输离散状态信息。所述一个或多个传感器可以包括第一传感器和基本传感器。所述第一传感器典型地设置用于提供关于车辆功能(例如用于打开车辆车门或车辆盖的功能)的相对广泛或者相对舒适的传感器数据。基本传感器典型地设置用于呈现多个离散状态，并且因此提供关于车辆功能的有限的基本信息(例如为了能以降低的舒适性来提供车辆功能)。必要时，基本传感器在运行模式中也可以是激活的，并且提供一部分传感器数据。
控制仪进一步设置用于通过数据线路(特别是通过单线数据线路)从车辆模块接收信息。此外，控制仪设置用于根据车辆模块是处于运行模式中还是处于节能模式中来解释所接收到的信息。控制仪特别是可以设置用于根据车辆模块是处于运行模式中还是处于节能模式中将所接收到的信息配设给第一传感器或基本传感器。特别是，如果车辆模块处于运行模式中，那么在数据线路上的信息可以配设给第一传感器(并且按照传输方法利用第一传感器来解释)。另一方面，如果车辆模块处于节能模式中，那么在数据线路上的信息可以配设给基本传感器(并且按照关于离散状态的预定义的信息来解释)。因此，能以有效的方式使用共同的数据线路用于在节能模式中提供基本功能。换言之，因此能以有效的方式来提供基本功能。
按照另一方面，描述了一种车辆(例如轿车、货车或摩托车)，该车辆包括在本文中所描述的车辆模块和/或在本文中所描述的控制仪。
应注意的是，在本文中所描述的方法、装置和系统不仅可以单独地使用，而且可以与其他在本文中所描述的方法、装置和系统相组合地使用。此外，在本文中所描述的方法、装置和系统的任何方面能以多种方式互相组合。特别是，本发明的特征能以多种方式互相组合。
附图说明
以下根据各实施例进一步描述本发明。其中：
图1示出具有用于提供基本功能的基本传感器的示例性的车辆模块的方框图；
图2a示出以有效方式与中央控制仪相连接的示例性的车辆模块的方框图；以及
图2b示出在图2a中所示出的车辆模块的进一步细节。
具体实施方式
如在开始时所说明的那样，本文涉及在故障情况下和/或为了实现降低的能量消耗而有效地提供车辆模块的一个或多个基本功能。就此而言，图1示出车辆模块100，该车辆模块通过供电线路121与车辆的控制仪110(例如与中央控制仪)相连接。控制仪110可以通过供电线路121将电能提供用于运行车辆模块100。此外，车辆模块100通过数据线路122与控制仪110相连接。车辆模块100和控制仪110可以通过数据线路122来交换数据，例如将控制数据从控制仪110交换到车辆模块100上以用于控制车辆模块100和/或将传感器数据从车辆模块100交换到控制仪110上。车辆模块100例如包括车门传感器，所述车门传感器设置用于探测车辆用户的手的接近。车门传感器的传感器数据可以通过数据线路122传输到控制仪110上。
车辆模块100进一步包括基本传感器101，所述基本传感器设置用于在故障情况下或在节能模式中也提供用于一个或多个基本功能的数据。一种故障情况特别是在不再通过供电线路121给车辆模块100供应电能时出现。出于该原因，该故障情况也可以视为具有降低的能量消耗的情况。换言之，车辆模块100可以在节能模式中运行，在该节能模式中不给车辆模块100提供电能或者仅提供减量的电能。因此，基本传感器101可以设置用于在没有来自车辆的电源(例如来自车辆电池)的电能时提供用于所述一个或多个基本功能的数据。
基本传感器101例如可以包括可被车辆用户操作的开关(在本文中也称为基本开关)。所述基本开关例如可以设置用于将基本传感器线路123与接地线连接。因此，基本开关的操作可以通过基本传感器线路123(该基本传感器线路也可以称为硬件线路)在控制仪110中被探测到，即使没有给车辆模块100供应电能亦是如此。基本传感器101的基本开关例如可以设置在车辆的车门把手上。因此，由车辆的用户对车门把手的操作即使在车辆模块100的车门传感器没有运行时也可以被探测到。
按照图1，用于基本功能的数据的提供需要基本传感器线路123。这导致在车辆中较高的电缆总量并且因此导致增加的成本和重量。此外，附加的基本传感器线路123需要在控制仪110和车辆模块100的插接器和/或处理器上的附加引脚。
图2a示出用于通过基本传感器101来提供用于一个或多个基本功能的数据的一种备选的布置。在所述在图2a中所示出的布置中，基本传感器线路123的功能集成到数据线路122中。特别是，数据线路122在节能模式中、例如在通过供电线路121的供电中断时用于传输基本传感器101的信息。因此，可以在没有用于车辆模块100的铺设电缆的附加耗费的情况下提供所述用于基本功能的数据。
图2b示出在图2a中所示出的具有基本传感器101的车辆模块100的布置的示例性的实现方式。车辆模块100包括第一传感器205(例如车门把手的接近传感器)，所述第一传感器设置用于检测用于提供车辆功能的传感器数据并且通过数据线路122来提供这些传感器数据。如果车辆模块100处于运行模式中(例如如果通过供电线路121给车辆模块100供应电能)，那么可以提供所述传感器数据。为了连接数据线路122，所述车辆模块100可以包括接口204。
如果车辆模块100处于节能模式中(例如如果没有通过供电线路121给车辆模块100供应电能)，那么基本传感器101可以用于提供用于车辆功能的基本功能的数据。
基本传感器101可以通过节能模式开关201与数据线路122连接，以便提供用于基本功能的数据。车辆模块100的控制单元200可以设置用于通过线路203来识别出车辆模块100何时处于运行模式中。特别是可以识别出通过供电线路121进行供电。在该情况下，车辆模块100的控制单元200可以驱控节能模式开关201，以便将基本传感器101与数据线路122分开。另一方面，节能模式开关201可以设计成，使得在节能模式中，如果通过供电线路121的供电中断，那么节能模式开关201不再将基本传感器101与数据线路122分开。
节能模式开关201例如可以包括晶体管。所述晶体管可以是自导通的。所述晶体管特别是可以设置用于在供电线路121中断时自动地转变到导通状态，以便将基本传感器101与数据线路122连接。
控制仪110可以包括通信单元210。该通信单元210可以设置用于在正常情况下(亦即在运行模式中)通过数据线路122与车辆模块100(特别是与第一传感器205)交换数据(例如控制数据和/或传感器数据)。此外，通信单元210可以设置用于在节能模式中确定在数据线路122上的电压水平或者说电平，以便确定基本传感器101的状态，并且以便因此提供用于车辆功能的基本功能的数据。
此外，图2b示出示例性的电源220(例如车辆电池)和在控制仪110中的开关211，其中，如果识别出电源220的可用能量达到或低于预定义的阈值，那么可以打开开关211。特别是，如果识别出车辆电池220达到或低于预定义的荷电状态，那么开关211可以用于将车辆模块100“分离”。因此，车辆的能量消耗(特别是在车辆电池的低荷电状态时)可以得到降低。备选地或补充地，如果识别出车辆的节能功能(例如通过车辆的用户)被激活，那么开关211可以用于“分离”车辆模块100。因此，车辆的能量消耗(特别是停放的车辆的静态电流)可以在需要时得到降低。
此外，图2b示出示例性的上拉电阻202、212，所述上拉电阻可以用于将数据线路122提升到预定义的电压水平上(例如到电源220的电压水平上)。
如在上面所说明的那样，为了在车辆模块100中实现节能模式开关201而可以使用自导通的晶体管。如果不存在故障或者用于降低的能量消耗的诱因(亦即在运行模式中)，那么可以通过车辆模块100的控制单元200来驱控晶体管的门极，从而使晶体管保持截止。在该情况下，供电线路(或者说故障线路)121可以处于供电电压的一个预定义的电压水平上(例如为12V)。数据线路122可以用于控制仪110与车辆模块100(特别是与第一传感器205)之间的数据交换。
在故障情况下或者在节能模式中，在边沿受控的供电线路121上的电压下降。在该情况下，节能模式开关201的晶体管导通。在此，晶体管的上触点(例如源极)的电位被拉到数据线路的电位(例如12V)上。在基本传感器101的状态变化时(例如在闭合基本开关时)可以将数据线路122的电位拉到接地线上。该电位变化可以由在中央控制仪110中的通信单元210(例如由控制仪110的微控制器)识别出。特别是可以识别出存在节能模式(例如在供电线路121上的电压水平处于0V)以及在数据线路122上发生电位变化。因此，可以将在数据线路122上的电位变化与基本传感器101的状态变化相关联。因此，可以通过数据线路122来提供用于提供车辆功能的基本功能的数据。
车辆模块100可以包括不同类型的传感器、按键和/或开关，它们即使在数据总线关断时(亦即在故障情况下)还必须提供用于基本功能的数据。例子是用于打开车辆车门、行李箱盖、油箱盖等的机构。
所述在图2a和2b中所示出的布置能实现：在没有附加的铺设电缆的情况下提供用于车辆功能的基本功能的数据。特别是可以提供具有基本传感器的车辆模块，并且尽管如此使成本和重量保持较低。
此外，这样的具有基本传感器101的车辆模块100可以为车辆的用户实现在需要时降低车辆的能量消耗。例如可以为车辆的用户实现激活车辆的节能功能，通过该节能功能使具有基本传感器101的一个或多个车辆模块100处于节能模式中。如果车辆在较长的时间段上(例如在休假期间)被停放，那么例如可以激活节能功能。通过激活节能功能可以降低车辆的静态电流并且因此降低车辆电池放电的风险。另一方面，此外可以通过基本传感器101来提供基本功能。
本发明不局限于所示出的实施例。应特别注意的是，说明书以及附图应仅阐明所提出的方法、装置和系统的原理。

Claims (14)

1.用于车辆的车辆模块(100)，该车辆模块包括：
-第一传感器(205)，所述第一传感器被设置用于在车辆模块(100)的运行模式中检测传感器数据，以便为车辆功能提供传感器数据；
-基本传感器(101)，所述基本传感器被设置用于在车辆模块(100)的节能模式中呈现多个离散状态，以便在有限范围中提供用于所述车辆功能的数据并且在车辆模块(100)的节能模式中提供车辆模块(100)的基本功能；
-用于数据线路(122)的接口(204)以用于将传感器数据传输到车辆的控制仪(110)上；以及
-节能模式开关(201)，该节能模式开关被设置用于在节能模式中将基本传感器(101)与用于数据线路(122)的接口(204)连接，以便将关于基本传感器(101)的状态的信息通过数据线路(122)传输到控制仪(110)上，并且在运行模式中将基本传感器(101)不与用于数据线路(122)的接口(204)连接，以便在运行模式中不是将离散状态信息而是仅将传感器数据置于数据线路(122)上。
2.按照权利要求1所述的车辆模块(100)，其中，
-基本传感器(101)包括基本开关，该基本开关能够由车辆的用户操作；
-基本开关包括打开状态和闭合状态；
-关于打开状态的信息包括数据线路(122)的如下电压水平，该电压水平大于或等于电压阈值；以及
-关于闭合状态的信息包括数据线路(122)的如下电压水平，该电压水平小于电压阈值。
3.按照权利要求2所述的车辆模块(100)，其中，基本开关被设置用于在闭合状态中将用于数据线路(122)的接口(204)与车辆的接地线耦合。
4.按照权利要求1至3之一所述的车辆模块(100)，其中，
-节能模式开关(201)包括晶体管，该晶体管包括导通状态和截止状态；以及
-所述晶体管被设置用于在车辆模块(100)从运行模式过渡到节能模式时从截止状态转变为导通状态。
5.按照权利要求4所述的车辆模块(100)，进一步包括控制单元(200)，该控制单元被设置用于当车辆模块(100)在运行模式中时使晶体管保持在截止状态中。
6.按照权利要求1至3之一所述的车辆模块(100)，其中，
-车辆模块(100)包括用于供电线路(121)的接口；以及
-当在所述用于供电线路(121)的接口上的供电电压小于或等于供电阈值时，车辆模块(100)在节能模式中。
7.按照权利要求1至3之一所述的车辆模块(100)，其中，车辆模块(100)包括用于供电线路(121)的接口，以及当在所述用于供电线路(121)的接口上的供电电压小于或等于供电阈值时，车辆模块(100)在节能模式中；节能模式开关(201)被设置用于，当在所述用于供电线路(121)的接口上的供电电压降到或者低于供电阈值时，自动地将基本传感器(101)与用于数据线路(122)的接口(204)连接。
8.按照权利要求6所述的车辆模块(100)，其中，车辆模块(100)被设置用于在节能模式中通过用于数据线路(122)的接口(204)来获取用于给所述第一传感器(205)和基本传感器(101)供电的电能。
9.按照权利要求7所述的车辆模块(100)，其中，车辆模块(100)被设置用于在节能模式中通过用于数据线路(122)的接口(204)来获取用于给所述第一传感器(205)和基本传感器(101)供电的电能。
10.按照权利要求1至3之一所述的车辆模块(100)，其中，
-所述第一传感器(205)和基本传感器(101)包括多个传感器；
-在运行模式中所述多个传感器中的所有传感器是激活的；以及
-在节能模式中仅所述多个传感器中的一部分传感器是激活的。
11.按照权利要求1至3之一所述的车辆模块(100)，其中，第一传感器(205)包括在车辆的车门把手上、在车辆的车门上、在车辆的行李箱盖上和/或在车辆的油箱盖上的传感器。
12.按照权利要求1至3之一所述的车辆模块(100)，其中，数据线路(122)是单线数据线路。
13.按照权利要求1至3之一所述的车辆模块(100)，其中，数据线路(122)是局域互联网络总线。
14.用于车辆的控制仪(110)，其中，所述控制仪(110)被设置用于：
-确定按照权利要求1至13之一所述的车辆模块(100)是处于运行模式中还是处于节能模式中；其中，车辆模块(100)包括一个或多个传感器，所述传感器被设置用于在运行模式中通过数据线路(122)来传输传感器数据并且在节能模式中通过数据线路(122)来传输离散状态信息；
-通过数据线路(122)来接收车辆模块(100)的信息；以及
-根据车辆模块(100)是处于运行模式中还是处于节能模式中来解释所接收到的信息。
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