DE102007001573A1 - Device for vehicle, has multiple sensors and interfaces for data transmission with controllers, and component assembly is connected with mains power line of vehicle and energy storage - Google Patents

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Abstract

The device has multiple sensors (S1,S2,S3) and interfaces (IF1,IF2,IF3) for data transmission with controllers (ECU1,ECU2,ECU3). A component assembly (P) is provided which is connected with the mains power line (U-Batt) of the vehicle and a controller for supplying energy. The component assembly is in connection with interface for energy supply and is also connected with an energy storage (ER). An independent claim is also included for a method of supplying energy to a controller.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Sensoren für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Energieversorgung wenigstens eines Steuergeräts für ein Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.The The invention relates to a device with a plurality of sensors for a vehicle and a method of power supply at least one control device for a vehicle according to the preamble of the independent claims.

Aus DE 101 14 504 A1 ist es bereits bekannt, eine Powerline-Datenübertragung zwischen einem Steuergerät für Rückhaltesysteme und einzelnen Sensoren zur Energieversorgung dieser einzelnen Sensoren vorzusehen. Darüber hinaus ist aus dieser Anmeldung die Verwendung eines Sensorclusters bekannt. Auch dieser Sensorcluster wird über eine Powerline-Datenübertragung mit Energie versorgt.Out DE 101 14 504 A1 It is already known to provide a powerline data transmission between a control unit for restraint systems and individual sensors for supplying energy to these individual sensors. Moreover, from this application the use of a sensor cluster is known. This sensor cluster is also powered by powerline data transmission.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Sensoren für ein Fahrzeug bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Energieversorgung wenigstens eines Steuergeräts für ein Fahrzeug hat demgegenüber den Vorteil, dass die Energieversorgung nunmehr vom Sensorcluster vorgenommen wird. D. h. die Steuergeräte oder zumindest eines der Steuergeräte, das die Sensordaten vom Sensorcluster empfängt, wird auch vom Sensorcluster mit Energie versorgt. Dazu weist dieser Sensorcluster die vorliegende Vorrichtung eine Baugruppe vor, die die Fahrzeugbatteriespannung in Spannungen für das Steuergerät wandelt. Diese Baugruppe wandelt jedoch auch die Spannung für den Betrieb des Sensorclusters selbst, so dass die Baugruppe in der Lage ist unter Umständen eine Mehrzahl von Spannungen aus der Batteriespannung zu erzeugen. Dabei kann auch eine Powerline-Datenübertragung von dem Sensorcluster zum Steuergerät vorgesehen sein. Es ist jedoch möglich, auch eine für die Energieversorgung des Steuergeräts eigene Leitung vorzusehen.The Inventive device with a plurality of sensors for a vehicle or the invention Method for supplying power to at least one control device for a vehicle, on the other hand, has the advantage that the power supply is now made by the sensor cluster. Ie. the controllers or at least one of the controllers, which also receives the sensor data from the sensor cluster powered by the sensor cluster. For this purpose, this sensor cluster the present device before a module, the vehicle battery voltage converts into voltages for the control unit. These Assembly, however, also converts the voltage for operation of the sensor cluster itself so that the assembly is capable of taking Circumstances a plurality of voltages from the battery voltage to create. It can also be a powerline data transmission be provided from the sensor cluster to the controller. It is possible, however, also one for the energy supply to provide the control unit own line.

Diese Erfindung ist insbesondere für Steuergeräte zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln geeignet. Aber auch andere Steuergeräte können auf die erfindungsgemäße Art und Weise mit Energie versorgt werden.These Invention is particularly for control devices for Control of personal protection suitable. But others too Controllers can on the inventive Be energized way.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen vorgesehenen Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtung bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens möglich.By those provided for in the dependent claims Measures and developments are advantageous improvements that specified in the independent claims Device or in the independent claims specified method possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Baugruppe mit der Schnittstelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist, um die Energieversorgung des wenigstens einen Steuergeräts zu erreichen. Damit erfüllt die Schnittstelle eine doppelte Aufgabe, zum einen als Schnittstelle für die Datenübertragung und zum anderen als eine Schnittstelle für die Energieversorgung des Steuergeräts.Especially It is advantageous that the module with the interface of the invention Device is connected to the power supply of at least to reach a controller. That fulfilled The interface is a double task, on the one hand as an interface for data transfer and on the other hand as one Interface for the power supply of the control unit.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Baugruppe mit wenigstens einem Energiespeicher verbunden ist, der zur Notversorgung der Sensoren und dem wenigstens einem Steuergerät vorgesehen ist. Ein solcher Energiespeicher ist beispielsweise ein Kondensator, vorzugsweise ein Elektrolytkondensator. Aber auch andere Kondensatortypen oder Energiespeicher sind vorliegend möglich. Es ist beispielsweise auch möglich, eine Brennstoffzelle zu verwenden. Dieser Energiespeicher ist vorzugsweise im Gehäuse der Vorrichtung untergebracht. Es ist alternativ möglich, den Energiespeicher abgesetzt vom Gehäuse anzuordnen.Farther it is advantageous that the assembly with at least one energy storage connected to the emergency supply of the sensors and the at least a control unit is provided. Such an energy store is for example a capacitor, preferably an electrolytic capacitor. But other types of capacitors or energy storage are present possible. It is also possible, for example To use fuel cell. This energy store is preferably housed in the housing of the device. It is alternatively possible to set the energy storage remote from the housing.

Reißt beispielsweise die Verbindung zur Autobatterie ab, also dem Energieversorgungsnetz des Fahrzeugs, beispielsweise in Folge eines Unfalls, dann wird der vorliegende Energiespeicher verwendet, um den Sensorcluster und/oder das Steuergerät mit der notwendigen Energie zu versorgen. Dies verschafft eine Autarkiezeit, die insbesondere für die passive Sicherheit von Fahrzeuginsassen notwendig ist, um sie mit entsprechenden Schutzmitteln, wie Airbags oder Gurtstraffern zu schützen. Es kann wie gesagt vorgesehen sein, dass lediglich der Sensorcluster mit Energie versorgt wird. In einem solchen Fall hat beispielsweise ein Airbagsteuergerät eine eigene Autarkieversorgung.tear For example, the connection to the car battery from, so the power grid of the vehicle, for example as a result of an accident, then the present energy storage used to the sensor cluster and / or the controller with the necessary power supply. This gives an autarky time, in particular for The passive safety of vehicle occupants is necessary to them with appropriate protective equipment, such as airbags or belt tensioners to protect. It can be provided as mentioned that only the sensor cluster is powered. In such a case has For example, an airbag control unit own autarky supply.

Die Sensoren der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vorzugsweise zur Erfassung von kinematischen Größen, beispielsweise Beschleunigungen oder Drehbewegungen, konfiguriert. Damit sind diese Sensoren insbesondere für die aktive und passive Sicherheit von Fahrzeuginsassen geeignet. Auch eine Körperschallsensorik kann erfindungsgemäß in der Vorrichtung vorgesehen sein. Diese Körperschallsensorik ist insbesondere zur Plausibilisierung von Crashsignalen geeignet.The Sensors of the device according to the invention are preferably for the detection of kinematic variables, For example, accelerations or rotations, configured. So these sensors are especially for the active and passive safety of vehicle occupants suitable. Also a structure-borne sound sensor can be provided according to the invention in the device be. This structure-borne sound sensor is in particular for plausibility suitable for crash signals.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein eigenes Gehäuse auf, in dem die Sensoren und die Baugruppe vorgesehen sind. Damit liegt der Sensorcluster als eine Sensorbox und damit als abgeschlossene Einheit vor. Dieses Gehäuse kann aus einem Metall, aus Kunststoff oder einer Verbindung von Metall und Kunststoff ausgeführt sein.Preferably the device according to the invention has its own Housing on which the sensors and the assembly provided are. This puts the sensor cluster as a sensor box and thus as a completed unit. This case can be made a metal, plastic or a combination of metal and Plastic be executed.

Dieses Gehäuse hat vorzugsweise Befestigungsmittel zum Einbau auf den Fahrzeugtunnel. Solche Befestigungsmittel können Bohrungen für Schraubungen sein, Klemmen oder andere geeignete Befestigungsmittel.This Housing preferably has fastening means for installation on the vehicle tunnel. Such fasteners can Drill holes for screwing, clamps or other suitable Fasteners.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung erläutert.embodiments The invention will be described in the following description and the drawing explained.

Es zeigenIt demonstrate

1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit angeschlossenen Steuergeräten und 1 a block diagram of the device according to the invention with connected control units and

2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 a flow chart of the method according to the invention.

1 zeigt als Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung mit angeschlossenen Steuergeräten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorliegend als Sensorcluster SC bezeichnet. Dabei weist der Sensorcluster SC eine Baugruppe P vor, die mit der Autobatterie UBatt verbunden ist. Die Baugruppe P ist vorliegend als ein ASIC, d. h. als ein integerierter Schaltkreis ausgeführt. Diese Baugruppe hat zum einen die Aufgabe, die Autobatteriespannung UBatt in andere Spannungen zu wandeln, die für die Versorgung des Sensorclusters SC und von angeschlossenen Steuergeräten ECU1 und ECU2 notwendig sind. Darüber hinaus hat die Baugruppe P die Aufgabe, bei einem Ausfall der Autobatteriespannung UBatt aus der Energiereserve ER die an die Baugruppe P angeschlossen ist, die notwendige Energie für den Sensorcluster SC und zumindest eines der angeschlossenen Steuergeräte ECU1 oder ECU2 bereitzustellen. Auch diese Spannung, die von der Energiereserve ER, vorzugsweise einem oder mehreren Elektrolytkondensatoren stammt, zu wandeln in eine Spannung, die für den Betrieb des Sensorclusters SC und die zu versorgenden Steuergeräte ECU1 und/oder ECU2 notwendig sind. In einer Ladephase wird beispielsweise ein Elektrolytkondensator auf eine hohe Spannung von ungefähr 40 V aufgeladen. Dafür können auch hier nicht dargestellte Bauelemente, wie Spulen, Widerstände und Kondensatoren, die mit der Baugruppe P verbunden sind, zusätzlich verwendet werden. Die Baugruppe P ist zur Spannungsversorgung mit den Sensoren S1, S2 und S3, die hier beispielhaft aufgeführt sind und dem Asic, der die Sensorwerte an die Steuergeräte ECU1, ECU2 und ECU3 über Schnittstellen IF1, IF2 und IF3 verteilt. Der ASIC, der vorliegend als integrierter Schaltkreis vorgesehen ist, aber auch aus mehreren integrierten Schaltkreisen vorgesehen sein kann, hat die Aufgabe, die Sensorwerte in ein geeignetes Format zu wandeln, gegebenenfalls eine Analog-/Digitalwandlung vorzunehmen und auch gegebenenfalls eine Vorverarbeitung vorzunehmen. Der ASIC kann auch zusätzliche Aufgaben für die Energieversorgung der Sensoren und/oder der Steuergeräte ECU1 bis 3 vornehmen. Solche Aufgaben sind beispielsweise eine weitere Spannungswandlung. Auch ein Weiterleiten der Energie gehört dazu. 1 shows a block diagram of the device according to the invention with connected control units. The device according to the invention is referred to herein as sensor cluster SC. In this case, the sensor cluster SC an assembly P, which is connected to the car battery U Batt . The assembly P is presently designed as an ASIC, ie as an integerierter circuit. On the one hand, this module has the task of converting the car battery voltage U Batt into other voltages which are necessary for the supply of the sensor cluster SC and of connected control units ECU1 and ECU2. In addition, the assembly P has the task, in case of failure of the car battery voltage U Batt from the energy reserve ER which is connected to the module P to provide the necessary energy for the sensor cluster SC and at least one of the connected ECUs ECU1 or ECU2. Also, this voltage, which comes from the energy reserve ER, preferably one or more electrolytic capacitors, to convert into a voltage that are necessary for the operation of the sensor cluster SC and to be supplied ECUs ECU1 and / or ECU2. For example, in a charging phase, an electrolytic capacitor is charged to a high voltage of approximately 40V. For this purpose, not shown components, such as coils, resistors and capacitors, which are connected to the assembly P, can also be used. The assembly P is for powering the sensors S1, S2 and S3, which are exemplified here and the Asic, which distributes the sensor values to the ECUs ECU1, ECU2 and ECU3 via interfaces IF1, IF2 and IF3. The ASIC, which is provided in the present case as an integrated circuit, but can also be provided from a plurality of integrated circuits, has the task of converting the sensor values into a suitable format, possibly performing an analog / digital conversion and optionally also performing a preprocessing. The ASIC may also perform additional tasks for the powering of the sensors and / or ECUs 1-3. Such tasks are for example a further voltage conversion. Also a forwarding of the energy belongs to it.

Die Sensoren S1 bis S3 sind vorliegend kinematische Sensoren, d. h. Beschleunigungs- und/oder Drehratensensoren. Diese Sensoren sind insbesondere geeignet, Aufprallsituationen zu charakterisieren oder auch fahrdynamische Vorgänge, wie Überrollvorgänge, Schleudern oder Bremsen. Damit sind diese Sensorsignale prädestiniert für Personenschutzsysteme der aktiven und passiven Sicherheit. Aber auch andere Fahrzeugsysteme, wie Fahrkomfortsysteme oder Bremsassistenten können davon profitieren. Der Asic sorgt nun für die Übertragung der Sensorsignale über die Schnittstellen IF1, IF2 und IF3, die vorliegend ebenfalls als integrierte Schaltkreise vorgesehen sind. Es ist möglich, mehr als einen integrierten Schaltkreis vorzusehen oder auch, wie auch sonst, diskrete Bauelemente vorzusehen. Auch eine Softwareausführung der Schnittstellen IF1 bis 3 ist möglich. Die Übertragung zwischen dem Sensorcluster SC und den Steuergeräten ECU1, 2 oder 3 kann bidirektional oder unidirektional vom Sensorcluster zu den Steuergeräten ausgeführt sein. Üblicherweise kann für die Datenübertragung eine Manschestercodierung vorgesehen sein. Für die Energieversorgung eignet sich, wie oben angegeben, insbesondere eine Powerline-Datenübertragung. Dafür ist die Baugruppe P mit den Schnittstellen IF1 und IF2 verbunden, um die angeschlossenen Steuergeräte ECU1 bzw. ECU2 mit Energie zu versorgen. Das Steuergerät ECU3 weist lediglich eine Datenübertragung mit dem Sensorcluster SC auf und damit der vorgesehenen Schnittstelle IF3, während sich die ECU3 über eine eigene Schnittstelle die Batteriespannung vom Energieversorgungsnetz des Fahrzeugs holt und damit eine eigene Energieversorgung unabhängig vom Sensorscluster SC aufweist.The Sensors S1 to S3 are present kinematic sensors, d. H. Acceleration and / or rotation rate sensors. These sensors are particularly suitable for characterizing impact situations or also dynamic processes, such as rollover processes, Skidding or braking. Thus, these sensor signals are predestined for personal protection systems of active and passive safety. But Other vehicle systems, such as ride comfort systems or brake assistants can benefit from it. The Asic now takes care of the transmission of the sensor signals via the interfaces IF1, IF2 and IF3, the present also as integrated circuits are provided. It is possible to have more than one integrated Provide circuit or even, as well as discrete components provided. Also a software version of the interfaces IF1 to 3 is possible. The transmission between the sensor cluster SC and the control units ECU1, 2 or 3 can be bidirectional or unidirectional from the sensor cluster to the Be executed control units. Usually can for the data transmission a Manchester coding be provided. For the energy supply is suitable as indicated above, in particular a powerline data transmission. For this, the module P with the interfaces IF1 and IF2 connected to the connected ECUs ECU1 or to supply ECU2 with energy. The ECU ECU3 only has a data transmission with the sensor cluster SC on and thus the intended interface IF3 while itself the ECU3 via its own interface the battery voltage from the power grid of the vehicle fetches and thus its own Power supply independent of the sensor cluster SC has.

Die Baugruppe P ist, wie gesagt, mit dem ASIC verbunden, so dass der ASIC die Energieversorgung der Sensoren S1, S2, S3 und der Schnittstellen IF3, IF2 und IF1 vornehmen kann. Weitere, der Einfachheit halber nicht dargestellte Komponenten, können so versorgt werden.The Assembly P is, as I said, connected to the ASIC, so that the ASIC the power supply of the sensors S1, S2, S3 and the interfaces IF3, IF2 and IF1. Further, for the sake of simplicity not shown components, can be supplied.

2 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Verfahrensschritt 200 erfolgt die Wandlung der Batteriespannung UBatt durch die Baugruppe P. Dabei werden solche Spannungen erzeugt, die für die Energieversorgung der Komponenten im Sensorcluster SC und den für die Energieversorgung angeschlossenen Steuergeräten ECU1 und ECU2 notwendig sind. Es ist möglich, dass die Steuergeräte ECU1 bzw. ECU2 weitere eigene Spannungswandungseinrichtungen aufweisen. Auch eine eigene Autargie kann in den Steuergeräten ECU1 und ECU2 vorgesehen sein. In Verfahrensschritt 201 erfolgt dann die Versorgung des Sensorclusters und der Steuergeräte ECU1 und ECU2. In Verfahrensschritt 202 wird geprüft, ob die Autobatteriespannung UBatt vorliegt. Ist das der Fall, dann erfolgt weiterhin die Wandlung der Batteriespannung in Verfahrensschritt 200. Ist das jedoch nicht der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 203 die Energiereserve ER verwendet, um für eine bestimmte Autarkiezeit die Sensorik des Sensorclusters SC und solchen Steuergeräten, wie beispielsweise im Airbagsteuergerät, zu gewährleisten, so dass dieser Betrieb auch beim Abriss der Autobatteriespannung noch weiter anhält, um die Fahrzeuginsassen optimal zu schützen. Eine entsprechende Dimensionierung der Energiespeicher, je nach Autarkiezeit, ist daher vorzusehen. Es ist möglich, den Betrieb in der Autarkie auf das Notwendigste zu beschränken, um die Autarkiezeit möglichst lange auszudehnen bei einem vergleichsweise kleinem Energiespeicher. 2 shows in a flow chart the inventive method. In process step 200 the conversion of the battery voltage U Batt takes place through the assembly P. In this case, such voltages are generated which are necessary for the energy supply of the components in the sensor cluster SC and the control units ECU1 and ECU2 connected to the power supply. It is possible that the control units ECU1 and ECU2 have further own voltage-wall devices. A separate autarchy may be provided in the ECUs ECU1 and ECU2. In process step 201 then the supply of the sensor cluster and the ECUs ECU1 and ECU2. In process step 202 it is checked whether the car battery voltage U Batt is present. If this is the case, then the conversion of the battery voltage in step 200 , If this is not the case, then it is in procedural step 203 the energy reserve ER used to ensure the sensor technology of the sensor cluster SC and such control devices, such as in the airbag control unit for a certain autarky time, so that this operation continues even in the demolition of the car battery voltage to optimally protect the vehicle occupants. An appropriate dimensioning of the energy storage, depending on autarky time, is therefore provided. It is possible to limit the operation in the autarky to the bare minimum in order to extend the Autarkiezeit as long as possible with a comparatively small energy storage.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10114504 A1 [0002] - DE 10114504 A1 [0002]

Claims (7)

Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Sensoren (S1 bis S3) für ein Fahrzeug, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Schnittstelle (IF1, IF2, IF3) für eine Datenübertragung mit wenigstens einem Steuergerät (ECU1, ECU2, ECU3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Baugruppe (P) aufweist, wobei die Baugruppe mit einem Energienetz (UBatt) des Fahrzeugs und dem wenigstens einen Steuergerät (ECU1, ECU2, ECU3) zur Energieversorgung des wenigstens einen Steuergeräts (ECU1, ECU2, ECU3) verbindbar ist und Mittel zur Spannungswandlung aufweist.Device having a plurality of sensors (S1 to S3) for a vehicle, the device having at least one interface (IF1, IF2, IF3) for data transmission with at least one control device (ECU1, ECU2, ECU3), characterized in that the device an assembly (P), wherein the assembly with a power grid (U Batt ) of the vehicle and the at least one control unit (ECU1, ECU2, ECU3) for powering the at least one control unit (ECU1, ECU2, ECU3) is connectable and means for voltage conversion having. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (P) mit der wenigstens einen Schnittstelle (IF1, IF2, IF3) zur Energieversorgung verbunden ist.Device according to claim 1, characterized in that that the assembly (P) with the at least one interface (IF1, IF2, IF3) is connected to the power supply. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe P mit wenigstens einem Energiespeicher (ER) verbunden ist, der zur Notversorgung der Sensoren (S1 bis S3) und oder dem wenigstens einem Steuergerät (ECU1, ECU2, ECU3) vorgesehen ist.Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the module P is connected to at least one energy store (ER) is that for the emergency supply of the sensors (S1 to S3) and or the at least one control unit (ECU1, ECU2, ECU3) is provided is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1 bis S3) zur Erfassung von kinematischen Größen konfiguriert sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors (S1 to S3) for detecting are configured by kinematic sizes. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, in dem die Sensoren (S1, S2, S3) und die Baugruppe (P) vorgesehen sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is a housing in which the sensors (S1, S2, S3) and the assembly (P) are provided. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Befestigungsmittel zum Einbau auf den Fahrzeugtunnel aufweist.Device according to claim 5, characterized in that that the housing fastening means for installation on the Vehicle tunnel has. Verfahren zur Energieversorgung wenigstens eines Steuergeräts (ECU1, ECU2, ECU3) für ein Fahrzeug, wobei eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Sensoren (S1 bis S3) mittels einer Baugruppe (P) aus einem Energienetz (UBatt) über eine Spannungswandlung das wenigstens eine Steuergerät (ECU1, ECU2, ECU3) mit Energie versorgt.Method for supplying power to at least one control unit (ECU1, ECU2, ECU3) for a vehicle, wherein a device having a plurality of sensors (S1 to S3) via a module (P) from a power grid (U Batt ) via a voltage conversion the at least one control unit (ECU1, ECU2, ECU3) is energized.
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