DE102008030222A1 - Control device for communication with e.g. two core bus system, in motor vehicle, has coupling unit for supplying and/or detecting signal and using common potential with unit attached to galvanically separated differential bus system - Google Patents

Control device for communication with e.g. two core bus system, in motor vehicle, has coupling unit for supplying and/or detecting signal and using common potential with unit attached to galvanically separated differential bus system Download PDF

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Abstract

The device (101) has a coupling unit for supplying and/or detecting a signal (111), and using a common potential with a unit attached to a galvanically separated differential bus system e.g. two core bus system. The signal is detected by a diode from the differential bus system. The diode is connected with a conductor of the bus system and comprises a load resistor. The coupling unit is separated from the bus system by electronic switches (S1, S2) e.g. semiconductor switch. A series connector is connected with a ground by a detector. An independent claim is also included for a method for waking-up and supplying a control unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät und ein Verfahren zum Betrieb des Steuergeräts sowie ein KFZ mit einem derartigem Steuergerät.The The invention relates to a control device and a method of operating the controller and a vehicle having a such controller.

Bei heutigen Bus-Systemen wie UN, CAN oder FlexRay kann über das Bussignal selbst ein Steuergerät ”aufgeweckt”, d. h. aktiviert werden. Daher kann eine separate Leitung zur Aktivierung (”Weckleitung”) entfallen.at Today's bus systems such as UN, CAN or FlexRay can over the Bus signal itself a controller "woken up", d. H. to be activated. Therefore, a separate line for activation ("Wake-up line") omitted.

Bei Systemen mit optischem Übertragungsmedium (Physical Layer) wie MOST oder Byteflight kann mittels eines Signals ”Licht EIN” das Steuergerät aufgeweckt werden.at Systems with optical transmission medium (Physical Layer) such as MOST or Byteflight can be woken up by means of a signal "light ON" the controller become.

Bei den genannten LIN, CAN und FlexRay Bus-Systemen kann die Weckleitung nur entfallen, wenn die entsprechenden Steuergeräte weiterhin mit einer elektrischen Versorgung verbunden sind und zumindest ein geringer Strom für die Wecklogik bereitgestellt wird.at The wake-up line can be used by the mentioned LIN, CAN and FlexRay bus systems only be omitted if the corresponding control units continue with an electrical Supply are connected and at least a low power for the wake-up logic provided.

Der Ethernet-Standard ermöglicht eine Weckfunktionalität (Wake-On-LAN, WOL) einer Ethernetkomponente sowie eine Versorgung derselben mit elektrischer Energie (Power over Ethernet, PoE) gemäß IEEE-802.3af.Of the Ethernet standard allows a wake-up functionality (Wake-On-LAN, WOL) an Ethernet component and a supply the same with electrical energy (Power over Ethernet, PoE) according to IEEE-802.3af.

Der Standard IEEE-802.3.af berücksichtigt Randbedingung, bei denen die Ethernetkomponente bzw. das Steuergerät vollständig über das Ethernet mit elektrischer Leistung versorgt werden soll. Eine weitere Randbedingung besteht darin, dass eine Spannung von 44 V bzw. eine maximale Leistung ca. 15 W vorgegeben ist.Of the Standard IEEE-802.3.af taken into account Boundary condition in which the Ethernet component or the control unit completely over the Ethernet is to be supplied with electrical power. Another boundary condition is that a voltage of 44 V or a maximum power 15 W is specified.

Diese Randbedingungen stellen in der Praxis eine deutliche Einschränkung dar. Beispielsweise ist in einem Kraftfahrzeug der in IEEE-802.3af verwendete Spannungsbereich nicht üblich und nur mit zusätzlichen Aufwand zu erreichen. Auch sind 15 W keine übliche Leistungsklasse für KFZ-Anwendung.These Boundary conditions are a significant limitation in practice. For example, in a motor vehicle used in IEEE-802.3af Voltage range not usual and only with additional effort to reach. Also, 15 W are not a common performance class for automotive application.

Weiterhin ist das WOL-Konzept gemäß Standard IEEE-802.3 nachteilig für den Einsatz im KFZ, da eine Steuerung über Bus-Protokolle erfolgt und daher ein verhältnismäßig hoher Strombedarf in der Größenordnung von einigen Milliampere besteht. Im KFZ bestehen höhere Anforderungen an den Ruhestrom eines Steuergeräts, der beispielsweise 100 µA pro Steuergerät nicht überschreiten sollte. Auch gibt es in KFZ-Anwendungen die Randbedingung, dass das Steuergerät aufgeweckt wird und anschließend die benötigte Energie aus dem Bordnetz entnommen wird.Farther is the WOL concept according to standard IEEE-802.3 detrimental to the use in the motor vehicle, since a control is done via bus protocols and therefore a relatively high one Electricity demand of the order of magnitude of a few milliamps. In the car there are higher requirements to the quiescent current of a control unit, for example, 100 μA per control unit do not exceed should. Also in automotive applications there is the boundary condition that the control unit is woken up and then the needed Energy is taken from the electrical system.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Aufweckfunktionalität bereitzustellen, die einen niedrigen Ruhestrom erlaubt und beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft und effizient nutzbar ist.The The object of the invention is the disadvantages mentioned above to avoid and in particular to provide a wake-up functionality, which allows a low quiescent current and, for example, in one Motor vehicle advantageous and efficient usable.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.These Task becomes according to the characteristics the independent one claims solved. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Steuergerät angegeben

  • – zur Kommunikation mit einem differentiellen Bus-System,
  • – mit einer Koppeleinheit zur Einspeisung und/oder zur Detektion eines Signals,
  • – wobei die Koppeleinheit ein gemeinsames Potential mit einer weiteren an das Bus-System angeschlossenen Einheit nutzt.
To solve the problem, a controller is specified
  • For communication with a differential bus system,
  • With a coupling unit for feeding in and / or for detecting a signal,
  • - Where the coupling unit uses a common potential with another unit connected to the bus system.

Hierbei ergeben sich insbesondere die Vorteile einer symmetrischen Auslegung der Koppeleinheit an beispielsweise einer Ethernetleitung. Dadurch lassen sich eine Signalintegrität sowie eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) deutlich verbessern.in this connection In particular, the advantages of a symmetrical design arise the coupling unit to, for example, an Ethernet line. Thereby can be a signal integrity as well as an electromagnetic compatibility (EMC) significantly improve.

Der hier vorgestellte Ansatz erlaubt darüber hinaus eine kurze Startzeit bzw. eine geringe Ansprechzeit auf das Signal.Of the In addition, this approach allows a short start time or a low response time to the signal.

Eine Weiterbildung ist es, dass das gemeinsame Potential eine gemeinsame Masse, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist.A Continuing education is that the common potential is a common Mass, in particular of a motor vehicle, is.

Gerade in KFZ-Anwendungen kann die an vielen Orten innerhalb des KFZs verfügbare Masse auch als gemeinsames Potential für das Bus-System verwendet werden.Especially in automotive applications, the mass available in many locations within the vehicle can also be used as a common potential for the bus system.

Eine andere Weiterbildung ist es, dass das Signal mittels mindestens einer Diode auf das differentielle Bus-System eingekoppelt wird und/oder mittels mindestens einer Diode von dem differentiellen Bussystem detektiert wird.A Another development is that the signal by means of at least a diode is coupled to the differential bus system and / or by means of at least one diode from the differential Bus system is detected.

Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass das Signal an jede Ader des Bus-Systems eingespeist wird über je eine Diode oder über je eine Reihenschaltung aus mindestens zwei Dioden.Especially It is a training that sends the signal to every vein of the bus system is fed via one diode each or over one series connection each consisting of at least two diodes.

Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Signal detektiert wird mittels der Koppeleinheit

  • – bei der je eine Diode mit jeder Ader des Bus-Systems verbunden ist oder
  • – bei der je eine Reihenschaltung umfassend mindestens zwei Dioden mit jeder Ader des Bus-Systems verbunden ist,
  • – wobei die Dioden oder die Reihenschaltungen über einen Detektor mit Masse verbunden sind.
It is also a development that the signal is detected by means of the coupling unit
  • - in which one diode is connected to each wire of the bus system or
  • In which each one series circuit comprising at least two diodes is connected to each wire of the bus system,
  • - The diodes or the series circuits are connected via a detector to ground.

Ferner ist es eine Weiterbildung, dass der Detektor einen Lastwiderstand umfasst.Further It is a development that the detector has a load resistance includes.

Insbesondere kann ein Spannungsabfall über den Lastwiderstand ermittelt und dadurch das Steuergerät aufgeweckt und/oder mit elektrischer Energie versorgt werden.Especially can be a voltage drop over determines the load resistance and thereby woken up the controller and / or be supplied with electrical energy.

Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung ist die Koppeleinheit mittels eines Schalters von dem Bus-System trennbar.in the Framework of an additional Further development is the coupling unit by means of a switch of separable from the bus system.

Es kann/können insbesondere sowohl ein Schalter für die Koppeleinheit zur Einspeisung des Signals und/oder ein Schalter für die Koppeleinheit zur Detektion des Signals vorgesehen sein.It can / can in particular, both a switch for the coupling unit for feeding of the signal and / or a switch for the coupling unit for detection be provided of the signal.

Entsprechend können jeweils mehrere Schalter vorgesehen sein. Bei dem Schalter kann es sich um einen elektronischen Schalter (z. B. Halbleiterschalter: Transistor, FET, IGBT, etc.) oder um einen mechanischen Schalter oder Taster handeln.Corresponding can in each case a plurality of switches may be provided. At the switch can it is an electronic switch (eg semiconductor switch: Transistor, FET, IGBT, etc.) or a mechanical switch or buttons act.

Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass das Bus-System ein zweiadriges Bus-System ist.A next Continuing education is that the bus system is a two-wire Bus system is.

Insbesondere kann jede Leitung des Bus-Systems (z. B. in Form je einer Empfangsleitung und einer Sendeleitung) zwei Adern aufweisen. Hierbei sei erwähnt, dass jede Ader durchaus eine Vielzahl von Drähten umfassen kann.Especially Each line of the bus system (eg in the form of one receive line each and a transmission line) have two wires. It should be mentioned that each vein may well include a variety of wires.

Auch ist es möglich, dass mehrere Leitungen eines Bus-Systems als zwei- oder mehradriges Bus-System eingesetzt werden. Beispielsweise können mehrere Leitungen eines LIN-Busses entsprechend ein zweiadriges Bus-System darstellen.Also Is it possible, that multiple lines of a bus system as a two-or multi-core Bus system can be used. For example, multiple lines of a LIN bus accordingly represent a two-wire bus system.

Eine Ausgestaltung ist es, dass das Signal mittels eines Abgriffs eines Übertragers auf das differentielle Bus-System eingekoppelt wird und/oder mittels eines Abgriffs eines Übertragers von dem differentiellen Bussystem detektiert wird.A Embodiment is that the signal by means of a tap of a transformer is coupled to the differential bus system and / or means a tap of a transformer is detected by the differential bus system.

Bei einem derartigen Abgriff kann es sich um einen Mittenabgriff eines Übertragers oder Transformators handeln.at such a tap may be a center tap of a transformer or transformer.

Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass das differentielle Bus-System ein galvanisch getrenntes Bus-System ist.A alternative embodiment is that the differential bus system is a galvanically isolated bus system is.

Insbesondere kann die galvanische Trennung durch den Einsatz von (Signal)Übertragern erreicht werden, wobei ein Übertrager induktiv mit einer Übertragungseinheit des Steuergeräts gekoppelt ist. Hierdurch lassen sich Gleichtakt-Störungen wirkungsvoll unterdrücken. Weiterhin kann die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert werden.Especially can galvanic isolation through the use of (signal) transformers be achieved, with a transformer Inductive with a transmission unit of the control unit is coupled. This allows common mode noise effectively suppress. Furthermore, the electromagnetic compatibility can be improved.

Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass das Signal ein Aufwecksignal und/oder eine Versorgungsspannung umfasst.A next Embodiment is that the signal is a wake-up signal and / or includes a supply voltage.

Auch ist es eine Ausgestaltung, dass das Bus-System ein Ethernet, ein MOST, ein LIN, ein CAN, ein FlexRay oder ein Byteflight System (oder diesbezügliche Komponenten) umfasst.Also it is an embodiment that the bus system is an ethernet, a MOST, a LIN, a CAN, a FlexRay or a Byteflight system (or in this regard Components).

Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Aufwecken und/oder zur Versorgung eines Steuergeräts wie hierin beschrieben.The The above object is also achieved by a method for Wake up and / or to power a controller as herein described.

Insbesondere wird ein Verfahren angegeben zur Kommunikation eines Steuergeräts mit einem weiteren Steuergerät, wobei das jeweilige Steuergerät insbesondere teilweise die hier beschriebenen Merkmale aufweist.Especially a method is given for communicating a controller with a another control unit, where the respective control unit in particular partially having the features described herein.

Auch wird zur Lösung der obigen Aufgabe ein Kraftfahrzeug angegeben umfassend mindestens ein Steuergerät gemäß der vorliegenden Beschreibung.Also becomes the solution the above object, a motor vehicle specified at least a control unit according to the present Description.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.embodiments The invention will be illustrated below with reference to the drawings and explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Schaltung zur Übertragung eines Aufwecksignals von einem Steuergerät zu einem anderen Steuergerät über ein galvanisch getrenntes differentielles Bus-System, wobei das Aufwecksignal mittels Dioden auf den Bus eingespeist und mittels Dioden von dem Bus ausgekoppelt wird; 1 a circuit for transmitting a wake-up signal from one controller to another controller via a galvanically isolated differential bus system, wherein the wake-up signal is applied to the bus by means of diodes and coupled by diodes from the bus;

2 zeigt ein Steuergerät, das über eine zweiadrige Leitung mit einem weiteren Steuergerät verbunden ist, wobei ein Signal auf den Bus über einen Mittenabgriff eines Übertragers eingespeist bzw. abgegriffen werden kann; 2 shows a control unit which is connected via a two-wire line to another control unit, wherein a signal can be fed or tapped onto the bus via a center tap of a transformer;

3 eine Erweiterung der in 1 gezeigten Schaltung zur Versorgung eines Steuergeräts durch eine Verkabelung mittels zweier getrennter Adernpaare einmal für den Sendezweig und einmal für den Empfangszweig. 3 an extension of in 1 shown circuit for supplying a control device by a wiring by means of two separate wire pairs once for the transmitting branch and once for the receiving branch.

In einem Kraftfahrzeug kann ein allgemein verfügbarer Masseanschluss für eine Bus-Infrastruktur genutzt werden. Weiterhin besteht in einem Kraftfahrzeug die Möglichkeit, dass sich ein Steuergerät nach einem Aufweckvorgang an eine bestehende Bordnetzversorgung (z. B. an eine 12 V-Bordnetzspannung) schaltet. Ferner kann vorteilhaft ausgenutzt werden, dass möglicherweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzte oder einsetzbare Bus-Systeme wie MOST50, Firewire (1394) oder ein FlexRay-System aufgrund von Anforderungen an eine Signalintegrität und eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) auf ein differentielles, symmetrisches und/oder gleichstromfreies Übertragungsmedium setzen. Dies kann vorteilhaft bei dem Aufwecken des Steuergeräts bzw. bei dessen Spannungsversorgung berücksichtigt werden.In A motor vehicle may have a generally available ground connection for a bus infrastructure be used. Furthermore, in a motor vehicle it is possible that is a control unit after a wake-up process to an existing onboard power supply (eg to a 12 V vehicle electrical system voltage) on. Furthermore, can be advantageously exploited that possibly used in a motor vehicle or usable bus systems like MOST50, Firewire (1394) or a FlexRay system due to Requirements for signal integrity and electromagnetic compatibility (EMC) to a differential, symmetric and / or DC-free transmission medium put. This can be advantageous when waking up the control unit or be taken into account in its power supply.

Eine galvanische Trennung der Signalleitung von dem Bordnetz kann anhand von Signalübertragern realisiert sein, anhand derer die jeweiligen Busse eine differentielle Übertragung von Signalen gewährleisten. Hierdurch werden Gleichtakt-Störungen eliminiert bzw. wird die EMV verbessert, da sich die Abstrahlung bei differentieller Übertragung durch gegenläufigen Signale auf der Leitung reduzieren bzw. eliminieren sollte.A galvanic isolation of the signal line from the electrical system can be based on implemented by signal transducers be based on which the respective buses a differential transmission of signals. hereby become common mode interference eliminates or improves the EMC, as the radiation in differential transmission through opposing Reduce or eliminate signals on the line.

Die hierin vorgeschlagene Lösung erlaubt vorzugsweise eine Aufhebung einer derartigen galvanischen Trennung von dem Bordnetz zur Energieversorgung des Steuergeräts bzw. zur Übertragung eines Aufweck-Signals an das Steuergerät.The proposed herein solution preferably allows a cancellation of such a galvanic Separation of the vehicle electrical system for power supply of the control unit or for transmission a wake-up signal to the controller.

Im Gegensatz zu dem Standard IEEE-802.3af kann hierbei ein (z. B. in dem Kraftfahrzeug) vorhandener Masseanschluss genutzt werden, so dass die Übertragung der Energie nur auf einem Adernpaar ausreicht.in the Contrary to the IEEE 802.3af standard, this can be a (eg in the motor vehicle) existing ground connection can be used, so that the transmission the energy is sufficient only on one wire pair.

Vorzugsweise wird das Adernpaar eingesetzt, um Symmetrievorgaben für differentielle Signalübertragung nicht zu verletzen und somit die Signalintegrität und das EMV Verhalten nicht zu beeinträchtigen.Preferably the pair of wires is used to define symmetry specifications for differential signal transmission not to hurt and thus the signal integrity and the EMC behavior not to impair.

1 zeigt eine Schaltung zur Übertragung eines Aufwecksignals von einem Steuergerät 101 zu einem Steuergerät 102 über ein galvanisch getrenntes differentielles Bus-System, wobei das Aufwecksignal mittels Dioden auf den Bus eingespeist und mittels Dioden von dem Bus ausgekoppelt wird. 1 shows a circuit for transmitting a wake-up signal from a controller 101 to a control unit 102 via a galvanically isolated differential bus system, wherein the wake-up signal is fed by means of diodes on the bus and coupled by means of diodes of the bus.

Eine Übertragungseinheit 109 des Steuergeräts 101 ist mittels eines Übertragers 105 mit einer zweiadrigen RX-Leitung gekoppelt, die über ein Ka bel 103 mit dem Steuergerät 102 verbunden ist. In dem Steuergerät 102 ist eine Übertragungseinheit 110 über einen Übertrager 106 mit der zweiadrigen RX-Leitung gekoppelt.A transmission unit 109 of the control unit 101 is by means of a transformer 105 coupled with a two-wire RX line, bel over a Ka 103 with the control unit 102 connected is. In the control unit 102 is a transmission unit 110 over a transformer 106 coupled with the two-wire RX line.

Das Kabel 103 umfasst weiterhin eine TX-Leitung, die mittels eines Übertragers 107 mit der Übertragungseinheit 109 und mittels eines Übertragers 108 mit der Übertragungseinheit 110 gekoppelt ist.The cable 103 further comprises a TX line, which by means of a transformer 107 with the transmission unit 109 and by means of a transformer 108 with the transmission unit 110 is coupled.

Hierbei sei angemerkt, dass jede Übertragungseinheit 109, 110 über eine Einheit zum Empfangen und zum Senden von Daten verfügen kann. Insbesondere handelt es sich bei der Übertragungseinheit 109, 110 um eine Einheit, die zumindest teilweise eine physikalische Schicht eines Ethernet-Protokolls (”ETH PHY”) umfasst.It should be noted that each transmission unit 109 . 110 have a unit for receiving and sending data. In particular, it is the transfer unit 109 . 110 a unit that at least partially comprises a physical layer of an Ethernet protocol ("ETH PHY").

Das Kabel 103 umfassend die RX-Leitung und die TX-Leitung weist ferner eine Abschirmung 104 auf, die vorzugsweise mit Masse verbunden ist.The cable 103 comprising the RX line and the TX line further comprises a shield 104 on, which is preferably connected to ground.

In dem Steuergerät 101 wird ein Signal 111 über einen Schalter S1 und von dort über je zwei in Reihe geschaltete Dioden an jede der beiden Adern der RX-Leitung gelegt, wobei jeweils die Kathode jeder Diode in Richtung der RX-Leitung zeigt.In the control unit 101 becomes a signal 111 via a switch S1 and from there via two diodes connected in series to each of the two wires of the RX line, the cathode of each diode pointing in the direction of the RX line.

In dem Steuergerät 102 ist jede der zwei Adern der RX-Leitung vor dem Übertrager 106 jeweils mittels zweier in Reihe geschalteter Dioden mit einem Schalter S2 verbunden, der weiter über einen Widerstand RLast mit Masse verbunden ist.In the control unit 102 is each of the two wires of the RX line in front of the transformer 106 each connected by means of two series-connected diodes with a switch S2, which is further connected via a resistor R load to ground.

Die Schaltung gemäß 1 hat den Vorteil, dass die mittels des Signals 111 übertragene Leistung nicht als ein Gleichstromanteil über die Übertrager 105, 106 geführt wird und somit keinen Beitrag zu einer Signalveränderung bzw. zu Sättigungseffekten liefert. Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Spulen der Übertrager 105, 106 somit nicht für den über das Signal 111 eingespeisten Strom ausgelegt sein müssen.The circuit according to 1 has the advantage that the means of the signal 111 transmitted power not as a DC component through the transformers 105 . 106 is guided and thus does not contribute to a signal change or saturation effects. Furthermore, it is advantageous that the coils of the transformer 105 . 106 thus not for the over the signal 111 fed electricity must be designed.

Beispielhaft umfasst die Reihenschaltung aus Dioden in 1 je zwei Dioden. Dies ist von Vorteil, da ein Signalpegel bei einer Übertragung mittels Ethernet 100 MB +/– 1 V beträgt und mit zwei Dioden das Signal von der Energieübertragung entkoppelt werden kann.By way of example, the series arrangement of diodes in FIG 1 two diodes each. This is advantageous, since a signal level for Ethernet transmission is 100 MB +/- 1 V and with two diodes the signal can be decoupled from the energy transmission.

Über die Anzahl der Dioden bzw. den Typ der Dioden kann ein zu entkoppelnder Spannungspegel bestimmt werden. Bei einer Silizium-Diode beträgt die typische Durchflussspannung 0,7 V, bei einer Schottky-Diode beträgt die Durchflussspannung 0,3 V. Die Reihenschaltung der Dioden hat auch den Vorteil, dass sich parasitäre Kapazitäten entsprechend verringern.About the Number of diodes or the type of diode can be decoupled Voltage levels are determined. For a silicon diode, the typical Flow-rate voltage 0.7 V, with a Schottky diode the flow-through voltage is 0.3 V. The series connection of the diodes also has the advantage that become parasitic capacities reduce accordingly.

Sollte eine andere Spannung auf dem Bus anliegen, kann über die Auswahl der Dioden bzw. deren Anzahl die erforderliche Pegelgrenze eingestellt werden: Beispielsweise können vier Silizium-Dioden vorgesehen sein um einen zu entkoppelnden Spannungspegel von 2,8 V einzustellen bei Ethernet 10 MB TX mit einem Signalpegel von +/– 2,5 V.Should Another voltage applied to the bus may be via the selection of diodes or whose number the required level limit is set: For example, you can four silicon diodes can be provided for a voltage level to be decoupled of 2.8V for Ethernet 10MB TX with one signal level of +/- 2.5 V.

Anstelle von Dioden können auch andere Halbleiterelemente eingesetzt werden, z. B. Z-Dioden, Transistoren, Diacs, o. ä.Instead of of diodes can also other semiconductor elements are used, for. B. Z-diodes, Transistors, Diacs, o. Ä.

Die Schaltung gemäß 1 weist zwei Schalter S1 und S2 auf, die folgende Zustände einnehmen können (0: Schalter offen; 1: Schalter geschlossen): S1 S2 Betriebszustand Beschreibung 0 0 Kommunikation zwischen Steuergeräten 101 und 102 Die RX-Busleitung ist ohne Gleichspannungsanteil; es erfolgt lediglich eine geringfügige Beeinflussung der Signale durch die zusätzliche Beschaltung. 0 1 Ruhezustand Das Steuergerät 102 ist in einem ”Power Down”-Zustand und wartet auf ein Aufwecksignal. 1 1 Aufwecksignal bzw. Energieversorgung mittels Signal 111 Der Lastwiderstand RLast wird bestromt, das Steuergerät 102 wird aufgeweckt und/oder mit elektrischer Energie versorgt. 1 0 –/– Übergangszustand; ohne Einfluss. The circuit according to 1 has two switches S1 and S2 which can assume the following states (0: switch open, 1: switch closed): S1 S2 operating condition description 0 0 Communication between ECUs 101 and 102 The RX bus line is without DC voltage component; there is only a slight influence on the signals due to the additional circuitry. 0 1 hibernation The control unit 102 is in a "power down" state waiting for a wake-up signal. 1 1 Wake-up signal or energy supply by means of signal 111 The load resistor R load is energized, the control unit 102 is woken up and / or supplied with electrical energy. 1 0 - / - Transition state; without influence.

Die Schalter S1 und S2 können auch als beliebige elektronische Schalter, insbesondere in Form von Halbleiterbauelementen, ausgeführt sein.The Switches S1 and S2 can also as any electronic switch, especially in shape of semiconductor devices.

Mittels der vorgestellten Schaltung ist es auch möglich, den gewünschten Schaltzustand in einem spannungslosen Zustand zu erreichen. Insbesondere können hierzu vorteilhaft Feldeffekttransistoren eingesetzt werden, da einerseits die Steuerspannung am Gate nicht direkten Einfluss auf den leitenden Kanal hat und es insbesondere eine typische Eigenschaft eines Feldeffekttransistors ist, selbstleitend oder selbstsperrend zu sein.through the presented circuit, it is also possible the desired To achieve switching state in a de-energized state. Especially can this advantageous field effect transistors are used because on the one hand, the control voltage at the gate does not directly influence the conductive channel has it and in particular a typical property a field effect transistor is self-conducting or self-blocking to be.

2 zeigt ein Steuergerät 201, das über eine zweiadrige Leitung (Bus) 203 mit einem Steuergerät 202 verbunden ist. 2 shows a control unit 201 connected via a two-wire cable (bus) 203 with a control unit 202 connected is.

Die beiden Steuergerät 201, 202 sind beispielhaft hinsichtlich ihrer Aufweck- bzw. Energieversorgungsfunktionalität symmetrisch bzw. ähnlich aufgebaut.The two control unit 201 . 202 are symmetrical or similar in terms of their wake-up or power supply functionality.

So ist der Bus 203 in dem Steuergerät 201 mittels eines Übertragers UE1 mit einer Übertragungseinheit (nicht gezeigt) des Steuergeräts 201 gekoppelt. Der Übertrager UE1 weist einen Mittenabgriff auf, der einerseits mit einem Schalter S1 und andererseits über einen Widerstand RL1 mit Masse verbunden ist.That's the bus 203 in the control unit 201 by means of a transmitter UE1 with a transmission unit (not shown) of the control unit 201 coupled. The transmitter UE1 has a center tap, which is connected on the one hand to a switch S1 and on the other hand via a resistor R L1 to ground.

Entsprechend ist der Bus 203 in dem Steuergerät 202 mittels eines Übertragers UE2 mit einer Übertragungseinheit (nicht gezeigt) des Steuergeräts 202 gekoppelt. Der Übertrager UE2 weist einen Mittenabgriff auf, der einerseits mit einem Schalter S2 und andererseits über einen Widerstand RL2 mit Masse verbunden ist.Corresponding is the bus 203 in the control unit 202 by means of a transmitter UE2 with a transmission unit (not shown) of the control unit 202 coupled. The transmitter UE2 has a center tap, which is connected on the one hand with a switch S2 and on the other hand via a resistor R L2 to ground.

Anstelle der Dioden gemäß 1 sind in 2 Transformatoren eingesetzt. Der Rückleiter für die Signalisierungsleitung (zum Übertragen des Aufwecksignals und/oder der elektrischen Versorgung) ist die in dem KFZ vorhandene Masse oder GND-Leitung.Instead of the diodes according to 1 are in 2 Transformers used. The return conductor for the signaling line (for transmitting the wake-up signal and / or the electrical supply) is the ground or GND line present in the vehicle.

2 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform, bei der beide Steuergeräte 201 und 202 ein Aufwecksignal US1, US2 übermitteln können. Eine derartige wechselseitige Übermittlung ist entsprechend auch bei einer Ausführungsform in Anlehnung an 1 möglich. 2 shows an example of an embodiment in which both control devices 201 and 202 a wake-up signal U S1 , U S2 can transmit. Such a mutual transmission is accordingly also in one embodiment based on 1 possible.

Weiterhin verzichtet 2 beispielhaft auf die Option, dass durch einen Schalter die Aufweck- bzw. Versorgungsschaltung im Betrieb von dem Bus 203 getrennt werden kann. Prinzipiell ist dies entsprechend der Darstellung gemäß 1 aber auch möglich.Further omitted 2 exemplifies the option that by a switch, the wake-up or supply circuit in operation from the bus 203 can be separated. In principle, this is according to the illustration according to 1 but also possible.

3 zeigt eine Erweiterung der in 1 gezeigten Schaltung zur Versorgung eines Steuergeräts durch eine Verkabelung mittels zweier getrennter Adernpaare einmal für den Sendezweig und einmal für den Empfangszweig. 3 shows an extension of in 1 shown circuit for supplying a control device by a wiring by means of two separate wire pairs once for the transmitting branch and once for the receiving branch.

In 3 ist eine erste Parallelschaltung aus einer Reihenschaltung umfassend eine Diode 303 und eine Diode 309 sowie einer Reihenschaltung umfassend eine Diode 304 und eine Diode 310 mit einem Widerstand 313 verbunden. Der verbleibende Anschluss des Widerstands 313 ist mit einer zweiten Parallelschaltung aus einer Reihenschaltung umfassend eine Diode 311 und eine Diode 305 sowie einer Reihenschaltung umfassend eine Diode 312 und eine Diode 306 verbunden.In 3 is a first parallel connection of a series circuit comprising a diode 303 and a diode 309 and a series circuit comprising a diode 304 and a diode 310 with a resistance 313 connected. The remaining connection of the resistor 313 is connected to a second parallel connection of a series circuit comprising a diode 311 and a diode 305 and a series circuit comprising a diode 312 and a diode 306 connected.

Die Dioden 304 bis 306 und 309 bis 312 zeigen mit ihren Kathoden jeweils in Richtung von der ersten zu der zweiten Parallelschaltung.The diodes 304 to 306 and 309 to 312 show with their cathodes respectively in the direction from the first to the second parallel connection.

Ein Mittenabgriff der Reihenschaltung aus den Dioden 303 und 309 ist mit einer Ader der (zweiadrigen) Leitung 307 und ein Mittenabgriff der Reihenschaltung aus den Dioden 304 und 310 ist mit der anderen Ader der Leitung 307 verbunden.A center tap of the series connection of the diodes 303 and 309 is with one wire of the (two-wire) wire 307 and a center tap of the series connection of the diodes 304 and 310 is with the other vein of the line 307 connected.

Ein Mittenabgriff der Reihenschaltung aus den Dioden 311 und 305 ist mit einer Ader der (zweiadrigen) Leitung 308 und ein Mittenabgriff der Reihen schaltung aus den Dioden 312 und 306 ist mit der anderen Ader der Leitung 308 verbunden.A center tap of the series connection of the diodes 311 and 305 is with one wire of the (two-wire) wire 308 and a center tap of the series circuit of the diodes 312 and 306 is with the other vein of the line 308 connected.

Ein Signal 301 (Aufwecksignal und/oder Versorgungssignal) wird an die Anoden der Dioden 303 und 304 der ersten Parallelschaltung gelegt und ein Signal 302 wird an den Kathoden der Dioden 305 und 306 der zweiten Parallelschaltung abgegriffen.A signal 301 (Wake-up signal and / or supply signal) is applied to the anodes of the diodes 303 and 304 the first parallel circuit and a signal 302 is at the cathodes of the diodes 305 and 306 the second parallel circuit tapped.

Die Schaltung gemäß 3 ermöglicht die Einsparung des Massepotentials.The circuit according to 3 enables the saving of the ground potential.

Der hierin vorgestellten Ansätze weisen insbesondere die folgenden Vorteile auf:

  • (a) Eine separate Weckleitung ist nicht notwendig, diese kann vielmehr vollständig entfallen.
  • (b) Es wird keine oder nur eine sehr geringe elektrische Versorgung (Ruhestrom) in dem zu weckenden Steuergerät benötigt.
  • (c) Es kann ein in weiten Grenzen frei wählbarer Strom an einen Verbraucher, insbesondere an ein zu weckendes Steuergerät, geliefert werden.
  • (d) Auf dem Bus selbst muss für den Weckvorgang und/oder die Energieversorgung des Steuergeräts keine Nachrichtenübertragung stattfinden.
  • (e) Ein einzelnes Adernpaar reicht aus, um die vorgestellte Funktionalität des Aufweckens und/oder der Energieversorgung des Steuergeräts bereitzustellen.
  • (f) Anhand einer symmetrischen Anbindung an das Adernpaar wird erreicht, dass in erster Näherung eine Signalsymmetrie nur durch Toleranzen der Bauteile (Diode oder Transformator) beeinflusst wird.
  • (g) Vorzugsweise können bestehende Ethernetkomponenten weiterbenutzt werden. Insbesondere ist die Lösung konform zu bestehenden Standards.
  • (h) Die Anzahl verwendeter Bauelemente ist gering.
  • (i) Insbesondere können mit dem vorgestellten Ansatz eine KFZ-spezifische Infrastruktur sowie besondere Gegebenheiten einer Anwendung in einem KFZ geeignet berücksichtigt werden.
The approaches presented herein have the following advantages in particular:
  • (a) A separate wake-up line is not necessary, but can be completely eliminated.
  • (b) No or only a very small electrical supply (quiescent current) is required in the control unit to be awakened.
  • (c) A power which can be freely selected within wide limits can be supplied to a consumer, in particular to a control unit to be awakened.
  • (d) On the bus itself no message transmission must take place for the wake-up process and / or the power supply of the control unit.
  • (e) A single wire pair is sufficient to provide the presented functionality of waking up and / or powering the controller.
  • (f) By means of a symmetrical connection to the wire pair it is achieved that, to a first approximation, signal symmetry is only influenced by tolerances of the components (diode or transformer).
  • (g) Preferably, existing Ethernet components can continue to be used. In particular, the solution is compliant with existing standards.
  • (h) The number of components used is low.
  • (i) In particular, the proposed approach can be used to properly take account of a vehicle-specific infrastructure and special circumstances of an application in a motor vehicle.

Claims (15)

Steuergerät (101, 102) – zur Kommunikation mit einem differentiellen Bus-System, – mit einer Koppeleinheit zur Einspeisung und/oder zur Detektion eines Signals (111, US1, US2, 301), – wobei die Koppeleinheit ein gemeinsames Potential mit einer weiteren an das Bus-System angeschlossenen Einheit nutzt.Control unit ( 101 . 102 ) - for communication with a differential bus system, - with a coupling unit for feeding and / or for detecting a signal ( 111 , U S1 , U S2 , 301 ), - wherein the coupling unit uses a common potential with another device connected to the bus system. Steuergerät nach Anspruch 1, bei dem das gemeinsame Potential eine gemeinsame Masse, insbesondere eines Kraftfahrzeugs ist.control unit according to claim 1, wherein the common potential is a common Mass, in particular of a motor vehicle. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Signal mittels mindestens einer Diode auf das differentielle Bus-System eingekoppelt wird und/oder mittels mindestens einer Diode von dem differentiellen Bussystem detektiert wird.control unit according to one of the preceding claims, wherein the signal by means of at least one diode coupled to the differential bus system is and / or by means of at least one diode of the differential Bus system is detected. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem das Signal an jede Ader des Bus-Systems eingespeist wird über je eine Diode oder – bei dem das Signal an jede Ader des Bus-Systems eingespeist wird über je eine Reihenschaltung aus mindestens zwei Dioden.control unit according to one of the preceding claims, - where the signal to each Core of the bus system is fed via a respective diode or - in which the signal is fed to each wire of the bus system via one each Series connection of at least two diodes. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Signal detektiert wird mittels der Koppeleinheit, – bei der je eine Diode mit jeder Ader des Bus-Systems verbunden ist oder – bei der je eine Reihenschaltung umfassend mindestens zwei Dioden mit jeder Ader des Bus-Systems verbunden ist, – wobei die Dioden oder die Reihenschaltungen über einen Detektor mit Masse verbunden sind.control unit according to one of the preceding claims, in which the signal is detected is by means of the coupling unit, - at the ever a diode with every wire of the bus system is connected or - in the each a series circuit comprising at least two diodes with each Vein of the bus system is connected, - where the diodes or the Series connections via a detector connected to ground. Steuergerät nach Anspruch 5, bei dem der Detektor einen Lastwiderstand (RLast) umfasst.A controller according to claim 5, wherein the detector comprises a load resistor (R load ). Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Koppeleinheit mittels eines Schalters (S1, S2) von dem Bus-System trennbar ist.control unit according to one of the preceding claims, wherein the coupling unit by means of a switch (S1, S2) is separable from the bus system. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bus-System ein zweiadriges Bus-System ist.control unit according to one of the preceding claims, wherein the bus system is a two-wire bus system. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Signal mittels eines Abgriffs eines Übertragers (UE1, UE2) auf das differentielle Bus-System eingekoppelt wird und/oder mittels eines Abgriffs eines Übertragers (UE1, UE2) von dem differentiellen Bussystem detektiert wird.control unit according to one of the preceding claims, wherein the signal by means of a tap of a transformer (UE1, UE2) is coupled to the differential bus system and / or by means of a tap of a transformer (UE1, UE2) is detected by the differential bus system. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das differentielle Bus-System ein galvanisch getrenntes Bus-System ist.Control unit according to one of the preceding claims, in which the differential bus system galvanically isolated bus system. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Signal ein Aufwecksignal und/oder eine Versorgungsspannung umfasst.control unit according to one of the preceding claims, wherein the signal a Wake-up signal and / or a supply voltage includes. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bus-System ein Ethernet, ein MOST, ein LIN, ein CAN, ein FlexRay oder ein Byteflight System umfasst.control unit according to one of the preceding claims, wherein the bus system an Ethernet, a MOST, a LIN, a CAN, a FlexRay or a byteflight System includes. Verfahren zum Aufwecken und/oder zur Versorgung eines Steuergeräts gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.Method for waking and / or care a control unit according to one of the preceding claims. Verfahren zur Kommunikation eines Steuergeräts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem weiteren Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.Method for communicating a control device according to a the claims 1 to 12 with a further control device according to one of claims 1 to 12th Kraftfahrzeug umfassend mindestens ein Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.Motor vehicle comprising at least one control device according to a the claims 1 to 12.
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