DE102011077528A1

DE102011077528A1 - Diagnose integrierter treiberschaltungen

Info

Publication number: DE102011077528A1
Application number: DE102011077528A
Authority: DE
Inventors: Timo Dittfeld; Wolfgang Scherr
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2011-12-29
Also published as: US9676357B2; US20110307209A1

Abstract

Beschreiben wird eine Schaltungsanordnung mit einem Controller (1) und einer integrierten Treiberschaltung (2), die an den Controller (1) gekoppelt ist. Die integrierte Treiberschaltung umfasst eine Treibereinheit, die wenigstens einen Betriebsparameter aufweist, und eine Diagnoseeinheit (22), die an die Treibereinheit gekoppelt ist. Die Diagnoseeinheit (22) ist dazu ausgebildet, den wenigstens einen Betriebsparameter von der Treibereinheit (3) abzurufen und ist an den Controller (1) gekoppelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Diagnose von integrierten Treiberschaltungen. Die Erfindung betrifft insbesondere integrierte Treiberschaltungen, die im Automobilbereich eingesetzt werden, wie beispielsweise integrierte Treiberschaltungen eines Insassenschutzsystems.
Insassenschutzsysteme, wie z. B. Rückhaltesysteme oder Airbagsysteme, umfassen einen Controller (eine Steuerschaltung) und umfassen wenigstens einen Sensor und eine integrierte Treiberschaltung, die jeweils an den Controller angeschlossen sind. Die durch den Controller gesteuerte Treiberschaltung löst das Rückhaltesystem aus. Ein Airbagsystem umfasst eine Zündpille als Auslöseelement, wobei die Zündpille an die Treiberschaltung angeschlossen ist. Die Zündpille wird gezündet – und der Airbag wird ausgelöst – durch Treiben eines durch die Treiberschaltung bereitgestellten Stromes durch die Zündpille.
Ansteuerschaltungen in Sicherheitssystemen, wie beispielsweise Insassenschutzsystemen, müssen regelmäßig auf Fehler überprüft werden, die die Funktionsfähigkeit der Treiberschaltung, und damit des Schutzsystems beeinflussen können. Eine Diagnosefunktion zum regelmäßigen Überprüfen der Treiberschaltung kann in dem Controller implementiert sein. Allerdings beeinflussen Diagnoseroutinen, die auf dem Controller laufen, die Arbeitsbelastung des Controllers erheblich. Bei manchen Systemen machen Diagnosefunktionen bis zu 50% der Arbeitsbelastung des Controllers aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung mit einem Controller und einer integrierten Treiberschaltung zur Verfügung zu stellen, bei der eine aus Diagnosefunktionen resultierende Arbeitsbelastung des Controllers reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die einen Controller und eine integrierte Treiberschaltung, die an den Controller gekoppelt ist, aufweist. Bei dieser Schaltungsanordnung weist die integrierte Treiberschaltung eine Treibereinheit, die wenigstens einen Betriebsparameter besitzt, und eine Diagnoseeinheit, die an die Treibereinheit gekoppelt ist, auf. Die Diagnoseeinheit ist dazu ausgebildet, den wenigstens einen Betriebsparameter von der Treibereinheit zu erhalten oder abzurufen und ist an den Controller gekoppelt.
Beispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung erläutert. Die Zeichnungen dienen dazu, das Grundprinzip der Erfindung zu erläutern. Daher sind nur solche Merkmale dargestellt, die zur Erläuterung des Grundprinzips dienen. Sofern nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren durchgehend gleiche Merkmale.
1 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung mit einem Controller und einer integrierten Treiberschaltung, die an den Controller gekoppelt ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung mit einem Controller und einer integrierten Treiberschaltung, die an den Controller gekoppelt ist, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 veranschaulicht ein erstes Beispiel einer in der Treiberschaltung integrierten Treibereinheit, wobei die Treibereinheit eine Messeinheit aufweist;
4 veranschaulicht Details eines ersten Beispiels der Treibereinheit gemäß 3;
5 veranschaulicht ein erstes Beispiel der Messeinheit;
6 veranschaulicht ein erstes Beispiel einer Schnittstelleneinheit, die eine Kommunikation zwischen der Treibereinheit und anderen Komponenten der Treiberschaltung durchführt:
7 veranschaulicht ein zweites Beispiel der Messeinheit;
8 veranschaulicht ein drittes Beispiel der Messeinheit;
9 veranschaulicht ein zweiten Beispiel der Treibereinheit, die in der Treiberschaltung integriert ist, wobei die Treibereinheit eine Messeinheit und eine Fehlerinjektionseinheit aufweist; und
10 veranschaulicht ein Beispiel der Messeinheit und der Fehlerinjektionseinheit.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer integrierten Treiberschaltung und eine Diagnose der integrierten Treiberschaltung. Die Schaltungsanordnung und die Diagnose werden anhand von Ausführungsbeispielen in einem speziellen Zusammenhang erläutert, nämlich im Zusammenhang mit einer Ansteuerschaltung eines Insassenschutzsystems, wie beispielsweise eines Rückhalte- oder Airbagsystems. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die nachfolgend erläuterten Konzepte sind selbstverständlich auch auf andere Schaltungsanordnungen anwendbar, die eine Treiberschaltung aufweisen, die eine regelmäßige Diagnose erfordern.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung mit einem Controller 1 und einer Treiberschaltung 2, die an den Controller 1 gekoppelt ist. Der Controller 1 ist beispielsweise ein Mikrocontroller. Der Controller 1 und die Treiberschaltung weisen jeweils einen ersten Kommunikationsanschluss 11, 21 auf, wobei zwischen diesen zwei Kommunikationsanschlüssen 11, 21 ein Kommunikationskanal vorhanden ist. Der Kommunikationskanal ist dazu ausgebildet, eine Signalkommunikation zwischen dem Controller 1 und der Treiberschaltung 2 in beiden Richtungen zu erlauben. Der Kommunikationskanal ist in 1 nur schematisch dargestellt. Dieser Kanal kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technologie für Datenkanäle implementiert werden, wie z. B. die I²C-Bus-Technologie, die μSB-Technologie, oder die SPI-Technologie. Der Kanal kann ein bidirektionaler Kanal sein, der eine Signalkommunikation in beiden Richtungen über dieselbe physikalische Leitung erlaubt, oder der Kanal kann zwei oder mehr unidirektionale Kanäle aufweisen, die jeweils eine Signalkommunikation nur in einer Richtung erlaubt. Ein bidirektionaler Kanal kann beispielsweise zwei Datenleitungen und eine Synchronisationsleitung umfassen. Optional können zusätzliche Steuerleitungen, wie z. B. eine Chip-Select-Leitung oder eine Interrupt-Leitung, verwendet werden. Die ersten Kommunikationsanschlüsse 11, 21 sind nur schematisch dargestellt. Diese Anschlüsse können – abhängig von der Art des Kanals – jeweils eine Anzahl von physikalischen Anschlüssen umfassen, wobei diese Anzahl mit der Anzahl der physikalischen Leitungen korrespondiert, die der Kommunikationskanal zwischen dem Controller 1 und der Treiberanordnung 2 umfasst.
Der Controller 1 und die Treiberanordnung 2 umfassen jeweils eine Schnittstellenschaltung 11, 21, die an den zugehörigen ersten Kommunikationsanschluss 11, 21 gekoppelt ist. Diese Schnittstellenschaltungen 11, 21 sind dazu ausgebildet, Signale die intern durch den Controller 1 oder die Treiberschaltung 2 bereitgestellt werden, in Signale zu wandeln, die dazu geeignet sind, über den Kommunikationskanal übertragen zu werden. Die Schnittstellenschaltungen 11, 21 sind beispielsweise SPI-Schnittstellen, die parallele Signalströme, die in dem Controller 1 und der Treiberanordnung 2 verarbeitet werden, in serielle Signalströme wandeln, die über den Kommunikationskanal übertragen werden sollen.
Der Controller 1 umfasst eine Verarbeitungseinheit 12, die an die Schnittstelleneinheit 11 gekoppelt ist. Die Verarbeitungseinheit 12 ist dazu ausgebildet, Informationen zu verarbeiten, die dem Controller 1 von der Treiberanordnung 2 über den ersten Kommunikationsanschluss 11 zugeführt sind, und/oder Informationen zu verarbeiten, die dem Controller 1 über weitere Kommunikationsanschlüsse 12, 1n zugeführt sind. Entsprechend der Schnittstelleneinheit 1, die zwischen den ersten Kommunikationsanschluss 11 und die Verarbeitungseinheit 12 geschaltet ist, können ähnliche Schnittstellenschaltungen (nicht dargestellt) zwischen die weiteren Kommunikationsanschlüsse 12, 1n und die Verarbeitungseinheit 12 geschaltet sein. In 1 sind nur zwei weitere Kommunikationsanschlüsse 12, 1n gezeigt. Dennoch kann, abhängig von der speziellen Anwendung, der Controller 1 bis zu 10, bis zu 20 oder noch mehr Kommunikationsanschlüsse aufweisen. Der Controller 1 verarbeitet die Informationen, die er über seine Kommunikationsanschlüsse 11, 12, 1n erhält, um ein Steuersignal für eine Treibereinheit 3 in der Treiberschaltung 2 zu erzeugen. Ein solches Steuersignal wird über den Kommunikationskanal von dem Controller 1 an die Treiberschaltung 2 und innerhalb der Treiberschaltung 2 an die Treibereinheit 3 übertragen. Die Treibereinheit 3 ist an wenigstens zwei Last- oder Versorgungsanschlüsse 22, 23 angeschlossen, an welche eine Last oder eine Spannungsquelle angeschlossen werden kann.
Der Controller 1 und die Treiberschaltung 2 können in wenigstens zwei unterschiedlichen Halbleiterchips (engl.: dies) integriert sein. Im Betrieb des Systems können der Controller 1 und die Ansteuerschaltung 2 beabstandet zueinander angeordnet sein. Die einzelnen Funktionsblöcke der Treiberschaltung 2 können in einem gemeinsamen Halbleiterchip integriert sein. Dieser Chip kann einen Logikabschnitt, in dem beispielsweise Bauelemente der Diagnoseschaltung integriert sind, und einen Leistungsabschnitt, in dem beispielsweise Leistungsschalter der Treibereinheit 3 integriert sind, aufweisen. Allerdings können die verschiedenen Funktionseinheiten der Treiberschaltung 3 auch in verschiedenen Halbleiterkörpern integriert sein, die beispielsweise in einer Chip-on-Chip-Anordnung oder einer Chip-by-Chip-Anordnung angeordnet sind. Der Controller 1 kann unter Verwendung von Logik-Halbleiterbauelementen implementiert sein, wie beispielsweise unter Verwendung von Transistoren in einer 5 V-Technologie bzw. einer 3,3 V-Technologie, während die Treiberschaltung 2 unter Verwendung einer ”Leistungstechnologie” implementiert sein kann. Eine Leistungstechnologie ermöglicht die Realisierung von Halbleiterbauelementen, wie beispielsweise von Transistoren, die Spannungsfestigkeiten von einigen 10 V bis zu – abhängig von der Technologie – einigen 100 V aufweisen.
Es gibt auch ”Mischtechnologien”, die die Realisierung von Logik- und Leistungsbauelementen in getrennten Modulen auf einem Halbleiterchip erlauben. Unter Verwendung einer solchen Mischtechnologie können der Controller 1 und die Treiberschaltung 2 in verschiedenen Modulen auf einem Halbleiterchip integriert werden.
Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung ist beispielsweise Teil einer Steuerschaltung eines Fahrzeug-Insassenschutzsystems. Solche Insassenschutzsysteme umfassen außer einem Controller, wie beispielsweise dem in 1 dargestellten Controller 1, und einer Treiberschaltung, wie beispielsweise der in 1 dargestellten Treiberschaltung 2, wenigstens einen Sensor, wie beispielsweise einen Beschleunigungssensor, der dem Controller 1 über einen seiner weiteren Kommunikationsanschlüsse 12, 1n eine Beschleunigungsinformation zur Verfügung stellt. Eine Sensoranordnung 1, die an den Anschluss in gekoppelt ist, ist schematisch in
1 dargestellt. Diese Sensoranordnung 10 umfasst wenigstens einen Sensor und kann zusätzliche Schaltungen aufweisen, wie z. B. Level-Shifter, die durch den Sensor gelieferte Signale an einen Signalbereich anpassen bzw. auf einen Signalbereich abbilden, der durch den Controller 1 verarbeitet werden kann.
Üblicherweise werden mehrere Sensoren verwendet, wobei jeder dieser Sensoren eine der nachfolgenden Informationen an den Controller 1 liefert: eine Beschleunigungsinformation, wie beispielsweise eine Information über eine negative Beschleunigung, die aus einem abrupten Abbremsen resultiert, oder eine Information über eine positive Beschleunigung, die aus einem Unfallereignis resultiert; eine Anschnallinformation, die eine Information ist, ob die Passagiere angeschnallt sind; eine Gierungs-Information (engl.: yaw information) die eine Information über eine Rotation eines Fahrzeugs um seine Mittenachse ist; eine Neigungsinformation, die eine Information über die aktuelle Neigung des Fahrzeugs ist; eine Überschlaginformation, die eine Information dahingehend ist, ob sich das Fahrzeug überschlägt; eine Druckinformation, die eine Information über Druck in Hohlräumen des Fahrzeugkörpers ist, wie beispielsweise Hohlräume in Türen, die dazu verwendet werden können, ein Unfallereignis zu detektieren. Wenn die an den Controller 1 gelieferte Information anzeigt, dass eine Aktivierung des Insassenschutzsystems notwendig ist, leitet der Controller 1 ein Aktivierungs- oder Auslösesignal bzw. einen Aktivierungs- oder Auslösebefehl an die Treibereinheit 3 weiter. Dieses Aktivierungs- oder Auslösesignal bewirkt, dass die Treibereinheit 3 ein Aktivierungselement des Insassenschutzsystems auslöst, wobei das Aktivierungselement an die wenigstens zwei Ausgangsanschlüsse 22, 23 angeschlossen ist. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass ein ”Auslösesignal” durch eine beliebige Art von Signalen oder Informationen repräsentiert sein kann, das/die von dem Controller 1 an die Treibereinheit 3 übertragen werden und bewirken, dass die Treibereinheit 3 das Aktivierungselement auslöst. In einem Airbagsystem ist das Aktivierungselement eine an die Treibereinheit 3 gekoppelte Zündpille (engt: squib). Diese Grundfunktion eines Insassenschutzsystems, das einen Controller und eine Treiberschaltung umfasst, ist allgemein bekannt und wurde lediglich kurz beschrieben, um das Verständnis der nachfolgenden Beschreibung zu erleichtern.
In Sicherheitssystemen, wie beispielsweise in Insassenschutzsystemen, sollte die Treibereinheit 3 regelmäßig überprüft oder diagnostiziert werden, um eine korrekte Funktion sicherzustellen. Der Zweck einer solchen Diagnose besteht darin, Fehlerzustände der Treibereinheit 3 zu detektieren, wobei solche Fehlerzustände aus Fehlern innerhalb der Treibereinheit 3 aber auch aus Fehlern in Verbindungsleitungen zu der Treibereinheit 3, wie beispielsweise Verbindungsleitungen im Kabelbaum des Fahrzeugs zwischen einer Motorsteuereinheit (engine control unit, ECU) und der Zündpille resultieren können. Fehlerzustände sind beispielsweise Zustände, bei denen die Treibereinheit 3 entweder nicht in der Lage ist, das Aktivierungselement nach Erhalt eines Aktivierungssignals von dem Controller 1 auszulösen, oder bei denen das Aktivierungselement spontan auslösen kann, ohne dass ein Aktivierungssignal vorliegt. Die Treibereinheit 3 weist wenigstens einen Betriebsparameter auf, der geeignet ist, einen Fehlerzustand zu detektieren, oder eine korrekte Funktionsweise zu verifizieren.
Bezugnehmend auf 1 umfasst die Treiberschaltung 2 eine Diagnoseeinheit 22, die an die Treibereinheit 3 gekoppelt ist. Die Diagnoseeinheit 22 ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Betriebsparameter von der Treibereinheit 3 zu erhalten bzw. abzurufen, und diesen Betriebsparameter auszuwerten, um einen Fehlerzustand der Treibereinheit 3 zu detektieren.
Die Diagnoseeinheit 22 ist dazu ausgebildet, den wenigstens einen Betriebsparameter regelmäßig von der Treibereinheit 3 abzufragen und den erhaltenen Betriebsparameter auszuwerten.
Die Diagnoseeinheit 22 umfasst Logikschaltungen, die als ASIC (Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung) oder als ASSP (Application Specific Semiconductor Product, anwendungsspezifisches Halbleiterprodukt) ausgebildet sein können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die in der Diagnoseeinheit 22 verwendeten Parameter von extern festgelegt werden, beispielsweise durch Speichern dieser Parameter in einem Register. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Diagnoseeinheit 22 programmierbar und umfasst ein RAM (Random Access Memory, Wahlzugriffsspeicher) zum Speichern eines Programms, das die Funktion der Diagnoseeinheit definiert. Die Diagnoseschaltung 22 kann außerdem einen Speicher (nicht dargestellt), wie beispielsweise ein Register, zum Speichern eines Referenzwertes für den wenigstens einen auszuwertenden Betriebsparameter aufweisen.
Bei dem Beispiel gemäß 1 sind sowohl die Treibereinheit 3, als auch die Diagnoseeinheit 22 an einen internen Signalbus 24 innerhalb der Treiberschaltung 2 gekoppelt, wobei der Signalbus 24 eine Signalkommunikation zwischen der Diagnoseeinheit 22 und der Treibereinheit 3 ermöglicht. Außerdem ist der Signalbus 24 über die Schnittstellenschaltung 21 an den ersten Kommunikationsanschluss 21 gekoppelt, wodurch eine Signalkommunikation zwischen dem Controller 1 und der an den internen Bus 24 gekoppelten Bauelemente möglich ist.
Die Diagnoseeinheit 22 berichtet die durch Vergleichen des wenigstens einen Betriebsparameters mit dem zugehörigen Referenzwert erhaltenen Diagnoseergebnisse an den Controller 1. Gemäß dem in 1 dargestellten Beispiel speichert die Diagnoseeinheit 22 die Diagnoseergebnisse in einem Speicher 23, wie beispielsweise einem Register, das an den internen Bus 24 gekoppelt ist. Der Controller 1 ist dazu ausgebildet, die in dem Register 3 gespeicherten Diagnoseergebnisse regelmäßig über den Kommunikationskanal zwischen dem Controller 1 und der Treiberschaltung 2 abzufragen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel fragt der Controller 1 die in dem Register gespeicherten Diagnoseergebnisse nur dann ab, wenn dies benötigt wird, d. h. wenn ein Diagnoseergebnis vorliegt, das ein Eingreifen durch den Controller erfordert.
Die Integration der Diagnoseeinheit 22 in die Treiberschaltung 2 reduziert die Arbeitsbelastung des Controllers 1. Die komplette Signalkommunikation, die zum Abfragen der Operationsparameter in der Treibereinheit 3 benötigt wird, wird durch die Diagnoseeinheit 22 durchgeführt. Optional wertet die Diagnoseeinheit 22 die erhaltenen Betriebsparameter aus, um Diagnoseergebnisse zu erhalten, und speichert die Ergebnisse in dem Speicher 23. Der Controller 1 muss nur die Betriebsparameter oder Diagnoseergebnisse aus dem Speicher 23 abrufen.
Wenn die Diagnoseergebnisse einen Fehlerzustand der Treibereinheit 3 anzeigen, ist der Controller 1 dazu ausgebildet, geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Diese Maßnahmen können folgende Maßnahmen umfassen: das Unterbrechen der Spannungsversorgung des Schutzsystems, um eine unbeabsichtigte Aktivierung des Systems zu verhindern und/oder das Ausgeben von Warnmeldungen an Benutzer des Schutzsystems (Insassen des Fahrzeugs).
Bei dem vorliegenden System ist keine Synchronisation zwischen dem Abfragen der Betriebsparameter von der Treibereinheit 3 und der Verarbeitung dieser Betriebsparameter, um Diagnoseergebnisse zu erhalten, einerseits, und dem Abfragen der Diagnoseergebnisse durch den Controller 1, andererseits, erforderlich. Der Controller 1 kann die Diagnoseergebnisse jederzeit dann abfragen, wenn er hierzu Verarbeitungsressourcen hat.
Um die Zeit zwischen dem Detektieren eines Fehlerzustands der Treibereinheit 3 und dem Weitergeben der Information über den Fehlerzustand an den Controller 1 zu verringern, weist eine Schaltungsanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel einen direkten Kommunikationspfad zwischen der Diagnoseeinheit 22 und dem Controller 1 auf. 2 veranschaulicht schematisch ein Beispiel einer Schaltungsanordnung mit einem solchen direkten Kommunikationspfad. Bei dieser Schaltungsanordnung weisen der Controller 1 und die Treiberschaltung 2 Kommunikationsanschlüsse 1INT, 2INT auf, die nachfolgend als Interrupt-Anschlüsse bezeichnet werden. Der Controller 1 umfasst einen Interrupt-Handler 13, der zwischen den Interrupt-Anschluss 1INT und die Verarbeitungseinheit 12 geschaltet ist. Bei dieser Schaltung ist die Diagnoseeinheit 22 dazu ausgebildet, ein Interrupt-Signal S_INT über den direkten Kommunikationspfad an den Controller 1 jedes Mal dann zu senden, wenn ein Fehlerzustand der Treibereinheit 3 detektiert wird. Der Controller 1 ist dazu ausgebildet, bei Empfangen des Interrupt-Signals S_INT die Diagnoseergebnisse aus dem Speicher 23 abzurufen. Außerdem kann das Interrupt-Signal S_INT bereits Informationen über die Diagnoseergebnisse enthalten, wie beispielsweise ein Statusbit.
Das Interrupt-Signal S_INT unterbricht eine aktuelle Signalverarbeitungsroutine des Controllers 1 und reduziert damit die Zeit zwischen der Detektion des Fehlerzustands und dem Zeitpunkt, zu dem die Information über den Fehlerzustand an den Controller 1 geliefert wird. Außerdem kann bei Verwendung des Interrupt-Signals S_INT die Anzahl der durch den Controller 1 durchgeführten Abfrageprozesse reduziert werden, da ein Abfragen der Diagnoseeinheit 22 nur in solchen Fällen notwendig ist, in denen dies durch das Interrupt-Signal S_INT angezeigt wird.
3 veranschaulicht ein Beispiel der Treibereinheit 3. Die Treibereinheit gemäß diesem Beispiel umfasst eine Schnittstellenschaltung 7, die an den internen Bus 24 gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, die Signalkommunikation zwischen der Treibereinheit 3 und anderen an den internen Bus 24 gekoppelten Einheiten durchzuführen, wie beispielsweise der Diagnoseeinheit 22 oder dem Controller 1, wobei letzterer über den Kommunikationskanal zwischen dem Controller 1 und der Treiberschaltung 2 an den internen Bus 24 gekoppelt ist. Die Treibereinheit 3 umfasst außerdem eine Ausgangsstufe 4, die an die wenigstens zwei Last- oder Versorgungsanschlüsse 22, 23 gekoppelt ist. Die Schnittstellenschaltung 7 ist an die Ausgangsstufe 4 über eine Steuersignalverbindung angeschlossen. Über diese Verbindung werden Steuer- oder Treibersignale, die durch die Schnittstellenschaltung 7 von dem Controller 1 empfangen werden, an die Ausgangsstufe 4 weitergeleitet. Durch diese Steuer- oder Treibersignale kann die Ausgangsstufe 4 aktiviert werden, um ein Aktivierungselement, wie beispielsweise eine Zündpille, das an die Ausgangsanschlüsse 22, 23 gekoppelt ist, auszulösen. Optional ist eine Treiberstufe 5 zwischen die Schnittstellenschaltung 7 und die Ausgangsstufe 4 gekoppelt. Die Treiberschaltung 5 ist dazu ausgebildet, aus den durch die Schnittstellenschaltung 7 bereitgestellten Steuersignalen Treibersignale zu erzeugen, die zum Ansteuern der Ausgangsstufe 4 geeignet sind.
Die Treibereinheit 3 umfasst außerdem eine Messeinheit 6, die an die Ausgangsstufe 4 gekoppelt ist. Die Messeinheit 6 ist dazu ausgebildet, Betriebsparameter der Ausgangsstufe oder optionaler Treiberstufen 5 zu messen, und diese Betriebsparameter an die Schnittstellenschaltung 7 zu liefern, von wo sie durch die Diagnoseeinheit 22 abgerufen werden können. Es sei erwähnt, dass Verbindungen zwischen den einzelnen Einheiten der Treibereinheit 3 in 3 nur schematisch dargestellt sind. Die Linien zwischen den einzelnen in 3 dargestellten verschiedenen Einheiten repräsentieren nicht physikalische Leitungen zwischen den einzelnen Einheiten, sondern veranschaulichen Verbindungen zwischen den einzelnen Einheiten. Anhand der nachfolgenden Beschreibung wird ersichtlich, dass mehr als eine Signalleitung zwischen den einzelnen Einheiten der Treibereinheit 3 vorhanden sein können.
4 veranschaulicht ein detaillierteres Beispiel der Treibereinheit 3. Die Treibereinheit 3 gemäß 4 besitzt eine Ausgangsstufe 4, die geeignet ist, eine Zündpille Z eines Airbagsystems zu aktivieren oder auszulösen. Die Ausgangsstufe 4 umfasst zwei Transistoren, wie beispielsweise MOSFETs, die jeweils einen Ansteueranschluss und zwei Lastanschlüsse aufweisen. Bei MOSFETs ist der Ansteueranschluss ein Gateanschluss und die Lastanschlüsse sind Drain- und Sourceanschlüsse. Die Treibereinheit weist vier Last- oder Versorgungsanschlüsse 22, 23, 24, 25 auf, wobei die Lastanschlüsse jedes der Transistoren 41, 42, an einen dieser Anschlüsse 22, 23, 24, 25 angeschlossen sind. Bei einem betriebsbereiten Airbagsystem sind die Laststrecken der zwei Transistoren 41, 42 in Reihe zueinander und in Reihe zu der Zündpille Z geschaltet, wobei diese Reihenschaltung zwischen die Anschlüsse für ein erstes und ein zweites Versorgungspotential V1, GND geschaltet ist. In dem Beispiel gemäß 4 ist das erste Versorgungspotential V1 ein positives Versorgungspotential und das zweite Versorgungspotential GND ist ein negatives Versorgungspotential oder Bezugspotential, wie beispielsweise Masse. Diese betriebsbereite Verdrahtung einer Treibereinheit 3 in einem Airbagsystem ist in 4 in gestrichelten Linien dargestellt. Gemäß diesem Beispiel ist ein erster Lastanschluss (Drainanschluss) eines ersten Transistors 41, der nachfolgend als High-Side-Transistor oder High-Side-Schalter bezeichnet wird, über einen ersten Versorgungsanschluss 22 der Treibereinheit 3 an das positive Versorgungspotential V1 gekoppelt und dessen zweiter Lastanschluss (Sourceanschluss) ist an einen ersten Anschluss der Zündpille Z über einen ersten Lastanschluss 23 angeschlossen. Ein erster Lastanschluss (Drainanschluss) eines zweiten Transistors 42, der auch als Low-Side-Transistor oder Low-Side-Schalter bezeichnet wird, ist an einen zweiten Anschluss einer Zündpille über einen zweiten Lastanschluss 24 der Treibereinheit 3 angeschlossen und dessen zweiter Lastanschluss (Sourceanschluss) ist an das Bezugspotential GND über einen zweiten Versorgungsanschluss 25 der Treibereinheit 3 gekoppelt.
In dem vorangehenden Absatz gilt die in Klammern angegebene Information, die sich auf die Lastanschlüsse der zwei Transistoren 41, 42 bezieht, für eine Ausgangsstufe 4, bei der die zwei Transistoren 41, 42 n-MOSFET sind. Alternativ kann der High-Side-Schalter 41 ein p-MOSFET sein. In diesem Fall wäre der Sourceanschluss dieses MOSFET an den ersten Versorgungsanschluss 22 angeschlossen und der Drainanschluss wäre an den ersten Lastanschluss 23 angeschlossen.
Um die Ausgangsstufe 4 zu aktivieren werden beide Transistoren 41, 42 durch ein erstes und ein zweites Steuersignal S41, S42 eingeschaltet, die den Ansteueranschlüssen der Transistoren 41, 42 von der Schnittstellenschaltung 7 zugeführt sind. Die Schnittstellenschaltung 7 erzeugt diese zwei Steuersignale S41, S42 aus Signalen, die ihr über den internen Bus 24 von dem Controller 1 zugeführt sind. Das Auslösen einer Zündpille eines Airbags erfordert üblicherweise, dass ein Strom mit einer vorgegebenen Amplitude für eine vorgegebene Zeitdauer durch die Zündpille fließt. Optional weist die Ausgangsstufe 4 eine Stromsteuerschaltung 44 auf, die an wenigstens einem der zwei Transistoren 41, 42 gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, den durch den wenigstens einen Transistor fließenden Strom einzustellen. Eine solche Stromsteuerschaltung ist schematisch in 4 dargestellt. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Stromsteuerschaltung an den ersten Transistor 41 gekoppelt und umfasst: eine Strommesseinheit 43, die einen Laststromfluss durch den ersten Transistor 41 misst; und eine Steuerschaltung 44, die das dem ersten Transistor 41 zugeführte Steuersignal S41 abhängig von dem durch die Strommesseinheit 43 bereitgestellten Strommesssignal S41 erzeugt. Das Strommesssignal S43 repräsentiert einen Stromfluss durch die Laststrecke des Transistors 41. Die Steuerschaltung 44 stellt das Steuersignal S41 des ersten Transistors 41 ein, um den durch den Transistor 41 fließenden Strom auf einen vorgegebenen Wert einzustellen.
Optional weist die Treiberschaltung 5 bei der Anordnung gemäß 4 eine erste Treiberstufe 51, die das erste Steuersignal S41 bereitstellt, und eine zweite Treiberstufe 52, die das zweite Steuersignal S42 bereitstellt, auf. Den ersten und zweiten Treiberstufen 51, 52 sind Steuersignale S51, S52 von der Schnittstellenschaltung 7 zugeführt. Diese Signale S51, S52 sind beispielsweise Logiksignale. Die ersten und zweiten Treiberstufen 51, 52 sind dazu ausgebildet, diese Logiksignale zu verstärken, um die Steuersignale der zwei Transistoren 41, 42 bereitzustellen. Die Transistoren 41, 42 sind beispielsweise Leistungstransistoren. Eine zwischen Gate und Source dieser Transistoren anzulegende Spannung, um diese Transistoren einzuschalten, liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 V und 15 V.
Die Messschaltung 6, die Betriebsparameter der Ausgangsstufe 4 und/oder der Treiberstufe 5 misst, ist in 4 nur schematisch dargestellt. Nachfolgend werden verschiedene Beispiele der Messschaltung 6 zum Messen verschiedener Betriebsparameter, wie beispielsweise eines elektrischen Widerstandes zwischen den Ausgangsanschlüssen 22, 23 oder von Signalpegeln von internen oder externen Spannungen, unter Bezugnahme auf Figuren erläutert.
5 veranschaulicht ein erstes Beispiel der Messschaltung 6. Bei diesem Beispiel weist die Messschaltung 6 eine erste Einheit 61 zum Messen des elektrischen Widerstandes zwischen den zwei Lastanschlüssen 23, 24 als ersten Betriebsparameter auf. Der elektrische Widerstand zwischen diesen zwei Anschlüssen 23, 24 gibt an, ob eine Zündpille zwischen den zwei Anschlüssen 23, 24 vorhanden ist und ob diese Zündpille einen geeigneten Widerstand aufweist, um ausgelöst zu werden, wenn die ersten und zweiten Transistoren 41, 42 eingeschaltet werden.
Die erste Einheit 61 weist eine erste Stromquelle 613 auf, die zwischen einen der Lastanschlüsse 23, 24 und ein erstes Messeinheit-Versorgungspotential gekoppelt ist, wobei der zweite der zwei Lastanschlüsse 23, 24 an ein zweites Messeinheit-Versorgungspotential gekoppelt ist. Bei dem Beispiel gemäß 5 ist ein erstes Messeinheit-Versorgungspotential V2 ein positives Potential, das dem positiven Versorgungspotential der Treiberstufe 5 (vgl. 4) entsprechen kann. Das zweite Messeinheit-Versorgungspotential kann ein Bezugspotential GND sein. Das erste Messeinheit-Versorgungspotential V2 ist insbesondere geeignet, die verschiedenen Komponenten der Messeinheit, wie beispielsweise Verstärker, Komparatoren, usw., zu versorgen.
Bei dem Beispiel gemäß 5 ist die erste Stromquelle 613 zwischen den zweiten Lastanschluss 24 und Bezugspotential GND geschaltet, während der erste Lastanschluss 23 an das erste Messeinheit-Versorgungspotential V2 gekoppelt ist. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel; die Stromquelle 613 könnte auch zwischen den ersten Lastanschluss 23 und das erste Versorgungspotential V2 geschaltet sein. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel ist der erste Lastanschluss 23 an das Versorgungspotential über einen Schalter 614 gekoppelt.
Die erste Stromquelle 613 kann aktiviert und deaktiviert werden. Um den elektrischen Widerstand zwischen den zwei Ausgangsanschlüssen 23, 24 zu messen, wird die Stromquelle 613 aktiviert und der erste Lastanschluss 23 wird durch Einschalten des Schalters 614 an das Versorgungspotential V2 angeschlossen. Zum Aktivieren und Deaktivieren der Stromquelle 613 ist ein weiterer Schalter 612 in Reihe zu der Stromquelle 613 geschaltet, wobei die Stromquelle 613 jedes Mal dann aktiviert wird, wenn der Schalter 612 geschlossen ist. Die Stromquelle 613 ist jedes Mal dann deaktiviert, wenn der Schalter 612 offen ist. Der erste Schalter 612 wird geöffnet und geschlossen mittels eines Aktivierungssignals S612, das durch eine Schnittstellenschaltung 7 bereitgestellt wird und das einen Aktivierungs- oder Deaktivierungspegel annimmt. Dieses Aktivierungssignal S612 steuert den zwischen den ersten Ausgangsanschluss 23 und das erste Versorgungspotential geschalteten Schalter 614 und auch den Schalter 612, der die Stromquelle 613 aktiviert und deaktiviert. Die Schalter 612, 614 sind geschlossen, um die Stromquelle 613 zu aktivieren, wenn das Aktivierungssignal S612 einen Aktivierungspegel aufweist, und sind geöffnet, um die Stromquelle 613 zu deaktivieren, wenn das Aktivierungssignal S612 einen Deaktivierungspegel aufweist. Die Schalter 612, 614 sind in 5 nur schematisch dargestellt. Es sei erwähnt, dass ein beliebiger elektrisch steuerbarer Schalter, wie beispielsweise ein Transistor, für diese Schalter 612, 614 verwendet werden kann. Es sei außerdem erwähnt, dass das Aktivieren oder Deaktivieren einer Stromquelle durch Einschalten oder Ausschalten eines in Reihe zu der Stromquelle geschalteten Schalters nur ein Beispiel ist. Selbstverständlich können beliebige andere Maßnahmen zum Aktivieren oder Deaktivieren einer Stromquelle ebenso verwendet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 besteht auch die Möglichkeit, einen der beiden Schalter, insbesondere den Schalter 612, wegzulassen.
Die erste Einheit 61 umfasst außerdem einen Differenzverstärker 611 mit einem ersten Eingang, der an den ersten Lastanschluss 23 gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der an den zweiten Lastanschluss 24 gekoppelt ist. Bei dem Beispiel ist der erste Verstärkereingang ein nicht-invertierender Eingang, während der zweite Verstärkereingang ein invertierender Eingang ist. Die erste Einheit 61 wird deaktiviert, wenn das Aktivierungssignal S612 einen Aktivierungspegel aufweist, so dass die Stromquelle 613 einen Strom durch die Zündpille Z treibt. Ein Spannungsabfall über der Zündpille Z, der durch den Differenzverstärker 611 gemessen wird, repräsentiert den elektrischen Widerstand der Zündpille. Wenn diese Spannung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, oder sogar einer Spannung zwischen dem ersten Messeinheit-Versorgungspotential V2 und Referenzpotential GND entspricht, wird angenommen, dass die Zündpille Z entweder defekt ist, oder dass keine Zündpille vorhanden ist.
Der Differenzverstärker 611 liefert ein Ausgangssignal S611, das die Spannung zwischen den Lastanschlüssen 23, 24 repräsentiert, und das daher den elektrischen Widerstand zwischen diesen zwei Anschlüssen 23, 24 repräsentiert. Der Schnittstellenschaltung 7 ist das Messsignal 611 geführt und die Schnittstellenschaltung 7 stellt dieses Messsignal S611 der Diagnoseeinheit 22 (vgl. 1 und 2) über den internen Bus 24 zur Verfügung.
6 veranschaulicht anhand eines Beispiels wie Signale oder Informationen zwischen dem internen Bus 24 und den einzelnen Funktionsblöcken der Treibereinheit 3 übertragen werden können. Dieses Beispiel veranschaulicht die Kommunikation zwischen dem internen Bus 24 und der ersten Einheit 61, wie sie in 5 dargestellt sind. Allerdings gilt das in 6 dargestellte Konzept für andere Funktionsblöcke der Treibereinheit 3 in gleicher Weise.
Um die Kommunikation zwischen dem internen Bus 24 und der ersten Einheit 61 durch die Schaltung 6 durchzuführen, weist die Schnittstellenschaltung 7 eine erste Schnittstelleneinheit 71 auf. Die Schnittstelleneinheit 71 weist zwei Speicher 711, 712, wie beispielsweise Register, auf, die an den internen Bus 24 gekoppelt sind. Ein erstes Register 711 speichert ein digitales Äquivalent des Aktivierungssignals 612, das dem ersten Schalter 612 zugeführt wird, und das zweite Register 712 speichert ein digitales Äquivalent des Ausgangssignals S611 des Differenzverstärkers 611. Das digitale Äquivalent des Aktivierungssignals S612 kann durch die Diagnoseeinheit 22 über den internen Bus 24 in das erste Register 711 geschrieben werden. Außerdem kann das digitale Äquivalent des Messsignals S611 durch die Diagnoseeinheit 22 über den internen Bus 24 aus dem zweiten Register 712 ausgelesen werden. Das Übertragungsprotokoll zum Übertragen von Daten zwischen der Diagnoseeinheit 22 und den Registern 711, 712 der ersten Schnittstelleneinheit 71 kann ein beliebiges Übertragungsprotokoll sein, das geeignet ist zum Schreiben von Daten in die Register 711, 712 der ersten Schnittstelleneinheit 71 und zum Auslesen von Daten aus diesen Registern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein On-Chip-Bus, wie beispielsweise ein Adress- und Datenbus (nicht dargestellt) zum Austauschen von Daten zwischen der Diagnoseeinheit 22 und der ersten Schnittstelleneinheit 71 verwendet. Die Verwendung beispielsweise einer SPI-Schnittstelle hilft, die Anzahl von Kommunikationsleitungen zu reduzieren, die zwischen der Diagnoseeinheit 22 und der ersten Schnittstelleneinheit 71 benötigt werden.
Ein erster Digital-Analog-Wandler (digital-to-analog converter, DAC) ist an das erste Register 711 angeschlossen und erzeugt das Aktivierungssignal S612 aus dem in dem ersten Register 711 gespeicherten digitalen Äquivalent dieses Signals. Das digitale Äquivalent des Messsignals S611 wird durch einen Analog-Digital-Wandler (analog-to-digital converter, ADC) aus dem Messsignal S611 erzeugt und in dem zweiten Register 712 gespeichert.
Bezugnehmend auf die vorangehende Erläuterung ist die Diagnoseeinheit 22 dazu ausgebildet, regelmäßig wenigstens einen Betriebsparameter von der Treibereinheit 3 abzurufen. Eine Interaktion zwischen der Diagnoseeinheit 22 und der Treibereinheit 3 zum Abrufen eines Betriebsparameters wird unter Bezugnahme auf die in den 5 und 6 veranschaulichten Beispielen kurz erläutert. In einem ersten Schritt aktiviert die Diagnoseeinheit 22 die erste Einheit 61 durch Schreiben eines digitalen Wortes, das einen Aktivierungspegel des Aktivierungssignals S612 repräsentiert, in das erste Register 711. In einem nächsten Schritt liest die Diagnoseeinheit 22 das die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 23, 24 repräsentierende digitale Wort aus dem zweiten Register 712 aus. Dieser aus dem zweiten Register 712 abgerufene Wert entspricht dem Betriebsparameter. Dieser Betriebsparameter wird in der Diagnoseeinheit 22 verarbeitet, beispielsweise durch Vergleichen des Betriebsparameters mit einem Referenzwert.
Die Diagnoseeinheit 22 stellt ein Diagnoseergebnis zur Verfügung, das abhängig ist von dem Ergebnis der Verarbeitung des Betriebsparameters, und schreibt das Diagnoseergebnis in den Speicher 23. Nach Lesen des Betriebsparameters aus dem zweiten Register 712 wird die erste Einheit 61 deaktiviert durch Setzen des in dem ersten Register 711 gespeicherten Datenwortes auf einen geeigneten Wert, der bewirkt, dass die Schalter 612, 614 geöffnet werden. Die erste Einheit 61 bleibt deaktiviert, bis sie erneut für einen nächsten Zyklus zum Erhalten des Betriebsparameters aktiviert wird.
Der Controller 1 muss in den Prozess zum Erhalten des Betriebsparameters von der Treibereinheit 3 und zum Auswerten des Betriebsparameters nicht eingebunden sein, sondern muss nur Diagnoseergebnisse aus dem Speicher 23 der Treiberschaltung 2 abrufen. Die Arbeitsbelastung des Controllers ist dadurch reduziert.
Bei einem Beispiel ist auch der Controller 1 dazu ausgebildet, die Diagnosefunktionen, die durch die Diagnoseeinheit 22 durchgeführt werden, durchzuführen. In diesem Fall greift der Controller 1 über den Kommunikationskanal zwischen dem Controller 1 und der Treiberschaltung 2 und über den internen Bus 24 direkt auf die Treibereinheit 3 zu und ruft Betriebsparameter direkt von der Treibereinheit 3 ab. Auf diese Weise kann der Controller 1 beispielsweise von der Diagnoseeinheit 22 erhaltene Diagnoseergebnisse verifizieren. Diese ”Verifizierung von Diagnoseergebnissen” kann einen Vergleich eines von der Diagnoseeinheit 22 erhaltenen ersten Diagnoseergebnisses mit einem durch den Controller 1 erhaltenen zweiten Diagnoseergebnis umfassen, wobei das zweite Diagnoseergebnis durch direktes Abrufen der Betriebsparameter von der Treibereinheit 3 erhalten wird. Wenn die ersten und zweiten Diagnoseergebnisse identisch sind, kann ein korrekter Betrieb des Systems angenommen werden. Im anderen Fall können Fehler in der Diagnoseeinheit 2 oder dem Controller 1 vorhanden sein. Im Falle eines Fehlers können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, wie beispielsweise Benachrichtigen des Nutzers oder Überführen des Systems in einen sicheren Zustand.
7 veranschaulicht ein zweites Beispiel einer Messschaltung 6. Diese Messschaltung 6 umfasst eine zweite Einheit 62. Die zweite Einheit 62 liefert eine Information über einen zweiten Betriebszustand, der durch ein Ausgangssignal S622 der zweiten Einheit 62 repräsentiert ist. Der zweite Betriebsparameter, der durch die zweite Einheit 62 gemessen wird, ist ein erster Leckstrom zwischen einer Spannungsquelle, wie beispielsweise einer Spannungsquelle, die die erste Versorgungsspannung liefert oder einer Batterie des Fahrzeugs, und dem ersten Ausgangsanschluss 23. Ein Leckstrom-Szenario, bei dem ein Leckstrom zwischen einer Spannungsquelle und dem ersten Ausgangsanschluss 23 vorhanden ist, ist in 7 in gepunkteten Linien dargestellt. Ein Strompfad, der ein Fließen dieses Leckstroms ermöglicht, kann innerhalb der Treiberschaltung (wie in 7 dargestellt) oder außerhalb der Treiberschaltung vorhanden sein.
Die zweite Einheit 62 umfasst eine erste Stromquelle 621, die zwischen den zweiten Ausgangsanschluss 24 und einen Knoten für ein Referenzpotential, wie beispielsweise den zweiten Versorgungsanschluss 25, geschaltet ist. Eine Spannungsmesseinheit 624 ist zwischen den zweiten Anschluss 23, 24 geschaltet und ist dazu ausgebildet, ein Spannungsmesssignal S624 zu erzeugen, das eine Spannung zwischen den zwei Ausgangsanschlüssen 23, 24 repräsentiert. Einem Komparator 622 ist das erste Spannungsmesssignal S624 zugeführt. Der Komparator 622 ist dazu ausgebildet, das Spannungsmesssignal S624 mit einem durch eine Referenzspannungsquelle 623 bereitgestellten Referenzsignal V623 zu vergleichen, und ist dazu ausgebildet, das Ausgangssignal S622 der zweiten Einheit abhängig von diesem Vergleich zu erzeugen.
Zum Messen des zweiten Betriebsparameters wird die zweite Stromquelle 621 durch ein bereitgestelltes Aktivierungssignal S621 aktiviert. Das Aktivierungssignal S621 wird der Schnittstellenschaltung 7 über den internen Bus 24 beispielsweise von der Diagnoseschaltung 22 zugeführt. Der erste Betriebsparameter S622 wird durch die Schnittstellenschaltung 7 beispielsweise von der Diagnoseschaltung 22 über den internen Bus 24 abgerufen. Bezüglich der Schritte zum Weiterleiten des Aktivierungssignals S621 von dem internen Bus 24 an die erste Stromquelle 621 und bezüglich der Schritte um Abrufen des zweiten Betriebsparameters, der durch das Ausgangssignal S622 repräsentiert ist, über den internen Bus durch die Diagnoseeinheit 622 gelten die Erläuterungen entsprechend, die zuvor bezüglich der Signale S611, S612, die in den 5 und 6 dargestellt sind, gemacht wurden.
Die zweite Einheit 62 ist aktiviert, um den zweiten Betriebsparameter zu messen, wenn die erste Stromquelle 621 durch das erste Aktivierungssignal S621 aktiviert ist. Wenn kein Leckstrompfad zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Ausgangsanschluss 23 vorhanden ist, der die Laststrecke des sperrenden Transistors 41 überbrückt, fließt kein Strom oder nur ein minimaler Strom durch die Last Z getrieben durch die erste Stromquelle 621. Ein Spannungsabfall zwischen den Ausgangsanschlüssen 23, 24 ist in diesem Fall geringer als die erste Referenzspannung V621. Wenn andererseits ein Leckstrom vorhanden ist, ist der Spannungsabfall zwischen den zwei Ausgangsanschlüssen 23, 24 wesentlich höher als bei dem Szenario, bei dem kein Leckstrom vorhanden ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist ein nicht-invertierender Eingang des Komparators 621 an die Spannungsmesseinheit angeschlossen, und der invertierende Eingang ist an die Referenzspannungsquelle 623 angeschlossen. Wenn kein Leckstrompfad zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Ausgangsanschluss 23 vorhanden ist, weist das Ausgangssignal S622 in diesem Fall einen niedrigen Signalpegel auf, während das Ausgangssignal S622 einen hohen Signalpegel aufweist, wenn ein Leckstrom vorhanden ist. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die Eingänge der Komparatoren 622 könnten auch vertauscht werden, wobei in diesem Fall ein niedriger Signalpegel des Signals 621 einen Leckstrom bzw. einen Leckstrom oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes anzeigen würde, während ein hoher Signalpegel keinen Leckstrom bzw. einen Leckstrom unterhalb des vorgegebenen Schwellenwertes anzeigen würde. In der zweiten Diagnoseeinheit 62 könnte der Komparator durch einen Differenzverstärker ersetzt werden, der ein Ausgangssignal S622 erzeugt, das die Differenz zwischen dem Spannungsabfall über der Last Z und der Referenzspannung V623 repräsentiert. Das Bereitstellen dieser Differenz an die Schnittstellenschaltung 7 an Stelle eines digitalen Signals – das nur in der Lage ist, Informationen dahingehend zu liefern, ob oder ob nicht ein Leckstrom vorhanden ist – ermöglicht es der Verarbeitungseinheit, ein mögliches Leckstrom-Szenario besser auszuwerten.
Das Ausgangssignal S622 der zweiten Einheit 62 wird durch die Diagnoseeinheit 22 ausgewertet. Die Diagnoseeinheit 22 ist dazu ausgebildet, einen Fehlerzustand der Treibereinheit 3 zu detektieren, wenn dieses Ausgangssignal S622 einen Signalpegel aufweist, der einen Leckstrom anzeigt.
Optional ist eine dritte Einheit 63 vorhanden, die dazu ausgebildet ist, einen Leckstrom zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss 24 und einem Anschluss für ein Referenzpotential, beispielsweise dem zweiten Versorgungsanschluss 25, zu detektieren. Die dritte Einheit 63 liefert eine Information über einen dritten Betriebsparameter, der durch ein Ausgangssignal S632 der dritten Einheit 63 repräsentiert ist. Der dritte Betriebsparameter, der durch die dritte Einheit 63 gemessen wird, ist ein zweiter Leckstrom zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss 24 und einem Anschluss für ein Referenzpotential. Ein Leckstromszenario, bei dem ein Leckstrom zwischen einer Spannungsquelle und dem ersten Ausgangsanschluss 23 vorhanden ist, ist in 7 in gepunkteten Linien dargestellt. Eine elektrische Verbindung, die einen Leckstrom verursacht, kann innerhalb der Treibereinheit 4 (wie dargestellt) oder außerhalb der Treibereinheit 4 vorhanden sein.
Die dritte Einheit 63 umfasst eine zweite Stromquelle 631, die zwischen den ersten Ausgangsanschluss 23 und einen Knoten für ein Referenzpotential geschaltet ist. Der Knoten für das Referenzpotential ist bei dem in 7 dargestellten Beispiel der erste Versorgungsanschluss 22. Dennoch kann ebenso jedes andere Versorgungspotential verwendet werden. Die dritte Einheit 63 umfasst außerdem einen Komparator 632, dem das Spannungssignal S624 von der Spannungsmesseinheit 624 – die der zweiten und dritten Auswerteeinheit gemeinsam ist – zugeführt ist. Der Komparator 632 ist dazu ausgebildet, das Spannungsmesssignal S624 mit einer durch die Referenzspannungsquelle 633 bereitgestellten Referenzspannung V633 zu vergleichen und ist dazu ausgebildet, das Ausgangssignal S632 der dritten Einheit 63 abhängig von diesem Vergleich zu erzeugen.
Um den dritten Betriebsparameter zu messen, wird die zweite Stromquelle 631 durch ein zweites Aktivierungssignal S631, das durch die Schnittstellenschaltung 7 bereitgestellt wird, aktiviert. Das Aktivierungssignal S631 ist der Schnittstellenschaltung 7 über den internen Bus 24 beispielsweise von der Diagnoseschaltung 22 zugeführt. Der erste Betriebsparameter S632 wird von der Schnittstellenschaltung 7 beispielsweise von der Diagnoseschaltung 22 über den internen Bus 24 abgerufen. Bezüglich der Schritte zum Weiterleiten eines Aktivierungssignals S631 von dem internen Bus 24 an die erste Stromquelle 631 und bezüglich der Schritte zum Abrufen des zweiten Betriebsparameters, der durch das Ausgangssignal S632 repräsentiert ist, über den internen Bus 24 durch die Diagnoseschaltung 22 gelten die zuvor bezüglich der Signale S611, S612 anhand der 5 und 6 gemachten Ausführungen in entsprechender Weise.
Die dritte Einheit 63 ist aktiviert, um den dritten Betriebsparameter zu messen, wenn die zweite Stromquelle 631 durch das Aktivierungssignal S631 aktiviert ist. Wenn kein Leckstrompfad vorhanden ist, der die Laststrecke des sperrenden Transistors 42 überbrückt, fließt kein Strom oder nur ein minimaler Strom durch die Last Z verursacht durch die zweite Stromquelle 631. Ein Spannungsabfall über der Last Z ist in diesem Fall geringer als die zweite Referenzspannung V633. Andererseits, wenn ein Leckstrom vorhanden ist, ist der Spannungsabfall über der Last Z wesentlich höher als bei einem Szenario bei dem kein Leckstrom vorhanden ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist der nicht-invertierende Eingang des Komparators 622 an den ersten Lastanschluss 23 angeschlossen und der invertierende Eingang ist an die Referenzspannungsquelle 633 angeschlossen. Wenn kein Leckstrompfad zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Ausgangsanschluss 23 vorhanden ist, weist das Ausgangssignal S622 in diesem Fall einen niedrigen Signalpegel auf, während das Ausgangssignal S622 einen hohen Signalpegel aufweist, wenn ein Leckstrom vorhanden ist. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die Eingänge des Komparators 632 können auch vertauscht werden, wobei in diesem Fall ein niedriger Signalpegel des Signals S632 einen Leckstrom bzw. einen Leckstrom oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes anzeigen würde, während ein niedriger Signalpegel keinen Leckstrom bzw. einen Leckstrom unterhalb der vorgegebenen Schwelle anzeigen würde. Wie in der zweiten Einheit 62 könnte der Komparator 635 der dritten Einheit 63 durch einen Differenzverstärker ersetzt werden. Außerdem könnten die zweite und dritte Auswerteeinheit 62, 63 mit einem gemeinsamen Komparator oder Differenzverstärker implementiert werden, anstatt zwei Komparatoren oder Differenzverstärker 622, 635 vorzusehen.
Das Ausgangssignal S632 der dritten Einheit 63 wird durch die Diagnoseeinheit 22 ausgewertet. Die Diagnoseeinheit 22 ist dazu ausgebildet, einen Fehlerzustand der Treibereinheit 3 zu detektieren, wenn dieses Ausgangssignal S622 einen Signalpegel aufweist, der einen Leckstrom anzeigt.
Um zu verhindern, dass Verfahren zum Messen des ersten und zweiten Leckstromes sich gegenseitig beeinflussen, ist bei einem Beispiel vorgesehen, nur eine der Stromquellen 621, 631 der Messeinheiten zu einem Zeitpunkt zu aktivieren.
8 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Messschaltung 6. Diese Messschaltung 6 umfasst eine vierte Einheit 64, die eine Information über einen vierten Betriebsparameter, der durch ein Ausgangssignal S642 der vierten Einheit 64 repräsentiert ist, zur Verfügung stellt. Der vierte Betriebsparameter, der durch die vierte Einheit 64 gemessen wird, ist ein Leckstrom zwischen unterschiedlichen Kanälen in einem System, das mehrere Kanäle aufweist. Jeder Kanal weist eine Treiberstufe zum Ansteuern eines Zündelements auf. In 8 ist außer dem Kanal mit der Treiberstufe 4, der zuvor erläutert wurde, die Treiberstufe 4n eines zweiten Kanals dargestellt. Ein Leckstromszenario, bei dem ein Leckstrom zwischen diesen zwei Kanälen fließen kann – was im vorliegenden Fall einen Leckstrom zwischen den ersten Ausgangsanschlüssen 23, 23n der zwei Kanäle bedeutet – ist in 8 in gepunkteten Linien dargestellt.
Die vierte Einheit 64 umfasst eine erste Stromquelle 641, die zwischen einen Anschluss für ein Versorgungspotential V2 und den ersten Ausgangsanschluss 23 geschaltet ist. Die vierte Einheit 64 umfasst außerdem eine Spannungsmesseinheit 644, die zwischen die ersten und zweiten Ausgangsanschlüsse 23, 24 geschaltet ist und die dazu ausgebildet ist, ein Spannungsmesssignal S644 zur Verfügung zu stellen, das eine Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 23, 24 repräsentiert. Einem Komparator 642 ist das Spannungsmesssignal S644 zugeführt und der Komparator 642 ist dazu ausgebildet, das Spannungsmesssignal S644 mit einer durch eine Referenzspannungsquelle 643 bereitgestellte Referenzspannung V643 zu vergleichen. Der Komparator 642 stellt das Ausgangssignal S642 der vierten Einheit 64 abhängig von diesem Vergleich zur Verfügung.
Die vierte Einheit 64 umfasst außerdem eine zweite Stromquelle 645, die zwischen einen zweiten Ausgangsanschluss 24n des zweiten Kanals und einen Anschluss für ein Referenzpotential, wie beispielsweise Masse, geschaltet ist. Die zweite Stromquelle kann durch ein Steuersignal S645 aktiviert und deaktiviert werden. Dieses Signal wird entweder von der Schnittstellenschaltung 7 des ersten Kanals oder von einer entsprechenden Schnittstellenschaltung 7n (in gestrichelten Linien dargestellt) des zweiten Kanals zur Verfügung gestellt.
Um einen Leckstrom zwischen den zwei Kanälen zu messen, werden die ersten und zweiten Stromquellen 641, 645 durch Aktivierungssignale S641, S645, die durch die Schnittstellenschaltung 7 bereitgestellt werden, aktiviert. Die Aktivierungssignale S641, S645 werden der Schnittstellenschaltung 7 über den internen Bus 24 beispielsweise von der Diagnoseeinheit 22 zugeführt. Der vierte Betriebsparameter S642 wird von der Schnittstellenschaltung 7 beispielsweise von der Diagnoseschaltung 22 über den internen Bus 24 abgerufen. Bezüglich der Schritte zum Weiterleiten des Aktivierungssignals S641 von dem internen Bus 24 an die Stromquelle 641 und bezüglich der Schritte zum Abrufen des vierten Betriebsparameters, der durch das Ausgangssignal S642 repräsentiert ist, über den internen Bus 24 durch die Diagnoseschaltung 22 gelten die zuvor für die in den 5 und 6 dargestellten Signale S611, S612 gemachten Ausführungen entsprechend.
Die vierte Einheit 64 ist aktiviert, um den vierten Betriebsparameter zu messen, wenn die Stromquellen 641, 645 durch die zugehörigen Aktivierungssignale S641, S645 aktiviert sind. Wenn ein Leckstrompfad zwischen zwei Kanälen vorhanden ist, ist ein signifikanter Spannungsabfall zwischen den Ausgangsanschlüssen 23, 24 vorhanden, der durch einen Strom bedingt ist, der durch die ersten und zweiten Stromquellen 641, 645 durch die Last Z getrieben wird. Wenn dieser Spannungsabfall größer ist als die Referenzspannung V643, die durch die Referenzspannungsquelle 643 bereitgestellt wird, nimmt das Komparatorausgangssignal S642 einen hohen Signalpegel an, der das Vorhandensein eines Leckstrompfads zwischen den zwei Kanälen anzeigt. Wie bei den zweiten und dritten Auswerteeinheiten, die anhand der 7 erläutert wurden, kann der Komparator 642 durch einen Differenzverstärker ersetzt werden. Es sei erwähnt, dass zwei oder mehr der Einheiten 61, 62, 63, 64, die einen Betriebsparameter der Ausgangsstufe 4 oder der Treiberstufe 5 messen, in der Messschaltung implementiert werden können.
9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Treibereinheit 3. Die Treibereinheit 3 gemäß 9 unterscheidet sich von der Treibereinheit 3 gemäß 3 dadurch, dass zusätzlich zu einer Schnittstellenschaltung 7, einer Messeinheit 6, einer Ausgangsstufe 4 und einer optionalen Treiberstufe 5 eine Fehler-Injektionseinheit 9 vorhanden ist. Die grundsätzliche Funktion der Fehler-Injektionseinheit 9 besteht darin, einen Fehlerzustand der Treibereinheit 3 zu simulieren.
Die Funktionsweise der Fehler-Injektionseinheit 9 wird nachfolgend anhand von 10 für ein Beispiel erläutert, bei dem der Widerstand zwischen den Lastanschlüssen 23, 24 als Betriebsparameter gemessen wird. Zum Messen dieses Betriebsparameters kann die erste Einheit 61, die anhand der 5 und 6 erläutert wurde, verwendet werden. Zum Injizieren eines Fehlers in die Messeinheit 61 weist die Fehler-Injektionseinheit 9 eine Stromquelle 91 auf, die parallel zu der ersten Stromquelle 613 der ersten Einheit 61 geschaltet ist. Die Stromquelle 91 der Fehler-Injektionseinheit 9 kann über ein Aktivierungssignal S91 aktiviert und deaktiviert werden. Das Aktivierungssignal S91 wird, wie das Aktivierungssignal S612 für die erste Stromquelle 613, durch die Diagnoseeinheit 22 oder den Controller 1 über den internen Bus 24 bereitgestellt. Wenn die Stromquelle 91 der Fehler-Injektionseinheit 9 aktiviert ist, fließt ein höherer Strom durch die Zündpille Z, der zu einem höheren Spannungsabfall zwischen den Ausgangsanschlüssen 23, 24 führt. Ein durch die Stromquelle 91 bereitgestellter Strom ist so gewählt, dass er den Spannungsabfall zwischen den Ausgangsanschlüssen 23, 24 auch bei einer Zündpille, die einen Widerstand innerhalb eines normalen Widerstandsbereichs besitzt, auf einen Wert oberhalb der Schwelle anheben, die einen Fehlerzustand anzeigt. Dadurch kann durch Aktivieren der Stromquelle 91 ein Fehlerzustand simuliert werden. Auf diese Weise können die Diagnoseeinheit 22 und/oder der Controller 1 eine korrekte Funktionsweise der ersten Einheit 61 verifizieren. Die erste Einheit 61 funktioniert korrekt, wenn nach Aktivieren der Stromquelle 91 das Ausgangssignal S611 über den vorgegebenen Schwellenwert ansteigt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Datenleitungen, die für eine Signalkommunikation zwischen der Diagnoseeinheit 22 und der Treibereinheit 3 oder für eine Signalkommunikation zwischen dem Controller 1 und der Treiberschaltung 2 verwendet werden, regelmäßig überprüft. Zu diesem Zweck kann ein Testsignalgenerator (nicht dargestellt) an ein Ende der Datenleitungen angeschlossen sein, wie beispielsweise an solche Enden der Datenleitungen, die beabstandet zu der Diagnoseschaltung 22 oder dem Controller 1 liegen. Der Testsignalgenerator ist dazu ausgebildet, regelmäßig Testsignale über die Datenleitungen zu senden, die durch die Diagnoseschaltung 22 und/oder den Controller 1 ausgewertet werden. Ein Fehler der Datenleitungen wird dann detektiert, wenn nach einer vorgegebenen Zeitdauer kein Testsignal empfangen wurde. Die Auswertung des Testsignals kann unter Verwendung eines Watchdogs in der Diagnoseschaltung 22 und/oder dem Controller 1 erfolgen.
Abschließend sei erwähnt, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert wurden, auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, auch wenn dies zuvor nicht explizit erwähnt wurde.

Claims

Schaltungsanordnung die einen Controller (1) und eine an den Controller (1) gekoppelte integrierte Treiberschaltung (2) aufweist, wobei die integrierte Treiberschaltung (2) aufweist: eine Treibereinheit (3), die wenigstens einen Betriebsparameter aufweist; und eine Diagnoseeinheit (22), die an die Treibereinheit (3) gekoppelt ist, wobei die Diagnoseeinheit (22) dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Betriebsparameter von der Treibereinheit (3) abzufragen, und an den Controller (1) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, die außerdem einen Speicher (23) aufweist, der an die Diagnoseeinheit (22) und den Controller (1) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die Diagnoseeinheit (22) dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Betriebsparameter in dem Speicher (23) abzuspeichern.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die Diagnoseeinheit (22) dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Betriebsparameter auszuwerten, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten, und dazu ausgebildet ist, das Diagnoseergebnis in dem Speicher (23) abzuspeichern.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin einen Kommunikationskanal zwischen dem Controller (1) und der integrierten Treiberschaltung (2) aufweist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der die integrierte Treiberschaltung weiterhin einen internen Bus (24) aufweist, wobei die Diagnoseeinheit (22), die Treibereinheit (3) und der Kommunikationskanal an den internen Bus (24) gekoppelt sind.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: einen Interrupt-Kanal zwischen der Diagnoseeinheit (22) und dem Controller (1).
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der Controller (1) ein Mikrocontroller ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der Controller (1) und die integrierte Treiberschaltung (2) in wenigstens zwei unterschiedlichen Schaltungen integriert sind.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin einen an den Controller (1) gekoppelten Sensor (10) aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Treibereinheit (3) aufweist: eine Ausgangsstufe 4, die wenigstens einen Betriebsparameter aufweist; eine Messeinheit (6), die an die Ausgangsstufe (4) gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Betriebsparameter zu messen; und eine Schnittstellenschaltung (7), die an die Diagnoseeinheit (22) und die Messeinheit (6) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, die weiterhin eine Treiberstufe (5) aufweist, die zwischen die Schnittstellenschaltung (7) und die Ausgangsstufe (4) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, bei der die Messeinheit (6) an die Treiberstufe (5) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Ausgangsstufe (4) aufweist: einen ersten Transistor (41) mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke, dessen Laststrecke zwischen einen ersten Versorgungsanschluss (22) und eine ersten Lastanschluss (23) der Treibereinheit (3) gekoppelt ist; und einen zweiten Transistor mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke, dessen Laststrecke zwischen einen zweiten Versorgungsanschluss (25) und einen zweiten Lastanschluss (24) der Treibereinheit (3) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, bei der die Messeinheit dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Widerstand zwischen den ersten und zweiten Lastanschlüssen (23, 24) als Betriebsparameter zu messen.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei der die Treibereinheit (3) außerdem eine Fehler-Injektionseinheit (9) aufweist, die dazu ausgebildet ist, aktiviert und deaktiviert zu werden, und die an die Schnittstelleneinheit (7) und die Messeinheit (6) gekoppelt ist.