DE102012220803B4 - Device for supplying voltage to a system component and system component - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (10) zur Spannungsversorgung einer Systemkomponente (20), wobei die Vorrichtung (10) zumindest über eine Spannungsversorgungsleitung (11) mit der Systemkomponente verbunden ist, wobei die Systemkomponente (20) über die Spannungsversorgungsleitung (11) mit einer für diese spezifischen Spannung versorgbar ist, wobei die Vorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, bei einem Einschaltvorgang der Systemkomponente (20)- eine an die Versorgungsleitung (11) angelegte Spannung von einem Startwert (U0) rampenförmig bis auf einen Endwert (Uaus) zu erhöhen;- an der Versorgungsleitung (11) vor dem Erreichen des Endwerts (Uaus) ein durch die Systemkomponente (20) erzeugtes stromcodiertes Signal auf eine Codierung hin auszuwerten;- in Abhängigkeit einer in der Codierung enthaltenen Information über die von der Systemkomponente (20) benötigte spezifische Spannung, den Endwert (Uaus) der Spannung an der Versorgungsleitung auf die spezifische Spannung als Versorgungsspannung der Systemkomponente (20) einzustellen.Device (10) for supplying voltage to a system component (20), the device (10) being connected to the system component at least via a voltage supply line (11), the system component (20) being able to be supplied with a specific voltage via the voltage supply line (11) The device (10) is designed to, when the system component (20) is switched on, - to increase a voltage applied to the supply line (11) from a start value (U0) in a ramp-like manner to an end value (Uout); - at the To evaluate a current-coded signal generated by the system component (20) for a coding before reaching the final value (Uaus); - depending on information contained in the coding about the specific voltage required by the system component (20), the End value (Uout) of the voltage on the supply line to the specific voltage as the supply voltage of the system component (20) to be set.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung einer Systemkomponente sowie eine Systemkomponente, welche von einer Vorrichtung mit Spannung versorgt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System, welches eine solche Vorrichtung und zumindest eine Systemkomponente umfasst.The invention relates to a device for supplying voltage to a system component and to a system component which is supplied with voltage by a device. The invention also relates to a system which comprises such a device and at least one system component.
Technische Systeme, welche insbesondere der Steuerung, Überwachung und Erfassung der Daten von Sensoren und/oder Aktuatoren dienen, bestehen häufig aus einer individuellen Kombination aus einem Mastersteuergerät und einem oder mehreren sog. Sub-Systemen. Solche technischen Systeme kommen u.a. im Umfeld von Kraftfahrzeugen, beispielsweise zur optischen Umfeldüberwachung mittels einer Mehrzahl an Kameras, zum Einsatz. Bei einem solchen technischen System besteht grundsätzlich das Problem, dass das Mastersteuergerät und die Sub-Systeme von mehreren Anbietern stammen können. Ebenso kann bei einem Austausch eines defekten Sub-Systems aufgrund eines Defekts ein technisch aktuelleres Sub-System zum Einsatz kommen. In allen erdenklichen Situationen muss hierbei sichergestellt sein, dass die Kombination aus Mastersteuergerät und dem oder den Sub-Systemen zueinander passt.Technical systems, which are used in particular to control, monitor and record the data from sensors and / or actuators, often consist of an individual combination of a master control device and one or more so-called sub-systems. Such technical systems are used, among other things, in the vicinity of motor vehicles, for example for optical environmental monitoring using a plurality of cameras. With such a technical system, there is fundamentally the problem that the master control device and the sub-systems can come from several providers. Likewise, if a defective sub-system is replaced due to a defect, a technically more up-to-date sub-system can be used. In all conceivable situations, it must be ensured that the combination of master control device and the sub-system (s) match each other.
Die erwähnten Sub-Systeme werden vielfach aus dem Mastersteuergerät heraus mit einer Versorgungsspannung versorgt. Dies kann auf zwei unterschiedliche Weisen erfolgen.The sub-systems mentioned are often supplied with a supply voltage from the master control device. This can be done in two different ways.
In einer ersten Variante wird eine das Mastersteuergerät versorgende Versorgungsspannung durch dieses hindurchgeschleift und dem bzw. den Sub-Systemen als Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt. Diese Vorgehensweise weist den Vorteil auf, dass das Mastersteuergerät keinerlei Kenntnis über den internen Aufbau des Sub-Systems zu haben braucht. Ein jeweiliges Sub-System arbeitet dann bezüglich einer eventuell notwendigen Spannungsregelung selbstständig. Dies hat zur Folge, dass jedes an das Mastersteuergerät angeschlossene Sub-System alle Anforderungen bezüglich der Spannungsversorgung einhalten muss. Besonders nachteilig ist hierbei, dass in jedem Sub-System Aufwand für die Spannungsregelung getragen werden muss und eine Verlustleistung aufgrund der Spannungsregelung auftritt, z.B. wenn aus der höheren eingehenden Versorgungsspannung von dem Mastersteuergerät eine kleinere, benötigte Versorgungsspannung erzeugt werden muss.In a first variant, a supply voltage supplying the master control device is looped through it and made available to the sub-system or systems as supply voltage. This procedure has the advantage that the master control device does not need to have any knowledge of the internal structure of the sub-system. A respective sub-system then works independently with regard to a possibly necessary voltage regulation. As a result, each sub-system connected to the master control device must comply with all requirements relating to the power supply. A particular disadvantage here is that the effort for voltage regulation must be borne in each sub-system and power loss occurs due to the voltage regulation, e.g. if a smaller, required supply voltage has to be generated from the higher incoming supply voltage by the master control device.
In einer zweiten Variante stellt das Mastersteuergerät die von einem jeweiligen Sub-System benötigte Versorgungsspannung bereit. Eine eventuell erforderliche Spannungsregelung erfolgt dann einmalig im Mastersteuergerät. Sub-Systeme, welche die gleiche Versorgungsspannung benötigen, können dann an den entsprechenden Spannungsausgang des Mastersteuergeräts angeschlossen werden. Durch diese Mehrfachnutzung im Mastersteuergerät ergeben sich hinsichtlich der Spannungsregelung erhebliche Einsparungen. Nachteilig ist jedoch, dass das Mastersteuergerät und die an dieses angeschlossenen Sub-Systeme bezüglich der Versorgungsspannung aufeinander abgestimmt sein müssen und nicht mehr unabhängig voneinander sind. Dies kann insbesondere im eingangs beschriebenen Fall des Austauschs eines Sub-Systems durch ein solches mit neuerem technischen Stand zu Problemen führen.In a second variant, the master control device provides the supply voltage required by a respective sub-system. Any voltage regulation that may be required then takes place once in the master control unit. Sub-systems that require the same supply voltage can then be connected to the corresponding voltage output of the master control device. This multiple use in the master control unit results in considerable savings in terms of voltage regulation. However, it is disadvantageous that the master control device and the sub-systems connected to it must be coordinated with one another with regard to the supply voltage and are no longer independent of one another. This can lead to problems in particular in the case of replacing a sub-system with one with a more recent technical standard, as described at the beginning.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass Leitungsverluste, d.h. der Leitungswiderstand, berücksichtigt werden müssen. Beispielsweise steht einem Steuergerät, welches über eine kurze Versorgungsleitung mit dem Mastersteuergerät verbunden ist, eine höhere Spannung zur Verfügung als einem Sub-System, das über eine im Vergleich sehr viel längere Leitung mit dem Mastersteuergerät verbunden ist. Dies kann beispielsweise dann zu Problemen führen, wenn die Einhaltung zulässiger Spannungstoleranzen beachtet werden muss.Another problem is that line losses, i.e. line resistance, must be taken into account. For example, a control device that is connected to the master control device via a short supply line has a higher voltage available than a sub-system that is connected to the master control device via a much longer line. This can lead to problems, for example, if compliance with permissible voltage tolerances has to be observed.
Aus den Druckschriften
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Spannungsversorgung einer Systemkomponente durch eine übergeordnete Vorrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.It is the object of the present invention to structurally and / or functionally improve the voltage supply of a system component through a higher-level device.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
Es wird eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung einer Systemkomponente vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung zumindest über eine Spannungsversorgungsleitung mit der Systemkomponente verbunden ist. Die Systemkomponente ist über die Spannungsversorgungsleitung mit einer für diese spezifische Spannung versorgbar. Bei der Vorrichtung handelt es sich insbesondere um ein Hauptsteuergerät eines Spannungsversorgungssystems, das aus der Vorrichtung und zumindest einer der genannten Systemkomponenten besteht.A device for supplying voltage to a system component is proposed, the device being connected to the system component at least via a voltage supply line. The system component can be supplied with a specific voltage via the voltage supply line. The device is in particular a Main control unit of a voltage supply system, which consists of the device and at least one of the system components mentioned.
Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, bei einem Einschaltvorgang der Systemkomponente eine an die Versorgungsleitung angelegte Spannung von einem Startwert rampenförmig bis auf einen Endwert zu erhöhen. Sie ist weiter dazu ausgebildet, an der Versorgungsleitung vor dem Erreichen des Endwerts ein durch die Systemkomponente erzeugtes stromcodiertes Signal auf eine Codierung hin auszuwerten. Schließlich ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit einer in der Codierung enthaltenen Information über die von der Systemkomponente benötigte spezifische Spannung, den Endwert der Spannung an der Versorgungsleitung auf die spezifische Spannung als Versorgungsspannung der Systemkomponente einzustellen.The device is designed to increase a voltage applied to the supply line from a start value in a ramp-shaped manner to an end value when the system component is switched on. It is also designed to evaluate a current-coded signal generated by the system component on the supply line for coding before the end value is reached. Finally, the device is designed to set the final value of the voltage on the supply line to the specific voltage as the supply voltage of the system component as a function of information contained in the coding about the specific voltage required by the system component.
Eine erfindungsgemäße Systemkomponente ist zumindest über eine Spannungsversorgungsleitung mit einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art verbunden. Die Systemkomponente ist über die Spannungsversorgungsleitung mit einer für diese spezifischen Spannung durch die Vorrichtung versorgbar. Die Systemkomponente ist dazu ausgebildet, bei einem Einschaltvorgang der Systemkomponente, bei dem durch die Vorrichtung eine an die Versorgungsleitung angelegte Spannung von einem Startwert rampenförmig bis auf einen Endwert erhöht wird, ein stromcodiertes Signal innerhalb eines Modulationsfensters zu erzeugen, wobei das Modulationsfenster durch einen unteren Spannungswert und einen oberen Spannungswert der rampenförmig ansteigenden Spannung definiert ist. Der untere und der obere Spannungswert sind kleiner als eine Spannung, die für eine Spannungsstabilisierung von Nutzkomponenten der Systemkomponente nicht ausreichend ist. Die Systemkomponente ist weiter dazu ausgebildet, das stromcodierte Signal an die Versorgungsleitung zu legen.A system component according to the invention is connected to a device of the type described above at least via a voltage supply line. The system component can be supplied via the voltage supply line with a voltage specific for this through the device. The system component is designed to generate a current-coded signal within a modulation window when the system component is switched on, in which the device increases a voltage applied to the supply line from a start value to a final value, the modulation window being a lower voltage value and an upper voltage value of the ramped voltage is defined. The lower and upper voltage values are less than a voltage that is not sufficient for voltage stabilization of useful components of the system component. The system component is also designed to apply the current-coded signal to the supply line.
Das erfindungsgemäße Spannungsversorgungssystem umfasst eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art sowie zumindest eine Systemkomponente, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist.The voltage supply system according to the invention comprises a device of the type described above and at least one system component which is designed according to the invention.
Weiter schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Spannungsversorgungssystems vor. Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt bei einem Einschaltvorgang der Systemkomponente eine durch die Vorrichtung an die Spannungsversorgungsleitung angelegte Spannung von einem Startwert rampenförmig bis auf einen Endwert erhöht. In einem nächsten Schritt wird innerhalb eines Modulationsfensters durch die Systemkomponente ein stromcodiertes Signal erzeugt, wobei das Modulationsfenster durch einen unteren Spannungswert und einen oberen Spannungswert der rampenförmig ansteigenden Spannung definiert ist, wobei der untere und der obere Spannungswert kleiner als eine Spannung sind, die für eine Spannungsstabilisierung von Nutzkomponenten der Systemkomponente nicht ausreichend ist. Hiernach wird das stromcodiertes Signal an die Versorgungsleitung angelegt. In einem nächsten Schritt wird durch die Vorrichtung das an der Versorgungsleitung vor dem Erreichen des Endwerts erzeugte stromcodierte Signal auf eine Codierung hin ausgewertet. Schließlich wird in Abhängigkeit einer in der Codierung enthaltenen Information über die von der Systemkomponente benötigte spezifische Spannung, der Endwert der Spannung an der Versorgungsleitung auf die spezifische Spannung als Versorgungsspannung der Systemkomponente eingestellt.The invention also proposes a method for operating a voltage supply system according to the invention. In this method, in a first step when the system component is switched on, a voltage applied by the device to the voltage supply line is increased from a starting value in a ramp-shaped manner to an end value. In a next step, a current-coded signal is generated by the system component within a modulation window, the modulation window being defined by a lower voltage value and an upper voltage value of the ramp-shaped increasing voltage, the lower and the upper voltage value being less than a voltage required for a Voltage stabilization of useful components of the system component is not sufficient. The current-coded signal is then applied to the supply line. In a next step, the device evaluates the current-coded signal generated on the supply line before reaching the end value for coding. Finally, depending on information contained in the coding about the specific voltage required by the system component, the final value of the voltage on the supply line is set to the specific voltage as the supply voltage of the system component.
Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht eine unabhängige Entwicklung von Systemkomponenten und Vorrichtung, unabhängig von einer Kenntnis über die von einer Systemkomponente erforderliche Versorgungsspannung. Auch sich durch unterschiedliche Leitungslängen ergebende Spannungsabfälle können durch den erfindungsgemäßen Vorschlag kompensiert werden. Insbesondere ist es möglich, die Systemkomponenten ohne eigenen Spannungsregler bereitzustellen, wodurch diese mit geringerem Bauraum realisiert werden können. Darüber hinaus können durch Spannungsregler hervorgerufene Verluste in den Sub-Systemen vermieden werden.The proposal according to the invention enables system components and apparatus to be developed independently, regardless of knowledge of the supply voltage required by a system component. Voltage drops resulting from different line lengths can also be compensated for by the proposal according to the invention. In particular, it is possible to provide the system components without their own voltage regulator, as a result of which they can be implemented with less installation space. In addition, losses in the sub-systems caused by voltage regulators can be avoided.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Vorgehens besteht darin, dass dieses insbesondere bei Power-Over-Bus-Systemen, wie z.B. Ethernet oder BroadRREach, zum Einsatz kommen kann. Bei diesen Systemen ist eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung gegeben.Another advantage of the proposed procedure is that it can be used in particular in Power-Over-Bus systems such as Ethernet or BroadRREach. These systems have a point-to-point connection.
Eine Verwendung kann beispielsweise im Umfeld des sog. ICAM-Systems erfolgen, in dem eine Mehrzahl an auf dem Ethernet-Standard basierten Kameras als Systemkomponente an ein zentrales Hauptsteuergerät angeschlossen werden.It can be used, for example, in the area of the so-called ICAM system, in which a plurality of cameras based on the Ethernet standard are connected as system components to a central main control device.
Das Vorgehen der Erfindung beruht darauf, dass die von einer Systemkomponente benötigte Versorgungsspannung, welche in der vorliegenden Beschreibung als spezifische Spannung bezeichnet ist, während eines Einschaltvorgangs an die Vorrichtung durch ein stromcodiertes Signal übertragen werden kann, wodurch die Spannungsversorgungsvorrichtung das erforderliche Spannungsniveau bereitstellt. Hierbei macht man sich den Umstand zunutze, dass alle elektronischen Komponenten ein ausgeprägtes Einschaltverhalten aufweisen, bis ein stabiler Zustand erreicht ist, so dass die Systemkomponente betrieben werden kann. Dieses ausgeprägte Einschaltverhalten wird durch den rampenförmigen Anstieg der Spannung von einem Startwert bis zu einem Endwert derart verlängert, dass ein Modulationsfenster zur Verfügung steht, in welchem die für die Mitteilung der speziellen Spannung erforderliche Kommunikation vermittels des stromcodierten Signals erfolgen kann, wobei die hierfür notwendigen Bauteile mit einer kleineren Spannung als die spezifische Spannung betrieben werden.The procedure of the invention is based on the fact that the supply voltage required by a system component, which is referred to as the specific voltage in the present description, can be transmitted to the device by a current-coded signal during a switch-on process, whereby the voltage supply device provides the required voltage level. Here one makes use of the fact that all electronic components have a pronounced switch-on behavior until a stable state is reached, so that the system component can be operated. This pronounced Switch-on behavior is extended by the ramp-shaped increase in voltage from a start value to an end value in such a way that a modulation window is available in which the communication required for reporting the specific voltage can take place by means of the current-coded signal voltage lower than the specific voltage.
Die Vorrichtung wird von einer eigenen Energiequelle, wie z.B. einer Batterie, mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt. Die Batterie kann beispielsweise die Batterie eines Fahrzeugs sein, welche eine Bordnetzspannung, in der Regel 12 V, zur Verfügung stellt.The device is supplied with a supply voltage from its own energy source, such as a battery. The battery can be, for example, the battery of a vehicle, which provides a vehicle electrical system voltage, usually 12 V.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese eine Strommesseinrichtung zur Erfassung eines in der Versorgungsleitung fließenden Stroms, wobei ein Ausgang der Strommesseinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung des stromcodierten Signals verbunden ist. Typischerweise ist eine entsprechende Strommesseinrichtung in einer Vorrichtung bereits vorhanden, um einen Überstrom zu detektieren und im Falle eines Überstroms eine Abschaltung der Spannungsversorgung der Systemkomponenten vornehmen zu können. Diese Strommesseinrichtung ist nun um eine Auswerteeinrichtung erweitert, welche ein stromcodiertes Signal auswerten kann.According to an expedient embodiment of the device according to the invention, it comprises a current measuring device for detecting a current flowing in the supply line, an output of the current measuring device being connected to an evaluation device for evaluating the current-coded signal. A corresponding current measuring device is typically already present in a device in order to detect an overcurrent and to be able to switch off the voltage supply of the system components in the event of an overcurrent. This current measuring device has now been expanded to include an evaluation device which can evaluate a current-coded signal.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese einen durch eine Steuereinrichtung steuerbaren Spannungsregler zur Erzeugung der rampenförmigen Spannung. Der Spannungsregler kann ein Linearregler oder ein getakteter Regler sein.According to a further embodiment of the device according to the invention, it comprises a voltage regulator controllable by a control device for generating the ramp-shaped voltage. The voltage regulator can be a linear regulator or a clocked regulator.
Die Zeitdauer des rampenförmigen Verlaufs der an der Versorgungsleitung angelegten Spannung von dem Startwert zu dem Endwert ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung zwischen 5 ms und 10 ms. Demgegenüber beträgt die übliche Einschaltzeit einer herkömmlichen Vorrichtung oder einer Systemkomponente 1 ms oder weniger, um eine möglichst schnelle Funktionalität der Systemkomponente bereitstellen zu können. Die Zeitdauer des rampenförmigen Verlaufs der an die Versorgungsleitung angelegten Spannung bemisst sich grundsätzlich nach der Menge der in dem stromcodierten Signal zu übertragenden Daten. Soll lediglich eine Information über die spezifische Spannung der zu versorgenden Systemkomponente übertragen werden, so ist es ausreichend, z.B. lediglich 10 Bit an Informationen zu übertragen. Sollen darüber hinausgehende Informationen, wie z.B. eine Information über Überstrom, Übertemperatur oder Über- oder Unterspannung oder Abschaltung übertragen werden, so können beispielsweise 100 Bit übertragen werden. Die Zeitdauer des Modulationsfensters bemisst sich nach der Anzahl der übertragenen Bits, wobei z.B. 1 ms/Bit vorgesehen sein kann.According to a further embodiment of the device, the duration of the ramp-shaped profile of the voltage applied to the supply line from the start value to the end value is between 5 ms and 10 ms. In contrast, the usual switch-on time of a conventional device or a system component is 1 ms or less in order to be able to provide the fastest possible functionality of the system component. The duration of the ramp-shaped profile of the voltage applied to the supply line is measured in principle according to the amount of data to be transmitted in the current-coded signal. If only information about the specific voltage of the system component to be supplied is to be transmitted, it is sufficient, for example, to transmit only 10 bits of information. If additional information is to be transmitted, such as information about overcurrent, overtemperature or overvoltage or undervoltage or shutdown, 100 bits can be transmitted, for example. The duration of the modulation window is based on the number of bits transmitted, whereby e.g. 1 ms / bit can be provided.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Stromcodierung eine Information über einen Absolutwert der spezifischen Spannung. Sobald die spezifische Spannung am Ausgang der Vorrichtung erreicht ist, wird die Spannung nicht weiter erhöht. Der Endwert des rampenförmigen Verlaufs entspricht damit der spezifischen Spannung.According to a further embodiment of the device according to the invention, the current coding includes information about an absolute value of the specific voltage. As soon as the specific voltage is reached at the output of the device, the voltage is not increased any further. The final value of the ramp-shaped curve thus corresponds to the specific voltage.
In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Codierung eine Information über einen Relativwert der spezifischen Spannung, wobei der Relativwert einen vorgegebenen Differenzwert zu der spezifischen Spannung repräsentiert. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, unabhängig von einer Leitungslänge, am Eingang der Subkomponente genau die spezifizierte Spannung bereitstellen zu können. Beispielsweise überträgt die Systemkomponente das stromcodierte Signal, sobald die von der Systemkomponente erkannte Spannung am Versorgungsspannungseingang einen Spannungsdifferenzwert unter der spezifischen Spannung ist. Wenn der Vorrichtung der Spannungsdifferenzwert, z.B. durch vorherige Konfiguration, bekannt ist, erhöht diese die Spannung an ihrem Ausgang noch um den vorab bekannten Spannungsdifferenzwert. Die spezifische Spannung liegt damit am Eingang der Systemkomponente unabhängig von der Leitungslänge zwischen Sub-System und der Vorrichtung an.In an alternative embodiment, the coding includes information about a relative value of the specific voltage, the relative value representing a predetermined difference value to the specific voltage. This refinement makes it possible to provide precisely the specified voltage at the input of the subcomponent, regardless of a line length. For example, the system component transmits the current-coded signal as soon as the voltage detected by the system component at the supply voltage input is a voltage difference value below the specific voltage. If the device knows the voltage difference value, e.g. through previous configuration, it increases the voltage at its output by the voltage difference value known in advance. The specific voltage is thus applied to the input of the system component regardless of the line length between the sub-system and the device.
Das Modulationsfenster der Systemkomponente ist zwischen einem unteren Spannungswert und einem oberen Spannungswert der rampenförmig ansteigenden Spannung definiert. Als unterer Spannungswert wird gemäß einer Ausgestaltung mindestens eine untere Resetschwelle der Spannung der Systemkomponente verwendet. Diese liegt typischerweise zwischen 0,5 V und 1 V. Zweckmäßigerweise wird der untere Spannungswert zwischen 1,3 V und 80 % der spezifischen Spannung gewählt. Als oberer Spannungswert wird eine Reset-Freigabeschwelle der Spannung verwendet. Die Reset-Freigabeschwelle kann beispielsweise zwischen 90 % und 95 % der spezifischen Spannung der Systemkomponente gewählt werden.The modulation window of the system component is defined between a lower voltage value and an upper voltage value of the ramp-shaped voltage. According to one embodiment, at least one lower reset threshold of the voltage of the system component is used as the lower voltage value. This is typically between 0.5 V and 1 V. The lower voltage value is expediently selected between 1.3 V and 80% of the specific voltage. A voltage reset release threshold is used as the upper voltage value. The reset release threshold can be selected, for example, between 90% and 95% of the specific voltage of the system component.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Systemkomponente ein erstes Schaltelement, welches bei Erreichen der spezifischen Spannung an der Versorgungsleitung ihre nominelle Ausgangsspannung für den Betrieb von Nutzkomponenten der Systemkomponente bereitstellt. Dieses Schaltelement verbindet den Spannungsversorgungseingang der Systemkomponente mit den Nutzkomponenten für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Systemkomponente. Vor Erreichen der spezifischen Spannung sind lediglich diejenigen logischen Komponenten der Systemkomponente aktiv, welche benötigt werden, um die Stromcodierung durchführen zu können.In a further embodiment, the system component comprises a first switching element which, when the specific voltage is reached on the supply line, provides its nominal output voltage for the operation of useful components of the system component. This switching element connects the voltage supply input of the system component with the useful components for the intended operation of the System component. Before the specific voltage is reached, only those logical components of the system components that are required to be able to carry out the current coding are active.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Systemkomponente einen Spannungsregler, der vorzugsweise bereits oberhalb der unteren Resetschwelle stabil arbeitet. Dieser Spannungsregler dient dazu, die Stromcodierung vornehmen zu können. Hierzu muss ein Spannungsregler verwendet werden, der bereits oberhalb des unteren Spannungswerts des Modulationsfensters arbeitet.According to a further expedient embodiment, the system component comprises a voltage regulator, which is preferably already operating in a stable manner above the lower reset threshold. This voltage regulator is used to be able to do the current coding. For this purpose, a voltage regulator must be used that is already working above the lower voltage value of the modulation window.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Systemkomponente ein zweites Schaltelement zur Belastungsmodulation einer Stromquelle und eine Steuervorrichtung zur Steuerung des zweiten Schaltelements zur Erzeugung einer vorgegebenen Stromcodierung. Die Art bzw. Ausgestaltung der Stromquelle definiert eine Stromhöhe, die durch die der Strommesseinrichtung nachgeschaltete Auswerteeinrichtung der Vorrichtung ausgewertet werden kann. Aus der Stromhöhe kann beispielsweise eine Aussage darüber getroffen werden, ob die Funktionsfähigkeit der Systemkomponente gegeben ist.In a further expedient embodiment, the system component comprises a second switching element for load modulation of a current source and a control device for controlling the second switching element to generate a predetermined current coding. The type or configuration of the current source defines a current level which can be evaluated by the evaluation device of the device connected downstream of the current measuring device. From the current level, for example, a statement can be made about whether the system component is functional.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind bei einer Versorgungsspannung der Systemkomponente innerhalb des Modulationsfensters die für die Stromcodierung erforderlichen Funktionskomponenten funktionsfähig. Diese erforderlichen Komponenten sind insbesondere Logikbausteine, wie der oben erwähnte Spannungsregler, sowie diejenigen Komponenten, die für die Stromcodierung erforderlich sind.In a further expedient refinement, the functional components required for the current coding are functional within the modulation window when there is a supply voltage for the system component. These required components are in particular logic modules, such as the voltage regulator mentioned above, as well as those components that are required for the current coding.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Systemkomponente dazu ausgebildet, mit dem Erreichen der unteren Resetschwelle die Systemkomponente in einem definierten Zustand bis zum Erreichen der Reset-Freigabeschwelle zu halten. Hierdurch wird die Funktionsfähigkeit der Stromcodierung und der Auswertung des stromcodierten Signals durch die Vorrichtung ermöglicht. Darüber hinaus wird mit dem Erreichen der spezifischen Spannung eine unmittelbare Spannungsversorgung der Nutzkomponenten der Systemkomponente sichergestellt.In a further embodiment, the system component is designed to keep the system component in a defined state when the lower reset threshold is reached until the reset release threshold is reached. This enables the functionality of the current coding and the evaluation of the current-coded signal by the device. In addition, when the specific voltage is reached, an immediate voltage supply to the useful components of the system component is ensured.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spannungsversorgungssystems mit einer als Hauptsteuergerät ausgebildeten Vorrichtung und einer einzelnen Systemkomponente, -
2 den Verlauf verschiedener Spannungen und des Stroms während eines Einschaltvorganges einer herkömmlichen Systemkomponente, -
3 ein Strom-Spannungs-Diagramm während des Einschaltvorganges einer herkömmlichen Systemkomponente, -
4 ein weiteres Strom-Spannungs-Diagramm während des Einschaltvorganges einer herkömmlichen Systemkomponente, -
5 eine schematische Darstellung einer Spannungsversorgungssteuereinheit eines erfindungsgemäßen Hauptsteuergeräts, -
6 eine Spannungsversorgungseinheit einer erfindungsgemäßen Systemkomponente, und -
7 verschiedene Spannungs-Strom-Diagramme während des Einschaltvorganges des erfindungsgemäßen Spannungsversorgungssystems.
-
1 a schematic representation of a voltage supply system according to the invention with a device designed as a main control unit and an individual system component, -
2 the course of various voltages and currents during a switch-on process of a conventional system component, -
3 a current-voltage diagram during the switch-on process of a conventional system component, -
4th another current-voltage diagram during the switch-on process of a conventional system component, -
5 a schematic representation of a voltage supply control unit of a main control device according to the invention, -
6th a voltage supply unit of a system component according to the invention, and -
7th various voltage-current diagrams during the switch-on process of the voltage supply system according to the invention.
Das Hauptsteuergerät
Neben weiteren, für die Erfindung nicht weiter relevanten Komponenten, umfasst das Hauptsteuergerät
Die Spannungsversorgungssteuereinheit
Die Aufgabe der Spannungsversorgungseinheit
Bei dem in
In
In
In
Die spezifische Spannung
Wie aus den prinzipiellen Verläufen der Spannung der Systemkomponente
Obwohl es in
Die Erfindung weicht von diesem Vorgehen ab, indem kein hartes Einschalten der Systemkomponente
Um die Übertragung eines stromcodierten Signals über die Spannungsversorgungsleitung
Die Zeitdauer des rampenförmigen Verlaufs der an die Versorgungsleitung angelegten Spannung von dem Startwert Uo zu dem Endwert Uaus beträgt vorzugsweise zwischen 5 ms und 10 ms. Wie aus der späteren Beschreibung ersichtlich werden wird, ist dieser Zeitraum ausreichend, ein hinreichend großes Modulationsfenster bereitzustellen, in dem eine Vielzahl an Daten über die Stromcodierung von der Systemkomponente an das Hauptsteuergerät
Die Erzeugung des stromcodierten Signals erfolgt durch die Systemkomponente
Alternativ kann die Codierung eine Information über einen Relativwert der spezifischen Spannung
Darüber hinaus kann das Modulationsfenster auch dazu genutzt werden, über die spezifische Spannung hinaus weitere Informationen von der Systemkomponente
Die Steuervorrichtung, welche der Spannungssteuerung
Allgemein wird der Block
Übliche Spannungsregler arbeiten bereits oberhalb der Resetschwelle Ureset. Der Reset-Ausgang der Reseteinrichtung wird bereits bei sehr niedrigen Spannungen in einen gewünschten und korrekten Arbeitsbereich gehalten. Neben der primär geforderten Übergabe der relevanten Parameter für die Einstellung der spezifischen Spannung kann eine derartige Logik insbesondere dann, wenn kein Spannungsregler in der Systemkomponente nachgeschaltet ist, weitere Schaltungselemente für die Grundversorgung der Systemkomponente
Der Block
Das stromcodierte Signal wird vorzugsweise kurz unterhalb der angestrebten spezifischen Spannung ausgegeben. Zum Beispiel wird ein 20 mA-Signal bei 4,3 V bei einer spezifischen Spannung von 5 V ausgegeben. Das Hauptsteuergerät errechnet daraufhin die nötige Differenzspannung (hier 0,7 V) und stellt diese entsprechend über die Versorgungsleitung
Bedingt durch die Funktion und das Vorhandensein des Blocks
In den
Ein Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, dass das Hauptsteuergerät und die Systemkomponente unabhängig voneinander entwickelt werden können. Insbesondere ist keine Kenntnis der erforderlichen Versorgungsspannung der Systemkomponente bei der Entwicklung des Hauptsteuergeräts erforderlich. Ebenfalls können Grenzen, die durch Leitungslängen der Versorgungsleitung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- SpannungsversorgungssystemPower supply system
- 55
- EnergiequelleEnergy source
- 1010
- Vorrichtung, insbesondere HauptsteuergerätDevice, especially main control unit
- 1111
- Versorgungsleitungsupply line
- 1212th
- Versorgungsleitungsupply line
- 1313th
- SpannungsreglerVoltage regulator
- 1414th
- ShuntShunt
- 1515th
- OperationsverstärkerOperational amplifier
- 1616
- SpannungsversorgungssteuereinheitPower supply control unit
- 1717th
- AusgangExit
- 1818th
- SpannungssteuerungVoltage control
- 2020th
- SystemkomponenteSystem component
- 2121
- SchaltelementSwitching element
- 2222nd
- SpannungsreglerVoltage regulator
- 2323
- SchaltelementSwitching element
- 2424
- StromquellePower source
- 2525th
- SteuervorrichtungControl device
- 2626th
- SpannungsversorgungseinheitPower supply unit
- 2727
- EingangEntrance
- 2828
- AusgangExit
- UspezUspec
- spezifische Spannungspecific voltage
- UnutzUnutz
- Versorgungsspannung für NutzkomponentenSupply voltage for useful components
- Ures_relUres_rel
- Reset-FreigabespannungReset release voltage
- UrestUrest
- ResetspannungReset voltage
Claims (16)
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Applications Claiming Priority (1)
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3921744A1 (en) * | 1989-07-01 | 1991-01-03 | Bayerische Motoren Werke Ag | COMMUNICATION METHOD FOR A INTRODUCTION DATA BUS OF MOTOR VEHICLES |
DE3782494T2 (en) * | 1986-12-22 | 1993-05-13 | Chrysler Corp | INTELLIGENT CONTROL AND SENSOR DEVICES FOR SINGLE-WIRE CONNECTING LINE MULTIPLEX SYSTEM. |
DE19950655A1 (en) * | 1999-10-21 | 2001-05-10 | Telefunken Microelectron | Method for signal transmission on a DC supply voltage in a bus system |
DE10017693A1 (en) * | 2000-04-08 | 2001-10-11 | Bayerische Motoren Werke Ag | Arrangement for setting on-board voltage has generator controller that determines charging voltage taking into account supply voltage received from control device via data connection |
DE10155189A1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-07-03 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Method for controlling the power supply of several field devices |
DE10335905A1 (en) * | 2003-08-06 | 2005-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for bidirectional single-wire data transmission |
DE60210181T2 (en) * | 2001-10-09 | 2007-04-05 | Bayerische Motoren Werke Ag | Input voltage control for a control circuit by actuator power modulation |
-
2012
- 2012-11-14 DE DE102012220803.8A patent/DE102012220803B4/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3782494T2 (en) * | 1986-12-22 | 1993-05-13 | Chrysler Corp | INTELLIGENT CONTROL AND SENSOR DEVICES FOR SINGLE-WIRE CONNECTING LINE MULTIPLEX SYSTEM. |
DE3921744A1 (en) * | 1989-07-01 | 1991-01-03 | Bayerische Motoren Werke Ag | COMMUNICATION METHOD FOR A INTRODUCTION DATA BUS OF MOTOR VEHICLES |
DE19950655A1 (en) * | 1999-10-21 | 2001-05-10 | Telefunken Microelectron | Method for signal transmission on a DC supply voltage in a bus system |
DE10017693A1 (en) * | 2000-04-08 | 2001-10-11 | Bayerische Motoren Werke Ag | Arrangement for setting on-board voltage has generator controller that determines charging voltage taking into account supply voltage received from control device via data connection |
DE60210181T2 (en) * | 2001-10-09 | 2007-04-05 | Bayerische Motoren Werke Ag | Input voltage control for a control circuit by actuator power modulation |
DE10155189A1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-07-03 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Method for controlling the power supply of several field devices |
DE10335905A1 (en) * | 2003-08-06 | 2005-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for bidirectional single-wire data transmission |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE102012220803A1 (en) | 2014-06-12 |
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