DE102016208231B4 - Electronic control unit - Google Patents
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Abstract
Elektronische Steuereinheit (4), welche eine elektronische Last (Lu, Lv, Lw) steuert, umfassend:ein Gehäuse (4a);einen Verbindungsanschluss (Tu, Tv, Tw), welcher an dem Gehäuse (4a) für eine elektrische Verbindung mit der elektrischen Last vorgesehen ist;eine erste interne Erdungsleitung (L21), welche innerhalb des Gehäuses (4a) vorgesehen ist;eine erste externe Erdungsleitung (L11), welche außerhalb des Gehäuses (4a) vorgesehen ist;einen ersten Erdungsanschluss (Tgnd1), welcher an dem Gehäuse (4a) vorgesehen ist und elektrisch über die erste interne Erdungsleitung (L21) mit dem Verbindungsanschluss (Tu, Tv, Tw) und über die erste externe Erdungsleitung (L11) mit einer Erde verbunden ist;ein niederseitiges Schaltelement (420u, 420v, 420w), welches in der ersten internen Erdungsleitung (L21) vorgesehen ist;einen Steuerkreis (40) zum Einschalten und Ausschalten des niederseitigen Schaltelements (420u, 420v, 420w);eine zweite interne Erdungsleitung (L22), welche getrennt von der ersten internen Erdungsleitung (L21) vorgesehen ist;eine zweite externe Erdungsleitung (L12), welche getrennt von der ersten externen Erdungsleitung (L11) vorgesehen ist;ein zweiter Erdungsanschluss (Tgnd2), welcher an dem Gehäuse (4a) vorgesehen ist und elektrisch über die zweite interne Erdungsleitung (L22) mit dem Steuerkreis (40) und über die zweite externe Erdungsleitung (L12) mit der Erde verbunden ist;eine Verbindungsleitung (L23), welche die erste interne Erdungsleitung (L21) und die zweite interne Erdungsleitung (L22) verbindet; undein Verbindungsschaltelement (430), welches in der Verbindungsleitung (L23) vorgesehen ist, wobeidas Verbindungsschaltelement (430) gesteuert ist, in einem Ausschaltzustand zu sein, wenn die erste externe Erdungsleitung (L11) mit der Erde normal verbunden ist, oder in einem Einschaltzustand zu sein, wenn die erste externe Erdungsleitung (L11) von der Erde abgetrennt ist;das Verbindungsschaltelement (430) ein MOSFET ist, welches einen Gate-Anschluss, einen elektrisch mit der ersten internen Erdungsleitung (L21) verbundenen Drain-Anschluss und einen elektrisch mit der zweiten internen Erdungsleitung (L22) verbundenen Source-Anschluss hat, undein Erdpotential an den Gate-Anschluss des MOSFETs angelegt ist, wenn die erste externe Erdungsleitung (L11) normal ist, und eine vorbestimmte Spannung an den Gate-Anschluss des MOSFETs angelegt ist, um den MOSFET in dem Einschaltzustand zu halten, wenn die erste externe Erdungsleitung (L11) abgetrennt ist.An electronic control unit (4) which controls an electronic load (Lu, Lv, Lw), comprising: a housing (4a); a connection terminal (Tu, Tv, Tw) which is connected to the housing (4a) for an electrical connection to the electrical load is provided; a first internal ground line (L21) which is provided inside the housing (4a); a first external ground line (L11) which is provided outside the housing (4a); a first ground connection (Tgnd1) which is connected to the housing (4a) is provided and is electrically connected to the connection terminal (Tu, Tv, Tw) via the first internal grounding line (L21) and to ground via the first external grounding line (L11); a low-side switching element (420u, 420v, 420w) which is provided in the first internal ground line (L21); a control circuit (40) for switching the low-side switching element (420u, 420v, 420w) on and off; a second internal ground line (L22) which is separate from the first internal ground line (L21) is provided; a second external ground line (L12) which is provided separately from the first external ground line (L11); a second ground connection (Tgnd2) which is provided on the housing (4a) and is electrically connected via the second internal ground line (L22) is connected to the control circuit (40) and to the ground via the second external ground line (L12); a connecting line (L23) which connects the first internal ground line (L21) and the second internal ground line (L22) ; and a connection switching element (430) provided in the connection line (L23), the connection switching element (430) being controlled to be in an off state when the first external ground line (L11) is normally connected to the earth, or in an on state when the first external ground line (L11) is disconnected from the ground; the connection switching element (430) is a MOSFET having a gate terminal, a drain terminal electrically connected to the first internal ground line (L21) and an electrically connected to the second internal ground line (L22) connected, and a ground potential is applied to the gate terminal of the MOSFET when the first external ground line (L11) is normal and a predetermined voltage is applied to the gate terminal of the MOSFET to keep the MOSFET in the on state when the first external ground line (L11) is disconnected.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit, welche eine elektrische Last steuert.The present invention relates to an electronic control unit which controls an electrical load.
Es ist vorgeschlagen, zwei Leitungen als die erste Erdungsleitung vorzusehen. Mit zwei Leitungen, welche als die erste Erdungsleitung vorgesehen sind, ist es, selbst wenn eine Leitung abgetrennt wird, möglich, die Anzeigeleuchte über die andere Leitung mit Energie zu versorgen. Es ist jedoch wegen Zunahmen bei Kosten und Fahrzeuggewicht nicht zweckmäßig, zwei Leitungen als die erste Erdungsleitung vorzusehen. Die elektronische Steuereinheit muss daher ausgebildet werden, der Abtrennung bei der ersten Erdungsleitung entgegenzuwirken.It is proposed to provide two lines as the first ground line. With two lines which are provided as the first ground line, even if one line is disconnected, it is possible to supply the indicator light with energy via the other line. However, because of increases in cost and vehicle weight, it is not appropriate to provide two lines as the first ground line. The electronic control unit must therefore be trained to counteract the disconnection in the first earthing line.
Die gleiche Gegenmaßnahme wird auch bei anderen elektronischen Steuereinheiten benötigt, welche andere elektrische Lasten wie beispielsweise eine induktive Last steuern.The same countermeasure is also required for other electronic control units that control other electrical loads, such as an inductive load.
Weiterer relevanter Stand der Technik, welcher eine sichere Ansteuerung von Fahrzeugfunktionen beschreibt ist bekannt aus der
Die vorliegende Erfindung adressiert das oben beschriebene Problem und hat als eine Aufgabe, eine elektronische Steuereinheit bereitzustellen, welche fähig ist, eine elektrische Last sicher anzusteuern, selbst wenn eine Erdungsleitung der elektrischen Last abgetrennt wird.The present invention addresses the problem described above and has an object to provide an electronic control unit capable of driving an electric load safely even when a ground line of the electric load is disconnected.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.The problem is solved by the features of
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektronische Steuereinheit, welche eine elektrische Last steuert: ein Gehäuse; einen Verbindungsanschluss, welcher an dem Gehäuse für eine elektrische Verbindung mit der elektrischen Last vorgesehen ist; eine erste interne Erdungsleitung, welche innerhalb des Gehäuses vorgesehen ist; eine erste externe Erdungsleitung, welche außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist; einen ersten Erdungsanschluss, welcher an dem Gehäuse vorgesehen ist und elektrisch über die erste interne Erdungsleitung mit dem Verbindungsanschluss und über die erste externe Erdungsleitung mit einer Erde verbunden ist; ein niederseitiges (niedrigseitiges) Schaltelement, welches in der ersten internen Erdungsleitung vorgesehen ist; einen Steuerkreis zum Einschalten und Ausschalten des niederseitigen Schaltelements; eine zweite interne Erdungsleitung, welche getrennt von der ersten internen Erdungsleitung vorgesehen ist; eine zweite externe Erdungsleitung, welche getrennt von der ersten externen Erdungsleitung vorgesehen ist; einen zweiten Erdungsanschluss, welcher an dem Gehäuse vorgesehen ist und elektrisch über die zweite interne Erdungsleitung mit dem Steuerkreis und über die zweite externe Erdungsleitung mit der Erde verbunden ist; eine Verbindungsleitung, welche die erste interne Erdungsleitung und die zweite interne Erdungsleitung verbindet; und ein Verbindungsschaltelement, welches in der Verbindungsleitung vorgesehen ist. Das Verbindungsschaltelement ist gesteuert, in einem Ausschaltzustand bzw. in einem Einschaltzustand zu sein, wenn die erste externe Erdungsleitung normal mit der Erde verbunden ist bzw. von der Erde abgetrennt ist.
-
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Shift-by-Wire-System (Schalten-per-Draht-System) eines Fahrzeuges zeigt, welches eine elektronische Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet; -
2 ist ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der in1 gezeigten elektronischen Steuereinheit; -
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Operation (einen Betrieb) des ersten Ausführungsbeispiels der in2 gezeigten elektronischen Steuereinheit zeigt, wobei (A ), (B ) und (C ) Änderungen in einem Einschalt-Ausschaltzustand eines MOSFETs eines Erdungsumschaltschaltkreises, eine Gate-Source-Spannung des MOSFETs bzw. eine Spannung eines ersten Erdungsanschlusses zeigen; -
4 ist ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der in1 gezeigten elektronischen Steuereinheit; -
5 ist ein Flussdiagramm, welches eine in dem zweiten Ausführungsbeispiel der elektronischen Steuereinheit ausgeführte Verarbeitung zeigt; -
6 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Operation (einen Betrieb) des zweiten Ausführungsbeispiels der in4 gezeigten elektronischen Steuereinheit zeigt, wobei (A ), (B ), (C ) und (D ) Änderungen in einem Einschalt-Ausschaltzustand eines MOSFETs eines Erdungsumschaltschaltkreises, eine Gate-Source-Spannung des MOSFETs, eine Spannung eines ersten Erdungsanschlusses bzw. ein Ausgangssignal eines Komparators (Vergleichsschaltung) zeigen.
-
1 Fig. 12 is a block diagram showing a shift-by-wire system of a vehicle using an electronic control unit according to the present invention; -
2nd is a circuit diagram of a first embodiment of the in1 shown electronic control unit; -
3rd FIG. 11 is a flowchart showing an operation of the first embodiment of the embodiment shown in FIG2nd electronic control unit shown, wherein (A ), (B ) and (C. ) Show changes in a turn-on-turn-off state of a MOSFET of a grounding switching circuit, a gate-source voltage of the MOSFET or a voltage of a first ground terminal; -
4th is a circuit diagram of a second embodiment of the in1 shown electronic control unit; -
5 Fig. 14 is a flowchart showing processing executed in the second embodiment of the electronic control unit; -
6 FIG. 11 is a flowchart showing an operation of the second embodiment of the embodiment shown in FIG4th electronic control unit shown, wherein (A ), (B ), (C. ) and (D ) Changes in a turn-on-off state of a MOSFET of a grounding switching circuit, a gate-source voltage of the MOSFET, a voltage of a first ground terminal and an output signal of a comparator (comparison circuit) show.
Eine elektronische Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben werden, in welchen die elektronische Steuereinheit in einem Shift-by-Wire-System eines Fahrzeugs verwendet wird.An electronic control unit according to the present invention will be described with reference to the embodiments in which the electronic control unit is used in a shift-by-wire system of a vehicle.
<Erstes Ausführungsbeispiel><First embodiment>
Bezugnehmend zuerst auf
Die Schaltungsmanipulationsvorrichtung
Der Schaltungssensor
Der Motor
Der Encoder
Die
Wie in
Die ersten, zweiten und dritten Verbindungsanschlüsse
Der erste Erdungsanschluss
Der zweite Erdungsanschuss
Die
Der Ansteuerschaltkreis
Die Vorsteuerung (Voransteuerung)
Der Mikrocomputer
Der Erdungsumschaltschaltkreis
Der MOSFET
Ein beispielhafter Betrieb der
Wenn die erste externe Erdungsleitung
Die
- (1) Da der Erdungsumschaltschaltkreis
43 die PhasenwicklungenLu, Lv undLw über die zweite interne ErdungsleitungL22 elektrisch mit der Erde verbindet, wenn die erste externe ErdungsleitungL11 abgetrennt ist, werden die LastströmeIu ,Iv undIw geführt, in den PhasenwicklungenLu, Lv bzw.Lw zu fließen. Somit wird derMotor 5 angetrieben, sich normal zu drehen. - (2) Wenn die Lastströme
Iu ,Iv undIw wegen der Abtrennung von der ersten externen ErdungsleitungL11 zu den elektronischen Schaltkreiskomponenten inder Vorsteuerung 41 oder derECU 4 fließen, ist es wahrscheinlich, dass dieECU 4 beschädigt wird.Gemäß der ECU 4 in dem ersten Ausführungsbeispiel werden jedoch, wenn die erste externe ErdungsleitungL11 abgetrennt ist, die erste interne ErdungsleitungL21 und die zweite interne ErdungsleitungL22 verbunden und die LastströmeIu ,Iv undIw werden geführt, über die zweite interne ErdungsleitungL22 zu der Erde zu fließen. Als ein Ergebnis wird dieECU 4 davor geschützt, beschädigt zu werden. - (3)
Der Erdungsumschaltschaltkreis 43 ist wie in2 gezeigt ausgestaltet. Somit ist die elektrische Verbindung zwischen der ersten internen ErdungsleitungL21 und der zweiten internen ErdungsleitungL22 abgeschaltet, wenn die erste externe ErdungsleitungL11 normal ist, das heißt, nicht abgetrennt ist, und die elektrische Verbindung zwischen der ersten internen ErdungsleitungL21 und der zweiten internen ErdungsleitungL22 wird einfach aktiviert, wenn die erste externe ErdungsleitungL11 abgetrennt ist.
- (1) Since the
grounding switching circuit 43 the phase windingsLu, Lv andLw via the second internal ground lineL22 electrically connects to earth when the first external ground wireL11 is separated, the load currentsIu ,Iv andIw led, in the phase windingsLu, Lv respectively.Lw to flow. So theengine 5 driven to turn normally. - (2) When the load currents
Iu ,Iv andIw because of the disconnection from the first external ground wireL11 to the electronic circuit components in thepilot control 41 or theECU 4th flow, it is likely that theECU 4th is damaged. According to theECU 4th in the first embodiment, however, when the first external ground lineL11 is disconnected, the first internal ground lineL21 and the second internal ground wireL22 connected and the load currentsIu ,Iv andIw are routed via the second internal earthing lineL22 to flow to the earth. As a result, theECU 4th protected from being damaged. - (3) The
grounding switching circuit 43 is like in2nd shown shown. This is the electrical connection between the first internal ground wireL21 and the second internal ground wireL22 turned off when the first external ground wireL11 is normal, that is, is not disconnected, and the electrical connection between the first internal ground lineL21 and the second internal ground wireL22 is simply activated when the first external ground wireL11 is separated.
<Zweites Ausführungsbeispiel><Second embodiment>
Ein zweites Ausführungsbeispiel der
Wie in
Die
Der Mikrocomputer
Wenn das Ausgangssignal des Komparators
Ein Betrieb der
Die
- (4) Da der Mikrocomputer
40 die vorbestimmte Spannung Vga an den Gate-Anschluss desMOSFETs 430 anlegt, wenn die erste externe ErdungsleitungL11 abgetrennt ist, bleibt derMOSFET 430 sicher in dem Einschaltzustand. Ferner wird die Spannung des ersten ErdungsanschlussesTgnd1 auf ein Potential gesenkt, welches im Wesentlichen gleich zu dem Erdpotential ist. Das heißt, Niederpotentialseiten (Niedrigpotentialseiten) der PhasenwicklungenLu, Lv undLw werden gesenkt, nahe zu dem Erdpotential zu sein. Es ist daher möglich, den Motor in ähnlicher Weise wie in einem Fall anzutreiben, dass die erste externe ErdungsleitungL11 nicht abgetrennt ist, und ein Umschalten des Schaltbereichs des automatischen Getriebes7 angemessener zu bewirken. Der Fahrzeugfahrer ist ermöglicht, das Fahrzeug sicherer zu stoppen. - (5)
Der Mikrocomputer 40 detektiert die Abtrennung der ersten externen ErdungsleitungL11 basierend auf dem Ausgangssignal desKomparators 44 , das heißt der Gate-Spannung desMOSFETs 430 . Es ist somit möglich, einfach die Abtrennung der ersten externen ErdungsleitungL11 zu detektieren.
- (4) Since the
microcomputer 40 the predetermined voltage Vga to the gate of theMOSFET 430 creates when the first external ground wireL11 is disconnected, the MOSFET remains430 safe in the on state. Furthermore, the voltage of the first ground connectionTgnd1 lowered to a potential that is substantially equal to the earth potential. That is, low potential sides (low potential sides) of the phase windingsLu, Lv andLw are lowered to be close to earth potential. It is therefore possible to drive the motor in a similar manner as in a case that the first external ground lineL11 is not disconnected, and switching the shift range of theautomatic transmission 7 effect more appropriately. The vehicle driver is able to stop the vehicle more safely. - (5) The
microcomputer 40 detects the disconnection of the first external ground wireL11 based on the output signal of thecomparator 44 , that is the gate voltage of theMOSFET 430 . It is thus possible to simply disconnect the first external ground wireL11 to detect.
<Anderes Ausführungsbeispiel><Other embodiment>
Die
- (i)
Der Erdungsumschaltschaltkreis 43 kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Zum Beispiel kann derMOSFET 430 durch einen Bipolartransistor, integrierte Transistoren und Ähnliches ersetzt sein.Der Mikrocomputer 40 kann ausgestaltet sein,den MOSFET 430 von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand umzuschalten. Insbesondere kann der Mikrocomputer40 den MOSFET 430 einschalten, wenn die Spannung des ersten ErdungsanschlussesTgnd1 ansteigt, eine vorbestimmte Spannung zu sein, indem er die Spannung des ersten ErdungsanschlussesTgnd1 direkt überwacht. In diesem Fall eines direkten Überwachens müssen die ZenerdiodeZD und die DiodeD nicht vorgesehen sein. Zusammenfassend ist es nur erforderlich, dass der Erdungsumschaltschaltkreis43 die elektrische Verbindung zwischen der ersten internen ErdungsleitungL21 und der zweiten internen ErdungsleitungL22 abschaltet bzw. die erste interne ErdungsleitungL21 und die zweite interne ErdungsleitungL22 verbindet, wenn die erste externe ErdungsleitungL11 normal (nicht abgetrennt) ist bzw. abnormal (abgetrennt) ist. - (ii)
Die ECU 4 ist nicht beschränkt, die PhasenwicklungenLu, Lv undLw desMotors 5 zu steuern, sondern kann irgendeine oder mehr elektrische Lasten steuern. - (iii)
Die ECU 4 ist nicht auf eine Anwendung bei dem Shift-by-Wire-System 1 beschränkt, sondern kann auf andere ECUs angewandt werden, welche einen Verbrennungsmotor, ein automatisches Getriebe und Ähnliches steuern. Zum Beispiel kann in einem Fall, in welchem dieECU 4 auf eine Verbrennungsmotorsteuerung angewandt wird, dieECU 4 eine Verbrennungsmotorausgangsleistung als eine ausfallsichere Steuerung begrenzen.
- (i) The
grounding switching circuit 43 can be designed differently. For example, theMOSFET 430 be replaced by a bipolar transistor, integrated transistors and the like. Themicrocomputer 40 can be designed theMOSFET 430 to switch from the off state to the on state. In particular, themicrocomputer 40 theMOSFET 430 turn on when the voltage of the first ground connectionTgnd1 increases to be a predetermined voltage by changing the voltage of the first ground terminalTgnd1 directly monitored. In this case of direct monitoring, the zener diodeZD and the diodeD not be provided. In summary, it is only necessary that thegrounding switching circuit 43 the electrical connection between the first internal ground wireL21 and the second internal ground wireL22 switches off or the first internal ground lineL21 and the second internal ground wireL22 connects when the first external ground wireL11 is normal (not disconnected) or abnormal (disconnected). - (ii) The
ECU 4th is not limited to the phase windingsLu, Lv andLw of themotor 5 to control, but can control any or more electrical loads. - (iii) The
ECU 4th is not limited to an application in the shift-by-wire system 1, but can be applied to other ECUs that control an internal combustion engine, an automatic transmission, and the like. For example, in a case where theECU 4th is applied to an engine control thatECU 4th limit engine output as a fail-safe controller.
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