DE102016218570A1

DE102016218570A1 - Vorrichtung zum Empfangen digitaler Daten

Info

Publication number: DE102016218570A1
Application number: DE102016218570.5A
Authority: DE
Inventors: Sashikanta Singh Maisnam
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-03-29
Also published as: CN107872209B; CN107872209A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Empfangen digitaler Daten mit einer Schaltungsanordnung (SA) mit zumindest einem steuerbaren, zwei Lastanschlüsse aufweisenden Schaltelement (SE), dessen Laststrecke mit einem Lastwiderstand (R) in Serie geschaltet ist, wobei diese Serienschaltung zwischen einem ersten Anschluss für ein erstes Potential (Vb) und einem zweiten Anschluss für ein zweites Potential einer Versorgungsspannungsquelle verschaltet ist, wobei die Schaltungsanordnung (SA) eine Diagnoseschaltung (DS) aufweist, die ausgebildet sind, eine Diagnose des Zustandes des Schaltelements (SE) durchzuführen, und die Diagnose zumindest die Erkennung eines angeschlossenen Lastwiderstands (R) und von Kurzschlüssen des mit dem Lastwiderstand (R) verbundenen Lastanschlusses des Schaltelements gegen die Anschlüsse der Versorgungsspannungsquelle umfasst, und mit einem Mikrocontroller (µC), der mit der Schaltungsanordnung (SA) verbunden ist, um Steuersignale zur Ansteuerung des Schaltelements (SE) zu übertragen und Diagnosesignale der Diagnoseschaltung (DS) zu empfangen. Zwischen den Lastanschlüssen des Schaltelements (SE) ist in erfindungsgemäßer Weise ein weiteres, durch die digitalen Daten steuerbares Schaltmittel (SM) verschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die mit zumindest einem steuerbaren, zwei Lastanschlüsse aufweisenden Schaltelement, dessen Laststrecke mit einem Lastwiderstand in Serie geschaltet ist, gebildet ist, wobei diese Serienschaltung zwischen einem ersten Anschluss für ein erstes Potential und einem zweiten Anschluss für ein zweites Potential einer Versorgungsspannungsquelle verschaltet ist. Die Schaltungsanordnung weist eine Diagnoseschaltung auf, die ausgebildet sind, eine Diagnose des Zustandes des Schaltelements durchzuführen, wobei die Diagnose zumindest die Erkennung eines angeschlossenen Lastwiderstands und von Kurzschlüssen des mit dem Lastwiderstand verbundenen Lastanschlusses des Schaltelements gegen die Anschlüsse der Versorgungsspannungsquelle umfasst. Die Schaltungsanordnung weist außerdem einen Mikrocontroller auf, der mit der Schaltungsanordnung verbunden ist, um Steuersignale zur Ansteuerung des Schaltelements zu übertragen und Diagnosesignale der Diagnoseschaltung zu empfangen.
Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE 10 2006 045 308 B4 bekannt.
Solche Schaltelemente können dabei sowohl als sogenannte High-Side-Schalter als auch als Low-Side-Schalter ausgebildet sein und dienen dazu, alle Arten von Lasten zur Bestromung mit einer Versorgungsspannungsquelle zu verbinden. Beispielsweise können damit in einem Kraftfahrzeug Lampen und LEDs aber auch Motoren und Magnetventile ein- und ausgeschaltet werden.
Dabei ist es nötig, die Schaltelemente auf korrekte Funktion zu überwachen, wobei nicht nur ihre Funktionsfähigkeit, sondern auch die Verbindung mit der Last und Kurzschlüsse des Lastanschlusses zu den Versorgungsspannungspotentialen sowie ein Kurzschluss über der Last durch entsprechende Schaltungen diagnostiziert werden kann.
Die Diagnoseergebnisse werden dabei zumeist zur Auswertung und zur Ergreifung weiterer Maßnahmen an den mit der Schaltungsanordnung verbundenen Mikrocontroller gesendet, von dem auch Steuerbefehle zur Ansteuerung der Schaltelemente kommen. Die Schaltungsanordnung ist dabei vorteilhaft als ASIC (applicant specific integrated circuit) ausgebildet und weist neben einer Anzahl von Schaltelementen auch die entsprechenden Ansteuer- und Diagnoseschaltungen auf sowie eine Schnittstellenschaltung zur Verbindung und Kommunikation mit dem Mikrocontroller. Dies kann eine SPI-Schnittstelle sein aber auch jede andere, bevorzugt serielle, Bus- oder sonstige Schnittstelle.
Ein Lastanschluss eines jeden Schaltelements dient also folglich dazu, als Ausgangsanschluss zur Verbindung mit einer externen, beispielsweise ohmschen Last zu dienen.
In Kraftfahrzeugen gibt es eine große Anzahl solcher Schaltelemente mit entsprechend vielen Ausgangsanschlüssen des ASICs, wobei nicht immer alle diese Ausgangsanschlüsse eines ASICs benutzt werden.
Andererseits sind auch eine Vielzahl von insbesondere digitalen Eingangsanschlüssen zum Mikrocontroller erforderlich, um diesem die Informationen unterschiedlichster Quellen in einem Fahrzeug zur Auswertung zur Verfügung stellen zu können. Allerdings erfordern diese Anschlüsse eine entsprechende Anzahl von Pins am Mikroprozessor, welche aufgrund der dann erforderlichen Gehäusegröße häufig nicht zur Verfügung stehen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.
Demnach ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zwischen den Lastanschlüssen des Schaltelements ein weiteres, durch die digitalen Daten steuerbares Schaltmittel verschaltet.
Wenn also das weitere steuerbare Schaltmittel nicht-leitend angesteuert wird und folglich einen offenen Schalter darstellt, wird von der Diagnoseschaltung ein verbundener Lastwiderstand diagnostiziert. Wenn das weitere steuerbare Schaltmittel jedoch leitend angesteuert wird, wird je nachdem, ob das Schaltelement als High-Side- oder als Low-Side-Schalter verschaltet ist, ein Kurzschluss zu einem der Versorgungsspannungspotentiale diagnostiziert. Es können also durch Betätigung des weiteren Schaltmittels unterschiedliche Zustände am Lastanschluss des Schaltelements erkannt und als Datenbits interpretiert werden. Damit kann auf sehr einfache Weise, ohne weitere hardware-mäßige Erweiterungen eine digitale Eingangsschnittstelle geschaffen werden.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Mikrocontroller eingerichtet, ein Diagnoseergebnis, das einen angeschlossenen Lastwiderstand anzeigt, als einen ersten Pegel der an den Mikrocontroller zu übertragenden digitalen Daten und ein Diagnoseergebnis, das einen Kurzschluss gegen eines der Versorgungsspannungspotentiale anzeigt, als einen zweiten Pegel der an den Mikrocontroller zu übertragenden digitalen Daten zu interpretieren.
Es ist also lediglich ein zusätzliches Programm im Mikrocontroller erforderlich, das die Diagnosesignale von der Diagnoseschaltung nicht als mögliche Fehlerzustände interpretiert, sondern als Pegel eines Datensignals. Hierzu muss eine Software im Mikroprozessor, durch die die Schaltelemente in der Schaltungsanordnung quasi verwaltet werden, lediglich entsprechend konfiguriert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
In der 1 ist in schematischer Form eine Schaltungsanordnung SA dargestellt, die zumindest ein Schaltelement SE aufweist. Die Schaltungsanordnung SA kann als ASIC ausgebildet sein, in dem eine beliebige Anzahl an Schaltelementen SE angeordnet ist. Das dargestellte Schaltelement ist als Low-Side-Schalter in Form eines n-Kanal-MOSFET realisiert. Es können jedoch auch High-Side-Schalter realisiert werden. Außerdem kann auch eine andere Technologie Anwendung finden.
Das Schaltelement SE ist mit einem seiner Lastanschlüsse mit dem Massepotential verbunden. Der andere Lastanschluss ist als Ausgangsanschluss A nach außen geführt. Dort ist er über einen Lastwiderstand R mit einem ersten Anschluss für ein hohes Potential Vb einer Versorgungsspannungsquelle verbunden. Der zweite Anschluss für ein niederes Potential der Versorgungsspannungsquelle bildet den Masseanschluss.
Die Schaltungsanordnung SA weist eine Schnittstellenschaltung IF auf, über die sie mit einem Mikrocontroller µC verbunden ist, der eine entsprechende Schnittstellenschaltung IF‘ aufweist. Die Schnittstellenschaltung IF der Schaltungsanordnung SA ist mit dem Steuereingang des Schaltelements SE verbunden. Auf diese Weise kann der Mikrocontroller µC Steuersignale an die Schaltungsanordnung SA zur Betätigung des Schaltelements SE senden, wodurch der Lastwiderstand R von der Versorgungsspannungsquelle bestromt wird. Im Normalbetrieb einer solchen Schaltungsanordnung SA kann der Lastwiderstand R beispielsweise als Lampe ausgebildet sein, so dass diese durch das Steuersignal ein- und ausgeschaltet werden kann.
Die Schaltungsanordnung SA weist eine Diagnoseschaltung DS auf, die mit dem Ausgangsanschluss A, an den der Lastwiderstand R angeschlossen ist, verbunden ist. Durch diese Verbindung soll angedeutet werden, dass die Diagnoseschaltung DS am Schaltelement SE Messungen durchführt, um dessen Zustand zu diagnostizieren, um beispielsweise festzustellen, ob eine Last am Ausgangsanschluss A angeschlossen ist oder ob Kurzschlüsse gegen einen der Anschlüsse der Versorgungsspannungsquelle vorliegen.
Solche Fehlerfälle aber auch der diagnostizierte korrekte Zustand werden an den Mikrocontroller µC übertragen, der diese Meldungen entsprechend auswertet und ggf. Maßnahmen in die Wege leitet.
In erfindungsgemäßer Weise wird in der Darstellung der 1 der Ausgangsanschluss A der Schaltungsanordnung SA, der durch einen Lastanschluss des Schaltelements SE gebildet wird, über ein weiteres steuerbares Schaltmittel SM mit dem Massepotential verbunden.
Im geöffneten Zustand des weiteren Schaltmittels SM wirkt sich dieses nicht auf die Vorrichtung aus. Wird das weitere Schaltmittel SM jedoch geschlossen, stellt die Diagnoseschaltung DS einen Kurzschluss gegen Massepotential fest und sendet diesen Zustand an den Mikrocontroller µC.
Dieser enthält ein spezielles Programm in Form einer zusätzlichen Software SW, das die Fehlerinformation über das dort konfigurierte Schaltelement SE in erfindungsgemäßer Weise als Pegel eines Datensignals interpretiert. Es kann also beispielsweise durch ein geschlossenes weiteres Schaltmittel SM ein High-Pegel des Datensignals und durch ein geöffnetes weiteres Schaltmittel SM ein Low-Pegel des Datensignals realisiert werden.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also auf einfache Weise lediglich durch Hinzufügen eines weiteren Schaltmittels SM und eine angepasste Software im Mikrocontroller µC ein Ausgangsanschluss A einer Treiberschaltung für anzuschließende Lasten als Eingang für digitale Daten verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006045308 B4 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Empfangen digitaler Daten mit einer Schaltungsanordnung (SA) mit zumindest einem steuerbaren, zwei Lastanschlüsse aufweisenden Schaltelement (SE), dessen Laststrecke mit einem Lastwiderstand (R) in Serie geschaltet ist, wobei diese Serienschaltung zwischen einem ersten Anschluss für ein erstes Potential (Vb) und einem zweiten Anschluss für ein zweites Potential einer Versorgungsspannungsquelle verschaltet ist, wobei die Schaltungsanordnung (SA) eine Diagnoseschaltung (DS) aufweist, die ausgebildet sind, eine Diagnose des Zustandes des Schaltelements (SE) durchzuführen, und die Diagnose zumindest die Erkennung eines angeschlossenen Lastwiderstands (R) und von Kurzschlüssen des mit dem Lastwiderstand (R) verbundenen Lastanschlusses des Schaltelements gegen die Anschlüsse der Versorgungsspannungsquelle umfasst, und mit einem Mikrocontroller (µC), der mit der Schaltungsanordnung (SA) verbunden ist, um Steuersignale zur Ansteuerung des Schaltelements (SE) zu übertragen und Diagnosesignale der Diagnoseschaltung (DS) zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lastanschlüssen des Schaltelements (SE) ein weiteres, durch die digitalen Daten steuerbares Schaltmittel (SM) verschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (µC) eingerichtet ist, ein Diagnoseergebnis, das einen angeschlossenen Lastwiderstand (R) anzeigt, als einen ersten Pegel der an den Mikrocontroller (µC) zu übertragenden digitalen Daten und ein Diagnoseergebnis, das einen Kurzschluss gegen eines der Versorgungsspannungspotentiale (Vb) anzeigt, als einen zweiten Pegel der an den Mikrocontroller (µC) zu übertragenden digitalen Daten zu interpretieren.