DE102018217262A1

DE102018217262A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Wecken eines elektronischen Geräts und Ladeschnittstelle

Info

Publication number: DE102018217262A1
Application number: DE102018217262.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Wanner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-04-16
Also published as: WO2020074167A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100; 200) zum Wecken eines elektronischen Geräts (3) bei einem Steckvorgang eines Kabels (5), mit: einer Pulsgeneratoreinrichtung (101; 201; 301), welche dazu ausgebildet ist, ein gepulstes elektrisches Signal zu generieren; einer Detektionseinrichtung (102; 202; 302), welche von dem gepulsten elektrischen Signal versorgbar ist und dazu ausgebildet ist, eine aufgrund des Steckvorgangs auftretende Änderung eines von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands (2) zu detektieren, und einer Wecksignaleinrichtung (103; 203; 303), welche dazu ausgebildet ist, ein Wecksignal zu erzeugen und an das elektronische Gerät (3) auszugeben, in Abhängigkeit davon, ob die Detektionseinrichtung (102; 202; 302) eine Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signals durchflossenen Widerstands (2) detektiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts bei einem Steckvorgang eines Kabels, ein entsprechendes Verfahren zum Wecken eines elektronischen Geräts beim Steckvorgang eines Kabels, sowie eine Ladeschnittstelle für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wecken einer Steuervorrichtung zum Steuern eines Ladevorgangs eines Fahrzeugs bei einem Steckvorgang eines Ladekabels.
Stand der Technik
Batterien von Elektrofahrzeugen können über Ladekabel aufgeladen werden. Ein beispielhaftes Verfahren zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug ist aus der DE 10 2014 200315 A1 bekannt. In verschiedenen Ländern und Regionen haben unterschiedliche Ladestandards Einfluss erlangt, so etwa das in Nordamerika und Europa verbreitete Combined Charging Sytem, CCS, oder das in Japan verbreitete und unter dem Handelsnamen CHAdeMO bekannte Batteriemanagementsystem. Der Ladevorgang wird über eine Steuervorrichtung gesteuert, welche etwa den Ladevorgang an die Spezifikationen des Fahrzeugs und den Ladezustand des Fahrzeugs anpasst. Falls das Fahrzeug nicht geladen wird, wird die Steuervorrichtung in einen Schlafmodus versetzt, um Energie zu sparen. Die Steuervorrichtung wird beim Einstecken des Ladekabels geweckt bzw. aktiviert. Hierzu sind Detektierschaltungen vorgesehen, welche ein Wecksignal an die Steuervorrichtung übermitteln, sobald das Ladekabel gesteckt wird.
Die Stromaufnahme der Schaltung zur Detektion eines Steckvorgangs muss möglichst gering sein, um die Batterie über einen längeren Zeitraum nicht unnötig zu belasten. Ein zu hoher Entladestrom würde andernfalls die Batterie zu schnell entladen.
Bei einem Steckvorgang eines Ladekabels treten typischerweise Widerstandsänderungen mindestens einer der Steuerleitungen auf. Beispielweise können gemäß dem CCS-Standard Widerstandsänderungen an der Proximity-Pilot-Leitung (PP-Line) erfasst werden. Bei einer ungenutzten Ladeschnittstelle, d.h. falls kein Ladestecker gesteckt ist, wird der relevante Widerstand im Fahrzeug, d.h. der in der Fahrzeug-Ladebuchse verbaute Widerstand, an der PP-Line durch einen Pulldown-Widerstand von beispielsweise 2,7 kOhm bestimmt. Sobald der Ladestecker gesteckt wird, kommen zusätzlich 480 Ohm parallelgeschaltet hinzu. Bei Verriegelung des Steckers ändert sich der parallel geschaltete Widerstand auf 150 Ohm.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts bei einem Steckvorgang eines Kabels mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Ladeschnittstelle für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und ein Verfahren zum Wecken eines elektronischen Geräts bei einem Steckvorgang eines Kabels mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 bereit.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach eine Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts bei einem Steckvorgang eines Kabels. Die Vorrichtung weist eine Pulsgeneratoreinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, ein gepulstes elektrisches Signal zu generieren. Die Vorrichtung weist weiter eine Detektionseinrichtung auf, welche von dem gepulsten elektrischen Signal versorgt wird und dazu ausgebildet ist, eine aufgrund des Steckvorgangs auftretende Änderung eines von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands zu detektieren. Die Vorrichtung weist weiter eine Wecksignaleinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, ein Wecksignal zu erzeugen und an das elektronische Gerät auszugeben, in Abhängigkeit davon, ob die Detektionseinrichtung eine Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands detektiert.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung demnach eine Ladeschnittstelle für ein Fahrzeug. Die Ladeschnittstelle weist eine Steckvorrichtung zum Einstecken eines Ladekabels, eine Steuervorrichtung zum Steuern des Ladevorgangs, und eine Vorrichtung zum Wecken der Steuervorrichtung bei einem Steckvorgang des Ladekabels auf.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zum Wecken eines elektronischen Geräts bei einem Steckvorgang eines Kabels. Ein gepulstes elektrisches Signal wird generiert. Eine bei dem Steckvorgang auftretende Änderung eines von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands wird detektiert. Ein Wecksignal wird erzeugt und das Wecksignal wird an das elektronische Gerät ausgegeben, in Abhängigkeit davon, ob eine Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands detektiert wird.
Vorteile der Erfindung
Die Verwendung eines gepulsten elektrischen Signals ermöglicht es, den zum Wecken des elektronischen Geräts erforderlichen Stromverbrauch stark zu reduzieren. Selbst bei relativ niederohmigen Widerständen bleibt der Stromverbrauch in einem tolerablen Bereich, ohne dass die Funktionalität beeinträchtigt wäre. Bei dem gepulsten elektrischen Signal kann es sich um einen Messstrom handeln, welcher Strompulse mit Stromstärken im Bereich mehrerer Milliampere aufweist, sodass die Stromstärke ausreichend ist, um eine eindeutige Messbarkeit zu realisieren. Gleichzeitig wird der gepulste Messstrom vorzugsweise derart eingerichtet, dass der durchschnittliche Stromverbrauch niedrig, d.h. vorzugsweise kleiner als 1 Milliampere ist, d.h. im Mikroampere-Bereich liegt. Die Wiederholung der Messung kann zum Erkennen eines Ladekabels beispielweise im einstelligen Sekundenbereich liegen, da auch ein Steckvorgang des Ladekabels sich im Sekundenbereich vollzieht.
Das gepulste elektrische Signal kann sowohl zur Versorgung der Detektionseinrichtung als auch zur Messversorgung, d.h. zum Messen elektrischer Widerstände eingesetzt werden. Somit werden sowohl die Detektionseinrichtung als auch die elektrisch durchflossenen Widerstände gepulst versorgt, um mit einer gepulst versorgten Detektionseinrichtung nochmals weiter den durchschnittlichen Stromverbrauch reduzieren zu können.
Der von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossene Widerstand kann Widerstände der Vorrichtung selbst umfassen, kann jedoch auch alternativ oder zusätzliche externe Widerstände umfassen, etwa die oben beschriebenen Widerstände des CCS-Standards. Eine Änderung des Widerstands kann bedeuten, dass das gepulste Signal vor dem Steckvorgang und nach dem Steckvorgang andere Widerstände durchfließt, sich also die Anzahl oder die Widerstandswerte der durchflossenen Widerstände ändern. Unter dem „Widerstand“ ist jeweils der Gesamtwiderstand zu verstehen, welcher durch die Gesamtheit der in einem Messpfad durchflossenen Widerstände gegeben ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Pulsgeneratoreinrichtung dazu ausgebildet, nach dem Ausgeben des Wecksignals durch die Wecksignaleinrichtung an das elektronische Gerät das Generieren des gepulsten elektrischen Signals zu unterbrechen. Der ursprüngliche Messpfad der PP-Line bei der CCS-Ladeschnittstelle soll während des Betriebs des elektronischen Geräts nicht beeinflusst werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Pulsgeneratoreinrichtung weiter dazu ausgebildet, zu erkennen, ob das elektronische Gerät sich in einem Schlafzustand befindet. Die Pulsgeneratoreinrichtung ist dazu ausgebildet, das Generieren des gepulsten elektrischen Signals wieder zu beginnen, falls erkannt wird, dass sich das elektronische Gerät wieder in einem Schlafzustand befindet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Detektionseinrichtung dazu ausgebildet, das durch den Widerstand fließende gepulste elektrische Signal mit einer Referenzgröße zu vergleichen und anhand des Vergleichs eine Änderung des durchflossenen Widerstands zu erkennen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Detektionseinrichtung das durch den Widerstand fließende gepulste elektrische Signal mit dem durch mindestens einen Referenzwiderstand fließenden gepulsten elektrischen Signal vergleichen und kann anhand des Vergleichs eine Änderung des durchflossenen Widerstands erkennen, das heißt insbesondere eine Änderung des Widerstandswertes. Die Detektionseinrichtung kann somit beispielsweise eine Komparator-Schaltung umfassen. Die Detektionseinrichtung kann gemäß weiteren Ausführungsformen einen Mikrocontroller umfassen, welcher beispielweise eine ADC-Messung vornimmt und dann per Software den Vergleich durchführt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung weist diese eine Informationseinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, Information bezüglich mindestens einer vorangegangenen Detektion des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands zu speichern. Die Wecksignaleinrichtung ist dazu ausgebildet, das Wecksignal zu erzeugen und an das elektronische Gerät auszugeben, in Abhängigkeit von den von der Informationseinrichtung zuvor erfassten Informationen sowie in Abhängigkeit von einem aktuellen Detektionsergebnis der Detektionseinrichtung. Insbesondere soll bei einem Steckvorgang nur ein einziges Wecksignal erzeugt werden, was anhand eines Vergleichs mit dem vorherigen Zustand erreicht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Wecksignaleinrichtung dazu ausgebildet, das Wecksignal nur dann zu erzeugen, wenn die Detektionseinrichtung im Vergleich zur Information bezüglich einer vorangegangenen Detektion eine bestimmte Richtung in der Änderung des Widerstandwertes des von dem gepulsten elektrischen Signals durchflossenen Widerstands detektiert. Dass die Wecksignaleinrichtung in Abhängigkeit davon, ob die Detektionseinrichtung eine Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands detektiert, das Wecksignal erzeugt, heißt somit nicht, dass bei jeder Widerstandsänderung auch ein Wecksignal erzeugt werden muss. Insbesondere kann nur beim Einstecken des Ladekabels ein Wecksignal erzeugt werden, während beim Ausstrecken des Ladekabels trotz einer Widerstandsänderung kein Wecksignal erzeugt wird, d.h. das Steuergerät nicht geweckt wird. Es wird somit detektiert, ob der Widerstand größer oder geringer wird. Nur bei der Richtung der Änderung des Widerstands, welche einem Einsteckvorgang entspricht, soll das Wecksignal generiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Pulsgeneratoreinrichtung dazu ausgebildet, das gepulste elektrische Signal mit einem Tastgrad von höchstens 1 zu 10 zu erzeugen. Bei einem derartigen Tastgrad kann der mittlere Stromverbrauch niedrig gehalten werden, vorzugsweise im Mikroampere-Bereich. Die Strombelastung durch die Stromversorgung kann aufgrund der Verwendung eines gepulsten elektrischen Signals gegenüber einer permanent versorgten Schaltung und einem permanent anliegenden Messstrom deutlich reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung können die Elemente der Vorrichtung mittels diskreter Bauteile realisiert werden. Es ist jedoch möglich, einzelne oder sämtliche Funktionen in ein ASIC zu integrieren.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine beispielhafte Realisierung eines Überspannungsschutzes zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts;
4 eine beispielhafte Realisierung einer Pulsgeneratoreinrichtung zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts;
5 eine beispielhafte Realisierung einer Wecksignaleinrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts;
6 eine beispielhafte Realisierung einer Detektionseinrichtung zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts;
7 eine beispielhafte Realisierung einer Informationseinrichtung zur Verwendung einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts;
8 eine weitere beispielhafte Realisierung einer Informationseinrichtung zur Verwendung einer Vorrichtung zum Wecken eines elektronischen Geräts;
9 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einer Ladeschnittstelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Wecken eines elektronischen Geräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung 100, welche dazu ausgelegt ist, ein elektronisches Gerät 3 bei einem Steckvorgang eines Kabels zu wecken. Bei dem elektronischen Gerät 3, welches von der Vorrichtung 100 geweckt werden kann, kann es sich insbesondere um eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Ladevorgangs eines Elektrofahrzeugs handeln, falls ein Ladekabel gesteckt wird.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Pulsgeneratoreinrichtung 101, welche ein gepulstes elektrisches Signal generiert. Das gepulste elektrische Signal weist einen Tastgrad von höchstens 1 zu 10 auf, wobei der Tastgrad das Verhältnis von Impulsdauer zur Periodendauer angibt. Die Pulsdauern und zeitlichen Abstände aufeinanderfolgender Pulse können fest und konstant vorgegeben sein, können jedoch auch variieren. Beispielsweise kann die Periodendauer mindestens 300 Millisekunden betragen, insbesondere mindestens 1 Sekunde.
Die Pulsdauer kann beispielsweise höchstens 10 Millisekunden, insbesondere höchstens eine Millisekunde betragen. Je größer der Unterschied zwischen Impulsdauer und Periodendauer ist, umso größer ist die durchschnittliche Stromersparnis aus der Stromversorgung. Bei dem gepulsten elektrischen Signal kann es sich um eine gepulste Spannung handeln, welche als Versorgungsspannung für eine Detektionseinrichtung 102 der Vorrichtung 100 dient. Das gepulste elektrische Signal durchfließt weiter einen Widerstand 2, welcher Elemente der Vorrichtung 100 umfassen. Der Widerstand 2 kann jedoch auch insbesondere ein externer Widerstand oder eine Vielzahl von Widerständen sein, insbesondere ein Pulldown-Widerstand einer Ladeschnittstelle sowie weitere Widerstände, welche beim Stecken des Ladesteckers und bei der Verriegelung des Ladesteckers, d. h. bei der Aktivierung des Ladesteckers, hinzukommen. Insbesondere kann es sich um die oben beschriebenen Widerstände einer CCS-Ladeschnittstelle handeln. Der Widerstand 2 ist also durch die veränderliche Gesamtanzahl der durchflossenen Widerstände gegeben.
Die Detektionseinrichtung 102 ist dazu ausgebildet, eine Widerstandsänderung zu messen, d. h. eine aufgrund des Steckvorgangs auftretende Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands 2. Die Detektionseinrichtung 102 gibt ein Detektionssignal aus, welches an eine Wecksignaleinrichtung 103 der Vorrichtung 100 übermittelt wird. Die Wecksignaleinrichtung 103 ist dazu ausgebildet, ein Wecksignal zu erzeugen und an das elektronische Gerät 3 auszugeben. Die Wecksignaleinrichtung 103 berücksichtigt hierzu, ob die Detektionseinrichtung eine Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands detektiert. Sobald die Wecksignaleinrichtung 103 das Wecksignal ausgegeben hat, gibt die Wecksignaleinrichtung 103 ein Steuersignal an die Pulsgeneratoreinrichtung 101 aus, sodass die Pulsgeneratoreinrichtung 101 das Generieren des gepulsten elektrischen Signals unterbricht. Alternativ kann auch die Versorgungsspannung des elektrischen Geräts 3 das Generieren des gepulsten elektrischen Signals unterbrechen.
Wird zwischenzeitlich das elektronische Gerät 3 wiederum in einen Schlafzustand versetzt, soll das Generieren des gepulsten elektrischen Signals wieder aktiviert werden. Die Pulsgeneratoreinrichtung 101 wird somit während des Betriebs des elektronischen Geräts 3 deaktiviert, um den ursprünglichen Messpfad nicht zu belasten und zu beeinflussen und wird aktiviert, sobald das elektronische Gerät 3 nicht mehr in Betrieb ist, d. h. sich im Schlafzustand befindet.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Vorrichtung 200, welche dazu ausgelegt ist, ein elektronisches Gerät 3 bei einem Steckvorgang eines Kabels zu wecken. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Versorgungsvorrichtung 204, welche eine ungeschützte Fahrzeug-Dauerversorgung bzw. Versorgungsspannung bereitstellt.
Die Vorrichtung 200 umfasst weiter einen optionalen Überspannungsschutz 205, welcher dem Bauteileschutz dient und anhand der ungeschützten Versorgungsspannung eine geschützte Versorgungsspannung ausgibt. Eine Pulsgeneratoreinrichtung 201 wird mit der geschützten Versorgungsspannung versorgt und gibt, wie oben beschrieben, ein gepulstes elektrisches Signal aus, welches als Versorgungsspannung einer Detektionseinrichtung 202 dient und durch Widerstände einer Ladeschnittstelle 4, insbesondere Widerstände einer PP-Line einer CCS-Ladeschnittstelle fließt. Die Detektionseinrichtung 202 misst die Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands. Die Messung kann beispielsweise mittels Komparator-Schaltung erfolgen. Eine Informationseinrichtung 207 speichert Informationen bezüglich mindestens einer vorangegangenen Detektion des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands. Die Informationseinrichtung 207 kann somit die Funktion eines Latches bzw. Speichers aufweisen. Die Informationseinrichtung 207 ist dazu ausgebildet, eine Wecksignaleinrichtung 203 genau dann zu aktivieren, falls die Detektionseinrichtung 202 im Vergleich zur vorangegangenen Detektion eine bestimmte Richtung in der Änderung des Widerstandwertes des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands detektiert. Die Informationseinrichtung 207 kann hierzu ein Aktivierungssignal ausgeben. Dadurch wird sichergestellt, dass nur bei einem Einsteckvorgang und nicht bei einem Aussteckvorgang des Kabels ein Wecksignal ausgegeben wird. Die Informationsvorrichtung 207 kann weiter zur Messverzögerung ausgebildet sein, sodass stabile Messwerte garantiert werden.
Die Wecksignaleinrichtung 203 erzeugt schließlich das oben beschriebene Wecksignal, welches an das elektronische Gerät 3 ausgegeben wird und dieses weckt. Die Wecksignaleinrichtung 203 kann dazu ausgebildet sein, eine Pulsformung für die Mehrfachnutzung einer Weckleitung zu dem elektronischen Gerät 3 durchzuführen, um eine Blockade der Weckleitung zu vermeiden. Das elektronische Gerät 3 kann die Funktionalität einer Stabilisierungseinrichtung aufweisen, d. h. dazu ausgebildet sein, eine konstante interne Spannung zu bewerkstelligen. Schließlich umfasst die Vorrichtung 200 einen Mikrocontroller 206, welcher die Pulsgeneratoreinrichtung 201 deaktivieren kann, d. h. das Generieren des gepulsten elektrischen Signals unterbricht, sobald das elektronische Gerät 3 in Betrieb ist, d. h. geweckt ist. Der Mikrocontroller 206 ist weiter dazu ausgebildet, eine Messung und Bedienung der Ladeschnittstelle 4 beim Betrieb des elektronischen Geräts 3 durchzuführen. Eine andere mögliche Realisierung der Deaktivierung bzw. Aktivierung der Pulsgeneratoreinrichtung 201 ist die Nutzung der Versorgungsspannung des Mikrocontrollers bzw. des elektronisches Gerät 3 als Indikator dafür, ob ein Steuergerät in Betrieb ist oder sich im Schlafzustand befindet.
Für einige der soeben beschriebenen Elemente werden im Folgenden konkrete Realisierungen genauer beschrieben. Es sind jedoch jeweils auch weitere Ausführungen möglich und die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausgestaltungen beschränkt.
In 3 ist ein beispielhafter Überspannungsschutz 305 illustriert. Auf einer ersten Leitung L1 liegt die von der Versorgungvorrichtung 204 bereitgestellte ungeschützte Versorgungsspannung an. Eine zweite Leitung L2 verzweigt sich von der ersten Leitung L1 und weist einen ersten Widerstand R1 auf. Weiter ist die zweite Leitung L2 über eine Z-Diode Z1 auf Masse geschaltet. An der zweiten Leitung L2 liegt somit eine geschützte Versorgungsspannung an.
Weitere mögliche Realisierungen eines Überspannungsschutzes umfassen die Verwendung von Längs- und Linear-Reglern oder sonstiger Spannungsstabilisierungsmaßnahmen.
In 4 ist ein Schaltbild einer Realisierung einer Pulsgeneratoreinrichtung 301 gezeigt, welche dazu ausgebildet ist, ein gepulstes elektrisches Signal auszugeben. An einem ersten Anschluss G1 liegt die geschützte Versorgungsspannung an. Der erste Anschluss G1 ist über einen ersten Sternpunkt P1 mit einem zweiten Widerstand R2, einem dritten Widerstand R3 und einem ersten Kondensator C1 verbunden, wobei der erste Kondensator C1 auf Masse geschaltet ist. Der zweite Widerstand R2 ist mit einem ersten Eingang F1 eines ersten Bauteils 3011 verknüpft, welches als sogenannter Dual precision monostable multivibrator HEF4538B ausgestaltet ist.
Das erste Bauteil 3011 weist erste bis zehnte Eingänge F1 bis F10 sowie erste bis vierte Ausgänge E1 bis E4 auf. Der erste Eingang F1 ist der 1REXT/CEXT-Eingang, der zweite Eingang F2 ist der 1CEXT-Eingang, der dritte Eingang F3 der 1A-Eingang, der vierte Eingang F4 der 1B-Eingang, der fünfte Eingang F5 der 1CD-Eingang, der sechste Eingang F6 der 2REXT/CEXT-Eingang, der siebte Eingang F7 der 2CEXT-Eingang, der achte Eingang F8 der 2A-Eingang, der neunte Eingang F9 der 2B-Eingang und der zehnte Eingang F10 der 2CD-Eingang des ersten Bauteils 3011. Der erste Ausgang E1 ist der IQ-Ausgang, der zweite Ausgang E2 der 1Q-Ausgang, der dritte Ausgang E3 der 2Q-Ausgang und der vierte Ausgang E4 ist der 2Q-Ausgang des ersten Bauteils 3011.
Der zweite Widerstand R2 versorgt einen zweiten Kondensator C2, welcher mit einem zweiten Eingang F2 des ersten Bauteils 3011 verknüpft ist. Der dritte Widerstand R3 ist mit einem fünften Eingang F5 des ersten Bauteils 3011 verknüpft und über einen dritten Kondensator C3 auf Masse geschaltet. Der erste Anschluss G1 ist mit dem dritten Eingang F3 verschaltet, welche den Eingang auf einen definierten Pegel legen soll, da der dritte Eingang F3 keine genutzte Funktion in dieser Realisierung hat. Der dritte Eingang F3 und der vierte Eingang F4 des ersten Bauteils 3011 sind über ein erstes logisches ODER-Gatter C1 mit einem ersten Bauelement 30111 des ersten Bauteils 3011 verknüpft, wobei das an dem dritten Eingang F3 eingehende Signal negiert wird. Weiter sind die ersten, zweiten und fünften Eingänge F1, F2, F5 sowie die ersten und zweiten Ausgänge E1, E2 mit dem ersten Bauteil 3011 verknüpft, wobei das an dem fünften Eingang F5 eingehende Signal und das an dem zweiten Ausgang E2 ausgehende Signal jeweils negiert sind.
Der zweite Ausgang E2 ist über einen vierten Widerstand R4 mit einem Gate-Anschluss eines ersten Schalters T1 verbunden, welcher als MOSFET ausgestaltet ist, und wobei üblicherweise bei MOSFETs eine integrierte Diode D1 vorhanden ist. Der Source-Anschluss des ersten Schalters T1 ist auf Masse geschaltet und der Drain-Anschluss des ersten Schalters T1 ist mit dem Gate-Anschluss eines zweiten als MOSFET ausgestalteten Schalters T2 und über einen parallel geschalteten fünften Widerstand R5 mit dem ersten Anschluss G1 und dem Source-Anschluss des zweiten Schalters T2 verbunden. Der Drain-Anschluss des zweiten Schalters T2 ist mit einem zweiten Anschluss G2 verbunden. Der erste Schalter T1 ist als N-Kanal MOSFET und der zweite Schalter T2 ist als P-Kanal MOSFET ausgebildet.
Der vierter Eingang F4 des ersten Bauteils 3011 ist mit einem zweiten Sternpunkt P2 verknüpft, welche weiter über einen vierten Kondensator C4 auf Masse geschaltet ist, über einen sechsten Widerstand R6 mit dem zweiten Ausgang E2 des ersten Bauteils 3011 verknüpft ist, und schließlich mit einem ersten Eingang H1 eines zweiten Bauteils 3012 verknüpft ist. Das zweite Bauteil 3012 weist einen dritten Schalter T3 und einen vierten Schalter T4 auf, welche als Transistoren ausgestaltet sind. Das zweite Bauteil 3012 weist weiter erste bis sechste Eingänge H1 bis H6 auf. Der Kollektor des dritten Schalters T3 ist mit dem vierten Eingang H4 des zweiten Bauteils 3012 verbunden und der Emitter des dritten Schalters T3 ist mit dem dritten Eingang H3 des zweiten Bauteils 3012 verbunden. Die Basis des dritten Schalters T3 ist über einen siebten Widerstand R7 mit dem zweiten Eingang H2 des zweiten Bauteils 3012 und parallel dazu über einen achten Widerstand R8 mit dem dritten Eingang H3 des zweiten Bauteils 3012 verbunden. Der Kollektor des vierten Schalters T4 ist mit dem ersten Eingang H1 des zweiten Bauteils 3012 verbunden und der Emitter des vierten Schalters T4 ist mit dem sechsten Eingang H6 des zweiten Bauteils 3012 verbunden. Die Basis des vierten Schalters T4 ist über einen neunten Widerstand R9 mit dem sechsten Eingang H6 des zweiten Bauteils 3012 und parallel dazu über einen zehnten Widerstand R10 mit dem fünften Eingang H5 des zweiten Bauteils 3012 verbunden.
Der dritte und der sechste Eingang H3, H6 des zweiten Bauteils 3012 sind auf Masse geschaltet. Der vierte Eingang H4 des zweiten Bauteils 3012 ist mit dem Gate-Anschluss des ersten Schalters T1 verbunden. Der zweite Eingang H2 des zweiten Bauteils 3012 ist über einen elften Widerstand R11 mit einem dritten Anschluss G3 verbunden. Zwischen dem zweiten Eingang H2 und dem elften Widerstand R11 sind ein fünfter Kondensator C5 auf Masse geschaltet und ein zwölfter Widerstand R12 auf Masse geschaltet. Der fünfte Eingang H5 ist über einen dreizehnten Widerstand R13 mit dem dritten Anschluss G3 verschaltet. Zwischen dem fünften Ausgang H5 und dem dreizehnten Widerstand R13 sind parallel ein vierzehnter Widerstand R14 auf Masse geschaltet und ein sechster Kondensator C6 auf Masse geschaltet. Schließlich ist zwischen dem elften Widerstand R11 bzw. dreizehnten Widerstand R13 und dem dritten Anschluss G3 ein fünfzehnter Widerstand R15 auf Masse geschaltet, wobei der fünfzehnte Widerstand R15 eine definierte Belastung gegenüber dem Signal am dritten Anschluss G3 darstellen soll.
Über den ersten Anschluss G1 wird das erste Bauelement 3011 mit Spannung versorgt. An dem zweiten Anschluss G2 wird eine gepulste Versorgungsspannung als gepulstes elektrisches Signal ausgegeben. An dem dritten Anschluss G3 wird ein Signal bereitgestellt, welches angibt, ob sich das elektronische Gerät 3 im Betrieb befindet. In diesem Fall liegt an dem dritten Anschluss G3 ein Signal mit Zustand HIGH an und der dritte Schalter T3 wird aktiviert. Dadurch liegt keine Gate-Spannung an dem ersten Schalter T1 an und der zweite Schalter T2 wird abgeschaltet. Weiter wird über den vierten Eingang F4 das Erzeugen von Puls-/Pause-Abfolgen verändert. Es ist somit sichergestellt, dass die Pulsgeneratoreinrichtung 301 kein gepulstes elektrisches Signal ausgibt, falls das elektronische Gerät 3 bereits geweckt ist. Weiter ist der vierte Schalter T4 aktiviert, sodass der vierte Kondensator C4 kurzgeschlossen ist und darüber den vierten Eingang F4 entsprechend verändert.
Ist umgekehrt das elektronische Gerät 3 im Schlafmodus oder wechselt vom Betrieb in den Schlafmodus, hat das Signal am dritten Anschluss G3 den Zustand LOW. Der dritte Schalter T3 und der vierte Schalter T4 sind deaktiviert. Der vierte Kondensator C4 wird über den sechsten Widerstand R6 aus dem zweiten Ausgang E2 geladen. An dem vierten Eingang F4 des ersten Bauteils 3011 liegt eine Spannung an und das gepulste elektrische Signal kann erneut erzeugt werden.
Das erste Bauelement 30111 ist dazu ausgebildet, ein gepulstes Signal an dem zweiten Ausgang E2 auszugeben und dabei die Pausenzeit zwischen zwei aufeinander liegenden Pulsen der gepulsten Versorgungsspannung einzustellen, wobei diese proportional zum Produkt des Widerstandswertes des zweiten Widerstands R2 und der Kapazität des zweiten Kondensators C2 ist. Weiter wird über den vierten Kondensator C4 und den sechsten Widerstand R6 die Pulsdauer der Pulse des gepulsten elektrischen Signals eingestellt. Das erste logische Gatter C1 dient als Trigger zum Aktivieren des ersten Bauelements 30111. Der dritte Eingang F3 reagiert auf negative Flanken und der vierte Eingang F4 reagiert auf positive Flanken. Der fünfte Eingang F5 ist ein Reset-Eingang zum Zurücksetzen des ersten Bauelements 30111. Der dritte Widerstand R3 und der dritte Kondensator C3 haben die Funktion einer Verzögerung von Spannungsänderungen an dem ersten Anschluss G1, bilden also zusammen eine Zeitkonstante, die für einen gefilterten, stabilen fünften Eingang F5 sorgen. Der erste Kondensator C1 dient der Stabilisierung des ersten Anschlusses G1. Der vierte Widerstand R4 dient sowohl als Vorwiderstand zum ersten Schalter T1 als auch als Strombegrenzung, wenn der dritte Schalter T3 aktiv ist und der zweite Ausgang E2 ein HIGH ausgibt. Gleiches gilt für den sechsten Widerstand R6, welcher als Vorwiderstand zum vierten Kondensator C4 dient und als Strombegrenzung, wenn der vierte Schalter T4 aktiv ist und der zweite Ausgang E2 ein HIGH ausgibt. Der fünfzehnte Widerstand R15 dient als definierter Belastungswiderstand gegenüber dem dritten Anschluss G3. Der dritte Anschluss G3 kann sowohl ein Mikrocontroller-Ausgang sein, als auch eine Versorgungsspannung des elektronischen Gerätes 3, um über die Funktionalitäten der Bauteile innerhalb des zweiten Bauteils 3012 Einfluss auf den ersten Schalter T1 bzw. den zweiten Sternpunkt P2 in der Art zu bekommen, dass eine Unterdrückung der gepulsten Versorgungsspannung an dem zweiten Anschluss G2 stattfinden kann. Diese kann, entsprechend obiger Darstellung, zeitlich unterschiedlich verzögert erfolgen, nämlich unterschiedlich über den elften Widerstand R11, den zwölften Widerstand R12 und den fünften Kondensator C5 auf den zweiten Sternpunkt P2, als auch über den dreizehnten Widerstand R13, den vierzehnten Widerstand R14 und den sechsten Kondensator C6 auf den ersten Schalter T1. Der neunte Widerstand R9, der zehnte Widerstand R10, der dreizehnte Widerstand R13, der vierzehnte Widerstand R14 und der sechste Kondensator C6 bilden ein Zeitglied, welches den vierten Schalter T4 zeitlich verzögert steuern kann. Der siebte Widerstand R7, der achte Widerstand R8, der elfte Widerstand R11, der zwölfte Widerstand R12 und der fünfte Kondensator C5 bilden ein weiteres Zeitglied, welches den dritten Schalter T3 zeitlich verzögert steuern kann.
Die Erfindung ist nicht auf die in 4 gezeigte Ausführungsform beschränkt. So kann die Pulsgeneratoreinrichtung auch anders ausgestaltet werden, etwa mittels eines 6fach-Inverters mit Schmitttrigger und einer R/C-Kombination als Taktgenerator. Eine weitere Realisierung basiert auf einem Komparator oder einem Operationsverstärker und einer R/C-Kombination. Weiter kann die Pulsgeneratoreinrichtung einen Timing-Generator per digitalem Zähler und einen Timer innerhalb eines separaten Mikrocontrollers aufweisen.
In 5 ist ein Schaltbild einer Realisierung einer Wecksignaleinrichtung 303 illustriert. Die Wecksignaleinrichtung 303 teilt sich das erste Bauteil 3011 mit der oben beschriebenen Pulsgeneratoreinrichtung 301. An einem ersten Anschluss J1 der Wecksignaleinrichtung 303 liegt die geschützte Dauerversorgung G1 bzw. L2 an. Der erste Anschluss J1 ist über einen sechzehnten Widerstand R16 mit dem sechsten Eingang F6 des ersten Bauteils 3011 verknüpft und weiter mit dem achten Eingang F8 des ersten Bauteils 3011 verschaltet. Der zehnte Eingang F10 ist direkt mit dem fünften Eingang F5 verschaltet. Der sechzehnte Widerstand R16 ist weiter über einen siebten Kondensator C7 mit dem siebten Eingang F7 des ersten Bauteils 3011 verschaltet. Schließlich ist der neunte Eingang F9 des ersten Bauteils 3011 mit einem zweiten Eingang J2 der Wecksignaleinrichtung 303 verschaltet und über einen siebzehnten Widerstand R17 auf Masse geschaltet. Der erste Eingang F8 und der neunte Eingang F9 sind über ein zweites logisches ODER-Gatter C2 mit einem zweiten Bauelement 30112 des ersten Bauteils 3011 verknüpft, wobei das an dem achten Eingang F8 eingehende Signal negiert wird.
An dem zweiten Eingang J2 der Wecksignaleinrichtung 303 liegt das Aktivierungssignal der Informationseinrichtung 207 an. Hat das Signal am zweiten Eingang J2 den Zustand HIGH, wird das zweite Bauelement 30112 aktiviert, sodass ein Wecksignal ausgegeben werden kann, welches einmalig eine zeitliche Pulsdauer entsprechend der Dimensionierung der Zeitkonstante aus dem sechzehnten Widerstand R16 und dem siebten Kondensator C7 hat, und befindet sich das Signal am zweiten Eingang J2 im Zustand LOW, wird das zweite Bauelement 30112 deaktiviert und steht für einen erneuten zeitlich definierten Weckimpuls bereit. Das Wecksignal wird somit nur dann erzeugt, falls die Informationseinrichtung 207 ein Aktivierungssignal ausgibt, falls also ein Einsteckvorgang vorlag. Bei einem Aussteckvorgang wird das Wecksignal nicht erzeugt, wobei die Informationseinrichtung 207 diesen neu ermittelten Zustand speichert. Das zweite logische ODER-Gatter C2 dient als Trigger zur Aktivierung des zweiten Bauelements 30112. Der sechzehnte Widerstand R16 und der siebte Kondensator C7 dienen als Zeitglied, wobei die das zweite Bauelement 30112 dazu ausgebildet ist, ein Wecksignal an dem dritten Ausgang E3 des ersten Bauteils 3011 an das elektronische Gerät 3 auszugeben, dessen Pulsdauer proportional zum Produkt des Widerstandwertes des sechzehnten Widerstands R16 und der Kapazität des siebten Kondensator C7 ist. Der siebzehnte Widerstand R17 zieht den neunten Eingang F9 des ersten Bauteils 3011 auf Masse, sodass ein positiver Puls, d. h. ein Zustand HIGH, am zweiten Eingang J2 der Wecksignaleinrichtung 303 erforderlich ist, um das Wecksignal zu erzeugen.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Wecksignaleinrichtung 303 beschränkt. Weitere Realisierungen können auf diskreten Bauteilen, insbesondere Transistoren oder FETs basieren, oder auf Logik-Gattern, auf Komparatoren oder Operationsverstärkern oder auf Timing-Generatoren als Zähler oder separate Mikrocontroller.
6 zeigt ein Schaltbild einer möglichen Realisierung einer Detektionseinrichtung 302. An einem ersten Anschluss B1 der Detektionseinrichtung 302 liegt die von der Pulsgeneratoreinrichtung 301 ausgegebene gepulste Versorgungsspannung G2 an. Der erste Anschluss B1 ist über einen neunzehnten Widerstand R19, einen dazu in Reihe geschalteten zwanzigsten Widerstand R20 und einen parallel zum neunzehnten Widerstand R19 und zwanzigsten Widerstand R20 geschalteten achtzehnten Widerstand R18 über eine zweite Diode D2 mit einem zweiten Anschluss B2 der Detektionseinrichtung 302 verschaltet. Der zweite Anschluss B2 wird direkt mit dem zu detektierenden Widerstand verbunden, d.h. im Fall der CCS-Ladeschnittstelle direkt mit der PP-Leitung. Der achtzehnte Widerstand R18, der neunzehnte Widerstand R19 und der zwanzigste Widerstand R20 dienen in Summe als Pullup-Widerstand. Der erste Anschluss B1 ist optional weiter über einen achten Kondensator C8 auf Masse geschaltet. Die Detektionseinrichtung 302 weist weiter einen integrierten Schaltkreis 3021 auf, welcher acht Eingänge K1 bis K8 aufweist, also als Dual-Komparator-IC mit zwei Versorgungsanschlüssen, zwei Ausgängen und vier Eingängen ausgestaltet ist. Alternativ können auch Single-Komparatoren verwendet werden. Der erste Anschluss B1 ist mit dem fünften Eingang K5, das heißt der positiven Versorgung VDD, und dem siebten Eingang K7 des integrierten Schaltkreises 3021 verschaltet. Der erste Anschluss B1 ist weiter über einen einundzwanzigsten Widerstand R21 und einen in Reihe geschalteten zweiundzwanzigsten Widerstand R22 mit dem vierten Eingang K4, das heißt der negativen Versorgung GND, und dem achten Eingang K8 des integrierten Schaltkreises 3021 verschaltet. Der vierte Eingang K4 ist weiter auf Masse geschaltet. Der siebte Eingang K7 ist mit dem achten Eingang K8 über einen optionalen elften Kondensator C11 verschaltet. Weiter ist der achtzehnte Widerstand R18 mit dem zweiten Eingang K2 des integrierten Schaltkreises 3021 verschaltet und weiter über einen neunten Kondensator C9 mit einer Leitung zu den vierten und achten Eingängen K4, K8 des integrierten Schaltkreises 3021 verschaltet. Die Leitung ist weiter über einen zehnten Kondensator C10 mit dem dritten Anschluss K3 verschaltet. Der erste Anschluss B1 ist weiter über einen dreiundzwanzigsten Widerstand R23 mit dem ersten Eingang K1 des integrierten Schaltkreises 3021 und mit einem dritten Anschluss B3 der Detektionseinrichtung 302 verknüpft. Der integrierte Schaltkreis 3021 weist einen ersten Komparator 30211 auf, wobei die Signaleingänge am zweiten Eingang K2 des integrierten Schaltkreises 3021 und am dritten Eingang K3 des integrierten Schaltkreises 3021 miteinander verglichen werden und das Vergleichssignal am ersten Eingang K1 des integrierten Schaltkreises 3021 ausgegeben wird. Weiter weist der integrierte Schaltkreis 3021 einen zweiten Komparator 30212 auf, wobei die Signaleingänge am siebten Eingang K7 des integrierten Schaltkreises 3021 und am achten Eingang K8 des integrierten Schaltkreises 3021 miteinander verglichen werden und das Vergleichssignal am sechsten Eingang K6 ausgegeben wird.
Der zweite Anschluss B2 der Detektionseinrichtung 302 ist mit der Proximity-Pilot-Leitung (PP-Line) der CCS-Ladeschnittstelle verknüpft. Die gepulste Versorgungsspannung bzw. das gepulste elektrische Signal aus G2 der 4 liegt einerseits an dem einundzwanzigsten Widerstand R21 und dem zweiundzwanzigsten Widerstand R22 an, sodass eine Vergleichsspannung bereitgestellt wird, welche über den zehnten Kondensator C10 gefiltert auf den dritten Eingang K3 gegeben wird, und andererseits am achtzehnten Widerstand R18, neunzehnten Widerstand R19, zwanzigsten Widerstand R20 und den zu messenden Widerständen an der PP-Line, d. h. den von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstand angeschlossen an den zweiten Anschluss B2 bzw. den durchflossenen Widerständen angeschlossen an den zweiten Anschluss B2, und wird gefiltert über den neunten Kondensator C9 auf den zweiten Eingang K2 gegeben, wobei die Widerstände an der PP-Line sich aufgrund des Steckvorgangs ändern. Diese Werte werden durch den integrierten Schaltkreis 3021 miteinander verglichen und der Vergleichswert wird an dem dritten Anschluss B3 ausgegeben. An dem dritten Anschluss B3 wird somit ein gepulster Messwert ausgegeben, welcher angibt, ob der Ladestecker gesteckt ist oder nicht. Der achte Kondensator C8 und der elfte Kondensator C11 sind optional und dienen deren Entstörung des ersten Anschlusses B1 der Detektionseinrichtung 302. Der elfte Kondensator C11 stützt zudem die Versorgungsspannung des integrierten Schaltkreises 3021. Der dreiundzwanzigste Widerstand R23 dient als Pullup-Widerstand, sofern bei dem Komparator oder Operationsverstärker die Variante „Open-Collector“ verwendet wird. Der zweite Komparator 30212, welcher ein Element des integrierten Schaltkreises 3021 ist, ist über die siebten und achten Eingänge K7 und K8 so angeschlossen, dass er funktional stillgelegt ist und am sechsten Eingang K6 immer ein LOW ausgibt. Der neunte Kondensator C9 und der zehnte Kondensator C10 stützen den zweiten Eingang K2 bzw. den dritten Eingang K3 des integrierten Schaltkreises 3021. Die Kapazitätswerte dieser Kondensatoren unterscheiden sich voneinander. Hierdurch können Störungen am zweiten und dritten Eingang K2, K3 vermieden werden. Ebenso kann über dessen Dimensionierung das zeitliche Einschwingen und somit der zeitliche Messverlauf innerhalb eines Messimpulses günstig beeinflusst werden. Die zweite Diode D2 verhindert einen Stromrückfluss von der Proximity-Pilot-Leitung in die Schaltungsteile der Detektionseinrichtung 302 während des Betriebes des elektronischen Geräts 3.
Die Erfindung ist nicht auf die illustrierte Detektionseinrichtung 302 beschränkt. Weitere Realisierungen umfassen beispielsweise Operationsverstärker oder Differenzverstärker, insbesondere integrierte Differenzverstärker oder unterschiedliche ADC-Eingänge mit unterschiedlichen ADC-Wandlungen innerhalb eines separaten Mikrocontrollers oder ASICs.
In 7 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Informationseinrichtung 307 illustriert. Die Informationseinrichtung 307 weist erste bis dritte Anschlüsse Q1, Q2, Q3 auf. Der erste Anschluss Q1 ist mit dem dritten Anschluss B3 der Detektionseinrichtung 302 verknüpft. An dem zweiten Anschluss Q2 liegt die gepulste Versorgungsspannung an, siehe den zweiten Anschluss G2 in 4. Die Informationseinrichtung 307 weist eine Messgrößenverzögerungs- und Filtereinrichtung 3071 auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Messgrößenverzögerung durchzuführen und das Messsignal zu filtern, sodass stabile Messwerte verfügbar sind. Hierbei werden nur positive Zustände berücksichtigt. Für eine Resetgenerierung erzeugt die Verzögerungseinrichtung 3072 eine größere Verzögerung aus der gepulsten Versorgungsspannung und ist mit dem Messwert verknüpft. Wenn der Messwert einem abgesteckten Zustand entspricht, erfolgt ein Zurücksetzen eines Latches 3073. Der Latch 3073 wird von der Messgrößenverzögerungs- und Filtereinrichtung 3071 gesetzt und von der Verzögerungseinrichtung 3072 verzögert zurückgesetzt wird. Der Latch-Status wird über den dritten Anschluss Q3 an die Wecksignaleinrichtung 303 ausgegeben und entspricht dem zweiten Eingang J2 in 5.
In 8 ist eine beispielhafte Realisierung einer Informationseinrichtung 407 auf Grundlage der schematisch dargestellten Informationseinrichtung 307 illustriert, welche erste bis vierte Anschlüsse A1 bis A4 aufweist. An dem ersten Anschluss A1 liegt die gepulste Versorgungsspannung an, siehe den zweiten Anschluss G2 in 4, wobei der erste Anschluss A1 über einen vierundzwanzigsten Widerstand R24 mit einem Gate-Anschluss eines als MOSFET ausgestalteten fünften Schalters T5 verschaltet ist, wobei eine dritte Diode D3 parallel verschaltet ist, welche standardmäßig in einem N-Kanal-MOSFET für den fünften Schalter T5 enthalten ist, und wobei der vierundzwanzigste Widerstand R24 weiter über einen zwölften Kondensator C12 mit dem zweiten Anschluss A2 und dem Source-Anschluss des fünften Schalters T5 verschaltet ist. Der zweite Anschluss A2 ist mit dem dritten Anschluss B3 der Detektionseinrichtung 302 verschaltet. Der Drain-Anschluss des fünften Schalters T5 ist mit einem Gate-Anschluss eines als MOSFET ausgestalteten sechsten Schalters T6 verschaltet, wobei eine vierte Diode D4 parallel geschaltet ist, welche standardmäßig in einem N-Kanal-MOSFET für den sechsten Schalter T6 enthalten ist, und wobei ein Source-Anschluss des sechsten Schalters T6 auf Masse geschaltet ist. Der Drain-Anschluss des fünften Schalters T5 ist weiter über einen dreizehnten Kondensator C13 auf Masse geschaltet und über einen sechsundzwanzigsten Widerstand R26 mit dem vierten Anschluss A4 der Informationseinrichtung 407 sowie mit dem Drain-Anschluss eines als MOSFET ausgestalteten siebten Schalters T7 verknüpft, wobei eine fünfte Diode D5 parallel geschaltet ist, welche standardmäßig in einem P-Kanal-MOSFET für den siebten Schalter T7 enthalten ist. Der fünfte Schalter T5 und der sechste Schalter T6 sind als N-Kanal MOSFETs und der siebte Schalter T7 ist als ein P-Kanal MOSFET ausgebildet. Der Drain-Anschluss des sechsten Schalters T6 ist mit dem Gate-Anschluss des siebten Schalters T7 sowie über einen fünfundzwanzigsten Widerstand R25 mit dem dritten Anschluss A3 und dem Source-Anschluss des siebten Schalters T7 verschaltet. An dem dritten Anschluss A3 liegt die geschützte Dauerversorgung aus 3 als L2 bzw. aus 4 als G1 bzw. aus 5 als J1 an. An dem vierten Anschluss A4 wird der Informationszustand des Latches ausgegeben, welcher mit dem zweiten Eingang J2 aus 5 verbunden ist.
Falls der sechste Schalter T6 inaktiv ist, wird über den dritten Anschluss A3 und den fünfundzwanzigsten Widerstand R25 der Gate-Anschluss des siebten Schalters T7 auf die Versorgungsspannung A3 gezogen. Die Spannung am Gate-Anschluss entspricht der Spannung am Source-Anschluss des siebten Schalters T7, sodass der siebte Schalter T7 inaktiv ist. Am zweiten Anschluss A2 liegt der am dritten Anschluss B3 der Detektionseinrichtung 302 ausgegebene Vergleichswert, d. h. das gepulste Messergebnis an, in diesem Fall LOW, da der fünfte Schalter T5 verzögert über den vierundzwanzigsten Widerstand R24 und den zwölften Kondensator C12 angesteuert wird, da der erste Anschluss A1 die gepulste Versorgungsspannung G2 aus 4 ist. Über die gepulste Aktivierung des fünften Schalters T5 wird der dreizehnte Kondensator C13 über das LOW am zweiten Anschluss A2 entladen und das Gate des sechsten Schalters T6 ebenfalls auf LOW gehalten, um darüber den sechsten Schalter T6 inaktiv zu schalten.
Falls der siebte Schalter T7 aktiviert wird, ändert sich der Zustand des Latches, welcher an dem vierten Ausgang A4 ausgegeben wird, von LOW zu HIGH. Über den sechsundzwanzigsten Widerstand R26 wird der sechste Schalter T6 aktiviert, welcher wiederum den siebten Schalter T7 aktiviert. Der Zustand des Latches bleibt dadurch erhalten.
Ist der sechste Schalter T6 inaktiv, wird der siebte Schalter T7 ebenfalls über den fünfundzwanzigsten Widerstand R25 deaktiviert, weil dieser das Gate des siebten Schalters T7 auf das Potential der Source des siebten Schalters T7 anhebt, sodass darüber die Versorgung des dritten Anschlusses A3 auf den sechsundzwanzigsten Widerstand R26 entfällt, was wiederum den sechsten Schalter T6 an der Basis deaktiviert belässt. Wiederum bleibt der Zustand des Latches erhalten.
Wird bei einem Einsteckvorgang der Widerstandswert des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands geringer, entsteht an dem zweiten Anschluss A2 ein positiver Puls, d. h. im Zustand HIGH. Über die im fünften Schalter T5 enthaltene dritte Diode D3 wird der dreizehnte Kondensator C13 aus der Versorgungsspannung B1 aus 6 über den dreiundzwanzigsten Widerstand R23 aus 6 geladen, wobei der integrierte Schaltkreis 3021 mit dessen Operationsverstärker oder Komparatoren 30211, 30212 hier als Open-Collector ausgeführt ist, und der sechste Schalter T6 aktiviert. Das Latch wird gesetzt. An dem zweiten Anschluss A2 liegt zwar ein gepulstes Signal an, die im fünften Schalter T5 integrierte dritte Diode D3 sperrt jedoch in Gegenrichtung, sodass der Zustand des Latches erhalten bleibt. Somit wird der dreizehnte Kondensator C13 nicht entladen. Des Weiteren ist der sechste Schalter T6 aktiviert, somit auch der siebte Schalter T7, welcher über den sechsundzwanzigsten Widerstand R26 das Gate des sechsten Schalters T6 weiterhin mit Spannung versorgt, also weiterhin auf HIGH behält. Des Weiteren kann der fünfte Schalter T5 zeitlich verzögert aber trotzdem über den Zeitraum der Messung durch die gepulste Detektionseinrichtung 302 aktiv werden, da die Detektionseinrichtung 302 in diesem Zeitraum ebenfalls ein HIGH ausgibt.
Wird nach dem Aussteckvorgang der zweite Anschluss A2 auf Masse geschaltet, d. h. auf Zustand LOW, so wird über den ersten Anschluss A1 der fünfte Schalter T5 zeitverzögert aktiviert, falls die gepulste Versorgungsspannung am ersten Anschluss A1 im Zustand HIGH ist. Der Kondensator C13 wird entladen und das Latch zurückgesetzt. Der vierundzwanzigste Widerstand R24 und der zwölfte Kondensator C12 bilden ein Zeitglied, welches den fünften Schalter T5 zeitverzögert steuert. Dadurch wird ein mögliches Zurücksetzen des Latches zeitlich verzögert durchgeführt, welches typischerweise innerhalb von einigen 100 Mikrosekunden liegt, sodass sich das an dem zweiten Anschluss A2 anliegende gepulste Signal vor einem möglichen Zurücksetzen des Latches stabilisieren kann.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Informationseinrichtung 407 beschränkt. Weitere mögliche Realisierungen umfassen Logik-Gatter oder Verzögerungen und Speichereinheiten mittels Zähler oder separater Mikrocontroller.
In 9 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs oder einer elektronischen Einheit 7 mit einer Ladeschnittstelle 6 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert. Die Ladeschnittstelle 6 weist eine Steckvorrichtung 61 auf, welche zum Einstecken eines Ladekabels 5 ausgebildet ist. Weiter weist die Ladeschnittstelle 6 eine Steuervorrichtung 3 auf, welche den Ladevorgang steuert. Die Ladeschnittstelle 6 weist schließlich eine Vorrichtung 100 zum Wecken der Steuervorrichtung 3 bei einem Einsteckvorgang des Ladekabels 5 auf. Die Vorrichtung 100 kann einer der oben beschriebenen Ausführungsformen entsprechen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung 100 zusammen mit der Steuervorrichtung 3 räumlich gemeinsam in einem Steuergerät bzw. innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses verbaut sein.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Wecken eines elektronischen Geräts 3 bei einem Steckvorgang eines Kabels, insbesondere eines Ladekabels 5.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird erkannt, ob das elektronische Gerät 3 sich in einem Schlafzustand befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird nach einer gewissen Zeit eine erneute Überprüfung durchgeführt. Beispielsweise kann der Verbleib in diesem Zustand durch die oben beschriebene Unterdrückung der gepulsten Versorgungsspannung an G2 durchgeführt werden. Diese Unterdrückung erfolgt über den dritten Schalter T3 und den vierten Schalter T4, ausgelöst durch das Signal am dritten Anschluss G3.
Befindet sich das elektronische Gerät 3 im Schlafzustand, so wird in einem weiteren Verfahrensschritt S2 ein gepulstes elektrisches Signal generiert. Das gepulste elektrische Signal fließt durch mindestens einen Widerstand, insbesondere die oben beschriebenen Widerstände einer CCS-Ladeschnittstelle.
In einem Verfahrensschritt S3 wird detektiert, ob eine aufgrund eines Steckvorgangs auftretende Änderung des Widerstandswertes auftritt.
In einem Verfahrensschritt S4 wird überprüft, ob die Änderung des Widerstandswertes einem Einsteckvorgang entspricht, d. h. die Änderung eine bestimmte Richtung aufweist. Dadurch wird verhindert, dass bei einem Aussteckvorgang ein Wecksignal erzeugt wird. Falls ein Aussteckvorgang erkannt wurde, wird diese Information gespeichert, sodass ein erneutes Einstecken wieder zu einem Wakeup führt. Handelt es sich nicht um einen Einsteckvorgang, wird das Verfahren erneut wiederholt. Andernfalls wird in einem Verfahrensschritt S5 ein Wecksignal erzeugt und das Wecksignal an das elektronische Gerät 3 ausgegeben. Weiter wird das Erzeugen des gepulsten elektrischen Signals unterbrochen, da das elektronische Gerät 3 sich nach dem Wecksignal nicht mehr im Schlafzustand befindet. Das Verfahren wird erneut wiederholt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014200315 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (100; 200) zum Wecken eines elektronischen Geräts (3) bei einem Steckvorgang eines Kabels (5), mit: einer Pulsgeneratoreinrichtung (101; 201; 301), welche dazu ausgebildet ist, ein gepulstes elektrisches Signal zu generieren; einer Detektionseinrichtung (102; 202; 302), welche von dem gepulsten elektrischen Signal versorgbar ist und dazu ausgebildet ist, eine aufgrund des Steckvorgangs auftretende Änderung eines von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands (2) zu detektieren, und einer Wecksignaleinrichtung (103; 203; 303), welche dazu ausgebildet ist, ein Wecksignal zu erzeugen und an das elektronische Gerät (3) auszugeben, in Abhängigkeit davon, ob die Detektionseinrichtung (102; 202; 302) eine Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signals durchflossenen Widerstands (2) detektiert.
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 1, wobei die Pulsgeneratoreinrichtung (101; 201; 301) dazu ausgebildet ist, nach dem Ausgeben des Wecksignals durch die Wecksignaleinrichtung (103; 203; 303) an das elektronische Gerät (3) das Generieren des gepulsten elektrischen Signals zu unterbrechen.
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 2, wobei die Pulsgeneratoreinrichtung (101; 201; 301) weiter dazu ausgebildet ist, zu erkennen, ob das elektronische Gerät (3) sich in einem Schlafzustand befindet, und wobei die Pulsgeneratoreinrichtung (101; 201; 301) dazu ausgebildet ist, das Generieren des gepulsten elektrischen Signals wieder zu beginnen, falls erkannt wird, dass sich das elektronische Gerät (102; 202; 302) wieder in einem Schlafzustand befindet.
Vorrichtung (100; 200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinrichtung (102; 202; 302) dazu ausgebildet ist, das durch den Widerstand (2) fließende gepulste elektrische Signal mit einer Referenzgröße zu vergleichen und anhand des Vergleichs eine Änderung des durchflossenen Widerstands (2) zu erkennen.
Vorrichtung (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Informationseinrichtung (207; 307; 407), welche dazu ausgebildet ist, Informationen bezüglich mindestens einer vorangegangenen Detektion des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands (2) zu speichern, wobei die Wecksignaleinrichtung (103; 203; 303) dazu ausgebildet ist, das Wecksignal zu erzeugen und an das elektronische Gerät (3) auszugeben, in Abhängigkeit von den von der Informationseinrichtung (207; 307; 407) zuvor erfassten Informationen sowie in Abhängigkeit von einem aktuellen Detektionsergebnis der Detektionseinrichtung (102; 202; 302).
Vorrichtung (200) nach Anspruch 5, wobei die Wecksignaleinrichtung (203; 303) dazu ausgebildet ist, das Wecksignal nur dann zu erzeugen, wenn die Detektionseinrichtung (202; 302) im Vergleich zur Information bezüglich einer vorangegangenen Detektion eine bestimmte Richtung in der Änderung eines Widerstandwertes des von dem gepulsten elektrischen Signals durchflossenen Widerstands (2) detektiert.
Vorrichtung (100; 200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pulsgeneratoreinrichtung (101; 201; 301) dazu ausgebildet ist, das gepulste elektrische Signal mit einem Tastgrad von höchstens 1 zu 10 zu erzeugen.
Ladeschnittstelle (6) für ein Fahrzeug (7), mit: einer Steckvorrichtung (61) zum Einstecken eines Ladekabels (5); einer Steuervorrichtung (3) zum Steuern des Ladevorgangs; und einer Vorrichtung (100; 200) zum Wecken der Steuervorrichtung (3) bei einem Steckvorgang des Ladekabels (5) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zum Wecken eines elektronischen Geräts (3) bei einem Steckvorgang eines Kabels (5), mit den Schritten: Generieren (S2) eines gepulsten elektrischen Signals; Detektieren (S3) einer bei dem Steckvorgang auftretenden Änderung eines von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands (2); und Erzeugen (S5) eines Wecksignals und Ausgeben des Wecksignals an das elektronische Gerät (3), in Abhängigkeit davon, ob eine Änderung des von dem gepulsten elektrischen Signal durchflossenen Widerstands (2) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei nach dem Ausgeben des Wecksignals durch die Wecksignaleinrichtung (103; 203; 303) an das elektronische Gerät (3) das Generieren des gepulsten elektrischen Signals unterbrochen wird.