DE10320834B4

DE10320834B4 - Kommunikationsschnittstelle für einen Generatorregler und Verfahren zur Kommunikation eines Generatorreglers

Info

Publication number: DE10320834B4
Application number: DE2003120834
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. 38106 Konrad
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: DE10320834A1; FR2854715B1; FR2854715A1

Abstract

Kommunikationsschnittstelle (1) für einen Generatorregler zur Kommunikation mit mindestens einem Steuergerät (2, 3), wobei die Kommunikationsschnittstelle (1) mindestens zwei Kommunikationspins (12, 13), mindestens zwei Hardware-Blöcke (14, 15) und mindestens eine Rechen- und/oder Steuereinheit (16) umfasst, wobei ein erster Hardware-Block (14) zur Erzeugung eines pulsweiten modulierten (PWM) Signals ansteuerbar ist und das PWM-Signal an einem Kommunikationspin (12) ausgebbar ist, wobei ein zweiter Hardware-Block (15) zur Erzeugung eines bitseriellen Signals ansteuerbar ist, das bitserielle Signal an einem zweiten Kommunikationspin (13) ausgebbar ist und der zweite Hardware-Block (15) und/oder die Rechen- und/oder Steuereinheit (16) als Slave adressierbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikationsschnittstelle für einen Generatorregler zur Kommunikation mit mindestens einem Steuergerät und ein Verfahren zur Kommunikation eines Generatorreglers mit mindestens einem Steuergerät.
Aus der DE 196 38 872 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung von Daten von einer ersten Einrichtung bekannt, die mit wenigstens einer Übertragungsleitung mit einer zweiten Einrichtung verbunden ist, mit einer Schnittstelle, die eine Folge eines ersten oder eines zweiten voneinander unterscheidbaren Zustandes auf der Übertragungsleitung erzeugen kann. Durch die beiden Zustände werden ein Synchronisationsimpuls und zwei Informationspulse gebildet, wobei sich die Dauern der Impulse voneinander unterscheiden. Die erste Einrichtung ist dabei vorzugsweise ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug und die zweite Einrichtung ein Spannungsregler des Kraftfahrzeuges.
Aus der JP 2002-325085 A ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Master-Steuergerät verschiedenen Slave-Steuergeräten über ein LIN-Bussystem Informationen überträgt, wobei eines der Slave-Steuergeräte ein Generator eines Kraftfahrzeuges ist.
Aus der US 2002/0149347 A1 ist ein Generatorregler bekannt, der von einem Steuergerät PWM-Steuerkommandos erhält, wobei der Generatorregler in Abhängigkeit der PWM-Signale den Generator steuert.
Aus der EP 1 063 764 A2 ist ein Generatorregler bekannt, der einen Hardwareblock aufweist, der ein PWM-Signal erzeugt, das proportional zu der Zeit ist, in der die Feldwicklung des Generators bestromt wird, wobei das PWM-Signal einem Mikroprozessor zugeführt wird.
Aus der DE 100 63 072 A1 ist eine Spannungssteuereinrichtung mit zwei Kommunikationspins für einen Wechselstromgenerator zum Steuern einer Spannung bekannt.
Aus der US 6 137 247 A ist ein Generatorregler bekannt, der über eine einzige Kommunikationsschnittstelle mit einem Steuergerät verbunden ist.
Aus der EP 0 783 994 A1 ist ein Steuerungssystem für einen Generator eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei der Generator-Regler Signale von einer elektronischen Steuereinheit der auch den Generator antreibenden Kraftfahrzeug-Antriebsmaschine erhält, wobei der Generator-Regler mit der elektronischen Steuereinheit über eine bidirektionale Schnittstelle verbunden ist. Die Signalübertragung über die bidirektionale Schnittstelle erfolgt in einer Richtung durch Pulsweitenmodulation und in der anderen Richtung durch Amplitudenmodulation. Weiter erhält die Steuereinheit vom Generator-Regler ein DF-Monitor-Signal als Referenz für den Lastzustand des Generators und/oder ein Eigendiagnosesignal.
Aus der JP 11-146698 A ist ein Generatorregler bekannt, der über eine separate Steuerleitung mit einem Steuergerät verbunden ist, über die die Rotordrehzahl und der Auslastungsgrund dem Steuergerät übermittelt werden.
Bekannte Generatorregler sind für eine Kommunikation mit Steuergeräten mit zwei Kommunikationspins ausgebildet, wobei an einem Kommunikationspin ein pulsweiten moduliertes (PWM) Signal und an einem zweiten Kommunikationspin ein binäres Signal ausgegeben wird. Die Signale werden jeweils durch einen Hardware-Block erzeugt. Der Hardware-Block ist hierfür mit zwei Transistoren ausgebildet, durch die der Pegel an dem Kommunikationspin auf eine Versorgungsspannung oder auf Masse gelegt wird. Ein Fehler im Generator ist beispielsweise durch das binäre Signal anzeigbar. Ein Tastverhältnis des PWM-Signals liefert beispielsweise ein Maß für eine Auslastung des Generators. Anhand der Signale ist jedoch keine umfangreiche Diagnose des Generators möglich.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Kommunikationsschnittstelle für einen Generatorregler zu schaffen, welche eine schnelle Kommunikation zwischen einem Generatorregler und mindestens einem Steuergerät sowie eine umfangreiche Diagnose des Generators erlaubt, sowie ein Verfahren zur schnellen und zuverlässigen Kommunikation eines Generators mit einem Steuergerät.
Die Lösung des Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine Kommunikationsschnittstelle eines Generatorregler umfasst für eine schnelle Kommunikation mit mindestens einem Steuergerät mindestens zwei Kommunikationspins, wobei an einem Kommunikationspin ein pulsweiten moduliertes (PWM) Signal und an einem zweiten Kommunikationspin ein bitserielles Signal ausgebbar ist. Das PWM-Signal ist durch mindestens einen ersten Hardware-Block und das bitserielle Signal durch mindestens einen zweiten Hardware-Block erzeugbar. Die Ansteuerung der Hardware-Blöcke erfolgt vorzugsweise über eine Rechen- und/oder Steuereinheit. Die Rechen- und/oder Steuereinheit ist dabei entweder als Teil des Generatorreglers zur Ansteuerung des Generators oder als separates Bauelement für die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet. Zur Initiierung einer Kommunikation über den bitseriellen Kommunikationspin sind der zweite Hardware-Block und/oder die Rechen- und/oder Steuereinheit durch ein externes Steuergerät als Slave adressierbar. Durch die bitserielle Schnittstelle sind beliebige Informationen des zugehörigen Generators an das anfordernde Steuergerät beispielsweise für eine Diagnose übertragbar. In einem Fahrzeug sind Informationen über eine Auslastung des Generators und/oder ein mechanisches Generatormoment als Eingangssignale für Steuergeräte, wie beispielsweise eine Momentenvorsteuerung in Motorsteuergeräten, notwendig. Je nach Anordnung des Generators und/oder des kommunizierenden Steuergerätes, sind die bitseriellen Signale dem Steuergerät direkt zuführbar oder über eine spezielle Datenleitung an das Steuergerät übertragbar. Eine Übertragung ist beispielsweise über einen CAN-Bus denkbar. Die Übertragung des bitseriellen Signals führt jedoch häufig zu einem zeitlichen Verzug. Die bitseriellen Signale sind folglich teilweise nur mit Verzug durch Steuergeräte nutzbar. An dem ersten Kommunikationspin ist daher für eine schnellere Kommunikation die von einem Steuergerät benötigt Information bereitstellbar und ohne Verzögerung an das Steuergerät übertragbar. Dabei kann es sich bei dem anfordernden Steuergerät um das mit der bitseriellen Schnittstelle verbundenen Steuergerät oder um ein weiteres Steuergerät handeln. Das PWM-Signal wird vorzugsweise durch ein Motorsteuergerät in einem Fahrzeug genutzt, so dass die Informationen des Generatorreglers ohne Verzug durch eine Momentenvorsteuerung im Motorsteuergerät nutzbar sind. Es ist denkbar, den ersten und den zweiten Hardware-Block mindestens teilweise gemeinsam auszubilden. Vorzugsweise sind jedoch die Elemente der Hardware-Blöcke getrennt ausgebildet, so dass die Signale unabhängig steuerbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Hardware-Block wahlweise zur Erzeugung eines bitseriellen Signals oder eines binären Signals ansteuerbar. Durch Bereitstellung des binären Signals erfüllt die erfindungsgemäße Kommunikationsschnittstelle die Funktionalität herkömmlicher Kommunikationsschnittstellen. Der zughörige Generatorregler ist somit abwärtskompatibel. Dies ermöglicht einen vielfältigen Einsatz in Verbindung mit zahlreichen Steuergeräten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine erwartete Funktionalität des zweiten Hardware-Blocks durch die Kommunikationsschnittstelle erkennbar und die Ansteuerung entsprechend wählbar. Für die selbständige Erkennung wird beispielsweise genutzt, dass ein angeschlossenes Steuergerät mit bitserieller Kommunikationsschnittstelle als Master arbeitet und den Hardware-Block entsprechend adressiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Hardware-Block mindestens einen Transistor, wobei der Transistor mindestens zur Erzeugung eines binären Signals und eines bitseriellen Signals ansteuerbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1: ein Blockschaltbild einer Kommunikationsschnittstelle eines Generatorreglers mit zwei Steuergeräten und
2: ein Blockschaltbild der Kommunikationsschnittstelle mit einem herkömmlichen Steuergerät.
1 zeigt Blockschaltbilder einer Kommunikationsschnittstelle 1 eines Generatorreglers und zweier Steuergeräte 2, 3. Die Kommunikationsschnittstelle 1 des Generatorreglers umfasst mindestens die Hardware-Blöcke 14, 15 und eine Rechen- und/oder Steuereinheit 16. Die Rechen- und/oder Steuereinheit 16 kann dabei gemeinsam mit einer oder mehreren Rechen- und/oder Steuereinheiten zur Ansteuerung des Generatorreglers und/oder eines zugeordneten Generators ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle 1 und die Steuergeräte 2, 3 werden durch eine gemeinsame Energiequelle 4 versorgt. Vorzugsweise ist der Generatorregler in einem Fahrzeug angeordnet und das Steuergerät 2 als Motorsteuergerät ausgebildet. Das Steuergerät 3 ist beispielsweise ein Diagnosegerät. Die Energiequelle 4 ist beispielsweise die Bordnetzversorgung.
Das Steuergerät 2 ist mit einem Kommunikationspin 21 direkt mit einem Kommunikationspin 12 der Kommunikationsschnittstelle 1 verbunden. An dem Kommunikationspin 12 ist ein pulsweiten moduliertes (PWM-)Signal ausgebbar. Der Pegel an dem ersten Kommunikationspin 12 wird von einem ersten Hardware-Block 14 geliefert. Zur Erzeugung des PWM-Signals ist der Hardware-Block 14 mit einem Transistor 141 ausgebildet. Die Ansteuerung des Transistors 141 erfolgt durch die Rechen- und/oder Steuereinheit 16. Das Tastverhältnis des PWM-Signals ist beispielsweise ein Maß für eine Auslastung des Generators oder ein anliegendes Generatormoment. Das PWM-Signal ist für das Steuergerät 2 ohne nennenswerte Verzögerung verfügbar. Dadurch lassen sich ausgewählte Informationen des Generators und/oder des Generatorreglers beispielsweise für eine Momentenvorsteuerung im Steuergerät 2 direkt nutzen. Das Steuergerät 2 ist mit einem Pull-Up Widerstand 22 ausgebildet.
Das Steuergerät 3 ist mit einem Kommunikationspin 31 direkt oder über eine Bus-Leitung mit einem Kommunikationspin 13 der Kommunikationsschnittstelle 1 für einen Austausch bitserieller Signale verbindbar. Der Pegel an dem zweiten Kommunikationspin 13 wird von einem zweiten Hardware-Block 15 geliefert. Der Hardware-Block 15 umfasst hierfür einen Transistor 151. Der Transistor 151 wird durch die Rechen- und/oder Steuereinheit 16 angesteuert. Daneben ist durch den Hardware-Block 15 auch ein bitserielles Signal empfangbar. Zum Schutz gegen Überlast ist ein Widerstand 152 vorgesehen. Analog umfasst das Steuergerät 3 einen Transistor 33 zum Senden eines bitseriellen Signals sowie einen Pull-Up Widerstand 32. Das Steuergerät 3 steht mit der Kommunikationsschnittstelle 1 in einer Master-Slave Verbindung, wobei das Steuergerät 3 als Master und die Kommunikationsschnittstelle 1 als Slave arbeitet. Die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und der Kommunikationsschnittstelle 1 wird demnach durch das Steuergerät 3 initiiert.
Daneben ist es auch denkbar, dass die Steuergeräte 2, 3 als ein gemeinsames Steuergerät ausgebildet sind, welches einen Kommunikationspin zum Empfang eines PWM-Signals und eine bitserielle Schnittstelle aufweist.
Über den Kommunikationspin 31 ist auch ein Datenaustausch zwischen der Kommunikationsschnittstelle 1 und einem herkömmlichen Steuergerät 3' realisierbar. Herkömmliche Steuergeräte 3' weisen keine bitserielle Schnittstelle auf. Sie sind stattdessen mit einer Schnittstelle zum Empfang binärer Signale ausgebildet. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Kommunikationsschnittstelle 1 in Verbindung mit einem Steuergerät 3'. Für gleiche Bauteile werden gleiche Bezugszeichen gewählt. Es ist denkbar, dass das Steuergerät 2 und das Steuergerät 3' als ein gemeinsames Steuergerät ausgebildet sind. Das Steuergerät 3' ist mit Widerständen 32', 32'' ausgebildet. Das Steuergerät 3' erwartet an einem Kommunikationspin 31' ein binäres Signal, durch welches beispielsweise Fehler im Generatorregler und/oder im Generator anzeigbar sind. Das binäre Signal ist ebenfalls durch den Hardware-Block 15 erzeugbar. Die Ansteuerung des in 1 dargestellten Transistors 151 erfolgt durch die Rechen- und/oder Steuereinheit 16. Dabei erfolgt eine Ansteuerung wahlweise derart, dass ein binäres Signal oder ein bitserielles Signal erzeugt wird. Die Kommunikation zwischen der Kommunikationsschnittstelle 1 und einem in 1 dargestellten Steuergerät 3 mit bitserieller Schnittstelle wird durch das Steuergerät 3 initiiert. Anhand dieses Signals ist es durch den Hardware-Block 15 und/oder die Rechen- und/oder Steuereinheit 16 erkennbar, dass eine Übertragung und/oder ein Empfangen bitserieller Signale angefordert werden. Eine Software zur Ansteuerung des Transistors 151 zur Erzeugung bitserieller Signale ist entsprechend aktivierbar. Fehlt die Aufforderung zum Senden und/oder Empfangen bitserieller Signale so ist durch den Hardware-Block 15 und/oder die Rechen- und/oder Steuereinheit 16 entsprechend erkennbar, dass ein angeschlossenes Steuergerät binäre Signale erwartet. Ein Generatorregler mit einer Kommunikationsschnittstelle 1 ist somit unabhängig von einem oder mehreren angeschlossenen Steuergeräten abwärtskompatibel einsetzbar.

Claims

Kommunikationsschnittstelle (1) für einen Generatorregler zur Kommunikation mit mindestens einem Steuergerät (2, 3), wobei die Kommunikationsschnittstelle (1) mindestens zwei Kommunikationspins (12, 13), mindestens zwei Hardware-Blöcke (14, 15) und mindestens eine Rechen- und/oder Steuereinheit (16) umfasst, wobei ein erster Hardware-Block (14) zur Erzeugung eines pulsweiten modulierten (PWM) Signals ansteuerbar ist und das PWM-Signal an einem Kommunikationspin (12) ausgebbar ist, wobei ein zweiter Hardware-Block (15) zur Erzeugung eines bitseriellen Signals ansteuerbar ist, das bitserielle Signal an einem zweiten Kommunikationspin (13) ausgebbar ist und der zweite Hardware-Block (15) und/oder die Rechen- und/oder Steuereinheit (16) als Slave adressierbar ist.
Kommunikationsschnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hardware-Block (15) mindestens mit einem ersten Algorithmus zur Erzeugung eines bitseriellen Signals und einem zweiten Algorithmus zur Erzeugung eines binären Signals ansteuerbar ist.
Kommunikationsschnittstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kommunikationsschnittstelle (1) mindestens ein Signal empfangbar ist, wobei der Algorithmus zur Ansteuerung des zweiten Hardware-Blocks (15) in Abhängigkeit des Signals einstellbar ist.
Kommunikationsschnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hardware-Block (15) mindestens einen Transistor (151) umfasst, wobei der Transistor (151) mindestens zur Erzeugung eines binären Signals und eines bitseriellen Signals ansteuerbar ist.
Verfahren zur Kommunikation eines Generatorreglers, umfassend mindestens zwei Kommunikationspins (12, 13), mindestens zwei Hardware-Blöcke (14, 15) und mindestens eine Rechen- und/oder Steuereinheit (16), mit mindestens einem Steuergerät (2, 3), wobei ein erster Hardware-Block (14) des Generatorreglers zur Erzeugung eines pulsweiten modulierten (PWM) Signals angesteuert wird und das PWM-Signal an einem Kommunikationspin (12) angelegt wird, wobei ein zweiter Hardware-Block (15) des Generatorreglers mindestens zur Erzeugung eines bitseriellen Signals angesteuert wird und das bitserielle Signal an einem zweiten Kommunikationspin (13) ausgegeben wird und der zweite Hardware-Block (15) und/oder die Rechen- und/oder Steuereinheit (16) als Slave adressierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hardware-Block (15) wahlweise mindestens mit einem ersten Algorithmus zur Erzeugung eines bitseriellen Signals und einem zweiten Algorithmus zur Erzeugung eines binären Signals angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kommunikationsschnittstelle (1) mindestens ein Signal empfangbar ist, wobei der Algorithmus zur Ansteuerung des zweiten Hardware-Blocks (15) in Abhängigkeit des Signals eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hardware-Block (15) mindestens einen Transistor (151) umfasst, wobei der Transistor (151) mindestens zur Erzeugung eines binären Signals und eines bitseriellen Signals angesteuert wird.