DE202005012557U1

DE202005012557U1 - Steuerungsvorrichtung und Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs

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Publication number: DE202005012557U1
Application number: DE202005012557U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: WO2007016989A1; US20090132114A1; EP1915653A1

Abstract

Steuerungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für eine Verstelleinrichtung,
– mit einer Recheneinheit (1000), die zur Steuerung einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist,
– mit einem flüchtigen Speicher (RAM) zur Speicherung von Steuerungsdaten (N-Byte), der mit der Recheneinheit (1000) zur Speicherung der Steuerungsdaten (N-Byte) verbunden ist,
– mit einem nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) und
– mit einem Schaltkreis,
– bei der der Schaltkreis und/oder die Recheneinheit (1000) ausgebildet sind, die Recheneinheit (1000) in einen Schlafmodus zu steuern und/oder eine Stromversorgung (190) für die Recheneinheit (1000) abzuschalten,
– bei der der Schaltkreis ausgebildet ist, die Steuerungsdaten (N-Byte) im Schlafmodus oder im abgeschalteten Zustand der Recheneinheit (1000) aus dem flüchtigen Speicher (RAM) in den nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) zu übertragen.

Description

Aus der EP 0 603 506 A2 ist ein Verfahren zur Lagebestimmung eines elektromotorisch in zwei Richtungen angetriebenen Teils von Kraftfahrzeugen bekannt. Mit Hilfe eines Zählers werden beim Bewegen des Teils in seine beiden Richtungen Zahlimpulse eines Stellungsgebers in den Zahler zum Verringern bzw. Erhöhen des Zahlstandes entsprechend der vorgegebenen Bewegung eingegeben. Nach Abschalten des Antriebsmotors werden die vom Stellungsgeber gelieferten Impulse in ihrem zeitlichen Abstand vom Abschaltzeitpunkt analysiert und einer Weiterbewegung zugeordnet.
Eine Anordnung zur Nachlauferfassung von elektrischen Stellmotoren mit inkrementaler Positionserfassung ist aus der DE 197 02 931 C1 bekannt. Es ist in der DE 197 02 931 C1 eine Auswerteelektronik vorgesehen, welche die Positionssignale von Positionsgebern feststellt. Die festgestellten Zustände der Positionssignale bzw. die Zustände der Positionsgeber werden in einem nichtflüchtigen Speicher abspeichert. Wenn also alle Systemdaten in diesem nicht flüchtigen Speicher abgelegt sind, ist die Voraussetzung dafür gegeben, dass die Auswerteelektronik zeitweise von der Versorgungsspannung abgeschaltet werden kann.
Zur Nachlauferfassung ist die Auswerteelektronik mit einem Puffer versehen, damit auch nach dem Abschalten des Motors und der Versorgungsspannung für die Zeit des Nachlaufs die Auswerteelektronik noch in der Lage ist, sowohl die Positionserfassung beim Nachlauf durchzuführen, als auch die vorgesehene Abspeicherung der Daten vorzunehmen. Der nicht-flüchtige Speicher kann ein EEPROM im Mikrocontroller der Auswerteelektronik sein. Weiterhin wird in der DE 197 02 931 C1 eine Pufferungskapazität verwendet, die zur Pufferung der Versorgungsspannung der Auswerteelektronik dient.
Aus der DE 43 15 637 C2 , DE 197 33 581 C1 und der DE 198 55 996 C1 ist jeweils ein Verfahren zur Erkennung der Position und der Bewegungsrichtung eines bewegbar gelagerten Teils eines Antriebs für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt. Aus den Signalflanken eines einkanaligen Sensors wird mittels einer Auswertelogik die Bewegungsrichtung ermittelt. Dabei muss durch die Auswertelogik ermittelt werden, ob die Signalflanken der alten oder der neuen Bewegungsrichtung zuzuordnen sind.
In der DE 197 10 099 C2 und in der DE 29 22 160 C2 sind Scheibenwischvorrichtungen offenbart, die einen Impulsgeber zur Erzeugung von Impulsen in Abhängigkeit der Wischerbewegung aufweisen. Die Impulse werden durch einen Zähler gezählt. Nach einem Ausschalten des Motors werden die bis zum Stillstand auftretenden Impulse gezählt und für eine weitere Steuerung genutzt.
Aus der DE 196 10 626 A1 ist eine Nachlauferfassung von elektrischen Verstellmotoren in Kraftfahrzeugen bekannt, die Positionssignale von Positionsgebern während einer Unterspannung ermittelt. Der Mikrocontroller zur Nachlauferfassung ist während der Unterspannung zwischen Abtastzeitpunkten zur Abtastung der Positionssignale in einen inaktiven Betriebszustand versetzt, um die Stromentnahme aus einer Pufferkapazität zu reduzieren. Der Mikrocontroller weist dabei eine Selbstweckvorrichtung auf, wobei nach einer vorher bestimmbaren Zeitspanne der Mikrocontroller selbsttätig wieder in den aktiven Betriebszustand versetzbar ist. Der Mikrocontroller fragt die Positionssignale von Positionsgebern zu bestimmten Abtastzeitpunkten ab. Weiterhin wird der Mikrocontroller zwischen den notwendigen Abtastzeitpunkten für eine bestimmte, berechnete Zeitspanne in den inaktiven Betriebszustand versetzt. Die berechnete Zeitspanne wird von einem detektierten Flankenwechsel des Positionssignals an berechnet.
In der DE 101 30 183 B4 wird zur Positionserfassung eines elektromotorisch angetriebenen Verstellsystems eines Kraftfahrzeugs die Position des Verstellsystems in Abhängigkeit von einem Positionssignal fortlaufend ermittelt. Das Positionssignal wird dabei durch eine Geber-Sensor-Anordnung generiert. Das Nach laufverhalten des Verstellsystems während eines Einbruchs der Versorgungsspannung wird ermittelt, indem vor dem Einbruch der Versorgungsspannung eine Geschwindigkeitskenngröße aus einer Zeitabhängigkeit des Positionssignals ermittelt wird, und nach dem Einbruch der Versorgungsspannung die durch das Nachlaufverhalten beeinflusste Position durch die Auswertung der vor dem Einbruch aktuellen Geschwindigkeitskenngröße ermittelt wird.
Um das Nachlaufverhalten ohne eine ausreichende Pufferkapazität zu ermitteln, ist es notwendig Informationen über das Verhalten des Fensterhebersystems kurz vor dem Einbruch der Versorgungsspannung nach einer wieder ausreichend hohen Versorgungsspannung auszuwerten. Die Position und die Geschwindigkeitskenngröße werden fortlaufend in einen Speicher zumindest temporär gespeichert. In dem Speicher wird hierzu zumindest der letzte Wert der Geschwindigkeitskenngröße oder das letzte Mittel der Werte der Geschwindigkeitskenngröße abgelegt und nach dem Einbruch wieder ausgelesen. Alternativ zu nicht-flüchtigen Speichern wie EEPROM oder FRAM kann auch ein einfaches RAM mit einer kleinen Kapazität zur Erhaltung der Speicherladung verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebs einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs weiter zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Demgemäß ist eine Steuerungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung zur Steuerung einer Verstelleinrichtung des Kraftfahrzeugs, wie ein elektromotorisch angetriebener Fensterheber, ein elektromotorisch angetriebener Spiegel, eine elektromotorisch angetriebene Schiebetür, eine elektromotorisch angetriebene Heckklappe oder ein elektromotorisch angetriebener Sitz, ausgebildet.
Die Steuerungsvorrichtung weist eine Recheneinheit auf, die zur Steuerung einer Funktionseinheit, insbesondere eines Antriebsmotors einer Verstelleinrichtung des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Die Recheneinheit ist beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet. Zur Steuerung der Funktionseinheit ist die Recheneinheit beispielsweise mittels Treiber mit Leistungsschaltern zur Bestromung des Antriebsmotors verbunden.
Weiterhin weist die Steuerungsvorrichtung einen flüchtigen Speicher zur Speicherung von Steuerungsdaten auf. Ein flüchtiger Speicher verliert dabei die in diesem Speicher gespeicherten Daten, sobald keine ausreichende Stromversorgung für diesen flüchtigen Speicher vorhanden ist. Die Steuerungsdaten dienen der Steuerung der Funktionseinheit. Vorzugsweise weisen die Steuerungsdaten Informationen über die ermittelte Position und vorzugsweise über die ermittelte Geschwindigkeit des zu verstellenden Teils der Funktionseinheit, beispielsweise die Position und Geschwindigkeit einer elektromotorisch verstellbaren Fensterscheibe auf.
Dabei ist es erforderlich diese Steuerungsdaten zu Zwecken der Steuerung zumindest temporär abzuspeichern. Zur Speicherung und vorteilhafterweise zum Auslesen der Steuerungsdaten ist die Recheneinheit mit dem flüchtigen Speicher verbunden. Ein Beispiel für einen derartigen flüchtigen Speicher ist ein Schreib-Lese-Speicher, ein so genanntes RAM (engl. random-access-memory).
Weiterhin weist die Steuerungsvorrichtung einen nicht-flüchtigen Speicher auf. Im Gegensatz zum flüchtigen Speicher verliert der nicht-flüchtige Speicher die in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherten Daten nicht, wenn keine Stromversorgung den nicht-flüchtigen Speicher versorgt. Ein Beispiel für einen derartigen nichtflüchtigen Speicher ist ein so genanntes EEPROM (engl. electrically-erasableprogrammable-read-only-memory) oder E²PROM.
Zudem weist die Steuerungsvorrichtung einen von der Recheneinheit verschiedenen Schaltkreis auf. Dieser Schaltkreis und/oder die Recheneinheit sind ausgebil det, die Recheneinheit in einen Schlafmodus zu steuern und/oder eine Stromversorgung für die Recheneinheit abzuschalten. In beiden Fällen ist die Stromaufnahme der Recheneinheit signifikant reduziert, so dass die Recheneinheit keine Operation, insbesondere keinen Programmablauf ausführen kann.
Während dieser Inaktivität der Recheneinheit ist der Schaltkreis zumindest temporär unabhängig von der Recheneinheit aktiv. Dabei ist der Schaltkreis ausgebildet, im Schlafmodus der Recheneinheit oder im abgeschalteten Zustand der Recheneinheit die Steuerungsdaten aus dem flüchtigen Speicher in den nicht-flüchtigen Speicher zu übertragen. Die Übertragung ist dabei vorteilhafterweise als Kopiervorgang ausgebildet. Zur Übertragung weist der Schaltkreis vorteilhafterweise einen Zustandsgenerator (engl. state maschine) auf, der über seine Hardware eine fest definierte Abfolge von Funktionsschritten der Übertragung der Steuerungsdaten erzeugt. Diese Abfolge ist aufgrund der Definition durch die Hardware nicht durch einen in der Recheneinheit ablaufenden Programmablauf beeinflussbar und von dem Programmablauf in der Recheneinheit unabhängig startbar.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Schaltkreis eingerichtet ist und/oder die Recheneinheit eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Detektion eines Einbruchs einer Versorgungsspannung den Schlafmodus zu steuern und/oder die Stromversorgung für die Recheneinheit abzuschalten. Zur Detektion des Einbruchs der Versorgungsspannung wird anhand eines Charakteristikums des zeitlichen Verlaufs der Versorgungsspannung, beispielsweise anhand einer Unterschreitung eines Schwellwertes, die Steuerung und/oder das Abschalten der Recheneinheit ausgelöst. Ein Einbruch der Versorgungsspannung ist dann gegeben, wenn die Versorgungsspannung zumindest temporär unter eine Sollspannung abfällt. Eine derartige Unterspannung kann dabei die Zuverlässigkeit der Recheneinheit signifikant reduzieren oder eine Funktionsfähigkeit der Recheneinheit vollständig verhindern.
Zusätzlich zur Detektion des Einbruchs der Versorgungsspannung können vorteilhafterweise noch weitere Ereignisse, wie ein Steuerbefehl eines Zentralsteuerge rätes des Kraftfahrzeugs, eine Steuerung des Schlafmodus und/oder ein Abschalten der Stromversorgung der Recheneinheit auslösen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit zum Wechsel vom Schlafmodus in einen Betriebsmodus weckfähig ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Stromversorgung einen elektrischen Energiespeicher wie beispielsweise einen Kondensator oder einen Akkumulator auf, der mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Vorteilhafterweise ist der Energiespeicher dabei über eine Verbindung zur Versorgungsspannung aufladbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Kondensator zur Pufferung der Stromversorgung der Steuerungsvorrichtung während eines Einbruchs der Versorgungsspannung vorgesehen. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Messmittel zur Messung der Versorgungsspannung und zur Ermittlung eines Einbruchs der Versorgungsspannung vorgesehen. Das Messmittel weist vorzugsweise einen Analog-Digital-Wandler auf. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Messmittel einen Tiefpassfilter zur Filterung der gemessenen Versorgungsspannung auf.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Schaltkreis eingerichtet, in Abhängigkeit von einer Detektion des Einbruchs der Versorgungsspannung die Steuerungsdaten aus dem flüchtigen Speicher in den nicht-flüchtigen Speicher zu übertragen. Vorteilhafterweise erfolgt die Detektion des Einbruchs der Versorgungsspannung dabei mit den zuvor erwähnten Mitteln. Die Übertragung wird dabei beispielsweise durch ein externes Signal, durch einen Signalimpuls oder durch eine, vorzugsweise vom Mikrocontroller ausgegebene Bitfolge getriggert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Schaltkreis eine festverdrahtete Transistor-Logik zur Übertragung der Steuerungsdaten aus dem flüchtigen Speicher in den nicht-flüchtigen Speicher aufweist. Aufgrund ihrer festen Verdrahtung ist die Transistor-Logik nicht programmierbar. Die Transistor-Logik weist beispielsweise ein Gatter, einen Signalspeicher, ein Schiebe-Register und/oder andere Standardzellen auf, die zur Bildung ihrer jeweiligen Funktion jeweils eine Anzahl von Transistoren aufweisen.
In einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung ist die Transistor-Logik ausgebildet, in Abhängigkeit von einem Signal an zumindest einem Signaleingang die Übertragung der Steuerungsdaten zu bewirken. Zwar sind auch weitere Abhängigkeiten von anderen Signalen möglich, bevorzugt sind die Abhängigkeiten untereinander jedoch verODERt, so dass die Übertragung mit einem Anliegen des Signals am Signaleingang zwangsweise erfolgt. Die Übertragung ist dabei vorteilhafterweise durch den Programmablauf der Recheneinheit nicht abbrechbar, so dass undefinierte Zustände der Recheneinheit nicht zu einem Datenverlust führen. Das Signal dient dabei einer Triggerung der Übertragung, die vorzugsweise unabhängig von einem aktuellen Status eines Softwareablaufs in der Recheneinheit erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind den Steuerungsdaten feste (nicht variable) Adressen im flüchtigen Speicher und/oder im nicht-flüchtigen Speicher zugeordnet. Die Zuordnung ist dabei vorzugsweise durch eine Verdrahtung der Hardware fest definiert. Vorzugsweise ist ein erster Adress-Teil des flüchtigen Speichers einem zweiten Adress-Teil des nicht-flüchtigen Speichers zugeordnet. Sind vor der Übertragung bereits Steuerungsdaten oder andere Daten in dem zweiten Adress-Teil des nicht-flüchtigen Speichers enthalten, werden diese vorteilhafterweise während der Übertragung im nicht-flüchtigen Speicher überschrieben. Der Programmablauf in der Recheneinheit ist dabei vorzugsweise dazu ausgebildet, die zu speichernden Steuerungsdaten fortlaufend in den ersten Adress-Teil des flüchtigen Speichers zu schreiben und damit zu aktualisieren.
In einer bevorzugten Weiterbildung weisen der flüchtige Speicher und der nichtflüchtige Speicher eine durch den Schaltkreis steuerbare Parallelschnittstelle auf. Die Parallelschnittstelle ermöglicht vorzugsweise eine parallele Übertragung von zumindest einem Byte der Steuerungsdaten. Vorzugsweise ist die Parallelschnittstelle dabei bidirektional ausgebildet, wobei die Richtung der Übertragung zwischen dem flüchtigen und dem nicht-flüchtigen Speicher vorzugsweise durch die Transistor-Logik steuerbar ist. Vorteilhafterweise ist die Steuerung der Parallelschnittstelle durch so genannte Tristate-Zustände je Bit charakterisiert.
Vorzugsweise sind der Schaltkreis, der flüchtige Speicher und der nicht-flüchtige Speicher auf einem einzigen Halbleiterchip integriert. Die Recheneinheit ist vorteilhafterweise auf einem weiteren Halbleiterchip integriert und beide Halbleiterchips sind innerhalb eines Bauelementengehäuses angeordnet und insbesondere über Bonddrähte verbunden.
Weiterhin wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch eine Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs gelöst. Diese Verstelleinrichtung weist eine Verstellmechanik, einen Antriebsmotor und die zuvor erläuterte Steuerungsvorrichtung auf. Die Steuerungsvorrichtung ist dabei zur Steuerung eines Antriebsstromes mit dem Antriebsmotor verbunden. Die Steuerungsvorrichtung ist zu einer Ermittlung der Steuerungsdaten aus dem Antriebsstrom und/oder einer sensierten Bewegung des Antriebsmotors ausgebildet. Weiterhin ist die Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Antriebsstromes in Abhängigkeit von den Steuerungsdaten ausgebildet.
Zur Steuerung einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs werden vorteilhafterweise während eines Betriebes der Funktionseinheit fortlaufend Steuerungsdaten ermittelt. In einem Betriebsmodus erfolgt die Steuerung der Funktionseinheit in Abhängigkeit von den Steuerungsdaten durch eine Recheneinheit.
Wird ein Einbruch einer Versorgungsspannung ermittelt, wird die Recheneinheit in Abhängigkeit von der Ermittlung des Einbruchs der Versorgungsspannung in einen Schlafmodus gesteuert und/oder von einer Stromversorgung abgeschaltet. Die Steuerungsdaten werden aus einem flüchtigen Speicher in einen nichtflüchtigen Speicher übertragen, während die Recheneinheit im Schlafmodus gesteuert ist und/oder die Recheneinheit von der Stromversorgung abgeschaltet ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird nach dem Einbruch der Versorgungsspannung die Recheneinheit zur Steuerung zurück in den Betriebsmodus überführt. Dazu werden die in den nicht-flüchtigen Speicher übertragenen Steuerungsdaten in den flüchtigen Speicher gespiegelt.
In einer ersten Ausgestaltungsvariante werden dabei die Steuerungsdaten über die Recheneinheit gespiegelt. Gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante werden die Steuerungsdaten unabhängig von einem Programmablauf der Recheneinheit gespiegelt vorzugsweise während der Überführung in den Betriebsmodus.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Schlafmodus oder vor dem Abschalten der Stromversorgung eine Taktfrequenz für einen Programmablauf der Recheneinheit reduziert wird, um die Stromaufnahme der Recheneinheit zu reduzieren. In einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass vor dem Schlafmodus oder vor dem Abschalten der Stromversorgung weitere an der Stromversorgung angeschlossene elektrische Verbraucher stromlos geschaltet werden. Derartig elektrische Verbraucher sind beispielsweise Sensoren, zum Beispiel Hallsensoren und gegebenenfalls Aktoren, Heizungselemente oder Anzeigen. Dies ermöglicht eine an einen Abfall der Versorgungsspannung anpassbare Stromentnahme durch die angeschlossenen Verbraucher, so dass nach lediglich kurzzeitigen Abfällen der Versorgungsspannung schneller die volle Betriebsfähigkeit der Steuerungsvorrichtung wieder hergestellt ist.
In einer Weiterbildung wird nach Unterschreiten eines ersten Schwellwertes durch die Versorgungsspannung die Recheneinheit in den Schlafmodus gesteuert und/oder von der Stromversorgung abgeschaltet. Vorzugsweise ist ein zweiter Schwellwert vorgesehen, so dass nach Unterschreiten des zweiten Schwellwertes durch die Versorgungsspannung eine Unterbrechung eines Programmablauf der Recheneinheit durchgeführt wird, um insbesondere die weiteren Verbraucher abzuschalten oder die Taktfrequenz zu reduzieren. Dabei liegt der zweite Schwellwert vorteilhafterweise oberhalb des ersten Schwellwertes, so dass die Versorgungsspannung während eines Einbruchs zunächst den zweiten Schwellwert und bei weiterem Absinken der Versorgungsspannung den ersten Schwellwert unterschreitet.
Im Folgenden wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen
1 einen schematischen Blockschaltplan einer Steuerungsvorrichtung,
2 einen schematischen Funktionsplan einer Steuerungsvorrichtung und
3 eine schematische Darstellung eines in einer Steuerungsvorrichtung implementierten Ablaufes.
In 1 ist ein schematischer Blockschaltplan einer Steuerungsvorrichtung dargestellt. Dieser zeigt einen insbesondere integrierten Schaltkreis 100. Ein Messeingang des Schaltkreises 100 ist über einen Widerstand R1 mit einer Versorgungsspannung U_K verbunden. Der mit einer Kraftfahrzeugbatterie verbundene Versorgungsspannungsanschluss wird im Kraftfahrzeug auch als Klemme 30 bezeichnet (in 1 nicht dargestellt). Der mit dem Widerstand R1 verbundene Messeingang ist mit einem Analog-Digital-Umsetzer 120 des Schaltkreises 100 verbunden, der beispielsweise aus einem oder mehreren Komparatoren gebildet sein kann, um die Versorgungsspannung U_K zu messen und auszuwerten.
Weiterhin ist mit der Versorgungsspannung U_K ein Anodenanschluss einer Diode D1 verbunden. Am Kathodenanschluss der Diode ist ein Pufferkondensator C1 angeschlossen. Die Diode D1 und der Pufferkondensator C1 bilden eine Stromversorgung für den Schaltkreis 100 und sind daher ebenfalls mit dem Schaltkreis 100 verbunden. Die in dem Pufferkondensator C1 gespeicherte Ladung reicht dabei aus, den Schaltkreis 100 auch bei einem plötzlichen Abfall der Versorgungsspannung U_K für eine Mindestzeitspanne temporär weiter zu betreiben. Steigt die Versorgungsspannung U_K wiederum an, wird der Pufferkondensator C1 über die Diode D1 auf eine Nennspannung der Stromversorgung wieder aufgeladen.
Der Schaltkreis 100 weist eine Recheneinheit 1000 auf, die beispielsweise als Mikrocontrollerchip ausgebildet ist. In dieser Recheneinheit 1000 ist ein programmierbarer Programmablauf implementiert, der eine Steuerung eines in 1 nicht dargestellten Antriebs ermöglicht. Dieser Antrieb ist mechanisch mit einem Geber-Sensor-System gekoppelt, das einen Hallsensor 200 aufweist. Dieser Hallsensor 200 ist wiederum mit dem Schaltkreis 100 verbunden. Der Schaltkreis 100 ist dabei ausgebildet, eine Stromzufuhr zum Hallsensor 200 abzuschalten.
Weiterhin weist der Schaltkreis 100 einen mit dem Hallsensor 200 verbundenen Eingang auf, der auf eine Unterbrechungseinheit 130 (engl. Interrupt-Controller) wirkt. Diese Unterbrechungseinheit 130 des Schaltkreises 100 ist zudem mit dem Analog-Digital-Umsetzer 120 und der Recheneinheit 1000 funktional verbunden, so dass der Hallsensor 200 oder der Analog-Digital-Umsetzer 120 ein Unterbrechungssignal (engl. Interrupt) auslösen können, das einen Programmablauf in der Recheneinheit 1000 beeinflusst.
Die Recheneinheit 1000 liest Steuerungsdaten ein und wertet diese zur Steuerung des nicht dargestellten Antriebs aus. Beispielsweise wird das Sensorsignal des Hallsensors 200 ausgewertet und aus diesem Sensorsignal eine Verstellposition und eine Verstellgeschwindigkeit bestimmt. Zumindest die letzten vier aktuellen Verstellpositionen und die letzten vier aktuellen Verstellgeschwindigkeiten werden fortlaufend in einem flüchtigen Speicher RAM des Schaltkreises 100 gespeichert. Hierzu sind für diese Steuerungsdaten feste Speicheradressen im flüchtigen Speicher RAM reserviert.
Ebenfalls ist im Schaltkreis 100 ein nicht-flüchtiger Speicher E²PROM vorgesehen, der ebenfalls wie der flüchtige Speicher RAM mit der Recheneinheit 1000 verbunden ist. In dem nicht-flüchtigen Speicher E²PROM kann die Recheneinheit 1000 Daten speichern, die nach einer Abschaltung der Versorgungsspannung, beispielsweise durch Drehen eines (in 1 nicht dargestellten) zentralen Schlüsselschalters, nicht verloren gehen sollen. Diese Daten können beispielsweise die letzte aktuelle Verstellposition oder Parameter sein, die für das elektromechanische Verstellsystem spezifisch sind.
Weiterhin weist der Schaltkreis 100 einen Zustandsgenerator 1500 (engl. state maschine) auf. Dieser Zustandsgenerator 1500 fungiert als Übertragungsschaltung zur Übertragung von Steuerungsdaten aus dem flüchtigen Speicher RAM in den nicht-flüchtigen Speicher E²PROM. Die Übertragung der Steuerungsdaten durch den Zustandsgenerator 1500 kann dabei unabhängig von dem Programmablauf in der Recheneinheit 1000 erfolgen. Der Zustandsgenerator 1500 ist dabei aus einer Transistor-Logik aufgebaut und daher nicht programmierbar. Der Zustandsgenerator 1500 führt bei einem Triggersignal an seinem Eingang einen Übertragungsablauf zur Übertragung der Steuerungsdaten aus dem flüchtigen Speicher RAM in den nicht-flüchtigen Speicher E²PROM zwingend aus.
In 2 ist die Funktionsweise der zwingend ablaufenden Übertragung der Steuerungsdaten aus dem flüchtigen Speicher RAM in den nicht-flüchtigen Speicher E²PROM näher erläutert. Wiederum sind zur Erläuterung die Versorgungsspannung U_K und der mit dem Schaltkreis 100 verbundene Widerstand R1 dargestellt. Die Innen-Widerstände Ri1 bis Ri5 des Schaltkreises 100 bilden zusammen mit dem Widerstand R1 Spannungsteiler. Abgriffe dieser Spannungsteiler sind mit einem ersten Tiefpass 1201 und einem zweiten Tiefpass 1200 verbunden.
Der erste Tiefpass 1201 ist funktional mit einer ersten Unterbrechungseinheit 1301 und der zweite Tiefpass 1200 ist funktional mit einer zweiten Unterbrechungseinheit 1300 verbunden, die beispielsweise auch aus denselben Bauelementen im Schaltkreis 100 gebildet sein können. Der Tiefpass 1200 bewirkt dabei, dass Spannungseinbrüche der Versorgungsspannung U_K, die kürzer als eine parametrierbare Zeitspanne sind, ausgefiltert werden. Diese Spannungseinbrüche führen daher nicht zum Auslösen eines Unterbrechungssignals PUVI (engl. pre-under-voltage-interrupt).
Sinkt die Spannung jedoch über die parametrierbare Zeitspanne hinaus ab, wird zunächst ein Vor-Unterbrechungssignal PUVI ausgelöst. Dieses Vor-Unterbrechungssignal PUVI löst eine Unterbrechung des Programmablaufs in der Recheneinheit 1000 aus. Unmittelbar nachfolgend führt die Recheneinheit 1000 Aktionen zur Reduktion der Stromaufnahme aus der Stromversorgung 190 aus.
In einer Zeit zwischen dem Vor-Unterbrechungssignal PUVI und dem Unterbrechungssignal UVI (engl. under-voltage-interrupt) werden durch den Mikrocontroller 1000 die Steuerungsdaten in dem flüchtigen Speicher RAM vorteilhafterweise aktualisiert. Vorzugsweise weist der Mikrocontroller 1000 einen zusätzlichen internen flüchtigen Speicher (in 1 nicht dargestellt) auf. Zur Aktualisierung werden die Steuerungsdaten vorteilhafterweise aus dem internen flüchtigen Speicher des Mikrocontrollers 1000 in den flüchtigen Speicher RAM kopiert. Weiterhin weist der Mikrocontroller 1000 vorzugsweise einen so genannten Flash und/oder ein so genanntes ROM (engl. read-only-memory) für eine Software-Applikation beispielsweise für die Steuerung auf.
Spannungseinbrüche der Versorgungsspannung U_K, die eine parametrierbare Schwellspannung von beispielsweise 6,0 Volt unterschreiten, generieren zunächst das Vor-Unterbrechungssignal PUVI (engl. pre-under-voltage-interrupt), das auf die Recheneinheit 1000 und deren Programmablauf einwirkt. Durch dieses Einwirken können beispielsweise mit einer Stromversorgung 190 verbundene und daher zur Recheneinheit 1000 parallel geschaltete Verbraucher, wie der Hallsensor 200 (in 1) durch die Recheneinheit 1000 abgeschaltet werden.
Weiterhin kann die Taktung der Recheneinheit 1000 reduziert werden, so dass die Stromentnahme aus der Stromversorgung 190 reduziert ist. Ein Programmablauf in der Recheneinheit 1000 ist durch die Stromversorgung 190 für einen Mindestzeitraum von wenigen Millisekunden sichergestellt. Die Stromversorgung 190 kann dabei beispielsweise wie in 1 durch einen Pufferkondensator (C1) und eine Diode (D1) gebildet sein. Weiterhin kann die Recheneinheit 1000 nachfolgend in einen weckfähigen Schlafmodus wechseln.
Sinkt die Versorgungsspannung U_K weiterhin ab, wird nach Unterschreiten eines Schwellwertes ein Unterbrechungssignal UVI (engl. under-voltage-interrupt) generiert, das auf einen Schalter 1900 derart einwirkt, dass die Recheneinheit 1000 abrupt von der Stromversorgung 190 getrennt wird und die Recheneinheit 1000 keinen Strom aus der Stromversorgung 190 mehr entnimmt. Weiterhin wirkt dasselbe Unterbrechungssignal UVI über einen Eingang des Zustandsgenerators 1500 auf dessen Transistor-Logik ein, die die Übertragung der Steuerungsdaten aus dem flüchtigen Speicher RAM in den nicht-flüchtigen Speicher E²PROM zwingend bewirkt. Hierzu entnimmt der Zustandsgenerator 1500 die nötige Energie der Stromversorgung 190, die hierzu vorteilhafterweise eine ausreichende Restladung im Pufferkondensator C1 aufweist. Während der Übertragung der Steuerungsdaten durch den Zustandsgenerator 1500 ist die Recheneinheit 1000 von der Stromversorgung 190 getrennt.
In 3 ist ein im Schaltkreis 100 implementierter Ablauf als Flussdiagramm schematisch dargestellt. Nach dem Start des Betriebsmodus der Steuerungsvorrichtung kann in Schritt 1 irgendwann während des laufenden Betriebes eine Unterspannung der Versorgungsspannung U_K erkannt werden. In Schritt 2 erfolgt eine Entprellung des gemessenen Signals beispielsweise durch einen Tiefpass, um ein Fehlauslösen zu verhindern. Nachfolgend wird in Schritt 3 das Unterspannungsereignis bewertet und entschieden, ob ein Unterbrechungssignal (Interrupt) ausgelöst wird. Wird kein Interrupt ausgelöst, wird in Schritt 4 die Applikation, beispielsweise das automatische Schließen der Fensterscheibe, durch die Steuerungsvorrichtung fortgeführt.
Wird in Schritt 4 ein Interrupt ausgelöst, wird in Schritt 5 entschieden, ob Sensoren, beispielsweise Hallsensoren (200), weggeschaltet werden, um deren Stromentnahme aus der Stromversorgung (190) zu verhindern. Werden die Sensoren weggeschaltet, wird die Versorgungsspannung U_K in Schritt 7 nochmals entprellt. Andernfalls werden in Schritt 6 die Sensorsignale weiter ausgewertet.
Nachfolgend wird in Schritt 8 überprüft, ob die als Mikrocontroller μC ausgebildete Recheneinheit (1000) von der Stromversorgung (190) getrennt werden soll. Erfolgt eine Trennung nicht, wird in Schritt 9 die Applikation fortgesetzt. Anderenfalls werden in Schritt 10 sowohl der Mikrocontroller μC (1000) als auch die Sensoren (200) von der Stromversorgung (190) getrennt. Zudem wird die so genannte „State Maschine" 1500 getriggert, so dass diese in Schritt 11 N-Byte Steuerungsdaten, beispielsweise 8 Byte aus dem flüchtigen Speicher (RAM) in den nicht-flüchtigen Speicher (E²PROM) autark kopiert.
Danach ist die Versorgungsspannung in Schritt 12 bereits unter 3V abgefallen. Nach einem unbestimmten Zeitintervall Δt_L erreicht die Versorgungsspannung U_K in Schritt 13 wieder eine Sollspannung U_Soll, so dass in Schritt 14 der Mikrocontroller μC wieder aktiviert wird und die Applikation ggf. vorgesetzt werden kann.

100: Schaltkreis, Elektronik
120, A/D: Analog-Digital-Umsetzer
130, 1300, 1301: Unterbrechungseinheit, Interrupt-Controller
190: Stromversorgung
200: Hallsensor
1000, μC: Recheneinheit, Mikrocontroller
1200, 1201, TP: Tiefpass
1500: State Maschine, Zustandsgenerator
1900: Schalter, Transistor
RAM: flüchtiger Speicher
E²PROM, EEPROM: nicht-flüchtiger Speicher
C1: Pufferkondensator, Kapazität
D1: Diode
R1, Ri1, Ri2, Ri3, Ri4, Ri5: Widerstand
GND: Masse
U_K: Versorgungsspannung, Klemmspannung
UVI, PUVI: Unterbrechung bei Unterspannung
N-Byte: Anzahl Byte von Steuerungsdaten
Δt_L: Zeitspanne
U_Soll: Sollspannung

Claims

Steuerungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für eine Verstelleinrichtung, – mit einer Recheneinheit (1000), die zur Steuerung einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, – mit einem flüchtigen Speicher (RAM) zur Speicherung von Steuerungsdaten (N-Byte), der mit der Recheneinheit (1000) zur Speicherung der Steuerungsdaten (N-Byte) verbunden ist, – mit einem nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) und – mit einem Schaltkreis, – bei der der Schaltkreis und/oder die Recheneinheit (1000) ausgebildet sind, die Recheneinheit (1000) in einen Schlafmodus zu steuern und/oder eine Stromversorgung (190) für die Recheneinheit (1000) abzuschalten, – bei der der Schaltkreis ausgebildet ist, die Steuerungsdaten (N-Byte) im Schlafmodus oder im abgeschalteten Zustand der Recheneinheit (1000) aus dem flüchtigen Speicher (RAM) in den nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) zu übertragen.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schaltkreis und/oder die Recheneinheit (1000) eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Detektion eines Einbruchs einer Versorgungsspannung (U_K) den Schlafmodus zu steuern und/oder die Stromversorgung (190) für die Recheneinheit (1000) abzuschalten.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem Kondensator (C1) zur Pufferung der Stromversorgung (190) der Steuerungsvorrichtung während eines Einbruchs der Versorgungsspannung (U_K).
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Messmittel (R1, Ri1, Ri2, Ri3, Ri4, Ri5, 120, 1200, 1201) zur Messung der Versorgungsspannung (U_K) und Ermittlung eines Einbruchs der Versorgungsspannung (U_K).
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, mit einem Tiefpassfilter (1200, 1201) zur Filterung der gemessenen Versorgungsspannung (U_K).
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schaltkreis eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Detektion eines Einbruchs einer Versorgungsspannung (U_K) die Steuerungsdaten (N-Byte) aus dem flüchtigen Speicher (RAM) in den nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) zu übertragen.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schaltkreis eine festverdrahtete Transistor-Logik (1500) zur Übertragung der Steuerungsdaten (N-Byte) aus dem flüchtigen Speicher (RAM) in den nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) aufweist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Transistor-Logik (1500) ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Signal (UVI) an zumindest einem Signaleingang die Übertragung der Steuerungsdaten (N-Byte) zu bewirken.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der den Steuerungsdaten (N-Byte) nicht-variable Adressen im flüchtigen Speicher (RAM) und/oder im nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) zugeordnet sind.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der flüchtige Speicher (RAM) und der nicht-flüchtige Speicher (EEPROM) eine durch den Schaltkreis steuerbare Parallelschnittstelle aufweisen.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Recheneinheit (1000) zum Wechsel vom Schlafmodus in einen Betriebsmodus weckfähig ausgebildet ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schaltkreis, der flüchtige Speicher (RAM) und der nicht-flüchtige Speicher (EEPROM) auf einem einzigen Halbleiterchip integriert sind.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Recheneinheit (1000) auf einem weiteren Halbleiterchip integriert ist und beide Halbleiterchips innerhalb eines Bauelementengehäuses angeordnet und insbesondere über Bonddrähte verbunden sind.
Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Fensterhebersystem, – mit einer Verstellmechanik, – mit einem Antriebsmotor, – mit einer Steuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zur Steuerung eines Antriebsstromes mit dem Antriebsmotor verbunden ist, – bei der die Steuerungsvorrichtung zur einer Ermittlung von Steuerungsdaten (N-Byte) aus dem Antriebsstrom und/oder einer sensierten Bewegung des Antriebsmotors ausgebildet ist, und – bei der die Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Antriebsstromes in Abhängigkeit von den Steuerungsdaten (N-Byte) ausgebildet ist.