JP2009505190A - 制御デバイスの基本機能を提供する制御チップ - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも２つの、特に３つの出力電圧を有する電圧源と；特に５Ｖまたは３．３Ｖの出力電圧を有する少なくとも２つの、特に３つのセンサ電源と；少なくとも１つの双方向インターフェース用ドライバと；ＣＡＮドライバと；サーボ制御と；診断機能を有する主リレー最終段と；対応する最終段を制御し、かつマイクロコントローラと通信する、少なくとも１つの双方向シリアルインターフェースと；特に公称電流が０．６Ａ〜３Ａの少なくとも６つの出力最終段と；特に公称電流が５０ｍＡ（ｒｔｉＡ）の少なくとも１つの小信号最終段と、４つのイグニションドライバとを備える、基本機能を提供する制御チップ（１０）に関する
【選択図】図１

Description

エンジン制御デバイスの基本機能を提供する制御チップである。

本発明は、以下において単にＵチップとも呼ばれる、請求項１に記載の制御デバイスの基本機能を提供する制御（周辺／最終段）チップに関する。

特にエンジンを制御するための最近の制御デバイスは、コンピュータコア（マイクロコントローラ）と、必要なハードウェア機能を実現する周辺チップセットとからなっている。この周辺チップセットは、通常、種々異なった特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と、さらなる電子モジュールとからなる。種々異なったＡＳＩＣおよびモジュール上に必要なハードウェア機能を分割することをパーティショニングと呼んでいる。

従来技術によるエンジン制御デバイス世代の周辺チップセットは、通常、２つのＡＳＩＣを含むパーティショニングを有する。
この場合、第１のＡＳＩＣは構成素子として、４つの異なった出力電圧を有する電圧源（リニアレギュレータとして構成することもできるスイッチングレギュレータ）と；アースへの短絡とバッテリ電圧への短絡に関して診断可能であり、３つのうち２つを個別に出力電圧が３．３Ｖになるように構成することもできる３つの５Ｖセンサ電源と；監視モジュールと；双方向インターフェースのドライバと；ウェイクアップ機能を有するＣＡＮドライバと；サーボ制御と；エラーケース、特に、バッテリ電圧への短絡、アースへの短絡、負荷降下、または過熱に関して診断を行う主リレー最終段と；ストップカウンタと、マイクロコントローラと通信するための双方向シリアルインターフェース（ＳＰＩ）とを有している。

第２のＡＳＩＣ（ＡＳＩＣ２）は、構成素子として、公称電流が１．１Ａ〜３Ａの出力最終段と；エラーケース、特に、バッテリ電圧への短絡、アースへの短絡、負荷降下、または過熱に関して診断を行う診断機能と；５Ｖの供給電圧監視部と；マイクロコントローラと通信するための双方向シリアルインターフェースと；最終段を制御するための単一方向シリアルインターフェース（μｓバス）とを有している。

独国特許出願公開第１０３３４０１４号明細書は、制御デバイスの基本機能が、上述のように２つのＡＳＩＣ上でパーティショニングされた周辺チップセットを記載する。ハードウェア機能に対する要件に応じてさらなるモジュールがなお必要である。

しかしベースセグメント（必要なすべての機能を有する制御デバイスセグメント）のエンジン制御デバイスを具現化するためにはｏａハードウェア機能は部分的に必要とされるにすぎない。このことは、今日の周辺チップセットが（プリント基板の）所要面積およびコストの点で「大きすぎる」ことを意味する。

本発明の課題は、制御デバイスの基本的ハードウェア機能を可能な限り小さい面に集積し、かつ、簡単および安いコストで実現することができるパーティショニングを提示することである。

この課題は、少なくとも２つの、特に３つの出力電圧を有する電圧源と；特に５Ｖまたは３．３Ｖの出力電圧を有する少なくとも２つの、特に３つのセンサ電源と；少なくとも１つの双方向インターフェース用ドライバと；ＣＡＮドライバと；サーボ制御と；診断機能を有する主リレー最終段と；こうした対応する最終段を制御し、かつマイクロコントローラと通信する、少なくとも１つの双方向シリアルインターフェースと；特に公称電流が０．６Ａ〜３Ａの少なくとも６つの出力最終段と；特に公称電流が５０ｍＡの少なくとも１つの小信号最終段と、４つのイグニションドライバとを備える、基本機能を提供する制御チップによって解決される。

このような高集積化されたＵチップは、コストの最適化および基板における所要面積の最適化という要求に応えるものである。

そこで本発明の本質的な点は、高集積の利点をベースセグメントの制御デバイスのための革新的なパーティショニングを実現するために利用することである。これにより、ＡＳＩＣ１およびＡＳＩＣ２によって、および／または、さらに拡張ＩＣによって、具現化されるハードウェア機能を、例えば、ベースセグメントのエンジン制御デバイスにおいて実現することができる基本機能に絞ることができ、コストの節減につながる。同時に、Ｕチップ上にＡＳＩＣ１およびＡＳＩＣ２を拡張ＩＣと共に集積させることによって、例えば、電圧源およびＳＰＩ（シングルポイントインジェクション：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｉｎｔ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）などの冗長なＡＳＩＣ回路部品が省略され、その結果、コストがさらに節減される。さらに、ＡＳＩＣパッケージが少なくとも２つから１つに減らされ、これによってコストがさらに低くなる。基板上の所要面積も低減され、これによりさらにコスト優位性による利益の増大がもたらされる。さらに、配線とコンポーネント・ピンの数を徹底して低減するためにμｓバスを用いることが考えられる。

制御チップのさらなる有利な実施形態は、従属請求項２〜１１に記載される。
本発明の有利な実施形態では、エラーケース、特に、バッテリ電圧への短絡、アースへの短絡、負荷降下、または過熱に関して検知する診断機能が形成され得る。したがって、結果をＯＢＤ（車外故障診断装置：Ｏｆｆ Ｂｏａｄ Ｄｉａｇｎｏｓｅ）テスト装置によって評価することができ、このことが保守時のエラー発見を容易にする。

エラーによる制御デバイスの損傷を回避するために、エラーを監視するさらなるモジュールを設けることが可能である。制御デバイスは、例えば、メモリに検査サンプルが書き込まれ、再び読み出されることによって自己検査し、試験結果との比較によりデータとプログラムとが正常に格納されていることを確認する。

シリアルインターフェース用のさらなるドライバを介して、このようなドライバを必要とするデバイスを接続することができる。したがって、例えば、上述のテスト装置を利用することができ、このテスト装置は、通常、１０〜１０ｋＢａｕｄの任意のボーレートのシリアル通信インターフェース（ＩＳＯ９１４１）を用いる。

制御デバイスの付加機能を実現するために、特に、公称電流が０．６Ａ〜３Ａの６つのさらなる出力最終段がＵチップに集積され得る。したがって、例えば、運転者が所望する運転状態を設定するなどのエンジン制御デバイスの基本機能と並んで、例えば、変速装置と空調とを制御することができる。

さらなる回路コンポーネントとして、特に公称電流が５０ｍＡの２つのさらなる小信号段を設けることもできる。したがって、例えば、リレー、表示器などの制御電圧が小さいさらなる小型デバイスを制御することができる。

さらなる実施形態では、２つのフルＨブリッジがさらに設けられ得る。これらのフルＨブリッジにより、デバイスを高い制御電圧で制御し、同時にブリッジの所要面積を小さくすることが可能になる。このフルＨブリッジは、選択的に個別ハイサイドスイッチおよびロー・ハイサイドスイッチとして構成することもでき、これにより、それぞれの使用条件に対する高適合性が保証される。

センサ電源を３．３Ｖ〜５Ｖで構成できることによってこの適合性が向上する。
本発明によると、Ｕチップは、制御デバイス、特に、次世代のエンジン制御デバイス、そして特に、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンに適している。この場合、エンジン制御デバイスは、エンジンマネジメントシステム、特に、燃料噴射システム用制御デバイスとして形成され得る。周辺チップセットは、制御デバイスの基本機能を提供するアプリケーション専用基本集積回路と、制御デバイスの要件が基本機能では満たせない場合にはオプションでアプリケーション専用の補助集積回路とからなるモジュールである。周辺チップセットがフレキシブルなモジュール方式であり、要件に応じて組み立てられるので、制御デバイスの具体的機能に合わせて個別にサイズを決めることができる。

以下において、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。同じか、または同じ働きの要素には同じ参照符号を付す。
唯一の図における本発明の好ましい実施例により、エンジン制御デバイスのＵチップ１０の具体的なパーティショニングを模式的に示す。本発明によるチップ１０はベースセグメントとして、電圧源と、３つのセンサ電源１〜３と、診断およびサーボ制御を有する主リレー段と、４つのイグニションドライバと、双方向インターフェースのそれぞれ１つのドライバと、小信号段５０ｍＡと、３つの出力電圧１〜３と、コントローラとの双方向シリアルインターフェースと、ＣＡＮドライバと、６つの出力最終段０．６Ａ〜３Ａとを有する。さらにオプションで、示された実施形態では、双方向インターフェースと、２つの小信号段５０ｍＡと、２つのフルＨブリッジと、さらなる監視モジュールと、さらなる６つの出力最終段０．６Ａ〜３Ａとが設けられる。これらはそれぞれ破線で示される。

電圧源およびセンサ電源と出力電圧以外の構成素子どうしは直列接続１１を介して互いに通信する。コンポーネントのそれぞれの入力端子および／または出力端子１２、１２’、１２’’は、対応する周縁部１３に向かう矢印によって示されている。制御デバイスの機能に対する要件に応じて、チップ１０を図のように形成することができる。チップ１０をフレキシブルなモジュール方式で組み立てることが可能であるので、制御デバイスのハードウェア機能をベースセグメント上に個別に補充することができる。図示されるように、それぞれの要件に応じて、チップ１０のオプションの構成素子を別の構成素子と置換することができる。

本発明による実施形態により、周辺チップセットのパーティショニングは、将来の要件に適合される。新規のパーティショニングのさらなる利点は、特に、それが非常にフレキシブルなことである。したがって、制御デバイスの基本機能は、電子ユニットまたはＡＳＩＣですでに具現化可能である。したがって、低価格のセグメントを低コストでカバーすることができる。特に、個別の基本機能に電子ユニットまたはＡＳＩＣモジュールを提供することができる。これにより、この基本機能のために複雑な構造のＡＳＩＣを用いる必要がなくなる。

本発明の実施形態にかかるエンジン制御デバイスのＵチップ１０のパーティショニングを示す説明図である。

Claims (11)

1. 少なくとも２つの、特に３つの出力電圧を有する電圧源と；
   特に５Ｖまたは３．３Ｖの出力電圧を有する少なくとも２つの、特に３つのセンサ電源と；
   少なくとも１つの双方向インターフェース用ドライバと；
   ＣＡＮドライバと；
   サーボ制御と；
   診断機能を有する主リレー最終段と；
   対応する最終段を制御し、かつマイクロコントローラと通信する、少なくとも１つの双方向シリアルインターフェースと；
   特に公称電流が０．６Ａ〜３Ａの少なくとも６つの出力最終段と；
   特に公称電流が５０ｍＡの少なくとも１つの小信号最終段と；
   ４つのイグニションドライバと
   を備える、基本機能を提供する制御チップ（１０）。
2. エラーケース、特に、バッテリ電圧への短絡、アースへの短絡、負荷降下、または過熱に関して検知する診断機能が形成される、請求項１に記載の制御チップ（１０）。
3. 制御デバイスを監視するためのさらなるモジュールが設けられる、請求項１または２に記載の制御チップ（１０）。
4. シリアルインターフェース用のさらなるドライバが設けられる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の制御チップ（１０）。
5. 特に公称電流が０．６Ａ〜３Ａの６つのさらなる出力最終段が設けられる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の制御チップ（１０）。
6. 特に公称電流が５０ｍＡの２つのさらなる小信号段が設けられる、請求項１〜５のいずれか１つに記載の制御チップ（１０）。
7. ２つのフルＨブリッジが設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の制御チップ（１０）。
8. 前記フルＨブリッジは、選択的に個別ハイサイドスイッチおよびロー・ハイサイドスイッチとして構成することができる、請求項７に記載の制御チップ（１０）。
9. 前記センサ電源は、３．３Ｖ〜５Ｖで構成することができる、請求項１〜８のいずれか１つに記載の制御チップ（１０）。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の制御チップ（１０）を有する、特に自動車のエンジン制御デバイス。
11. エンジンマネジメントシステム、特に燃料噴射システムの制御装置として形成される、請求項１０に記載のエンジン制御デバイス。

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