JP5986645B2 - 実質的に正弦波状の同期パルスを発生させるための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１の種類による車両内の制御器のための受信装置、および、独立請求項１０の種類による同期パルスの発生方法から出発している。

センサデータを車両内の中央制御器（ＥＣＵ）に伝送するため、乗員保護システム用の周辺センサを利用し、ほとんどの場合電流インターフェース（たとえばＰＡＳ４，ＰＳＩ５）を利用する。最新世代の電流インターフェース（ＰＳＩ５）の場合、同期により、受信器に設けた複数のセンサとのバス作動が可能になる。同期の機能のため、中央制御器（ＥＣＵ）によって電圧パルスの形態で作業サイクルが発生せしめられ、該電圧パルスはバスに設けたセンサによって検出されて、データ伝送のための新たなサイクルの開始を指示する。この電圧パルスは同期パルスと呼ばれ、バス負荷を充電または放電させる電流源およびカレントシンクを用いて生じる。典型的には、この電圧パルスは５００μｓごとに反復される。

１つのセンサまたは複数のセンサを備えた同期バスシステムが機能するには、同期パルスが可能なすべてのバス構成に対し且つ可能なすべての作動条件のもとで特定の形状と特定の時間的挙動とを有していることが重要である。それ故、公知の同期バスシステムでは、図３に図示した、所定のエッジ勾配を備えた台形状同期パルスＰ_Ｔを使用するのが通常である。この場合、エッジ勾配は、下限値Ｖｕを表わす第１の特性曲線のエッジ勾配と上限値Ｖｏを表わす第２の特性曲線のエッジ勾配との間にある。同期バス作動の間、同期パルスＰ_Ｔの台形状は高い高調波成分によって信号伝送の周波数スペクトルでの電磁放射（ＥＭＶ）を増大させる。これは、たとえば図４に図示した、４つの丸みを帯びたコーナーの台形状を有する同期パルスＰ_Ｔｒによって、ある程度阻止することができる。

特許文献１には、電流信号を受けるための受信装置と、このような受信装置を備えた回路装置と、バスシステムを介して電流信号を伝送するための方法とが記載されている。記載された受信装置は、複数の送信器の電流信号を受けるために少なくとも２つのバス接続装置であって、各バス接続装置がそれぞれ少なくとも１つのバスコネクタへ接続するように構成された前記２つのバス接続装置と、同期パルスをバス接続装置に出力して送信器を同期化するための制御装置とを含んでいる。前記２つのバス接続装置は同期パルスを互いに少なくとも１つのタイムラグでもって複数の送信器へ出力し、その際同期パルスはそれぞれ丸みを帯びたコーナーの台形状を有している。

独国特許出願公開第１０２００９００１３７０Ａ１号明細書

これに対し、独立請求項１の構成を備えた、車両内の制御器のための本発明による受信装置と、独立請求項１０の構成を備えた、同期パルスを発生させるための本発明による方法とは、所定の限界値内で同期パルスを正弦波状に形成することにより、特に信号伝送のスペクトル範囲（１００ｋＨｚないし３００ｋＨｚ）で可能な限り少ない電磁放射を達成できるという利点を有している。

本発明の本質および利点は、同期パルスのコーナーのみを丸くするのではなく、電磁放射が同期パルスの基本波の範囲にできるだけ限定的に留まるように形状全体を最適化することにある。

本発明の実施態様は、同期パルスを発生させるための電圧発生器を備えた、車両内の制御器のための受信装置であって、該電圧発生器が、所定の規格限界値の範囲内で所定の形状と所定の時間的挙動とを備えた同期パルスを発生させる前記受信装置を提供する。受信装置は、信号伝送を同期化するための同期パルスをデータバスを介して少なくとも１つのセンサへ出力する。本発明によれば、電圧発生器は、参照電圧をベースにして同期パルスを実質的に正弦波振動として発生させる電圧増幅器を含んでいる。

さらに、同期パルスを発生させ、次に車両内のデータバスを介して受信装置と少なくとも１つのセンサとの間での信号伝送を同期化するために前記同期パルスを発生させる方法が提案される。同期パルスを所定の規格限界値の範囲内で所定の形状および所定の時間的挙動を備えるように発生させて、受信装置から少なくとも１つのセンサへ伝送させる。本発明によれば、参照電圧をベースにして同期パルスを実質的に正弦波振動として発生させる。

同期パルスは、好ましくは、少なくとも１つのセンサと受信装置との間での信号伝送開始前または開始時に受信装置により少なくとも１つのセンサへ伝送させることができる。

従属項で述べられている処置および更なる構成により、独立請求項１に記載した車両内の制御器のための受信装置の有利な改善が可能である。

電圧発生器がデジタル制御回路とデジタルアナログ変換器とを含み、デジタル制御回路とデジタルアナログ変換器とが実質的に正弦波状の参照電圧を発生させて電圧増幅器へ出力するのが特に有利である。

本発明による受信装置の有利な構成では、第１の電圧供給部が電圧増幅器に対し供給電圧を提供することができる。さらに、第２の電圧供給部が、デジタル制御回路およびデジタルアナログ変換器に対し、且つデータバスと結合可能な少なくとも１つの他の回路に対し、供給電圧を提供することができる。同期パルスを出力するため、たとえば、第１の切換えユニットが少なくとも１つの他の回路をデータバスから切り離し、第２の切換えユニットが電圧増幅器をデータバスと結合させることができる。第１の切換えユニットと第２の切換えユニットとは、たとえば、切換えスイッチとして実施してよい。これは、有利な態様で同期パルスの非常に確実な実現と電磁放射の低減とを可能にする。加えて、電圧増幅器の制御を完全に回路のデジタル部分にスワップすることができ、このことは、半導体技術のスケーリングが常に進歩しているので、面積を効率化させる解決手段になりうる。受信装置の前記少なくとも１つの他の回路は同期パルスの間にデータバスから切り離してよく、他方電圧発生器を同期パルスの発生のために起動させて、データバスと連結させる。

本発明による受信装置の更なる有利な構成では、１つの共通の電圧供給部が、電圧増幅器とデジタル制御回路とデジタルアナログ変換器とに対し供給電圧を提供することができる。さらに、電圧増幅器は、データバスと結合されている少なくとも１つの他の回路に対し供給電圧を提供することができる。２つの別個の電圧供給部を統合し、且つ２つの切換えユニットを除去することにより、有利な態様で受信装置の設計上の複雑性を少なくし、低調波または不連続なしにバス電圧を同期パルスによって受け取らせることができる。本発明のこの構成の利点は、一方では面積を効率化した回路にあり、他方では同期パルスが継続している時間の間、通常のバス電圧と同期電圧との間での常時または連続的な移行にある。とりわけ切換えユニットを省略することは、レイアウト面積またはシリコン面積の非常に大きな節減を意味している。

本発明による受信装置の有利な構成では、電圧増幅器の供給電圧は同期パルスの最大振幅よりも高く設定することができる。このことは、同期パルスの最大振幅よりも大きな電圧で電圧増幅器を作動させることができることを意味している。電圧増幅器はその出力電圧でもってデジタルアナログ変換器からの参照電圧の形状に追従する。電圧増幅器の重要な特性は、最終段を適当にディメンショニングした高い駆動力である。このことは、電圧増幅器またはその最終段が十分に高い電流を提供または受け入れることができて、信号破断および信号変形のない同期パルスの所望の形状を可能にすることを意味している。

本発明による受信装置の更なる有利な構成では、デジタル制御回路は、同期パルスの所定の形状と所定の時間的挙動とを記憶および／または演算し、その際にデジタル制御回路は対応するデジタルデータ語をデジタルアナログ変換器へ出力することができる。デジタルアナログ変換器は、Ｎビットデータ語から、電圧増幅器に供給される参照電圧を発生させる。データ語の分解能は、放射上の理由から、同期パルスを著しい飛躍なしに描くことができるように選定することができる。

本発明の実施例が図面に図示されており、以下の説明で詳細に述べる。図面において、同一の参照符号は同一のまたは対応する機能を行なう構成部材または構成要素を表わしている。

最適化した同期パルスを発生し出力する、車両内の制御器のための本発明による受信装置の第１実施例を備えたセンサ装置のブロック構成図である。 最適化した同期パルスを発生し出力する、車両内の制御器のための本発明による受信装置の第２実施例を備えたセンサ装置のブロック構成図である。 所定限界値内での従来の台形状同期パルスの形状および時間的挙動の図である。 所定限界値内での従来の丸みを帯びた台形状同期パルスの形状および時間的挙動の図である。 所定限界値内で本発明に従って最適化された同期パルスの形状および時間的挙動の図である。 本発明に従って最適化された同期パルスの継続時間中の参照電圧を示す図である。 本発明に従って最適化された同期パルスの継続時間中の電圧発生器の出力電圧を示す図である。 本発明に従って最適化された同期パルスの継続時間中のバス電圧を示す図である。 本発明に従って最適化された同期パルスの継続時間中のバス電圧を示す図である。 本発明に従って最適化された同期パルスの継続時間中のバス電圧を示す図である。

図１および図２から明らかなように、図示したセンサ装置１，１’は、データバス５と、少なくとも１つのセンサ７と、車両内の制御器のための本発明による受信装置３，３’のそれぞれ１つの実施例とを含んでいる。本発明による受信装置３，３’はそれぞれ、同期パルスＰ_ｓｙｎｃを発生させるための電圧発生器３０，３０’を含んでいる。本発明によれば、電圧発生器３０，３０’は、参照電圧Ｕ_ｒｅｆをベースにして同期パルスＰ_ｓｙｎｃを実質的に正弦波振動として発生させる電圧増幅器３６，３６’を含んでいる。

図５から明らかなように、電圧発生器３０，３０’は、所定の規格限界Ｖｏ，Ｖｕの範囲内で所定の形状と所定の時間的挙動とを備えた同期パルスＰ_ｓｙｎｃを発生させる。受信装置３，３’は、次の信号伝送を同期させるために、同期パルスＰ_ｓｙｎｃをデータバス５を介して少なくとも１つのセンサ７へ放出する。同期バスシステムが１つのセンサ７または複数のセンサとともに機能するように、図示した同期パルスＰ_ｓｙｎｃは、可能なすべてのバス構成のために、可能なすべての作動条件のもとで、特定の形状と特定の時間的挙動とを有している。図５からさらにわかるように、同期パルスＰ_ｓｙｎｃはエッジ勾配を有し、このエッジ勾配は、下限値Ｖｕを表わす第１の特性曲線のエッジ勾配と、上限値Ｖｏを表わす第２の特性曲線のエッジ勾配とによって設定される。同期パルスＰ_ｓｙｎｃは、その正弦形状または正弦同様の形状により、所定の限界値Ｖｕ，Ｖｏ内で次のように最適化されており、すなわち特に信号伝送のスペクトル範囲（１００ｋＨｚないし３００ｋＨｚ）内で可能な限り少ない電磁放射を達成でき、この電磁放射が同期パルスＰ_ｓｙｎｃの基本波の範囲に限定的に留まるように、最適化されている。

さらに図１および図２から明らかなように、電圧発生器３０，３０’は、デジタル制御回路３２，３２’と、少なくとも１つのデジタルアナログ変換器３４，３４’とを含み、これらは実質的に正弦波状の参照電圧Ｕ_ｒｅｆを発生させて電圧増幅器３６，３６’に出力する。このような正弦波状の参照電圧Ｕ_ｒｅｆは図６に例示されている。デジタルアナログ変換器３４，３４’の最終分解能に基づく参照電圧Ｕ_ｒｅｆの量子化が図示されている。対応する電圧増幅器３６，３６’の出力電圧Ｕ_ｓｙｎｃは図７が示している。図示した実施例は、同期パルスＰ_ｓｙｎｃの非常に確実な実現と、電磁放射の低減とを可能にする。さらに、同期パルスＰ_ｓｙｎｃを発生させるための電圧増幅器３６，３６’の制御を受信装置３，３’のデジタル部分に完全にスワップすることができ、このことは、半導体技術のスケーリングが常に進歩しているので、面積を効率化させる解決手段になる。

さらに図１から明らかなように、本発明による受信装置３の図示した第１実施例は第１の電圧発生器３０を含み、該第１の電圧発生器は、実質的に正弦波状の参照電圧Ｕ_ｒｅｆを発生させて第１の電圧増幅器３６へ出力する第１のデジタル制御回路３２および第１のデジタルアナログ変換器３４とを含んでいる。図１からさらにわかるように、第１の電圧供給部３．１は第１の電圧増幅器３６に対して供給電圧を提供し、第２の電圧供給部３．２は、第１のデジタル制御回路３２、第１のデジタルアナログ変換器３４に対して、および、第１の切換えユニット３．４を介してデータバス５と結合可能な少なくとも１つの他の回路３．３に対して供給電圧を提供する。同期パルスＰ_ｓｙｎｃを出力するため、第１の切換えユニット３．４は少なくとも１つの他の回路３．３をデータバス５から切り離し、第２の切換えユニット３８は電圧増幅器３６をデータバス５と結合させる。同期パルスＰ_ｓｙｎｃの形状は、デジタル部分内または第１のデジタル制御回路３２内にファイルされるか、或いは、デジタル部分内または第１のデジタル制御回路３２内でアルゴリズムを用いて演算される。第１のデジタルアナログ変換器３４はＮビットデータ語から参照電圧を発生させ、該参照電圧は第１の電圧増幅器３６に供給される。データ語の分解能は、放射上の理由から、同期パルスＰ_ｓｙｎｃを著しい飛躍なしに描くことができるように選定されている。第１の電圧増幅器３６に供給される電圧は、同期パルスＰ_ｓｙｎｃの最大具現振幅よりも大きく、且つその出力電圧Ｕ_ｓｙｎｃでもって第１のデジタルアナログ変換器３４からの参照電圧Ｕ_ｒｅｆの形状に追従している。第１の電圧増幅器３６の重要な特性は、最終段を適当にディメンショニングした高い駆動力である。このことは、電圧増幅器３６またはその最終段が十分に高い電流を提供または受け入れることができて、信号破断および信号変形のない同期パルスＰ_ｓｙｎｃの所望の形状を可能にすることを意味している。

さらに図２から明らかなように、本発明による受信装置３’の図示した第２実施例は、第２のデジタル制御回路３２’と第２のデジタルアナログ変換器３４’とを備えた第２の電圧発生器３０’を含み、第２のデジタル制御回路と第２のデジタルアナログ変換器とは実質的に正弦波状の参照電圧Ｕ_ｒｅｆを発生させて、第２の電圧増幅器３６’へ出力する。図２からさらに明らかなように、第１実施例とは異なり、１つの共通の電圧供給部３．１’が、第２のデジタル制御回路３２’および第２のデジタルアナログ変換器３４’と第２の電圧増幅器３６’とのために供給電圧を提供する。さらに、第２の電圧増幅器３６’は、データバス５と結合されている少なくとも１つの他の回路３．３’のために供給電圧を提供する。従って、第２の電圧増幅器３６’の出力電圧Ｕ_ｓｙｎｃは、受信装置３’の少なくとも１つの他の回路３，３’のための電圧供給部として使用され、これにより図１の第１実施例に記載の両電圧供給部３．１，３．２のうちの一方を省略することができる。それ故、受信装置３’の少なくとも１つの他の回路３．３’は同期パルスＰ_ｓｙｎｃの間データバス５から切り離されず、これにより図１の両切換えユニット３．４，３８を省略することができる。切換えユニット３．４，３８を省略することにより、第２の電圧発生器３０’からのバス電圧Ｕ_Ｂｕｓの受け渡しによって相互接続点ＵＰに電圧飛躍が生じないので有利である。次に、図８と図９とを参照してこの相互接続点ＵＰについて説明する。

図８と図９は、切換え過程を実施するときにバス電圧Ｕ_Ｂｕｓの不正確な受け渡しによって発生することのある作用を例示している。図１の第１実施例では、現在のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓは受信装置３の第２の電圧供給部３．２によってスタート時点ｔ_１まで提供される。同期パルス継続時間ｔ_ｓｙｎｃの間、第１の電圧増幅器３６はデータバス５に出力電圧Ｕ_ｓｙｎｃを提供する。

図８の図示の場合、第１の電圧発生器３０’は、同期パルスＰ_ｓｙｎｃの発生開始時の初期電圧は大きすぎるということから出発しており、その結果時点ｔ_１での相互接続点ＵＰでは、通常のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓから上向きに、第１の電圧増幅器３６によって提供される同期電圧Ｕ_ｓｙｎｃの値まで電圧飛躍が生じることがある。時点ｔ_２での同期パルスＰ_ｓｙｎｃの終了時には、相互接続点ＵＰでの電圧は再び下向きに通常のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓへ飛躍する。

図９の図示の場合、第１の電圧発生器３０’は、同期パルスＰ_ｓｙｎｃの発生開始時の初期電圧は低すぎるということから出発しており、その結果時点ｔ_１での相互接続点ＵＰでは、通常のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓから下向きに、第１の電圧増幅器３６によって提供される同期電圧Ｕ_ｓｙｎｃの値まで電圧飛躍が生じることがある。時点ｔ_２での同期パルスＰ_ｓｙｎｃの終了時には、相互接続点ＵＰでの電圧は再び上向きに通常のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓへ飛躍する。

図１０は、本発明による受信装置３’の図２の第２実施例によって発生させた同期パルスＰ_ｓｙｎｃを示している。２つの別個の電圧供給部を１つの共通の電圧供給部３．１’にまとめ、２つの切換えユニット３．４，３８を除去することにより、通常のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓは低調波または不連続なしに第２の電圧増幅器３６’の出力電圧Ｕ_ｓｙｎｃへ、およびその逆へ移行し得る。図１０から明らかなように、時点ｔ_１での相互接続点ＵＰでは、通常のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓは第２の電圧増幅器３６によって提供された同期電圧Ｕ_ｓｙｎｃの値へ連続的に移行する。時点ｔ_２での同期パルスＰ_ｓｙｎｃの終了時には、相互接続点ＵＰでの電圧は同様に第２の電圧増幅器３６によって提供された同期電圧Ｕ_ｓｙｎｃの値から通常のバス電圧Ｕ_Ｂｕｓへ連続的に再び移行する。

受信装置３’の第２実施例でも、同期パルスＰ_ｓｙｎｃの形状はデジタル部分内または第１のデジタル制御回路３２内にファイルされるか、或いは、デジタル部分内または第１のデジタル制御回路３２内でアルゴリズムを用いて演算される。第２のデジタルアナログ変換器３４’はＮビットデータ語から参照電圧Ｕ_ｒｅｆを発生させ、この参照電圧は第２の電圧増幅器３６’に供給される。データ語の分解能は、放射上の理由から、同期パルスＰ_ｓｙｎｃを著しい飛躍なしに描くことができるように選定されている。第２の電圧増幅器３６’に供給される電圧も、同期パルスＰ_ｓｙｎｃの最大具現振幅よりも大きく、且つその出力電圧Ｕ_ｓｙｎｃでもって第２のデジタルアナログ変換器３４からの参照電圧Ｕ_ｒｅｆの形状に追従している。第２の電圧増幅器３６’の重要な特性は、最終段を適当にディメンショニングした高い駆動力である。このことは、第２の電圧増幅器３６’またはそれに対応する最終段が十分に高い電流を提供または受け入れることができて、信号破断および信号変形のない同期パルスＰ_ｓｙｎｃの所望の形状を可能にすることを意味している。

同期パルスＰ_ｓｙｎｃを発生させ、次に車両内のデータバス５を介して受信装置３，３’と少なくとも１つのセンサ７との間での信号伝送を同期化するために前記同期パルスを発生させる本発明による方法の実施形態は、所定の規格限界値Ｖｏ，Ｖｕの範囲内で所定の形状および所定の時間的挙動を備える同期パルスＰ_ｓｙｎｃを発生させる。少なくとも１つのセンサ７と受信装置３，３’との間での信号伝送開始時に、同期パルスＰ_ｓｙｎｃを受信装置３，３’から少なくとも１つのセンサ７へ伝送させる。本発明によれば、参照電圧Ｕ_ｒｅｆをベースにして同期パルスＰ_ｓｙｎｃを実質的に正弦波振動として発生させる。

３，３’ 受信装置
３．１ 第１の電圧供給部
３．１’ 共通の電圧供給部
３．２ 第２の電圧供給部
３．３ 他の回路
３．３’ 他の回路
３．４ 第１の切換えユニット
５ データバス
７ センサ
３０，３０’ 電圧発生器
３２，３２’ デジタル制御回路
３４，３４’ デジタルアナログ変換器
３６，３６’ 電圧増幅器
３８ 第２の切換えユニット
Ｐ_ｓｙｎｃ 同期パルス
Ｕ_ｒｅｆ 参照電圧
Ｖｏ，Ｖｕ 規格限界値

Claims (5)

1. 同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）を発生させるための電圧発生器（３０’）を備え、該電圧発生器が、前記同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）を所定の規格限界値（Ｖｏ，Ｖｕ）の範囲内で所定の形状と所定の時間的挙動とを備えるように発生させる、車両内の制御器のための受信装置であって、該受信装置（３’）が、信号伝送を同期させるための前記同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）をデータバス（５）を介して少なくとも１つのセンサ（７）へ出力するようにした前記受信装置において、
   前記電圧発生器（３０’）が、参照電圧（Ｕｒｅｆ）をベースにして前記同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）を実質的に正弦波振動として発生させる電圧増幅器（３６’）を含んでおり、
   前記電圧発生器（３０’）が、デジタル制御回路（３２’）とデジタルアナログ変換器（３４’）とを含み、前記デジタル制御回路と前記デジタルアナログ変換器とが実質的に正弦波状の前記参照電圧（Ｕｒｅｆ）を発生させて前記電圧増幅器（３６’）へ出力し、
   １つの共通の電圧供給部（３．１’）が、前記電圧増幅器（３６’）と前記デジタル制御回路（３２’）と前記デジタルアナログ変換器（３４’）とに対し供給電圧を提供する
   ことを特徴とする受信装置。
2. 前記電圧増幅器（３６’）が、
   前記データバス（５）と結合されている他の回路（３．３’）に対し供給電圧を提供する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記電圧増幅器（３６’）の供給電圧が、
   前記同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）の最大振幅よりも高い
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の受信装置。
4. 前記デジタル制御回路（３２’）が、
   前記同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）の前記所定の形状と前記所定の時間的挙動とを記憶および／または演算し、その際に前記デジタル制御回路（３２’）は対応するデジタルデータ語を前記デジタルアナログ変換器（３４’）へ出力する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の受信装置。
5. 同期パルスを発生させ、次に車両内のデータバス（５）を介して受信装置（３’）と少なくとも１つのセンサ（７）との間での信号伝送を同期化するために前記同期パルスを発生させる方法であって、前記同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）を所定の規格限界値（Ｖｏ，Ｖｕ）の範囲内で所定の形状および所定の時間的挙動とを備えるように発生させて、前記受信装置（３’）から前記少なくとも１つのセンサ（７）へ伝送させるようにした前記方法において、
   前記同期パルス（Ｐｓｙｎｃ）を、参照電圧（Ｕｒｅｆ）をベースにして実質的に正弦波振動として発生させ、
   デジタル制御回路（３２’）とデジタルアナログ変換器（３４’）とを含む前記電圧発生器（３０’）が、実質的に正弦波状の前記参照電圧（Ｕｒｅｆ）を発生させて前記電圧増幅器（３６’）へ出力し、
   １つの共通の電圧供給部（３．１’）が、前記電圧増幅器（３６’）と前記デジタル制御回路（３２’）と前記デジタルアナログ変換器（３４’）とに対し供給電圧を提供する
   ことを特徴とする方法。
   
   

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