WO2021139937A1 - Vorrichtung zum betreiben eines elektronischen systems, insbesondere eines fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung zum betreiben eines elektronischen systems, insbesondere eines fahrzeugs Download PDF

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WO2021139937A1 PCT/EP2020/084840 EP2020084840W WO2021139937A1 WO 2021139937 A1 WO2021139937 A1 WO 2021139937A1 EP 2020084840 W EP2020084840 W EP 2020084840W WO 2021139937 A1 WO2021139937 A1 WO 2021139937A1
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power supply
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vss
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Andreas Wunderlich
Alfons Fisch
Aurore DESGEORGE
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Vitesco Technologies GmbH
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    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery

Definitions

  • the invention relates to a device for operating an electronic system.
  • the invention relates to a device for operating an electronic system of a vehicle.
  • Electronic systems typically include a microcontroller which is used to provide a control signal for a load.
  • the microcontroller is supplied with voltage by means of a power supply unit of the electronic system which, during operation, is supplied with a battery voltage at a supply potential connection and which provides a supply voltage for the microcontroller at a supply potential output connection.
  • the electronic system can be switched on and off via a so-called enable input. More precisely, the supply voltage at the supply potential output connection is activated or deactivated by means of the enable signal.
  • the so-called follow-up phase of the electronic system begins.
  • the follow-up phase is often used by the microcontroller to carry out diagnoses.
  • the power supply unit is caused, with the aid of a cyclically transmitted trigger signal, to keep the supply voltage applied to the supply potential output terminal until the trigger signal fails to appear.
  • the trigger signal is a pulse generated cyclically by the microcontroller. This concept is also known under the term “power latch concept”.
  • a reset in the follow-up phase leads directly to switching off the supply potential output connection, on the one hand because the state machine uses this as a switch-off condition, and on the other hand because the trigger signal can no longer be generated.
  • the trigger signal can no longer be generated.
  • a device for operating an electronic system in particular a vehicle, which has a functional improved ability to carry out error reaction tests in the follow-up phase of an electronic system.
  • an undesired shutdown of the supply voltage of the microcontroller should be suppressed in the follow-up phase of the electronic system.
  • the electronic system can be any technical system, in particular a vehicle.
  • the device comprises a power supply unit which, during operation, is supplied with a battery voltage at a first supply potential input terminal and which provides a supply voltage at a supply potential output terminal.
  • the battery voltage and the supply voltage can have the same voltage level.
  • the power supply unit can also comprise one or more voltage regulators, so that a lower supply voltage is generated from the battery voltage.
  • the power supply unit has an enable input, via which the supply voltage at the supply potential output connection can be activated and deactivated.
  • the enable signal has two signal states, with the supply voltage at the supply potential output connection being activated in a first signal state, e.g. logic "H", and logic "L” in which the supply voltage at the supply potential output connection is deactivated.
  • activation or deactivation of the supply voltage at the supply potential output connection can also be implemented with interchanged signal states.
  • the power supply unit further comprises a trigger signal input for receiving a trigger signal.
  • the power supply unit is designed to, in a follow-up phase of the electronic system in which the enable signal is not present, when the trigger signal is received, even if the enable signal is not present at the supply potential output terminal Provide supply voltage.
  • a “trigger signal” is understood to mean a signal with cyclically generated signal pulses.
  • the term “when the trigger signal is received” is understood to mean “as long as the trigger signal is received”.
  • the device further comprises a microcontroller.
  • the microcontroller is used to generate at least one control signal which is provided at a control output of the microcontroller for processing a load.
  • the load can be a switching element, a safety-relevant or non-safety-relevant control function, another control device and the like.
  • the microcontroller is attached to a second
  • Supply potential input terminal supplied the supply voltage.
  • the supply voltage is supplied on the one hand when the enable signal is applied to the enable input.
  • the supply voltage is fed to the microcontroller when the microcontroller generates the trigger signal in the follow-up phase and transmits it to the trigger signal input of the power supply unit.
  • the power supply unit is also designed to deactivate the Suppress supply voltage for supplying the microcontroller.
  • the present device enables the switching off of the supply voltage at the supply potential output terminal to be suppressed in a targeted manner by means of predetermined control commands and thus to maintain the supply of the microcontroller. This makes it possible, for example, to carry out error reaction tests which also cause the microcontroller to be reset so that the microcontroller can restart after the reset. If the microcontroller generates the trigger signal again after its restart, it can automatically ensure that the voltage supply is maintained, regardless of the specified control command.
  • the microcontroller is designed to issue the control command.
  • the control command is issued by the microcontroller in particular when it has received an enable signal from the power supply unit, with which the deactivation of the enable signal is announced.
  • a further expedient embodiment provides that the power supply unit is designed to suppress the deactivation of the supply voltage for a predetermined period of time since the receipt of the control command.
  • the power supply unit can start a timer from the receipt of the control command.
  • the period of time after which the timer expires can be fixed in the power supply unit.
  • the predefined period of time can be, for example, a few hundred milliseconds up to a few seconds, the actual period of time being dependent on the error reaction tests to be carried out by the microcontroller and / or other tasks.
  • a further expedient embodiment provides that the power supply unit is designed to restart the predefined period of time since the receipt of a respective control command. This enables the microcontroller to restart the timer, e.g. by calling up a new error reaction test. This ensures that the voltage supply for the microcontroller is ensured even with a large number of tests to be carried out.
  • the power supply unit is designed to suppress the deactivation of the supply voltage for supplying the microcontroller after receiving the control command, regardless of the absence of the trigger signal. In other words, the reaction caused by the control command is dominant over the received trigger signal.
  • the power supply unit is designed to deactivate the after receiving the control command Suppress supply voltage for supplying the microcontroller, even if there is no enable signal at the enable input.
  • the control command also behaves in a dominant manner with regard to this state of the electronic system / power supply unit, so that the voltage supply of the microcontroller is ensured in any case.
  • the power supply unit is designed to suppress the deactivation of the supply voltage for supplying the microcontroller after receiving the control command, even if the power supply unit is reset.
  • a further embodiment of the device provides that the microcontroller is designed to increment or decrement a counter by one with each call of a control command, starting from a predefined counter start value, with none when the counter has reached a predefined counter end value The control command was no longer sent out. In this way, improper use or incorrect behavior, for example an error reaction test, can be excluded, since the frequency of the command call to ensure the voltage supply of the microcontroller can be limited.
  • the counter start value can be 0, for example, with each call incrementing a counter by 1 up to a counter end value that is greater than 0.
  • the counter start value can, for example, also be decremented from a positive output value by 1 to e.g. 0 as the counter end value.
  • microcontroller is designed to call up the control command once or cyclically or indefinitely. Which of the named variants is ultimately chosen depends on the implementation of the routines running on the microcontroller in the follow-up phase.
  • the frequency of the limitation of the command call is not monitored in the microcontroller, but in the power supply unit.
  • the power supply unit is designed to increment or decrement a counter by 1 on the basis of a predefined counter start value with each receipt of a control command has reached the specified counter end value, the deactivation of the supply voltage for supplying the microcontroller is not suppressed.
  • the power supply unit comprises a control unit which is designed to generate a control signal for a controllable switching unit when the control command is received, which is connected to the first
  • the switching unit can be, for example, a main relay with which the battery voltage is applied to the first
  • the control unit keeps the control signal output active during the reset, so that the switching unit remains switched on.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electronic system in which, in accordance with the invention, a shutdown of functional components by a power supply unit can be suppressed in a targeted manner
  • FIG. 2 shows a timing diagram which illustrates the mode of operation of the device according to the invention.
  • the electronic system can be, for example, an electronic system of a vehicle, e.g. for a partially, highly or fully autonomous driving function for a transverse and / or longitudinal movement of the vehicle.
  • the technical system can also be located in other technical domains.
  • Such an electronic system comprises a power supply unit 10 for supplying the components present in the electronic system, a microcontroller 20 for controlling and / or monitoring loads to be controlled and one or more loads (not shown).
  • PWR ON, ie the supply (Power PWR) is active.
  • the power supply unit 10 is supplied with a battery voltage Vbatt via a first supply potential input terminal 11.
  • the battery voltage Vbatt can be fed to the first supply potential connection 11 directly or via an optional switching unit 19, for example a relay or contactor. If such an optional switching unit 19 is provided, a first main connection 19E is connected to a supply voltage terminal (not shown) and a second main connection 19A is connected to the first supply potential input connection 11.
  • a control signal AS is applied to the optional switching unit 19 via a control connection 19S, which signal switches the switching element 19 to a conductive or blocking state.
  • the corresponding control signal is provided at a control signal output 18 of the power supply unit 10 and is generated by a control unit 17 of the power supply unit 10.
  • the power supply unit 10 is at a
  • Supply potential output terminal 13 has a supply voltage Vss with which the microcontroller 20 and any other electrical components that may be present are supplied with voltage.
  • the supply voltage Vss can correspond to the battery voltage Vbatt.
  • one or more voltage regulators are provided in the power supply unit 10, which convert the battery voltage Vbatt into a lower supply voltage Vss.
  • the voltage regulators can be designed as linear regulators or SMPS (Switched Mode Power Supply) regulators.
  • An enable signal EN is fed to the power supply unit 10 via an enable input 12.
  • the supply voltage Vss at the supply potential output terminal 13 can be activated and deactivated by means of the enable signal EN.
  • the enable signal EN is derived from terminal 15 (ignition on or off), for example. If the enable signal EN has a logic “H”, for example, then the power supply unit 10 provides the supply voltage Vss at the supply potential output terminal 13, as a result of which the microcontroller 20 is supplied with supply voltage.
  • an enable signal RES signals to the microcontroller 20 that the supply voltage Vss is stabilized.
  • the microcontroller 20 is set up to generate a trigger signal TRG and to transmit it to the power supply unit 10.
  • the microcontroller 20 has a trigger signal output 23 which is communicatively connected to a trigger signal input 15 of the power supply unit 10.
  • a “trigger signal” is understood to mean a signal with cyclically generated signal pulses.
  • the power supply unit 10 suppresses a deactivation of the supply voltage Vss for supplying the microcontroller 20 when it receives a control command CMD sent by the microcontroller 20, even if the trigger signal TRG is no longer at the trigger signal input 15 Will be received.
  • the control command CMD is transmitted between a command signal output 24 of the microcontroller 20 and a command signal input 16 of the power supply unit 10.
  • release signal RES, the trigger signal TRG and the control command CMD have different Signal lines are transmitted, it is clear to the person skilled in the art that these could also be transmitted via a common input / output interface of the power supply unit 10 or the microcontroller 20 and via a single (bus) line.
  • the power supply unit 10 Upon receipt of the control command CMD, the power supply unit 10 starts a timer (FIG. 2: TIMER) for the duration ttimer, which can be stored in the power supply unit as a function of the error reaction tests to be carried out by the microcontroller 20. For example, a period of time between a few hundred milliseconds and a few seconds can be provided. If the power supply unit 10 receives a further control command CMD before the timer ttimer has expired, the timer begins to run again.
  • TIMER a timer for the duration ttimer
  • the power supply unit 10 deactivates the supply voltage Vss at the supply potential output 13 (provided no trigger signal TRG is received)
  • the status of the electronic system changes at this point in time from a status ACT (representative of active) to a status PD (representative of power down).
  • the receipt of the control command CMD can also be used by the control unit 17 to output or suppress the control signal AS for deactivating the switching unit 19 at the control signal output 18.
  • FIG. 2 shows the procedure described above in a timing diagram.
  • the state PWR of the electronic system, the enable signal EN, the timer TIMER, the control command CMD, the release signal RES and the status of the electronic system are shown from top to bottom.
  • the enable signal EN is logically "Fl”
  • the enable signal changes from logical "Fl” to logical "L”
  • the follow-up phase PWL is switched to.
  • the microcontroller 20 transmits the cyclical trigger signal TRG.
  • the microcontroller 20 In order to be able to carry out error reaction tests, the microcontroller 20 also transmits a control command CMD, which sets the timer TIMER in motion.
  • the trigger signal TRG remains off for the time of the reset until the microcontroller has been completely restarted (pC restart).
  • first main connection (V. potential input connection)
  • second main connection (V. potential output connection)
  • control connection control signal connection

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektronischen Systems, insbesondere eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Stromversorgungseinheit (10), der im Betrieb an einem ersten Versorgungspotentialeingangsanschluss (11) eine Batteriespannung (Vbatt) zugeführt wird und die an einem Versorgungspotentialausgangsanschluss (13) eine Versorgungsspannung (Vss) bereitstellt. Die Stromversorgungseinheit (10) weist einen Enable-Eingang (12), über den die Versorgungsspannung (Vss) am Versorgungspotentialausgangsanschluss (13) mittels eines Enable-Signals (EN) aktiviert und deaktivert werden kann, und einen Triggersignaleingang (15) zum Empfang eines Triggerisgnals (TRG) auf, wobei die Stromversorgungseinheit (10) dazu ausgebildet ist, in einer Nachlaufphase (PWL) des elektronischen Systems, in der das Enable-Signal (EN) nicht anliegt, beim Empfang des Triggersignals auch bei nicht anliegendem Enable-Signal (EN) an dem Versorgungspotentialausgangsanschluss (13) die Versorgungsspannung (Vss) bereitzustellen. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Mikrocontroller (20), dem an einem zweiten Versorgungspotentialeingangsanschluss (21) die Versorgungsspannung (Vss) zugeführt wird, wenn an dem Enable-Eingang (12) das Enable-Signal (EN) anliegt oder wenn der Mikrocontroller (20) in der Nachlaufphase das Triggersignal (TRG) erzeugt und an den Triggersignaleingang (16) überträgt. Die Stromversorgungseinheit (10) ist ferner dazu ausgebildet, beim Empfang eines Kontroll-Kommandos (CMD) eine Deaktivierung der Versorgungsspannung (Vss) zur Versorgung des Mikrocontrollers (20) zu unterdrücken.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Betreiben eines elektronischen Systems, insbesondere eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektronischen Systems. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektronischen Systems eines Fahrzeugs.
Elektronische Systeme, insbesondere eines Fahrzeugs, umfassen typischerweise einen Mikrocontroller, der dazu dient, ein Ansteuersignal für eine Last bereitzustellen. Eine Spannungsversorgung des Mikrocontrollers erfolgt mittels einer Stromversorgungseinheit des elektronischen Systems, der im Betrieb an einem Versorgungspotentialanschluss eine Batteriespannung zugeführt wird und die an einem Versorgungspotentialausgangsanschluss eine Versorgungsspannung für den Mikrocontroller bereitstellt. Über einen sog. Enable-Eingang kann das elektronische System ein- und ausgeschaltet werden. Genauer wird mittels des Enable-Signals die Versorgungsspannung an dem Versorgungspotentialausgangsanschluss aktiviert oder deaktiviert.
Mit dem Deaktivieren des Enable-Signals beginnt die sog. Nachlaufphase des elektronischen Systems. Die Nachlaufphase wird von dem Mikrocontroller häufig dazu genutzt, Diagnosen durchzuführen. Hierzu wird die Stromversorgungseinheit mit Hilfe eines zyklisch ausgesendeten Triggersignals dazu veranlasst, die Versorgungsspannung an dem Versorgungspotentialausgangsanschluss solange anliegen zu lassen, bis das Triggersignal ausbleibt. Bei dem Triggersignal handelt es sich um von dem Mikrocontroller zyklisch generierte Pulse. Dieses Konzept ist auch unter dem Begriff „Power-Latch-Konzept“ bekannt.
Ein Reset in der Nachlaufphase führt direkt zum Abschalten des Versorgungspotentialausgangsanschluss, zum einen, weil die Zustandsmaschine dies als Abschaltbedingung nutzt, und zum anderen, weil das Triggersignal nicht mehr erzeugt werden kann. Um in der Nachlaufphase Fehlerreaktionstests durchführen zu können, welche am Ende einen Reset auslösen, bedarf es einer Konzeptänderung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektronischen Systems, insbesondere eines Fahrzeugs, anzugeben, die eine funktional verbesserte Möglichkeit zur Durchführung von Fehlerreaktionstests in der Nachlaufphase eines elektronischen Systems gestattet. Insbesondere soll eine unerwünschte Versorgungsspannungsabschaltung des Mikrocontrollers in der Nachlaufphase des elektronischen Systems unterdrückt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines elektronischen Systems beschrieben. Das elektronische System kann jedes technische System, insbesondere eines Fahrzeugs, sein.
Die Vorrichtung umfasst eine Stromversorgungseinheit, der im Betrieb an einem ersten Versorgungspotentialeingangsanschluss eine Batteriespannung zugeführt wird und die an einem Versorgungspotentialausgangsanschluss eine Versorgungsspannung bereitstellt. Die Batteriespannung und die Versorgungsspannung können das gleiche Spannungsniveau aufweisen. Die Stromversorgungseinheit kann jedoch auch einen oder mehrere Spannungsregler umfassen, so dass aus der Batteriespannung eine kleinere Versorgungsspannung erzeugt wird.
Die Stromversorgungseinheit weist einen Enable-Eingang auf, über den die Versorgungsspannung am Versorgungspotentialausganganschluss aktiviert und deaktiviert werden kann. Flierzu weist das Enable-Signal zwei Signalzustände auf, wobei in einem ersten Signalzustand, z.B. logisch „H“, die Versorgungsspannung am Versorgungspotentialausgangsanschluss aktiviert wird, und logisch „L“, bei dem die Versorgungsspannung am Versorgungspotentialausgangsanschluss deaktiviert ist. Abhängig von der Realisierung der Stromversorgungseinheit kann eine Aktivierung bzw. Deaktivierung der Versorgungsspannung am Versorgungspotentialausgangsanschluss auch bei vertauschten Signalzuständen realisiert werden.
Die Stromversorgungseinheit umfasst ferner einen Triggersignaleingang zum Empfang eines Triggersignals. Die Stromversorgungseinheit ist dazu ausgebildet, in einer Nachlaufphase des elektronischen Systems, in der das Enable-Signal nicht anliegt, beim Empfang des Triggersignals auch bei nicht anliegendem Enable-Signal an dem Versorgungspotentialausgangsanschluss die Versorgungsspannung bereitzustellen. Unter einem „Triggersignal“ wird vorliegend ein Signal mit zyklisch erzeugten Signalpulsen verstanden. Unter dem Begriff „beim Empfang des Triggersignals“ ist als "solange das Triggersignal empfangen wird" zu verstehen.
Die Vorrichtung umfasst ferner einen Mikrocontroller. In bekannter Weise dient der Mikrocontroller zur Erzeugung zumindest eines Ansteuersignals, das an einem Steuerausgang des Mikrocontrollers zur Verarbeitung einer Last bereitgestellt wird. Bei der Last kann es sich um ein Schaltelement, eine sicherheitsrelevante oder nicht-sicherheitsrelevante Steuerfunktion, ein anderes Steuergerät und dergleichen handeln. Dem Mikrocontroller wird an einem zweiten
Versorgungspotentialeingangsanschluss die Versorgungsspannung zugeführt. Die Zuführung der Versorgungsspannung erfolgt einerseits, wenn an dem Enable-Eingang das Enable-Signal anliegt. Andererseits wird dem Mikrocontroller die Versorgungsspannung dann zugeführt, wenn der Mikrocontroller in der Nachlaufphase das Triggersignal erzeugt und an den Triggersignaleingang der Stromversorgungseinheit überträgt.
Um z.B. in der Nachlaufphase Fehlerreaktionstests, die in der Nachlaufphase auch einen Reset des Mikrocontrollers sowie der Stromversorgungseinheit und damit eine Unterbrechung der Aussendung des Triggersignals bewirken, durchführen zu können, ist die Stromversorgungseinheit ferner dazu ausgebildet, beim Empfang eines vorgegebenen Kontroll-Kommandos eine Deaktivierung der Versorgungsspannung zur Versorgung des Mikrocontrollers zu unterdrücken.
Die vorliegende Vorrichtung ermöglicht es, mittels vorgegebener Kontroll-Kommandos das Abschalten der Versorgungsspannung am Versorgungspotentialausgangsanschluss gezielt zu unterdrücken und damit die Versorgung des Mikrocontrollers aufrechtzuerhalten. Damit wird es möglich, z.B. Fehlerreaktionstests durchzuführen, welche auch einen Reset des Mikrocontrollers veranlassen, so dass der Mikrocontroller nach Beendigung des Resets einen Neustart durchführen kann. Erzeugt der Mikrocontroller nach seinem Neustart das Triggersignal erneut, so kann er selbsttätig für die Aufrechterhaltung der Spannungsversorgung, unabhängig von dem vorgegebenen Kontroll-Kommando, sorgen.
Dies ermöglicht es, das elektronische System die meiste Zeit im Nachlauf zu betreiben. Durch die zunehmend steigende Komplexität von auf dem Mikrocontroller ablaufenden Software-Routinen sowie eine komplexere Architektur des Mikrocontrollers kann damit der ansteigenden Wahrscheinlichkeit von Resets in dieser Phase Rechnung getragen werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Mikrocontroller dazu ausgebildet ist, das Kontroll-Kommando abzugeben. Das Kontroll-Kommando wird durch den Mikrocontroller insbesondere dann abgegeben, wenn dieser von der Stromversorgungseinheit ein Freigabesignal erhalten hat, mit dem die Deaktivierung des Enable-Signals angekündigt wird.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die Stromversorgungseinheit dazu ausgebildet ist, die Deaktivierung der Versorgungsspannung für eine vorgegebene Zeitdauer seit dem Empfang des Kontroll-Kommandos zu unterdrücken. Beispielsweise kann hierzu die Stromversorgungseinheit einen Timer ab dem Empfang des Kontroll-Kommandos starten. Die Zeitdauer, nach der der Timer abläuft, kann in der Stromversorgungseinheit fest vorgegeben sein. Die vorgegebene Zeitdauer kann beispielsweise einige hundert Millisekunden bis zu einigen Sekunden betragen, wobei die tatsächliche Zeitdauer abhängig von den von dem Mikrocontroller durchzuführenden Fehlerreaktionstests und/oder anderen Aufgaben ist.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die Stromversorgungseinheit dazu ausgebildet ist, die vorgegebene Zeitdauer seit dem Empfang eines jeweiligen Kontroll-Kommandos neu zu starten. Dadurch wird der Mikrocontroller in die Lage versetzt, den Timer, z.B. mit dem Aufruf eines neuen Fehlerreaktionstests, neu zu starten. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch bei einer Vielzahl von durchzuführenden Tests die Spannungsversorgung für den Mikrocontroller sichergestellt ist.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Stromversorgungseinheit dazu ausgebildet, nach dem Empfang des Kontroll-Kommandos die Deaktivierung der Versorgungsspannung zur Versorgung des Mikrocontrollers unabhängig von dem Ausbleiben des Triggersignals zu unterdrücken. Mit anderen Worten ist die von dem Kontroll-Kommando hervorgerufene Reaktion dominant gegenüber dem empfangenen Triggersignal.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Stromversorgungseinheit dazu ausgebildet ist, nach dem Empfang des Kontroll-Kommandos die Deaktivierung der Versorgungsspannung zur Versorgung des Mikrocontrollers zu unterdrücken, auch wenn kein Enable-Signal an dem Enable-Eingang anliegt. Auch gegenüber diesem Zustand des elektronischen Systems/der Stromversorgungseinheit verhält sich das Kontroll-Kommando dominant, so dass in jedem Fall die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers sichergestellt ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Stromversorgungseinheit dazu ausgebildet ist, nach dem Empfang des Kontroll-Kommandos die Deaktivierung der Versorgungsspannung zur Versorgung des Mikrocontrollers zu unterdrücken, auch wenn die Stromversorgungseinheit einen Reset erfährt.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass der Mikrocontroller dazu ausgebildet ist, ausgehend von einem vorgegebenen Zählerstartwert, mit jedem Aufruf eines Kontroll-Kommandos einen Zähler um eins zu inkrementieren oder zu dekrementieren, wobei, wenn der Zähler einen vorgegebenen Zählerendwert erreicht hat, kein Aussenden des Kontroll-Kommandos mehr erfolgt. Hierdurch kann eine unsachgemäße Nutzung oder ein fehlerhaftes Verhalten, beispielsweise eines Fehlerreaktionstests, ausgeschlossen werden, da die Häufigkeit des Kommando-Aufrufs zur Sicherstellung der Spannungsversorgung des Mikrocontrollers begrenzt werden kann. Der Zählerstartwert kann beispielsweise 0 sein, wobei mit jedem Aufruf ein Zähler um 1 bis zu einem Zählerendwert, der größer als 0 ist, inkrementiert wird. Der Zählerstartwert kann beispielsweise auch von einem positiven Ausgangswert um 1 bis z.B. 0 als Zählerendwert dekrementiert werden.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der Mikrocontroller dazu ausgebildet ist, das Kontroll-Kommando einmalig oder zyklisch oder unbegrenzt aufzurufen. Welche der genannten Varianten letztendlich gewählt wird, hängt von der Implementierung der auf dem Mikrocontroller in der Nachlaufphase ablaufenden Routinen ab.
Eine weitere Alternative sieht vor, dass die Häufigkeit der Limitierung des Kommando-Aufrufs nicht in dem Mikrocontroller, sondern in der Stromversorgungseinheit überwacht wird. Gemäß dieser Ausgestaltung ist die Stromversorgungseinheit dazu ausgebildet, ausgehend von einem vorgegebenen Zählerstartwert, mit jedem Empfang eines Kontroll-Kommandos einen Zähler um 1 zu inkrementieren oder dekrementieren, wobei, wenn der Zähler einen vorgegebenen Zählerendwert erreicht hat, keine Unterdrückung der Deaktivierung der Versorgungsspannung zur Versorgung des Mikrocontrollers erfolgt.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die Stromversorgungseinheit eine Steuereinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, beim Empfang des Kontroll-Kommandos ein Ansteuersignal für eine steuerbare Schalteinheit zu erzeugen, die mit dem ersten
Versorgungspotentialeingangsanschluss zur Schaltung der Batteriespannung verschaltet ist. Bei der Schalteinheit kann es sich beispielsweise um ein Hauptrelais handeln, mit dem die Batteriespannung an den ersten
Versorgungspotentialeingangsanschluss geführt wird. Die Steuereinheit behält während des Resets den Steuersignalausgang aktiv, so dass die Schalteinheit leitend geschaltet bleibt.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektronischen Systems, bei dem in erfindungsgemäßer Weise eine Abschaltung von Funktionskomponenten durch eine Stromversorgungseinheit in gezielter Weise unterdrückt werden kann; und
Fig. 2 ein Timing-Diagramm, das die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung illustriert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines elektronischen Systems, wobei lediglich die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlichen Komponenten dargestellt sind. Bei dem elektronischen System kann es sich beispielsweise um ein elektronisches System eines Fahrzeugs, z.B. für eine teil-, hoch- oder vollautonome Fahrfunktion für eine Quer- und/oder Längsbewegung des Fahrzeugs, handeln. Das technische System kann auch in anderen technischen Domänen liegen.
Ein solches elektronisches System umfasst eine Stromversorgungseinheit 10 zur Versorgung der in dem elektronischen System vorhandenen Komponenten, einen Mikrocontroller 20 zur Steuerung und/oder Überwachung zu steuernder Lasten und eine oder mehrere (nicht gezeigte) Lasten. In dem Timing-Diagramm der Fig. 2 ist dies mit PWR = ON, d.h. die Versorgung (Power PWR) ist aktiv, gekennzeichnet. Über einen ersten Versorgungspotentialeingangsanschluss 11 wird die Stromversorgungseinheit 10 mit einer Batteriespannung Vbatt versorgt. Die Batteriespannung Vbatt kann dem ersten Versorgungspotentialanschluss 11 direkt oder über eine optionale Schalteinheit 19, z.B. ein Relais oder Schütz, zugeführt werden. Ist eine solche optionale Schalteinheit 19 vorgesehen, so ist ein erster Hauptanschluss 19E mit einer Versorgungsspannungsklemme (nicht dargestellt) und ein zweiter Hauptanschluss 19A mit dem ersten Versorgungspotentialeingangsanschluss 11 verbunden. Über einen Steueranschluss 19S wird die optionale Schalteinheit 19 mit einem Steuersignal AS beaufschlagt, welches das Schaltelement 19 in einen leitenden oder sperrenden Zustand schaltet. Das entsprechende Steuersignal wird an einem Steuersignalausgang 18 der Stromversorgungseinheit 10 bereitgestellt und durch eine Steuereinheit 17 der Stromversorgungseinheit 10 erzeugt.
Die Stromversorgungseinheit 10 stellt an einem
Versorgungspotentialausgangsanschluss 13 eine Versorgungsspannung Vss bereit, mit der der Mikrocontroller 20 sowie gegebenenfalls weitere vorhandene elektrische Komponenten mit Spannung versorgt werden. Die Versorgungsspannung Vss kann der Batteriespannung Vbatt entsprechen. Häufig sind in der Stromversorgungseinheit 10 ein oder mehrere Spannungsregler vorgesehen, welche die Batteriespannung Vbatt in eine kleinere Versorgungsspannung Vss wandeln. Die Spannungsregler können als Linear- oder SMPS (Switched Mode Power Supply)-Regler ausgebildet sein.
Über einen Enable-Eingang 12 wird der Stromversorgungseinheit 10 ein Enable-Signal EN zugeführt. Mittels des Enable-Signals EN kann die Versorgungsspannung Vss am Versorgungspotentialausgangsanschluss 13 aktiviert und deaktiviert werden. In einem Kraftfahrzeug wird das Enable-Signal EN z.B. aus der Klemme 15 (Zündung an oder aus) abgeleitet. Weist das Enable-Signal EN beispielsweise ein logisch „H“ auf, so stellt die Stromversorgungseinheit 10 am Versorgungspotentialausgangsanschluss 13 die Versorgungsspannung Vss bereit, wodurch der Mikrocontroller 20 mit Versorgungsspannung versorgt ist. Zusätzlich wird dem Mikrocontroller 20 über ein Freigabesignal RES signalisiert, dass die Versorgungsspannung Vss stabilisiert ist. Hierzu verfügt die Stromversorgungseinheit 10 über einen Freigabeausgang 14, der kommunikativ mit einem Freigabeeingang 22 des Mikrocontrollers 20 verbunden ist. Weist das Enable-Signal EN ein logisch „L“ auf, so wird die Versorgungsspannung Vss am Versorgungspotentialausgangsanschluss 13 deaktiviert. Die Deaktivierung des Enable-Signals EN leitet die sog. Nachlaufphase ein (PWR = PWL, siehe Fig. 2).
Um ein unmittelbares Abschalten der Stromversorgungseinheit 10 bzw. des Mikrocontrollers 20 zu verhindern, ist der Mikrocontroller 20 dazu eingerichtet, ein Triggersignal TRG zu erzeugen und an die Stromversorgungseinheit 10 zu übermitteln. Hierzu verfügt der Mikrocontroller 20 über einen Triggersignalausgang 23, der kommunikativ mit einem Triggersignaleingang 15 der Stromversorgungseinheit 10 verbunden ist. Unter einem „Triggersignal“ wird vorliegend ein Signal mit zyklisch erzeugten Signalpulsen verstanden.
Solange die Stromversorgungseinheit 10 auch bei nicht anliegendem Enable-Signal EN (d.h. EN = „L“) das Triggersignal TRG empfängt, so stellt die Stromversorgungseinheit 10 an dem Versorgungspotentialausgangsanschluss weiterhin die Versorgungsspannung Vss zur Verfügung.
Befindet sich das elektronische System in der Nachlaufphase, d.h. PWR = PWL, d.h. das Enable-Signal EN ist logisch „L“, so hängt es vom Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein des Triggersignals TRG ab, ob der Mikrocontroller 20 weiterhin mit der Versorgungsspannung Vss versorgt wird oder nicht. Da der Mikrocontroller in der Nachlaufphase sog. Fehlerreaktionstests durchführt, welche zum Abschluss des durchgeführten Resets aufgrund eines Resets des Mikrocontrollers 20 eine Unterbrechung des Triggersignals TRG zur Folge haben, könnte ein Neustart des Mikrocontrollers 20 nicht mehr durchgeführt werden, da die Stromversorgungseinheit 10 beim Ausbleiben des Triggersignals TRG die Versorgungsspannung Vss am Versorgungspotentialausgang 13 deaktiviert.
Um dies zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Stromversorgungseinheit 10 beim Empfang eines von dem Mikrocontroller 20 ausgesendeten Kontroll-Kommandos CMD eine Deaktivierung der Versorgungsspannung Vss zur Versorgung des Mikrocontrollers 20 unterdrückt, und zwar auch dann, wenn das Triggersignal TRG nicht mehr am Triggersignaleingang 15 empfangen wird. Die Übertragung des Kontroll-Kommandos CMD erfolgt zwischen einem Kommandosignalausgang 24 des Mikrocontrollers 20 und einem Kommandosignaleingang 16 der Stromversorgungseinheit 10.
Obwohl im beschriebenen Ausführungsbeispiel das Freigabesignal RES, das Triggersignal TRG und das Kontroll-Kommando CMD über unterschiedliche Signalleitungen übertragen werden, ist dem Fachmann klar, dass diese auch über eine gemeinsame Ein-/Ausgangsschnittstelle der Stromversorgungseinheit 10 bzw. des Mikrocontrollers 20 und über eine einzige (Bus-)Leitung übertragen werden könnten.
Mit dem Empfang des Kontroll-Kommandos CMD startet die Stromversorgungseinheit 10 einen Timer (Fig. 2: TIMER) der Zeitdauer ttimer, die abhängig von den durch den Mikrocontroller 20 durchzuführenden Fehlerreaktionstests in der Stromversorgungseinheit hinterlegt sein kann. Beispielsweise kann eine Zeitdauer zwischen einigen hundert Millisekunden und wenigen Sekunden vorgesehen sein. Empfängt die Stromversorgungseinheit 10 vor Ablauf des Timers ttimer ein weiteres Kontroll-Kommando CMD, so beginnt der Timer von neuem zu laufen. Ist nach Ablauf des Timers bzw. bis zum Ablauf des (letzten) Timers ttimer kein weiteres Kontroll-Kommando CMD mehr von der Stromversorgungseinheit 10 empfangen worden, so deaktiviert die Stromversorgungseinheit 10 (vorausgesetzt es wird kein Triggersignal TRG empfangen) die Versorgungsspannung Vss am Versorgungspotentialausgang 13. Der Status des elektronischen Systems ändert sich zu diesem Zeitpunkt von einem Status ACT (stellvertretend für aktiv) zu einem Status PD (stellvertretend für power down). Nach Ablauf einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer kann sich der Status dann nochmals zu SD (stellvertretend für shut down) ändern, indem das elektronische System aus (PWR = OFF) ist.
Der Empfang des Kontroll-Kommandos CMD kann durch die Steuereinheit 17 auch dazu genutzt werden, am Steuersignalausgang 18 das Ansteuersignal AS zum Deaktivieren der Schalteinheit 19 abzugeben bzw. zu unterdrücken.
Fig. 2 zeigt das oben beschriebene Vorgehen in einem Timing-Diagramm. In Fig. 2 sind von oben nach unten der Zustand PWR des elektronischen Systems, das Enable-Signal EN, der Timer TIMER, das Kontroll-Kommando CMD, das Freigabesignal RES und der Status des elektronischen Systems dargestellt. Ist das Enable-Signal EN logisch „Fl“, so werden die Komponenten des elektronischen Systems mit Spannung versorgt, d.h. PWR = ON, wobei der Status = ACT (aktiv) ist. Mit dem Wechsel des Enable-Signals von logisch „Fl“ auf logisch „L“ wird in die Nachlaufphase PWL gewechselt. Infolgedessen überträgt der Mikrocontroller 20 das zyklische Triggersignal TRG. Um Fehlerreaktionstests durchführen zu können, überträgt der Mikrocontroller 20 ferner ein Kontroll-Kommando CMD, welches den Timer TIMER in Gang setzt. Der Fehlerreaktionstest FRT endet mit einem Reset, RES = reset, was zu einem Neustart des Mikrocontrollers 20 führt. In Folge des Resets wird das Triggersignal TRG nicht mehr ausgesendet. Da der Timer noch nicht abgelaufen ist, wird der Mikrocontroller 20 dennoch weiter mit der Versorgungsspannung Vss versorgt. Vor Ablauf des ersten Timers erfolgt ein weiterer Fehlerreaktionstest FRT mit abschließendem Reset, RES = reset. Mit Beginn des neuen Fehlerreaktionstests beginnt der Timer erneut zu laufen. Bedingt durch den Reset bleibt das Triggersignal TRG für den Zeitpunkt des Resets aus, bis der Mikrocontroller wieder vollständig neu gestartet ist (pC restart). Nach Ablauf des Timers wird die Nachlaufphase PWL fortgesetzt. Wenn der Mikrocontroller 20 das TRG Signal stoppt, wechselt das elektronische System seinen Status von "aktiv" (ACT) in Abschalten (PD). Nach Ablauf einer bestimmten Zeit wird das elektronische System ausgeschaltet (PWR = OFF). Der Status ist nunmehr "shut down" (SD).
Bezugszeichenliste
10 Stromversorgungseinheit
11 Versorgungspotentialeingangsanschluss
12 Enable-Eingang
13 Versorgungspotentialausgangsanschluss
14 Freigabeausgang
15 Triggersignaleingang
16 Kommandosignaleingang
17 Steuereinheit
18 Steuersignalausgang
19 Schalteinheit
19E erster Hauptanschluss (V.potentialeingangsanschluss) 19A zweiter Hauptanschluss (V.potentialausgangsanschluss) 19S Steueranschluss (Steuersignalanschluss)
20 Mikrocontroller
21 Versorgungspotentialeingangsanschluss
22 Freigabeeingang
23 Triggersignalausgang
24 Kommandosignalausgang
25 Steuerausgang CMD Kommando TRG Triggersignal RES Freigabesignal
Vss Versorgungsspannung Vbatt Batteriespannung EN Enable-Signal CTRL Ansteuersignal
PWR Stromversorgung
PWL Stromversorgungshaltebetrieb (Power-Latch)
ON Stromversorgung ein
OFF Stromversorgung aus
FRT Fehlerreaktionstest
STAT Status (ACT oder PD oder SD)

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Betreiben eines elektronischen Systems, insbesondere eines Fahrzeugs, umfassend: eine Stromversorgungseinheit (10), der im Betrieb an einem ersten Versorgungspotentialeingangsanschluss (11 ) eine Batteriespannung (Vbatt) zugeführt wird und die an einem Versorgungspotentialausgangsanschluss (13) eine Versorgungsspannung (Vss) bereitstellt, wobei die Stromversorgungseinheit (10) einen Enable-Eingang (12), über den die Versorgungsspannung (Vss) am Versorgungspotentialausgangsanschluss (13) mittels eines Enable-Signals (EN) aktiviert und deaktivert werden kann, und einen Triggersignaleingang (15) zum Empfang eines Triggerisgnals (TRG) aufweist, wobei die Stromversorgungseinheit (10) dazu ausgebildet ist, in einer Nachlaufphase (PWL) des elektronischen Systems, in der das Enable-Signal (EN) nicht anliegt, beim Empfang des Triggersignals auch bei nicht anliegendem Enable-Signal (EN) an dem Versorgungspotentialausgangsanschluss (13) die Versorgungsspannung (Vss) bereitzustellen; einen Mikrocontroller (20), dem an einem zweiten Versorgungspotentialeingangsanschluss (21 ) die Versorgungsspannung (Vss) zugeführt wird, wenn an dem Enable-Eingang (12) das Enable-Signal (EN) anliegt oder wenn der Mikrocontroller (20) in der Nachlaufphase das Triggersignal (TRG) erzeugt und an den Triggersignaleingang (15) überträgt, wobei die Stromversorgungseinheit (10) ferner dazu ausgebildet ist, beim Empfang eines Kontroll-Kommandos (CMD) eine Deaktivierung der Versorgungsspannung (Vss) zur Versorgung des Mikrocontrollers (20) zu unterdrücken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der der Mikrocontroller (20) dazu ausgebildet ist, das Kontroll-Kommando (CMD) abzugeben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Stromversorgungseinheit (10) dazu ausgebildet ist, die Deaktivierung der Versorgungsspannung (Vss) für eine vorgegebene Zeitdauer seit dem Empfang des Kontroll-Kommandos (CMD) zu unterdrücken.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Stromversorgungseinheit (10) dazu ausgebildet ist, die vorgegebene Zeitdauer seit dem Empfang eines jeweiligen Kontroll-Kommandos (CMD) neu zu starten.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stromversorgungseinheit (10) dazu ausgebildet ist, nach dem Empfang des Kontroll-Kommandos (CMD) die Deaktivierung der Versorgungsspannung (Vss) zur Versorgung des Mikrocontrollers (20) unabhängig von dem Ausbleiben des Triggersignals (TRG) und/oder unabhängig von einem empfangenen Reset zu unterdrücken.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stromversorgungseinheit (10) dazu ausgebildet ist, nach dem Empfang des Kontroll-Kommandos (CMD) die Deaktivierung der Versorgungsspannung (Vss) zur Versorgung des Mikrocontrollers (20) zu unterdrücken, auch wenn kein Enable-Signal (EN) an dem Enable-Eingang (EN) anliegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Mikrocontroller (20) dazu ausgebildet ist, ausgehend von einem vorgegebenen Zählerstartwert, mit jedem Aufruf eines Kontroll-Kommandos (CMD) einen Zähler um 1 zu inkrementieren oder dekrementieren, wobei, wenn der Zähler einen vorgegeben Zählerendwert erreicht hat, kein Aussenden des Kontroll-Kommandos (CMD) mehr erfolgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Mikrocontroller (20) dazu ausgebildet ist, das Kontroll-Kommando (CMD) einmalig oder zyklisch oder unbegrenzt aufzurufen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Stromversorgungseinheit (10) dazu ausgebildet ist, ausgehend von einem vorgegebenen Zählerstartwert, mit jedem Empfang eines Kontroll-Kommandos (CMD) einen Zähler um 1 zu inkrementieren oder dekrementieren, wobei, wenn der Zähler einen vorgegeben Zählerendwert erreicht hat, keine Unterdrückung der Deaktivierung der Versorgungsspannung (Vss) zur Versorgung des Mikrocontrollers (20) erfolgt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stromversorgungseinheit (10) eine Steuereinheit (17) umfasst, die dazu ausgebildet ist, beim Empfang des Kontroll-Kommandos (CMD) ein Ansteuersignal für eine steuerbare Schalteinheit (19) zu erzeugen, die mit dem ersten Versorgungspotentialeingangsanschluss (11 ) zur Schaltung der Batteriespannung (Vbatt) verschaltet ist.
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