WO2024083653A1 - Steuerschaltung sowie aktuatoreinheit mit einer steuerschaltung und verfahren zum betreiben einer steuerschaltung - Google Patents

Steuerschaltung sowie aktuatoreinheit mit einer steuerschaltung und verfahren zum betreiben einer steuerschaltung Download PDF

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WO2024083653A1
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signal
control
control circuit
connection
unit
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PCT/EP2023/078418
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English (en)
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Inventor
Martin Senft
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Audi Ag
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0426—Programming the control sequence
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2637—Vehicle, car, auto, wheelchair

Definitions

  • Control circuit and actuator unit with a control circuit and method for operating a control circuit
  • the invention relates to a control circuit for an electronically controllable device.
  • the invention also relates to an actuator unit for a motor vehicle with an electronically controllable device and with a corresponding control circuit.
  • the invention also relates to a method for operating a corresponding control circuit.
  • the control circuit according to the invention is intended to be used to control or operate the electronic device.
  • the control circuit can thus be understood as control electronics or driver circuit for the device, in particular an actuator of the device.
  • a control circuit can be used in a motor vehicle to control an actuator or a servomotor or a water pump.
  • a servomotor can be used, for example, for a seat adjuster, a windshield wiper, a window lifter or other exemplary applications in the motor vehicle.
  • the control circuit can detect or receive a respective control signal from a control device, such as a central computing device of the motor vehicle.
  • the control signal can include a control command, such as "open window" for the device.
  • the control circuit can evaluate or analyze the control signal for the device. For example, the control circuit can translate the included control command and determine associated settings or parameters for the device or its actuator.
  • the control circuit can transmit the settings to the device, for example, by means of a setting signal.
  • the settings can, for example, be a target speed and/or a current or other known setting to control the device.
  • the device can, for example, be accessible for a specific signal type.
  • control is carried out via what is known as pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • the control signal is thus provided as a PWM signal (signal type PWM).
  • Control commands encoded in the control signal are defined, for example, via the duty cycle. For example, a duty cycle of 10 to 20 percent can mean “window open", while a duty cycle of 70 to 80 percent can mean “window closed”.
  • the control circuit can evaluate the duty cycle and, for example, use the setting signal to specify associated settings for the device.
  • BUS In newer motor vehicles, for example, communication or control takes place via a so-called BUS, also known as a field BUS.
  • a BUS is a well-known system for transmitting data between several participants via a common transmission path.
  • BUS There are various types of BUS, which differ essentially in their signal form or signal formatting.
  • a Local Interconnect Network (LIN) BUS can be used.
  • the control signal is thus transmitted as a LIN signal (signal type LIN).
  • LIN is a well-known serial communication system. This means that the LIN BUS has the advantage that many different devices can be addressed via a common signal connection. The devices are differentiated by transmitting and evaluating an address, which is also called an identifier.
  • CAN BUS Controller Area Network
  • LIN LIN
  • PWM Pulse width modulation
  • a controller is used to check whether a water pump motor has a communication error. To do this, a test signal is transmitted to the water pump motor and a feedback signal returned by the water pump motor is evaluated with the controller.
  • modules that combine different types of communication, such as LIN and PWM.
  • Such modules have the advantage that they can be used universally, i.e. for controlling many different devices.
  • a device connection of a transceiver circuit is switched through to either a LIN line or a PWM line by means of a switching device.
  • DE 102017 121 175 A1 also discloses a control circuit with two different interfaces that are connected to one another via a common control input.
  • a detection unit detects whether a control signal valid for the respective interface is present at the control input and then activates the corresponding interface.
  • the interface can be a PWM and a LIN interface, for example.
  • the task is carried out by the objects of the independent
  • the invention is based on the knowledge that when using a control circuit or driver circuit that can process different signal types, differences in the wiring may be necessary in order to obtain a valid control signal for the device to be controlled.
  • the wiring refers in particular to upstream components or a pre-circuit.
  • control circuits that are designed to process PWM signals and have an integrated LIN transceiver.
  • an additional coupling resistor in particular a pull-up or pull-down resistor, is required in order to set or pull a signal input to a defined reference level. Without the additional coupling resistor, a level or potential at the signal input can be floating or undefined.
  • the invention proposes a control circuit or control electronics for an electronically controllable device.
  • the control circuit comprises a, in particular at least one, signal connection.
  • the signal connection is designed to receive or detect a respective control signal from at least one control device connected or linked to it.
  • the control circuit also comprises a control unit.
  • the control unit is designed for processing, for example for evaluating and/or detecting the respective control signal.
  • the control unit comprises at least two different signal processing modules, for example a LIN module and a PWM module, which are connected or coupled to the common signal connection.
  • the signal processing modules can, for example, initially be led to a common control input of the control unit, which can then be coupled to the signal connection.
  • the control circuit also includes an activation unit.
  • the activation unit has two functions in particular. On the one hand, the activation unit is designed to determine, i.e. to determine or recognize a signal type of the respective control signal according to a predetermined determination criterion. This means that the activation unit can distinguish between several different, in particular two different signal types of the control signal.
  • the activation unit is designed to activate or enable (exactly) that of the signal processing modules that is assigned to the determined signal type. This means that the activation unit can activate the signal processing module intended for the signal type depending on the signal type.
  • the signal processing module that is designed or approved to process the signal type can thus be activated.
  • the activated signal processing module is then used to process the control signal.
  • the other signal processing modules that are not assigned to the determined signal type are then preferably deactivated. They cannot therefore be used for signal processing.
  • the signal processing modules can therefore differ in their suitability for processing different signal types of a control signal.
  • Each of the modules can, for example, be designed to process a signal with a different or different signal type.
  • the assignment of the signal type to the respective signal processing module can, for example, be stored in an assignment rule that can be called up by the activation unit.
  • the assignment rule can be implemented, for example, in a mapping table or look-up table.
  • Processing the control signal can include determining or translating the control signal into a setting signal.
  • a device setting for the electronically controllable device can be determined or assigned to the respective control command included in the control signal.
  • the control circuit can then send or transmit the setting signal to the device, in particular its actuator, for example by means of a further signal connection.
  • the respective setting can be, for example, a target speed or a target torque or a current or an electrical voltage or another operating parameter for controlling an actuator.
  • the further signal connection can form an output connection for connecting or coupling the electronic device to be controlled.
  • control circuit also includes a switching unit.
  • the switching unit is assigned to exactly one of the at least two signal processing modules. This means that the switching unit can or may only be used or operated jointly with one of the signal processing modules. Operation of the other signal processing modules is not permitted.
  • the switching unit is designed to connect, i.e. connect or couple, the signal connection to a predetermined reference potential or reference potential in an activated state.
  • the reference potential can be provided or made available to the signal connection.
  • a potential that can be tapped at the signal connection is thus set to the reference potential.
  • the switching unit separates the signal connection from the specified reference potential.
  • separating means in particular an electrical connection or connection and “separating” or “uncoupling”.
  • Connecting means in particular that a current flow or energy transfer is made possible.
  • Separatating means that a current flow or energy transfer is interrupted and thus blocked.
  • the aforementioned activation unit is now designed to activate or deactivate this switching unit depending on the determined signal type and depending on the activated signal processing module. It can thus put the switching unit into the activated state or deactivated state.
  • the switching unit remains or is only activated, for example, if the signal processing module assigned to the switching unit is activated or selected for activation according to the detected signal type.
  • the signal processing module not assigned to the switching unit i.e. a signal processing module other than the assigned one
  • the activation unit can provide a respective or common activation signal. The activation can thus take place or be triggered essentially simultaneously.
  • interface-compliant wiring can be implemented depending on the signal type and the selected signal processing module.
  • a control circuit can be provided that meets the requirements for different types of communication or signal types.
  • the control circuit can therefore be used universally and is compliant with internal specifications or communication standards.
  • the control circuit can therefore also be used in existing projects, for example motor vehicles that have previously used PWM communication, as the connection specification or pin assignment for the wiring does not need to be changed.
  • the switch to the modern LIN interface in existing projects is also made easier. This can result in further price advantages, as LIN communication in the Compared to PWM communication, several devices can be controlled with just one connection.
  • control circuit can be, for example, control electronics or a driver circuit for the device.
  • the control circuit and the device can be present together in a so-called actuator unit, i.e. they form this.
  • the electronically controllable device can in particular be a device that can be controlled or operated electronically, i.e. with the control signal.
  • the electronic device can, for example, comprise an actuator or form an actuator.
  • the actuator can, for example, be an actuator or a servomotor or a valve or another electrically controllable actuator.
  • the corresponding servomotor can, for example, be used in a motor vehicle for adjusting a vehicle seat or for a window lifter. Alternatively, it can be used for a water pump in a cooling system.
  • the control device can be a central computing device (ECU - electronic control unit) or a central processing unit (CPU). In the vehicle sector, the control device can be referred to as a central on-board computer, for example.
  • control device and the control circuit can be operated in a so-called master-slave configuration or controller-target configuration.
  • the control device can thus be a higher-level functional unit (controller) compared to the control circuit, while the control circuit can, for example, form one of several lower-level functional units (target).
  • the signal transmission between the control device and the control circuit can be bidirectional.
  • the respective signal connection of the control circuit can in this case be an electrical connection for data transmission.
  • the signal connection can, for example, comprise a signal line within the control circuit, i.e. a cabling or wiring with the parts or components of the control circuit.
  • the signal connection can be designed as a connection contact, i.e. a means for connecting to the control device and/or the device from the control circuit.
  • the signal connection contact can, for example, form one of several, such as three or four, connection contacts of an input connection of the control circuit.
  • the input connection can form a wired or physical or cable-free or wireless interface component.
  • the input connection can form an interface for signal transmission between the control circuit and the control device.
  • the control device can be connected to the input connection or coupled to it.
  • the connection contacts can, for example, be designed as a plug contact according to a specified standard for a plug connection, such as according to the IEC 60 309 standard or the SCART standard.
  • the connection contacts can be designed as a radio connection according to a specified standard for wireless communication, for example WLAN, Bluetooth, Nearfield Communication (NFC) or mobile communications.
  • a plus connection and a minus connection can be provided as additional connection contacts of the input connection.
  • a plus potential or permanent plus of an electrical network in which the control circuit is used can be present or routed to the plus connection.
  • a minus potential or ground potential or permanent minus of the electrical network can be routed or routed to the minus connection.
  • the plus potential and minus potential can be, for example, from a Energy storage or battery can be specified or provided.
  • This plus or minus potential of the electrical network can be the reference potential to which the signal connection is connected depending on the signal type.
  • the signal connection can be a multifunctional connection or a multifunctional connection.
  • the signal type describes the form or format in which the control signal is transmitted.
  • the control signal can be distinguished based on the signal type.
  • each signal type can have characteristic features or properties, which makes it possible to clearly assign it.
  • Such a feature can be, for example, a level, an amplitude, a pulse duration, a frequency, a duty cycle, a repetition rate, a message structure or another known signal property.
  • a distinction can be made between two different types, namely the LIN signal type and the PWM signal type, as described at the beginning.
  • control circuit described here can also be used for other signal types not described in detail here, such as CAN or Ethernet or Flexray.
  • the control signal can be a digital signal, in particular a binary signal, which is switched between two different levels for message transmission.
  • the levels can be defined, for example, by the reference potentials of the electrical network.
  • a "high” level can, for example, be assigned to the positive potential, while a “low” level can be assigned to the negative potential.
  • a signal level with the state "low” can, for example, always be recognized when the measured value is less than 7 volts.
  • a signal level with the state "high” can, for example, always be recognized when the measured value is greater than than 7 volts.
  • the modulation or composition of the high and low levels depends particularly on the signal type.
  • the control unit can be designed as a data processing device or processor device.
  • the control unit can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor) for signal processing.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • DSP Digital Signal Processor
  • the signal processing modules can each be implemented as a software program or algorithm in the control unit.
  • the signal processing modules can be implemented in circuitry, in particular as a hardware circuit, for example as a logic circuit.
  • the signal processing modules process the control signal depending on the signal type. This means that each of the signal processing modules is specialized in a certain signal type.
  • processing means in particular evaluating and/or adapting and/or reacting to the control signal.
  • the respective processing module can recognize the signal shape and in particular initiate a reaction to it.
  • operating parameters of the device can be read out and saved, errors can be detected, new operating parameters for the device can be generated and sent as the setting signal, etc.
  • the switching unit can be an integral part of the control unit or a separate component from the control unit. By designing it as a separate component, for example, power loss in the control unit can be minimized.
  • the switching unit is designed to be switchable. This means that it can be switched between at least two switching states, namely a switched-on switching state (activated state) and a switched-off switching state (deactivated state).
  • the switching of the switching unit can be implemented by means of a switching signal or activation signal of the activation unit.
  • the Switching unit can guarantee a correct logical input level for an open contact, here the signal connection, by connecting the reference potential to the signal connection by connecting it to the respective reference potential.
  • the activation unit can recognize the signal type required to control the connected device and can activate or deactivate the corresponding signal processing module and, if necessary, the switching unit depending on the signal type.
  • the activation unit can therefore select the appropriate processing module for the control signal to control the device.
  • the activation unit can, for example, be included in the control unit and designed as a module of the control unit. This means that its functionality can be implemented in the control unit as an algorithm or software program, for example. Alternatively, the activation unit can be designed as a separate component from the control unit.
  • the activation unit can, for example, include a microcontroller or microprocessor to implement the functionality.
  • the invention also includes embodiments which result in further advantages.
  • At least a first of the at least two signal processing modules is designed to process the respective control signal as a PWM signal.
  • the first signal processing module is a PWM module and forms a PWM interface.
  • the connected device can be controlled by means of pulse width modulation.
  • the control commands transmitted by means of the control signal are coded in their pulse width, in particular in their duty cycle. How a PWM module can be implemented in a control device is known per se.
  • a second of the at least two signal processing modules is designed to process the respective control signal according to the LIN standard.
  • the LIN standard also called LIN specification, is described, for example, in the ISO 17987 standard.
  • the control signal can thus be a LIN signal, i.e. a signal whose signal course or format for transmitting a message or a control command is specified according to the LIN standard.
  • the device to be controlled can thus be controlled using LIN communication.
  • the control commands transmitted using the control signal can be transmitted in the form of a digital message with a format specified according to the LIN standard.
  • the second signal processing module can also be referred to as a LIN module or so-called LIN transceiver.
  • the aforementioned switching unit is assigned to the first of the at least two signal processing modules. That is, the switching unit is assigned to the PWM module.
  • the PWM module can adjust the input level so that the desired control command can be decoded from the control signal.
  • the input level which can be measured between the control connection and the negative potential, can be pulled from the positive potential to the negative potential or vice versa, i.e. coupled with it.
  • the change between the positive and negative potential can take place in the desired duty cycle, so that the PWM signal results as the control signal.
  • the switching unit comprises a coupling resistor and a switching element.
  • the signal connection can be coupled to the reference potential, for example the plus or minus potential, via the coupling resistor.
  • the switching element is designed to couple the signal connection to the reference potential via the Coupling resistance to connect to or separate from the reference potential. This means that the switching element can implement the switching function of the switching unit.
  • the switching element can be designed, for example, as an electrical or electronic switch, in particular as a semiconductor switch. This can have two different switching states to implement the switching function.
  • the switching states can be an on and an off switching state. In the on switching state, the switching element has essentially no electrical resistance. Electrical current can therefore flow essentially unhindered through the switching element. In the off switching state, on the other hand, the switching element has an essentially infinitely high resistance. A current flow through the switching element can therefore be essentially completely prevented or blocked.
  • the switching element can be designed, for example, as a transistor, for example as a bipolar or field-effect transistor, in particular as a MOSFET (metal oxide field-effect transistor) or as a thyristor or relay.
  • the coupling resistor is in particular an electrical resistor. This can, for example, be connected in series with the switching element between a positive connection, to which the positive potential is applied, or a negative connection, to which the negative potential is applied, and the signal connection.
  • the coupling resistor can be designed, for example, as a pull-up resistor (coupling with the positive potential) or a pull-down resistor (coupling with the negative potential).
  • the dimensioning, i.e. a resistance value of the coupling resistor can be adapted to the control circuit or to requirements for PWM communication.
  • a value range for the coupling resistor can, for example, be determined in test experiments.
  • the following embodiments describe in more detail how the signal type can be recognized. This involves the aforementioned characteristic features such as the frequency, the duty cycle or the signal level of the control signal.
  • the activation unit for determining the signal type is designed to evaluate a frequency of the control signal according to a predetermined evaluation criterion in accordance with the determination criterion. This means that the signal type is recognized based on the frequency with which the signal changes between two defined potentials (e.g. the plus and minus potential) or levels (high and low). This allows the signal type to be determined directly, without any time delay.
  • frequency detection provides particularly clear results, since the control frequencies of PWM at approx. 50 to 500 Hz and LIN in the middle kilohertz range, for example at around 19 KHz, are sufficiently far apart.
  • the activation unit can, for example, determine the frequency and then compare it with a specified frequency value range.
  • a specified frequency value range or, for example, a limit value or a cut-off frequency can be specified for each signal type. If the comparison shows that the signal frequency is in one of the value ranges, the signal type associated with the value range is selected as the signal type for the control signal.
  • the assignment of signal type to value range can be implemented in an assignment rule. For example, an assignment table or a so-called look-up table can be used for this purpose.
  • the activation unit is designed to determine the signal type, to deactivate the switching unit according to the determination criterion and then to evaluate a signal level or an (electrical) potential at the signal connection.
  • This makes it possible to determine whether the detected potential or level at the signal connection, for example when activating or switching on the device, is in a potential range or level range that is characteristic for the respective signal type.
  • This takes advantage of the fact that, as mentioned at the beginning, in particular with LIN and PWM, different levels are present at the signal connection when the coupling resistor is deactivated.
  • the characteristic level is "high", for example.
  • the characteristic level with PWM communication is "low", undefined or floating, for example. This is because, without the coupling resistor, the so-called Open-X output is present at the signal connection. This means that the signal connection is unconnected or open as far as the control device is concerned.
  • This type of detection has the advantage that the switching unit and in particular the coupling resistor are deactivated during the detection time. Especially when communication takes place via LIN, this wiring corresponds to a LIN-compliant wiring.
  • the signal level can be compared, for example, with specified level values or voltage values that are each assigned to one of the signal types. If the comparison shows a match with one of the specified voltage values or level values, the associated signal type is selected as the signal type for the control signal.
  • the assignment of the respective signal type to the respective voltage value or level value can be stored, for example, in an assignment rule.
  • the assignment rule can be implemented, for example, in an assignment table or so-called look-up table.
  • the signal level is first evaluated for the presence of the signal type LIN, i.e. a LIN signal. If no valid signal is received within a specified monitoring period, If the signal type is detected, the switching unit can be activated and then the signal level can be evaluated for a PWM signal, for example. This ensures that the control circuit is operated in accordance with LIN.
  • the signal type LIN i.e. a LIN signal.
  • the activation unit for determining the signal type is designed to alternately activate and deactivate the switching unit cyclically, i.e. periodically or repeatedly in a predetermined detection time interval, according to the determination criterion and to check the control signal in the activated and deactivated state for an identification feature assigned to the respective signal type.
  • the control circuit can, for example, be switched cyclically between LIN mode (switching unit deactivated) and PWM mode (switching unit activated).
  • the switching element can be cyclically switched on or off for a defined period of time until valid communication is detected. It is particularly advantageous if the switching unit is initially deactivated at the beginning of the detection time interval. In this way, LIN-compliant wiring can be implemented.
  • the identification feature can be, for example, the aforementioned characteristic signal property, such as a signal level or a frequency, or another characteristic in the signal curve that is typical for a particular signal type. For example, a so-called synchronization break (sync break) or an identifier can be checked or queried to determine the signal type.
  • a so-called synchronization break (sync break) or an identifier can be checked or queried to determine the signal type.
  • the invention also relates to an actuator unit, for example for a motor vehicle, with at least one electronic device as described above and at least one control circuit as described above.
  • the control circuit is designed to control the electronic device and can in particular be connected to it. This means that the control circuit and the device can be functionally linked or connected in the actuator unit.
  • a system such as a motor vehicle with such an actuator unit can also be provided.
  • the system can also have the aforementioned control device or CPU, which is designed to transmit or send the control signal to the actuator unit.
  • the motor vehicle is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.
  • control circuit or the aforementioned actuator unit can of course also be used in a system other than the aforementioned "motor vehicle" system.
  • control circuit can be used wherever signal transmission or control of electronic devices with different signal types is used, such as a building network or an industrial plant.
  • the invention also relates to a method for operating a control circuit as described above.
  • the method comprises the following steps: First, a respective control signal from a control device connected to the control circuit for controlling the electronically controllable device is detected by means of a signal connection of the control circuit.
  • the respective control signal is then processed by means of a control device of the control circuit.
  • the control device comprises at least two different signal processing modules which are connected to the common signal connection.
  • a signal type of the respective control signal is determined on the one hand by means of an activation unit as a predetermined determination criterion.
  • the activation unit is used for processing to activate the signal processing module which is assigned to the determined signal type.
  • the signal connection is then coupled to a predetermined reference potential in an activated state of the switching unit.
  • the switching unit is then activated or deactivated by means of the activation unit depending on the determined signal type and depending on the activated signal processing module.
  • an error message and/or a request to enter user feedback is issued and/or a default setting and/or a predetermined initial state is set.
  • the invention naturally also includes further developments of the method according to the invention and of the actuator unit, which have features as have already been described in connection with the further developments of the control circuit according to the invention. For this reason, the corresponding further developments of the method according to the invention and of the actuator unit are not described again here.
  • the invention also includes combinations of the features of the described embodiments.
  • the invention therefore also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments have not been described as mutually exclusive.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an actuator unit with an electronically controllable device, which is controlled by means of a Control circuit can be operated with a control signal of a signal type that can be implemented by the device;
  • Fig. 2 is a schematic representation of a process flow diagram for a method for operating the actuator unit according to Fig. 1.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a system 1 comprising an actuator unit 2 and a control device 3.
  • the system 1 can be used, for example, as a functional group or functional unit in a motor vehicle or in another system for implementing a predetermined function.
  • the system 1 can, for example, implement a control of a water pump for a cooling system in the motor vehicle.
  • the system 1 can be used to operate the water pump.
  • the control device 3 can be, for example, a central processing unit (ECU) of the motor vehicle. This means that it can be a higher-level control unit in the motor vehicle.
  • the actuator unit 2 according to Fig. 1 comprises, for example, a control circuit 2a and an electrically controllable device, which is also referred to below as actuator 2b.
  • the actuator 2b is designed, for example, as a water pump motor.
  • the water pump motor can be used to realize a circulation of coolant in a cooling circuit of the motor vehicle, for example for engine cooling.
  • the actuator unit 2 comprises, for example, only one actuator 2b. Of course, more than one actuator, for example two or more actuators, can also be provided. Other examples of an actuator 2b are a servomotor for a window lifter or for a vehicle seat.
  • the control circuit 2a can comprise an output connection (not shown in Fig. 1) by means of which the actuator 2b is connected to the control circuit.
  • the control device 3 is designed to control the actuator unit 2.
  • the control can include, for example, specifying a speed for the motor or diagnosing the motor functionality, to name just a few examples.
  • the control device 3 and/or the control circuit 2a can be an electronic circuit, in particular an integrated circuit (IC) or a so-called system-on-a-chip (single-chip system).
  • control device 3 and the actuator unit 2 can be connected or coupled in an electrical network by means of a communication connection.
  • a physical communication connection i.e. a cable-based or wired connection
  • the control device 3 is connected to a signal connection 11 of the control circuit 2a by means of a data line 4.
  • a control signal S for controlling the actuator 2b can be transmitted via the signal connection 11.
  • the communication connection is bidirectional.
  • the control signal S can be sent from the actuator unit 2 to the control device 3 or vice versa.
  • the Actuator unit 2 can, for example, transmit operating parameters such as an actual speed or diagnostic data to control device 3 for evaluation using control signal S.
  • control device 3 can, for example, transmit a control signal S to actuator unit 2 for setting certain operating parameters such as a target speed or a certain operating state such as "on" or "off”.
  • a predetermined control command or message can thus be encoded in control signal S, which the communication partners or participants can "understand” or "read”.
  • the control circuit 2a is designed to operate the actuator 2b.
  • the control circuit 2a is preferably a driver circuit or a device driver for the actuator 2b. This means that the control circuit 2a can convert or translate the control signal S into a setting signal E for the actuator 2b.
  • the setting signal E can include specific settings or values that can be applied to the actuator 2b in order to implement the respective control command.
  • the setting can be a frequency and/or a voltage and/or a current and/or another predetermined device setting.
  • LIN Local interconnect network
  • LIN and PWM are well-known standards for specifying a signal type and defining a signal shape for a control signal S. Both use a digital signal format for data transmission, for example, in which the level alternates between two states, namely "high” and "low”. Both PWM and LIN can use the high level as a recessive level or reference potential.
  • the LIN and PWM signal types differ in the modulation or composition of the signal.
  • PWM the control command is encoded using a duty cycle between high and low levels in a pulse period.
  • LIN the control command is encoded according to the LIN protocol, with a header and a response connected in a frame.
  • characteristic features that can be used to distinguish a LIN signal from a PWM signal. These include, for example, the switching frequency between high and low levels, which is between 50-500 Hz for PWM and in the kHz range for LIN.
  • control circuit 2a In order for the actuator 2b to be controlled by means of the control device 3, the control circuit 2a must be able to recognize the control signal S depending on the respective type of communication. This means that the control signal type must match the type of communication that is understandable or compliant for the actuator 2b and/or the control circuit 2a.
  • the control circuit 2 In order to avoid having to replace the control circuit 2a when replacing the actuator 2b, the control circuit 2 is multifunctional, as shown in Fig. 1, i.e. designed to process control signals with different signal types. In the present case, the control circuit 2a can process signals of the LIN type and the PWM type, for example. This means that the control circuit 2a can be used universally.
  • control circuit 2a is designed according to
  • the control circuit 2a comprises a
  • Input port 10 which is an interface component for coupling the Control device 3.
  • the input connection 10 is designed here as a plug connector and can be connected to a complementary plug connector of the control device 3 in a plug connection.
  • the input connection 10 comprises three connection contacts, which form physical connection means for the control device 3. One connection contact is assigned to the aforementioned signal connection 11 for transmitting the control signal S. The other two connection contacts are assigned to a positive connection 12 and a negative connection 13.
  • connections 11, 12 and 13 include, for example, a respective connection line or signal line. These provide the wiring of the components of the control circuit 2a, which are described in more detail below. The internal wiring of the control circuit 2a is thus implemented.
  • a positive potential U+ is applied or can be tapped at the positive connection 12.
  • a negative potential U- is applied or can be tapped at the negative connection 13.
  • the negative and positive potentials U-, U+ are predetermined reference potentials in the electrical network, here for example the on-board network of the motor vehicle in which the actuator unit 2 is used.
  • U+ and U- can be specified, for example, by an energy storage device such as a vehicle battery.
  • the negative potential U- is a ground potential or earthing for the network.
  • the water pump control according to Fig. 1 can be used, for example, in an on-board power supply with a 12V nominal voltage (tapped between U+ and U-), so that U+ can be 12 volts and U- 0 volts.
  • U+ and U- can be used as the reference potentials for generating the control signal S.
  • the control signal S which can be tapped at the control terminal 11, can be switched back and forth between U+ and U-.
  • this can mean that a signal at signal connection 11 with a value greater than 7V is interpreted as a signal level “High” and with a value less than 7V as a signal level “Low”.
  • the control circuit 2a For signal processing of the control signal S, the control circuit 2a comprises a control unit 20.
  • the control unit 20 is designed, for example, as a microcontroller or microprocessor.
  • the signal connection 11 is coupled to a signal input 24 of the control unit 20.
  • the signal input 24 can be designed, for example, by a pin of the control unit 20.
  • the control unit 20 comprises two different signal processing modules.
  • the signal processing modules are a LIN module 22 and a PWM module 23.
  • the LIN module 22 is designed to process control signals according to the LIN standard.
  • the PWM module 23 is designed to process control signals that are present as PWM signals.
  • Both modules 22, 23 are coupled to the signal connection 11 in particular via the signal input 24. This means that both modules 22, 23 use a common signal line to transmit the respective control signal S.
  • the control unit 20 can switch between the LIN module 22 and the PWM module 23 for signal transmission with the control device 3, depending on which signal types the control device 3 specifies.
  • the LIN module 22 can be integrated as a so-called LIN transceiver in a conventional or commercially available control unit for PWM signal processing. Such combination control units are known per se.
  • a so-called open-X output for the PWM module 23 can be formed at the signal connection 11 and thus at the control input 24, where X can stand for drain or source or collector as connection contacts for a transistor, for example.
  • This means that the control input 24 is not connected when the PWM module is activated (regardless of any possible Protective circuit) "potential" - it remains floating, so that no defined reference potential can be tapped.
  • this coupling element In order to enable PWM communication, such a coupling element must be provided. However, this coupling element may be inadmissible or undesirable due to manufacturer-internal specifications or specifications specified by communication standards for LIN communication.
  • the coupling element is therefore implemented by a switching unit 30.
  • the switching unit 30 is assigned to the PWM module 23.
  • the switching unit 30 is designed to connect the signal connection 11 to a predetermined reference potential in an activated state. This provides the reference potential at the signal connection 11 or the signal input 24.
  • the connection is separated or interrupted, the signal input is in particular "potential-free".
  • the switching unit 30 can thus be or be set to the activated state.
  • the switching unit 30 can be or be set to the deactivated state.
  • the reference potential is, for example, the positive potential U+.
  • the switching unit 30 is thus connected between the signal input 24 and the positive connection 12. In an alternative embodiment, it would be conceivable to use the negative potential U- as the reference potential. The switching unit 30 could then be connected between the signal input 24 and the negative connection 13.
  • the switching unit 30 comprises a coupling resistor 31 and a switching element 32.
  • the coupling resistor 31 and the switching element 32 are connected to one another in a series circuit.
  • the switching element 32 is connected between the coupling resistor 31 and the positive connection 12.
  • the coupling resistor 31 and the switching element can be swapped in their switching order, for example.
  • the coupling resistor 31 is a so-called pull-up resistor.
  • the resistor can be dimensioned according to the common requirements for PWM communication.
  • the switching element 32 can implement the switching function, i.e. connecting or disconnecting the positive connection 12 and the signal connection 11 or the signal input 24.
  • the switching element 32 is preferably designed as a semiconductor switch, such as a MOSFET. To switch, the switching element 32 can be adjusted or switched between two different switching states, namely "on” or “activated” or “off” or “deactivated”. When the switching element 32 is switched on, the switching unit 30 is activated. When the switching element 32 is switched off, however, the switching unit 30 is deactivated.
  • the coupling resistor 31 can be switched on when required, i.e. in particular when PWM communication is needed. However, if LIN communication is required, the coupling resistor 31 can be switched off.
  • the control unit 20 also includes an activation unit 21, as shown in Fig. 1.
  • the activation unit has several functions in the present case. Firstly, the activation unit 21 can determine the signal type of the control signal S according to a predetermined determination criterion. This means that the activation unit 21 can determine which signal type, i.e. which type of communication, the control device 3 uses for controlling How the determination can be implemented according to the determination criterion is described in more detail later.
  • the activation unit 21 can activate the signal processing module that is assigned to the determined signal type. If the signal type LIN is detected according to the determination criterion, for example, the LIN module 22 is activated. The PWM module 23 is then deactivated. In contrast, if the signal type PWM is detected, the PWM module 23 is activated. The LIN module 22 is then deactivated. To activate, the activation unit 21 can provide a corresponding activation signal A to the respective module 22, 23. The respective active module 22, 23 can then process the control signal S according to the assigned signal type in order to determine the setting signal E. This means that the active module can carry out or take over the control of the actuator 2b.
  • the activation unit 21 can also control the switching unit 30 to switch between the switched-on and the switched-off state. To do this, the activation unit 21 can control the switching unit 30 with the control signal A. To provide the activation signal A to the switching unit 30, the switching unit 30 can be connected, for example, to an enable pin of the control unit 20.
  • the switching unit 30 is activated in particular only when the associated signal processing module is activated or is to be activated. This means that in the present embodiment, the switching unit 30 is only activated when the PWM module 23 is also activated or selected for activation. However, if the non-assigned signal processing module, in this case the LIN module 22, is activated or selected for activation, the switching unit 30 is deactivated.
  • the functionality of the control circuit 2 for switching between the various signal processing modes is explained in more detail below with reference to Fig. 2.
  • the control circuit 2a can also comprise an input circuit 40, which is connected, for example, between the signal connection 11 and the control input 24.
  • the input circuit 40 comprises, for example, components or assemblies in an electrical circuit, as can be used in a known manner for signal processing of the control signal S. For example, signal amplification or signal filtering can be carried out by means of the input circuit 40.
  • Fig. 2 shows a schematic process flow diagram with individual process steps for a method for operating the control circuit 2a.
  • a step S1 the respective control signal S for the actuator 3 connected to the control circuit 2a is first transmitted or provided by the control device 3 via the signal connection 11.
  • a welcome signal or coupling signal can be received or sent via the signal connection 11 by means of the control device 3, for example.
  • the control signal S is transmitted, for example, via the input circuit 40 to the signal input 24 of the control unit 20.
  • the control signal S can first be detected by the activation unit 21.
  • the activation unit 21 can determine or determine the signal type of the control signal S according to the predetermined determination criterion.
  • the activation unit 21 can, for example, evaluate the characteristic features of the control signal S. According to the determination criterion, an evaluation can be carried out, for example, according to the frequency or a duty cycle of the control signal S that is characteristic of PWM communication. Additionally or alternatively, according to the determination criterion for determining the signal type, the activation unit 21 can also first deactivate the switching unit and then evaluate a signal level at the signal connection 11. This means that when the switching unit 30 is deactivated, the potential at the signal input 24 can be checked. If the level is "high”, in the present embodiment it can be concluded that the signal type is LIN. If, on the other hand, the signal level is "low” or "floating", it can be concluded that the signal type is PWM.
  • signal type detection is that the switching unit 30 is activated and deactivated alternately, for example cyclically, using the activation unit 21 in accordance with the determination criterion.
  • the control signal S is then initially checked for the possible signal type in the activated state by comparing the identification features assigned to the signal type with the specified feature values stored for the respective signal type. This is then repeated in the deactivated state.
  • the cyclic switching can take place until, for example, valid communication has been detected.
  • the signal processing module associated with the signal type is next selected using the activation unit 21. If the signal type is LIN, for example, the LIN module 22 is selected and activated. If the signal type is PWM, however, the PWM module is selected and activated.
  • the switching unit 30 is additionally activated or deactivated in a step S4.
  • the switching unit 30 should only be activated together with the PWM module 23. If, however, the LIN module 22 is selected for signal processing, the switching unit 30 is or remains deactivated.
  • the control signal S is then processed using the respective selected signal processing module. This means that the selected module 22, 23 is adopted and in particular retained for the signal processing, i.e. in particular the control or diagnosis of the actuator 2b.
  • the control circuit 2a can determine the settings for the actuator 2b or record or read out current settings of the actuator 2b in order to generate diagnostic data.
  • the method described can, for example, always be carried out when the control device 3 or the actuator unit 2 itself is activated from a switched off or deactivated state or a sleep mode.
  • the method can also be carried out periodically or repeatedly after predetermined time intervals, for example in the operating mode or activated mode of the actuator unit 2. In this way, it can be ensured that the appropriate type of communication for controlling the actuator 2b is selected at all times.
  • Control circuit 2a can realize both LIN and PWM-compliant communication with a device to be controlled.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung (2a) mit einem Steuergerät (20) zum Betreiben eines daran angeschlossenen elektronisch steuerbaren Geräts (2b). Das Steuergerät (20) umfasst zumindest zwei verschiedene Signalverarbeitungsmodule (22, 23), die über einen gemeinsamen Signalanschluss (11) verbunden sind. Des Weiteren ist eine Aktivierungseinheit (21) vorgesehen, die in Abhängigkeit von einem Signaltyp eines Steuersignals (S), das über den Signalanschluss (11) erfasst wird, eines der beiden Signalverarbeitungsmodule (22, 23) zur Signalverarbeitung aktivieren kann. Des Weiteren weist die Steuerschaltung (2) eine Schalteinheit (30) für zumindest eines der beiden Signalverarbeitungsmodule (22, 23) auf. Die Schalteinheit (30) kann im aktivierten Zustand den Signalanschluss (11) mit einem vorgegebenen Referenzpotential verbinden. Zum Aktivieren der Schalteinheit (30) kann die Aktivierungseinheit (21) die Schalteinheit (30) in Abhängigkeit von dem ermittelten Signaltyp und in Abhängigkeit von dem aktivierten Signalverarbeitungsmodul (22, 23) ansteuern.

Description

Steuerschaltung sowie Aktuatoreinheit mit einer Steuerschaltung und Verfahren zum Betreiben einer Steuerschaltung
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für ein elektronisch steuerbares Gerät. Die Erfindung betrifft auch eine Aktuatoreinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem elektronisch steuerbaren Gerät und mit einer entsprechenden Steuerschaltung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Steuerschaltung. Die erfindungsgemäße Steuerschaltung soll dabei zum Steuern oder Betreiben des elektronischen Geräts genutzt werden. Die Steuerschaltung kann somit als Ansteuerelektronik oder Treiberschaltung für das Gerät, insbesondere einen Aktor des Geräts, verstanden werden. Zum Beispiel kann eine solche Steuerschaltung in einem Kraftfahrzeug zum Ansteuern eines Stellglieds oder eines Stellmotors oder einer Wasserpumpe eingesetzt werden. Ein Stellmotor kann zum Beispiel für einen Sitzversteller, einen Scheibenwischer, einen Fensterheber oder eine andere beispielhafte Anwendungen im Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
Zum Steuern kann die Steuerschaltung von einer Steuervorrichtung, wie zum Beispiel einer zentralen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs, ein jeweiliges Steuersignal erfassen oder empfangen. Das Steuersignal kann einen Steuerbefehl, wie beispielsweise „Fenster auf“ für das Gerät umfassen. Die Steuerschaltung kann das Steuersignal für das Gerät auswerten oder analysieren. Beispielsweise kann die Steuerschaltung den umfassten Steuerbefehl übersetzen und zugeordnete Einstellungen oder Parameter für das Gerät oder dessen Aktor ermitteln. Die Einstellungen kann die Steuerschaltung zum Beispiel mittels eines Einstellsignals an das Gerät übertragen. Die Einstellungen können zum Beispiel eine Soll-Drehzahl und/oder eine Stromstärke oder eine andere bekannte Einstellung zum Steuern des Geräts umfassen.
Für die Signalübertragung sind beispielsweise im Fahrzeugbereich verschiedene Signaltypen oder Signalformate möglich. Das Gerät kann zum Beispiel für einen spezifischen Signaltyp zugänglich sein. In älteren Kraftfahrzeugen erfolgt die Steuerung zum Beispiel über eine so genannte Pulsweitenmodulation (PWM). Das Steuersignal wird somit als PWM-Signal (Signaltyp PWM) bereitgestellt. Dabei sind in dem Steuersignal kodierte Steuerbefehle zum Beispiel über das Tastverhältnis definiert. Zum Beispiel kann ein Tastverhältnis von 10 bis 20 Prozent „Fenster auf“ bedeuten, während das Tastverhältnis von 70 bis 80 Prozent „Fenster zu“ bedeutet. Die Steuerschaltung kann das Tastverhältnis auswerten, und daraus beispielsweise mittels des Einstellsignals zugeordnete Einstellungen für das Gerät vorgeben.
In neueren Kraftfahrzeugen erfolgt die Kommunikation oder Steuerung zum Beispiel mittels einem sogenannten BUS, auch FeldBUS genannt. Ein BUS ist ein bekanntes System zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern über einen gemeinsamen Übertragungsweg. Es gibt verschiedene BUStypen, die sich im Wesentlichen in ihrer Signalform oder Signalformatierung unterscheiden. In der Kraftfahrzeugkommunikation kann zum Beispiel ein Local Interconnect Network (LIN) BUS eingesetzt werden. Das Steuersignal wird somit als LIN-Signal übertragen (Signaltyp LIN). LIN ist ein an sich bekanntes serielles Kommunikationssystem. Das heißt, der LIN-BUS hat den Vorteil, dass viele verschiedene Geräte über einen gemeinsamen Signalanschluss angesprochen werden können. Die Unterscheidung zwischen den Geräten erfolgt dabei durch die Übermittlung und Auswertung einer Adresse, die auch Identifier genannt wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung besteht zum Beispiel in der Verwendung eines Controller Area Network (CAN) BUS. Auch hierbei handelt es sich um ein an sich bekanntes, standardisiertes serielles Kommunikationssystem. Die Steuerung von Geräten in einem Kraftfahrzeug mittels verschiedener Kommunikationstypen, wie CAN, LIN und PWM, ist zum Beispiel aus der DE 102017 203 824 A1 bekannt. Hierbei wird zum Beispiel mit einem Controller überprüft, ob ein Wasserpumpenmotor einen Kommunikationsfehler aufweist. Dazu wird ein Testsignal an den Wasserpumpenmotor übertragen und ein von dem Wasserpumpenmotor zurückgegebenes Rückkopplungssignal mit dem Controller ausgewertet.
Es sind auch Baugruppen bekannt die verschiedene Kommunikationsarten, wie zum Beispiel LIN und PWM, in sich vereinen. Solche Baugruppen haben den Vorteil, dass sie universell, also für viele verschiedene Geräte zur Steuerung eingesetzt werden können.
Die Integration einer LIN- und PWM-Funktion in ein einziges Bauelement ist zum Beispiel aus der DE 10 2007 012 708 A1 bekannt. Dabei wird ein Geräteanschluss einer Transceiverschaltung mittels einer Schalteinrichtung entweder an eine LIN-Leitung oder an eine PWM-Leitung durchgeschaltet.
Die DE 102017 121 175 A1 offenbart des Weiteren eine Steuerschaltung mit zwei unterschiedlichen Schnittstellen, die über einen gemeinsamen Steuereingang miteinander verbunden sind. Mittels einer Erkennungseinheit wird erkannt, ob am Steuereingang ein für die jeweilige Schnittstelle gültiges Steuersignal anliegt und daraufhin die entsprechende Schnittstelle aktiviert. Die Schnittstelle kann zum Beispiel eine PWM- und eine LIN-Schnittstelle sein.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, die zur Verarbeitung von verschiedenen Signaltypen ausgelegt ist, derart weiterzuentwickeln, dass eine signaltypkonforme Signalübertragung verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei der Verwendung von einer Steuerschaltung oder Treiberschaltung, die unterschiedliche Signaltypen verarbeiten kann, Unterscheide in einer Beschaltung notwendig sein können, um ein gültiges Steuersignal für das zu steuernde Gerät zu erhalten. Mit der Beschaltung sind vorliegend insbesondere vorgeschaltete Bauteile oder eine Vorschaltung gemeint. Zum Beispiel gibt es Steuerschaltungen die zur Verarbeitung von PWM-Signalen ausgebildet sind und einen integrierten LIN- Transceiver aufweisen. Für die PWM-Verarbeitung, wird jedoch ein zusätzlicher Kopplungswiderstand, insbesondere ein Pull-up- oder Pull- down-Widerstand benötigt, um einen Signaleingang auf einen definierten Referenzpegel einzustellen oder zu ziehen. Ohne den zusätzlich Kopplungswiderstand kann ein Pegel oder Potential am Signaleingang schwebend oder Undefiniert sein. Das liegt daran, dass sich ohne den Kopplungswiderstand ein sogenannter Open-X-Ausgang am Signaleingang anliegen kann. Hierbei steht „X“ zum Beispiel für Kollektor oder Drain. Ein solcher Open-X-Ausgang ist bei der Verwendung von Halbleiterschaltern in elektronischen Baugruppen oder integrierten Schaltkreisen an sich bekannt. Liegt ein schwebendes Potential vor, kann die Steuerschaltung das PWM- Signal nicht empfangen. Ein solcher Kopplungswiderstand kann jedoch Anforderungen an den LIN-Standard verletzen. Um diese Beschaltungsvorgaben umzusetzen, soll mittels der Erfindung ein Möglichkeit zum Umschalten zwischen verschiedenen Beschaltungen für die Steuerschaltung bereitgestellt werden.
Dazu schlägt die Erfindung eine Steuerschaltung oder Ansteuerelektronik für ein elektronisch steuerbares Gerät vor. Die Steuerschaltung umfasst einen, insbesondere zumindest einen, Signalanschluss. Der Signalanschluss ist zum Empfange oder Erfassen eines jeweiligen Steuersignals von zumindest einer daran angeschlossenen oder verbundenen Steuervorrichtung ausgebildet. Zudem umfasst die Steuerschaltung auch ein Steuergerät. Das Steuergerät ist zur Verarbeitung, also beispielsweise zum Auswerten und/oder Erkennen des jeweiligen Steuersignals ausgebildet. Dazu umfasst das Steuergerät zumindest zwei verschiedene Signalverarbeitungsmodule, beispielsweise ein LIN-Modul und ein PWM-Modul, die mit dem gemeinsamen Signalanschluss verbunden oder gekoppelt sind. Dazu können die Signalverarbeitungsmodule zum Beispiel zunächst auf einen gemeinsamen Steuereingang des Steuergeräts geführt sein, der dann mit dem Signalanschluss koppelbar ist.
Des Weiteren umfasst die Steuerschaltung eine Aktivierungseinheit. Die Aktivierungseinheit hat insbesondere zwei Funktionen. Einerseits ist die Aktivierungseinheit zum Ermitteln, also zum Bestimmen oder Erkennen eines Signaltyps des jeweiligen Steuersignals gemäß einem vorgegebenen Ermittlungskriterium ausgebildet. Das heißt, die Aktivierungseinheit kann zwischen mehreren verschiedenen, insbesondere zwei verschiedenen Signaltypen des Steuersignals unterscheiden. Andererseits ist die Aktivierungseinheit zum Aktivieren oder Freischalten (genau) desjenigen der Signalverarbeitungsmodule, welches dem ermittelten Signaltyp zugeordnet ist, ausgebildet. Das heißt, die Aktivierungseinheit kann abhängig von dem Signaltyp das für den Signaltyp bestimmte Signalverarbeitungsmodul aktivieren. Somit kann dasjenige Signalverarbeitungsmodul, welches zur Verarbeitung des Signaltyps ausgebildet oder zugelassen ist, aktiviert werden. Das aktivierte Signalverarbeitungsmodul wird dann genutzt, um das Steuersignal zu verarbeiten. Vorzugweise sind die übrigen Signalverarbeitungsmodule, die dem ermittelten Signaltyp nicht zugeordnet sind, dann deaktiviert. Sie können somit nicht zur Signalverarbeitung verwendet werden.
Die Signalverarbeitungsmodule können sich somit in ihrer Eignung zur Verarbeitung von verschiedenen Signaltypen eines Steuersignals unterscheiden. Jedes der Module kann zum Beispiel zur Signalverarbeitung von einem Signal mit einem anderen oder unterschiedlichen Signaltyp ausgebildet sein. Die Zuordnung des Signaltyps zu dem jeweiligen Signalverarbeitungsmodul kann zum Beispiel in einer Zuordnungsvorschrift abrufbar für die Aktivierungseinheit hinterlegt sein. Die Zuordnungsvorschrift kann zum Beispiel in einer Zuordnungstabelle oder Look-up-Table implementiert sein.
Das Verarbeiten des Steuersignals kann ein Ermitteln oder Übersetzen des Steuersignals in ein Einstellsignal umfassen. Dazu kann zum Beispiel zu dem jeweiligen vom Steuersignal umfassten Steuerbefehl eine Geräteeinstellung für das elektronisch steuerbare Gerät bestimmt oder zugeordnet werden. Die Steuerschaltung kann das Einstellsignal dann zum Beispiel mittels eines weiteren Signalanschlusses an das Gerät, insbesondere dessen Aktor, senden oder übertragen. Die jeweilige Einstellung kann zum Beispiel eine Soll-Drehzahl oder ein Soll-Drehmoment oder eine Stromstärke oder eine elektrische Spannung oder ein anderer Betriebsparameter zum Steuern eines Aktors sein. Der weitere Signalanschluss kann einen Ausgangsanschluss zum Anschließen oder Koppeln des zu steuernden elektronischen Geräts ausbilden.
Um die signaltypkonforme Signalverarbeitung zu ermöglichen, umfasst die Steuerschaltung auch eine Schalteinheit. Die Schalteinheit ist insbesondere genau einem der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule zugeordnet. Das heißt, die Schalteinheit kann oder darf nur mit einem der Signalverarbeitungsmodule gemeinsam genutzt oder betrieben werden. Für die übrigen Signalverarbeitungsmodule ist deren Betrieb insbesondere unzulässig.
Die Schalteinheit ist ausgebildet, in einem aktivierten Zustand den Signalanschluss mit einem vorgegebenen Referenzpotential oder Bezugspotential zu verbinden, also anzuschließen oder zu koppeln. Durch das Verbinden kann das Referenzpotential an den Signalanschluss bereitgestellt oder zur Verfügung gestellt werden. Ein an dem Signalanschluss abgreifbares Potential wird somit auf das Referenzpotential eingestellt.
In einem deaktivierten Zustand trennt die Schalteinheit hingegen den Signalanschluss von dem vorgegebenen Referenzpotential. Mit Verbinden und Trennen ist vorliegend insbesondere ein elektrisches Verbinden oder Anschließen und Trennen oder Entkoppeln gemeint. Verbinden bedeutet insbesondere, dass ein Stromfluss oder eine Energieübertragung ermöglicht wird. Trennen bedeutet hingegen, dass ein Stromfluss oder eine Energieübertragung unterbrochen und somit blockiert ist.
Die vorgenannte Aktivierungseinheit ist nun ausgebildet, diese Schalteinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Signaltyp und in Abhängigkeit von dem aktivierten Signalverarbeitungsmodul zu aktivieren oder zu deaktivieren. Sie kann die Schalteinheit somit in den aktivierten Zustand oder deaktivierten Zustand versetzen. Insbesondere bleibt oder wird die Schalteinheit zum Beispiel nur dann aktiviert, wenn gemäß dem erkannten Signaltyp das der Schalteinheit zugeordnete Signalverarbeitungsmodul aktiviert oder zum Aktivieren ausgewählt ist. Ist hingegen gemäß dem erkannten Signaltyp das der Schalteinheit nicht zugeordnete, also ein anderes als das zugeordnete Signalverarbeitungsmodul aktiviert oder zum Aktivieren ausgewählt, bleibt oder wird die Schalteinheit deaktivieren. Zur Aktivierung der Schalteinheit und des zugeordneten Signalverarbeitungsmoduls kann die Aktivierungseinheit ein jeweiliges oder gemeinsames Aktivierungssignal bereitstellten. Die Aktivierung kann somit im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen oder ausgelöst werden.
Somit kann eine schnittstellenkonforme Beschaltung abhängig von Signaltyp und dem gewählten Signalverarbeitungsmodul umgesetzt werden. Dadurch kann eine Steuerschaltung bereitgestellt werden, die die Anforderungen hinsichtlich verschiedener Kommunikationsarten oder Signaltypen erfüllt. Die Steuerschaltung ist dadurch universell einsetzbar und ist konform mit internen Vorgaben oder Kommunikationsstandards. Die Steuerschaltung kann somit bei Bedarf auch in Bestandsprojekte, also zum Beispiel Kraftfahrzeuge, die bisher PWM-Kommunikation genutzt haben, verwendet werden, da sich zum Beispiel eine Anschlussfestlegung oder Pinbelegung für die Verschaltung nicht ändern braucht. Zudem wird auch der Umstieg auf die moderne LIN-Schnittstelle in Bestandsprojekten erleichtert. Dadurch können weitere Preisvorteile erzielt werden, da mittels LIN-Kommunikation im Vergleich zur PWM-Kommunikation mehrere Geräte mit nur einem Anschluss gesteuert werden können.
Die Steuerschaltung kann wie eingangs erwähnt zum Beispiel eine Ansteuerelektronik oder Treiberschaltung für das Gerät sein. Die Steuerschaltung und das Gerät können gemeinsam in einer sogenannten Aktuatoreinheit vorliegen, also diese ausbilden.
Das elektronisch steuerbare Gerät kann insbesondere ein Gerät sein, das elektronisch, also mit dem Steuersignal gesteuert oder betrieben werden kann. Das elektronisch Gerät kann zum Beispiel einen Aktor umfassen oder einen Aktor ausbilden. Der Aktor kann beispielsweise ein Stellantrieb oder ein Stellmotor oder ein Ventil oder ein anderes elektrisch steuerbares Stellglied sein. Der entsprechender Stellmotor kann zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug für eine Fahrzeugsitzverstellung oder für einen Fensterheber eingesetzt werden. Alternativ ist der Einsatz für eine Wasserpumpe eines Kühlsystems denkbar.
Die Steuervorrichtung kann eine zentrale Recheneinrichtung (ECU - electronic control unit) oder zentrale Prozessoreinrichtung (CPU - central processing unit) sein. Im Fahrzeugbereich kann die Steuervorrichtung zum Beispiel als zentraler Bordcomputer bezeichnet werden.
Die Steuervorrichtung und die Steuerschaltung können in einer sogenannten Master-Slave-Konfiguration oder Controller-Target-Konfiguration betrieben werden. Somit kann die Steuervorrichtung eine im Vergleich zu der Steuerschaltung übergeordnete Funktionseinheit (Controller - Steuerung), sein, während die Steuerschaltung zum Beispiel eine von mehreren untergeordneten Funktionseinheiten (Target - Ziel) ausbilden kann.
Vorzugsweise kann die Signalübertragung zwischen Steuervorrichtung und Steuerschaltung bidirektional ausgebildet sein. Das heißt, mittels der Steuerschaltung können Daten von der Steuervorrichtung empfangen und/oder an diese übertragen werden. Der jeweilige Signalanschluss der Steuerschaltung kann vorliegend eine elektrische Verbindung zur Datenübertragung sein. Der Signalanschluss kann zum Beispiel eine steuerschaltungsinterne Signalleitung, also eine Verkabelung oder Verdrahtung mit den Bauteilen oder Komponenten der Steuerschaltung umfassen. Der Signalanschluss kann in einen Anschlusskontakt, also einem Mittel zum Verbinden mit der Steuervorrichtung und/oder des Geräts aus der Steuerschaltung ausgeführt sein. Der Signalanschlusskontakt kann zum Beispiel einen von mehreren, wie zum Beispiel drei oder vier Anschlusskontakten, eines Eingangsanschlusses der Steuerschaltung ausbilden. Der Eingangsanschluss kann eine kabelgebundene oder physikalische beziehungsweise kabellose oder drahtlose Schnittstellenkomponente ausbilden. Mit einer komplementären oder korrespondierenden Schnittstellenkomponente der Steuervorrichtung kann der Eingangsanschluss eine Schnittstelle zur Signalübertragung zwischen Steuerschaltung und der Steuervorrichtung bilden. Dazu kann die Steuervorrichtung an den Eingangsanschluss angeschlossen oder mit diesem gekoppelt werden. Die Anschlusskontakte können zum Beispiel als Steckkontakt nach einem vorgegebenen Standard für eine Steckverbindung, wie zum Beispiel gemäß der Norm IEC 60 309 oder dem SCART -Standard ausgebildet sein. Alternativ können die Anschlusskontakte zum Beispiel als Funkanschluss nach einem vorgegebenen Standard für die drahtlose Kommunikation, zum Beispiel WLAN, Bluetooth, Nearfield Communication (NFC) oder Mobilfunk, ausgebildet sein.
Neben dem Signalanschlusskontakt können als weitere Anschlusskontakte des Eingangsanschlusses zum Beispiel ein Plusanschluss und ein Minusanschluss vorgesehen sein. Auf dem Plusanschluss kann zum Beispiel ein Pluspotential oder Dauerplus eines elektrischen Netzwerks, in dem die Steuerschaltung eingesetzt wird, anliegen oder geführt sein. An dem Minusanschluss kann ein Minuspotential oder Massepotential (Ground) oder Dauerminus des elektrischen Netzwerks geführt oder angelegt sein. Das Pluspotential und Minuspotential können zum Beispiel von einem Energiespeicher oder Batterie vorgegeben oder bereitgestellt sein. Dieses Plus- oder Minuspotential des elektrischen Netzwerks können das Referenzpotential sein, mit dem der Signalanschluss signaltypanhängig verbunden wird.
Bei dem Signalanschluss kann es sich um einen Multifunktionsanschluss oder eine Multifunktionsverbindung handeln. Das heißt, der Signalanschluss kann Signale verschiedenen Typs übertragen. Der Signaltyp beschreibt vorliegend die Form oder das Format, in dem das Steuersignal übertragen wird. Es kann also zum Beispiel die Kommunikationsart oder der Kommunikationsstandard beschrieben sein. Das Steuersignal kann anhand des Signaltyps unterscheidbar sein. Zum Beispiel kann jeder Signaltyp charakteristische Merkmale oder Eigenschaften aufweisen, wodurch eine eindeutige Zuordnung möglich ist. Ein solches Merkmal kann zum Beispiel ein Pegel, eine Amplitude, eine Pulsdauer, eine Frequenz, ein Tastverhältnis, eine Wiederholungsrate, ein Botschaftsaufbau oder eine andere an sich bekannte Signaleigenschaft sein. Vorliegend kann zum Beispiel zwischen zwei verschiedenen Typen, nämlich dem Signaltyp LIN und dem Signaltyp PWM, wie sie eingangs beschrieben wurden, unterschieden werden.
Natürlich kann die hier beschriebene Steuerschaltung aber auch für weitere, hier nicht näher beschriebene Signaltypen, beispielsweise CAN oder Ethernet oder Flexray, verwendet werden.
Das Steuersignal kann ein digitales Signal, insbesondere ein Binärsignal sein, dass zur Nachrichtenübertragung zwischen zwei verschiedenen Pegeln umgeschaltet wird. Die Pegel können zum Beispiel durch die Bezugspotentiale des elektrischen Netzwerks definiert sein. Ein „High“ Pegel kann zum Beispiel dem Pluspotential zugeordnet sein, während ein „Low“ Pegel dem Minuspotential zugeordnet sein kann. In einem Netzwerk mit 12 Volt Nennspannung kann ein Signalpegel mit dem Zustand „Low“ zum Beispiel immer dann erkannt werden, wenn der gemessene Wert kleiner als 7 Volt ist. Im Gegensatz dazu kann ein Signalpegel mit dem Zustand „High“ zum Beispiel immer dann erkannt werden, wenn der gemessene Wert größer als 7 Volt ist. Die Modulation oder Zusammensetzung der High und Low Pegel ist insbesondere signaltypabhängig.
Das Steuergerät kann als eine Datenverarbeitungseinrichtung oder Prozessoreinrichtung ausgebildet sein. Das Steuergerät kann zur Signalverarbeitung zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen.
Die Signalverarbeitungsmodule können jeweils als Software-Programm oder Algorithmus in dem Steuergerät implementiert sein. Alternativ können die Signalverarbeitungsmodule schaltungstechnisch, insbesondere als Hardware-Schaltung, zum Beispiel als Logikschaltung, umgesetzt sein. Die Signalverarbeitungsmodule verarbeiten das Steuersignal signaltypabhängig. Das heißt, jedes der Signalverarbeitungsmodule ist auf einen bestimmten Signaltyp spezialisiert. Mit Verarbeiten ist vorliegend insbesondere ein Auswerten und/oder Anpassen und/oder ein Reagieren auf das Steuersignal gemeint. Dazu kann von dem jeweiligen Verarbeitungsmodul zum Beispiel die Signalform erkannt und insbesondere eine Reaktion darauf eingeleitet werden. Um hier nur einige Beispiele zu nennen, können zum Beispiel Betriebsparameter des Geräts ausgelesen und gespeichert werden, Fehler erkannt werden, neue Betriebsparameter für das Gerät erzeugt und als das Einstellsignal gesendet werden, usw.
Die Schalteinheit kann integraler Bestandteil des Steuergeräts oder separates Bauteil zu dem Steuergerät ausgebildet sein. Durch die Ausgestaltung als separates Bauteil kann zum Beispiel eine Verlustleistung im Steuergerät minimiert werden. Die Schalteinheit ist schaltbar ausgebildet. Das heißt, sie kann zumindest zwischen zwei Schaltzuständen, nämlich einem eingeschalteten Schaltzustand (aktivierter Zustand) und einem ausgeschalteten Schaltzustand (deaktivierter Zustand) umgeschaltet werden. Das Schalten der Schalteinheit kann mittels eines Schaltsignals oder Aktivierungssignals der Aktivierungseinheit umgesetzt werden. Mittels der Schalteinheit kann für einen offenen Kontakt, hier den Signalanschluss, ein korrekter logischer Eingangspegel garantiert werden, indem durch Verbinden mit dem jeweiligen Referenzpotential, das Referenzpotential auf den Signalanschluss gelegt wird.
Die Aktivierungseinheit kann den zum Steuern des angeschlossenen Geräts benötigten Signaltyp erkennen und dafür das entsprechende Signalverarbeitungsmodul und bei Bedarf die Schalteinheit in Abhängigkeit von dem Signaltyp aktivieren oder deaktivieren. Somit kann die Aktivierungseinheit das passende Verarbeitungsmodul für das Steuersignal zum Steuern des Geräts auswählen. Die Aktivierungseinheit kann zum Beispiel von dem Steuergerät umfasst und zum Beispiel als Modul des Steuergeräts ausgebildet sein. Das heißt, deren Funktionalität kann zum Beispiel als Algorithmus oder Software-Programm im Steuergerät implementiert sein. Alternativ kann die Aktivierungseinheit als separates Bauteil zu dem Steuergerät ausgestaltet sein. Die Aktivierungseinheit kann zum Umsetzen der Funktionalität zum Beispiel einen Mikrocontroller oder Mikroprozessor umfassen.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich weitere Vorteile ergeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest ein erstes der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule ausgebildet, das jeweilige Steuersignal als PWM-Signal zu verarbeiten. Das heißt, bei dem ersten Signalverarbeitungsmodul handelt es sich um ein PWM-Modul, es bildet eine PWM-Schnittstelle aus. Somit kann beim Nutzen des ersten Signalverarbeitungsmoduls das angeschlossene Gerät mittels Pulsweitenmodulation gesteuert werden. Die mittels dem Steuersignal übermittelten Steuerbefehle sind dabei in ihrer Pulsbreite, insbesondere in ihrem Tastverhältnis kodiert. Wie ein PWM-Modul in einem Steuergerät umgesetzt sein kann, ist an sich bekannt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein zweites der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule ausgebildet, das jeweilige Steuersignal gemäß dem LIN-Standard zu verarbeiten. Der LIN-Standard, auch LIN-Spezifikation genannt, ist zum Beispiel in der Norm ISO 17987 beschrieben. Somit kann das Steuersignal ein LIN-Signal sein, also ein Signal, dessen Signalverlauf oder Format zum Übertragen einer Botschaft oder eines Steuerbefehls nach dem LIN-Standard vorgegeben ist. Das zu steuernde Gerät kann somit mittels LIN-Kommunikation gesteuert werden. Die mittels dem Steuersignal übermittelten Steuerbefehle können dabei in Form einer digitalen Botschaft mit nach dem LIN-Standard vorgegebenen Format kodiert übertragen werden. Das zweite Signalverarbeitungsmodul kann auch als LIN-Modul oder sogenannter LIN-Transceiver bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorgenannte Schalteinheit dem ersten der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule zugeordnet. Das heißt, die Schalteinheit ist dem PWM-Modul zugeordnet.
Hierdurch kann für die PWM-Kommunikation mittels der Schalteinheit, der Signalanschluss auf den gewünschten logischen Eingangspegel, also das Referenzpotential eingestellt werden. Ausgehend davon kann das PWM- Modul den Eingangspegel so anpassen, dass der gewünschte Steuerbefehl aus dem Steuersignal dekodiert werden kann. Zum Beispiel kann der Eingangspegel, der zum Beispiel zwischen dem Steueranschluss und dem Minuspotential gemessen werden kann, von dem Pluspotential auf das Minuspotential oder umgekehrt gezogen, also damit gekoppelt werden. Der Wechsel zwischen Plus- und Minuspotential kann in dem gewünschten Tastverhältnis erfolgen, so dass sich das PWM-Signal als Steuersignal ergibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schalteinheit einen Kopplungswiderstand und ein Schaltelement. Dabei kann der Signalanschluss über den Kopplungswiderstand mit dem Referenzpotential, also zum Beispiel dem Plus- oder Minuspotential, gekoppelt sein. Das Schaltelement ist ausgebildet, den Signalanschluss über den Kopplungswiderstand mit dem Referenzpotential zu verbinden beziehungsweise davon zu trennen. Das heißt, das Schaltelement kann die Umschaltfunktion der Schalteinheit umsetzen.
Das Schaltelement kann zum Beispiel als elektrischer oder elektronischer Schalter, insbesondere als Halbleiterschalter ausgebildet sein. Dieser kann zum Umsetzen der Schaltfunktion zwei verschiedene Schaltzuständen aufweisen. Die Schaltzustände können ein eingeschalteter und einen ausgeschalteter Schaltzustand sein. In dem eingeschalteten Schaltzustand weist das Schaltelement im Wesentlichen keinen elektrischen Widerstand auf. Elektrischer Strom kann dadurch im Wesentlichen ungehindert über das Schaltelement fließen. Im ausgeschalteten Schaltzustand weist das Schaltelement hingegen einen im Wesentlichen unendlich hohen Widerstand auf. Ein Stromfluss über das Schaltelement kann dadurch im Wesentlichen vollständig verhindert oder blockiert werden. Das Schaltelement kann beispielsweise als Transistor, zum Beispiel als Bipolar- oder Feldeffekttransistor, insbesondere als MOSFET (Metalloxyd- Feldeffekttransistor) oder als Thyristor oder Relais ausgebildet sein.
Der Kopplungswiderstand ist insbesondere ein elektrischer Widerstand. Dieser kann zum Beispiel in Reihe oder Serie mit dem Schaltelement zwischen einem Plusanschluss, an dem das Pluspotential anliegt, beziehungsweise einem Minusanschluss, an dem das Minuspotential anliegt, und dem Signalanschluss geschaltet sein. Der Kopplungswiderstand kann in diesem Zusammenhang zum Beispiel als Pull up-Widerstand (Kopplung mit dem Pluspotential) oder Pull down-Widerstand (Kopplung mit dem Minuspotential) ausgebildet sein. Die Dimensionierung, also ein Widerstandswert des Kopplungswiderstands, kann an die Steuerschaltung beziehungsweise an Anforderungen für die PWM-Kommunikation angepasst sein. Ein Wertebereich für den Kopplungswiderstand kann zum Beispiel in Testversuchen ermittelt werden.
In den folgenden Ausführungsformen ist nun näher beschrieben, wie der Signaltyp erkannt werden kann. Dabei geht es darum, die vorgenannten charakteristischen Merkmale, wie beispielsweise die Frequenz, das Tastverhältnis oder den Signalpegel des Steuersignals zu erkennen.
Dazu ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Aktivierungseinheit zum Ermitteln des Signaltyps ausgebildet ist, gemäß dem Ermittlungskriterium eine Frequenz des Steuersignals gemäß einem vorgegebenen Auswertekriterium auszuwerten. Das heißt, der Signaltyp wird anhand der Frequenz, mit der das Signal zwischen zwei definierten Potentialen (z. B. dem Plus- und Minuspotential) oder Pegeln (High und Low) wechselt, erkannt. Somit kann eine direkte Ermittlung des Signaltypen, ohne Zeitverzug erfolgen.
Insbesondere bei einer LIN- und PWM-Kommunikation als verschiedene Kommunikationsarten liefert die Frequenzerkennung besonders eindeutige Ergebnisse, da die Ansteuerfrequenzen von PWM mit ca. 50 bis 500 Hz und LIN im mittleren Kilohertz-Bereich, zum Beispiel in etwa 19 KHz, hinreichend weit auseinander liegen.
Gemäß dem Auswertekriterium kann die Aktivierungseinheit zum Beispiel die Frequenz bestimmen und dann mit einem vorgegebenen Frequenzwertebereich vergleichen. Dabei kann für jeden Signaltyp ein solcher Frequenzwertebereich oder zum Beispiel ein Grenzwert oder eine Grenzfrequenz vorgegeben sein. Ergibt sich gemäß dem Vergleich, dass die Signalfrequenz in einem der Wertebereiche liegt, wird der dem Wertebereich zugehörige Signaltyp als Signaltyp für das Steuersignal ausgewählt. Die Zuordnung von Signaltyp zu Wertebereich kann in einer Zuordnungsvorschrift implementiert sein. Zum Beispiel kann dazu eine Zuordnungstabelle oder ein so genannter Look-up-Table verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aktivierungseinheit zum Ermitteln des Signaltyps ausgebildet ist, gemäß dem Ermittlungskriterium die Schalteinheit zu deaktivieren und anschließend einen Signalpegel oder ein (elektrisches) Potential am Signalanschluss auszuwerten. Hierdurch kann ermittelt werden, ob das erfasste Potential bzw. der Pegel am Signalanschluss zum Beispiel beim Aktivieren oder Einschalten des Geräts in einem für den jeweiligen Signaltypen charakteristischen Potentialbereich oder Pegelbereich liegt. Hierbei wird also ausgenutzt, dass insbesondere bei LIN und PWM, wie eingangs erwähnt, unterschiedliche Pegel an Signalanschluss anliegen, wenn der Kopplungswiderstand deaktiviert ist. Bei der LIN-Kommunikation ist der charakteristische Pegel zum Beispiel „High“. Hingegen ist der der charakteristische Pegel bei der PWM-Kommunikation zum Beispiel „Low“ oder Undefiniert oder schwebend. Das liegt daran, dass, ohne den Kopplungswiderstand der sogenannte Open-X-Ausgang am Signalanschluss anliegt. Das heißt, der Signalanschluss ist ausgehend von der Steuervorrichtung unbeschaltet oder offen.
Diese Art der Ermittlung hat den Vorteil, dass die Schalteinheit und insbesondere der Kopplungswiderstand während der Erkennungszeit deaktiviert ist. Insbesondere wenn die Kommunikation mittels LIN erfolgt, entspricht diese Beschaltung somit einer LIN-konformen Beschaltung.
Zum Auswerten kann der Signalpegel zum Beispiel mit vorgegebenen Pegelwerten oder Spannungswerten, die jeweils einem der Signaltypen zugeordnet sind, verglichen werden. Falls gemäß dem Vergleich eine Übereinstimmung mit einem der vorgegebenen Spannungswerte oder Pegelwerte erkannt wird, wird der zugehörige Signaltyp als Signaltyp für das Steuersignal ausgewählt. Die Zuordnung des jeweiligen Signaltyps zu dem jeweiligen Spannungswert oder Pegelwert kann zum Beispiel in einer Zuordnungsvorschrift hinterlegt sein. Die Zuordnungsvorschrift kann zum Beispiel in einer Zuordnungstabelle oder so genannten Look-Up-Table implementiert sein.
Bevorzugt wird bei dieser Methode der Signalpegel zuerst auf das Vorliegen des Signaltyps LIN, also auf ein LIN-Signal, ausgewertet. Falls dann innerhalb eines vorgegebenen Überwachungszeitraums kein gültiger Signaltyp erkannt wird, kann die Schalteinheit aktiviert und dann zum Beispiel der Signalpegel auf ein PWM-Signal ausgewertet werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Steuerschaltung LIN-konform betrieben wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Aktivierungseinheit zum Ermitteln des Signaltyps ausgebildet, gemäß dem Ermittlungskriterium die Schalteinheit zyklisch, also periodisch oder wiederholt in einem vorgegebenen Erkennungszeitintervall, abwechselnd zu aktivieren und zu deaktivieren und das Steuersignal im aktivierten und deaktivierten Zustand jeweils auf ein dem jeweiligen Signaltyp zugeordnetes Identifikationsmerkmal zu überprüfen. Das heißt, die Steuerschaltung kann beispielsweise zyklisch zwischen dem LIN-Modus (Schalteinheit deaktiviert) und PWM-Modus (Schalteinheit aktiviert) gewechselt werden. Dazu kann das Schaltelement jeweils für eine definierte Zeitspanne zyklisch ein- beziehungsweise ausgeschaltet werden, bis eine gültige Kommunikation erkannt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schalteinheit zu Beginn des Erkennungszeitintervalls zunächst deaktiviert ist. Somit kann eine LIN- konforme Beschaltung realisiert sein.
Das Identifikationsmerkmal kann zum Beispiel die vorgenannte charakteristische Signaleigenschaft, wie zum Beispiel ein Signalpegel oder eine Frequenz, oder ein für einen jeweiligen Signaltyp typisches anderes Merkmal im Signalverlauf sein. Zum Beispiel kann zum Ermitteln des Signaltyps eine sogenannte Synchronisationspause (Sync Break) oder ein Identifier geprüft oder abgefragt werden. Hierbei handelt es sich um spezielle Nachrichtenteile oder Abschnitte, die typisch für ein LIN-Signal sind und bei der PWM-Kommunikation nicht vorkommen.
Die Erfindung betrifft auch eine Aktuatoreinheit beispielsweise für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem elektronischen Gerät, wie es zuvor beschrieben wurde, und mindestens einer Steuerschaltung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Die Steuerschaltung ist dabei zum Steuern des elektronischen Geräts ausgebildet und insbesondere mit diesem verbindbar. Das heißt, Steuerschaltung und Gerät können funktional in der Aktuatoreinheit verknüpft oder verbunden sein.
Vorzugsweise kann auch ein System, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Aktuatoreinheit vorgesehen sein. Das System kann auch die vorgenannte Steuervorrichtung oder CPU aufweisen, welche ausgebildet ist, das Steuersignal an die Aktuatoreinheit zu übermitteln oder zu senden. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Die vorgenannte Steuerschaltung oder die vorgenannte Aktuatoreinheit kann natürlich auch in einem anderen System als dem genannten System „Kraftfahrzeug“ eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung überall dort zum Einsatz kommen, wo eine Signalübertragung oder Ansteuerung von elektronischen Geräten mit verschiedenen Signaltypen zum Einsatz kommt, wie etwa einem Gebäudenetzwerk oder einer Industrieanlage.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerschaltung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird mittels eines Signalanschlusses der Steuerschaltung ein jeweiliges Steuersignal einer an die Steuerschaltung angeschlossenen Steuervorrichtung zum Steuern des elektronisch steuerbaren Geräts erfasst. Anschließend wird das jeweilige Steuersignal mittels eines Steuergeräts der Steuerschaltung verarbeitet. Dazu umfasst das Steuergerät zumindest zwei verschiedene Signalverarbeitungsmodule, die mit dem gemeinsamen Signalanschluss verbunden sind. Für das Verarbeiten wird mittels einer Aktivierungseinheit einerseits ein Signaltyp des jeweiligen Steuersignals, als einem vorgegebenen Ermittlungskriterium, ermittelt. Andererseits wird mittels der Aktivierungseinheit für das Verarbeiten dasjenige der Signalverarbeitungsmodule aktiviert, welches dem ermittelten Signaltyp zugeordnet ist. Mittels einer von der Steuerschaltung umfassten Schalteinheit, welche einem der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule zugeordnet ist, wird in einem aktivierten Zustand der Schalteinheit dann der Signalanschluss mit einem vorgegebenen Referenzpotential gekoppelt. Mittels der Aktivierungseinheit wird anschließend die Schalteinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Signaltyp und in Abhängigkeit von dem aktivierten Signalverarbeitungsmodul aktiviert oder deaktiviert.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
Zu der Erfindung gehören natürlich auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Aktuatoreinheit, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits in Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuerschaltung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Aktuatoreinheit hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Aktuatoreinheit mit einem elektronisch steuerbaren Gerät, welches mittels einer Steuerschaltung mit einem Steuersignal eines von dem Gerät umsetzbaren Signaltyps betrieben werden kann; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufdiagramms für ein Verfahren zum Betreiben der Aktuatoreinheit gemäß Fig. 1 .
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein System 1 umfassend eine Aktuatoreinheit 2 und eine Steuervorrichtung 3. Das System 1 kann zum Beispiel als Funktionsgruppe oder Funktionseinheit in einem Kraftfahrzeug oder in einem anderen System zum Umsetzen einer vorbestimmten Funktion eingesetzt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das System 1 zum Beispiel eine Steuerung einer Wasserpumpe für ein Kühlsystem im Kraftfahrzeug umsetzen. Insbesondere kann das System 1 zum Betreiben der Wasserpumpe genutzt werden.
Dabei kann die Steuervorrichtung 3 zum Beispiel eine zentrale Recheneinheit (ECU) des Kraftfahrzeugs sein. Das heißt, es kann sich um ein übergeordnetes Steuergerät im Kraftfahrzeug handeln. Die Aktuatoreinheit 2 gemäß Fig. 1 umfasst beispielsweise eine Steuerschaltung 2a und ein elektrisch steuerbares Gerät, welches im Folgenden auch als Aktor 2b bezeichnet wird. Der Aktor 2b ist beispielweise als Wasserpumpenmotor ausgestaltet. Der Wasserpumpenmotor kann eingesetzt werden, um eine Zirkulation von Kühlmittel in einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel zur Motorkühlung, zu realisieren.
In Fig. 1 umfasst die Aktuatoreinheit 2 beispielhaft nur einen Aktor 2b. Natürlich können auch mehr als ein Aktor, zum Beispiel zwei oder mehr Aktoren, vorgesehen sein. Andere Beispiele für einen Aktor 2b sind ein Stellmotor für einen Fensterheber oder für einen Fahrzeugsitz. Die Steuerschaltung 2a kann einen Ausgangsanschluss (in Fig. 1 nicht dargestellt) umfassen, mittels welchem der Aktor 2b an die Steuerschaltung angeschlossen ist.
Die Steuervorrichtung 3 ist zum Steuern der Aktuatoreinheit 2 ausgebildet. Das Steuern kann zum Beispiel das Vorgeben einer Drehzahl für den Motor oder eine Diagnose der Motorfunktionalität umfassen, um hier nur einige Bespiele zu nennen. Bei der Steuervorrichtung 3 und/oder der Steuerschaltung 2a kann es sich um eine elektronische Schaltung, insbesondere einen integrierten Schaltkreis (integrated cercuit; IC) oder ein so genanntes system-on-a-chip (Ein-Chip-System) handeln.
Zum Steuern können die Steuervorrichtung 3 und die Aktuatoreinheit 2 in einem elektrischen Netzwerk mittels einer Kommunikationsverbindung verbunden oder gekoppelt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine physikalische Kommunikationsverbindung, also eine kabelgebundene oder drahtgebundene Verbindung, dargestellt. Dazu ist die Steuervorrichtung 3 mittels einer Datenleitung 4 an einen Signalanschluss 11 der Steuerschaltung 2a angeschlossen. Über den Signalanschluss 11 kann ein Steuersignal S zum Steuern des Aktors 2b übertragen werden.
Vorzugsweise ist die Kommunikationsverbindung bidirektional ausgelegt. Das heißt, das Steuersignal S kann von der Aktuatoreinheit 2 an die Steuervorrichtung 3 oder umgekehrt gesendet werden. Somit kann die Aktuatoreinheit 2 zum Beispiel Betriebsparameter, wie eine Ist-Drehzahl oder Diagnosedaten mittels des Steuersignals S an die Steuervorrichtung 3 zur Auswertung übermitteln. Umgekehrt kann die Steuervorrichtung 3 zum Beispiel ein Steuersignal S zum Einstellen bestimmter Betriebsparameter, wie eine Soll-Drehzahl, oder eines bestimmten Betriebszustands, wie zum Beispiel „ein“ oder „aus“, an die Aktuatoreinheit 2 übertragen. In dem Steuersignal S kann somit ein vorbestimmter Steuerbefehl oder eine Botschaft kodiert sein, die die Kommunikationspartner oder Teilnehmer „verstehen“ oder „lesen“ können.
Die Steuerschaltung 2a ist zum Betreiben des Aktors 2b ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich bei der Steuerschaltung 2a um eine Treiberschaltung oder einen Gerätetreiber für den Aktor 2b. Das heißt, die Steuerschaltung 2a kann das Steuersignal S in ein Einstellsignal E für den Aktor 2b umwandeln oder übersetzen. Das Einstellsignal E kann konkrete Einstellungen oder Werte umfassen, mit denen der Aktor 2b beaufschlagt werden kann, um den jeweiligen Steuerbefehl umzusetzen. Zum Beispiel kann die Einstellung eine Frequenz und/oder eine Spannung und/oder einen Strom und/oder eine andere vorgegebene Geräteeinstellung sein.
Es kann passieren, dass in einer Aktuatoreinheit 2, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, der Aktor 2b ausgewechselt oder ersetzt werden soll. In einem Kraftfahrzeug kann das zum Beispiel passieren, wenn eine neue Serie von Fahrzeugen produziert, oder eine Fahrzeugserie modernisiert werden soll. Unterschiedliche Aktoren 2b können jedoch für unterschiedliche Kommunikationsarten ausgelegt sein. Zum Beispiel wurde in bisherigen Serienfahrzeugen auf eine Kommunikation mittels Pulsweitenmodulation (PWM) gesetzt. In moderneren Kraftfahrzeugen wird diese Kommunikationsart jedoch vermehrt durch den LIN-Standard (LIN: Local interconnect network) ersetzt. Die Kommunikationsarten LIN und PWN sind vorliegend nur beispielhaft gewählt. Natürlich können noch andere Kommunikationsarten in analoger Weise verwendet werden. LIN und PWM sind an sich bekannte Standards, um einen Signaltypen anzugeben und eine Signalform für ein Steuersignal S festzulegen. Beide nutzen zur Datenübertragung zum Beispiel ein digitales Signalformat, bei dem der Pegel zwischen zwei Zuständen, nämlich „High“ und „Low“ abwechselt. Dabei können sowohl PWM als auch LIN den High Pegel als rezessiven Pegel oder Referenzpotential nutzen.
Allerdings unterscheiden sich die Signaltypen LIN und PWM in der Modulation oder Zusammensetzung des Signals. Bei der PWM wird der Steuerbefehl über ein Tastverhältnis (Duty-Cycle) zwischen High und Low Pegel in einer Pulsperiode kodiert. Bei LIN wird der Steuerbefehl gemäß dem LIN-Protokoll kodiert, wobei ein Header und eine Response in einem Frame verbunden sind. Neben dem Nachrichtenaufbau gibt es auch andere charakteristische Merkmale anhand derer ein LIN-Signal von einem PWM- Signal unterscheidbar ist. Dazu gehört zum Beispiel die Schaltfrequenz zwischen High und Low Pegel, die bei PWM zwischen 50-500 Hz und bei LIN im kHz-Bereich liegt.
Damit der Aktor 2b mittels der Steuervorrichtung 3 gesteuert werden kann, muss die Steuerschaltung 2a in der Lage sein, das Steuersignal S abhängig von der jeweiligen Kommunikationsart zu erkennen. Das heißt, der Steuersignaltyp muss mit der für den Aktor 2b und/oder die Steuerschaltung 2a verständlichen oder konformen Kommunikationsart übereinstimmen. Um zu vermeiden, dass beim Ersetzen des Aktors 2b auch die Steuerschaltung 2a ausgetauscht werden muss, ist die Steuerschaltung 2 wie in Fig. 1 gezeigt, multifunktional, also zur Verarbeitung von Steuersignalen mit verschiedenen Signaltypen ausgebildet. Vorliegend kann die Steuerschaltung 2a entsprechend zum Beispiel Signale vom Typ LIN und vom Typ PWM verarbeiten. Dadurch ist die Steuerschaltung 2a universell einsetzbar.
Zum Realisieren der Multifunktionalität ist die Steuerschaltung 2a gemäß
Fig.1 wie folgt ausgestaltet. Die Steuerschaltung 2a umfasst einen
Eingangsanschluss 10, der eine Schnittstellenkomponente zum Koppeln der Steuervorrichtung 3 ausbildet. Der Eingangsanschluss 10 ist vorliegend beispielhaft als Steckverbinder ausgebildet und kann mit einem komplementären Steckverbinder der Steuervorrichtung 3 in einer Steckverbindung verbunden werden.
Der Eingangsanschluss 10 umfasst vorliegend drei Anschlusskontakte, welche physikalische Anschlussmittel für die Steuervorrichtung 3 ausbilden. Ein Anschlusskontakt ist dem vorgenannten Signalanschluss 11 zum Übertragen des Steuersignal S zugeordnet. Die weiteren beiden Anschlusskontakte sind einem Plusanschluss 12 und ein Minusanschluss 13 zugeordnet.
Neben den Anschlusskontakten umfassen die Anschlüsse 11 , 12 und 13 beispielsweise eine jeweilige Anschlussleitung oder Signalleitung. Diese stellen die Verkabelung der nachfolgend noch näher bezeichneten Bauteile der Steuerschaltung 2a bereit. Die interne Verschaltung der Steuerschaltung 2a ist dadurch umgesetzt.
An dem Plusanschluss 12 ist ein Pluspotential U+ angelegt oder abgreifbar. An dem Minusanschluss 13 ist ein Minuspotential U- angelegt oder abgreifbar. Das Minus- und Pluspotential U-, U+ sind vorgegebene Bezugspotentiale in dem elektrischen Netzwerk, hier beispielsweise dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs, in dem die Aktuatoreinheit 2 eingesetzt wird. U+ und U- können zum Beispiel von einem Energiespeicher, wie etwa einer Fahrzeugbatterie vorgegeben sein. Das Minuspotential U- ist ein Massepotential oder eine Erdung für das Netzwerk. Die Wasserpumpensteuerung gemäß Fig.1 kann zum Beispiel in einem Bordnetzteil mit 12V-Nennspannung (abgreifbar zwischen U+ und U-) eingesetzt sein, sodass U+ 12 Volt und U- 0 Volt betragen kann.
U+ und U- können als die Referenzpotentiale zum Erzeugen des Steuersignals S genutzt werden. Das heißt, das Steuersignal S, das an dem Steueranschluss 11 abgreifbar ist, kann zwischen U+ und U- hin und her geschaltet werden. Für die Umsetzung als digitales Signal kann dies bedeuten, dass ein Signal am Signalanschluss 11 mit einen Wert größer 7V, als Signalpegel „High“ und mit einen Wert kleiner 7V als Signalpegel „Low“ interpretiert wird.
Zur Signalverarbeitung des Steuersignals S umfasst die Steuerschaltung 2a ein Steuergerät 20. Das Steuergerät 20 ist zum Beispiel als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet. Der Signalanschluss 11 ist mit einem Signaleingang 24 des Steuergeräts 20 gekoppelt. Der Signaleingang 24 kann zum Beispiel durch einen Pin des Steuergeräts 20 ausgebildet sein.
Das Steuergerät 20 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Signalverarbeitungsmodule. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Signalverarbeitungsmodule ein LIN-Modul 22 und ein PWM-Modul 23. Das LIN-Modul 22 ist zum Verarbeiten von Steuersignalen nach dem LIN-Standard ausgebildet. Das PWM-Modul 23 ist zum Verarbeiten von Steuersignalen, die als PWM-Signale vorliegen, ausgebildet. Beide Module 22, 23 sind insbesondere über den Signaleingang 24 mit dem Signalanschluss 11 gekoppelt. Das heißt, beide Module 22, 23 nutzen eine gemeinsame Signalleitung zum Übertragen des jeweiligen Steuersignals S. Zwischen dem LIN-Modul 22 und dem PWM-Modul 23 kann das Steuergerät 20 zur Signalübertragung mit der Steuervorrichtung 3 umschalten und zwar abhängig davon, welchen Signaltypen die Steuervorrichtung 3 vorgibt.
Das LIN-Modul 22 kann als sogenannter LIN-Tranceiver in ein herkömmliches oder handelsübliches Steuergerät zur PWM- Signalverarbeitung integriert sein. Solche Kombinationssteuergeräte sind an sich bekannt. Durch die Schalten des LIN-Moduls 22 in dem Steuergerät 20 auf denselben Anschluss (hier Steuereingang 24) wie das PWM-Modul 23, kann sich am Signalanschluss 11 und somit am Steuereingang 24 ein sogenannter Open-X-Ausgang für das PWM-Modul 23 ausbilden, wobei X zum Beispiel für Drain oder Source oder Collector als Anschlusskontakte für einen Transistor stehen kann. Das heißt, der Steuereingang 24 ist bei Aktiviertem PWM-Modul unbeschaltet (unabhängig von einer eventuellen Schutzbeschaltung) „potentielles“ - er bleibt schwebend, sodass kein definiertes Bezugspotential abgreifbar ist. Das kann insbesondere an der Verwendung von Halbleiterschaltelementen, wie einem Transistor liegen, die zum Beispiel zum Aufbauen der Steuervorrichtung 3 zum Einsatz kommt. An dem Steuereingang 24 kann nur mittels einem entsprechenden Kopplungselement eine elektrische Verbindung zu einem einzigen, also ausschließlich zu einem Betriebspotential hergestellt werden.
Um die PWM Kommunikation zu ermöglichen, ist deshalb ein solches Kopplungselement vorzusehen. Dieses Kopplungselement kann aber aufgrund von herstellerinternen oder durch Kommunikationsstandards vorgegebenen Vorgaben für die LIN-Kommunikation unzulässig oder unerwünscht sein.
In Fig. 1 ist das Kopplungselement deshalb durch eine Schalteinheit 30 umgesetzt. Die Schalteinheit 30 ist dem PWM-Modul 23 zugeordnet. Die Schalteinheit 30 ist ausgebildet, in einem aktivierten Zustand den Signalanschluss 11 mit einem vorgegebenen Referenzpotential zu verbinden. Dadurch wird das Referenzpotential an dem Signalanschluss 11 beziehungsweise dem Signaleingang 24 bereitgestellt. In einem deaktivierten Zustand der Schalteinheit 30 ist die Verbindung hingegen getrennt oder unterbrochen, der Signaleingang ist insbesondere „potentiallos“. Um eine PWM-konforme Kommunikation zu ermöglichen, kann die Schalteinheit 30 somit in den aktivierten Zustand versetzt werden oder sein. Um eine LI Inkonforme Kommunikation zu ermöglichen, kann die Schalteinheit 30 hingegen in den deaktivierten Zustand versetzt werden oder sein.
Vorliegend ist das Referenzpotential zum Beispiel das Pluspotential U+. Somit ist die Schalteinheit 30 zwischen dem Signaleingang 24 und dem Plusanschluss 12 angeschlossen. In einer alternativen Ausgestaltung wäre es denkbar, das Minuspotential U- als das Referenzpotential zu nutzen. Dann könnte die Schalteinheit 30 zwischen dem Signaleingang 24 und dem Minusanschluss 13 angeschlossen sein. Die Schalteinheit 30 umfasst einen Kopplungswiderstand 31 sowie ein Schaltelement 32. Der Kopplungswiderstand 31 und das Schaltelement 32 sind in einer Reihen- oder Serienschaltung aneinander angeschlossen. Dabei ist das Schaltelement 32 zwischen Kopplungswiderstand 31 und Plusanschluss 12 angeschlossen. Alternativ können der Kopplungswiderstand 31 und das Schaltelement in ihrer Schaltreihenfolge zum Beispiel vertauscht sein.
Der Kopplungswiderstand 31 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein sogenannter Pull up-Widerstand. Der Widerstand kann entsprechend der gängigen Anforderungen für die PWM-Kommunikation dimensioniert sein. Das Schaltelement 32 kann die Schaltfunktion, also das Verbinden oder Trennen des Plusanschlusses 12 und des Signalanschlusses 11 bzw. des Signaleingangs 24 umsetzen. Das Schaltelement 32 ist vorzugsweise als Halbleiterschalter, wie zum Beispiel als MOSFET ausgebildet. Zum Umschalten kann das Schaltelement 32 zwischen zwei verschiedenen Schaltzuständen, nämlich „ein“ beziehungsweise „aktiviert“ oder „aus“ beziehungsweise „deaktiviert“ verstellt oder geschaltet werden. Im eingeschalteten Zustand des Schaltelements 32 ist die Schalteinheit 30 aktiviert. Im ausgeschalteten Zustand des Schaltelements 32 ist die Schalteinheit 30 hingegen deaktiviert.
Mittels der Schalteinheit 30 kann somit bei Bedarf, also insbesondere wenn die PWM-Kommunikation benötigt wird, der Kopplungswiderstand 31 zugeschaltet werden. Wird hingegen die LIN-Kommunikation benötigt, kann der Kopplungswiderstand 31 abgeschaltet werden.
Das Steuergerät 20 umfasst wie in Fig. 1 gezeigt, auch eine Aktivierungseinheit 21 . Die Aktivierungseinheit hat vorliegend mehrere Funktionen. Zum einen kann die Aktivierungseinheit 21 den Signaltyp des Steuersignals S gemäß einem vorgegebenen Ermittlungskriterium ermitteln. Das heißt, die Aktivierungseinheit 21 kann feststellen, welchen Signaltyp, also welche Kommunikationsart die Steuervorrichtung 3 für die Ansteuerung nutzt. Wie die Ermittlung gemäß dem Ermittlungskriterium umgesetzt sein kann, ist im späteren Verlauf noch näher beschrieben.
Des Weiteren kann die Aktivierungseinheit 21 dasjenige der Signalverarbeitungsmodule aktivieren, welches dem ermittelten Signaltyp zugeordnet ist. Wird also gemäß dem Ermittlungskriterium der Signaltyp LIN erkannt, wird zum Beispiel das LIN-Modul 22 aktiviert. Das PWM-Modul 23 ist dann deaktiviert. Wird im Gegensatz dazu der Signaltyp PWM erkannt, wird das PWM-Modul 23 aktiviert. Das LIN-Modul 22 ist dann deaktiviert. Zum Aktivieren kann die Aktivierungseinheit 21 ein entsprechendes Aktivierungssignal A an das jeweilige Modul 22, 23 bereitstellen. Das jeweils aktive Modul 22, 23 kann dann das Steuersignal S gemäß dem zugeordneten Signaltyp verarbeiten, um das Einstellsignal E zu ermitteln. Das heißt, das aktive Modul kann die Ansteuerung des Aktors 2b durchführen oder übernehmen.
Schließlich kann die Aktivierungseinheit 21 abhängig von dem erkannten Signaltyp und dem ausgewählten Signalverarbeitungsmodule auch sie Schalteinheit 30 zum Schalten zwischen dem eingeschalteten und dem ausgeschalteten Zustand ansteuern. Dazu kann die Aktivierungseinheit 21 die Schalteinheit 30 mit dem Steuersignal A ansteuern. Zum Bereitstellen des Aktivierungssignals A an die Schalteinheit 30, kann die Schalteinheit 30 zum Beispiel an einen Enable Pin des Steuergeräts 20 angeschlossen sein.
Die Aktivierung der Schalteinheit 30 erfolgt insbesondere nur dann, wenn das zugeordnete Signalverarbeitungsmodul aktiviert ist oder aktiviert werden soll. Das heißt, die Schalteinheit 30 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur dann aktiviert, wenn auch das PWM-Modul 23 aktiviert ist oder zum Aktivieren ausgewählt ist. Ist hingegen das nicht zugeordnete Signalverarbeitungsmodul, vorliegend also das LIN-Modul 22 aktiviert oder dazu ausgewählt, ist die Schalteinheit 30 hingegen deaktiviert. Die Funktionalität der Steuerschaltung 2 zum Wechseln zwischen den verschiedenen Signalverarbeitungsmodi wird nachstehend anhand von Fig. 2 noch näher erläutert. Die Steuerschaltung 2a kann, wie in Fig. 1 gezeigt, auch eine Eingangsbeschaltung 40 umfassen, die beispielsweise zwischen dem Signalanschluss 11 und dem Steuereingang 24 angeschlossen ist. Die Eingangsbeschaltung 40 umfasst zum Beispiel Bauteile oder Baugruppen in einer elektrischen Schaltung, wie sie in bekannter Weise für die Signalaufbereitung des Steuersignals S eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann mittels der Eingangsbeschaltung 40 eine Signalverstärkung oder eine Signalfilterung durchgeführt werden.
Anhand von Fig. 2 wird nun noch einmal die Funktionalität der Steuerschaltung 2a beispielhaft im Detail erklärt. Fig. 2 zeigt dazu ein schematisches Verfahrensablaufdiagramm mit einzelnen Verfahrensschritten für ein Verfahren zum Betreiben der Steuerschaltung 2a.
In einem Schritt S1 wird dabei zunächst das jeweilige Steuersignal S für den an die Steuerschaltung 2a angeschlossenen Aktor 3 über den Signalanschluss 11 von der Steuervorrichtung 3 übertragen oder bereitgestellt. Beim erstmaligen Anschließen der Steuervorrichtung 3 an die Steuerschaltung 2a kann über den Signalanschluss 11 mittels der Steuervorrichtung 3 zum Beispiel ein Begrüßungssignal oder Kopplungssignal empfangen oder ausgesendet werden. Das Steuersignal S wird zum Beispiel über die Eingangsbeschaltung 40 an den Signaleingang 24 des Steuergeräts 20 übertragen.
Das Steuersignal S kann zunächst von der Aktivierungseinheit 21 detektiert werden. In einem Schritt S2 des Verfahrens kann die Aktivierungseinheit 21 den Signaltyp des Steuersignals S gemäß dem vorgegebenen Ermittlungskriterium ermitteln oder bestimmen. Dabei kann die Aktivierungseinheit 21 zum Beispiel die charakteristischen Merkmale des Steuersignals S auswerten. Gemäß dem Ermittlungskriterium kann zum Beispiel eine Auswertung nach der Frequenz oder einem bei PWM- Kommunikation charakteristischen Tastverhältnis des Steuersignals S erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann gemäß dem Ermittlungskriterium zum Ermitteln des Signaltyps zum Beispiel auch von der Aktivierungseinheit 21 zunächst die Schalteinheit deaktiviert und dann ein Signalpegel am Signalanschluss 11 ausgewertet werden. Das heißt, bei deaktivierter Schalteinheit 30 kann das Potential am Signaleingang 24 überprüft werden. Liegt der Pegel auf „High“, kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf den Signaltyp LIN zurückgeschlossen werden. Liegt der Signalpegel hingegen auf „Low“ oder ist „schweben“ kann auf den Signaltyp PWM rückgeschlossen werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Signaltyperkennung besteht darin, dass gemäß dem Ermittlungskriterium die Schalteinheit 30 mittels der Aktivierungseinheit 21 zum Beispiel zyklisch abwechselnd aktiviert und deaktiviert wird. Das Steuersignal S wird dann zunächst im aktivierten Zustand auf den möglichen Signaltyp überprüft, indem die dem Signaltyp zugeordneten Identifikationsmerkmale mit für den jeweiligen Signaltyp hinterlegten, vorgegebenen Merkmalswerten verglichen werden. Anschließend wird dies im deaktivierten Zustand wiederholt. Das zyklische Umschalten kann so lange erfolgen, bis zum Beispiel eine gültige Kommunikation erkannt wurde.
In einem Schritt S3 des Verfahrens wird als nächstes mittels der Aktivierungseinheit 21 das dem Signaltyp zugeordnete Signalverarbeitungsmodul ausgewählt. Ist der Signaltyp LIN, wird somit zum Beispiel das LIN-Modul 22 ausgewählt und aktiviert. Ist der Signaltyp PWM, wird hingegen das PWM-Modul ausgewählt und aktiviert.
Danach oder zum Beispiel im Wesentlichen zeitgleich wird zusätzlich die Schalteinheit 30 in einem Schritt S4 aktiviert oder deaktiviert. Die Schalteinheit 30 soll im vorliegenden Ausführungsbeispiel dabei nur zusammen mit dem PWM-Modul 23 aktiviert sein. Ist hingegen das LIN- Modul 22 für die Signalverarbeitung ausgewählt, wird oder bleibt die Schalteinheit 30 hingegen deaktiviert. In einem Schritt S5 erfolgt die Verarbeitung des Steuersignals S dann mit dem jeweils ausgewählten Signalverarbeitungsmodul. Das heißt, das ausgewählte Modul 22, 23, wird für die Signalverarbeitung, also insbesondere die Steuerung oder Diagnose des Aktors 2b übernommen und insbesondere beibehalten. Dabei kann die Steuerschaltung 2a die Einstellungen für den Aktor 2b bestimmen oder aktuelle Einstellungen des Aktors 2b erfassen oder auslesen, um Diagnosedaten zu generieren.
Das beschriebene Verfahren kann zum Beispiel immer dann durchgeführt werden, wenn die Steuervorrichtung 3 oder die Aktuatoreinheit 2 an sich aus einem ausgeschalteten oder deaktivierten Zustand oder einem Ruhemodus heraus aktiviert wird. Alternativ kann das Verfahren zum Beispiel auch im Betriebsmodus oder aktivierten Modus der Aktuatoreinheit 2 nach vorbestimmten Zeitintervallen periodisch oder wiederholt durchgeführt werden. So kann sichergestellt werden, dass jederzeit für den Aktor 2b die passende Kommunikationsart zur Ansteuerung gewählt ist.
Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie für eine multifunktionale
Steuerschaltung 2a sowohl eine LIN- als auch eine PWM-konforme Kommunikation mit einem zu steuernden Gerät realisiert sein kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1 . Steuerschaltung (2a) für ein elektronisch steuerbares Gerät umfassend:
- einen Signalanschluss (11 ) zum Erfassen eines jeweiligen Steuersignals (S) von zumindest einer daran angeschlossenen Steuervorrichtung (3) zum Steuern des elektronisch steuerbaren Geräts,
- ein Steuergerät (20) zur Verarbeitung des jeweiligen Steuersignals (S), wobei das Steuergerät (20) dazu zumindest zwei verschiedene Signalverarbeitungsmodule (22, 23) umfasst, die mit dem gemeinsamen Signalanschluss (11 ) verbunden sind,
- eine Aktivierungseinheit (21 ) einerseits zum Ermitteln eines Signaltyps des jeweiligen Steuersignals (S) gemäß einem vorgegebenen Ermittlungskriterium, und andererseits zum Aktivieren desjenigen der Signalverarbeitungsmodule (22, 23), welches dem ermittelten Signaltyp zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (2a) eine Schalteinheit (30) aufweist, welche einem der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule (22, 23) zugeordnet ist, wobei die Schalteinheit (30) ausgebildet ist, in einem aktivierten Zustand den Signalanschluss (11 ) mit einem vorgegebenen Referenzpotential zu verbinden, und wobei die Aktivierungseinheit (21 ) ausgebildet ist, die Schalteinheit (30) in Abhängigkeit von dem ermittelten Signaltyp und in Abhängigkeit von dem aktivierten Signalverarbeitungsmodul (22, 23) zu aktivieren oder zu deaktivieren.
2. Steuerschaltung (2a) nach Anspruch 1 , wobei ein erstes der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule (22, 23) ausgebildet ist, das jeweilige Steuersignal (S) als PWM-Signal zu verarbeiten.
3. Steuerschaltung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweites der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule (22, 23) ausgebildet ist, das jeweilige Steuersignal (S) gemäß dem LIN- Standard zu verarbeiten. Steuerschaltung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei die Schalteinheit (30) dem ersten Signalverarbeitungsmodul (23) zugeordnet ist. Steuerschaltung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schalteinheit (30) einen Kopplungswiderstand (31 ) und ein Schaltelement (32) umfasst, wobei der Signalanschluss (11 ) über den Kopplungswiderstand (31 ) mit dem Referenzpotential gekoppelt ist und das Schaltelement (32) ausgebildet ist, den Signalanschluss (11 ) über den Kopplungswiderstand (31 ) mit dem Referenzpotential zu verbinden. Steuerschaltung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aktivierungseinheit (21 ) zum Ermitteln des Signaltyps ausgebildet ist, gemäß dem Ermittlungskriterium eine Frequenz des Steuersignals (S) gemäß einem vorgegebenen Auswertekriterium auszuwerten. Steuerschaltung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aktivierungseinheit (21 ) zum Ermitteln des Signaltyps ausgebildet ist, gemäß dem Ermittlungskriterium die Schalteinheit (30) zu deaktivieren und einen Signalpegel am Signalanschluss (11 ) auszuwerten. Steuerschaltung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aktivierungseinheit (21 ) zum Ermitteln des Signaltyps ausgebildet ist, gemäß dem Ermittlungskriterium die Schalteinheit (30) zyklisch abwechselnd zu aktivieren und zu deaktivieren und das Steuersignal (S) im aktivierten und deaktivierten Zustand jeweils auf ein dem jeweiligen Signaltyp zugeordneten Identifikationsmerkmal zu überprüfen. Aktuatoreinheit für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem elektronisch steuerbaren Gerät und einer Steuerschaltung (2a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zum Betreiben einer Steuerschaltung (2a) für ein elektronisch steuerbares Gerät, folgende Schritte umfassend:
- Erfassen eines jeweiligen Steuersignals (S) von zumindest einer an die Steuerschaltung (2a) angeschlossenen Steuervorrichtung (3) zum Steuern des elektronisch steuerbaren Gerät mittels eines Signalanschlusses (11 ),
- Verarbeiten des jeweiligen Steuersignals (S) mittels eines Steuergeräts (20), wobei das Steuergerät (20) dazu zumindest zwei verschiedene Signalverarbeitungsmodule (22, 23) umfasst, die mit dem gemeinsamen Signalanschluss (11 ) verbunden sind, und
- für das Verarbeiten: einerseits Ermitteln eines Signaltyps des jeweiligen Steuersignals (S) gemäß einem vorgegebenen Ermittlungskriterium, und andererseits Aktivieren desjenigen der Signalverarbeitungsmodule (22, 23), welches dem ermittelten Signaltyp zugordnet ist, mittels einer Aktivierungseinheit (21 ), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer von der Steuerschaltung (2a) umfassten Schalteinheit (30), welche einem der zumindest zwei Signalverarbeitungsmodule (22, 23) zugeordnet ist, in einem aktivierten Zustand der Signalanschluss (11 ) mit einem vorgegebenen Referenzpotential gekoppelt wird, und mittels der Aktivierungseinheit (21 ), die Schalteinheit (30) in Abhängigkeit von dem ermittelten Signaltyp und in Abhängigkeit von dem aktivierten Signalverarbeitungsmodul (22, 23) aktiviert oder deaktiviert wird.
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