用于车辆中的控制装置的接收装置及用于产生同步脉冲的方法

摘要

本发明涉及一种用于车辆中的控制装置的接收装置(3)，其具有用于产生同步脉冲的电压发生器(30)，所述电压发生器包括第一电压源(3.1)、电流源(3.5)和电流吸收器(3.6)，其中，所述电压发生器(30)在预定的规格边界内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲，并且其中，所述接收装置(3)将用于信号传输同步的所述同步脉冲经由数据总线(5)输出至至少一个传感器(7)，以及涉及一种用于产生同步脉冲的方法。依据本发明，所述电压发生器(30)经由所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)通过对总线负载的充电和/或放电产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲。

权利要求

1.一种用于车辆中的控制装置的接收装置，其具有用于产生同步脉冲(Psync)的电压发生器(30，30')，所述电压发生器包括第一电压源(3.1)、电流源(3.5)和电流吸收器(3.6)，其中，所述电压发生器(30，30')在预定的规格边界(Vo，Vu)内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲(Psync)，并且其中，所述接收装置(3，3')将用于信号传输同步的所述同步脉冲(Psync)经由数据总线(5)输出至至少一个传感器(7)，其特征在于，所述电压发生器(30，30')经由所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)通过对总线负载的充电和/或放电产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲(Psync)。

2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述电压发生器(30，30')包括至少一个数字触发电路(32，42)和至少一个数模转换器(34，44)，其产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)。

3.根据权利要求2所述的接收装置，其特征在于，第一数字触发电路(42)和第一数模转换器(44)产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源(3.5)。

4.根据权利要求2或3所述的接收装置，其特征在于，第二数字触发电路(32)和第二数模转换器(34)产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流吸收器(3.6)。

5.根据权利要求2所述的接收装置，其特征在于，一个共有的数字触发电路(32)和一个共有的数模转换器(34)产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源(3.5)和所述电流吸收器(3.6)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的接收装置，其特征在于，所述电流源(3.5)提供大于或等于0mA的电流值，其中，所述电流吸收器(3.6)提供小于0mA的电流值。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的接收装置，其特征在于，所述至少一个数字触发电路(32，42)存储和/或计算所述同步脉冲(Psync)的所述预定的形状和所述预定的时间曲线，其中，所述至少一个数字触发电路(32，42)将相应的数字字符输出至所述至少一个数模转换器(34，44)。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的接收装置，其特征在于，所述至少一个数字触发电路(32，42)基于静电流(I0)和所述总线负载来调节所述同步脉冲(Psync)，其中，静电流调节为所述静电流(I0)提供尺度，并且达到的同步脉冲幅度(Max)为所述总线负载提供尺度，其中，能够通过对总线电压(UBus)的评估来确定所述同步脉冲幅度(Max)。

9.根据权利要求8所述的接收装置，其特征在于，限定判决门限(Ureg)和时间窗口(Δtreg)以用于评估所述总线电压(UBus)，其中，当所述同步脉冲(Psync)在位于所述时间窗口(Δtreg)之前的时间点(treg1)达到所述判决门限(Ureg)时，所述至少一个数字触发电路(32，42)识别过高的同步脉冲幅度(Max1)，其中，当所述同步脉冲(Psync)在所述同步脉冲(Psync)的周期时间(tsync)期间未达到所述判决门限(Ureg)时，所述至少一个数字触发电路(32，42)识别过低的同步脉冲幅度(Max2)，并且其中，当所述同步脉冲(Psync)在位于所述时间窗口(Δtreg)内的时间点(treg2)达到所述判决门限(Ureg)时，所述至少一个数字触发电路(32，42)识别正确的同步脉冲幅度(Max)。

10.一种用于产生同步脉冲的方法，所述同步脉冲用于同步在接收装置(3，3')与至少一个传感器(7)之间的、经由车辆中的数据总线(5)的后续的信号传输，其中，在预定的规格边界(Vo，Vu)内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲(Psync)，并且由所述接收装置(3)将所述同步脉冲(Psync)传输至所述至少一个传感器(7)，其特征在于，产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲(Psync)。

说明书

用于车辆中的控制装置的接收装置及用于产生同步脉冲的

方法

技术领域

[0001] 本发明基于根据独立权利要求1的类别的用于车辆中的控制装置的接收装置以及根据独立权利要求10的类别的用于产生同步脉冲的相应的方法。

背景技术

[0002] 为了将传感器数据传输至车辆中的中央控制装置(ECU)，用于乘员保护系统的外围的传感器大多使用电流接口(例如，PAS4、PSI5)。在最新的一代的电流接口(PSI5)中，借助于同步在接收器处实现了具有多个传感器的总线驱动。对于同步的功能，将由中央控制装置(ECU)产生以电压脉冲为形式的工作周期，该电压脉冲被总线上的传感器检测到并且被标识为数据传输的新周期的开端。这个电压脉冲被描述为同步脉冲，并且这个电压脉冲借助于对总线负载进行充电或放电的电流源和电流吸收器而产生。典型地，该电压脉冲每500μs重复一次。

[0003] 因此，对于具有一个传感器或者多个传感器的同步的系统的运作重要的是，用于所有可能的总线配置和在所有可能的运行条件下的同步脉冲具有确定的形状和确定的时间曲线。因此，在已知的同步的总线系统中，通常以预定的边沿陡度来应用在图3中示出的梯形同步脉冲PT。在此，该边沿陡度在第一特征曲线的边沿陡度与第二特征曲线的边沿陡度之间，该第一特征曲线表示下限Vu，而该第二特征曲线表示上限Vo。在同步的总线运行期间，在信号传输的频谱中，同步脉冲PT的梯形通过高的谐波含量将导致加强的电磁辐射(EMV)。能够例如通过图4示出的同步脉冲PT(其具有带有四个圆角的梯形)在一定程度上对其产生反作用。

[0004] 在公开的文献DE 10 2009 001 370 A1中，描述了一种用于接收电流信号的接收装置、具有该接收装置的电路装置以及一种用于通过总线系统传输电流信号的方法。所描述的接收装置包括用于接收多个发射器的电流信号的至少两个总线接口装置，其中，每个总线接口装置被构造用于分别连接至至少一个总线连接装置，并且所描述的接收装置包括用于将同步脉冲输出至总线接口装置以同步发射器的控制装置。该总线连接装置以至少一个相互的时间偏置将多个同步脉冲输出至多个发射机，其中，多个同步脉冲分别具有带有圆角的梯形。

发明内容

[0005] 与之相反，依据本发明的具有独立权利要求1的特征的用于车辆中的控制装置的接收装置和依据本发明的具有独立权利要求10的特征的用于产生同步脉冲的方法具有如下优点，通过在预定边界中的同步脉冲的正弦形状能够实现尽可能小的电磁辐射，尤其在信号传输的频谱范围中(100kHz至300kHz)。

[0006] 本发明的核心和优点在于不仅圆化了同步脉冲的角，并且如此地优化了整个形状，以便电磁辐射尽可能地被保持限制于同步脉冲的基波的区域中。

[0007] 本发明的实施例提供了一种用于车辆中的控制装置的接收装置，具有用于产生同步脉冲的电压发生器，所述电压发生器包括第一电压源、电流源和电流吸收器。所述电压发生器在预定的规格边界内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲，并且所述接收装置将用于信号传输同步的所述同步脉冲经由数据总线输出至至少一个传感器。依据本发明，所述电压发生器经由所述电流源和所述电流吸收器通过对总线负载的充电和/或放电来产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲。在此，电流源例如提供大于或等于0mA的电流值，而电流吸收器提供小于0mA的电流值。

[0008] 此外，提出了一种用于产生同步脉冲的方法，所述同步脉冲用于同步在接收装置与至少一个传感器之间的经由车辆中的数据总线的后续的信号传输。在预定的规格边界内以预定的形状和预定的时间曲线来产生所述同步脉冲，并且由所述接收装置将所述同步脉冲传输至至少一个传感器。依据本发明，产生基本上为正弦振荡的所述同步脉冲。

[0009] 优选地，所述同步脉冲能够在至少一个传感器与接收装置之间的信号传输之前或开始时由接收装置传输至所述至少一个传感器。

[0010] 通过从属权利要求给出的措施和改进方案实现了对独立权利要求1中给出的用于车辆中的控制装置的接收装置的有利的改善。

[0011] 尤其有利地，电压发生器包括至少一个数字触发电路和至少一个数模转换器，其产生基本上正弦形的参考电流并且将所述参考电流输出至所述电流源和所述电流吸收器。

[0012] 在依据本发明的接收装置的有利的设计方案中，第一数字触发电路和第一数模转换器能够产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源。第二数字触发电路和第二数模转换器同样能够产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流吸收器。这以有利的方式实现了同步脉冲的鲁棒性，并且减少了电磁辐射。此外，同步脉冲的触发能够在电路的数字部分完全展开，这由于半导体技术的总是进步的扩展而能够实现节约面积的解决方案。接收器的电源能够在同步脉冲期间从数据总线解耦，而在此期间激活用于产生同步脉冲的电压发生器。因为用于产生同步脉冲的电压发生器包括电流源和电流吸收器，因此能够省去对与电流源和电流吸收器串联的附加的开关的需求。

[0013] 在依据本发明的接收装置的另一有利的设计方案中，一个共有的数字触发电路和一个共有的数模转换器能够产生基本上正弦形的参考电流并且将该参考电流输出至所述电流源和所述电流吸收器。通过共有地使用数字触发电路和数模转换器能够减少电压发生器的构件的数量并且节省布局面积。

[0014] 能够或者在数字部分或在数字的触发电路中存储同步脉冲的形状，或者借助于算法来计算同步脉冲的形状。数模转换器根据N-比特的数字字符来产生参考电流，其经由电流源或电流吸收器被引入到数据总线，并且对数据总线上的负载进行充电或放电。为了产生基本上正弦形的同步脉冲，即正弦形或近似正弦形的同步脉冲，将正弦形地或近似正弦形地控制电源源和电流吸收器。能够根据辐射原因来如此地选择数字字符的分辨率，以使得能够没有显著的跳跃地来形成同步脉冲。总线负载的容量对总线电流进行积分，并以这种方式来平滑数字总线上的电压。

[0015] 在依据本发明的接收装置的另一有利的设计方案中，所述至少一个数字触发电路能够基于静电流和总线负载来调节所述同步脉冲，其中，静电流调节为所述静电流提供尺度，并且达到的同步脉冲幅度为所述总线负载提供尺度。能够通过对总线电压的评估来确定所述同步脉冲幅度。能够通过对总线电压的评估而获得有关达到的同步脉冲幅度的信息。对静电流的认识是必需的，以便在同步脉冲开始时通过电压发生器的电流源来确保静电流正确的接管。限定判决门限并且在限定的时间窗口内例如通过比较器来监控判决门限，以评估所述总线电压。当所述同步脉冲在位于所述时间窗口之前的时间点达到所述判决门限时，所述至少一个数字触发电路识别过高的同步脉冲幅度。当所述同步脉冲在所述同步脉冲的周期时间期间未达到所述判决门限时，所述至少一个数字触发电路识别过低的同步脉冲幅度。当所述同步脉冲在位于所述时间窗口内的时间点达到所述判决门限时，所述至少一个数字触发电路识别正确的同步脉冲幅度。原则上，能够在同步脉冲的任意位置来实施对同步脉冲幅度的评估，例如也可沿着上升沿或下降沿。当然，希望获得最小的容差并且因此获得在脉冲电压的最大值范围中的最可靠的调节，因为在此电压遭受最小的变化。同步脉冲的持续时间保持稳定，在此期间能够相应于来自幅度评估的信息来标度数模转换器输出的参考电流的阶梯高度。能够例如根据最小可能的阶梯高度与标准因子的乘积来计算阶梯高度。可以根据来自电流源或电流吸收器的最小电流来得出最小的阶梯高度。在过低的同步信号的情形下将放大标准因子，而在过高的同步信号的情形下将减小标准因子，直至达到正确的高度并且在时间窗口内超过判决门限。

附图说明

[0016] 在附图中示出并且在下文中将进一步描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记表示实施相同或类似功能的部件或元件。

[0017] 图1示出了一种具有依据本发明的、用于车辆中的控制器的接收装置的第一实施例的传感器装置的示意方框图，该接收装置产生并输出经优化的同步脉冲。

[0018] 图2示出了一种具有依据本发明的、用于车辆中的控制器的接收装置的第二实施例的传感器装置的示意方框图，该接收装置产生并输出经优化的同步脉冲。

[0019] 图3示出了传统的梯形的同步脉冲在预定边界之内的形状和时间曲线的示意性图示。

[0020] 图4示出了传统的经圆化的梯形的同步脉冲在预定边界之内的形状和时间曲线的示意性图示。

[0021] 图5示出了依据本发明的经优化的同步脉冲在预定边界之内的形状和时间曲线的示意性图示。

[0022] 图6示出了在依据本发明的经优化的同步脉冲期间的总线电压的示意性图示。

[0023] 图7示出了在依据本发明的经优化的同步脉冲期间的总线电流的示意性图示。

[0024] 图8以三个具有不同的幅度的同步脉冲示出了调节同步脉冲幅度的原理的示意性图示，其中仅有中间的曲线位于指定边界之内。

[0025] 图9示出了在依据本发明的经优化的同步脉冲期间的总线电流的第二个示意性图示。

具体实施方式

[0026] 如由图1和图2可见的那样，所示出的传感器装置1、1′包括数据总线5、至少一个传感器7并且分别包括依据本发明的用于车辆中的控制器的接收装置3、3′的一个实施例。依据本发明的接收装置3、3′分别包括用于产生同步脉冲Psync的电压发生器30、30′，其具有第一电压源3.1、电流源3.5和电流吸收器3.6。依据本发明，该电压发生器30、30′经由电流源3.5和电流吸收器3.6通过对总线负载的充电和/或放电产生基本上为正弦振荡的同步脉冲Psync。

[0027] 如由图5可见的那样，电压发生器30、30′在预定的规格边界Vo、Vu内以预定的形状和预定的时间曲线产生同步脉冲Psync。接收装置3、3′将用于同步后续的信号传输的同步脉冲Psync经由在数据总线5输出至至少一个传感器7。为了使得具有一个传感器7或者多个传感器的同步的总线系统运作，所示出的同步脉冲Psync对于所有可能的总线配置并且在所有可能的工作条件下均具有确定的形状和确定的时间曲线。如由图5进一步可见的那样，该同步脉冲Psync具有边沿陡度，该边沿陡度通过表示下部边界Vu的第一特征曲线的边沿陡度和表示上部边界Vo的边沿陡度被预先给定。通过正弦形或者类正弦形，如此地在预定边界Vu、Vo中优化同步脉冲Psync，以使得能够达到尽可能小的电磁辐射，尤其是在信号传输的频谱范围(100kHz至300kHz)之内，该电磁辐射被限制在该同步脉冲Psync的基波的范围上。

[0028] 如由图1和图2进一步可见的那样，该电压发生器30、30′包括至少一个数字的触发电路32、42和至少一个数模转换器34、44，它们产生基本上为正弦形的参考电流并且将其输出至电流源3.5和电流吸收器3.6。所示出的实施例能够非常鲁棒地实现同步脉冲Psync并且能够降低电磁辐射。此外，用于产生同步脉冲Psync的电流源3.5和电流吸收器3.6的触发能够完全在接收装置3、3′的数字部分中展开，这由于半导体技术的总是进步的扩展而实现节约面积的解决方案。

[0029] 如由图1和图2进一步可见的那样，在产生和输出同步脉冲Psync期间，通过开关单元3.4将接收装置3、3′的其余的电路3.3的电源3.2从数据总线5解耦，并在此期间激活用于产生该同步脉冲Psync的电压发生器30、30′。因为电压发生器30、30′包括电流源3.5和电流吸收器3.6，所以省去了对与该电流源3.5和电流吸收器3.6串联的附加的开关的需求。

[0030] 如由图1进一步可见的那样，所示出的依据本发明的接收装置3的第一实施例包括第一电压发生器30，其包括产生基本上正弦形的参考电流并且将其输出至电流源3.5的第一数字触发电路42和第一数模转换器44，以及产生基本上正弦形的参考电流并且将其输出至电流吸收器3.6的第二数字触发电路32和第二数模转换器34。

[0031] 如由图2进一步可见的那样，所示出的依据本发明的接收装置3′的第二实施例包括第二电压发生器30′，其包括产生基本上正弦形的参考电流并且将其输出至电流源3.5和电流吸收器3.6的共有的数字触发电路32和共有的数模转换器34。通过共有地利用用于电流源3.4和电流吸收器3.6的数字触发电路32和数模转换器34能够减少图1中的电压发生器30的构件的数量。由此将相较于图1中的电压发生器30为图1中的电压发生器30′削减布局面积或者硅片面积。

[0032] 或者在数字部分中或在数字触发电路32、42中存储同步脉冲Psync的形状，或者借助于算法在数字部分或数字触发电路32、42中计算同步脉冲Psync的形状。至少一个数模转换器34、44根据N-比特的数字字符来产生一个参考电流，该参考电流经由电流源3.5或者电流吸收器3.6被引入到数据总线，并且对数据总线上的负载充电或者放电。为了产生图5中的正弦形的或者近似正弦形的同步脉冲Psync，将正弦形地或近似正弦形地控制电流源3.5和电流吸收器3.6。图6和图7绘出了用于产生同步脉冲Psync的原理的流程控制，其中，图6示出了一个电压脉冲Usync，而图7示出了一个相应的电流脉冲Isync。在该同步脉冲Psync起始时间点t1，电流源3.5由接收装置3、3′的电压源3.2提供一个静电流I0。电流源3.5根据由现有技术已知的静电流重新调整来获得关于该静电流I0的信息。在该电压脉冲Usync的第一个转折点处，从电流源3.5中流出最大的电流Isync并且在电压脉冲Usync的最大值Max处又仅仅从电流源3.5中流出静电流I0。为了实现该同步脉冲Psync的下降沿，将在达到电压最大值Max之后减小通过电流源3.5的电流Isync，直至该电流最后至零并且电流吸收器3.6启动放电过程。然后，在电压脉冲Usync的第二个转折点处，最大的电流Isync流入电流吸收器3.6并且随后又减小，直至电流源3.5重新参与并且在该同步脉冲Psync的最后的阶段直至末端时间点t2电流源3.5提供电流Isync。在末端时间点t2，重新从接收装置3、3′的电压源3.2接收静电流。因此，电流源3.5在该同步脉冲Psync的持续时间tsync期间提供大于或者等于0mA的电流值并且电流吸收器3.6提供小于0mA的电流值。

[0033] 根据辐射原因来如此地选择数字字符的分辨率，以使得能够在无明显的阶跃的情况下形成同步脉冲Psync。总线负载的容量对总线电流IBus进行积分并且以这样的方式来平滑在数据总线5上的电压UBus。该总线负载能够根据总线运行而较强地变化并且要求电流源3.5和电流吸收器3.6的确定的驱动能力。这就意味着：电流源3.5和电流吸收器3.6能够提供或者吸收足够高的电流，以便在没有信号下降和信号变形的情况下实现同步脉冲Psync的期望的形状。该驱动能力在选择所测量的数模转换器34、44的分辨率时是一个重要的影响量。

[0034] 如由图5可见的那样，将设置对于同步脉冲Psync的形状和边沿陡度的要求。首先，边沿陡度不应过小，因为这将导致传感器7的识别时间的较大的公差。这转而将限制传感器7的最大数量并且由此降低数据吞吐量。再者，该边沿陡度不应过大，因为这将导致增强的电磁辐射。较强地影响该同步脉冲Psync的曲线的两个量是总线负载和传感器7或者多个传感器的静电流I0。不同的总线和传感器配置具有较强地不同的负载和静电流I0。为了能够在尽管较强的总线负载和静电流变化的情况下示出在预定边界Vu、Vo之内的同步脉冲Psync，将执行对总线电流IBus或者总线电压UBus的调节。

[0035] 数字触发电路32、42根据静电流重新调节使用关于静电流I0的信息并且将关于所达到的同步脉冲幅度最大值Max的信息用于调节该同步脉冲Psync。对静电流I0的认识是必需的，以便在该同步脉冲Psync开始时通过电压同步脉冲发生器的电流源3.5确保该静电流I0的正确的接管。电压发生器30、30′将被描述为同步脉冲发生器，其产生同步脉冲Psync并且包括至少一个数字触发电路32、42、至少一个数模拟转换器34、44、电流源3.5、电流吸收器3.6和用于电流源3.5的电源3.1。将通过对总线电压UBus的评估来确定该同步脉冲幅度最大值Max。限定判决门限Ureg和一个时间窗口△treg，以用于评估总线电压UBus。当该同步脉冲Psync在时间窗口△treg之前的时间点treg1达到该判决门限Ureg时，至少一个数字触发电路32、42识别过高的同步脉冲幅度Max1。在图8中通过第一特征曲线K1来表示该情况。当同步脉冲Psync在该同步脉冲Psync的周期时间tsync期间未达到该判决门限Ureg时，至少一个数字触发电路32、42识别过低的同步脉冲幅度Max2。在图8中通过第二特征曲线K2来表示该情况。当该同步脉冲Psync在位于时间窗口△treg内的时间点treg2达到该判决门限Ureg时，至少一个数字触发电路32、42识别正确的Max。在图8中通过第三特征曲线K3来表示该情况。该判决门限Ureg能够例如由一个比较器来监控。如果过早地超过该判决门限Ureg，即在监控时间窗口△treg之前，那么已经产生了过高的同步脉冲Psync。如果从未超过该判决门限Ureg，那么已经产生了过低的同步脉冲Psync。仅在在监控的时间窗口△treg中超过该判决门限Ureg时，才存在具有正确的高度的同步脉冲Psync。原则上，能够在该同步脉冲Psync的任意位置执行对该同步脉冲幅度的评估，例如也能够沿着上升或者下降沿。当然，希望获得最小的容差并且因此获得在脉冲电压Usync的最大值范围中的最可靠的调节，因为在此电压遭受最小的变化。

[0036] 如由图9可见的那样，该同步脉冲的持续时间tsync保持稳定，而此期间相应于来自幅度评估的信息来标度基于至少一个数模转换器34、44的输出的电流脉冲Isync的阶梯高度Sh。由最小可能的阶梯高度与标准因子的乘积来计算阶梯高度Sh。可以根据来自电流源3.5或电流吸收器3.6的可输出的最小电流来得出最小的阶梯高度。在过低的同步脉冲Psync的情形下放大标准因子并且在过高的同步脉冲Psync的情形下缩小标准因子，直至达到正确的高度并且在时间窗口△treg中超过该判决门限Ureg。

[0037] 依据本发明的用于产生用于同步在接收装置3、3′和至少一个传感器7之间的、经由车辆中的数据总线5的后续的信号传输的同步脉冲Psync的方法的实施形式在预定边界Vo、Vu之内以预定的形状和预定时间曲线产生同步脉冲Psync。在至少一个传感器7和接收装置3、3′之间的信号传输开始时，同步脉冲Psync从接收装置3、3′传输至至少一个传感器7。依据本发明，同步脉冲Psync基本上被产生为正弦振荡。