WO2002071585A2 - Schaltung und verfahren zur vorgabe eines startsignals für einen controller - Google Patents

Schaltung und verfahren zur vorgabe eines startsignals für einen controller Download PDF

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Michael Horbelt
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the invention relates to a circuit and a method for specifying a start signal, a controller being transferred from a first state to a second state depending on the start signal, the energy consumption of the controller being higher in the second state than in the first state according to the independent claims.
  • DE 196 45 944 AI shows a control device for an on-board network with at least two batteries that can be recharged by a generator and are used to supply various consumers.
  • the control device and thus the microcontroller it contains are supplied with information via various connections.
  • the control device or the included microcontroller can emit control signals via other connections.
  • the on-board power supply control unit opens or closes the connection between the two batteries and goes into sleep mode after being switched off. To wake up from sleep mode, a field effect transistor is switched through to start up the control unit by supplying a signal.
  • Control devices such as the on-board electrical system control device just described are generally sent to a standby or sleep mode on account of the quiescent current requirements or their quiescent current consumption, if this is not currently required or is not being used.
  • All of these control devices which can be set temporarily in a standby or sleep mode, irrespective of whether they are used in the vehicle or in another location, become cyclically active in a type of Pollmg operation. This applies above all to the controller and parts of the periphery. This makes it possible to record time-critical and other external events and signals, for example switch positions, during these active phases. Depending on this, the entire control unit is then reactivated or remains in sleep mode or standby mode. This procedure leads to a high current consumption of the control unit.
  • the invention is based on a method and a circuit for specifying a start signal, a controller being transferred from a first state, a standby or sleep mode m to a second state of an active nature depending on the start signal, the energy consumption of the controller being transferred in the second State is higher than in the first state.
  • the circuit has a clocked energy source, which outputs an energy signal in the context of this clock and the start signal is formed as a function of this energy signal.
  • the actual control device can even be switched off completely and only the wake-up circuit, ie the circuit, can be supplied with energy.
  • the quiescent energy consumption, in particular quiescent current consumption, of the wake-up circuit, which is caused by the use of the clocked is primarily relevant Energy source or a clocked energy signal can be reduced to a minimum.
  • a threshold switching means in particular a comparator, which is connected to the clocked energy source, advantageously results in a simple possibility of detecting the signal state.
  • a memory means with at least one memory cell is advantageously connected to the threshold switching means, the signal state can be preserved as the memory cell content and thus made more processable and comparable.
  • the memory means is designed as a shift register and the memory cell content is shifted in time with the clocked energy source, complex selection methods and comparison methods are possible, which ultimately result in the delivery of a start signal as a wake-up signal to the microcontroller.
  • a further storage means also in particular in the form of a register, especially in the form of a shift register, contains a certain storage content, in particular in the form of a bit pattern, and a start signal is triggered by comparing the bit patterns.
  • a simple evaluation means in the form of simple logic can advantageously be used for this purpose, this evaluation means being connected to the at least one storage means and outputting the start signal to the controller. It is also advantageously conceivable that if two storage means are used for comparison, a storage means in an active phase of the controller is filled with predefinable content by the controller, so that the controller itself can specify the start criteria.
  • the clocked energy source is preferably designed to be adjustable, so that the level of the energy signal output in the clock can be changed.
  • the use of such clocked, high-level energy signals then advantageously enables additional information to be obtained, which can be used, for example, for diagnostic purposes.
  • the level of the energy signal is advantageously carried out by an adjusting means, in particular a state machine, whereby a predeterminable change in the energy signal can be implemented.
  • a reference means can advantageously be provided by means of which the threshold value of the threshold value switching means can be changed.
  • FIG. 1 shows a wake-up circuit according to the invention in connection with possibilities of Input signal generation and connection to the controller.
  • Figure 2 shows the signal curve with a single-clocked energy source.
  • FIG. 3 shows, in a further embodiment, a circuit according to the invention with a plurality of signal connections and the option for changing the height of the energy signal.
  • the signal curve with high variation of the energy signal is shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a circuit according to the invention with reference means for varying the comparison threshold.
  • FIG. 1 shows a circuit 100 according to the invention with a controllable energy source, in particular a current source and a clocking means 103 combined in a clocked energy source 101.
  • the energy source can be a voltage source, a charge source, a current source, etc.
  • a power source is referred to below as the preferred embodiment.
  • the clocked current source 101 is connected to a threshold switching means, in particular a comparator 104, at the second input of which a reference threshold Ur is applied.
  • the threshold switching means 104 is in turn connected to a storage means 105, in particular a register, for example a shift register, the individual cells of which are designated by Z.
  • This storage means 105 in turn has a connection to an evaluation means 106, in particular a simple comparison logic.
  • 107 further storage means, in particular registers 108 and 109, which on the one hand can be located inside the evaluation means 106 or outside of it, but inside the circuit 100, via connection 112, the microcontroller or controller 110 receives a start signal or wake-up Signal transmitted.
  • the wake-up signal can also initially operate a switching means, which is not explicitly shown here and through which the energy supply of the controller 110 can be provided.
  • the switching means can be arranged externally or internally, based on the controller 110, or can also be part of 100.
  • the controller 110 is unidirectionally or bidirectionally connected to the optional registers 108 or 109 via connection 111, e.g. B. via a serial interface, e.g. SPI.
  • a switch 115 is connected to the input terminal 119 of the circuit 100, which switches via a consumer 120, in particular a resistor, with a voltage which corresponds in particular to the battery voltage in the vehicle, connected is.
  • the circuit 100 itself is also supplied with energy with a supply voltage Uv, where Uv can correspond to the battery voltage ü, can be formed therefrom or corresponds to an own energy supply.
  • controller 110 for example controller 110 or corresponding ground connections, are omitted since these are known and are not essential.
  • resistor 134 which represents parasitic resistances of switch 115, which arise, for example, from manufacturing inaccuracies, material properties or aging or wear of the switch.
  • a circuit is optionally shown, which likewise carries out a signal generation to the connection 119, with which a controllable energy source, in particular a controllable current source 118, is controlled from an analog circuit 117.
  • This circuitry may be in place of or in addition to switch 115.
  • the current source 102 is clocked by the clock generator 103.
  • the battery voltage and Ur the threshold value or here the reference voltage is represented by Ü.
  • switch 115 With switch 115 closed the voltage is applied to input 119.
  • pulse I of width tl to t2 is triggered by clock 103.
  • a voltage level U 1 is set, which differs from U n by the drop in the consumer 120 and in the internal resistance of the current source 102 or the parasitic resistor 114.
  • the voltage drop is at level U1, that is to say only slightly below the supply voltage.
  • the comparator Since the level Ul lies above the reference threshold Ur, the comparator, that is to say the threshold switching means 104, does not switch and a 0 is written into the cell of the register 105.
  • the clocked current source 101 again outputs a pulse I with the switch 115 closed, as a result of which a 0 is also written into the register here.
  • the register is expediently loaded with the same clock of the clock generator 103 as the clocked energy source 101, as a result of which the results from the threshold value comparison are written into the cells of the register in succession.
  • the clock in this exemplary embodiment is from tl to t3, for example with a pulse duty factor of 1 to 5, based on the pulse ranges tl to t2, which corresponds to I.
  • switch 115 is open, so that when a pulse I is output, here from t4 to t5, a level U2 is set at the input of the comparator from the clocked current source. This level then again arises at t6, where again with the one specified here Duty cycle 1 to 5 a pulse I is emitted from the clocked current source.
  • an additional switch 113 is provided. This can be operated in phases in which the quiescent current requirement is assessed as uncritical, so that possibly required high switch contact currents can be set.
  • the controller 110 can, for example, make specifications for the registers 108 and 109, whereby the logic 106 can then compare whether the query pattern formed in accordance with the respective pulses in register 105 matches the required one in 108 and / or 109 by one Generate start signal on line 112. Likewise, for security reasons, any, e.g. Two-out-of-three, six-out of eight, five-out-of-ten etc. exclusion processes, based on the register cells, are carried out.
  • FIG. 3 Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3, the same elements not being described again.
  • the circuit 200 additionally contains a selection element 203, as a result of which different connections 119a to 119d can be queried in succession or the current pulse of the clocked current source can be applied to them. As a result, several input signals of several switches 115a to 115d and associated resistors 120a to 120d can be checked.
  • FIG. 3 also contains an actuating means 202, for example a state machine, by means of which a change in the pulse height of the delivered current pulses is possible. This is then explained in more detail in FIG. 4. For example, at time t7, a first pulse of width I from t7 to t8 is again emitted by the current source.
  • actuating means 202 for example a state machine
  • a duty cycle of 1 to 3 is selected, so that an impulse I is again emitted every three scanning steps.
  • a pulse I is emitted by the current source three times in succession at times t7, t9 and t10.
  • This pulse of width I is now varied in height.
  • the actuating means 202 in particular a state machine. This results in different voltage levels U3, U4 and U5, which in this case are all above the reference Ur. This will register in the first three cells each 0, so 0 0 0 registered.
  • a pulse I of variable magnitude is again output at times tll, tl2 and tl3, as a result of which the voltage levels U7, U8 and U9 are set. In this case, all three voltage levels are below the threshold voltage, which means that registers 1 1 1 are written into.
  • the voltage levels U6, U7 and U8 are set, for example, when three pulses are emitted at tl4, tl5 and tl6.
  • switches 115a and 115b for the pulses at tl5 and tll and at tl2 and tl6. As a rule, however, they can and will also differ.
  • the impedance of the respective switch or its resistance can be determined by the different pulse heights, because it can be recognized at which current the threshold voltage is exceeded, represented by a bit pattern in the register
  • wear states of switches can be recognized via a previously created fingerprint of the switch in the register. It is said that the switch can be tested in advance with certain predetermined currents, which results in a bit pattern in the register. If the switch now wears, its resistance changes due to the parasitic effects, and the difference in the bit pattern of the register when compared, for example, with the optionally shown further registers in 107, i.e. 108 or 109, provides information about aging and wear and can therefore be added Diagnostic purposes can be used.
  • the circuit corresponds to a wake-up circuit with an adjustable and clocked current source, which is connected to a threshold value evaluation, with individual comparison results being registered.
  • a threshold value evaluation By varying the current value and / or the switching thresholds, as will be shown in FIGS. 5 and 6, the electrical properties can also be opened / closed according to the switching states.
  • FIG. 5 shows a circuit 500 which, in addition to the elements already mentioned, comprises a voltage divider with adjustable resistor 502 and a further reference setting means, for example a controllable voltage source 501.
  • the supply voltage over line 503 is selected for the circuit 500, which, as already mentioned, can correspond to the previously mentioned supply voltage Uv or, as mentioned in the previous examples, can differ from this.
  • the reference means 501 or 502 can now be used to vary those for reference thresholds, which have been predetermined at Ur.
  • an open switch 115 can be tested by varying the reference from Ur to Url or Ur2 to determine whether the level U2 is above or below, depending on the pulse current.
  • the same diagnostic properties can be achieved as by varying the currents. For example, at time Tv when switch 115 is open, it can be concluded that it is worn at a voltage level U3, or the resistance value or the impedance of another switch can be checked by changing the threshold.
  • a low resting energy value consumption can be achieved by using the clocked energy source and the controller 110 can be switched off.
  • the signal supplier to be monitored for example a switch, is thus energized in a pulsed manner from an energy source, in particular a current source.
  • the clock generator determines the time grid and the transfer of the respective measurement result to the register 105 of the actual values.
  • the logic block 106 decides on the basis of e.g. B. the overall result m the register cells, for example 0100111 and the present status bit of this energy source, that is to say for example at the switch, opened or closed via the output of a start signal, i.e. wake-up signal to the controller.
  • this result in the actual value register 105 can be compared with setpoints predeterminable from the controller in setpoint registers, wherein these setpoint registers can also be provided from outside, for example via the CAN controller, for example also by means of SPI or similar interface.
  • the current values and / or switching thresholds can be set individually or globally or individually for the switch or signal supplier.

Abstract

Schaltung und Verfahren zur Vorgabe eines Startsignals, wobei abhängig von dem Startsignal ein Controller aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführt wird, wobei die Energieaufnahme des Controllers im zweiten Zustand höher ist als im ersten Zustand, wobei die Schaltung eine getaktete Energiequelle aufweist, welche im Takt ein Energiesignal abgibt und das Startsignal abhängig von dem Energiesignal gebildet wird.

Description

Schaltung und Verfahren zur Vorgabe eines Startsignals für einen Controller
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zur Vorgabe eines Startsignals, wobei abhangig von dem Startsignal ein Controller aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überfuhrt wird, wobei die Energieaufnahme des Controllers im zweiten Zustand hoher ist als im ersten Zustand gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Dazu zeigt die DE 196 45 944 AI ein Steuergerat für ein Bordnetz mit wenigstens zwei von einem Generator aufladbaren Batterien, die zur Versorgung verschiedener Verbraucher dienen. Dem Steuergerat und damit dem darin enthaltenen MikroController werden über verschiedene Anschlüsse Informationen zugeführt. Über andere Anschlüsse kann das Steuergerat bzw. der enthaltene MikroController Steuersignale abgeben. In Abhängigkeit von vorgebbaren Daten öffnet oder schließt das Bordnetzsteuergerat die Verbindung zwischen den beiden Batterien und geht nach dem Abschalten in einen Sleep-Modus über. Dabei wird zum Wake up aus dem Sleep-Modus ein Feldeffekttransistor zur Inbetriebnahme des Steuergeräts durch Zufuhrung eines Signals durchgeschaltet. Steuergerate wie das soeben beschriebene Bordnetzsteuergerat werden in der Regel aufgrund der Ruhestromanforderungen bzw. deren Ruhestromaufnahme in einen Standby- oder Sleep-Modus geschickt, wenn dieses gerade nicht benotigt wird bzw. nicht eingesetzt wird. Dies gilt für alle Steuergerate, eben wie beispielsweise das Bordnetzsteuergerat oder Komfort- bzw. Peripheriesteuergerate insbesondere in einem Fahrzeug, welche nicht eine ununterbrochene Abarbeitung von Aufgaben, bezogen auf ihre Funktion, durchfuhren müssen. Dies gilt beispielsweise auch für Steuergerate bei Schließsystemen, Steuergerate, die Stellmotoren ansteuern wie beispielsweise Fensterheber oder Schiebedach oαer auch eine Außenspiegel- verstellung usw.
All diese zeitweise m einen Standby- oder Sleep-Modus setzbaren Steuergerate unabhängig davon, ob diese im Fahrzeug eingesetzt werden oder anderen Orts, werden m einer Art Pollmg-Betπeb zyklisch aktiv. Dies gilt vor allem für den Controller sowie Teile der Peripherie. Dadurch wird es möglich, wahrend dieser aktiven Phasen zeitkritische und sonstige externe Ereignisse und Signale, beispielsweise Schalterstellungen, zu erfassen. Abhangig davon wird dann das gesamte Steuergerat erneut aktiviert oder verbleibt im Sleep-Modus bzw. Standby-Modus . Dieses Verfahren fuhrt zu einer hohen Stromaufnahme des Steuergerätes.
Werden nun beispielsweise gleichzeitig mehrere Steuergerate auf diese Art betrieben, so ist für jedes Steuergerat nur ein bestimmter Teil der gesamt zur Verfugung stehenden Energie bzw. des Stromes einsetzbar. Dadurch können entweder nicht viele Steuergerate gleichzeitig m dieser Art betrieben werden oder es werden Losungsversuche eingesetzt, d_e darin liegen, sehr große Abtastzeiten, also Zykluszeiten, zwischen zwei Aktivitatsphasen zu wählen. Es zeigt sich somit, dass der Stand der Technik nicht m jeder Weise optimale Ergebnisse zu liefern vermag. Es gilt daher, ein Konzept zu entwickeln, mit dem die angesprochenen Problematiken beherrscht werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Schaltung zur Vorgabe eines Startsignals, wobei abhangig von dem Startsignal ein Controller aus einem ersten Zustand, einem Standby- oder Sleep-Mode m einen zweiten Zustand aktiver Natur überfuhrt wird, wobei die Energieaufnahme des Controllers im zweiten Zustand hoher ist als im ersten Zustand. Dies wird vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass die Schaltung eine getaktete Energiequelle aufweist, welche im Rahmen dieses Taktes ein Energiesignal ausgibt und das Startsignal abhangig von diesem Energiesignal gebildet wird.
Dadurch kann vorteilhafter Weise eine Senkung der Ruhestromaufnahme des Steuergerätes in Verbindung mit der erfmdungsgemaßen Schaltung erreicht werden, wahrend gleichzeitig die Echtzeitfahigkeit bezüglich αer Erfassung der Signale wahrend des ersten energiearmeren Zustandes, also dem Sleep- oder Standby-Mode m großem Umfang erhalten bleibt.
Durch die Verwendung des erfmdungsgemaßen Wake-up- Schaltkreises kann das eigentliche Steuergerat sogar vollständig abgeschaltet werden und nur der Wake-up- Schaltkreis, also die Schaltung, mit Energie versorgt werden. Dadurch ist hauptsachlich die Ruheenergieaufnahme, insbesondere Ruhestromaufnahme, der Wake-up-Schaltung relevant, welche durch die Verwendung der getakteten Energiequelle bzw. eines getakteten Energiesignals auf ein Minimum reduzierbar ist.
Dadurch wird auch die Notwendigkeit eliminiert, aus Energiebzw. Stromgrunden die Signale, welche zu einem Aktivieren der Steuereinheit bzw. des Controllers fuhren können, nur in großen Zeitabstanden zu erfassen und zu verarbeiten.
Durch Verwendung eines Schwellwertschaltmittels , insbesondere eines Komparators, welches mit der getakteten Energiequelle verbunden ist, ergibt sich vorteilhafter Weise eine einfache Möglichkeit der Signalzustandserfassung .
Wird vorteilhafter Weise ein Speichermittel mit wenigstens einer Speicherzelle mit dem Schwellwertschaltmittel verbunden, kann der Signalzustand als Speicherzelleninhalt konserviert und damit besser verarbeitbar und vergleichbar gemacht werden. Insbesondere wenn das Speichermittel als Schieberegister ausgebildet ist und der Speicherzelleninhalt im Takt der getakteten Energiequelle weitergeschoben wird, sind komplexe Auswahlverfahren und Vergleichsverfahren möglich, welche dann schlussendlich in der Abgabe eines Startsignals als Wake-up-Signal an den MikroController resultieren.
Diese Vergleichsmoglichkeit ist vorteilhafter Weise dadurch gegeben, dass ein weiteres Speichermittel, ebenfalls insbesondere als Register, speziell als Schieberegister ausgebildet, einen bestimmten Speicherinhalt, insbesondere in Form eines Bitmusters enthalt und durch den Vergleich der Bitmuster ein Startsignal ausgelost wird. Dazu kann vorteilhafter Weise ein einfaches Auswertemittel in Form einer einfachen Logik verwendet werden, wobei dieses Auswertemittel mit dem wenigstens einen Speichermittel verbunden ist und das Startsignal an den Controller ausgibt. Dabei ist es vorteilhafter Weise auch denkbar, dass bei der Verwendung zweier Speichermittel zum Vergleich ein Speichermittel in einer aktiven Phase des Controllers von diesem mit vorgebbarem Inhalt gefüllt wird, so dass der Controller selbst die Startkriterien vorgeben kann.
In einer weiteren Ausfuhrungsform wird die getaktete Energiequelle vorzugsweise einstellbar ausgebildet, so dass das im Takt ausgegebene Energiesignal in seiner Hohe veränderbar ist. Die Verwendung solcher getakteter, in der Hohe veränderter Energiesignale ermöglicht dann vorteilhafter Weise die Gewinnung zusatzlicher Informationen, die beispielsweise zu Diagnosezwecken eingesetzt werden können.
Die Hohe des Energiesignals wird vorteilhafter Weise durch ein Stellmittel, insbesondere eine Statemachine durchgeführt, wodurch eine vorgebbare Veränderung des Energiesignals implementiert werden kann.
Statt oder zusatzlich zur Verwendung eines in der Hohe variablen Energiesignals kann vorteilhafter Weise ein Referenzmittel vorgesehen werden, durch welches der Schwellwert des Schwellwertschaltmittels veränderbar ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren naher erläutert.
Dazu zeigt Figur 1 eine erfindungsgemaße Wake-up-Schaltung in Verbindung mit Möglichkeiten der Eingangssignalgenerierung sowie der Verbindung mit dem Controller.
Figur 2 zeigt den Signalverlauf bei einfach getakteter Energiequelle .
Figur 3 zeigt in einer weiteren Ausfuhrungsform eine erfindungsgemaße Schaltung mit mehreren Signalanschlussen und der Option zur Energiesignalhohenveranderung.
Der Signalverlauf bei Hohenvariation des Energiesignals ist in Figur 4 gezeigt.
Figur 5 zeigt in einer weiteren Ausfuhrungsform eine erfindungsgemaße Schaltung mit Referenzmitteln zur Variation der Vergleichsschwelle.
Der Signalverlauf bei Variation der Vergleichsschwelle ist in Figur 6 dargestellt.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind verschiedene Optionen die Erfindung betreffend mit unterschiedlichen Figuren dargestellt. Erfmdungsgemaß ist es aber möglich, die unterschiedlichen Figuren bzw. die darin gezeigten Optionen beliebig miteinander zu kombinieren um so wiederum einen erfindungsgemaßen Gegenstand zu erhalten.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemaße Schaltung 100 mit einer steuerbaren Energiequelle, insbesondere eine Stromquelle sowie einem Taktmittel 103 zusammengefasst in einer getakteten Energiequelle 101. Die Energiequelle kann eine Spannungsquelle, eine Ladungsquelle, eine Stromquelle, usw. Aus Gründen der Anschaulichkeit wird im Weiteren von einer Stromquelle, als bevorzugtem Ausfuhrungsfall gesprochen.
Die getaktete Stromquelle 101 ist mit einem Schwellwertschaltmittel, insbesondere einem Komparator 104 verbunden, an dessen zweiten Eingang eine Referenzschwelle Ur anliegt. Das Schwellwertschaltmittel 104 ist seinerseits mit einem Speichermittel 105, insbesondere einem Register, beispielsweise einem Schieberegister, verbunden, dessen einzelne Zellen mit Z bezeichnet sind. Dieses Speichermittel 105 hat wiederum eine Verbindung zu einem Auswertemittel 106, insbesondere einer einfachen Vergleichslogik.
Optional dargestellt sind mit 107 weitere Speichermittel, insbesondere Register 108 und 109, welche einerseits mnernalb des Auswertemittels 106 oder außerhalb von diesem, aber innerhalb der Schaltung 100 untergebracht sein können, über Verbindung 112 wird dem Mikrocontroller bzw. Controller 110 ein Startsignal oder Wake-up-Signal übermittelt. Dabei kann das Wake-up-Signal auch zunächst ein Schaltmittel bedienen, welches hier nicht explizit dargestellt ist und durch welches die Energiezufuhr des Controllers 110 bereitgestellt werden kann. Das Schaltmittel kann dabei extern oder intern, bezogen auf den Controller 110, angeordnet oder auch Teil von 100 sein.
Optional ist der Controller 110 über Verbindung 111 uni- oder bidirektional mit den optionalen Registern 108 bzw. 109 verbunden, z. B. über eine serielle Schnittstelle, wie z.B. SPI.
An der Eingangsklemme 119 der Schaltung 100 ist ein Schalter 115 angebunden, welcher über einen Verbraucher 120, insbesondere einen Widerstand, mit einer Spannung üb, welche insbesondere der Batteriespannung im Fahrzeug entspricht, verbunden ist. Die Schaltung 100 selbst wird ebenfalls mit einer Versorgungsspannung Uv mit Energie versorgt, wobei Uv der Batteriespannung üb entsprechen kann, aus dieser gebildet werden kann oder einer eigenen Energieversorgung entspricht .
Weitere Energieversorgungen, beispielsweise des Controllers 110 bzw. entsprechende Masseanschlüsse sind, da diese bekannt und nicht wesentlich sind, weggelassen.
Gepunktet ist am Schalter 115 ein Widerstand 134 dargestellt, welcher parasitäre Widerstände des Schalters 115 darstellt, welcher beispielsweise durch Fertigungsungenauigkeiten, Materialeigenschaften oder Alterung bzw. Verschleiß des Schalters entsteht.
Mit 116 ist optional ein Schaltkreis dargestellt, welcher ebenfalls eine Signalgenerierung zum Anschluss 119 durchfuhrt, m dem eine steuerbare Energiequelle, insbesondere eine steuerbare Stromquelle 118 aus einem Analogschaltkreis 117 gesteuert wird. Dieser Schaltkreis kann anstatt oder zusätzlich zu Schalter 115 vorhanden sein.
Die Funktionsweise wird nun anhand Figur 2 im Weiteren erläutert. Allgemein gilt, dass Hinweise der einzelnen auch nachfolgenden Ausfuhrungsformen nicht auf diese beschrankt sind, sondern m der Regel für alle Ausfuhrungsformen gelten unter der Berücksichtigung, dass die Optionen bzw. Merkmale der einzelnen Ausfuhrungsformen beliebig zu weiteren Ausfuhrungsformen kombinierbar sind.
Die Stromquelle 102 wird durch den Taktgeber 103 getaktet. In dem Spannungszeitdiagramm ü(t) von Figur 2 ist mit Üb die Batteriespannung und Ur der Schwellwert bzw. hier die Referenzspannung dargestellt. Bei geschlossenem Schalter 115 liegt die Spannung üb am Eingang 119 an. Zum Zeitpunkt tl wird durch den Taktgeber 103 ein Impuls I der Breite tl bis t2 ausgelöst. Bei geschlossenem Schalter liegt somit fast die gesamte Spannung Üb am Komparatoreingang, also nur in geringem Umfange getrieben durch die Stromquelle 102, an. Es stellt sich ein Spannungsniveau Ul ein, welches sich von Üb durch den Abfall am Verbraucher 120 sowie am Innenwiderstand der Stromquelle 102 bzw. des parasitären Widerstandes 114 unterscheidet. Bei entsprechend dimensioniertem (Einstell- Wert) der Stromquelle 102 liegt der Spannungsabfall bei Niveau Ul, also nur gering unter der Versorgungsspannung üb.
Da das Niveau Ul oberhalb der Referenzschwelle Ur liegt, schaltet der Komparator, also das Schwellwertschaltmittel 104, nicht und in die Zelle des Registers 105 wird eine 0 eingeschrieben. Zum Zeitpunkt t3 gibt die getaktete Stromquelle 101 erneut einen Impuls I bei geschlossenem Schalter 115 aus, wodurch auch hier in das Register eine 0 eingeschrieben wird. Zweckmäßiger Weise wird dazu das Register mit dem gleichen Takt des Taktgebers 103 wie die getaktete Energiequelle 101 beaufschlagt, wodurch die Ergebnisse aus dem Schwellwertvergleich nacheinander in die Zellen des Registers eingeschrieben werden.
Im einfachsten Fall ist dabei nur eine Registerzelle vorhanden. Es sind aber beliebige Anzahlen von Registerzellen je nach Komplexität der Ausfuhrungsform einsetzbar. Somit ist der Takt in diesem Ausführungsbeispiel von tl bis t3 beispielsweise mit einem Tastverhältnis von 1 zu 5, bezogen auf die Impulsbereiche tl bis t2, was I entspricht. Zum Zeitpunkt t4 ist Schalter 115 geöffnet, wodurch sich bei Abgabe eines Impulses I, hier von t4 bis t5, aus der getakteten Stromquelle ein Niveau U2 am Eingang des Komparators einstellt. Dieses Niveau ergibt sich dann erneut bei t6, wo wieder mit dem hier angegebenen Tastverhaltnissen 1 zu 5 ein Impuls I aus der getakteten Stromquelle abgegeben wird.
Da bei dieser Vorgεhensweise das zu vermessende Objekt nur mit relativ niedrigen Stromwerten beaufschlagt wird ist ein zusatzlicher Schalter 113 vorgesehen. Dieser kann in Phasen in denen die Ruhestromanforderung als unkritisch eingeschätzt wird betätigt werden, so dass evtuell geforderte hohe Schalterkontaktstrome eingestellt werden können.
An diesem Beispiel wird schon deutlich, dass beispielsweise bei Abgabe von 50μA des Impulses I bei t4, sich effektiv über den Takt t4 bis t6, beispielsweise bei einem Taktverhaltnis von 1 zu 5, eine RuheStromaufnahme von maximal lOμA ergibt. Dies ist deutlich geringer als die hohe Stromaufnahme durch den Controller 110, so dass einerseits mehrere Controller gleichzeitig mit Hilfe der Wake-up- Schaltung verwendet werden können und zum Anderen echtzeitfahige Abfragetakte der Eingangssignale, hier von Schalter 115, durchführbar sind.
über Verbindungsleitung 111 kann beispielsweise der Controller 110 Vorgaben für die Register 108 bzw. 109 machen, wodurch die Logik 106 dann vergleichen kann, ob das entsprechend der jeweiligen Impulse gebildete Abfragemuster in Register 105 mit dem geforderten in 108 und/oder 109 übereinstimmt, um ein Startsignal über der Leitung 112 zu generieren. Ebenso kann aus Sicherheitsgründen in der Logik 106 ein beliebiges, z.B. Zwei-aus-Drei-, Sechs-ausAcht-, Funf-aus-Zehn- usw. Ausschlussverfahren, bezogen auf die Registerzellen, durchgeführt werden.
Neben der Verwendung von Schalterstellungen können naturlich auch andere Signale zum Vergleich genutzt werden bzw. abgefragt werden, beispielsweise Analogsignale eines Analogschaltkreises 117, wobei der Analogschaltkreis eine steuerbare Stromquelle 118 treibt und dann diese Stromsignale verglichen werden können
In Figur 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel dargestellt, wobei gleiche Elemente nicht nochmals beschrieben werden.
Die Schaltung 200 enthalt dabei zusatzlich ein Auswahlelement 203, wodurch verschiedene Anschlüsse 119a bis 119d nacheinander abgefragt bzw. mit dem Stromimpuls der getakteten Stromquelle beaufschlagt werden können. Dadurch können mehrere Eingangssignale mehrerer Schalter 115a bis 115d und zugehörige Widerstände 120a bis 120d geprüft werden.
In Figur 3 ist außerdem ein Stellmittel 202 enthalten, beispielsweise eine Statemachine, durch welche eine Veränderung der Impulshόhe der abgegebenen Stromimpulse möglich ist. Dies wird dann in Figur 4 naher erläutert. So wird beispielsweise zum Zeitpunkt t7 ein erster Impuls wieder der Breite I von t7 bis t8 durch die Stromquelle abgegeben.
Hier ist beispielsweise ein Tastverhaltnis von 1 zu 3 gewählt, sodass also alle drei Tastschritte erneut ein Impuls I abgegeben wird. So wird bei geschlossenem Schalter 115a beispielsweise drei Mal hintereinander zu den Zeitpunkten t7, t9 und tlO ein Impuls I durch die Stromquelle abgegeben. Dieser Impuls der Breite I wird nun in seiner Hohe variiert. Dies geschieht durch das Stellmittel 202, insbesondere eine Statemachine. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Spannungsniveaus U3, U4 und U5, die in diesem Fall alle oberhalb der Referenz Ur liegen. Dadurch wird im Register in die ersten drei Zellen jeweils 0, also 0 0 0 eingeschrieben. Im weiteren Verlauf wird bei geöffnetem Schalter 115a zum Zeitpunkt tll, tl2 und tl3 erneut ein Impuls I variabler Hohe abgegeben, wodurch sich die Spannungsniveaus U7, U8 und U9 einstellen. In diesem Fall liegen alle drei Spannungsniveaus unterhalb der Schwellspannung, wodurch in die Register 1 1 1 eingeschrieben wird. Bei einem weiteren Schalter, beispielsweise 115b m geöffneter Stellung stellen sich beispielsweise bei Abgabe dreier Impulse bei tl4, tl5 und tl6 die Spannungsniveaus U6, U7 und U8 ein.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier für Schalter 115a und Schalter 115b für die Impulse bei tl5 und tll sowie bei tl2 und tl6 gleiches Spannungsniveau gewählt. Sie können und werden sich in der Regel aber auch unterscheiden.
Auf jeden Fall ergibt sich bei 115b offen, dass das Spannungsniveau U6 oberhalb der Referenzspannung Ur liegt. Somit kann beispielsweise für den Schalter 115b offen einerseits durch die Logik aus Sicherheitsgründen eine Zweiaus-Drei-Auswertung getroffen werden, also dass ein Startsignal ausgegeben wird, wenn zwei Impulse Spannungsniveaus unterhalb der Referenzspannung ergeben oder aber kann es bei bekannten Stromwerten Rückschlüsse auf den Verschleiß eines Schalters über der Zeit geben, anzusprechen sind hier vor allem die parasitären Widerstände. Nochmals festzuhalten ist an dieser Stelle, dass ein Startsignal nur dann ausgegeben wird wenn sich eine zuvor festgelegte Signalveränderung (z.B. Schalter auf/zu) ergeben hat.
An Figur 4 ist nun zu sehen, dass einerseits durch die unterschiedlichen Impulshöhen die Impedanz des jeweiligen Schalters bzw. dessen Widerstand bestimmt werden kann, weil erkannt werden kann, bei welchem Strom ein überschreiten der Schwellspannung existiert, dargestellt durch ein Bitmuster im Register, andererseits können Verschleißzustande von Schaltern über einen vorher erstellten Fingerabdruck des Schalters im Register erkannt werden. Es heißt, es kann der Schalter vorher mit bestimmten vorgegebenen Strömen nacheinander getestet werden, wodurch sich ein Bitverlauf im Register ergibt. Verschleißt nun der Schalter, so ändert sich sein Widerstand aufgrund der parasitären Effekte, und der Unterschied im Bitmuster des Registers bei einem Vergleich beispielsweise mit den optional dargestellten weiteren Registern in 107, also 108 oder 109, gibt Aufschluss über Alterung und Verschleiß und kann somit zu Diagnosezwecken genutzt werden.
D. h., die Schaltung entspricht einem Wake-up-Schaltkreis mit einstellbarer und getakteter Stromquelle, welche an eine Schwellwertauswertung angeschlossen ist, wobei einzelne Vergleichsergebnisse registriert werden. Durch Variation des Stromwertes und/oder der Schaltschwellen, wie in Figur 5 und 6 noch dargestellt wird, können nach den Schaltzustanden offen/geschlossen auch die elektrischen Eigenschaften, eben z. B. der Fingerabdruck des Schalters, bestimmt und erschlossen werden. Und dies alles bei einer sehr geringen Ruhestromaufnahme .
Eine weitere Ausfuhrungsform in Figur 5 zeigt eine Schaltung 500, die neben den bereits genannten Elementen einen Spannungsteiler mit regelbarem Widerstand 502 sowie ein weiteres Referenzeinstellmittel, beispielsweise eine regelbare Spannungsquelle 501 umfasst. Hier ist beispielsweise als Versorgungsspannung üb über Leitung 503 für die Schaltung 500 gewählt, die, wie schon erwähnt, der vorher genannten Versorgungsspannung Uv entsprechen kann oder sich wie in den vorherigen Beispielen erwähnt von dieser unterscheiden kann. Der Effekt dieser Schaltung wird nun m Figur 6 naher erläutert. Durch die Referenzmittel 501 oder 502 können nun die für Referenzschwellen, diese vorher festgelegt bei Ur, variiert werden.
Damit kann, wie durch die Referenzschwellen Url und Ur2 gezeigt, eine vergleichbare Auswertung erzielt werden, wie dies durch Variation der Strome bzw. der Impulshohe möglich
D. h. auch hier, ein geöffneter Schalter 115 kann durch Variation der Referenz von Ur zu Url bzw. Ur2 getestet werden, ob das Niveau U2 abhangig vom Impulsstrom oberhalb oder unterhalb liegt. Durch Bildung eines solchen Korridors aus Referenzschwellen können dann die gleichen Diagnoseeigenschaften erzielt werden wie durch Variation der Strome. So kann beispielsweise zum Zeitpunkt Tv bei geöffnetem Schalter 115 auf dessen Verschleiß bei einem Spannungsniveau U3 geschlossen werden oder es kann der Widerstandswert bzw. die Impedanz eines anderen Schalters durch Veränderung der Schwelle geprüft werden.
D. h. bei all diesen Ausfuhrungsbeispielen kann durch die Verwendung der getakteten Energiequelle ein niedriger Ruheenergiewertverbrauch erzielt werden und der Controller 110 kann abgeschaltet werden. Der zu überwachende Signallieferant, beispielsweise ein Schalter, wird also pulsartig aus einer dargestellten Energiequelle, insbesondere Stromquelle, bestromt. Der Taktgeber bestimmt dabei das Zeitraster sowie die Übernahme des jeweiligen Messergebnisses in das Register 105 der Istwerte. Der Logikblock 106 entscheidet anhand z. B. des Gesamtergebnisses m den Registerzellen, beispielsweise 0100111 sowie des vorliegenden Statusbits dieser Energiequelle, also beispielsweise beim Schalter, geöffnet oder geschlossen über die Ausgabe eines Startsignals, also Wake-up-Signals an den Controller.
Dieses Ergebnis im Istwert-Register 105 kann dazu mit Sollwerten vorgebbar aus dem Controller in Sollwert- Registern verglichen werden, wobei diese Sollwert-Register auch von außerhalb, beispielsweise über den CAN-Controller auch beispielsweise mittels SPI oder ahnlicher Schnittstelle von außen bereitgestellt werden können.
Dabei können die Stromwerte und/oder Schaltschwellen global oder schalterindividuell bzw. Signallieferant - individuell eingestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Scnaltung zur Vorgabe eines Startsignals, wobei abhangig von dem Startsignal ein Controller aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überfuhrt wird, wobei die Energieaufnahme des Controllers im zweiten Zustand hoher ist als im ersten Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung eine getaktete Energiequelle aufweist, welche im Takt ein Energiesignal abgibt und das Startsignal abhangig von dem Energiesignal gebildet wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein Schwellwertschaltmittel aufweist, das m t der getakteten Energiequelle verbunden ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein Speichermittel aufweist, das wenigstens eine Speicherzelle enthalt und mit dem Schwellwertschaltmittel verbunden ist.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel als Schieberegister ausgebildet ist und der Speicherzellenmhalt im Takt der getakteten Energiequelle weitergeschoben wird.
5. Schaltung nact Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung wenigstens ein weiteres Speichermittel mit wenigstens einer Speicherzelle enthalt und das Startsignal abhangig von einem Vergleich des Inhalts des Speichermittels und des Inhalts des wenigstens einen weiteren Speichermittels gebildet wird.
6. Schaltung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel mit einem Auswertemittel verbunden ist und das Startsignal vom Auswertemittel gebildet wird.
7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller mit dem weiteren Speichermittel verbunden ist, wobei der Inhalt der Speicherzelle durch den Controller vorgebbar ist, wenn sich dieser im zweiten Zustand befindet.
8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die getaktete Energiequelle einstellbar ist und damit das im Takt ausgegebene Energiesignal m seiner Hohe veränderbar ist.
9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die getaktete Energiequelle ein Stellmittel enthalt oder mit einem solchen verbunden ist, durch welches das Energiesignal vorgebbar verändert wird.
10. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert des Schwellwertschaltmittels durch ein Referenzmittel veränderbar ist.
11. Verfahren zur Vorgabe eines Startsignals, wobei abhangig von dem Startsignal ein Controller aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überfuhrt wird, wobei die Energieaufnahme des Controllers im zweiten Zustand höher ist als im ersten Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass ein getaktetes Energiesignal in der Schaltung erzeugt wird und das Startsignal abhängig von dem getakteten Energiesignal gebildet wird.
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