Titel

Steuergerät für stromgesteuerten Bus Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät zur Verbindung mit einem stromgesteuerten Bus. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Steuergerät und ein Verfahren zur Überprüfung des Steuergeräts.

Stand der Technik

Ein Steuersystem umfasst ein elektronisches Steuergerät und eine Anzahl Sensoren, die mittels eines stromgesteuerten Busses miteinander verbunden sind. Das Steuersystem kann insbesondere an Board eines Kraftfahrzeugs angebracht sein und die Sensoren können Parameter aufnehmen, die durch das Steuergerät zum Betrieb des Kraftfahrzeugs weiter geleitet oder verarbeitet werden. Das

Steuergerät stellt einen vorbestimmten Ruhestrom durch eine Busleitung des stromgesteuerten Busses bereit und einer der Sensoren verändert diesen Strom so, dass eine digitale Übertragung von Daten zwischen dem Sensor und dem Steuergerät möglich ist. Bekannte stromgesteuerte Busse umfassen beispiels- weise PAS4 und PSI5.

Beispielsweise können ein hoher Stromfluss einer digitalen 1 und ein niedriger Stromfluss einer digitalen 0 entsprechen oder umgekehrt. Das Steuergerät tastet den Strom ab und wandelt ihn in eine digitale Nachricht des Sensors um. In vor- bestimmten Zeitabständen wird ein Synchronisationsimpuls auf den Bus erzeugt.

Hierfür kann das Steuergerät eine separate Stromsteuerung umfassen, die den Synchronisationsstrom bereitstellt. Der Synchronisationsstrom kann einen Betriebsstrom des stromgesteuerten Busses übersteigen. Sind mehrere Sensoren mit dem Bus verbunden, so kann eine Selektion eines Sensors zur Datenüber- mittlung mittels des Synchronisationsimpulses erfolgen. Außerdem kann eine zeitliche Synchronisation der Sensoren mit dem Steuergerät erfolgen, um die Da- tenübermittlung zu erleichtern. Ein derartiger Betrieb, der ohne eine separate Taktleitung auskommt, wird auch asynchron genannt.

Obwohl zu jedem Zeitpunkt nur einer der Sensoren den durch die Busleitung fließenden Strom moduliert, kann dieser Strom auch von den anderen Sensoren beeinflusst sein, beispielsweise über deren Ruhestromaufnahme. Außerdem kann der fließende Strom durch externe Einflüsse variiert sein, beispielsweise durch eine elektromagnetische Einstrahlung, thermische Effekte oder Spannungsschwankungen einer Spannungsversorgung, mit dem das Steuergerät oder einer der Sensoren verbunden ist. Um eine korrekte Funktion des Steuergeräts sicherzustellen oder es zu kalibrieren, ist es üblich, das Steuergerät vor dem Einbau im Steuersystem mit einem Bus und einem oder mehreren Sensoren zu verbinden und unterschiedliche Einflüsse zu simulieren. Dabei können der Bus und die Sensoren reale Bauteile oder Nachbildungen realer Bauteile umfassen.

Das Überprüfen bzw. Kalibrieren des Steuergeräts an dem beschriebenen Aufbau ist aufwendig und zeitintensiv. Insbesondere dann, wenn jedes Steuergerät individuell kalibriert bzw. überprüft werden muss, können Fertigstellungskosten des elektronischen Steuergeräts bzw. des Steuersystems erhöht sein. Es ist Auf- gäbe der vorliegenden Erfindung, einen vereinfachten Testaufbau und ein Testverfahren zur Überprüfung des Steuergeräts bereitzustellen, die eine erleichterte und weniger kostenintensive Überprüfung des Steuergeräts erlauben. Die Erfindung löst diese Aufgaben mittels eines Steuergeräts und eines Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Zusätzlich ist ein Computerpro- grammprodukt zur Lösung der Aufgabe angegeben.

Offenbarung der Erfindung

Ein erfindungsgemäßes elektronisches Steuergerät umfasst einen Busanschluss zur Verbindung mit einer Busleitung eines stromgesteuerten Busses, eine Auswerteeinrichtung zur Abtastung des durch den Busanschluss fließenden Stroms, um eine digitale Nachricht eines mit der Busleitung verbindbaren Sensors zu erfassen, und eine Stromsteuerung zur Erzeugung eines vorbestimmten Stromimpulses durch den Busanschluss, um den Sensor in einen vorbestimmten Synch- ronisationszustand zu versetzen. Dabei ist die Stromsteuerung dazu eingerichtet, den Strom durch den Busanschluss derart zu steuern, dass er einem Betriebsstrom durch den Sensor entspricht.

Die Stromsteuerung zur Erzeugung des Synchronisationsimpulses kann auf die- se Weise dazu verwendet werden, den Bus und den Sensor elektrisch zu simulieren. Dadurch ist es möglich, das Steuergerät ohne einen externen Testaufbau zu überprüfen, gegebenenfalls sogar im verbauten Zustand (Built In Seif Test, BIST). Zur Realisierung dieser Vorgehensweise kann ein übliches Steuergerät verwendbar sein, so dass keine zusätzlichen internen Schaltungen erforderlich sind. Eine für das Steuergerät erforderliche Fläche auf einem Silizium-Chip kann unverändert sein.

Die Stromsteuerung kann zur Einstellung unterschiedlicher Ströme verwendet werden, die sich im Betrieb des Busses ergeben können. Eine Überprüfung bzw. Kalibrierung des Steuergeräts kann so vereinfacht und mit geringeren Mitteln durchführbar sein. Außerdem kann die Überprüfung bzw. Kalibrierung weniger Zeit in Anspruch nehmen. Dadurch kann das elektronische Steuergerät mit verringertem Aufwand und somit mit verringerten Kosten herstellbar sein. In einer Ausführungsform ist der Betriebsstrom einem Ruhestrom durch den

Sensor zugeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist der Betriebsstrom einem Sendestrom durch den Sensor zugeordnet. Der Ruhestrom und der Sendestrom können zwei unterschiedliche, binäre Werte repräsentieren, die zur Übertragung von Informationen zwischen dem Sensor und dem Steuergerät verwen- det werden. Beispielsweise kann der Ruhestrom einer binären 0 und der Sendestrom einer binären 1 entsprechen oder umgekehrt. Es kann überprüft werden, ob die Auswerteeinrichtung einen durch die Stromsteuerung eingestellten Strom als Ruhestrom oder Sendestrom erkennen kann. Es kann auch überprüft werden, ob eine vorbestimmte zeitliche Abfolge von Ruhestrom und Sendestrom, die durch die Stromsteuerung am Busanschluss hervorgerufen wird, seitens der

Auswerteeinrichtung zur Erfassung eines korrekten digitalen Datentelegramms führt.

Die Auswerteeinrichtung kann eine Stromquelle zur Bereitstellung eines durch den Busanschluss fließenden Stroms umfassen und die Stromsteuerung kann dazu eingerichtet sein, den bereitgestellten Strom zu verändern, um den Sensor zu simulieren.

Üblicherweise umfasst die Auswerteeinrichtung eine Stromquelle, die nicht in Be- trieb ist, während ein Synchronisationsimpuls mittels der Stromsteuerung erzeugt wird. Durch den gleichzeitigen Betrieb der Stromquelle und der Stromsteuerung kann ein realistischer Test durchgeführt werden, der die Auswerteeinrichtung samt der Stromquelle umfasst. Ein Überprüfungsergebnis der Auswerteeinrichtung kann daher zutreffender bzw. realistischer sein.

In einer Ausführungsform ist die Stromsteuerung dazu eingerichtet, den Strom durch den Busanschluss mit einer Frequenz zu verändern, die einer Übertragungsrate des Sensors über die Busleitung entspricht. Anders ausgedrückt kann die Stromsteuerung dazu eingerichtet sein, den Strom durch den Busanschluss schneller zu beeinflussen als dies lediglich für die Erzeugung eines Synchronisationsimpulses erforderlich wäre. Durch die Bereitstellung einer ausreichend schnellen Stromsteuerung kann eine Datenübertragung vom Sensor zur Steuereinrichtung mit voller Übertragungsgeschwindigkeit simuliert werden. Die Überprüfung des Steuergeräts kann somit unter Bedingungen stattfinden, die denen im Betrieb des Steuergeräts entsprechen. Bevorzugterweise ist die Stromsteuerung auch dazu eingerichtet, ausreichend große Ströme zu steuern, um die Strombeeinflussung durch den Sensor realistisch zu simulieren.

In einer Ausführungsform ist die Stromsteuerung analog steuerbar und die Stromsteuerung umfasst einen Digital-Analog-Wandler. Durch die analoge Steuerbarkeit der Stromsteuerung kann ein Verhalten des Sensors, der mittels der Busleitung am Busanschluss angeschlossen ist, genau nachgebildet werden. Durch den Digital-Analog-Wandler kann eine Überprüfung des Steuergeräts durch eine digitale Verarbeitungseinrichtung ermöglicht sein, die vom Steuergerät umfasst sein kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Stromsteuerung eine Stromquelle und eine Stromsenke. Die Stromquelle kann zur Bereitstellung des Synchronisationsimpulses vorgesehen sein und die Stromsenke kann für eine ausrei- chend schnelle Beendigung des Synchronisationsimpulses bereitstehen. Die se- paraten Elemente der Stromsteuerung können in verbesserter Weise zur Simulation des Betriebsstroms durch den Sensor eingesetzt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überprüfung des beschriebenen Steuergeräts umfasst Schritte des Steuerns des Stroms durch den Busanschluss mittels der Stromsteuerung so, dass er einem Betriebsstrom durch einen mit dem Busanschluss verbindbaren Sensor entspricht, das Abtastens des durch den Busanschluss fließenden Stroms mittels der Auswerteeinrichtung und des Bestimmens, ob die Auswerteeinrichtung den Strom korrekt abgetastet hat.

Das Verfahren kann einfach auf dem Steuergerät implementierbar sein. In einer Ausführungsform kann das Steuergerät programmierbare Funktionsblöcke umfassen, die im Rahmen des Verfahrens so konfiguriert werden, dass das Steuergerät dem oben beschriebenen Steuergerät entspricht. So kann es möglich sein, das erfindungsgemäße Steuergerät auf einfache Weise auf der Basis eines bekannten Steuergeräts bereitzustellen.

Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer programmierbaren Steuereinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren

Datenträger gespeichert ist.

Kurze Beschreibung der Figuren Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

Fig. 1 ein elektronisches Steuersystem; Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überprüfung des Steuergeräts von Figur 1 darstellt. Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Figur 1 zeigt ein Steuersystem 100 mit einem elektronischen Steuergerät 105, vorzugsweise zum Einsatz an Bord eines Kraftfahrzeugs. Das Steuersystem 100 umfasst neben dem Steuergerät 105 einen oder mehrere Sensoren 1 10 und einen stromgesteuerten Bus 1 15, der die Sensoren 1 10 mit dem Steuergerät 105 verbindet. Der stromgesteuerte Bus 1 15 umfasst eine Busleitung 120 und eine weitere Leitung, die durch entsprechende Masse-Symbole in Figurl angedeutet ist. Die Anordnung der Sensoren 1 10 ist exemplarisch parallel; In einer anderen Ausführungsform können die Sensoren 1 10 jedoch auch in Serie mit dem Bus

1 15 verbunden sein. In einer Ausführungsform ist die Zahl der Sensoren 1 10 beschränkt, beispielsweise auf vier. Es können jedoch stets auch weniger Sensoren 1 10 verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform können auch mehr als vier Sensoren 1 10 möglich sein.

Die Sensoren 1 10 können beispielsweise zur Aufnahme von Temperaturen, Schalterpositionen oder Drücken eingerichtet sein.

Das Steuergerät 105 umfasst einen Busanschluss 125 zur Verbindung mit der Busleitung 120, einen optionalen Schalter 130, eine Stromsteuerung 135, einen weiteren Schalter 140 und eine Auswerteeinrichtung 145. Der Schalter 130 kann vorgesehen sein, um den Busanschluss 125 elektrisch von einer externen Schnittstelle 128 des Steuergeräts zu trennen. Ist der Schalter 130 nicht vorgesehen, so entspricht der Busanschluss 125 der Schnittstelle 128. Ferner sind in der dargestellten Ausführungsform eine Verarbeitungseinrichtung 150 und ein

Digital-Analog-Wandler 155 vorgesehen. Die Stromsteuerung 135 ist gebildet durch eine Stromquelle 160 und eine Stromsenke 165. Zur besseren Verständlichkeit sind noch eine erste Spannungsversorgung 170 für die Stromsteuerung 135 und eine zweite Spannungsversorgung 175 für die Auswerteeinrichtung 145 dargestellt.

In einem normalen Kommunikationsbetrieb, in dem das Steuergerät 105 über den Bus 1 15 mit einem Sensor kommuniziert, ist der Schalter 130 geschlossen. Um eine Kommunikation des Steuergeräts 105 mit einem Sensor 1 10 zu ermög- liehen wird zunächst mittels der Stromsteuerung 135 ein vorbestimmter Stromimpuls auf den Bus 1 15 erzeugt. Der symbolische Schalter 140 zeigt an, dass hier- für die Auswerteeinrichtung 145 von der Stromsteuerung 135 getrennt bzw. deaktiviert ist. Zur Erzeugung des Synchronisationsimpulses wird in der vorliegenden Ausführungsform zuerst die Stromquelle 160 dazu angesteuert, einen vorbestimmten Strom am Busanschluss bzw. durch die Busleitung 120 zu bewir- ken, während die Stromsenke 165 deaktiviert ist. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, die der Länge des Synchronisationsimpulses entspricht, wird die Stromquelle 160 deaktiviert und die Stromsenke 165 aktiviert, um einen vordefinierten Abbau des durch den Busanschluss 125 bzw. die Busleitung 120 fließenden Stroms zu bewirken. Danach werden sowohl die Stromquelle 160 als auch die Stromsenke 165 deaktiviert.

Der Schalter 140 wird geschlossen bzw. die Auswerteeinrichtung 145 wird in Betrieb genommen. Die Auswerteeinrichtung 145 umfasst üblicherweise eine eigene Stromquelle, die einen vordefinierten Strom im Bereich von beispielsweise 4 bis 65 mA durch den Busanschluss 165 bzw. die Busleitung 120 bewirkt.

Durch den Synchronisationsimpuls werden die Sensoren 1 10 in einen vordefinierten Zustand überführt. In einer Zeitspanne bis zum folgenden Synchronisationsimpuls, beispielsweise 500 ms, haben die Sensoren 1 10 Gelegenheit, Daten an das Steuergerät 105 zu übermitteln. Dabei ist eine Übermittlungsreihenfolge der Sensoren 1 10 vordefiniert. Bestimmt einer der Sensoren 1 10, dass ein für ihn vorbestimmtes Zeitfenster zwischen den Synchronisationsimpulsen erreicht ist, so verändert er den durch die Busleitung 120 fließenden Strom, indem es seinen Innenwiderstand verändert. Dazu kann der Sensor 1 10 eine eigene Einrichtung zur Stromsteuerung umfassen, etwa eine Konstantstromquelle oder -senke.

Üblicherweise ist der Sensor 1 10 dazu eingerichtet, den Strom durch die Busleitung 120 entweder unbeeinflusst zu lassen oder auf einen vorbestimmten Wert zu ändern. In einer anderen Ausführungsform kann der Sensor 1 10 auch dazu eingerichtet sein, den Strom auf zwei unterschiedliche Werte einzustellen. In beiden Fällen ergeben sich zwei unterschiedliche Stromwerte, die üblicherweise zwei unterschiedlichen binären Symbolen, beispielsweise 0 und 1 , zugeordnet sind. Eine zeitliche Abfolge des durch die Busleitungen 120 fließenden Stroms entspricht somit einem in Strom codierten Impuls- oder Datentelegramm, das eine digitale Nachricht repräsentiert. Die Auswerteeinrichtung 145 tastet den Strom bzw. dessen zeitlichen Verlauf ab und kann so das Datentelegramm empfangen. Der Ruhestrom und der Sendestrom, die die beiden binären Symbole repräsentieren, sind in ihren absoluten Werten unter Umständen variabel und können beispielsweise bezüglich einer Betriebsspannung des Steuergeräts 105 oder des Sensors 1 10 definiert sein. Um zu testen, ob die Auswerteeinrichtung 145 in der Lage ist, ein Datentelegramm unter unterschiedlichen Bedingungen, d. h. bei unterschiedlichen absoluten Werten für den Ruhestrom und den Sendestrom, zu empfangen, ist es üblicherweise erforderlich, den Bus 1 15 und wenigstens einen Sensor 1 10 aufzubauen bzw. nachzubilden und mit dem Busanschluss 125 zu verbinden. Im Unterschied dazu wird vorgeschlagen, das Verhalten der Auswerteeinrichtung 145 gegenüber unterschiedlichen Strömen durch den Busanschluss 145 mit Bordmitteln des Steuergeräts 105 zu bestimmen.

Ist der Bus 1 15 mit dem Steuergerät 105 verbunden, kann es von Vorteil sein, ihn mittels des Schalters 130 vom Busanschluss 125 zu trennen. Der Schalter 140 wird geschlossen bzw. die Auswerteeinrichtung 145 in Betrieb genommen. Dadurch wird auch die Stromquelle innerhalb der Auswerteeinrichtung 145 mit dem Busanschluss 125 verbunden. Nun wird die Stromsteuerung 135 dazu angesteuert, den durch den Busanschluss 125 fließenden Strom derart zu verändern, dass der Ruhestrom, der Sendestrom oder die zeitliche Abfolge zwischen Ruhe- und Sendestrom sich so verhält wie ein mittels des Busses 1 15 mit dem Steuergerät 105 verbundener Sensor 1 10 bzw. eine Vielzahl Sensoren 1 10. Dabei können sowohl eine statische Bedingung wie ein absoluter Ruhe- oder Sendestrom als auch eine dynamische Bedingung wie ein vorbestimmtes Impulstelegramm, das in einer Abfolge von Ruhe- und Sendestrom codiert ist, generiert werden.

In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stromquelle 160 und die Stromsenke 165 jeweils analog mittels einer Spannung steuerbar. Mittels eines Digital- Analog-Wandlers 155 werden entsprechende Steuerspannungen bereitgestellt, welche die Stromquelle 160 und die Stromsenke 165 in passender Weise ansteuern. Dabei ist üblicherweise exklusiv die Stromquelle 160 oder die Stromsenke 165 aktiv, um einen unnötigen Stromfluss zwischen der ersten Spannungsversorgung 170 und Masse zu vermeiden. Der Digital-Analog-Wandler 155 ist steuerbar durch die Verarbeitungseinrichtung 150. In der dargestellten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung 150 auch mit der Auswerteeinrichtung 145 verbunden, um überprüfen zu können, wie eine mittels der Stromsteuerung 135 generierte Testbedingung durch die Auswerteeinrichtung 145 beurteilt wurde.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überprüfung des Steuergeräts 105 aus Figur 1. In einem optionalen ersten Schritt 205 wird der Bus 1 15, falls er mit der Schnittstelle 128 verbunden ist, elektrisch vom Busanschluss 125 getrennt. Hierzu kann der Schalter 130 verwendet werden. Außerdem wird der Schalter 140 geschlossen bzw. die Auswerteeinrichtung 145 in Betrieb genommen. Optional kann mittels der Stromsteuerung 135 ein Synchronisationsimpuls ausgelöst werden, falls dieser durch die Auswerteeinrichtung 145 ausgewertet wird.

In einem Schritt 210 wird dann die Stromsteuerung 135 dazu angesteuert, den Strom durch den Busanschluss 125, der durch eine interne Stromquelle der Auswerteeinrichtung 145 gesteuert bzw. begrenzt ist, zu beeinflussen. In einem Schritt 215 kann ein Ruhestrom und in einem Schritt 220 ein Sendestrom durch den Busanschluss 125 bewirkt werden. Dabei können die Schritte 215 und 220 in beliebiger Reihenfolge und auch mehrfach hintereinander ausgeführt werden.

In einem Schritt 225, der vorzugsweise parallel zu den Schritten 215 und 220 ausgeführt wird, wird der Strom durch den Busanschluss 125 mittels der Auswerteeinrichtung 145 abgetastet. In einem Schritt 230 wird der abgetastete Strom bzw. eine Sequenz abgetasteter Ströme mit einem vorbestimmten Strom bzw. einer Sequenz vorbestimmter Ströme verglichen, die mittels der Stromsteuerung 135 bewirkt wurde. Dieser Schritt wird vorzugsweise mittels der Verarbeitungseinrichtung 150 ausgeführt.

In einem folgenden Schritt 235 wird auch bestimmt, ob die miteinander verglichenen Ströme übereinstimmen. Ist das der Fall, so wird das Steuergerät 105 als fehlerfrei bestimmt. Andernfalls kann das Steuergerät 105 als defekt bestimmt werden. In einer Variante können statt der Funktionsfähigkeit des Steuergeräts 105 auch Funktionsgrenzen des Steuergeräts 105 bestimmt werden, indem die Erkennbarkeit vorbestimmter absoluter Ströme durch den Busanschluss 125 mit- tels der Auswerteeinrichtung 145 bestimmt wird. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Steuergerät 105 auch kalibriert werden, indem Parameter der Auswerteeinrichtung 145, beispielsweise eine Erkennungsschwelle für einen bestimmten Strom oder ein durch die interne Stromquelle fließender Strom in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses angepasst werden.