Beschreibung

Elektronisches Steuergerät für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wecken eines in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Steuergerä ^¬ tes, um dieses von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand zu versetzen, wobei die Vorrichtung zumindest einen Eingang zur Zuführung eines Wecksignals und ein Schaltmittel auf- weist.

DE 103 30 451 B3 offenbart eine Vorrichtung zum Wecken eines Steuergerätes mit einem Weckmittel, welches bei dessen Betä ^¬ tigung eine Stromversorgung durchschaltet, um das Steuergerät von einem Ruhezustand in einem Betriebszustand zu versetzten, wobei das Weckmittel in Serie zu einem ersten Kondensator und einem Widerstand zwischen Stromversorgungsleitungen geschaltet ist. Zwischen dem ersten Kondensator und dem Widerstand ist ein Mittenabgriff vorgesehen, der mit dem Steuereingang eines ersten Transistors verbunden ist, der erste Transistor ist mit einem zweiten Transistor verbunden, der den Versorgungsstrom für das zu weckende Steuergerät durchschaltet, und vom zweiten Transistor ist eine Verbindungsleitung zum Knoten zwischen Mittenabgriff und Steuereingang des ersten Transis- tors zurückgeführt.

Bei ausgeschalteter Zündung eines Kraftfahrzeuges sollte ein in dem Kraftfahrzeug eingesetztes Steuergerät möglichst wenig Strom verbrauchen, um die Batterie nicht unnötig zu belasten und so ein Anlassen des Motors auch nach sehr langen Betriebspausen des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Dieser Zustand bei dem das Steuergerät möglichst wenig Strom ver ^¬ braucht wird auch als Ruhezustand bezeichnet.

Trotz dieser Forderung soll das Steuergerät aber über verschiedene Eingänge oder über CAN-Signale (zweiadriger Bus, der Steuergeräte im Fahrzeug vernetzt) geweckt werden können,

um das Steuergerät in einen Betriebszustand zu versetzten und so eine schnelle Verfügbarkeit des Gerätes auf Fahrerwunsch zu ermöglichen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine effiziente Vorrichtung und ein Verfahren zum Wecken eines in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Steuergerätes zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Schaltmittel bei Zuführung des Wecksignals eine Versorgungs ^¬ spannung für einen der Vorrichtung zugehörigen integrierten Schaltkreis zur Verfügung stellt, wobei der integrierte Schaltkreis zumindest eine Teilschaltung aufweist die mit dem Eingang mit oder ohne Zwischenschaltung von Bauelementen ver- bunden ist und diese Teilschaltung bei Zuführung des Wecksignals ein Ausgangssignal zur Verfügung stellt, welches das Steuergerät in den Betriebszustand versetzt. Die Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie einen sehr geringen Ruhe ^¬ strombedarf von wenigen Mikroampere hat. Der bei nicht vor- handenem Wecksignal fließende Ruhestrom wird durch Leckströme verursacht .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Teilschaltung des integrierten Schaltkreises zumindest einen Inverter auf. Inverter, und somit auch die Vorrichtung, können kostengünstig realisiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung realisiert die Teilschaltung des integrierten Schaltkreises die Funktion ei- nes Schmitt-Triggers. Ein Schmitt-Trigger stellt einen hyste ^¬ resebehafteten Schalter dar, d. h. einen Schalter, bei dem Ein- und Ausschaltpegel nicht den gleichen Wert haben, son ^¬ dern sich um eine Schalthysterese unterscheiden. Ein ungewolltes Wecken des Steuergerätes wird durch diese Maßnahme verhindert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung erfolgt eine Einstellung von Schaltschwellen des Schmitt-Triggers durch die Höhe der Versorgungsspannung des integrierten Schaltkreises. Hierdurch wird eine Anpassung der Vorrichtung an verschiedene Anforderungen auf einfache Weise ermöglicht. Nur wenn die

Spannung des Wecksignals innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, erfolgt das Wecken des Steuergerätes. Eine Realisie ^¬ rung unterschiedlicher Schaltschwellen mit Hilfe von Operationsverstärkern wird durch diese Ausführung entbehrlich und somit werden Kosten und der Ruhestrombedarf verringert.

Vorteilhaft ist der integrierte Schaltkreis durch einen Lo ^¬ gikbaustein realisiert. Unter Logikbausteine werden integ ^¬ rierte Schaltkreise zusammengefasst , die logische Verknüpfun- gen wie ODER oder UND, usw. realisieren. Durch die Verwendung eines Logikbausteines kann die Vorrichtung kostengünstig her ^¬ gestellt werden.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der integrierte Schaltkreis CMOS-Schaltungen umfasst, da der Strombedarf von CMOS-Schal- tungen besonders gering ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Schaltmittel durch einen Transistor realisiert. Transistoren, und so- mit auch die Vorrichtung, können besonders kostengünstig her ^¬ gestellt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Wecksignal durch einen Schalter realisiert, der den Eingang mit einem negativen oder einem positiven Pol einer in dem Kraftfahrzeug vorhandenen Batterie verbindet. Somit liegt das Wecksignal am Eingang der Vorrichtung an, falls der Schalter den Eingang entweder mit dem Pluspol oder dem Minuspol der Batterie verbindet. Durch diese Ausgestaltung ist das Weck- signal unempfindlich gegenüber Störungen.

Vorteilhaft umfasst die Vorrichtung mehrere Eingänge zur Zu ^¬ führung mehrerer Wecksignale. Das Wecken des Steuergerätes wird damit durch mehrere die Wecksignale erzeugenden Quellen möglich .

Des Weiteren ist es vorteilhaft die Eingänge logisch über ei ^¬ ne ODER-Verknüpfung miteinander zu verbinden. Hierdurch wird eine Erweiterungsfähigkeit der Vorrichtung auf mehrere Quel ^¬ len gewährleistet, ohne Erhöhung des Ruhestrombedarfs.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht eine Zuordnung ei ^¬ nes Wecksignals zu einem Eingang. Hierdurch wird dem Steuergerät die Information zur Verfügung gestellt, welche Quelle das Wecken veranlasst hat.

Ferner beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum Wecken eines in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Steuergerätes, um dieses von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand zu ver ^¬ setzen, wobei zumindest einem Eingang einer ein Schaltmittel aufweisende Vorrichtung zum Wecken ein Wecksignal zugeführt wird, wobei über das Schaltmittel bei Zuführung des Wecksig ^¬ nals eine Versorgungsspannung für einen der Vorrichtung zugehörigen integrierten Schaltkreis zur Verfügung gestellt wird, wobei zumindest eine mit dem Eingang mit oder ohne Zwischen- Schaltung von Bauelementen verbundene Teilschaltung des integrierten Schaltkreises bei Zuführung des Wecksignals ein Ausgangssignal zur Verfügung stellt, durch welches das Steu ^¬ ergerät in den Betriebszustand versetzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Steuergerät mit einer Vorrichtung zum Wecken,

Figur 2 ein Schaltplan einer Vorrichtung zum Wecken und

Figur 3 ein Schaltplan einer Vorrichtung zum Wecken mit mehreren Eingängen.

Figur 1 zeigt ein Steuergerät 1, welches eine Vorrichtung zum Wecken 2 des Steuergerätes 1, einen MikroController 3 und ein Netzteil 4 umfasst. Der Vorrichtung zum Wecken 2 wird ein externes Wecksignal WS zugeführt. Das Wecksignal WS kann z. B. von einem anderen im Kraftfahrzeug vorhandenen Steuergerät erzeugt werden. Nach der Zuführung des Wecksignals WS wird in der Vorrichtung zum Wecken 2 ein Ausgangssignal AS generiert, welches dem MikroController 3 und dem Netzteil 4 zugeführt wird. Durch das Ausgangssignal AS wird sowohl der Mikrocont- roller 3 als auch das Netzteil 4 aktiviert und somit das Steuergerät 1 von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand versetzt.

In Figur 2 ist ein Schaltplan einer Vorrichtung zum Wecken 2 des Steuergerätes 1 dargestellt. In diesem Beispiel weist die Vorrichtung zum Wecken 2 einen Eingang El zur Zuführung des Wecksignals WS auf, wobei das Wecksignal WS erzeugt wird in ^¬ dem ein Schalter Sl den Eingang El mit der Masse verbindet. Falls das Wecksignal WS dem Eingang El zugeführt wird und der Eingang El somit Massepotential aufweist, schaltet ein Schaltmittel 5 durch, d. h., es wechselt von einem hochohmi- gen in einen niederohmigen Zustand. Das Schaltmittel 5 wird durch einen Transistor (pnp-Transistor) realisiert. Das Wecksignal WS wird einer Basis des Transistors zugeführt, wogegen ein Emitter über eine Diode Dl mit einem Pluspol BATT+ einer in dem Fahrzeug vorhandenen Batterie oder eines Akkumulators verbunden ist. Hierdurch wird der Transistor in einen leitenden Zustand versetzt und einem integrierten Schaltkreis 6 ü- ber eine Diode D2 und einen Widerstand R100 eine Versorgungs ^¬ spannung Uv zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe einer Zenerdio- de Zl kann die Höhe der Versorgungsspannung Uv variiert wer- den. Ein Kondensator ClO dient zur Glättung der Versorgungsspannung Uv.

Durch die Zuführung der Versorgungsspannung Uv wird der integrierte Schaltkreis 6 und somit auch eine von dem integ ^¬ rierten Schaltkreis 6 umfasste Teilschaltung Il aktiviert. Diese Teilschaltung Il weist einen Inverter Il auf. Der In- verter Il ist somit ein Bestandteil des integrierten Schalt ^¬ kreises 6. Mit dem Inverter Il wird ein Schmitt-Trigger realisiert .

Das Wecksignal WS wird auf einen Eingang des Inverters Il ge- führt. Hierdurch nimmt ein Ausgang des Inverters Il einen lo ^¬ gischen High-Pegel an. Dieser High-Pegel entspricht z. B. ei ^¬ ner Spannung von 5 V. Dieses Ausgangssignal des Inverters Il entspricht dem Ausgangssignal AS der Vorrichtung zum Wecken 2. Das Ausgangssignal AS wird dem MikroController 3 und dem Netzteil 4 zugeführt. Hierdurch werden Netzteil 4 und Mikro- controller 3 aktiviert und somit das Steuergerät 1 von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand versetzt. Wenn der Schalter Sl geöffnet ist, sperrt der Transistor und die Ver ^¬ sorgungsspannung Uv des integrierten Schaltkreises 6 beträgt 0 V. Somit nimmt das Ausgangssignal AS einen Wert von 0 V an, weder der MikroController 3 noch das Netzteil 4 werden aktiviert und es findet kein Wecken des Steuergerätes 1 statt. Die Schaltung weist den Vorteil eines sehr geringen Ruhe ^¬ strombedarfs auf, da die Versorgungsspannung Uv des integ- rierten Schaltkreises 6 in der Ruhephase 0 V beträgt. Zweck ^¬ mäßigerweise wird der integrierte Schaltkreis 6 durch ein CMOS-Logikbaustein, wie z. B. 40106, realisiert, um den Strombedarf zu minimieren und Kosten zu sparen. Die Schaltschwellen des Inverters II, und somit auch die des Schmitt- Triggers, können über die Höhe der Versorgungsspannung Uv des integrierten Schaltkreises 6 eingestellt werden. Die Versor ^¬ gungsspannung Uv kann mit der Zenerdiode Zl variiert werden. Ein mit dem Eingang El verbundener Widerstand Rl und Kondensator Cl dienen zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Schaltung.

In Figur 3 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Wecken 2 gezeigt, die vier Eingänge El bis E4 umfasst über die externe Wecksignale WS zugeführt werden können. Analog zu der in Fi ^¬ gur 2 gezeigten Schaltung, werden den Eingängen El und E2 Wecksignale WS zugeführt indem die Eingänge El und E2 über Schalter Sl und S2 mit Masse verbunden werden. Dagegen erfolgt die Zuführung der Wecksignale WS bei den Eingängen E3 und E4 über Schalter, welche die Eingänge E3 und E4 mit dem Pluspol BATT+ einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Batterie oder eines Akkumulators verbinden. Wenn ein Wecksignal WS an einem der beiden Eingänge E3 oder E4 anliegt, wird ein Transistor T2 durchgeschaltet, wodurch auch das Schaltmittel 5 in den leitenden Zustand versetzt und dem integrierten Schaltkreis 6 die Versorgungsspannung Uv zugeführt wird. über die Dioden D3 bis D6 erfolgt eine logische ODER-Verknüpfung der

Eingänge El bis E4, d. h., ein Wecksignal WS an einem Eingang El bis E4 ist ausreichend, um das Steuergerät 1 von einem Ru ^¬ hezustand in einem Betriebszustand zu versetzen.

Die Wecksignale WS aller Eingänge El bis E4 werden Invertern Il bis 16, die wiederum Schmitt-Trigger realisieren, zugeführt, wobei die an den Eingängen E3 und E4 anliegenden Wecksignale WS zwei in Reihe geschalteten Invertern 13, 14 und 15, 16 zugeführt werden, um den MikroController 3 und das Netzteil 4 mit logischem High-Pegel beaufschlagen zu können. Sämtliche Inverter Il bis 16 sind Teilschaltungen des integ ^¬ rierten Schaltkreises 6. Die Ausgangssignale der Inverter II, 12, 14 und 16 stellen die Ausgangssignale AS der Vorrichtung zum Wecken 2 dar und werden dem Mikroprozessor 3 getrennt über separate Eingänge und dem Netzteil 4 über Dioden D7 bis DlO, die eine logische ODER-Verknüpfung realisieren, zugeführt. Hierdurch wird eine Zuordnung des Wecksignals WS zu den Eingängen El bis E4 möglich, d. h., es kann eine Auswertung im Mikrokontroller 3 erfolgen über welchen Eingang El bis E4 das Wecksignal WS zugeführt wurde.

Zwischen der Masse und dem integrierten Schaltkreis 6 ist ein Transistor T3 geschaltet. Durch diese Maßnahme wird der Ruhe ^¬ strombedarf der Vorrichtung zum Wecken 2 reduziert. Folgend genannte Bauteile Rl bis R17, Cl bis C8 und Z2 dienen zur Er- höhung der Betriebssicherheit der gezeigten Schaltung. Diese Vorrichtung zum Wecken 2 weist die Vorteile auf, dass die Zu ^¬ führung von Wecksignalen WS über mehrere Eingänge El bis E4 erfolgen kann und eine Zuordnung der Wecksignale WS zu den Eingängen El bis E4 durchführbar ist, ohne das der Ruhestrom- bedarf gegenüber einer Vorrichtung zum Wecken 2 mit nur einem Eingang El erhöht wird. Ferner kann die Vorrichtung zum Wecken 2 einfach erweitert werden, ohne den Ruhestrombedarf zu erhöhen, indem die Anzahl der Eingänge El bis E4 in dargelegter Weise durch logische ODER-Verknüpfungen erhöht wird.