Die Erfindung betrifft ein variables Sensor-Interface für ein Steuergerät, umfassend eine Leiterplatte zum Anschluss mindestens eines externen Sensors, welche mit Bauelementen bestückt ist.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden Steuergeräte eingesetzt, welche Signale von einer Vielzahl von Sensoren erhalten, die in Kraftfahrzeugen verteilt angeordnet sind. Diese Sensoren werden innerhalb des Steuergerätes auf ein Sensor-Interface geführt. Aus der

DE 10 2006 046 834 A1 ist ein Steuergerät in einem Lenksystem eines Fahrzeuges bekannt, welches zur Bestimmung eines Lenkwinkels mit einem Magnetfeldsensor verbunden ist, der die Rotorlage der Rotorwelle eines Elektromotors bestimmt.

In vielen Fällen wird das Steuergerät aber nicht nur mit einem Sensor sondern mit verschiedenen Sensortypen verbunden, welche unterschiedliche Interfacebeschaltungen benötigen. Bei diesen Interfacebeschaltungen kann es sich beispielsweise um ein Strominterface, ein PWM-Interface, ein Analog-Interface und ähnliches handeln. Darüber hinaus werden passive sowie aktive Sensoren angeschlossen. Diese Vielfalt von Sensortypen erfordert, dass für jeden Sensortyp ein fest definiertes Sensor-Interface vorgehalten werden muss, welches im Steuergerät verbaut wird. Aufgrund dieser Vielzahl von Sensoren muss das Interface konkret für die anzuschließenden Sensoren vorbereitet werden, was die Anzahl der vorzuhaltenden Sensor-Interfaces stark erhöht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Sensor-Interface für ein Steuergerät anzugeben, an welches die verschiedenen Sensortypen einfach anschließbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Leiterplatte ein Leiterbahnlayout mit einer Vielzahl vorgegebener Bestückungsplätze für Bauelemente aufweist, wobei die Bestückungsplätze sensorspezifisch mit Bauelementen bestückbar sind. Durch eine solche Flexibilität lassen sich verschiedene Konfigurationen von Sensoren an ein Steuergerät anschließen, ohne das ein fest vorgegebenes Leiterbahnlayout geändert werden muss. Auf eine Vorhaltung von verschiedenen Interfaces für die jeweiligen Sensortypen kann somit verzichtet werden, da das variable Sensorinterface durch eine einfache Bestückung ausgewählter Bestückungsplätze mit Bauelementen variiert werden kann. Dadurch wird die Interface-Vielfalt eingeschränkt und die Herstellungskosten reduziert. Vorteilhafterweise ist sensorspezifisch eine vorgegebene Anzahl von Widerständen und/oder Kondensatoren auf verschiedenen Bestückungsplätzen anschließbar. Dieses variable Sensor- Interface stellt somit durch das Vorhalten von Bestückungsoptionen für die Widerstände und Kondensatoren eine Schaltung bereit, die mit minimalem Aufwand und ohne

Leiterbahnlayoutänderungen der Leiterplatte für die unterschiedlichsten Sensortypen geeignet ist.

In einer Ausgestaltung ist sensorspezifisch eine Schutzschaltung für transiente Störungen und/oder ESD (electrostatic discharge) auf mindestens einem Bestückungsplatz anschließbar.

In einer Variante ist eine Überstromschutzschaltung auf mindestens einem der Bestückungsplätze anschließbar. Eine solche Überstromschutzschaltung limitiert im Kurzschlussfall den Strom und schützt das Steuergerät vor Beschädigung.

In einer Ausführungsform wird die Überstromschutzschaltung in einem oder mehreren

Strompfaden des Leiterbahnlayouts angeordnet, welche eine Versorgungsspannung oder Masse für den externen Sensor bereitstellt. Dabei erfolgt die Anordnung im Versorgungspfad zum Schutz gegen Kurzschluss nach Masse und/oder im Massepfad zum Schutz gegen Kurz- schluss nach Batteriespannung oder anderer Spannung.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, welches mit mindestens einem externen Sensor verbindbar ist, indem der externe Sensor an ein Sensor- Interface angeschlossen ist. Bei einem Steuergerät, an welches eine Vielzahl von Sensortypen anschließbar ist, ist das Sensor-Interface nach mindestens einem Merkmal dieser Schutzrechtsanmeldung ausgebildet. Ein solches Steuergerät ist für den Anschluss verschiedener Sensortypen vorgesehen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass das Sensor-Interface je nach Sensortyp ausgestaltet werden kann, ohne eine Leiterbahnlayoutänderung der Leiterplatte des Sensor-Interfaces vornehmen zu müssen.

Vorteilhafterweise ist jeder Eingang bzw. Ausgang des Sensor-Interfaces mit einer

Schutzschaltung für transiente Störungen und/oder ESD beschaltet. Dies hat den Vorteil, dass die elektromagnetischen Störungen am Ort des Eintretens in das Steuergerät bereits detek- tiert und unterbunden werden.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuergerätes,

Figur 2: ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuergerätes.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steuergerätes 1 dargestellt, wie es beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt. Das Steuergerät 1 weist dabei zwei Ausgänge 2, 3 zur Energieversorgung von externen Sensoren auf, die nicht weiter dargestellt sind. Der Ausgang 2 ist mit einer ersten Schutzschaltung 4 für transiente Störungen und ESD beschaltet, welche in Reihe mit einer ersten Überstromschutzschaltung 5 geschaltet ist. Diese Überstromschutzschaltung 5 ist über einen ersten Widerstand R1 mit einer ersten Spannungsquelle 6 des Steuergerätes 1 verbunden. Die Überstromschutzschaltung 5 limitiert im Kurzschlussfall den Strom der Versorgungsspannung 6 an dem Ausgang 2 und verhindert so eine Beschädigung des Steuergerätes 1.

Auch der zweite Ausgang 3 des Steuergerätes 1 ist über eine zweite Schutzschaltung 7 für transiente Störungen und ESD verbunden, welche an eine zweite Überstromschutzschaltung 8 führt. Diese zweite Überstromschutzschaltung 8 ist über den Widerstand R2 mit einer zweiten Spannungsquelle 9 des Steuergerätes 1 verbunden. Zwischen der ersten Überstromschutzschaltung 5 und dem ersten Widerstand R1 und der zweiten Überstromschutzschaltung 8 und dem zweiten Widerstand R2 ist ein dritter Widerstand R3 angeordnet. Über die Bestückungsoptionen der Widerstände R1 , R2 und R3 lassen sich die beiden Versorgungsspannungen 6, 9 des Steuergerätes 1 beliebig für die beiden Ausgänge 2, 3 kombinieren. Dies ist in Tabelle 1 näher dargestellt. Tabelle 1

Unter der Bezeichnung "nicht bestückt" soll dabei eine Unterbrechung im Leiterbahnlayout 17 verstanden werden. Beträgt der Widerstand 0 Ohm, ist eine Widerstandsbrücke im Leiterbahnlayout 17 vorhanden ist.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Steuergerätes 10, welches neben dem Ausgang 2 für einen externen Sensor zwei Eingänge 1 1 , 12 für den externen Sensors bereithält. Der Ausgang 2 ist über die erste Schutzschaltung 4 für transiente Störungen und ESD und über die erste Überstromschutzschaltung 5 mit der Spannungsquelle 6 verbunden. An die Eingänge 1 1 und 12 ist jeweils eine zweite bzw. eine dritte Schutzschaltung 13, 14 für transiente Störungen und ESD angeschlossen. Die zweite Schutzschaltung 13 für transiente Störungen führt über einen Widerstand R5 und einen Filterwiderstand R _Fi | _t er an einen internen Eingang 15 des Steuergerätes 10, an welchem entweder ein nicht weiter dargestellter Ana- log/Digital-Wandler angeschlossen sein kann oder ein digitaler PWM-Eingang angeschlossen ist. Der Filterwiderstand R _F iit _er ist über einen Kondensator C _F iiter mit Masse verbunden. Die zweite Schutzschaltung 13 für transiente Störungen und ESD ist über einen Widerstand R6 und die dritte Schutzschaltung 14 für transiente Störungen und ESD über einen Widerstand R7 mit einer Überstromschutzschaltung 16 verbunden, die wiederum an Masse führt.

Für den weiter zu betrachtenden Fall sind die Schutzschaltungen 4, 13, 14 für transiente Störungen und ESD sowie der Filterwiderstand R _F iit _er und der Filterkondensator C _F iiter zwingend notwendig. Der Filterwiderstand R _Fi | _t er und der Filterkondensator C _F iiter werden nach EMV- Anforderungen (EMV-Elektromagnetische Verträglichkeit) benötigt. Es sind aber auch Anwendungsfälle möglich bei welchen auf den Filterwiderstand R _Fi | _t er und der Filterkondensator C _F iiter verzichtet werden kann _. Die Widerstände R4 bis R7 stellen Bestückungsoptionen dar. Je nach Anwendung ist jedoch der Wert des Filterwiderstand R _F iit _er bzw. des Filterkondensators C _F iiter anzupassen, was in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Sensorsignals geschieht. In Tabelle 2 sollen die möglichen Interfacetypen dargestellt werden, welche durch die verschiedene Bestückung mit den Widerständen R4 bis R7 realisiert werden.

Tabelle 2

Bei dem Einsatz von Widerstands- bzw. Temperatursensoren werden die Eingänge des externen Sensors an den Eingang 1 1 und 12 geschaltet. Der Ausgang 2 bleibt offen. R4 ist dabei ein Referenzwiderstand.

Im Falle eines 2Pin-Strom-lnterfaces erfolgt der Anschluss des externen Sensors an den Ausgang 2 und an den Eingang 1 1. Der Eingang 12 bleibt offen. R6 ist dabei ein

Strom/Spannungswandlerwiderstand.

Wird ein 3Pin-PWM-lnterface eingesetzt, erfolgt der Anschluss der Spannungsversorgung vom externen Sensor an Ausgang 2 und Eingang 12. Der Eingang 1 1 wird als Eingang für das Sensorsignal genutzt und R4 ist als Pull-up-Widerstand ausgebildet.

Ist der externe Sensor als ein passiver Drehzahl-Induktivsensor ausgebildet, erfolgen die Anschlüsse des externen Sensors an die Eingänge 1 1 und 12. Der Ausgang 2 bleibt offen, während die Widerstände R4 und R5 dazu dienen, das Signal mit einem Offset zu versehen, um es am inneren Eingang 15 einem Analog/Digital-Wandler einspeisen zu können. Dadurch wird sichergestellt, dass das Sensorsignal immer im positiven Spannungsbereich liegt. Hat der am Steuergerät anliegende externe Sensor eine analoge Spannung, so erfolgt die Spannungsversorgung des externen Sensors durch den Ausgang 2 und den Eingang 12. Der Eingang 1 1 ist der Eingang für das Sensorsignal

Liefert der externe Sensor einen analogen Strom, so erfolgt der Anschluss der Spannungsversorgung des externen Sensors am Ausgang 2 und am Eingang 12. Der Eingang 1 1 ist Eingang des Sensorsignals und der Widerstand R6 ist ein Strom/ Spannungswandlerwiderstand.

Das erläuterte variable Interface ist für jede Art von Steuergerät geeignet, wo der Anschluss verschiedener Sensoren vorgesehen ist. Der besondere Vorteil besteht darin, dass die dem jeweiligen externen Sensor angepasste Schaltung ohne eine Leiterbahnlayoutänderung der Leiterplatte notwendig ist, sondern lediglich eine Bestückung durch Widerstände angepasst werden muss.

Bezuqszeichenliste

1 Steuergerät

Ausgang

Ausgang

Schutzschaltung für transiente Störungen und ESD

5 Überstromschutzschaltung

6 Spannungsquelle

7 Schutzschaltung für transiente Störungen und ESD

8 Überstromschutzschaltung

9 Spannungsquelle

10 Steuergerät

1 1 Eingang

12 Eingang

13 Schutzschaltung für transiente Störungen und ESD

14 Schutzschaltung für transiente Störungen und ESD

15 Interner Eingang

16 Überstromschutzschaltung

17 Leiterbahnlayout

R1 Widerstand

R2 Widerstand

R3 Widerstand

R4 Widerstand

R5 Widerstand

R6 Widerstand

R7 Widerstand

RFilter Widerstand

CFilter Kondensator