JP2012505389A - センサシステムのための制御装置、センサシステム、およびセンサシステムにおける信号を伝送するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、とりわけ車両の乗員保護システムの一部であるセンサシステム（１）のための制御装置（２）に関する。前記制御装置（２）は少なくとも接続装置（９）を有しており、該接続装置（９）は、電流インターフェースとして少なくとも２つの線路（４ａ，４ｂ）を備えるデータ接続部（４）を少なくとも１つのセンサ（３）に接続し、
前記接続装置（９）は、前記センサ（３）から前記データ接続部（４）を介して、インターフェース電流（Ｉ）の電流変調によって形成された信号（１４）を受信し、
前記制御装置（２）は、電流制限回路（１０）を有し、
前記電流制限回路（１０）は、前記データ接続部（４）の少なくとも１つの線路（４ａ．４ｂ）での短絡時に、短絡電流（Ｉ＿２，Ｉ＿３）を制限し、
前記電流制限回路（１０）は、前記短絡電流（Ｉ＿２，Ｉ＿３）を時間によって変化して制限する。

Description

先行技術
周辺センサのデータを中央制御装置（ＥＣＵ）に伝送するために、いくつかのセンサ系では、とりわけ車両の乗員保護システムでは、電流インターフェースが使用される。電流インターフェースは基本的に単方向としてもよいし、双方向としてもよい。ＤＥ１０２００４０１３５９７Ａ１はこのようなセンサシステムを開示しており、このセンサシステムは制御システムと、単方向電流インターフェースによって接続されたセンサとを備えており、このセンサはＰＡＳ３またはＰＡＳ４という名称でも公知である。

このようなシステムでは、電流供給は、受信装置として機能する制御装置によって実施される。制御装置は専用のＡＳＩＣとして構成されていることが多く、センサ定常時電流（インターフェース定常時電流）とセンサデータ電流から組み合わされたインターフェース電流を出力する。したがってセンサは、該センサのセンサエレメントの測定結果に依存してセンサ定常時電流（無信号時電流）を変調する。

バス線路がアースへと低抵抗に短絡した場合のために、受信装置に短絡電流制限回路を設けることができる。

しかしながら短絡電流を低すぎる値に制限することによって、このような制限された短絡電流は誤ってセンサ信号として読み出されてしまう可能性がある。したがって電流制限による通常動作への不所望な介入が生じないようにするために、短絡電流まで制限される電流値は一般的に充分高く選択されており、とりわけセンサ定常時電流とセンサデータ電流の合計よりも大きく選択されている。

しかしながら短絡制限されるインターフェース電流が高すぎると、受信装置に生じ得る損失電力が最大となり、ひいては電圧供給部の電流使用可能性を制限してしまう。

したがって受信装置の複数のセンサインターフェースにおける短絡時に制御装置によって非常に高い全体電流を供給すべきであるということにより、制御装置に接続すべきセンサの数が制限されていることが多く、それに相応して受信装置を設計する必要がある。

発明の概要
本発明によれば、インターフェース電流の短絡電流を時間によって変化して、とりわけ多段階に制限する。短絡時には、制御装置によって印加された電圧は識別可能に消失し、インターフェース電流はセンサ定常時電流と最大センサデータ電流の合計を格段に上回るが、このような短絡が識別された場合にはまず、上側の短絡電流値まで短絡電流制限が行われる。したがって通常動作への介入が行われないよう保証することができる。しかしながらこの上側の短絡電流値への調整は、第１の期間内、とりわけ所定の期間内でしか行われない。この第１期間の後には、短絡電流はより小さい下側の短絡電流値まで下方制御される。エラーは既に識別されたので、この下側の短絡電流値は前記上側の短絡電流値よりも格段に小さく選択することができる。下側の短絡電流値はさらに、センサ定常時電流よりも大きく選択される。

したがって本発明によれば、短絡時に、とりわけ静的に存在する短絡時に、発生する電流消費量およびひいては損失電力を低減することができ、充分小さい値にまで調整することができる。とりわけ受信装置、例えば乗員保護システムの制御装置を設計する際に、複数のセンサが短絡によって動作不能となった場合にも別のセンサに充分な電流供給が行われるよう、下側の短絡電流値を調整することができる。

したがって受信装置の所定数のセンサインターフェースを、短絡時に、構成部材の損傷を引き起こしたり電圧供給部を過負荷したりすることなく作動させることができる。したがってチップ面積コストも制限することができる。

図１は、制御装置およびセンサを備える本発明のセンサシステムのブロック回路図である。 図２は、バスに印加される電圧およびバスを介して流れる電流の時間線図である。

本発明の実施形態
図１によれば、センサシステム１は実質的に制御装置２およびセンサ３から形成されている。制御装置２とセンサ３はデータ接続部４によって互いに接続されている。本発明の制御装置２はここでは例えば単一の制御装置によって構成することも、複数の協働する制御装置によって構成することもできる。

センサシステム１はとりわけ車両の乗員保護システムまたは乗員保護システムの一部とすることができ、センサシステム１の中央制御装置２には複数のセンサ３が接続されている。データ接続部４はとりわけ単方向の電流インターフェースとして構成されており、例えば線路４ａ、４ｂを備える２線バスとして構成された、例えばＰＡＳ３またはＰＡＳ４という名称で知られたバス４である。

ここでは簡単化のために、制御装置２に接続されたただ１つのセンサ３だけが図示されている。センサ３は、例えば所定方向における加速度を測定するための加速度センサである。センサ３はここではセンサエレメント５を有しており、センサエレメント５は自身の測定結果に依存してバス４におけるインターフェース電流Ｉに影響を与える。図１によればこのためにセンサ３に電流変調回路６を設けることができる。電流変調回路６では、センサエレメント５は直接バス４によって給電されるので、センサ３には別個の電流供給部は設けられていない。センサ５は、自身の測定結果に依存してスイッチ７を開放および閉成する。スイッチ７は、例えば適当なトランジスタ回路または高抵抗とすることができる電流シンク８を介して線路４ａと４ｂの間に接続されており、こうしてデジタル信号１４、とりわけセンサ信号１４がバス４にて変調される。この変調は図２から見て取れる。図２は、バス４に印加される電圧Ｕ、ならびに、バス４、すなわち２つの線路４ａ，４ｂを介して流れるインターフェース電流Ｉの電流強度の、時間ｔに依存した相応の時間線図を示す。ここでは信号１４がデータ電流Ｉ＿ｄとしてセンサ定常時電流Ｉ＿０に重畳され、信号電流Ｉ＿１＝Ｉ＿０＋Ｉ＿ｄが生じる。

デジタル信号１４は例えば約１μｓ（マイクロ秒）のピーク幅Δｔを有している。したがってセンサ定常時電流Ｉ＿０が約４〜３５ｍＡである場合であって、かつ重畳されたデータ電流がＩ＿ｄ＝２０〜３０ｍＡである場合には、例えば上側の信号電流値はＩ＿１＝６５ｍＡとなる。したがってインターフェース電流Ｉ全体は、通常動作では最大で、センサ定常時電流Ｉ＿０とデータ電流Ｉ＿ｄの合計から形成される値Ｉ＿１をとる。

制御装置２はバス４のための接続装置９を有する。本発明によれば、接続装置９には電流制限回路１０が設けられている。電流制限回路１０は、短絡時、すなわち１つまたは２つの線路４ａまたは４ｂにて短絡、例えばアースへの低抵抗接続が発生した場合に、短絡電流としてインターフェース電流Ｉを制限する。さらに接続装置９には、インターフェース電流Ｉを発生するための電流源１１、ならびに、デジタル信号１４を検出するための検出装置１２が設けられている。検出装置１２は、例えば公知の方法で抵抗における電圧降下を測定する。

時点ｔ０にてアースへの短絡が発生し、そうすると電圧Ｕは値Ｕ１から０まで降下して短絡中は０に留まる。図２によれば、制御装置２に設けられた電流制限回路１０が短絡時に有効となり、したがって電流Ｉは直接に比較的高い上側の短絡電流値Ｉ＿２にまで制限される。従来であれば短絡中には電流は、破線で示したようにこの値Ｉ＿２に制限されたままである。しかしながら本発明によれば短絡電流Ｉは、期間ｔ１−ｔ０の後に、すなわちｔ０＝０と定めた場合には時間ｔ１の後に下側の短絡電流値Ｉ＿３まで調整される。この下側の短絡電流値Ｉ＿３は、前記上側の値Ｉ＿２よりも小さいものであるが、少なくともセンサ定常時電流Ｉ＿０よりも上にあり、有利には−しかし必須ではない−信号電流Ｉ＿１よりも上、ないしは、センサ定常時電流Ｉ＿０とデータ電流Ｉ＿ｄとの合計から形成される上側の信号電流よりも上にある。

したがって短絡が存在する間は短絡電流Ｉ＿３だけが流れる。この短絡電流Ｉ＿３は、Ｉ＿１よりも大きい場合には間違って信号として判断されることはあり得ないが、本発明によれば、基本的にはＩ＿３をＩ＿０よりも大きくすれば充分である。

ｔ１は、例えば１０μｓ（マイクロ秒）として設定することができる。したがってｔ１を例えば１０倍のビット長とすることができ、よって図２で発生した電流ピークは短絡時にも、時間の長さから誤って判断されることはない。

したがって本発明のセンサシステム１は、短絡時により小さな電力消費量、ひいてはより小さな損失電力を有することとなる。したがって制御装置２のセンサインターフェースの数を相応に多く選択することができ、複数のセンサ３にて複数の短絡が同時に起こった場合に電圧供給が過負荷されることはない。

ｔ１は、例えば１０μｓ（マイクロ秒）として設定することができる。したがってｔ１を例えば８倍または１０倍のビット長とすることができ、よって図２で発生した電流ピークは短絡時にも、時間の長さから誤って判断されることはない。

Claims (13)

1. センサシステム（１）のための制御装置（２）において、
   前記制御装置（２）は少なくとも接続装置（９）および電流制限回路（１０）を有しており、
   前記接続装置（９）は、電流インターフェースとして少なくとも２つの線路（４ａ，４ｂ）を備えるデータ接続部（４）を少なくとも１つのセンサ（３）に接続し、
   前記接続装置（９）は、前記センサ（３）から前記データ接続部（４）を介して、インターフェース電流（Ｉ）の電流変調によって形成された信号（１４）を受信し、
   前記電流制限回路（１０）は、前記データ接続部（４）の少なくとも１つの線路（４ａ．４ｂ）での短絡時に、短絡電流（Ｉ＿２，Ｉ＿３）を制限し、
   前記電流制限回路（１０）は、前記短絡電流（Ｉ＿２，Ｉ＿３）を時間によって変化して制限する、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記電流制限回路（１０）は、短絡時に前記インターフェース電流（Ｉ）を、第１の期間（ｔ１−ｔ０）においては上側の短絡電流値（Ｉ＿２）に制限し、前記第１の期間（ｔ１−ｔ０）の後には下側の短絡電流値（Ｉ＿３）に制限し、
   前記下側の短絡電流値（Ｉ＿３）は、前記上側の短絡電流値（Ｉ＿２）よりも小さく、センサ定常時電流（Ｉ＿０）よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記下側の短絡電流値（Ｉ＿３）は、前記データ接続部（４）を介して伝送されるセンサデータ電流（Ｉ＿ｄ）の最大値と前記センサ定常時電流（Ｉ＿０）との合計として形成される上側の信号電流（Ｉ＿１）よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項２記載の制御装置。
4. 前記信号（１４）はデジタルであり、前記第１の期間（ｔ１−ｔ０）は、前記信号（１４）の信号幅（Δｔ）の数倍、例えば少なくとも８倍、例えば少なくとも１０倍である、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の制御装置。
5. 前記接続装置（９）は、前記信号（１４）を検出するための検出装置（１２）を有する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の制御装置。
6. 前記データ接続部（４）は、厳密に２つの線路（４ａ，４ｂ）を備える２線バス（４）である、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項記載の制御装置（２）を有するセンサシステム（１）において、前記センサシステム（１）は、
   電流インターフェースとして少なくとも２つの線路（４ａ，４ｂ）を備えるデータ接続部（４）と、
   センサエレメント（５）を備える少なくとも１つのセンサ（３）と、
   前記センサエレメント（５）によって制御される電流変調回路（６）とを有し、
   前記電流変調回路（６）は、前記データ接続部（４）を介して伝送されるインターフェース電流（Ｉ）にて信号（１４）を電流変調し、
   前記制御装置（２）は、前記インターフェース電流（Ｉ）にて変調された信号（１４）を読み出す、
   ことを特徴とするセンサシステム。
8. 少なくとも１つの前記センサ（３）は自身のエネルギ供給部を所有せず、前記インターフェース電流（Ｉ）を介してのみエネルギが供給されている、
   ことを特徴とする請求項７記載のセンサシステム。
9. 前記データ接続部（４）は単方向であり、少なくとも１つの前記センサ（３）から前記制御装置（２）への信号（１４）だけが伝送される、
   ことを特徴とする請求項７または８記載のセンサシステム。
10. 前記センサシステムは車両の乗員保護システムの一部、例えばエアバッグシステムの一部である、
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれか一項記載のセンサシステム。
11. センサシステム（１）における信号（１４）を伝送するための方法において、
    制御装置（２）は、センサ定常時電流（Ｉ＿０）を電流インターフェースとして機能するデータ接続部（４）に出力し、
    少なくとも１つのセンサ（３）は、前記センサ定常時電流（Ｉ＿０）の電流変調によって信号（１４）を前記データ接続部（４）に出力し、
    前記制御装置（２）は、前記電流変調された信号（１４）を読み出し、
    前記制御装置（２）は、前記データ接続部（４）の少なくとも１つの線路（４ａ，４ｂ）での短絡時に、インターフェース電流（Ｉ）を時間によって変化して制限する、
    ことを特徴とする方法。
12. 短絡時に前記インターフェース電流（Ｉ）は、第１の期間（ｔ１−ｔ０）においては上側の短絡電流値（Ｉ＿２）に制限され、前記第１の期間（ｔ１−ｔ０）の後には下側の短絡電流値（Ｉ＿３）に制限され、
    前記下側の短絡電流値（Ｉ＿３）は、前記上側の短絡電流値（Ｉ＿２）よりも小さく、センサ定常時電流（Ｉ＿０）よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記下側の短絡電流値（Ｉ＿３）は、前記センサ定常時電流（Ｉ＿０）の変調時に前記信号（１４）と共に生じる信号電流（Ｉ＿１）よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１２記載の方法。

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