Browse Prior Art Database

Schnelle, störunempfindliche Stromschnittstelle zur Datenkommunikation in der Fahrzeugelektronik

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017021D
Original Publication Date: 1999-Jul-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 5 page(s) / 32K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Franz Wachter: AUTHOR

Abstract

Zur Auslösung eines Airbags, wie man ihn in z.B. Automobilen einsetzt, wird ein Crash- Sensor benötigt, der den Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis erkennt und an eine zentrale Steuereinheit weiterleitet, die dann den richtigen Auslösezeitpunkt bestimmt. Die Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit und dem Crash-Sensor erfolgt hierbei über eine einadrige Leitung mit bis zu 83,3 kBaud in Form von Strommodulation. Der Zeitwert des Stromes ist mit einer internen Stromschwelle zu vergleichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs soll mit einem Fehler von + / - 10% durch eine Spannungsinformation am Ausgang des Schaltkreises dargestellt werden (vgl. Fig. 1). Insbesondere bei den dynamischen Sprüngen im Falle der Strommodulation darf die Ansprechschwelle nicht verzogen werden. Neben den hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Detektierungsschwelle darf vor allen Dingen auch die Verzögerung zwischen der Stromflanke und dem digitalen Ausgangssignal nicht zu lange sein, da ein Überschreiten der Stromschwelle innerhalb 1µs erkannt und gemeldet werden muß, um eine verzögerungsarme Auslösung des Airbags zu exakten Zeit zu erreichen.

This text was extracted from an ASCII text file.
This is the abbreviated version, containing approximately 38% of the total text.

- 48 -

Bauelemente

Schnelle, störunempfindliche Stromschnittstelle zur Datenkommunikationin der Fahrzeugelektronik

Idee: Franz Wachter, Villach (Österreich)

Zur Auslösung eines Airbags, wie man ihn in z.B. Automobilen einsetzt, wird ein Crash-Sensor benötigt, der den Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis erkennt und an einezentrale Steuereinheit weiterleitet, die dann den richtigen Auslösezeitpunkt bestimmt. DieKommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit und dem Crash-Sensor erfolgt hierbeiüber eine einadrige Leitung mit bis zu 83,3 kBaud in Form von Strommodulation. DerZeitwert des Stromes ist mit einer internen Stromschwelle zu vergleichen. Das Ergebnisdieses Vergleichs soll mit einem Fehler von  + / -  10% durch eine Spannungsinformation amAusgang des Schaltkreises dargestellt werden (vgl. Fig. 1). Insbesondere bei dendynamischen Sprüngen im Falle der Strommodulation darf die Ansprechschwelle nichtverzogen werden. Neben den hohen Anforderungen an die Genauigkeit derDetektierungsschwelle darf vor allen Dingen auch die Verzögerung zwischen derStromflanke und dem digitalen Ausgangssignal nicht zu lange sein, da ein Überschreiten derStromschwelle innerhalb 1µs erkannt und gemeldet werden muß, um eineverzögerungsarme Auslösung des Airbags zu exakten Zeit zu erreichen.

Als weitere Anforderung ergibt sich, daß insbesondere im Crash-Fall die Kommunikationzwischen dem Crash-Sensor und dem zentralen Steuermodul sichergestellt sein muß.Gerade in diesem Fall können Störungen (z.B. Load Dump) über die Versorgungsleitungen(V DD , V SAT ) eingekoppelt werden, so daß eine sehr hohe Unempfindlichkeit derAnsprechschwelle gegenüber dem Wechselspannungsanteil derStromversorgung gefordert wird. Aufgrund des Load Dump (Batterieabfall bei laufendemMotor) muß die Spannungsfestigkeit an allen auch nach außen führenden Leitungen (V DD ,V SAT , V OUT ) mindestens 50V betragen.

Bisher wurde versucht die beschriebene Aufgabe mit einer beispielhaft in der Fig. 2dargestellten Strom-Senseschaltung zu bewältigen. Hierbei wird an einem Sense-Widerstandeine stromproportionale Spannung abgegriffen, die von einem einfachen, mit einemdefinierten Offset behafteten Operationsverstärker ausgewertet wird. Die Ansprechschwelleberechnet sich bei Kollekorstromgleichheit zu

I UR

A

A

T E

AE

= æèç öø÷

2

1 ,

T E

AE

.ln

wobei U T  für eine temperaturproportionale Konstante und A E  für die Emitterfläche steht.

In der skizzierten Schaltungsanordnung (Fig. 2) arbeiten T 3  und T 4  als differentiellesEingangspaar, was von Nachteil ist, da die lateralen pnp-Transistoren dieser Technologie

Siemens Technik Report

Jahrgang 2  Nr. 4  Juli 1999

- 49 -

eine sehr kleine Transitfrequenz aufweisen und zudem schlechte Offset-Eigenschaftenbesitzen. Die Temperatur des Widerstandes R wird nur ansatzweise vom U T -Temperaturverhalten kompensiert. Somit sind schnell Grenzen der Geschwindigkeit und derGenauigkeit der vorliegenden Schaltung erreicht. Außerdem bew...