用于车辆中的用电器的电压供给的制作方法

文档序号:10598332阅读:279来源:国知局
用于车辆中的用电器的电压供给的制作方法
【专利摘要】用于提供用于用电器的预给定电压的方法,所述方法具有以下步骤:检测电压调节器的第一输入端上的第一电压,借助分析处理单元检测第二电压,其中,在所述电压调节器的输出端上产生所述第二电压,分析处理所述第二电压,借助所述处理单元的输出端在所述电压调节器的第二输入端上产生第三电压,其特征在于,根据对所述第二电压的分析处理来控制所述分析处理单元的输出端,其中,根据存储在所述分析处理单元中的预给定电压的值进行所述分析处理,并且根据所述第一电压、所述第三电压和借助分压器产生的第四电压在所述电压调节器的输出端上调节到预给定电压。
【专利说明】
用于车辆中的用电器的电压供给
技术领域
[0001] 本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的用于提供例如车辆中的预给定 电压的一种方法和一种设备。
【背景技术】
[0002] 为了满足对计算能力的增长的要求,该计算能力用于实现例如车辆中的标准 ASIL-B的安全目标,在车辆中使用现场可编程门阵列(FPGA)。在此使用FPGA来控制实施安 全性关键的功能的系统。因此,FPGA对于电压供给关于时间方面的稳定性和稳健性具有高 的要求。理想的是,FPGA应该连接到恒定的电压供给,以便于防止电压供给的电压扰动。
[0003] 公知的是,借助于固定电压调节器实现用于FPGA的电压供给。此处的缺点在于,不 能保证长期稳定的电压供给。
[0004] 此外,公知的是,借助于具有分压器的可变电压调节器保证用于FPGA的电压供给。 但这种分压器受制于老化效应,以至于它的公差在使用寿命内可能恶化例如0.1%到10%。 因此借助于图1中的由另外的分压器6、比较器7、重置模块8和电源定序器9组成的监测装置 21监测可变电压调节器3。重置模块8负责使由比较器7产生的重置信号具有一定的最小长 度。必要时重置模块8延长重置信号。电源定序器9负责使借助不同的供给电压运行的集成 电路(1C)以正确的顺序得到接通。监测装置21的缺点在于,不能保证FPGA 5的恒定的电压 供给。此处的原因是,监测装置21中的用于调节比较器7的另外的分压器6同样具有公差,并 且不能由E级数(E-Reihe)精确地导出,因为分压器中的离散电阻由于制造技术方面的原因 不能具有每一个任意的数值。此外,比较器7受它的带宽限制,并且不能始终或者不能精确 地识别出现的干扰。

【发明内容】

[0005] 本发明的任务是提供用于车辆中的用电器的长期稳定的电压供给。
[0006] 用于提供用于车辆中的用电器(例如现场可编程门阵列(FPGA))的预给定电压的 方法检测电压调节器的第一输入端上的第一电压。此外,通过分析处理单元检测第二电压, 其中,在电压调节器的输出端上产生第二电压。第二电压在分析处理单元中被分析处理。借 助于分析处理单元的输出端,在电压调节器的第二输入端上产生第三电压。根据本发明,根 据对第二电压的分析处理来控制分析处理单元的输出端,其中,根据存储在分析处理单元 中的预给定电压值进行所述分析处理。此外,根据第一电压、第三电压和借助于分压器产生 的第四电压在电压调节器的输出端上调节到预给定电压。
[0007] 此处的优点在于,监测和修正用电器的电压供给,从而存在用于用电器的长期稳 定的电压供给。
[0008] 在一种扩展方案中,当第二电压大约相应于预给定电压值时,分析处理单元的输 出端被切换成高阻态或被截止。此处该值可以具有与预给定电压值最多+/_〇.5%的偏差。
[0009] 此处的优点在于,当电压调节器正确地调节到用于用电器的供给电压时,在第二 输入端上不产生第三电压。
[0010] 在另一种设计方案中,当第二电压小于预给定电压值时,在电压调节器的第二输 入端上产生或增大第三电压。
[0011] 在一种扩展方案中,当第二电压大于预给定电压值时,在电压调节器的第二输入 端上产生或减小第三电压。
[0012] 优点在于,可以以简单的方式产生修正电压,以便于修正在电压调节器的输出端 上的电压。
[0013] 用于提供用于车辆中的用电器的预给定电压的设备具有电压调节器,该电压调节 器具有第一输入端和输出端。此处电压调节器的第一输入端与电压源连接,并且电压调节 器的输出端与分析处理单元连接。此外,该设备具有分压器,该分压器将电压调节器的输出 端反馈到电压调节器的第三输入端上。此外,分析处理单元具有输入端和至少一个输出端。 分析处理单元的输出端与电压调节器的第二输入端连接,并且分析处理单元构造为用于检 测电压调节器的输出端上的第二电压。此外,分析处理单元在电压调节器的第二输入端上 产生第三电压。根据本发明,分析处理单元构造为根据对第二电压的分析处理来控制分析 处理单元的至少一个输出端。此处根据在分析处理单元中存储的预给定电压值进行分析处 理。此外,电压调节器根据第一电压、第三电压和分压器产生的第四电压在电压调节器的输 出端上调节到预给定电压。
[0014] 在另一种设计方案中,所述设备具有微处理器。
[0015] 此处有利的是,为了所述应用可以使用已经构造在车辆中用于其他目的微处理 器,例如"安全性"微处理器或者作为冗余存在的微处理器。
[0016] 在一种有利的扩展方案中,电压调节器和分压器构成两个单元。
[0017]此处有利的是,分压器是可变的,并且因此能够灵活地适用于不同的输出电压,因 为分压器的电阻没有构造在电压调节器中并且因此是可更换的。
[0018] 其他的优点在以下对实施例的阐述中以及从属权利要求中给出。
【附图说明】
[0019] 以下根据优选的实施方式和附图阐述本发明。
[0020] 图1:通过根据现有技术的车载电网、例如借助电压管线对FPGA的电压供给,
[0021] 图2:根据本发明的设备,该设备用于例如借助电压管线提供用于车辆中的FPGA的 预给定电压,
[0022] 图3:根据本发明的方法,该方法用于提供用于车辆中的FPGA的预给定电压,
[0023] 图4:用于提供用于车辆中的FPGA的多个预给定电压的示意性设备。
【具体实施方式】
[0024]图1阐述了用于现有技术中的用电器5的电压供给。用电器5涉及FPGA。电源2在输 入端侧例如连接到车辆的车载电网上。电源2在输出端侧产生例如为5V的电压。电压调节器 3的第一输入端23与电源2的输出端连接。电压调节器3提供用于用电器5的供给电压,例如 为IV。此外,电压调节器3的输出端25与用电器5连接。此外,输出端25借助于分压器4反馈到 分压器3的第二输入端24上。此外,电压调节器3的输出端25与监测单元21连接,该监测单元 由另外的分压器6、比较器7、重置模块8和电源定序器9组成。监测单元21的输出端与电压调 节器3的第三输入端22连接。监测单元21是被动设计的,即,鉴于构件公差和漂移特性,通过 单个部件确定监测单元的特性并且之后不能修正。因此,利用监测单元21不能确保用电器5 的电压的长期稳定性。通过第三输入端22,监测单元21可以打开或关闭电压调节器3。
[0025]图2示出用于提供用于例如在车辆中的用电器50的预给定电压的设备60。所述设 备60具有电压调节器10,该电压调节器具有第一输入端11和输出端12。电压调节器10的第 一输入端11与电压源30连接。电压调节器10的输出端12与分析处理单元20和用电器50(例 如现场可编程门阵列(FPGA))连接。电压调节器10的输出端12通过分压器40反馈到电压调 节器40的第二输入端13上。分压器40的任务是借助于反馈产生参考电压,从而使电压调节 器10可以将电压调节器10的输出端上的第二电压17与该参考电压相比较,并且将电压调节 器10的输出端上的第二电压17调节到预给定电压。即,借助于反馈实施对第二电压17的短 期稳定的监测。分析处理单元20具有输入端和输出端15。分析处理单元20的输出端15通过 至少一个电阻61同样与电压调节器10的第二输入端13连接。此外在电压调节器10的第二输 入端13上产生或者外加(einpi访gen)电流或第三电压18,使得可以将在电压调节器10的输 出端12上的电压修正为预给定电压。为此,电压调节器10如此调节它的输出电压,使得该输 出电压在通过分压器40分压后相应于电压调节器的内部参考电压。由于外加有电流或第三 电压18,电压调节器识别出输出电压17并不相应于电压调节器的参考电压,并且修正该输 出电压。这意味着与现有技术相比涉及对电压调节器10的电压调节的主动干预,以便长期 稳定地进行电压调节。可选地,分析处理单元20包括微控制器。此外,分析处理单元20具有 另外的输出端63,该输出端可以通过电压调节器10的第三输入端14打开和关闭电压调节器 10。
[0026]图3示出用于提供用于用电器50(例如车辆中的FPGA)的预给定电压的方法。该方 法以步骤100开始:通过电压调节器10检测第一电压16。在接下来的步骤110中,分析处理单 元检测在电压调节器10的输出端12上产生的第二电压17。在接下来的步骤120中,对根据步 骤110所检测的电压值一一即第二电压17的值与存储在分析处理单元20中的预给定电压值 进行比较。如果除了例如预给定电压值最多0.5%的小的偏差之外两个值一致,则将分析处 理单元20的输出端15切换成高阻态,即,截止输出端,并且所述方法结束或者以步骤100继 续。如果两个值不一致,则在接下来的步骤130中检验第二电压17的值是否大于存储的预给 定电压值。如果结果是"是",则在接下来的步骤140中,在处理单元20的输出端15上产生或 减小电压62,必要时设置为零,即,输出端的端脚置于"低"状态上。如果第二电压17的值小 于存储的预给定电压值,则在步骤150中,在处理单元20的输出端15上产生或增大电压62, 即,输出端的端脚置于"高"状态上,即,例如置于分析处理单元的工作电压上。在接下来的 步骤160中,根据电压62和电阻61在电压调节器10的第二输入端13上产生或外加第三电压 18。在此,术语"产生"也理解为改变已经加载在第二输入端13上的第三电压18。在此,通过 在分析处理单元20的输出端15与电压调节器10的第二输入端13之间的连接路径中的至少 一个电阻61产生电压调节器的第二输入端13上的第三电压18。在接下来的步骤170中,根据 第一电压16、由第三电压18和电阻61得出的电流或者第三电压18和由分压器40反馈的电压 19产生或者修正在电压调节器10的输出端15上的预给定电压。通过分配给电压调节器10和 端脚的电阻的分压器40合适的尺寸,电压调节器10的输出端12上的电压可以在期望的方向 上受到例如最多5%、10%或15%的影响。
[0027]可选择的是,分析处理单元20也可以控制多个输出端,以便于可以更精确地调节 电压调节器10的第三电压18。此外,分析处理单元20的受控制的输出端分别通过电阻与电 压调节器10的第二输入端13连接。通过电阻的并联连接可以在控制多个端脚时更精确地调 节第三电压18。因此可以在控制分析处理单元20的两个端脚时在电压调节器10的第二输入 端13上产生或外加第三电压18的三个不同的值。
[0028]通过将第一端脚上置于"高"状态并且将第二端脚上置于"低"状态、将第一端脚上 置于"低"状态并且将第二端脚上置于"高"状态或者将第一端脚上置于"高"状态并且将第 二端脚上置于"高"状态,产生三个组合,即,通过两个电阻的真正的并联电路。在此,电阻不 必具有相同的电阻值,这在调节第三电压18时产生进一步的自由度。
[0029]在一个实施例中,分析处理单元也可以控制电压调节器的致能输入端。因此可以 由分析处理单元对于FPGA实施"电源定序"。对此在图4中示意性地示出用于提供用于在车 辆中的FPGA的多个预给定电压的设备。出于清楚的原因,单元42、43、44和45分别包括电压 调节器和分压器,其具有图2中的结构,即电压调节器10和分压器40。此外,例如对于单元44 不仅示出在电压调节器的另外的输入端上外加另外的电压,也示出致能连接。单元42、43和 45同样具有在电压调节器上的另外的输入端和致能输入端,这些输入端在此由于清楚的原 因没有添加到图4中。单元46代表参考电压。单元42、43、44和45各自的输出电压分别通过模 拟数字转换器导入到微控制器47中。在此,由模拟数字转换器ADC检测到的最大值可以与它 的参考电压相同。参考电压46通过高度稳定的电源产生。在"电源定序"时,以定义顺序接通 对于运行必要的不同的电压。当所有的电压以正确的顺序激活并且所有的电压都接收到正 确的值时,则开启FPGA的重置输入端,并且FPGA可以通过长期稳定的电压供给来接管ASIL 的任务。
[0030] 通常可以在IV范围内提供电压参考。分析处理单元的模拟数字转换器的参考电压 也预给定了模拟数字转换器的输入电压的最大允许范围。然而,为了使分析处理单元仍然 也能够直接并且在不需要另外的电阻分压器的情况下测量超过IV的电压,需要使用分析处 理单元的大多数为3.3V的工作电压作为参考。
[0031] 为了使分析处理单元在被篡改的3.3V的电压的情况下也能够识别出电压偏差,将 IV的电压参考连接到模拟数字通道中的一个上。如果该电压参考与完好的供给电压转换, 则总可以期待相同的转换结果。另外的供给电压同样可以相对于该电压参考和/或相互间 进行核实。
【主权项】
1. 一种用于提供用于用电器的预给定电压的方法,所述方法具有以下步骤: 检测(100)电压调节器(10)的第一输入端(11)上的第一电压(16), 借助分析处理单元(20)检测(110)第二电压(17),其中,在所述电压调节器(10)的输出 端(12)上产生所述第二电压(17), 分析处理(120、130)所述第二电压(17), 借助所述处理单元(20)的输出端(15)在所述电压调节器(10)的第二输入端(13)上产 生(160)第三电压(18), 其特征在于, 根据对所述第二电压(17)的分析处理来控制所述分析处理单元(20)的输出端(15),其 中,根据存储在所述分析处理单元(20)中的预给定电压的值进行所述分析处理,并且根据 所述第一电压(16)、所述第三电压(18)和借助分压器(40)产生的第四电压(19)在所述电压 调节器(10)的输出端(12)上调节到预给定电压。2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当所述第二电压(17)大约相应于所述预给 定电压的值时,尤其最多相应于所述预给定电压的值的+/-〇. 5%时,所述分析处理单元 (20)的输出端(15)被切换成高阻态或被截止。3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当所述第二电压(17)小于所述预给定电压 的值时,在所述电压调节器(10)的所述第二输入端(13)上产生或增大所述第三电压(18)。4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当所述第二电压(17)大于所述预给定电压 的值时,在所述电压调节器(10)的所述第二输入端(13)上产生或减小所述第三电压(18)。5. -种用于提供用于用电器的预给定电压的设备,所述设备具有: 电压调节器(10),该电压调节器具有第一输入端(11)和输出端(12),其中,所述第一输 入端(11)与电压源(30)连接,并且所述输出端(12)与分析处理单元(20)连接, 分压器(40),该分压器将所述电压调节器(10)的输出端(12)反馈到所述电压调节器 (10)的第二输入端(13)上, 所述分析处理单元(20)具有输入端和输出端(15),其中,所述分析处理单元(20)的输 出端(15)与所述电压调节器(10)的所述第二输入端(13)连接,并且所述分析处理单元(20) 构造用于检测所述电压调节器(10)的输出端(12)上的第二电压(17), 所述分析处理单元(20)在所述电压调节器(10)的所述第二输入端(13)上产生第三电 压(18), 其特征在于, 所述分析处理单元(20)构造用于根据对所述第二电压(17)的分析处理来控制所述处 理单元(20)的至少一个输出端(15),其中,根据存储在所述分析处理单元(20)中的预给定 电压的值进行所述分析处理, 并且所述电压调节器(10)根据第一电压(16)、所述第三电压(18)和所述分压器(40)产 生的第四电压(19)在所述电压调节器(10)的输出端(12)上调节到预给定电压。6. 根据权利要求5所述的设备,其特征在于,当所述第二电压(17)大约相应于所述预给 定电压的值时,尤其最多相应于所述预给定电压的值的+/-〇. 5%时,所述分析处理单元 (20)将所述输出端(15)切换成高阻态或截止。7. 根据权利要求5所述的设备,其特征在于,当所述第二电压(17)小于所述预给定电压 的值时,所述分析处理单元(20)产生或增大在所述第二输入端(13)上的第三电压(18)。8. 根据权利要求5所述的设备,其特征在于,当所述电压调节器(10)的输出端上的电压 大于所述预给定电压的值时,所述分析处理单元(20)产生或减小在所述第二输入端(13)上 的第三电压(18),尤其是切换成零。9. 根据权利要求5至8中的任意一项所述的设备,其特征在于,所述分析处理单元(20) 具有微处理器。10. 根据权利要求5至9中的任意一项所述的设备,其特征在于,所述电压调节器(10)和 所述分压器(40)构造在不同的单元中。
【文档编号】H02M3/156GK105960616SQ201480074986
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年10月10日
【发明人】D·托斯, T·基希纳
【申请人】罗伯特·博世有限公司
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