用于车辆中的信号接口的制作方法

1.本发明涉及用于具有至少24伏的车载电源电压的车辆中的信号接口。


背景技术：

2.根据sae j2716标准的sent(single edge nibble transmission(单边缘渐进传输))接口被广泛用于车辆领域，以便将数据从传感器单元传递到中央控制单元。问题是，市场上现有的传感器并不适合具有24伏或更高伏的应用系统的要求，即，例如不存在防止短路的保护。此外，必须为目标运用选择高于sent标准中规定的数据更新率的数据更新率。


技术实现要素：

3.因此，本发明的任务是为具有24伏或更高伏的车载电源应用提供信号接口，通过该信号接口提供稳固的接口，其中还能实现这些应用所需的数据更新率。根据本发明，该任务通过独立权利要求的特征解决。有利的实施方案是从属权利要求的主题。
4.提出了一种用于车辆中的信号接口，其具有传感器单元和中央控制单元，它们通过线缆线束处于信号连接中。传感器单元具有：被设立成用于实施sent协议的传感器芯片，其具有用于供应电压线路的输出端、用于数据传输线路的输出端和用于接地的输出端。此外设置有与供应电压线路连接的稳压器和具有esd/emc保护的滤波器。还设置有与数据传输线路连接的数据线路滤波器，以及布置在数据线路滤波器上游的过压保护和布置在数据线路滤波器下游的esd/emc保护，它们不仅与数据传输线路而且与接地连接。
5.中央控制单元具有：与供应电压线路连接的稳压器、不仅与数据传输线路而且与接地连接的esd/emc保护、以及与传感器单元的和中央控制单元的接地连接的模块，该模块被设立成用于在通过过压保护导出电流的情况下关闭接地供应。因此可以对传感器单元进行保护，更准确地说，保护数据传输线路不受相对车载电源电压短路的影响。此外，还设置有与数据传输线路连接的上拉构件和与数据传输线路连接的收发器以及与收发器连接的控制单元，收发器具有接收部分和发射部分。控制单元具有与收发器的发射部分连接的单独发射路径和与收发器的接收部分连接的单独接收路径，以用于操控收发器。
6.通过所建议的部件的布置，可以实现稳固的接口以及高数据更新率。
7.在一种实施方案中，收发器的接收部分被设立成用于对从传感器芯片通过数据传输线路发送来的数据信号执行信号处理并提供给控制单元用于评估。
8.在一种实施方案中，收发器的发射部分实施为拉动构件并被设立成用于将数据传输线路(vout)拉到低电平。
9.在一种实施方案中，中央控制单元的稳压器产生从车载电源电压导出的中间电压。有利地，传感器单元的稳压器因此可以被实施为线性电压调节器。
10.在一种实施方案中，传感器芯片是位置传感器。在一种实施方案中，传感器芯片被设置在车辆的电动马达中。
11.此外，还提出了信号接口在车辆的电动马达中的用途。
regulator)，并将其功率损失保持在可控界限内。
22.此外，在传感器单元1中还设置有与数据传输线路vout连接的数据线路滤波器5(英语：data line filter)。在该块体中包含所需的滤波器，以确保对干扰脉冲的稳固性。
23.此外，在传感器芯片1与数据线路滤波器5之间还设置有不仅与数据传输线路vout连接而且与接地gnd连接的过压保护6(英语：overvoltage protection)。过压保护6包含过压保护元件，以此将电压值限制在预先设定的有效电压范围内。在其后，即在数据线路滤波器5与线缆线束8之间，设置有esd/emc保护7(esd/emc protection)。这种esd/emc保护7同时用于确保足够的esd/emc强度，正如已经描述的esd/emc保护4一样。
24.来自传感器单元1的线路，也就是说供应电压线路vcc、数据传输线路vout和接地gnd也通过线缆线束8与中央控制单元9的部件处于信号连接中，如下文所述。
25.如前所述，中央控制单元9的稳压器10与传感器单元1的具有esd/emc保护的滤波器4连接。
26.在中央控制单元9的一侧，在数据传输线路vout与接地gnd之间还设置有esd/emc保护14，以用于确保足够的esd强度并用于对电磁干扰进行抑制/滤波。随后设置有与传感器芯片2的以及中央控制单元9的接地gnd连接的模块15(英语：gnd overcurrent switch-off(gnd过流关断))。该模块15被设立成用于在通过传感器单元1的过压保护6导出电流的情况下关闭接地供应。在该模块中，分析从传感器单元1导出的电流在通常范围内处于何种程度。如果例如由于供应电压短路而出现额外的电流，该电流通过过压保护6被导出，则模块15会关闭接地供应，从而不会有进一步的电流流动，并且传感器单元1、特别是传感器芯片2就不会被破坏。模块15可以借助由电阻和开关元件组成的模拟电路来实施。重要的是，从预先设定的电压起关闭传感器芯片2的接地gnd。
27.在传感器单元1的数据传输线路vout通过线束8的进一步走向中并且在esd/emc保护14之后，设置有分支，在该分支上设置有上拉构件(pull-up device))11，其与传感器接口的供应电压连接。该上拉构件11代表了sent标准中要求的针对用于传输的参考电压的电阻。根据本发明，该电阻必须偏离sent标准中规定的值，也就是说更低，以便能够实现高数据传输率。
28.在另外分支处设置有收发器13的接收路径13a(filter and data acquisition(滤波器和数据采集器))。在接收路径13a中执行对由传感器芯片2发送来的数据信号的信号调制，并提供给后续布置的控制单元12(英语：main controller)以进行评估。在这里，也存在干扰抑制滤波器，以消除不期望的干扰信号等。
29.在另外分支处设置有收发器13的发射部分13b(英语：pull-device)。通过发射部分13b，数据传输线路vout被拉到低电平(触发)，从而使传感器芯片开始进行数据生成和数据传输。因此，发射部分13b也被称为拉动构件。
30.布置在收发器13之后的控制单元12提供所需的触发式sent模块12a(英语：triggered sent protokoll module)。主要特点是，其对通过分开的发射路径“out”(与发射部分13b连接)和接收路径“in”(与接收13路径a连接)来操控外部收发器13进行支持。
31.这种信号接口的电路布置的优点是，在具有24伏或更高伏的运用中，传感器单元1可以受到保护以免单一的故障，如在机动车中可能发生的对供应电压和接地的短路。
32.快速的数据传输率要求在发射和接收路径中的电路部分是低阻抗的，但这影响了
所需的对短路和电磁干扰现象的稳固性。所提出的具有在传感器单元1与中央控制单元9之间的接口部件的信号接口可以满足对数据传输率的高要求。
33.通过模块15及时断开负参考电位(接地gnd)，使得数据传输线路vout得到保护，相对车载电源电压发生短路。
34.该信号接口用于车辆领域，特别是具有24伏或更高伏的车载电源电压的车辆，如载重车辆中。各个部件的设计方案尤其取决于所使用的传感器芯片2和所使用的控制单元12。
35.附图标记列表
[0036]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器单元(sensor unit)
[0037]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器芯片
[0038]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
稳压器(voltage regulator)
[0039]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
esd/emc保护(esd/emc protection)
[0040]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据线路滤波器(dataline filter)
[0041]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
过电压保护(overvoltage protection)
[0042]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
esd/emc保护(esd/emc protection)
[0043]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线缆线束(harness)
[0044]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中央控制单元(main control unit)
[0045]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
稳压器(voltage regulator)
[0046]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀ
上拉构件(pull up device)
[0047]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
控制单元(control unit)
[0048]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
触发式sent模块(triggered sent-module)
[0049]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀ
收发器
[0050]
13a
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接收部分/滤波器和数据采集器
[0051]
13b
ꢀꢀꢀꢀ
发送部分/拉动构件
[0052]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
esd/emc保护(esd/emc protection)
[0053]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀ
模块/(gnd过流关断)