专利名称：用于借助于自诊断脉冲宽度调制传输信息的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在主控单元和从控单元之间传输信息的方法，其中主 控单元在输出端子处输出脉冲宽度调制信号，以便通过总线将所述信号传输给 从控单元。
背景技术：
I见代机动车装备有联网的控制设备，其中在所述控制设备之间传输大量有
关，的电气以及机械部件状态的信息。脉冲宽度调制(PWM)由于其简单性 和耐干扰性在机动车中作为传输方法特别经受住了考验。
例如， 一种应用情况，风机电机或者泵电机的控带Ji言息的传输，其中在 主控设备内产生脉冲宽度调制信号，并且通过总线(通常是单线电路)传输给 与主控设备相隔一定距离的从控设备。控制设备通常包括具有自诊断功能的微 控制器。在故障情况下，例如可以如此从从控设备向主控设备进行故障报告， 使得从控设备在一定的时间间隔期间将单线接口的线路上的电位引至接地电 位。对单线线路上的电压电平进fi^续监控的主控设备由此识别出由从控设备
所报告的故障。可以M时间间隔的长度对不同的故ptiafi^码，使得主控设
备肯嫩采取针对故障所协调的措施。此类措施例如可以在于将旨系统置于
安全状态。如果主控设备在上级总线中联网，例如在控制器局域网络(CAN)， 则它可以向乘客车厢内的显^fi用信号通知故障，禾tv或者存储在机动车的故 障存储器中供以后诊断使用。
在此情况下不利的是主动权(Initiative)从从控设备出发，使得在从控设 备出现故障时，主控设备持续地认为系统处于无故障运行状态。这种故障识别 并不令人满意，视控制装置的类型而定，可能会导致范围很广的后果。如果在 发动机冷却系统的情况下通风机电机失灵，而未采取相应的应对措施，则这可
能会导致过热，且有时导致内燃机受损。
发明内容
本发明的任务在于阐述一种方法，借助于所述方法，在通过脉冲宽度调制
信号从主控设备向从控设备传输信息期间与以前相比更好地实现故障识别。
该任务通过具有权禾腰求1的特征的方法加以解决。独立权利要求的主题
是本发明的有利扩展方案。
根据本发明所述，设置周期性反馈，其中从控单元定期地对由主控单元所
发送的脉冲宽度调带K言号进行影响。换句话说，从控设备不仅仅在故障情况下 发送，而是以周期性时间间隔发出确认、应割言号。在此情况下主动^a人从控
设备出发。主控单^1过回读所输出的PWM信号来观察总线处的信号状态，
由itki控单元也检测来自从控设备的周期性应劄言号。在故障瞎况下，在总线 上不再出现应^K言号，并且主控设备识别出在信息传输或转变时出现了故障。 本发明方法具有下列步骤-
-iim控单元以周期性应答时间间隔生，割言号；
-在应答时间间隔期间通过从控单元对在总线上所传输的脉冲宽度调制信
号进行影响；
-Mai主控单元检测经影响的脉冲宽度调制言号，其中在主控设备的输入信
号端子处回读在输出信号端子处所发出的脉冲宽度调制信号。
换句话说，应^t号对应于无故障反馈。如果应答信号缺失，则主控单元 认为所传输的信息或数据的有错转变，并且可以采取针对故障情况下的措施。 本发明的特别优越之处在于对于本发明可以利用在机动车情况下目前现有的 针对故障的信令化可能性(开路集电极总线驱动器电路)，而不必进行改动。在 现有的机动车控制设备处，仅改变用于用信号通知故障的流程，而不改动硬件。 只是必须实施新的算法。
本发明的实施变型方案的特征在于在应答时间间隔期间对脉冲宽度调制
信号的至少一个脉冲的信息参数进行影响(beeinflussen)。作为信息参数既可 以是PWM信号的振幅，也可以是持续时间。
在本方法的优选实施方案中可以规定，使用PWM信号的振幅，并且在应答 时间间隔期间通过应答信号几乎完全抑制振幅。由此在实际中育^特别简单地 实施本发明。
本方法的另一实施方案可以如此来设计，使得在通过应答时间间隔的脉冲 持续时间期间，ii31应答信号来中断PWM脉冲的振幅。
本发明的/ 特别低廉的改进形式的特征在于，通过单线线路来构成总线，
如果由主控单元连续地输出脉冲宽度调制信号并且传输给从控单元时，则 是有利的。
尤其当从控单元具有自诊断驢时，能实现特别好的系统可靠性，其中所
i^人控单元肖,M51所述自诊l^置自诊断其运行状态。如果所述从控单元也
具有对由其所控制的负载的检査能力，贝u主控单元的应答信号信令化位于主控 设备下游的系统部件(总线、驱动器电路、从控单元以及后接负载)的无故障
运行状态。
在一种特另iM^的变型方案中可以规定，如此影响脉冲宽度调制信号，使
得通过影响对故障图像(Fehlerbild)进行编码，从而可以在从主控单元侧有区 别地探究故障。由此可以显示所限定的故障。以这些信息为基础，对于上级 控制系统更易于将齡系统按规定转入安全状态。
为了继续阐述本发明，在说明书的以下部分中参照附图，在所述附图中可 得出本发明的其它有利扩展方'案、细节以及，方案。
图l示出具有开路集电极单线接口的电路装置，例如通常在机动车(Kfe) 情况下用，制通Mm电机；
图2示出脉冲宽度调制信号的脉冲亂
图3示出本发明第一种实施形式的脉冲宽度调制信号的信号模式，其中通 ffi^号抑制脉冲；
图4示出本发明第二种实施形式的脉冲宽度调制信号的信号模式，其中在 应答时间期间通过应，号中断脉冲。
具体实施例方式
图1示出通常在机动车中用来控制通风机或者油泵的功率流所使用的电 路装置的示意图。
主控设备("MSG") 1构 31双向总线6与从控设备("LSG") 2 (数据 接收器(Datensenke))相连的数据源。由机动车电池("VBatt"， "0")给两个 设备1、 2供电。从控设备2控制通风机3。主控设备1具有主控单元4，所 述主控单元4在输入侧连接在CAN总线(在图1中端子"CANJD"与 "CAN—LO")上。在主控单元1内所生成的脉冲宽度调制信号(以下简称为 PWM信号)在输出端("HI—LO—Bus")处持续地被输出，并且M51电阻"RIM"
到达晶体管"TM"的基极。晶体管'TM"的集电极在节点"KM"中与单线接 口 6的一端相连。电阻"RG"将节点"KM"与汽车电池的地(0)相连。单 线接口 6的另一端与从控设备2的节点"KS"相连，并且Mil电阻"RCS"与 VBatt相连。RG RCS。
从控单设备2具有带输入端("Read—Bus")的从控单元5。脉冲宽度调制 信号i!M电阻"R2S"至iJ达iM入端"Read—Bus"。
主控单元4与从控单元5是信息处理组件，所述信息处理组件在本实施例 中被实施为单芯片微控制器，且具有自诊断装置15。每一组件4、 5育嫩M; 该自诊断装置15识另拼用信号通知正呈现的或者已经出现的故障。这种自诊 ,置15在计^m系统情况下本身是公知的，在此不需要赘述。
利用在10 90%之间的占空比发送在单线接口 6上所传输的PWM信 号，也即AAi控单元4向从控单元5擀對腿行信息传输。
从图1的示意图可看出，从控单元5在输出端'Motor—PWM"处产生半 导体功率开关"SWS"用的控制信号，所述半导体功率开关"SWS"对通风机 电机3的电枢电,行时控(takten)。由此如开头所述，ffi31脉冲持续时间内 所含的PWM信号信息对功耗、即电机的^i嗷应进行控制。在图1的电路 图中，空转二极管"DS"与通Kt几电机3并联。
按照本发明所述，现在由主控单元5以周期性时间间距产生应答信号、也 即无故障消息。该应^f号对总线6上的脉冲宽度调制信号产生影响。主控 单元1对该影响进行检测，其方式是要么与发i^PWM信号的脉冲同时或者在 应割言号的持续时间期间回读总线6上的电位。应^j言号在从控单元5的输 出端HI—LO—BUS-S处被输出，并且通过"R1S"以及开关晶体管"TS"到达总 线。布置于主控设备1内的晶体管"TM"被接入开路集电极电路，使得可以 MM在从控单设备2侧在节点"KS"处的应答信号对总线6上的信号产生影 响。在本实例中，这意味着，如果晶体管"TS"导通，则单线接口 6上的电位 被降为，特，而与晶体管"TM"的开关状态无关。
在流程方面，本发明方法与如在计算机系统情况下常见的"看门狗 (Watchdog)"类似。在那里，软件定期告知"看门狗"所述软州乃在正常工 作。在本情况下，从控单元5以有规律重复的时间间隔通知主控单元1运行 状态，所跪行状态在本实施例中包含
-首先应答信号包含关于从主控设备1向从控设备2的数据传输的说 明，也即关于正常接收脉冲宽度调制信号的接收确认。
其次应^f言号也包含关于从控设备1的功能状态的说明，因为仅当,， 单元5在运行自诊断例程之后确定了其自身的无差错状态时，才生成应^j言号 (Quittungssignal)。
-再次也通31i控单元4的应^j言号用信号通知由从控单元5所控制
的负载(在本实施例中为通风机电机3)实现预定的冷却功率。在图1中并未 详细绘出对冷却功能的监控。所述监控例如可以M31传感器来实现，所述传感 器检测通风机叶轮运动、电机电流或者7賴晒路、鹏。由此例如可以识别卡滞 的或者运转困难的通风机电机轴。
本发明大的优点在于，在实现时，在实现本发明方法时可以保留在机动车 中通常所使用的电路装置(图1中的开路集电极单线接口) ，仅需流程方面的 改变，而不需要电路方面的。
如此来测定应答时间间隔，使得按照本发明方法的第一种实施形式，以周 期性反复的方式完全抑制PWM脉冲(参见图3，在时间"THigh3"期间缺少" 高脉冲"IO )。这种实施形式仅对设备1、 2之间的传输带有微小要求，并且 在机动车通離控制的情况下棘用。
但是影响也可能在于，在周期性反复的应答时间间隔期间中断脉冲(参见 图4，脉冲的时间"THigh" ^Z答时间间隔"TQuitt"期间接地)。这种实施 形式,地在机动车油泵控制情况下被采用。当然也可以设想，不完全抑制脉 冲宽度调制信号的另一信号参数，例如脉冲的振幅。
i!31回读总线6上的电压电平来实现由主控单元4对应答信号的检测。为 此主控单元4具Wlr入端"Read—Back—Bus" ， i^lf入端通过电阻"RZM"与节 点KM以及从而与总线6相连。
在单线线路6中断的情况下，由主控单元4所回读的信号处于地电位。 线路断裂也可以以这种方式由主控设备l检测并被分配。如上所述，既可以与 ^t所发送的PWM脉冲同时，也可以在应答信号的周期期间进行回读。在后 一种情况下，主控单元4内的算法知道应割言号的周期。
如果周期性地存在应答信号，则主控单元4认为由其Mil脉冲调制向从 控设备2所传输的信息已被接收，并且也正确地被转化成Jt4卩效应。 而如果在回读的信号中缺少应^t号，则主控单元4假定故障状态。该故 障状态起初并未被详细指定。但是在总线6没有中断且从控单元5自身能工 作的 劍牛下，也可以根据应劄言号的脉冲持续时间在另一过程中进行区别。 为此从控单元5对故障进fi^码，其方式是所述从控单元5将所检测到的故障 分配给应答时间间隔的确定的持续时间(在此分配给故障的时间远大于PWM 信号的周期持续时间)。对总线电平以及从而分配给故障的时间进行回读的主 控单元可以有区别地检测故障。随后所述主控单元将针对故障所匹配的消息在 CAN—HI和CAN_LO端子处发出(absetzen)，或者采te对措施。
在图2中将在单线接口 6上从主控单元4从控单元5所传输的脉冲宽 度调带腊号表示为与时间t有关的脉冲图。信号的频率为几千赫兹(kHz)。脉 冲的电位在低电压电平9 (ULow)和高电压电平8 (UHigh)之间。以占空比 对所传输的娜(即信息)进t彌码。根据商THigh/TLow算出占空比。占 空比大约在10% (通风机功率为零)和90% (最大通风机功率)之间变化。由 此确保将 从主控设备1连续传输到从控设备2。
图3的信号模式在本发明第一种实施形式中示出PWM信号7的脉冲 图，其中通过所叠加的应雜号^t冲减弱(图3中虚线表示的脉冲IO)。应 答时间在这种情况下大于脉冲宽度调制信号7的周期持续时间TPeriode。
图4的信号模式示出本发明的第二种实施形式，其中应答信号如此影响对 PWM信号7的脉冲，使得在应答时间12 (TQuitt)期间在高电平阶段 (High-Phase)中断该脉冲。在这种情况下，应答时间TQuitt小于THigh。
对于技术人员而言清楚的是:应答信号也可以不同于图3或图4所示的那 样对PWM信号7产生影响。例如可设想，这种影响在于，应，号根据故 障图像改变脉冲振幅。当然也可以通过其它方式来实现两个控制单元4、 5， 例如通过ASIC模i央来实现。此外在适当编址的情况下可设想的是，将多个数 据接收器连接到总线上。
本实例中总线6由单一线路构成。本发明所述的方法当然并不局限于某 一总线，而是通常也可以将总线6看成是控制单元4、 5之间的也育^l多以其它 方式实现的通信信道。
所使用的附图标记列表
1 主控设备
2 从控设备
3 通舰
4 主控单元
5 从控单元
6 单线接口
7 PWM信号
8 PWM信号的高电平
9 PWM信号的低电平
10 被抑制的高电平形式的应，号
11 被中断的高电平形式的应答信号
12 应答时间间隔
13 PWM信号的周期持续时间
14 箭头
15 自诊断體
权利要求
1.用于在主控单元和从控单元之间传输信息的方法，其中主控单元(4)在输出端子(HI_LO_BUS)处输出脉冲宽度调制信号(7)，以便通过总线(6)将所述脉冲宽度调制信号传输给从控单元(5)，其特征在于下列步骤-通过从控单元(5)以周期性应答时间间隔(TQuitt)生成应答信号；-通过从控单元(5)在应答时间间隔(TQuitt)期间对在总线(6)上所传输的脉冲宽度调制信号(6)进行影响；-通过主控单元(4)检测经影响的脉冲宽度调制信号(7)，其中在主控单元(4)的输入信号端子(Read_Back_Bus)处回读在输出信号端子(HI_LO_BUS)处所发送的脉冲宽度调制信号(7)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在应答时间间隔期间，脉 冲宽度调制信号的至少一个脉冲的信息参数被影响。
3. 根据丰又利要求2所述的方法，其特征在于，选择至少一个脉冲的振幅 作为信息参数，并且应答j言号在应答时间间隔期间几乎完全抑制所述振幅(图 3)。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，选择脉冲辦卖时间作为至 少一个脉冲的信息参数，并且M^，号来改变。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，舰应離号根据应答时 间间隔縮短脉冲持续时间。
6. 根据丰又利要求4所述的方法，其特征在于，ffiil应割言号ffi答时间 间隔期间中断脉冲^^卖时间(图4)。
7. 根据权利要求1 6中任一项所述的方法，其特征在于，通过单线线路 构成总线(6)。
8. 根据*51利要求1 7中任一项所述的方法，其特征在于，由主控单元(4) 连续输出脉冲宽度调制信号(7)。
9. 根据权利要求1 8中任一项所述的方法，其特征在于，从控单元(5) 具有自诊断装置(15)，其中通ii^f述自诊断装置能够确定从控单元(5)的无 故障状态。
10. 根据^i利要求7所述的方法，其特征在于，从控单元(5)在输入端子 (Read—Bus)处读入脉冲宽度调制信号，并且在输出端子(High—Low_Bus-S)处输出应^t号。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用在输出侧与总线(6) 相连且在输入侧与从控单元(5)的输出端子(High—Low—Bus-S)相连的电路装 置来输出应^^言号。
12. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，从控单元在所识别出的无 故障状态情况下输出应答信号，其中应答时间间隔以离散的方式被分配给故障 图像，其中事先由从控单元(5)确定故障图像。
13. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以大约10%至 90%的占空比(THigh/TPeriode)输出脉冲宽度调制信号。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在每次输出脉 冲宽度调制信号的脉冲时同时对脉冲宽度调制信号进行回读。
15. 根据上述丰又利要求中任一项所述的方法，其特征在于，同时回读脉冲 宽度调制信号来输出应^号。
16. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，主控设备连接 在上级总线上、特别优^t也连接在CAN总线上，并皿过所述总线在乘客车 厢内的显示区上显示故障消息和/^储在故障存储器中。
全文摘要
本发明涉及用于在主控单元与从控单元之间传输信息的方法，其中主控单元(4)在输出端子(HI_LO_Bus)处输出脉冲宽度调制信号(7)，以便通过总线(6)将所述脉冲宽度调制信号传输给从控单元(5)，其特征在于下列步骤通过从控单元(5)在周期性应答时间间隔(TQuitt)内产生应答信号；通过从控单元(5)在应答时间间隔(TQuitt)期间对在总线(6)上所传输的脉冲宽度调制信号(7)进行影响；通过主控单元(4)检测经影响的脉冲宽度调制信号(7)，其中在输出信号端子(HI_LO_Bus)处所输出的脉冲宽度调制信号(7)在主控单元(4)的输入端子(Read_Back_Bus)处被回读。
文档编号H04L1/24GK101371523SQ200680046819
公开日2009年2月18日 申请日期2006年11月28日 优先权日2005年12月15日
发明者L·瓦斯基维奇, W·科尔纳 申请人:欧陆汽车有限责任公司