用于具有可配置的输出电压的人员保护设备的集成的控制器,尤其是电压控制器以及控制装置

摘要

本发明涉及一种集成的控制器(10)，尤其是用于在车辆中的人员保护设备的电压控制器，包括将输入信号(V

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求1的特征的集成的控制器， 尤其是用于在车辆中的人员保护设备的电压控制器，以及一种根据独 立权利要求12的特征的用于控制车辆中的人员保护设备的控制装置。

背景技术

根据现有技术已知的集成的电压控制器提供这种可能性，即生 成不同的固定地预先设置的输出电压。因此存在来自多个电压控制器 的不同的实施变形，其仅仅在待控制的输出电压上存在区别，其中对 于每个电压值应用独立的控制器。同样地存在电压控制器，其输出电 压通过外部的分压器的匹配能够被可变地。在此调节到固定的预先 设置的例如1.2V的反馈电压(“反馈”电压)，其通过外部的具有 至少两个电阻的分压器从控制器的输出电压中划分。通过分压器的变 形能够调节控制器的输出电压，其总是大于反馈电压。现存的变形的 电路在此大多极其容易受到故障的影响。在多个外部的分压器电阻中 的一个上的单一故障能够直接导致错误的并且在必要时损害的输出 电压。故障识别在大多数情况下是难以实现的，因为控制器自身不能 够区分故障的过大的或者过小的电阻值以及有意选择的过大或者过 小的电阻值。

在公开文献DE 10 2009 047 480 A1中阐述了例如一种用于控制 车辆的人员保护设备的控制装置和方法。所描述的控制装置包括供电 构件，其转换用于人员保护设备的控制的输入端电压。在车辆供电电 压和供电构件的输入端电压之间连接电压控制器，该电压控制器将输 入端电压限制在预先设置的第一值上。

发明内容

根据本发明的具有独立权利要求1的特征的用于在车辆中的人 员保护设备的集成的控制器和具有独立权利要求12的特征的用于控 制具有这种集成的控制器的人员保护设备的相应控制装置相比之下 具有如下优点，即集成的控制器的输出电压通过对应的配置信号能够 被简单地选择。由此在作为集成的电压控制器应用的情况下这因此是 可能的，灵活地相应于供电电压需求的变化并且可选地以至少两个不 同的电压供给系统模块。因此提供例如多个微控制器的兼容性，该多 个微控制器分别根据类型和实施以3.3V和1.2V供电，并且在不同的 微控制器之间的切换以有利的方式不成问题地是可能的。此外，根据 本发明的集成的控制器的实施形式对于单一故障是鲁棒的，提供全面 的诊断可能性并且能够因此也用于危机安全的系统，其必须满足根据 ISO26262的安全性要求。

本发明的核心在于，改变集成的控制器的输出信号，而不使用 不同的控制器变形以及不匹配外部的分压器以及不使用额外的第二 控制器。输出电压的变化因此是成本低廉得可能的，通过在根据本发 明的集成的控制器的实施例中的例如仅进行引脚配置的匹配。因此例 如至少一个保持悬空的引脚或者至少一个与地相连接的引脚能够表 示集成的控制器的不同的配置。这种配置于是与软件编程相区别，在 软件编程中，当系统的大部分包括已经在运行中的微控制器，到正确 的输出信号的转换才会发生，而这种配置在系统初始化开始时就提供 了输出信号的转换，使得输出信号直接被置于正确的值。因此以有利 的方式的在信号监控和安全性设计中的优化的集成是可能的。通过控 制器模块的完整的集成，不需可变化的外部的分压器等，与根据现有 技术已知的具有外部的分压器电阻的方案相比能够此外显著地改善 精确性。通过配置可能性的合适的选择，例如多个配置引脚和/或限制 数量的允许的状态和/或对于引脚询问的时间上的限制，根据本发明的 集成的控制器的实施形式能够对于在配置引脚处出现的单一故障鲁 棒地进行，即通过在配置引脚处的单一故障的短路不会导致错误的输 出信号。故障配置，其通过多重故障导致的，能够以有利的方式通过 状态寄存器的简单的读取，其显示所识别的配置，通过软件问询被探 测。

本发明的实施形式提供了一种集成的控制器，尤其是用于在车 辆中的人员保护设备的电压控制器，该控制器包括将输入信号转换成 具有预先设置的值的输出信号的控制元件，和控制所述控制元件以生 成具有所述预先设置的值的所述输出信号的控制电路。根据本发明， 所述控制电路根据预定信号输出通过控制元件的具有至少两个不同 的可选的值的所述输出信号，其中，为了选择所述输出信号的所述值， 配置电路接收和分析至少一个配置信号，并且根据在分析中确定的配 置选择至少两个不同的预定信号中的一个并且在用于输出具有可选 的值的所述输出信号的控制电路处施加至少两个不同的预定信号中 的所选择的一个。

此外提出了一种用于控制具有控制布置的车辆中的人员保护设 备的控制装置，所述控制装置控制在所述控制装置中的至少一个电 压。根据本发明，所述控制布置具有至少一个根据本发明所述的集成 的控制器。

通过在从属权利要求中提及的措施和改进，在独立权利要求中 给出的用于在车辆中的人员保护设备的集成的控制器的有利的改进 是可能的。

尤其有利的是，至少两个可选的预定信号是固定地预先设置的 多个参考信号或者是由所述输出信号可生成的多个反馈信号。因为为 了将输入信号控制或者转换为输出信号，由输出信号生成的反馈信号 与预先设置的参考信号进行比较，用于控制元件的不同的控制信号为 了输出具有不同的可选的值的输出信号，通过不同的固定地预先设置 的参考信号的规定或者通过不同的反馈信号的规定而生成。

在根据本发明的集成的控制器的有利的实施方式中，所述配置 电路为了生成具有第一值的所述输出信号通过选择电路选择第一参 考信号，并且将所述第一参考信号施加在控制电路处，所述控制电路 为了生成用于所述控制元件的第一控制信号，能够将所述第一参考信 号与由所述输出信号生成的反馈信号进行比较，其中，所述配置电路 为了生成具有第二值的所述输出信号通过所述选择电路选择第二参 考信号，并且将所述第二参考信号施加在所述控制电路处，所述控制 电路为了生成用于所述控制元件的第二控制信号，将所述第二参考信 号与由所述输出信号生成的所述反馈信号进行比较。该选择电路在根 据本发明的简单的实施中能够实施为仅具有两个预定信号，例如实施 为简单的半导体开关，其根据控制信号要么选择第一参考信号要么选 择第二参考信号，并且将其作为选择的预定信号施加至控制电路。

在根据本发明的集成的控制器的进一步有利的实施方式中，所 述配置电路为了生成具有第一值的所述输出信号能够通过选择电路 选择第一反馈信号并且将所述第一反馈信号施加在控制电路处，所述 控制电路为了生成用于所述控制元件的第一控制信号，将所述第一反 馈信号与固定地预先设置的参考信号进行比较，其中，所述配置电路 为了生成具有第二值的输出信号通过所述选择电路选择第二反馈信 号，并且将所述第二反馈信号施加在所述控制电路处，所述控制电路 为了生成用于所述控制元件的第二控制信号，将所述第二反馈信号与 固定地预先设置的所述参考信号进行比较。

在根据本发明的集成的控制器的进一步有利的实施方式中，至 少两个具有不同的分配比例集成的分压器能够由所述输出信号生成 至少两个可选的反馈信号。这意味着，使用具有不同的预先设置的电 阻组合的两个分压器，其造成不同的输出电压。该选择电路能够在本 发明的简单的实施中被实施为具有仅两个预定信号，例如被实施为简 单的半导体电路，其根据控制信号要么选择第一分压器的输出信号要 么选择第二分压器的输出信号，并且将其作为选择的预定信号施加至 控制电路。

在根据本发明的集成的控制器的进一步有利的实施方式中，所 述配置电路能够在系统初始化期间实施当前配置的确定和所述预定 信号的选择。由此，实质上早于软件编程的情况地提供正确的输出信 号。

在根据本发明的集成的控制器的进一步有利的实施方式中，所 述至少一个配置信号借助于引脚配置是可生成的，其中，为了生成用 于所述至少一个配置信号的第一逻辑信号电平，相应的连接端引脚固 定地与地相连接，并且其中，为了生成用于所述至少一个配置信号的 第二逻辑信号电平，相应的连接端引脚保持悬空。此外，布置在所述 集成的控制器之内或者之外的上拉电路使得保持悬空的连接引脚导 致所述第二逻辑信号电平。这种上拉电路优选地包括欧姆电阻，该欧 姆电阻与预先设置的电平相连接，该电平优选地代表第二逻辑信号电 平。至少一个配置信号的生成通过引脚配置可能以有利的方式实现根 据本发明的集成的控制器的简单的和成本低廉的实现。

在根据本发明的集成的控制器的进一步有利的实施方式中，所 述配置电路能够接收并且分析至少两个配置信号，其中，所述配置电 路分析用于选择所述预定信号的至少两个配置信号的逻辑的组合。此 外，所述配置电路在所述至少两个配置信号的所识别的有效的逻辑的 组合的情况下选择对应于所识别的逻辑的组合的预定信号，并且在所 述至少两个配置信号的所识别的无效的逻辑的组合的情况下阻止所 述输出信号的输出。为了优化故障诊断，所述配置电路能够闭锁并且 在状态存储器中保存所述至少两个配置信号的所识别的逻辑的组合。 通过所识别的逻辑的组合的闭锁能够以有利的方式阻止，在运行期间 通过出现的故障能够造成配置的变化。

本发明的实施例在附图中表示且在以下描述中进一步阐明。该 附图中相同的附图标记表示实现相同或者相似功能的零件或者元件。

附图说明

图1示出了用于具有根据本发明的集成的控制器的第一实施例 的人员保护设备的控制装置的片段示意图；以及

图2示出了用于具有根据本发明的集成的控制器的第二实施例 的人员保护设备的控制装置的片段示意图。

由于所有的对人员保护设备的运行来说必须的供电电压在人员 保护系统的内部自行生成，因此现有的用于车辆中的人员保护设备的 控制装置是脱颖而出的。由此可以保证，得到与车辆中的蓄电池电压 的波动无关的正确的功能。所用的电压控制器能够例如被实施为线性 控制器或DC/DC开关变换器且能够由其他系统构件，例如微控制器、 传感器、通信接口、灯驱动器等直接提供固定的预先设置的输出端电 压。在现有的人员保护系统中例如提供6.7V、5.0V和3.3V的输出电 压。

具体实施方式

如由图1和2可见，示出的根据本发明的实施例包括集成的控 制器10、10',其在所示的实施例中被实施为用于在车辆中的人员保护 设备的电压控制器，控制元件T，其将输入信号V_in转换成具有预先 设置的值的输出信号V_out，以及控制电路12、12'，其控制控制元件T 以生成具有预先设置的值输出信号V_out。根据本发明，控制电路12、 12'根据预定信号V_FB1、V_FB2、V_ref1、V_ref2输出通过控制元件T的具有 至少两个不同的可选的值V1、V2的输出信号V_out，其中，为了选择 输出信号V_out的值V1、V2，配置电路14接收和分析至少一个配置信 号CF₁、CF₂，并且根据在分析中确定的配置选择至少两个不同的预 定信号V_FB1、V_FB2、V_ref1、V_ref2中的一个，并且在用于输出具有可选 的值V1、V2的输出信号V_out的控制电路12、12'处施加。

如由图1和2进一步可见，至少两个可选的预定信号V_FB1、V_FB2、 V_ref1、V_ref2能够是固定地预先设置的参考信号V_ref1、V_ref2或者由输出 信号V_out可生成的的反馈信号V_FB1、V_FB2。为了将输入信号V_in控制 或者转换为输出信号V_out，控制电路12、12'分别将一个由输出信号 V_out生成的反馈信号V_FB与一个预先设置的参考信号V_ref进行比较。 因此，对于控制元件T的用于输出具有不同的可选的值V1、V2的输 出信号V_out的不同的控制信号能够通过预定不同的固定地预先设置的 参考信号V_ref1、V_ref2或者通过预定不同的反馈信号V_FB1、V_FB2来生成。

如由图1进一步可见，至少两个在控制电路12处可输出的反馈 信号V_FB1、V_FB2被设置用于生成至少两个具有不同的值V1、V2的输 出信号V_out，其中，配置电路14接收并且分析至少一个配置信号CF1、 CF2，并且根据对用于在控制电路12处输出的至少两个反馈信号 V_FB1、V_FB2的分析选择至少一个配置信号。在示出的实施例中，两个 在控制器10中集成的分压器18a、18b生成至少两个来自输出信号 V_out的可选的反馈信号V_FB1、V_FB2。两个集成的分压器18a、18b分别 包括两个电阻R1、R11、R2、R21，其电阻值如此地选择，使得两个 集成的分压器18a、18b具有用于生成反馈信号V_FB1、V_FB2的不同分 配比例R1/R11或者R2/R21。

如由图1进一步可见，配置电路14为了生成具有第一值V1的 输出信号V_out通过选择电路18选择第一反馈信号V_FB1，其将所选择 的第一反馈信号V_FB1施加在控制电路12处。控制电路12为生成用于 控制元件T的第一控制信号将第一反馈信号V_FB1与固定地预先设置 的参考信号V_ref进行比较。为了生成具有第二值V2的输出信号V_out， 配置电路14通过选择电路18选择第二反馈信号V_FB2，其将所选择的 第二反馈信号V_FB2施加在控制电路12处。为了生成用于控制元件T 的第二控制信号，控制电路12将第二反馈信号V_FB2与固定地预先设 置的参考信号V_ref进行比较。

如由图2进一步可见，至少两个在控制电路12'处可输出的参考 信号V_ref1、V_ref2被设置用于生成至少两个具有不同的值V1、V2的输 出信号V_out，其中，配置电路14接收并且分析至少一个配置信号CF₁、 CF₂，并且根据用于在控制电路12'处输出的至少两个考信号V_ref1、V_ref2的分析选择至少一个配置信号。

如由图2进一步可见，配置电路14为了生成具有第一值V1的 输出信号V_out通过选择电路18'选择第一参考信号V_ref1，其将所选择 的第一参考信号V_ref1施加在控制电路12'处。为了生成用于控制元件 T的第一控制信号，控制电路12'将第一参考信号V_ref1与由输出信号 V_out生成反馈信号V_FB进行比较。为了生成具有第二值V2的输出信 号V_out，配置电路14通过选择电路18'选择第二参考信号V_ref2，其将 所选择的第二参考信号V_ref2施加在控制电路12'处。为了生成用于控 制元件T的第二控制信号，控制电路12'将第二参考信号V_ref2与由输 出信号V_out生成反馈信号V_FB进行比较。在所示的第二实施例中，在 控制器10'中集成的分压器18a从输出信号V_out中生成反馈信号V_FB， 其与所选择的参考信号V_ref1、V_ref2进行比较。集成的分压器18a包括 两个电阻R1、R11，其具有预定的分配比例R1/R11。

如由图1和2进一步可见，在所示的实施例中的集成的控制器 10、10'分别被实施为ASIC模块(Baustein)(ASIC：专用集成电路) 并且是在用于人员保护设备中的控制装置1、1'中的控制器布置3、3' 的部分。在所示的实施例中，集成的控制器10、10'分别包括两个配 置引脚K1、K2，在其处施加输入信号V_in的输入引脚，以及用于输 出输出信号V_out的两个输出引脚，其中，在输出引脚之间设置外部线 路5，其包括反极性保护二极管D以及用于信号滤波的电感L和电容 C。替换地，根据本发明的控制器10、10'也集成在人员保护系统的控 制装置1、1'的系统ASIC模块(ASIC：专用集成电路)中。

作为电压控制器实施的根据本发明的控制器10、10'例如提供可 能性，输出电压V_out在控制器输出端可选地提供第一值V1＝1.2V或者 提供第二值V2＝3.3V。该电压的选择通过两个配置引脚K1、K2来实 现。该两个配置引脚K1、K2的状态要么是逻辑低电平(L)，其通 过相应的配置引脚K1、K2至地GND的外部短路来实现，要么是逻 辑高电平(H)，其由悬空的配置引脚K1、K2实现。在示出的实施 例中，分别设置在集成的控制器10、10'之内的上拉电路11使得保持 悬空的配置引脚K1、K2导致逻辑高电平(H)。上拉电路11包括用 于每个配置引脚K1、K2的上拉电阻R_pu1、R_pu2，其分别与具有相应 的配置引脚K1、K2的一个连接端和具有上拉电压V_pu的另一个连接 端相连接，其电平几乎对应于逻辑高电平(H)。配置引脚K1、K2 的电平作为配置信号CF₁、CF₂由配置电路14回读并且分析。当前配 置的识别在此例如分别通过至少一个电压比较器实现。在应用具有两 个配置信号CF₁、CF₂的两个配置引脚K1、K2的情况下，四个配置 组合是可能的，其在表1中示出。

CF1 CF2 配置 L L 无效 L H 第一输出电压 H L 第二输出电压 H H 无效

表1

在两个配置引脚K1、K2处的四个配置组合在所示的实施例中 仅有两个组合是有效的，其中两个配置信号CF₁、CF₂具有不同的逻 辑电平(H)(L)。因此确保，通过在配置引脚K1、K2中的一个处 的外部短接能够实现无故障的有效的状态。该系统因此在配置引脚 K1、K2处对单一故障是鲁棒的。如果识别有效的配置组合，则配置 电路14通过选择电路18、18'选择相应的预定信号V_FB1、V_FB2、V_ref1、 V_ref2，其随后被施加至用于产生对于控制元件T的控制信号的控制电 路12、12'。

如果识别出无效的状态，其中两个配置信号CF₁、CF₂具有相同 的逻辑电平，则可配置的根据本发明的控制器10、10'或者其电压供 给能够被去激活。替代地也能够使用其他的安全机制，其确保，由控 制器10、10'不会输出故障的输出电压。在每个情况下避免连接的组 件、例如微控制器以故障的电压供给。此外，我们将整个系统保持在 复位状态，即“非激活”或者安全状态。

在配置引脚K1、K2处的配置信号CF₁、CF₂的分析在系统的初 始化阶段开始时进行，一旦根据本发明的集成的控制器10、10'的内 部的逻辑电路被足够地供电。因此确保，立即正确地识别控制器配置， 并且将与此关联的根据本发明的集成的控制器10、10'的输出电压V_out 立即正确地调节到期望值V1、V2，在通过其供电的系统组件通过系 统扩展复位释放之前。因此确保了系统的无故障的电压供给。在在配 置引脚K1、K2处的配置信号CF₁、CF₂的初始化读入之后，所识别 的配置被闭锁，使得引脚状态的进一步改变不再会影响控制器10、 10'。因此，在控制装置1、1'的正常运行中不会导致故障的电压变化， 例如通过EMV作用。此外，所识别的配置引脚的配置在一个优选地 被实施为寄存器的存储设备16中被存储。该存储设备16能够随后在 运行时、例如通过软件问询被读出。由此，可能地通过多次故障被错 误地识别的配置能够被识别并且实现故障显示。

在替换地根据本发明的集成的控制器10、10'的未示出的实施例 中，也能够调节大于仅两个的输出电压，只要配置引脚的数量或者逻 辑状态的数量被增加并且相应地维持更多的预定信号V_FB1、V_FB2、 V_ref1、V_ref2。因此能够例如以三个配置引脚，其分别能够取两个逻辑 状态(H/L)，四个有效的配置组合(L-L-H、L-H-L、H-L-L和H-H-H) 来供选择，而不降低对单一故障的鲁棒性。当除了逻辑高电平和逻辑 低电平还能够借助额外的电压比较器探测中间电平时，也相似地适 用。

此外，在配置引脚处的探测阈值和电压供给的方式也能够偏离 于所示的实施例地实施。根据本发明的集成的控制器10、10'的所示 的实施例分别使用具有内部的上拉电压V_pu的集成的上拉电路11。替 换地，能够使用外部的上拉电路，即在集成的控制器10、10'之外设 置的上拉电路，以及用于在悬空的配置引脚处产生高电平(H)的相 应的外部上拉电压。相似地，被用于识别不同的逻辑状态的不同的电 平是可能的，例如至地GND的连接或者至不同的电平的连接，例如 5.0V、3.3V等。根据本发明的集成的控制器的实施形式能够例如被实 施为线性控制器或者DC/DC开关转换器。