[发明专利]提供控制设备的基本功能性的控制芯片

说明书

本发明涉及一种按权利要求1所述的用于提供控制设备的基本功能性的控制(外围/输出级)芯片，该芯片以下也简称为U芯片。

尤其是用于发动机控制的现代控制设备由计算机核(微控制器)以及用于实现所需要的硬件功能的外围芯片组组成。该外围芯片组典型地由不同的专用集成电路(ASIC)和其它的电子组件组成。所需要的硬件功能在不同的ASIC和组件上的划分称为分区(Partitionierung)。

根据现有技术的发动机控制设备代的外围芯片组典型地具有包括2个ASIC的分区。

在此，设有第一ASIC(ASIC 1)，所述第一ASIC具有以下部件：具有四个不同输出电压的电压源(也可以被配置为直线调节器的开关调节器)；三个5V传感器电源，其中两个也可以互相独立地配置为3.3V输出电压，其中可以对传感器电源诊断对地短路和对电池电压的短路；监控模块；双向接口用的驱动器；具有唤醒功能性的CAN驱动器；伺服控制装置；主继电器输出级，具有对电池电压的短路、对地短路、负荷下降和超温的故障的诊断；停止计数器和用于与微控制器通信的双向串行接口(SPI)。

第二ASIC(ASIC2)具有以下的部件：具有1.1A至3A额定电流的功率输出级；用于对电池电压的短路、对地短路、负荷下降和超温的故障的诊断功能；5V电源电压监控装置；用于与微控制器通信的双向串行接口；和用于控制输出级的单向串行接口(μs总线)。

DE 10334014说明了一种外围芯片组，其中，如上所述，将控制设备的基本功能性分区到两个ASIC上。根据对硬件功能的要求，还附加地需要部件。

然而，对于基础部分(Segment)(具有最最必需的功能的控制设备部分)的发动机控制设备的描述，仅部分地需要上述的硬件功能。这意味着，当今的外围芯片组既在(印制电路板)面积需求观点下、也在成本观点下是‘超大尺寸的’。

本发明的任务是说明一种分区，该分区将控制设备的基本硬件功能汇集在尽可能小的面积上，并且简单而成本低地予以实现。

通过控制芯片来解决该任务，该控制芯片包括：具有至少两个、尤其三个输出电压的电压源；尤其具有5V或3.3V的输出电压的至少两个、尤其三个传感器电源；双向接口用的至少一个驱动器；CAN驱动器；伺服控制装置；具有诊断功能的主继电器输出级；至少一个双向串行接口，用于控制输出级和用于与微控制器通信；尤其具有0.6A至3A额定电流的至少六个功率输出级；尤其具有50mA额定电流的至少一个小信号输出级和四个点火驱动器。

如此高度集成的U芯片考虑在成本优化和印制线路板上的面积需求的优化方面的要求。

在此，本发明的基本点在于，将高度集成的优点用于实现基础部分的控制设备的革新式分区。由此可以将通过ASIC 1和2以及必要时也通过扩展IC所表示的硬件功能减少到可例如在基础部分的发动机控制设备中实现的基本功能，这导致了成本节省。同时，冗余的ASIC电路部分、例如电压源和SPI(单点注入(Single-Point-Injection))分别在ASIC 1和2上通过将所述电压源和SPI与扩展IC汇集到U芯片上而被取消，这导致进一步的成本节省。此外，将ASIC封装从至少两个减少到一个，由此再次取消成本。也降低了在印制线路板上的面积需求，由此产生了具有附加成本优势的效益跳跃。此外，可以将μs总线始终用于降低线路的和器件引线的数量。

在接下来的从属权利要求2至11中说明控制芯片的有利改进方案。

在本发明的一种有利的扩展方案中，可以构造诊断功能，用于识别尤其是对电池电压的短路、对地短路、负荷下降或超温的故障。因此可以由OBD(离车诊断(Off Board Diagnose))测试设备来分析结果，这在维护情况下易于发现故障。

为了避免由于故障对控制设备的损坏，可以设置附加的模块用于对其监控。控制设备于是校验自身，其方式例如是用校验样本写存储器和重新读出，并且与校验和的比较保证，正确地存储数据和程序。

通过串行接口的附加驱动器，可以连接以这种驱动器为前提的设备。因此例如可以使用上述测试设备，该测试设备通常使用具有10至10 kBaud的自由波特率的串行通信接口(ISO 9141)。

为了实现控制设备的附加功能，可以将尤其具有0.6A至3A额定电流的六个附加功率输出级集成在U芯片中。因此，除了例如发动机控制设备的基本功能(如调整由司机所希望的运行状态)之外，例如可以控制传动机构和空调设备。