Automotive Mikrocontroller

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Nicolas Schreiber
vor 8 Jahren
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1 Automotive Mikrocontroller Ansteuerung ext. Lasten und Steller Dipl.-Ing. (FH) Oliver Kettenbaum

2 Inhalt 1. Funktionsinhalte der ECU 2. Zustandsdefinitionen: Fehler- und Funktionszustände der ECU 3. Mikroprozessorübersicht 4. µp Layout 5. Analog- / Digital-Eingänge 6. Lastdefinitionen 7. Treiber 8. Designabsicherung 9. Fragen & Antworten, Diskussion 2 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

3 Zustandsdefinitionen (zerstörungsfrei) Normalbetrieb Batterie-Spannung (normal) VB = 9V 16V (12V typ.) Fremdstart (Jump-Start) VB = 28V (<15s) Lastabwurf (load dump) VB = 32V (<250ms) Startspannungseinbruch VB = 5V Fehlerfall Fkt.zustand A C Kurzschluß nach VB Kurzschluß nach Masse Leitungsbruch Schleichender Kurzschluß (Überstrom (Übertemperatur SCB SCG OL CSC OC) OT) Alle Funktionen der ECU arbeiten während und nach der Beaufschlagung mit der Störgröße wie vorgegeben. Eine o. mehrere Funktionen der ECU arbeiten während der Beaufschlagung nicht wie vorgegeben, kehren aber nach Ende der Beaufschlagung zur normalen Funktion zurück. Klassen B,D und E gem. ISO werden nicht betrachtet 3 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

4 Funktionsmodule einer Motorsteuerung 4 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

5 Grundsätzliche Bedeutung der Rechenleistung 5 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

6 Automotive Microcontroller (IFX)...Auswahl nach Bedarf

Automotive Microcontroller (FLS) 32bit Power Architecture @264MHz 4

7 Automotive Microcontroller (FLS) 32bit Power 4 MB FLASH / 256k SRAM (w/ ECC) 64 Ch. ADC 4x CAN Dual-Channel FlexRay controller BGA Multipackage: 416pin 516pin (mit ext. Daten-/Adr.bus) 324pin (32 ADC ch.) 7 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

8 Layout µc Routen unter EMV-techn. Gesichtspunkten Realisierung möglichst hohe Packungsdichte Lagenaufbau Lötbarkeit 8 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

9 Analog-/Digital-Input Anwendungsbereich Digital-Eingang: Taster Zustandsschalter Aktuator-Feedback (z.b. Diagnose) Frequenzeingänge (z.b. CRK, HFM, ).. Anwendungsbereich Analog-Eingang: Temperatursensoren Drucksensoren Aktuator-Feedback (Diagnose, Regelung).. 9 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

10 Lasttypen (Klassifizierung) 10 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

11 Lambda-Sonden Heizer Drehzahl-Diagnose Getriebeölpumpe Drosselklappe PWM Output Drallklappe Ansteuerung ext. Lasten (Übersicht) MIL Glühkerze Vanos-Steller Highside (HS) Lowside (LS) Kombinierte HS+LS H-Brücke Soundklappe Tankentlüftungsventil Lambda Nach-Kat Hochdruckpumpe Realisierung in ASIC Diagnose DEF Pumpe DEF Heizer Wastegate Sekundärluftpumpe Luftmassenmesser EGR Injektor Mengensteuerventil Getriebedrehzahl VTG Wasserpumpe 11 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

12 Highside- / Lowside-Schalter Lowside Highside Kostengünstiger Aufbau U_GS = 5V (n-ch.) Ansteuerung µc direkt Kurzschluß nach GND (SCG): Last AN SCG unkritisch Hilfsspannung erforderlich (n-ch.) Teuerer, aber keine Hilfsspg. (p-ch.) UGS/UGD max. 20V 12 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

13 Highside- / Lowside-Schalter (Treiber ASIC) 16-fach LS-Treiber 8A / 3A / 1A-Ausgänge (PWM/Freq./stat.) Current Feedback Lasttypen: Induktiv / Ohmsch Ansteuerung SPI / diskret Slew rate control (di/dt bzw. du/dt) Curve shaping Low Bat function Diagnose (SCB, SCG, OL, ), Feedback via SPI Daisy-Chain-fähig 13 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

14 Highside- / Lowside-Schalter (kombiniert) 14 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

15 Funktionsmodul: H-Brücke für Drosselklappe (EGAS) Drehrichtungssteuerung mit H-Brücke: T1+T4: Rechtslauf T3+T2: Linkslauf T1+T3 bzw. T2+T4: aktiver Freilauf 15 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

16 Funktionsmodul: Einspritzung Erzeugung Hochspannung für Piezo-Inj. Betriebszustandsabh. Ladungsregelung Zylinder-Gleichstellung (cyl. balancing) Diagnose Piezo- Injektor 16 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

17 Designabsicherung Theoretische Überlegungen während Schaltplanerstellung Worstcase-Berechnung & Simulation HW-Validierung im Labor Thermische Untersuchungen im Labor Lebensdauerprüfung Elektr. Test EMV Fehlerreports (H.A.L.T. = High Accelerated Lifetime Test) 17 / O. Kettenbaum / Mai 2010 Continental AG

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. (FH) Oliver Kettenbaum Lead ECU Design engine management systems P ES EE HCA RBG1.1 Entwicklungszentrum EZ / 7 / A19.1 Siemensstr / Author Regensburg / 7 May, 2010 Continental AG

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