DE19729951C2

DE19729951C2 - Circuit arrangement for improving the electromagnetic compatibility of an electronic device

Info

Publication number: DE19729951C2
Application number: DE1997129951
Authority: DE
Inventors: Joachim Hannappel; Joerg Dammkoehler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-07-12
Filing date: 1997-07-12
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2017-07-13
Also published as: DE19729951A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verbesserung der elektro magnetischen Verträglichkeit eines Steuergerätes in einem Kraftfahrzeug, wel ches über eine elektrische Zuführung mit einer Meß- oder Lasteinrichtung ver bunden ist.The invention relates to a circuit arrangement for improving the electro magnetic compatibility of a control device in a motor vehicle, wel ches ver via an electrical feed with a measuring or load device is bound.

Es ist bekannt, daß bei der Verwendung von Mikroprozessoren oder hochinte grierten, anwendungsspezifischen Schaltkreisen Störstrahlungen entstehen, die den Betrieb anderer elektronischer Systeme beeinflussen oder den Rund funkempfang oder den Funkverkehr erschweren. Gleichzeitig sind diese elek tronischen Schaltkreise aber auch empfindlich gegen Störungen von außen. Solche Störungen können aus anderen elektronischen Systemen kommen, z. B. der Hochspannungszündanlage in Kraftfahrzeugen oder von starken Rundfunk- oder Fernsehsendern bzw. drahtlosen Kommunikationseinrichtungen im Nah bereich herrühren.It is known that when using microprocessors or high ink built-in, application-specific circuits that affect the operation of other electronic systems or the round radio reception or complicate radio communication. At the same time, these are electrical tronic circuits but also sensitive to external interference. Such interference can come from other electronic systems, e.g. B. the high-voltage ignition system in motor vehicles or from strong radio or television stations or wireless communication devices in the vicinity area.

Durch die elektromagnetischen Störstrahlungen kommt es zu Störungen in Steuergeräten von Kraftfahrzeugen bedingt durch die Einkopplung von Stör spannungen und -strömen auf die Kabelverbindung zwischen Steuergerät und der mit diesem verbundenen Verbraucher bzw. Sensoren.The electromagnetic interference radiation leads to interference in Control devices of motor vehicles due to the coupling of interference voltages and currents on the cable connection between control unit and the consumers or sensors connected to it.

Gemäß der DE 195 45 559 A1 ist ein elektromagnetisch entstörtes Kabel als elektrische Zuführung für ein elektronisches Gerät in einem Kraftfahrzeug be kannt. Das Kabel weist eine teilweise oder vollständige Ummantelung auf, wel che Einlagerungen aus einem Absorbermaterial enthält, die elektromag netische Störstrahlungen absorbieren.According to DE 195 45 559 A1, an electromagnetically suppressed cable is a electrical feed for an electronic device in a motor vehicle be known. The cable has a partial or complete sheathing, wel che contains deposits from an absorber material, the electromag absorb net interference.

In der DE 44 41 436 A1 wird vorgeschlagen, daß das Trägersubstrat für die elektronischen Bauelemente oder Schaltungen Einlagerungen von einem Mate rial enthält, welches die elektromagnetische Störstrahlung absorbiert. DE 44 41 436 A1 proposes that the carrier substrate for the electronic components or circuits embedding from a mate rial contains, which absorbs the electromagnetic interference radiation.

Nachteilig bei diesen Lösungen ist, daß sowohl das Kabel als auch das Träger substrat durch zusätzliche Maßnahmen während des Herstellungsprozesses mit den Materialien, welches die elektromagnetische Störstrahlung absorbiert, vorbehandelt werden müssen.The disadvantage of these solutions is that both the cable and the carrier substrate through additional measures during the manufacturing process with the materials that absorb the electromagnetic interference, must be pretreated.

Darüber hinaus ist es aus der DE 974 384 B bekannt, an einer Zündkerze, welche Störungen im Funkbereich verursacht, einen Entstörwiderstand anzuordnen. Die DE 26 35 217 A1 offenbart, einen Entstörfilter an einem Antennenelement anzuordnen, welches an der Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges angebracht ist, um den Einfluß der vom Front-Motorraum ausgehenden Störstrahlung auf das Antennenelement zu unterbinden.In addition, it is known from DE 974 384 B on a spark plug which Interference in the radio area causes an interference suppressor to be arranged. DE 26 35 217 A1 discloses an interference filter on an antenna element to arrange, which is attached to the rear window of a motor vehicle is to the influence of the interference radiation emanating from the front engine compartment to prevent the antenna element.

Aus der DE 42 33 266 A1 ist es bekannt, einen Filterschaltkreis am Signalaus gang eines elektromagnetischen Abnehmers anzuordnen, um ein Rauschen im Ausgangssignal des elektromagnetischen Aufnehmers aufgrund von Vibratio nen des Ringzahnrades zu unterbinden.From DE 42 33 266 A1 it is known to switch off a filter circuit on the signal arrange an electromagnetic pickup to a noise in the Output signal from the electromagnetic pickup due to vibration to prevent the ring gear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur zuverlässigen Verhinderung der elektromagnetischen Störungen für elektronische Systeme anzugeben, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist.The invention has for its object an arrangement for reliable Prevention of electromagnetic interference for electronic systems specify which is simple and inexpensive to manufacture.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ausgang der Meß- und/oder Lasteinrichtung mit einer Vorrichtung zur Unterbindung der, über die elektrische Zuführung eingekoppelten elektromagnetischen Störung beschaltet ist.According to the invention the object is achieved in that the output of the measuring and / or load device with a device for preventing the over connected electrical feed coupled electromagnetic interference is.

Überraschenderweise werden durch die Beschaltung an der Meß- und/oder Lasteinrichtung die EMV-Eigenschaften des Steuergerätes des Kraftfahrzeuges verbessert.Surprisingly, the wiring on the measuring and / or Load device the EMC properties of the control unit of the motor vehicle improved.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Impedanz des Kabelbaumes aufgrund der Beschaltung so verändert wird, daß durch die geänderte Impe danz das Einkoppelverhalten der HF-Störung vermindert wird und der einge koppelte Störstrom bzw. die eingekoppelte Störspannung in geringem Maße den Eingang des Steuergerätes beeinflußt.The advantage of the invention is that the impedance of the wire harness due to the wiring is changed so that the changed impe danz the coupling behavior of the RF interference is reduced and the on coupled interference current or the injected interference voltage to a small extent affects the input of the control unit.

In einer Weiterbildung schließt die Vorrichtung mindestens zwei Ausgänge der Meß- oder Lasteinrichtung, welche die Meß- oder Lasteinrichtung über eine elektrische Zuführung mit dem elektronischen Gerät verbinden, für die hochfrequente Störung kurz.In one development, the device closes at least two outputs of the Measuring or load device, which the measuring or load device connect an electrical lead to the electronic device for which high frequency interference short.

Ein derartiger frequenzselektiver Kurzschluß ist bei schon fertigen Systemen, bestehend aus Steuergerät, Sensor und/oder Verbraucher leicht nach rüstbar.Such a frequency-selective short circuit is in systems that are already finished, consisting of control unit, sensor and / or consumer easily rüstbar.

Alternativ dazu leitet die Vorrichtung die hochfrequente Störung über einen Ausgang der Meß- oder Lasteinrichtung, welche die Meß- oder Lasteinrich tung über die elektrische Zuführung mit dem elektronischen Gerät verbindet, nach Masse ab.Alternatively, the device transmits the high-frequency interference over one Output of the measuring or load device, which the measuring or load device device connects to the electronic device via the electrical feed, according to mass.

Auch diese Weiterbildung ist einfach ohne konstruktiven Aufwand in schon bestehende Systeme einbaubar.This training is also easy without any design effort existing systems can be installed.

Vorteilhafterweise verbindet die Vorrichtung den Ausgang der Meß- oder Lasteinrichtung mit einem Gehäuse der Meß- oder Lasteinrichtung.The device advantageously connects the output of the measuring or Load device with a housing of the measuring or load device.

Diese Beschaltung kann breitbandig für verschiedene Ausführungsformen wie Fahrzeugtyp, unterschiedliche Steuergeräte, Kabelbaumvarianten, ver wendet werden. Die Entstörung umfaßt dabei einen Frequenzbereich von 10 kHz bis 18 GHz.This circuit can be broadband for different embodiments such as vehicle type, different control units, wiring harness variants, ver be applied. The interference suppression covers a frequency range of 10 kHz up to 18 GHz.

In einer Ausführung ist die Vorrichtung zur Unterbindung der hochfrequenten Störung ein passives Bauelement.In one embodiment, the device for preventing high-frequency Malfunction of a passive component.

Das passive Bauelement kann ein Kondensator oder eine Induktivität oder ein Widerstand sein. Eine Kombination aus diesen Elementen ist ebenfalls denkbar.The passive component can be a capacitor or an inductor or be a resistance. A combination of these elements is also conceivable.

Ist die Meßeinrichtung ein Sensor, so ist ein positiver Nebeneffekt dieser Maßnahme, daß durch die Beschaltung des Sensors mit den o. g. Kompo nenten der Sensor selbst vor schädigenden Einflüssen durch die eingekop pelte Hochfrequenzleistung (wie Störung, Erwärmung und Zerstörung) ge schützt wird.If the measuring device is a sensor, this is a positive side effect Measure that by wiring the sensor with the above. com protect the sensor itself from damaging influences caused by the coupling high-frequency power (such as interference, heating and destruction) protects.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll an hand der in den Figuren dargestellten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:The invention permits numerous embodiments. One of them is said to hand of the drawing shown in the figures are explained in more detail. It shows:

Fig. 1 Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Lösung Fig. 1 schematic representation of the solution according to the invention

Fig. 2 Beschaltung eines ABS-Sensors Fig. 2 wiring of an ABS sensor

Die Fig. 1 zeigt schematisch die Verbindung eines Sensors 1 bzw. eines Verbrauchers 2 mit einem Steuergerät 4 in einem Kraftfahrzeug. Die elektri sche Verbindung erfolgt dabei über einen Kabelbaum 3, in welchem die An schlußleitung 6 des Sensors 1 und die Anschlußleitung 7 des Verbrauchers 2 gebündelt zusammengefaßt sind. In solchen Steuergeräten für Kraftfahr zeuge, die zur Bestimmung und/oder Anzeige von Betriebsparametern die nen, finden hochempfindliche Präzisionsbauelemente, wie z. B. Mikroprozes soren 5 Anwendung, deren Arbeitsweise durch elektromagnetische Stör strahlung negativ beeinflußt wird. Diese Bauelemente sind als diskrete Bau elemente, als Dickschichthybridschaltungen oder direkt als Halbleiterchip bzw. Multichipmodule auf einem Trägersubstrat in Form einer Leiterplatte angeordnet und über die auf der Leiterplatte vorhandenen Leitbahn mit elek trischen Potentialen bzw. anderen elektrischen Schaltungen verbunden. Fig. 1 shows schematically the connection of a sensor 1 and a load 2 to a control unit 4 in a motor vehicle. The electrical cal connection takes place via a wiring harness 3 , in which the connecting line 6 to the sensor 1 and the connecting line 7 of the consumer 2 are combined. In such control units for motor vehicles, the NEN for determining and / or displaying operating parameters, find highly sensitive precision components, such as. B. microprocessors 5 application, the operation of which is adversely affected by electromagnetic interference. These components are arranged as discrete construction elements, as thick-film hybrid circuits or directly as semiconductor chips or multichip modules on a carrier substrate in the form of a printed circuit board and connected to the electrical conductor on the printed circuit board with electrical potentials or other electrical circuits.

Durch die Einkopplung von elektrischen und magnetischen Feldern in die Kabelbaumverbindung 3 zwischen Sensoren 1, Verbraucher 2 und Steuer gerät 4 treten am Steuergerät 4 Störspannungen und -ströme auf. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Sensor 1 sind in dem Sensorgehäuse 10 sowohl der Sensor 9 als auch eine zusätzliche Beschaltung 8 zur Unterdrückung der Störspannungen und -ströme angeordnet.Due to the coupling of electric and magnetic fields in the wire harness joint 3 between sensors 1, 2 and consumer control apparatus 4 occur on the control unit 4 to noise voltages and currents. In the example shown in Fig. 1 Sensor 1, both the sensor 9 are also arranged as 8 additional circuitry for suppressing interference voltages and currents in the sensor housing 10.

In Fig. 2 ist ein passiver induktiver ABS-Sensor 1 dargestellt, welcher ge genüber einem umlaufenden Rad angeordnet ist.In Fig. 2, a passive inductive ABS sensor 1 is shown, which is arranged ge compared to a rotating wheel.

Die Raddrehzahlsensoren für Antiblockiersysteme arbeiten nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion und erfassen die Drehzahl des jeweiligen Fahrzeugrades und geben die elektrischen Signale zur Verarbeitung an die Elektronik der Antiblockiervorrichtung weiter, welche in einem Steuergerät 4 angeordnet ist. Aufgrund dieser Signale steuert die Elektronik die ange schlossenen Aggregate gemäß der Vorgabe, d. h. sie verhindern das Bloc kieren beim Bremsen des Kraftfahrzeuges.The wheel speed sensors for anti-lock braking systems work on the principle of electromagnetic induction and detect the speed of the respective vehicle wheel and pass on the electrical signals for processing to the electronics of the anti-lock braking device, which is arranged in a control unit 4 . On the basis of these signals, the electronics control the connected units according to the specification, ie they prevent blocking when braking the motor vehicle.

Vor einem Zahnrad 19 an den Rädern des Fahrzeuges ist der ABS-Sensor 1 so angeordnet, daß die auf dem Spulenkörper 11 angeordneten Spulenwick lungen 12 sowie sein weichmagnetischer Spulenkern 14 über einen Perma nentmagneten 13 und dem als weichmagnetischen Rückschlußkörper aus gebildeten Gehäuse 10 mit dem Zahnrad 19 einen in sich geschlossenen magnetischen Kreis bilden. Die Rotation des Zahnrades 19 vor dem Induk tivgeber 1 verändert den Widerstand im magnetischen Kreis und damit den Magnetfluß. Auf diese Weise entsteht ein Induktionshub, der in der Geber spule 12 eine Spannung induziert. Die Höhe dieser Spannung ist unter ande rem abhängig von dem Abstand zwischen der Geberstirnfläche und der Zahnoberkante, sowie von der Form des abzutastenden Zahnrads und des sen Umfangsgeschwindigkeit. Die Frequenz der induzierten Spannung ist ein Maß für die Drehzahl des Zahnrades und der Anzahl der Zähne des Zahnrades.Before a gear 19 on the wheels of the vehicle, the ABS sensor 1 is arranged so that the arranged on the bobbin 11 coil windings 12 and its soft magnetic coil core 14 via a permanent magnet 13 and the soft magnetic yoke body formed from housing 10 with the gear 19 form a self-contained magnetic circuit. The rotation of the gear 19 in front of the inductor 1 changes the resistance in the magnetic circuit and thus the magnetic flux. In this way, an induction stroke is created which induces a voltage in the transmitter coil 12 . The level of this voltage depends, among other things, on the distance between the sensor face and the top edge of the tooth, as well as on the shape of the gear to be scanned and its peripheral speed. The frequency of the induced voltage is a measure of the speed of the gear and the number of teeth of the gear.

Die in den Wicklungen 12 induzierte Spannung wird von dieser über Fähn chen 18 mit Kontaktstiften 17 auf die Anschlußleitung 6 zum Steuergerät 4 geleitet. Zwischen den beiden Kontaktstiften 17 ist ein Kondensator 8 zur Unterdrückung der Störspannungen und -ströme auf dem Kabelbaum steck bar angeordnet.The voltage induced in the windings 12 is passed from the latter via flags 18 with contact pins 17 to the connecting line 6 to the control unit 4 . Between the two contact pins 17 , a capacitor 8 for suppressing the interference voltages and currents is arranged on the wiring harness bar.

In einer nicht weiter dargestellten Variante ist es möglich, den Kondensator 8 zwischen dem Gehäuse 10 und einem Kontaktstift 17 anzuordnen.In a variant not shown, it is possible to arrange the capacitor 8 between the housing 10 and a contact pin 17 .

An das Gehäuse 10 schließt sich ein Befestigungsflansch 16 an, mittels wel chen der ABS-Sensor am Kraftfahrzeug befestigt ist. An seiner Unterseite, also gegenüber dem Zahnrad 19 weist der ABS-Sensor 1 eine nichtmagneti sche Kappe zum Schutz vor Umwelteinflüssen auf.The housing 10 is followed by a mounting flange 16 by means of which the ABS sensor is attached to the motor vehicle. On its underside, ie opposite the gear 19 , the ABS sensor 1 has a non-magnetic cap for protection against environmental influences.

Claims

1. Circuit arrangement for improving the electromagnetic compatibility of a control unit in a motor vehicle, which is connected via ei ne electrical feed to a measuring or load device, characterized in that the output of the measuring or Lastein direction ( 1 , 2 ) with a device ( 8 ) for preventing the electromagnetic interference coupled in via the electrical feed ( 3 ).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the device ( 8 ) at least two outputs of the measuring or Lastein direction ( 1 , 2 ), which the measuring or load device ( 1 , 2 ) via an electrical feed ( 3 ) with Connect the electronic device ( 4 ), short-circuits for the high-frequency interference.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the device ( 8 ) the high-frequency interference via an output of the measuring or load device, which connects the measuring or load device via the elec trical feed ( 3 ) with the electronic device ( 4 ) , leads to mass.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the device ( 8 ) connects the output of the measuring or load device ( 1 , 2 ) with a housing ( 10 ) of the measuring or load device ( 1 ).

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device ( 8 ) for preventing the electromagnetic interference consists of at least one passive component.

6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the passive component is a condenser sator or an inductor or a resistor.

7. Circuit arrangement according to claim 5 and 6, characterized in that the device ( 8 ) for preventing the electromagnetic interference from a combination of capacitor, inductance and / or Wi resistance.

8. Circuit arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that the electrical feed is a bundle of lines ( 3 ).

9. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized ge indicates that the suppression in the frequency range from 10 KHz to 18 GHz is guaranteed.

10. Circuit arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that the measuring device is a sensor.