本發明涉及一種用于根據權利要求1的前序部分所述的用于車輛的多電壓車載電網的控制設備,以及一種根據權利要求14的前序部分所述的用于運行用于車輛的多電壓車載電網的控制設備的方法。
背景技術:
多電壓車載電網有時安裝在車輛、如轎車、卡車、列車等中。多電壓車載電網通常包括第一子電網和第二子電網,所述第一子電網在第一供給電壓中運行,所述第二子電網在第二供給電壓中運行。在本文中尤其已知用于轎車的12V的子電網以及48V的子電網。
為了控制部件,例如為了控制由這兩個子電網中的一個或者這兩個子電網運行的泵,通常設有控制設備,所述控制設備包括第一控制模塊和第二控制模塊。第一控制模塊通常構成用于在多電壓車載電網的第一供給電壓中運行而第二控制模塊通常構成用于在第二供給電壓中運行。為此,第一控制模塊經由第一供給路徑連接到控制設備的第一供給電壓端子上和/或連接到控制設備的第一接地端子上,以便在第一供給電壓的情況下被供給電流。類似地,這也適用于第二控制模塊,所述第二控制模塊經由第二供給路徑連接到控制設備的第二供給電壓端子上和/或連接到控制設備的第二接地端子上,以便在第二供給電壓的情況下被供給電流。在這兩個供給路徑中能夠設有電壓轉換器,使得給控制模塊輸送分別經轉換的供給電壓。
這兩個控制模塊能夠經由控制信號路徑彼此耦合,以便彼此交換控制信號。
在用于車輛的多電壓車載電網的這類控制設備中,有問題的是,在多電壓車載電網內,例如在上述控制信號路徑中,會出現補償電流,所述補償電流會損傷或者損毀多電壓車載電網的單元、尤其控制設備的單元。除此之外,在持續施加第一供給電壓和第二供給電壓時會產生泄漏電流,例如因電化學遷移(濕氣)而促進的泄漏電流,所述泄漏電流同樣會導致多電壓車載電網中的損傷,尤其導致用于多電壓車載電網的控制設備中的損傷。
技術實現要素:
因此,本發明基于下述技術目的:確保車輛的多電壓車載電網的更可靠的運行。
根據本發明的第一方面,該目的通過具有權利要求1的特征的控制設備實現。此外,根據本發明的第二方面,所述目的通過具有權利要求14的特征的用于運行用于車輛的多電壓車載電網的控制設備的方法實現。有利的改進方案的特征在從屬權利要求中予以說明。
在本發明的第一方面的控制設備中,第二供給路徑包含電路模塊,所述電路模塊構成用于根據控制信號選擇性地將第二供給路徑截止或者切換為能傳導。
如果第二供給路徑被截止,那么第二控制模塊不被供給電流。在通過電路模塊進行截止時,沒有電流流經第二供給路徑。在第二供給路徑被截止的情況下,在第二控制模塊上優選沒有施加第二供給電壓。由此避免:在控制設備中產生短路、泄漏電流或者類似故障。除此之外,控制設備的構件能夠設計得更小,由此降低了控制設備的成本。通過截止第二供給路徑的可行性,此外能夠節省在其它情況下用于防止上述故障(例如由電化學遷移引起的泄漏電流)的材料和部件??偟膩碚f,由此通過根據本發明的控制設備實現多電壓車載電網的可靠的運行。
如果第二供給路徑通過電路模塊切換為能傳導,那么能夠在第二供給電壓的情況下經由第二供給端子給第二控制模塊輸送電流。電路模塊優選設計為,使得產生小的傳導損耗直至不產生傳導損耗。
控制模塊能夠以簡單的方式安裝在現有的控制設備中或者已經在控制設備的設計方案中予以考慮。電路模塊可以小的耗費安裝在控制設備中??刂菩盘栍绕淠軌蚧旧蠠o邏輯地、即在沒有信號評估的情況下產生,這隨后予以詳細闡述。由此,本發明借助于簡單的機構實現了多電壓車載電網的顯著更可靠的運行。
接下來詳細闡述根據本發明的控制設備的部件:
根據本發明的控制設備構成用于使用在車輛的多電壓車載電網中。所述控制設備例如用于控制部件、例如泵,所述泵在第一供給電壓情況下和/或在第二供給電壓情況下運行。通常,第二供給電壓大于第一供給電壓。第一供給電壓例如為12V而第二供給電壓為48V。這兩個供給電壓優選是直流電壓。
為了控制由第一子電網和/或第二子電網運行的部件,控制設備包括所述的第一控制模塊和所述的第二控制模塊,所述第一控制模塊能夠構成用于在第一供給電壓情況下運行,所述第二控制模塊能夠構成用于在第二供給電壓情況下運行。
在控制設備中設有第一供給路徑,所述第一供給路徑將第一控制模塊連接到控制設備的第一供給電壓端子上和/或將第一控制模塊連接到控制設備的第一接地端子上,使得第一控制模塊能夠在第一供給電壓情況下被供給電流。在控制設備正常運行時,在第一供給電壓端子上例如施加第一供給電壓,使得在第一供給電壓情況下經由第一供給電壓端子給第一控制模塊輸送電流。例如在故障的情況下或者當控制設備被置于靜止模式中或者被關斷時,施加在第一供給電壓端子上的電壓也可以與第一供給電壓偏差。第一供給電壓例如是直流電壓并且例如為大約12V。在第一供給路徑中可以設有電壓轉換器,尤其直流電壓轉換器,使得轉換過的第一供給電壓能夠經由第一供給路徑被輸送給第一控制模塊。
此外,設有第二供給路徑,所述第二供給路徑將第二控制模塊連接到控制設備的第二供給電壓端子上和/或將第二控制模塊連接到控制設備的第二接地端子上,使得第二控制模塊能夠在第二供給電壓情況下被供給電流。在控制設備正常運行時,在第二供給電壓端子上例如施加第二供給電壓,使得在第二供給電壓情況下經由第二供給電壓端子給第二控制模塊輸送電流。但是,在第二供給電壓端子上所施加的電壓也能夠與第二供給電壓偏差,例如在故障的情況下。第二供給電壓例如是直流電壓并且例如為大約48V。在第二供給路徑中同樣可以設有電壓轉換器,尤其直流電壓轉換器,使得轉換過的第二供給電壓能夠經由第二供給路徑被輸送給第二控制模塊。
控制設備例如包括殼體,在所述殼體中不僅集成有第一控制模塊而且集成有第二控制模塊。這兩個供給電壓端子和這兩個接地端子構成如下接口,控制設備經由所述接口能夠接收第一供給電壓和第二供給電壓。這兩個接地端子例如在空間上彼此分開地設置在殼體上,然而在控制設備之外連接到同一接地上,例如連接到車輛接地上。
第一控制模塊此時并不一定必須構成為集成模塊,而是可以包括一個或多個第一控制元件和其它的第一部件,所述第一部件也可以在空間上彼此分開地設置。就此而言,這也適用于第二控制模塊。
第一控制模塊例如包括微控制器。第二控制模塊例如包括控制信號發送接收器,如局域互聯網(LIN)收發器。例如,第二控制模塊除了控制信號發送接收器外不包括其它的控制部件,尤其不包括其它的微控制器。
第一控制模塊和第二控制模塊能夠經由至少一個控制信號路徑彼此耦合,使得控制信號能夠由第一控制模塊傳輸至第二控制模塊和/或將控制信號從第二控制模塊傳輸至第一控制模塊。
第一供給電壓和第二供給電壓優選分別是直流電壓。不僅第一供給路徑而且第二供給路徑都能夠分別包括一個或多個直流電壓轉換器,使得能夠給第一控制模塊的第一部件和/或第二控制模塊的第二部件提供轉換過的供給電壓。這種直流電壓轉換器也能夠構成為第一控制模塊的一部分或者構成為第二控制模塊的一部分,而不是安裝在相關的供給路徑中。
第二供給路徑根據本發明包含電路模塊,所述電路模塊根據控制信號將第二供給路徑截止或者切換為能傳導,以便在第二供給電壓情況下要么禁止電流供給要么保證電流供給。即,在第二供給路徑被截止的情況下,不給第二控制模塊提供電流。電路模塊能夠選擇性地安裝在第二供給路徑的第一部分中和/或安裝在第二供給路徑的第二部分中,所述第一部分位于第二供給電壓端子和第二控制模塊的供給輸入端之間,所述第二部分位于所述第二控制模塊的供給輸出端和第二接地端子之間。在所有情況下,通過電路模塊截止第二供給路徑使得禁止電流流經第二供給路徑,而切換為能傳導使得保證電流流經第二供給路徑。
例如,電路模塊構成用于:根據控制信號選擇性地占據接通狀態或者關斷狀態,其中在接通狀態中,第二供給路徑是能傳導的,以便保證在第二供給電壓情況下的電流供給,而其中在電路模塊的關斷狀態中,第二供給路徑被截止,以便禁止在第二供給電壓情況下的電流供給。電路模塊的這種功能例如能夠通過可控開關確保,所述可控開關包括用于接收控制信號的控制信號輸入端并且構成用于根據控制信號來切換??煽亻_關例如是MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管),譬如p溝道MOSFET,或者是另一晶體管類型。優選地,可控開關具有低的傳導電阻,以便在接通狀態下造成盡可能小的傳導損耗直至不造成傳導損耗。當在第二供給電壓情況下經由第二供給路徑給第二控制模塊輸送電流時,產生所述傳導損耗,所述第二供給路徑包含電路模塊。該電流隨后也流經可控開關。
接下來描述根據本發明的控制設備的其它優選的實施方式。這些優選的實施方式的其它特征能夠彼此組合并且能夠與已經在上文中所描述的可選的特征組合以構成其它的實施方式,只要它們未明確地作為彼此的替選方案來描述。
在一個優選的實施方式中,控制設備構成為,根據施加在第一供給電壓端子上的電壓來產生控制信號。
如果在第一供給電壓端子上例如施加第一供給電壓,即例如12V的供給電壓,那么控制設備優選產生控制信號,使得電路模塊不截止第二供給路徑,而是切換為能傳導,以便在第二供給電壓情況下保證對于第二控制模塊的電流供給。
如果施加在第一供給電壓端子上的電壓例如因為存在故障情況和/或控制設備轉變到靜止模式中而與第一供給電壓偏差,那么控制設備優選產生控制信號,使得電路模塊截止第二供給路徑,以便在第二供給電壓情況下禁止對第二控制模塊的電流供給。
通過控制設備根據施加在第一供給電壓端子上的電壓如此產生控制信號能夠以簡單的方式借助于晶體管實現,這隨后予以詳細闡述。該實施方式在任何情況下都具有如下優點:當施加在第一供給電壓端子上的電壓與例如12V的第一供給電壓偏差時,第二供給路徑能夠自動地被截止。如果例如通過切斷第一供給電壓的方式使第一控制模塊置于靜止模式中,也就是說,第一供給電壓端子上的電壓為大約0V,那么這種置于靜止模式自動地引起第二供給路徑被截止。以這種方式自動地保證,在第二控制設備中不產生短路和/或泄漏電流或者漏電流。根據施加在第一供給電壓端子上的電壓產生控制信號基本上能夠“無邏輯地”進行,也就是說,在無信號評估的情況下進行。在控制設備中例如僅在電路技術方面保證,施加在第一供給電壓端子上的電壓與第一供給電壓的偏差導致,電路模塊截止第二供給路徑,并且在第一供給電壓端子上施加第一供給電壓時將第二供給路徑切換為能傳導,使得第二控制模塊能夠在第二供給電壓情況下被供給電流。
在另一優選的實施方式中,控制設備構成為,使得根據故障信號和/或根據有故障的供給電壓產生控制信號,其中當下述中的至少一個為真時,存在有故障的供給電壓:
-第一控制模塊不再連接到第一接地端子上;
-第二控制模塊不再連接到第二接地端子上;
-在多電壓車載電網的第一子電網中有短路和/或在多電壓車載電網的第二子電網中有短路,其中第一子電網在第一供給電壓情況下運行而第二子電網在第二供給電壓情況下運行;或者
-第一接地端子和第二接地端子之間的電勢差超出閾值。
為了檢測這種有故障的供給電壓和/或為了接收這種故障信號,控制設備能夠具有評估單元。這種評估單元能夠耦合到第一供給電壓端子上、耦合到第二供給電壓端子上、耦合到第一接地端子上和/或耦合到第二接地端子上以檢測有故障的供給電壓和/或以產生或接收故障信號。
例如,當第一控制模塊和/或第二控制模塊不再接地時,才存在有故障的供給電壓。這種意外事件也稱為“撤除接地(Masseabriss)”或者“接地丟失”。此外,當在第一子網中和/或在第二子網中產生短路和/或兩個接地端子之間的電勢差超出閾值例如+/-1V時,存在有故障的供給電壓。后一種故障情況也稱為“接地偏置”。閾值的數值能夠預設。
例如在供給電壓有故障的情況下,控制設備產生用于電路模塊的控制信號,使得電路模塊截止第二供給路徑,以便在第二供給電壓情況下禁止對第二控制模塊的供給。如果不存在有故障的供給電壓和故障信號,那么控制設備例如產生控制信號,使得電路模塊將第二供給路徑切換為能傳導,以至于第二控制模塊能夠在第二供給電壓情況下被供給電流。
例如,設有用于監控多電壓車載電網的監控單元。多電壓車載電網的監控單元例如給控制設備輸送故障信號。例如,如果在多電壓車載電網中產生如下狀態,所述狀態要求切斷控制設備中的第二供給電壓或者在所述狀態中切斷控制設備中的第二供給電壓是適當的,那么監控單元產生故障信號。例如,控制設備響應于故障信號的接收而產生控制信號,使得該控制信號促使電路模塊截止第二供給路徑。
在上文中所描述的實施方式也能夠彼此組合。控制設備例如構成為,不僅根據施加在第一供給電壓端子上的電壓而且根據有故障的供給電壓和/或根據故障信號產生用于電路模塊的控制信號。控制設備例如產生控制信號,使得僅當施加在第一供給電壓端子上的電壓與第一供給電壓無偏差,不存在任何類型的有故障的供給電壓并且不施加故障信號時,第二供給路徑才通過電路模塊切換為能傳導。一旦存在有故障的供給電壓和/或顯示出故障信號,那么截止第二供給路徑是必要的或者是適當的,和/或一旦施加在第一供給電壓端子上的電壓與第一供給電壓偏差,那么控制設備產生用于電路模塊的控制信號,使得切換模塊截止第二供給路徑,使得禁止在第二供給電壓情況下給第二控制模塊供給電流。
在控制設備的另一優選的實施方式中,電路模塊經由控制信號路徑連接到第一供給電壓端子上,以便接收控制信號。在該實施方式中,施加在第一供給電壓端子上的電壓直接對控制信號起作用并從而直接對電路模塊的狀態起作用。
控制信號路徑例如包含晶體管,所述晶體管具有晶體管控制輸入端、功率信號輸入端和功率信號輸出端。晶體管控制輸入端例如耦合到第一供給電壓端子上,使得施加在第一供給電壓端子上的電壓控制晶體管。晶體管的功率信號輸出端例如耦合到第二接地端子上,而功率信號輸入端不僅耦合到第二供給電壓端子上而且耦合到電路模塊上,以便給電路模塊輸送控制信號。也就是說,控制設備的晶體管根據施加在第一供給電壓端子上的電壓產生用于電路模塊的控制信號。
晶體管例如設置在控制信號路徑中,使得施加在第一供給電壓端子上的第一供給電壓引起:通過晶體管產生的控制信號促使電路模塊將第二供給路徑切換為能傳導,并且使得第一供給電壓端子上的與第一供給電壓偏差的電壓引起:通過晶體管產生的控制信號促使電路模塊截止第二供給路徑。
如所述的那樣,在根據本發明的控制設備的一個優選的實施方式中,電路模塊包含可控開關,其中所述可控開關優選具有用于接收控制信號的控制信號輸入端并且構成為,根據控制信號進行切換??煽亻_關例如是晶體管,例如是p溝道MOSFET,所述晶體管優選包括較低的傳導電阻,使得當第二控制模塊經由第二供給路徑獲取電流時,能夠盡可能地避免傳導損耗。
此外,可控開關例如具有電流信號輸入端和電流信號輸出端,其中電流信號輸入端優選連接到第二供給電壓端子上而電流信號輸出端優選連接到第二控制模塊的供給輸入端上。作為其替選方案,電流信號輸入端連接到第二控制模塊的供給輸出端上而電流信號輸出端連接到第二接地端子上。
也就是說,具有可控開關的電路模塊能夠選擇性地包含在第二供給路徑的第一部分中或者包含在第二供給路徑的第二部分中,所述第一部分位于第二供給電壓端子和第二控制模塊的供給輸入端之間,所述第二部分位于第二控制模塊的供給輸出端和第二接地端子之間。在第二供給電壓情況下(或者在轉換過的第二供給電壓情況下)第二控制模塊經由供給輸入端獲取電流,而第二控制模塊經由供給輸出端輸出電流。
然而,優選的是,具有可控開關的電路模塊連接在第二供給路徑的所述第一部分中、即連接在第二供給電壓端子和第二控制模塊的供給輸入端之間。如果第二供給路徑通過電路模塊截止,那么保證:第二控制模塊不被加載第二供給電壓。此外,優選的是,電路模塊的可控開關緊鄰第二供給電壓端子地設置,使得在第二供給路徑被截止的情況下,施加在第二供給電壓端子上的電壓僅施加在第二供給電壓端子附近,然而不在控制設備的其它區域中。也就是說,可控開關的電流信號輸入端和第二供給電壓端子之間的間距優選是小的并且例如小于1cm。
在另一優選的實施方式中,控制設備的晶體管的功率信號輸入端例如經由第一歐姆電阻耦合到電路模塊的可控開關的控制信號輸入端上。此外,控制信號輸入端優選例如經由第二歐姆電阻耦合到第二供給電壓端子上。這兩個歐姆電阻構成分壓器,并且施加在這兩個歐姆電阻之間的電壓是用于可控開關的控制信號。
也就是說,可控開關優選根據如下電壓來切換,所述電壓施加在這兩個歐姆電阻之間。施加在該處的電壓的值因此通過施加在第一供給電壓端子上的電壓來確定,因為后者控制晶體管并從而控制流經這兩個歐姆電阻的電流。如果晶體管被接通,那么這兩個歐姆電阻串聯連接,并且施加在第二供給電壓端子上的電壓基本上降落在這兩個歐姆電阻上。這兩個歐姆電阻中的至少一個優選是高歐姆的,使得在晶體管接通的情況下產生小的傳導損耗,理想狀態下不產生傳導損耗。如果晶體管由于施加在第一供給電壓端子上的電壓而被關斷,那么沒有電流流經這兩個歐姆電阻,使得施加在這兩個歐姆電阻之間的電壓引起:可控開關截止第二供給路徑。在這種情況下,禁止電流流經第二供給路徑。
替代于歐姆電阻,也能夠設有另一阻抗類型,以便構成所述的分壓器。
在另一優選的實施方式中,第一控制模塊具有控制信號發送接收器,例如局域互聯網(LIN)收發器,所述控制信號發送接收器經由至少一個控制信號路徑耦合到第二控制模塊上,以便給第二控制模塊提供第一控制信號和/或從第二控制模塊接收第二控制信號。也就是說,第一控制模塊和第二控制模塊能夠經由至少一個控制信號路徑彼此通信地耦合。不僅第一控制模塊和第二控制模塊而且至少一個控制信號路徑能夠在根據本發明的控制設備的另一實施方式中集成在控制設備的殼體中。
根據本發明的第二方面,上述目的通過一種具有獨立權利要求14的特征的用于運行用于車輛的多電壓車載電網的控制設備的方法來實現。
本發明的第二方面的方法共享本發明的第一方面的控制設備的優點。所述方法的優選的實施方式對應于本發明的第一方面的控制設備的上述優選的實施方式,尤其如在從屬權利要求中所限定的那樣。
在一個特別優選的實施方式中,根據施加在第一供給電壓端子上的電壓產生控制信號。作為其替選方案或者附加方案,在另一優選的實施方式中根據故障信號和/或根據有故障的供給電壓產生控制信號。此外在上文中,已經說明了有故障的供給電壓的實例以及產生故障信號的實例。
附圖說明
本發明的其它特征和優點在接下來根據附圖對實施例的描述中變得清楚。
附圖示出:
圖1示出根據本發明的第一方面的控制設備的第一實施方式的示意性的和示范性的視圖;以及
圖2示出圖1中示出的控制設備的示例性的實行方案的示意性的和示范性的視圖。
具體實施方式
圖1示出控制設備1的第一實施方式的示意性的、示范性的視圖。控制設備1設置用于使用在車輛例如轎車的多電壓車載電網中。多電壓車載電網例如是轎車的已知的12V/48V的多電壓車載電網。
控制設備1包括第一控制模塊(12V)和第二控制模塊(48V)。這兩個控制模塊11和12設置在控制設備1的殼體17中。在殼體17上設有多個端子。經由第一供給電壓端子111和第一接地端子112給控制設備1輸送第一供給電壓。在控制設備1正常運行時,在第一供給電壓端子111上施加例如12V的第一供給電壓。
經由第二供給電壓端子121并且經由第二接地端子122給控制設備1輸送例如48V的第二供給電壓。這兩個接地端子112和122例如在控制設備1之外、即例如在殼體17之外連接到共同的接地端子上、例如連接到車輛接地上。
此外,設有第一控制信號接口113,第一控制模塊11能夠經由所述第一控制信號接口輸出信號和/或接收信號。此外,設有第二控制信號接口123,第二控制模塊12能夠經由所述第二控制信號接口輸出信號和/或接收信號。第一控制模塊11和第二控制模塊12經由至少一個控制信號路徑1112彼此耦合,使得第一控制模塊11能夠給第二控制模塊12輸送第一控制信號和/或能夠從第二控制模塊12接收第二控制信號。
為了給這兩個控制模塊11和12分別供給對于相應的運行所需的電流,設有第一供給路徑A和第二供給路徑B。
第一供給路徑A將第一控制模塊11連接到第一供給電壓端子111和第一接地端子112上。在第一供給電壓情況下經由該第一供給路徑A給第一控制模塊11輸送電流。
第二供給路徑B將第二控制模塊12連接到第二供給電壓端子121和第二接地端子122上。在控制設備1正常運行時,在第二供給電壓情況下經由第二供給路徑B給第二控制模塊12輸送電流。
第一控制模塊11為了接收和輸出電流包括第一供給輸入端114和第一供給輸出端115,施加在第一供給電壓端子111上的電壓經由第一供給路徑A被輸送給所述第一供給輸入端,所述第一供給輸出端經由第一供給路徑A連接到第一接地端子112上。同樣地,第二控制模塊12為了接收和輸出電流包括供給輸入端124和供給輸出端125,所述供給輸入端經由第二供給路徑B耦合到第二供給電壓端子121上,所述供給輸出端經由第二供給路徑B連接到第二接地端子122上。
在供給路徑A和B中也能夠分別設有一個或多個電壓轉換器,以便給控制模塊11和12提供轉換過的供給電壓。然而所述電壓轉換器在附圖中未示出。
控制設備1此外包括電路模塊13,所述電路模塊設置在第二供給路徑B中。根據控制信號1-1,電路模塊13截止第二供給路徑B或者將該第二供給路徑切換為能傳導,以便在第二供給電壓情況下禁止或保證電流供給。通過電路模塊13截止第二供給路徑B使得沒有電流流經第二供給路徑B。
為了接收控制信號1-1,控制設備1包括控制信號路徑C,所述控制信號路徑耦合到第一供給電壓端子111上,使得電路模塊13能夠接收控制信號1-1。這此時要借助在圖2中示出的實例來詳細闡述。
圖2示出圖1中所示出的控制設備1的示例性的實施方案,其中控制設備1的相同部件用相同的附圖標記來表示。
在根據圖2的實施例中,電路模塊13包括可控開關131(在下文中也直接稱為“開關”131)。開關131根據控制信號1-1來切換。在接通狀態中,開關131將第二供給路徑B切換為能傳導,使得保證經由第二供給路徑B的電流供給。也就是說,在接通狀態中,第二控制模塊12在第二供給電壓端子121上施加有電壓的情況下接收電流。在關斷狀態中,開關131截止第二供給路徑B。由此,禁止電流流經第二供給路徑B,使得第二控制模塊12不被供給電流。也就是說,施加在第二供給電壓端子121上的電壓也不施加在第二供給輸入端124上。
在圖2中示出的實例中,可控開關131是p溝道MOSFET。然而,基本上也可以考慮其它晶體管類型來實現開關模塊13的功能。然而符合目的的是,所使用的開關/晶體管具有低的傳導電阻,以便在接通狀態中引起盡可能低的傳導損耗,理想情況下不引起傳導損耗。
可控開關131通過控制信號1-1控制。也就是說,在圖2中示出的實例中,控制信號1-1經由控制信號路徑C被輸送給電路模塊13即可控開關131??刂菩盘柭窂紺將電路模塊13與第一供給電壓端子111連接。換句話說,控制設備1根據施加在第一供給電壓端子111上的電壓產生控制信號1-1。
控制信號路徑C包括晶體管14,所述晶體管具有第一晶體管控制輸入端14-1、功率信號輸出端14-3和功率信號輸入端14-2。晶體管控制輸入端14-1經由第一二極管116連接到第一供給電壓端子111上。功率信號輸出端14-3連接到第二接地端子122上,例如經由如在圖2中所示出的第二供給路徑B連接到第二接地端子上。晶體管14的功率信號輸入端14-2經由第一歐姆電阻15連接到可控開關131的控制信號輸入端131上。在MOSFET的情況下,控制信號輸入端131-1是柵極端子??刂菩盘栞斎攵?31-1經由第二歐姆電阻133連接到第二供給電壓端子121上。可控開關131的電流信號輸入端131-1同樣連接到第二供給電壓端子121上。在MOSFET的情況下,電流信號輸入端131-2例如是源極端子。開關131的電流信號輸出端131-3連接到第二控制模塊的供給輸入端124上。在MOSFET的情況下,電流信號輸出端131-3例如是漏極端子。
晶體管14例如是雙極型晶體管,如npn晶體管。在這種情況下,晶體管控制輸入端14-1是基極端子,功率信號輸出端14-3是發射極端子而功率信號輸入端14-2是集電極端子。
如果在第一供給電壓端子111上施加例如12V的第一供給電壓,那么晶體管14接通。因此,電流流經第一歐姆電阻15和第二歐姆電阻133,所述電流通過施加在第二供給電壓端子121上的電壓產生。這兩個歐姆電阻15和133構成分壓器,所述分壓器預設控制信號輸入端131-1上的電壓。該電壓是控制信號1-1。
因為在晶體管14的接通狀態中在通過這兩個歐姆電阻15和133構成的分壓器上降落有電壓,所以施加在控制信號輸入端131-1上的電壓引起可控電路131接通,即,將第二供給路徑B切換為能傳導。隨后,在第二供給電壓端子121上施加有電壓時經由第二供給路徑B給第二控制模塊12提供電流。該電壓在控制設備1正常運行時與第二供給電壓,即例如48V相同。
如果施加在第一供給電壓端子111上的電壓與第一供給電壓偏差,那么所述電壓例如下降到大致0V,因為存在有故障的供給電壓和/或控制設備1應轉變到靜止模式中,那么晶體管14截止。這自動引起:施加在控制信號輸入端131-1上的電壓下降或者為0V,使得可控開關131關斷并且截止第二供給路徑B。在該狀態中,沒有電流流經第二供給路徑,使得第二控制模塊12不被供給電流。
出于安全性原因,在控制信號路徑C中設有第一二極管116。第一二極管116保證:在晶體管14故障的情況下,施加在第二供給電壓端子121上的電壓在任何情況下都不被輸送給第一供給電壓端子111,而是降落在二極管116上。
在圖2中示出的實例中,第一控制模塊111包括控制信號發送接收器(LIN)118,所述控制信號發送接收器經由控制信號路徑1112耦合到第二控制模塊12上。控制信號發送接收器118例如設計為LIN收發器。控制信號發送接收器118經由第二二極管117耦合到第一供給電壓端子111上。第二二極管117實現對控制信號發送接收器118的防反接保護。
在這兩個附圖中示出的控制設備1的實施例參照類型為12V/48V的多電壓車載電網來闡述。然而本發明并不限于這類型的多電壓車載電網;更確切地說,第一供給電壓和第二供給電壓也能夠為不同于12V或48V的值。
此外,在所示出的實施例中電路模塊13在第二供給路徑B的第一部分中設置在第二供給電壓端子121和第二控制模塊12的第二供給輸入端124之間。然而,電路模塊13也能夠在第二供給路徑B的第二部分中設置在第二控制模塊12的第二供給輸出端125和第二接地端子122之間,并且也能夠在這些位置中選擇性地將第二供給路徑切換為能傳導或者截止。
替代于或者附加于在圖2中所示出的場效應晶體管,電路模塊13也可以包括雙極型晶體管或者另一晶體管類型。同樣地,晶體管14可以不構成為雙極型晶體管,而是構成為場效應晶體管。
參照在圖1和圖2中示出的實施例闡述:控制設備1根據施加在第一供給電壓端子111上的電壓產生控制信號1-1。然而,如在說明書的概述部分中已經強調過的那樣,除了或者替選于根據第一供給電壓端子111上的電壓由控制設備1產生控制信號1-1,也能夠根據有故障的供給電壓和/或根據故障信號由控制設備1產生控制信號1-1。為了該目的,控制設備1可以包括在附圖中未示出的評估單元,所述評估單元檢測這種有故障的供給電壓和/或接收這種故障信號。
當第一控制模塊11不再連接到第一接地端子112上、第二控制模塊12不再連接到第二接地端子122、在多電壓車載電網的第一子電網中和/或在多電壓車載電網的第二部分中存在短路、和/或第一接地端子112和第二接地端子122之間的電勢差超過例如為1V的閾值時,例如存在有故障的供給電壓。
例如設有(在附圖中未示出的)監控單元,用于監控多電壓車載電網。監控單元同樣可以安裝在控制設備1的殼體17中。作為替選方案,監控單元安裝在殼體1之外。多電壓車載電網的監控單元例如給控制設備1輸送故障信號。例如,如果在多電壓車載電網中產生如下狀態,所述狀態要求切斷控制設備1中的第二供給電壓,或者在所述狀態中切斷控制設備1中的第二供給電壓是適當的,則監控單元產生故障信號。控制設備1例如響應于故障信號的接收而產生控制信號1-1,使得該控制信號促使電路模塊13截止第二供給路徑B。
在圖2中示出的第一二極管116和第二二極管117也能夠設置在第一控制模塊11之外。就此而言同樣適用于第二歐姆電阻133。該歐姆電阻133也可以設置在電路模塊13之外。
附圖標記列表
1 控制設備
1-1 控制信號
11 第一控制模塊
111 第一供給電壓端子
1112 控制信號路徑
112 第一接地端子
113 第一控制信號接口
114 第一供給輸入端
115 第二供給輸出端
116 第一二極管
117 第二二極管
118 控制信號發送接收器
12 第二控制模塊
121 第二供給電壓端子
122 第二接地端子
123 第二控制信號接口
124 第二供給輸入端
125 第二供給輸出端
13 電路模塊
131 可控開關
131-1 控制信號輸入端
131-2 電流信號輸入端
131-3 電流信號輸出端
133 第二歐姆電阻
14 晶體管
14-1 晶體管控制輸入端
14-2 功率信號輸入端
14-3 功率信號輸出端
15 第一歐姆電阻
17 殼體
A 第一供給路徑
B 第二供給路徑
C 控制信號路徑