用于禁止和允許電動機(jī)動車輛控制模塊的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動車輛電路(1)的電子控制模塊(3),其意圖以電流絕緣的方式鏈接至機(jī)動車輛電路(1),所述電路(1)包括至少一個以高電壓供電的功能模塊(5),該控制模塊包括:連接總線(9),意圖鏈接至外部接口(7),配置為將從外部接口(7)傳出的低電壓電設(shè)定點(diǎn)信號傳遞至控制模塊(3)的、所述設(shè)定點(diǎn)信號針對的元件,-微控制器(1),配置為依據(jù)設(shè)定點(diǎn)信號來控制所述至少一個功能模塊(5),其特征在于,微控制器(11)和連接總線(9)通過非電流耦合器(13)鏈接,所述耦合器設(shè)置有低電壓部件(131)和高電壓部件(133),所述低電壓部件(131)和高電壓部件(133)能夠交換至少一種信號且在電流方面解耦,且在于,控制模塊還包括電變壓器(15),經(jīng)由輸出端(153、155、157)鏈接至非電流解耦器(13)的高電壓部件和低電壓部件(131、133)以及微控制器(11),以提供它們的功率供應(yīng),變壓器(15)經(jīng)由斷路器開關(guān)(19)鏈接至低電壓源(17),且連接總線(9)包括控制斷路器開關(guān)(19)的斷開和閉合狀態(tài)的開關(guān)構(gòu)件(91)。
【專利說明】用于禁止和允許電動機(jī)動車輛控制模塊的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)動車輛電路的控制模塊,特別是電動機(jī)動車輛,且更特別地禁止和允許包括所述電路的元件。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動機(jī)動車輛或混合動力機(jī)動車輛中,電路的一部分以400伏量級的高電壓被供能,而用于產(chǎn)生和運(yùn)送控制信號的控制電路的電源制成有5至12伏量級的低電壓。
[0003]通過高電壓供能的部分通常包括所有功能功率模塊,諸如車輛的推進(jìn)馬達(dá)和車輛的加熱器。對于相等的功率、強(qiáng)度、且因此相等的由于焦耳效應(yīng)造成的損失,高電壓允許被降低。通過低電壓供能的部分就其本身而言特別地包括控制元件,諸如連接總線。
[0004]電路的兩個部分被絕緣件分開,稱為電流屏蔽件(galvanic barrier),允許防止高電壓放電到低電壓部分中。通過電流屏蔽件的通道借助電變壓器制成,位于被調(diào)用以相互作用的高電壓線路和低電壓線路之間。
[0005]為了控制電路的功能,電路包括微控制器,所述微控制器根據(jù)使用者經(jīng)由開關(guān)模塊施加的指令和/或從被低電壓總線鏈接的傳感器發(fā)射的信號來控制電路的不同功能模塊。特別地,可以使模擬電壓或強(qiáng)度測量值通過電流屏蔽件,而不借助昂貴的轉(zhuǎn)換器。
[0006]因此,如果微控制器位于電流屏蔽件的低電壓側(cè),則其將僅能夠通過插置的轉(zhuǎn)換器接收關(guān)于電路的高電壓功能模塊的測量值,所述轉(zhuǎn)換器不利地影響精度和/或是昂貴的。
[0007]如果微控制器位于電流屏蔽件的高電壓側(cè),其將不可能在不實(shí)施額外的電流解耦線路的情況下控制裝置的禁止,控制形成電流屏蔽件的元件則是特別有問題的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]為了至少部分地補(bǔ)救上述不足,本發(fā)明的目的是一種用于機(jī)動車輛電路的電子控制模塊,其意圖以電流絕緣的方式鏈接至機(jī)動車輛電路,所述電路包括至少一個以高電壓供電的功能模塊,該控制模塊包括:
[0009]-連接總線,意圖鏈接至外部接口,配置為傳遞低電壓電設(shè)定點(diǎn)信號,
[0010]-微控制器,配置為依據(jù)設(shè)定點(diǎn)信號來控制所述至少一個功能模塊,
[0011]其特征在于,微控制器和連接總線通過非電流耦合器鏈接,所述耦合器設(shè)置有低電壓部件和高電壓部件,所述低電壓部件和高電壓部件能夠交換至少一種信號且在電流方面解耦,且在于,控制模塊還包括電變壓器,經(jīng)由輸出端鏈接至非電流解耦器的高電壓部件和低電壓部件以及微控制器,以提供它們的電力供應(yīng),變壓器經(jīng)由斷路器開關(guān)鏈接至源,且連接總線包括控制斷路器開關(guān)的斷開和閉合狀態(tài)的開關(guān)構(gòu)件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的控制模塊因此允許停用,其確??刂齐娮釉O(shè)備的減少的消耗。
[0013]控制模塊可還包括一個或多個以下特征,分別采用或結(jié)合采用。
[0014]連接總線是LIN總線。
[0015]替代地,連接總線是CAN總線或FlexRay?總線。
[0016]非電流耦合器是光電耦合器或電容耦合器。
[0017]控制模塊還包括保持信號線路,所述保持信號線路經(jīng)由非電流耦合器鏈接連接總線和微控制器,且開關(guān)構(gòu)件配置為在保持信號線路上沒有保持信號時斷開斷路器開關(guān),其中,微控制器配置為,針對預(yù)定時間段,在至少一個功能模塊沒有活動時,中斷保持信號。
[0018]變壓器包括出口,該出口與連接總線電流絕緣,提供非常低電壓電力供應(yīng)。
[0019]提供低電壓電力供應(yīng)的所述出口可繼而鏈接至微控制器,且所述微控制器可配置為調(diào)制在輸入端上接收的低電壓電力供應(yīng),以在輸出端上獲得控制信號,來使所述至少一個功能模塊的高電壓控制晶體管斷開。
[0020]本發(fā)明還具有的目的是一種用于停用機(jī)動車輛電路的如之前所述的電子控制模塊的相關(guān)方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
[0021]-連接總線接收對于停用的請求,
[0022]-在接收到對于停用的請求時,連接總線斷開斷路器開關(guān),
[0023]-連接總線被停用。
[0024]本發(fā)明還具有的目的是一種用于停用機(jī)動車輛電路的如之前所述的電子控制模塊的相關(guān)方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
[0025]-連接總線接收激活信號,
[0026]-連接總線離開其停用狀態(tài),
[0027]-連接總線閉合斷路器開關(guān)。
[0028]本發(fā)明還具有的目的是如之前所述的方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
[0029]-微控制器檢測長時間的不活動,
[0030]-微控制器觸發(fā)功能模塊的至少一部分的停用,
[0031]-微控制器發(fā)送對于停用的請求至連接總線。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)勢和特征在閱讀以下附圖的說明時顯現(xiàn),在圖中:
[0033]圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的控制模塊的機(jī)動車輛電路的概略圖;
[0034]圖2是一組織圖,其概略地列出了用于禁止根據(jù)本發(fā)明的控制模塊的方法的主要步驟;
[0035]圖3是一組織圖,其概略地列出了用于允許根據(jù)本發(fā)明的控制模塊的方法的主要步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0036]在所有圖上,相同的附圖標(biāo)記與相同的元件相關(guān)。
[0037]圖1以概略方式示出機(jī)動車輛電路1,所述電路I設(shè)置有控制模塊3。
[0038]在圖1中,除了控制模塊3之外,電路i還包括功能模塊5,在高電壓下工作。功能模塊5在此表示高電壓下的電路負(fù)載。在電動或混合動力車輛的情況下,其可以是車輛馬達(dá)和/或加熱裝置。
[0039]功能模塊5在高電壓和高功率下工作,且因此必須與控制模塊3的低電壓元件絕緣。
[0040]電路I還包括外部接口 7,外部接口 I在電路I的低電壓側(cè)鏈接至控制模塊3,控制模塊3例如包括傳感器和/或開關(guān)。傳感器依據(jù)他們的檢測產(chǎn)生信號,信號用于使功能模塊的功能適于被傳感器檢測的條件。開關(guān)允許用戶作用于功能模塊5的工作模式。
[0041]傳感器可例如包括用于電池的溫度傳感器,以允許在車輛電池過熱的情況下抑制馬達(dá)功率。替換地或并行地,傳感器可包括乘客艙溫度傳感器,以依據(jù)被檢測到的溫度使所述乘客艙的供暖系統(tǒng)的電力合適。
[0042]開關(guān)可例如包括在乘客艙中實(shí)施的開關(guān),特別是在儀表板水平處,用戶將所述開關(guān)置于特定開關(guān)狀態(tài),以獲得功能模塊5的對應(yīng)的工作模式。
[0043]控制模塊3包括連接總線9,所述連接總線包括在電路的元件和至少一個控制器之間的連接件。連接總線9可例如為LIN(本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))、CAN(控制器局域網(wǎng)略)或FlexRay?類型的總線。如果傳感器和開關(guān)的數(shù)量保持受限,LIN總線是特別合適的,這是由于其簡單性、魯棒性和低成本。
[0044]連接總線9配置為從外部接口 7接收設(shè)定點(diǎn)信號,所述設(shè)定點(diǎn)信號必須被傳輸至鏈接至功能模塊5的微控制器11。連接總線9是控制模塊3的通信總線和微控制器11之間的接口,連接總線9以其英文名稱“總線收發(fā)器”已知。微控制器11特別地控制功能模塊5的一定數(shù)量的高電壓晶體管51,高電壓晶體管51借助低電壓信號跳變。
[0045]連接總線9和微控制器11被信號線路鏈接,這里為三個線路:接收線路Rx,傳輸線路Tx,和保持信號線路H。接收線路Rx用于將設(shè)定點(diǎn)信號從連接總線9傳輸至微控制器11,傳輸線路Tx用于將設(shè)定點(diǎn)信號從微控制器11傳輸至連接總線9。保持信號線路用于將保持信號從微控制器11傳輸至連接總線9。
[0046]線路Rx、Tx和H被非電流解親器(non-galvanic coupler) 13中斷。非電流解親器13布置在連接總線9和微控制器11之間。非電流解耦器13允許信號通過線路Rx、Tx和H傳輸,同時提供連接總線9和微控制器11之間的電流隔離。
[0047]非電流解耦器13包括低電壓部分131和高電壓部分133。低電壓部分131連接至連接總線9,高電壓部分133連接至微控制器11。高和低電壓部分131、133通過非電流耦合彼此鏈接,例如,光電耦合,以建立電流隔離。在該配置中,非電流耦合器13的高和低電壓部分131、133包括發(fā)光二極管和光電晶體管。
[0048]如果微控制器11必須遵從恒定變化的設(shè)定點(diǎn)信號,耦合可為模擬類型,或如果控制微控制器11的功能模塊5的狀態(tài)可被減少至有限數(shù)量,耦合可為數(shù)字類型。
[0049]替代地,非電流耦合器13可以是機(jī)電耦合器,其通過使具有數(shù)字值的斷路器開關(guān)跳變而續(xù)傳信號,或是靜態(tài)接觸器,其使用半導(dǎo)體完成該任務(wù)。
[0050]應(yīng)注意到,微控制器11位于電流屏蔽件的高電壓側(cè),在此通過非電流耦合器13實(shí)現(xiàn)。
[0051]控制模塊3還包括變壓器15,例如,感應(yīng)變壓器,由低電壓源17提供電力。變壓器15在輸入端151處從低電壓源17接收供電電流,且使用上述供電電流在輸出端153、155、157中感應(yīng)出輸出電流,上述輸出端153、155、157鏈接至要被供應(yīng)有電力的電路I的元件。
[0052]低電壓源17通常是經(jīng)由可能的電壓適配器鏈接至車輛電池的連接件。變壓器15是電流絕緣器,使用,例如,一個或多個磁耦合電路。
[0053]第一輸出端153鏈接至非電流耦合器13的低電壓部件131,第二輸出端155鏈接至耦合器13的高電壓部件133并鏈接至微控制器11。
[0054]變壓器15可包括產(chǎn)生多目的低電壓電流的附加輸出端157。該多目的電流可特別地具有與由其他輸出端151、153、155供應(yīng)的電流相比不同的電壓。
[0055]多目的低電壓電流可用于使微控制器11控制的晶體管斷開。為此,微控制器11調(diào)制多目的低電壓電流,并將調(diào)制好的信號作為用于控制負(fù)載5的元件的低電壓晶體管的控制信號。
[0056]變壓器15可特別地與通常布置在電流屏蔽件處的一個或多個變壓器組合或集成,以產(chǎn)生低電壓電力供應(yīng)或信號電流。特別地,在阻斷多目的電流時,微控制器11生成“低”狀態(tài),在允許多目的電流通過時,微控制器11生成“高”狀態(tài)。
[0057]斷路器開關(guān)19布置在變壓器15的輸入端151和低電壓源17之間。該斷路器開關(guān)19可尤其是功率晶體管。例如MOSFET類型的。斷路器開關(guān)19由與連接總線9集成的開關(guān)構(gòu)件91控制。開關(guān)構(gòu)件91依據(jù)總線9上承載的信號在斷開和閉合狀態(tài)之間使斷路器開關(guān)跳閘。特別地,連接總線9的開關(guān)構(gòu)件91配置為,當(dāng)在保持信號線路H上沒有檢測到保持信號時斷開斷路器開關(guān)19,當(dāng)保持信號存在時閉合所述斷路器開關(guān)19。相反地,開關(guān)構(gòu)件91還配置為在保持信號線路H上存在保持信號時閉合斷路器開關(guān)19。
[0058]開關(guān)構(gòu)件91,對于其停用或啟用狀態(tài),與連接總線9 一致,其中,如果連接總線9設(shè)定為停用,則開關(guān)構(gòu)件91也進(jìn)入停用狀態(tài),且相反地,總線9的啟用引起開關(guān)構(gòu)件91的啟用。
[0059]圖2概略性地列出了與之前描述的系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的停用方法100的主要步驟。通過停用,理解的是,電路I的不同元件布置在最小消耗的狀態(tài)下,特別是為了長時間的沒有使用做準(zhǔn)備。
[0060]第一步驟101是通過總線9接收對停用的請求。對停用的請求由外部接口 7發(fā)出,例如,在接觸斷開時(鑰匙從車輛拔出),或由于檢測器檢測到停用條件(危險的過熱,非常低的電池電荷等)。
[0061]例如,如果微控制器11檢測到長時間的裝置不活動,所述請求可由微控制器11發(fā)出。
[0062]由微控制器11進(jìn)行的不活動的檢測可例如通過記錄在預(yù)定時間段(通常幾秒的量級)上一個或多個功能模塊5的電消耗,以及通過驗(yàn)證所述預(yù)定時間段不超過一定閾值,超過該閾值,模塊5的活動在記錄時間段期間是確定的。
[0063]如果對關(guān)閉的請求被連接總線9從另一源接收,其首先被傳輸至微控制器11,所述微控制器11切斷或停用一個或多個功能模塊5的所有可能的元件。
[0064]在下一步驟103期間,微控制器11繼續(xù)進(jìn)行切斷或停用仍被提供電力的所述一個或多個功能模塊5的元件。
[0065]在切斷或停用一個或多個功能模塊5的電氣元件之后,微控制器11在下一步驟105期間在保持信號線路H上掛起保持信號的發(fā)射。
[0066]當(dāng)其不再接收任何保持信號時,連接總線9在下一步驟107之間借助開關(guān)構(gòu)件91觸發(fā)斷路器開關(guān)19的斷開。斷路器開關(guān)19引起至變壓器15的電力供應(yīng)切斷。從該時刻起,變壓器15不再被供電,其輸出端153、155、157不再傳遞電流。在輸出端153、155、157處沒有電流表示耦合器13的高和低電壓部件131、133、微控制器11和多目的電流的切斷。
[0067]最終,在最后的步驟109期間,連接總線9通過應(yīng)用專用于其協(xié)議(LIN、CAN、FlexRay?等)的停用規(guī)程而將其本身停用。該停用帶來開關(guān)構(gòu)件91的停用。
[0068]從那時起,電路I的所有元件處于它們的最小消耗狀態(tài)。
[0069]圖3是根據(jù)本發(fā)明的控制模塊3的啟用方法200的主要步驟的概略性表示。
[0070]第一步驟201是通過連接總線9接收外部接口 7傳出的激活信號。在接下來的步驟203中,連接總線9借助開關(guān)構(gòu)件91閉合斷路器開關(guān)19。
[0071]激活信號可,例如,當(dāng)車輛起動時由接口 7的起動檢測器發(fā)出。
[0072]斷路器開關(guān)19的閉合引起變壓器15的接通,且因此引起連接至輸出端153、155、157的元件的接通:耦合器13的高和低電壓部件131、133,微控制器11和多目的電流線路所有都被再次供電。
[0073]一旦被供電,微控制器11再次發(fā)出保持信號,并在下一步驟205中恢復(fù)不活動檢測。
[0074]如所描述的控制模塊3因此允許用于啟用和停用所述控制模塊3的方法的簡單實(shí)施。特別地,所涉及的元件的全體可在微控制器11不需要在電流屏蔽件的低電壓側(cè)實(shí)施的情況下切斷。從那時起,僅三個線路Rx、Tx、H必須呈現(xiàn)電流絕緣耦合,而不是功能模塊5的所有控制線路。
[0075]本發(fā)明因此允許較少成本的控制模塊的實(shí)施例,并允許當(dāng)機(jī)動車輛的電子電路閑置時消耗減少。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)動車輛電路(I)的電子控制模塊(3),其意圖以電絕緣的方式鏈接至機(jī)動車輛電路(1),所述機(jī)動車輛電路(I)包括至少一個以高電壓供電的功能模塊(5),該控制模塊⑶包括: 連接總線(9),意圖鏈接至外部接口(7),配置為將從外部接口(7)傳出的低電壓電設(shè)定點(diǎn)信號傳遞至控制模塊(3)的、所述設(shè)定點(diǎn)信號針對的元件, -微控制器(11),配置為依據(jù)設(shè)定點(diǎn)信號來控制所述至少一個功能模塊(5), 其特征在于,微控制器(11)和連接總線(9)通過非電流耦合器(13)鏈接,所述非電流耦合器設(shè)置有低電壓部件(131)和高電壓部件(133),所述低電壓部件(131)和高電壓部件(133)能夠交換至少一種信號且在電流方面解耦,且在于,控制模塊還包括電變壓器(15),經(jīng)由輸出端(153、155、157)鏈接至非電流解耦器(13)的高電壓部件和低電壓部件(131、133)以及微控制器(11),以提供它們的電力供應(yīng),變壓器(15)經(jīng)由斷路器開關(guān)(19)鏈接至源(17),且連接總線(9)包括控制斷路器開關(guān)(19)的斷開和閉合狀態(tài)的開關(guān)構(gòu)件(91)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制模塊,其特征在于,連接總線(9)是LIN總線。
3.如權(quán)利要求1所述的控制模塊,其特征在于,連接總線(9)是CAN總線或FlexRay?總線。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的控制模塊,其特征在于,非電流耦合器(13)是光電耦合器。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的控制模塊,其特征在于,非電流耦合器(13)是電容耦合器。
6.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的控制模塊,其特征在于,其還包括保持信號線路(H),所述保持信號線路⑶經(jīng)由非電流耦合器(13)鏈接連接總線(9)和微控制器(11),且在于,開關(guān)構(gòu)件(91)配置為在保持信號線路(H)上沒有保持信號時斷開斷路器開關(guān)(19),且在于,開關(guān)構(gòu)件(91)配置為在保持信號線路(H)上存在保持信號時閉合斷路器開關(guān)(19)。
7.如前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的控制模塊,其特征在于,變壓器(15)包括出口(157),該出口(157)與連接總線(9)電流絕緣,提供低電壓電力供應(yīng)。
8.如權(quán)利要求7所述的控制模塊,其特征在于,提供低電壓電力供應(yīng)的所述出口(157)鏈接至微控制器(11),且在于,所述微控制器(11)配置為調(diào)制在輸入端上接收的低電壓電力供應(yīng),以在輸出端上獲得控制信號,來使所述至少一個功能模塊(5)的高電壓控制晶體管(51)斷開。
9.一種用于停用機(jī)動車輛電路(I)的電子控制模塊(3)的方法,其意圖以電流絕緣的方式鏈接至機(jī)動車輛電路(I),所述機(jī)動車輛電路(I)包括至少一個以高電壓供電的功能模塊(5),該控制模塊(3)包括: 連接總線(9),意圖鏈接至外部接口(7),配置為將從外部接口(7)傳出的低電壓電設(shè)定點(diǎn)信號傳遞至控制模塊(3)的、所述低電壓電設(shè)定點(diǎn)信號針對的元件, -微控制器(11),配置為依據(jù)設(shè)定點(diǎn)信號來控制所述至少一個功能模塊(5), 其中,微控制器(11)和連接總線(9)通過非電流耦合器(13)鏈接,所述非電流耦合器設(shè)置有低電壓部件(131)和高電壓部件(133),所述低電壓部件(131)和高電壓部件(133)能夠交換至少一種信號且在電流方面解耦,且控制模塊還包括電變壓器(15),經(jīng)由輸出端(153、155、157)鏈接至非電流解耦器(13)的高電壓部件和低電壓部件(131、133)以及微控制器(11),以提供它們的電力供應(yīng),變壓器(15)經(jīng)由斷路器開關(guān)(19)鏈接至低電壓源(17),且連接總線(9)包括控制斷路器開關(guān)(19)的斷開和閉合狀態(tài)的開關(guān)構(gòu)件(91),其特征在于,該方法包括以下步驟: -連接總線(9)接收對于停用的請求, -在接收對于停用的請求后,連接總線(9)借助開關(guān)構(gòu)件(91)斷開斷路器開關(guān)(19), -連接總線(9)被停用。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,其還包括以下步驟: -微控制器(11)檢測長時間的不活動, -微控制器(11)觸發(fā)功能模塊(5)的至少一部分的停用, -微控制器(11)發(fā)送對于停用的請求至連接總線(9)。
11.一種用于啟用機(jī)動車輛電路(I)的電子控制模塊(3)的方法,其意圖以電流絕緣的方式鏈接至機(jī)動車輛電路(I),所述機(jī)動車輛電路(I)包括至少一個以高電壓供電的功能模塊(5),該控制模塊(3)包括: 連接總線(9),意圖鏈接至外部接口(7),配置為將從外部接口(7)傳出的低電壓電設(shè)定點(diǎn)信號傳遞至控制模塊(3)的、所述低電壓電設(shè)定點(diǎn)信號針對的元件, -微控制器(11),配置為依據(jù)設(shè)定點(diǎn)信號來控制所述至少一個功能模塊(5), 其中,微控制器(11)和連接總線(9)通過非電流耦合器(13)鏈接,所述非電流耦合器設(shè)置有低電壓部件(131)和高電壓部件(133),所述低電壓部件(131)和高電壓部件(133)能夠交換至少一種信號且在電流方面解耦,且控制模塊還包括電變壓器(15),經(jīng)由輸出端(153、155、157)鏈接至非電流耦合器(13)的高電壓部件和低電壓部件(131、133)以及微控制器(11),以提供它們的電力供應(yīng),變壓器(15)經(jīng)由斷路器開關(guān)(19)鏈接至低電壓源(17),且連接總線(9)包括控制斷路器開關(guān)(19)的斷開和閉合狀態(tài)的開關(guān)構(gòu)件(91),其特征在于,該方法包括以下步驟: -連接總線(9)接收激活信號, -連接總線(9)離開其停用狀態(tài), 連接總線(9)借助開關(guān)構(gòu)件(91)閉合斷路器開關(guān)(19)。
【文檔編號】H04B10/80GK104520129SQ201380038320
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】B.普澤納特 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司