CN104520129A - 用于禁止和允许电动机动车辆控制模块的方法和系统 - Google Patents

用于禁止和允许电动机动车辆控制模块的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆电路(1)的电子控制模块(3)，其意图以电流绝缘的方式链接至机动车辆电路(1)，所述电路(1)包括至少一个以高电压供电的功能模块(5)，该控制模块包括：连接总线(9)，意图链接至外部接口(7)，配置为将从外部接口(7)传出的低电压电设定点信号传递至控制模块(3)的、所述设定点信号针对的元件，-微控制器(1)，配置为依据设定点信号来控制所述至少一个功能模块(5)，其特征在于，微控制器(11)和连接总线(9)通过非电流耦合器(13)链接，所述耦合器设置有低电压部件(131)和高电压部件(133)，所述低电压部件(131)和高电压部件(133)能够交换至少一种信号且在电流方面解耦，且在于，控制模块还包括电变压器(15)，经由输出端(153、155、157)链接至非电流解耦器(13)的高电压部件和低电压部件(131、133)以及微控制器(11)，以提供它们的功率供应，变压器(15)经由断路器开关(19)链接至低电压源(17)，且连接总线(9)包括控制断路器开关(19)的断开和闭合状态的开关构件(91)。

Description

用于禁止和允许电动机动车辆控制模块的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于机动车辆电路的控制模块，特别是电动机动车辆，且更特别地禁止和允许包括所述电路的元件。
背景技术
在电动机动车辆或混合动力机动车辆中，电路的一部分以400伏量级的高电压被供能，而用于产生和运送控制信号的控制电路的电源制成有5至12伏量级的低电压。
通过高电压供能的部分通常包括所有功能功率模块，诸如车辆的推进马达和车辆的加热器。对于相等的功率、强度、且因此相等的由于焦耳效应造成的损失，高电压允许被降低。通过低电压供能的部分就其本身而言特别地包括控制元件，诸如连接总线。
电路的两个部分被绝缘件分开，称为电流屏蔽件(galvanic barrier)，允许防止高电压放电到低电压部分中。通过电流屏蔽件的通道借助电变压器制成，位于被调用以相互作用的高电压线路和低电压线路之间。
为了控制电路的功能，电路包括微控制器，所述微控制器根据使用者经由开关模块施加的指令和/或从被低电压总线链接的传感器发射的信号来控制电路的不同功能模块。特别地，可以使模拟电压或强度测量值通过电流屏蔽件，而不借助昂贵的转换器。
因此，如果微控制器位于电流屏蔽件的低电压侧，则其将仅能够通过插置的转换器接收关于电路的高电压功能模块的测量值，所述转换器不利地影响精度和/或是昂贵的。
如果微控制器位于电流屏蔽件的高电压侧，其将不可能在不实施额外的电流解耦线路的情况下控制装置的禁止，控制形成电流屏蔽件的元件则是特别有问题的。
发明内容
为了至少部分地补救上述不足，本发明的目的是一种用于机动车辆电路的电子控制模块，其意图以电流绝缘的方式链接至机动车辆电路，所述电路包括至少一个以高电压供电的功能模块，该控制模块包括：
-连接总线，意图链接至外部接口，配置为传递低电压电设定点信号，
-微控制器，配置为依据设定点信号来控制所述至少一个功能模块，
其特征在于，微控制器和连接总线通过非电流耦合器链接，所述耦合器设置有低电压部件和高电压部件，所述低电压部件和高电压部件能够交换至少一种信号且在电流方面解耦，且在于，控制模块还包括电变压器，经由输出端链接至非电流解耦器的高电压部件和低电压部件以及微控制器，以提供它们的电力供应，变压器经由断路器开关链接至源，且连接总线包括控制断路器开关的断开和闭合状态的开关构件。
根据本发明的控制模块因此允许停用，其确保控制电子设备的减少的消耗。
控制模块可还包括一个或多个以下特征，分别采用或结合采用。
连接总线是LIN总线。
替代地，连接总线是CAN总线或FlexRayTM总线。
非电流耦合器是光电耦合器或电容耦合器。
控制模块还包括保持信号线路，所述保持信号线路经由非电流耦合器链接连接总线和微控制器，且开关构件配置为在保持信号线路上没有保持信号时断开断路器开关，其中，微控制器配置为，针对预定时间段，在至少一个功能模块没有活动时，中断保持信号。
变压器包括出口，该出口与连接总线电流绝缘，提供非常低电压电力供应。
提供低电压电力供应的所述出口可继而链接至微控制器，且所述微控制器可配置为调制在输入端上接收的低电压电力供应，以在输出端上获得控制信号，来使所述至少一个功能模块的高电压控制晶体管断开。
本发明还具有的目的是一种用于停用机动车辆电路的如之前所述的电子控制模块的相关方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-连接总线接收对于停用的请求，
-在接收到对于停用的请求时，连接总线断开断路器开关，
-连接总线被停用。
本发明还具有的目的是一种用于停用机动车辆电路的如之前所述的电子控制模块的相关方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-连接总线接收激活信号，
-连接总线离开其停用状态，
-连接总线闭合断路器开关。
本发明还具有的目的是如之前所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-微控制器检测长时间的不活动，
-微控制器触发功能模块的至少一部分的停用，
-微控制器发送对于停用的请求至连接总线。
附图说明
本发明的进一步优势和特征在阅读以下附图的说明时显现，在图中：
图1是包括根据本发明的控制模块的机动车辆电路的概略图；
图2是一组织图，其概略地列出了用于禁止根据本发明的控制模块的方法的主要步骤；
图3是一组织图，其概略地列出了用于允许根据本发明的控制模块的方法的主要步骤。
具体实施方式
在所有图上，相同的附图标记与相同的元件相关。
图1以概略方式示出机动车辆电路1，所述电路1设置有控制模块3。
在图1中，除了控制模块3之外，电路1还包括功能模块5，在高电压下工作。功能模块5在此表示高电压下的电路负载。在电动或混合动力车辆的情况下，其可以是车辆马达和/或加热装置。
功能模块5在高电压和高功率下工作，且因此必须与控制模块3的低电压元件绝缘。
电路1还包括外部接口7，外部接口1在电路1的低电压侧链接至控制模块3，控制模块3例如包括传感器和/或开关。传感器依据他们的检测产生信号，信号用于使功能模块的功能适于被传感器检测的条件。开关允许用户作用于功能模块5的工作模式。
传感器可例如包括用于电池的温度传感器，以允许在车辆电池过热的情况下抑制马达功率。替换地或并行地，传感器可包括乘客舱温度传感器，以依据被检测到的温度使所述乘客舱的供暖系统的电力合适。
开关可例如包括在乘客舱中实施的开关，特别是在仪表板水平处，用户将所述开关置于特定开关状态，以获得功能模块5的对应的工作模式。
控制模块3包括连接总线9，所述连接总线包括在电路的元件和至少一个控制器之间的连接件。连接总线9可例如为LIN(本地互联网络)、CAN(控制器局域网略)或FlexRayTM类型的总线。如果传感器和开关的数量保持受限，LIN总线是特别合适的，这是由于其简单性、鲁棒性和低成本。
连接总线9配置为从外部接口7接收设定点信号，所述设定点信号必须被传输至链接至功能模块5的微控制器11。连接总线9是控制模块3的通信总线和微控制器11之间的接口，连接总线9以其英文名称“总线收发器”已知。微控制器11特别地控制功能模块5的一定数量的高电压晶体管51，高电压晶体管51借助低电压信号跳变。
连接总线9和微控制器11被信号线路链接，这里为三个线路：接收线路Rx，传输线路Tx，和保持信号线路H。接收线路Rx用于将设定点信号从连接总线9传输至微控制器11，传输线路Tx用于将设定点信号从微控制器11传输至连接总线9。保持信号线路用于将保持信号从微控制器11传输至连接总线9。
线路Rx、Tx和H被非电流解耦器(non-galvanic coupler)13中断。非电流解耦器13布置在连接总线9和微控制器11之间。非电流解耦器13允许信号通过线路Rx、Tx和H传输，同时提供连接总线9和微控制器11之间的电流隔离。
非电流解耦器13包括低电压部分131和高电压部分133。低电压部分131连接至连接总线9，高电压部分133连接至微控制器11。高和低电压部分131、133通过非电流耦合彼此链接，例如，光电耦合，以建立电流隔离。在该配置中，非电流耦合器13的高和低电压部分131、133包括发光二极管和光电晶体管。
如果微控制器11必须遵从恒定变化的设定点信号，耦合可为模拟类型，或如果控制微控制器11的功能模块5的状态可被减少至有限数量，耦合可为数字类型。
替代地，非电流耦合器13可以是机电耦合器，其通过使具有数字值的断路器开关跳变而续传信号，或是静态接触器，其使用半导体完成该任务。
应注意到，微控制器11位于电流屏蔽件的高电压侧，在此通过非电流耦合器13实现。
控制模块3还包括变压器15，例如，感应变压器，由低电压源17提供电力。变压器15在输入端151处从低电压源17接收供电电流，且使用上述供电电流在输出端153、155、157中感应出输出电流，上述输出端153、155、157链接至要被供应有电力的电路1的元件。
低电压源17通常是经由可能的电压适配器链接至车辆电池的连接件。变压器15是电流绝缘器，使用，例如，一个或多个磁耦合电路。
第一输出端153链接至非电流耦合器13的低电压部件131，第二输出端155链接至耦合器13的高电压部件133并链接至微控制器11。
变压器15可包括产生多目的低电压电流的附加输出端157。该多目的电流可特别地具有与由其他输出端151、153、155供应的电流相比不同的电压。
多目的低电压电流可用于使微控制器11控制的晶体管断开。为此，微控制器11调制多目的低电压电流，并将调制好的信号作为用于控制负载5的元件的低电压晶体管的控制信号。
变压器15可特别地与通常布置在电流屏蔽件处的一个或多个变压器组合或集成，以产生低电压电力供应或信号电流。特别地，在阻断多目的电流时，微控制器11生成“低”状态，在允许多目的电流通过时，微控制器11生成“高”状态。
断路器开关19布置在变压器15的输入端151和低电压源17之间。该断路器开关19可尤其是功率晶体管。例如MOSFET类型的。断路器开关19由与连接总线9集成的开关构件91控制。开关构件91依据总线9上承载的信号在断开和闭合状态之间使断路器开关跳闸。特别地，连接总线9的开关构件91配置为，当在保持信号线路H上没有检测到保持信号时断开断路器开关19，当保持信号存在时闭合所述断路器开关19。相反地，开关构件91还配置为在保持信号线路H上存在保持信号时闭合断路器开关19。
开关构件91，对于其停用或启用状态，与连接总线9一致，其中，如果连接总线9设定为停用，则开关构件91也进入停用状态，且相反地，总线9的启用引起开关构件91的启用。
图2概略性地列出了与之前描述的系统100相关联的停用方法100的主要步骤。通过停用，理解的是，电路1的不同元件布置在最小消耗的状态下，特别是为了长时间的没有使用做准备。
第一步骤101是通过总线9接收对停用的请求。对停用的请求由外部接口7发出，例如，在接触断开时(钥匙从车辆拔出)，或由于检测器检测到停用条件(危险的过热，非常低的电池电荷等)。
例如，如果微控制器11检测到长时间的装置不活动，所述请求可由微控制器11发出。
由微控制器11进行的不活动的检测可例如通过记录在预定时间段(通常几秒的量级)上一个或多个功能模块5的电消耗，以及通过验证所述预定时间段不超过一定阈值，超过该阈值，模块5的活动在记录时间段期间是确定的。
如果对关闭的请求被连接总线9从另一源接收，其首先被传输至微控制器11，所述微控制器11切断或停用一个或多个功能模块5的所有可能的元件。
在下一步骤103期间，微控制器11继续进行切断或停用仍被提供电力的所述一个或多个功能模块5的元件。
在切断或停用一个或多个功能模块5的电气元件之后，微控制器11在下一步骤105期间在保持信号线路H上挂起保持信号的发射。
当其不再接收任何保持信号时，连接总线9在下一步骤107之间借助开关构件91触发断路器开关19的断开。断路器开关19引起至变压器15的电力供应切断。从该时刻起，变压器15不再被供电，其输出端153、155、157不再传递电流。在输出端153、155、157处没有电流表示耦合器13的高和低电压部件131、133、微控制器11和多目的电流的切断。
最终，在最后的步骤109期间，连接总线9通过应用专用于其协议(LIN、CAN、FlexRayTM等)的停用规程而将其本身停用。该停用带来开关构件91的停用。
从那时起，电路1的所有元件处于它们的最小消耗状态。
图3是根据本发明的控制模块3的启用方法200的主要步骤的概略性表示。
第一步骤201是通过连接总线9接收外部接口7传出的激活信号。在接下来的步骤203中，连接总线9借助开关构件91闭合断路器开关19。
激活信号可，例如，当车辆起动时由接口7的起动检测器发出。
断路器开关19的闭合引起变压器15的接通，且因此引起连接至输出端153、155、157的元件的接通：耦合器13的高和低电压部件131、133，微控制器11和多目的电流线路所有都被再次供电。
一旦被供电，微控制器11再次发出保持信号，并在下一步骤205中恢复不活动检测。
如所描述的控制模块3因此允许用于启用和停用所述控制模块3的方法的简单实施。特别地，所涉及的元件的全体可在微控制器11不需要在电流屏蔽件的低电压侧实施的情况下切断。从那时起，仅三个线路Rx、Tx、H必须呈现电流绝缘耦合，而不是功能模块5的所有控制线路。
本发明因此允许较少成本的控制模块的实施例，并允许当机动车辆的电子电路闲置时消耗减少。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆电路(1)的电子控制模块(3)，其意图以电绝缘的方式链接至机动车辆电路(1)，所述机动车辆电路(1)包括至少一个以高电压供电的功能模块(5)，该控制模块(3)包括：
连接总线(9)，意图链接至外部接口(7)，配置为将从外部接口(7)传出的低电压电设定点信号传递至控制模块(3)的、所述设定点信号针对的元件，
-微控制器(11)，配置为依据设定点信号来控制所述至少一个功能模块(5)，
其特征在于，微控制器(11)和连接总线(9)通过非电流耦合器(13)链接，所述非电流耦合器设置有低电压部件(131)和高电压部件(133)，所述低电压部件(131)和高电压部件(133)能够交换至少一种信号且在电流方面解耦，且在于，控制模块还包括电变压器(15)，经由输出端(153、155、157)链接至非电流解耦器(13)的高电压部件和低电压部件(131、133)以及微控制器(11)，以提供它们的电力供应，变压器(15)经由断路器开关(19)链接至源(17)，且连接总线(9)包括控制断路器开关(19)的断开和闭合状态的开关构件(91)。
2.如权利要求1所述的控制模块，其特征在于，连接总线(9)是LIN总线。
3.如权利要求1所述的控制模块，其特征在于，连接总线(9)是CAN总线或FlexRayTM总线。
4.如权利要求1、2或3所述的控制模块，其特征在于，非电流耦合器(13)是光电耦合器。
5.如权利要求1、2或3所述的控制模块，其特征在于，非电流耦合器(13)是电容耦合器。
6.如前述权利要求中的一项所述的控制模块，其特征在于，其还包括保持信号线路(H)，所述保持信号线路(H)经由非电流耦合器(13)链接连接总线(9)和微控制器(11)，且在于，开关构件(91)配置为在保持信号线路(H)上没有保持信号时断开断路器开关(19)，且在于，开关构件(91)配置为在保持信号线路(H)上存在保持信号时闭合断路器开关(19)。
7.如前述权利要求中的至少一项所述的控制模块，其特征在于，变压器(15)包括出口(157)，该出口(157)与连接总线(9)电流绝缘，提供低电压电力供应。
8.如权利要求7所述的控制模块，其特征在于，提供低电压电力供应的所述出口(157)链接至微控制器(11)，且在于，所述微控制器(11)配置为调制在输入端上接收的低电压电力供应，以在输出端上获得控制信号，来使所述至少一个功能模块(5)的高电压控制晶体管(51)断开。
9.一种用于停用机动车辆电路(1)的电子控制模块(3)的方法，其意图以电流绝缘的方式链接至机动车辆电路(1)，所述机动车辆电路(1)包括至少一个以高电压供电的功能模块(5)，该控制模块(3)包括：
连接总线(9)，意图链接至外部接口(7)，配置为将从外部接口(7)传出的低电压电设定点信号传递至控制模块(3)的、所述低电压电设定点信号针对的元件，
-微控制器(11)，配置为依据设定点信号来控制所述至少一个功能模块(5)，
其中，微控制器(11)和连接总线(9)通过非电流耦合器(13)链接，所述非电流耦合器设置有低电压部件(131)和高电压部件(133)，所述低电压部件(131)和高电压部件(133)能够交换至少一种信号且在电流方面解耦，且控制模块还包括电变压器(15)，经由输出端(153、155、157)链接至非电流解耦器(13)的高电压部件和低电压部件(131、133)以及微控制器(11)，以提供它们的电力供应，变压器(15)经由断路器开关(19)链接至低电压源(17)，且连接总线(9)包括控制断路器开关(19)的断开和闭合状态的开关构件(91)，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-连接总线(9)接收对于停用的请求，
-在接收对于停用的请求后，连接总线(9)借助开关构件(91)断开断路器开关(19)，
-连接总线(9)被停用。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：
-微控制器(11)检测长时间的不活动，
-微控制器(11)触发功能模块(5)的至少一部分的停用，
-微控制器(11)发送对于停用的请求至连接总线(9)。
11.一种用于启用机动车辆电路(1)的电子控制模块(3)的方法，其意图以电流绝缘的方式链接至机动车辆电路(1)，所述机动车辆电路(1)包括至少一个以高电压供电的功能模块(5)，该控制模块(3)包括：
连接总线(9)，意图链接至外部接口(7)，配置为将从外部接口(7)传出的低电压电设定点信号传递至控制模块(3)的、所述低电压电设定点信号针对的元件，
-微控制器(11)，配置为依据设定点信号来控制所述至少一个功能模块(5)，
其中，微控制器(11)和连接总线(9)通过非电流耦合器(13)链接，所述非电流耦合器设置有低电压部件(131)和高电压部件(133)，所述低电压部件(131)和高电压部件(133)能够交换至少一种信号且在电流方面解耦，且控制模块还包括电变压器(15)，经由输出端(153、155、157)链接至非电流耦合器(13)的高电压部件和低电压部件(131、133)以及微控制器(11)，以提供它们的电力供应，变压器(15)经由断路器开关(19)链接至低电压源(17)，且连接总线(9)包括控制断路器开关(19)的断开和闭合状态的开关构件(91)，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-连接总线(9)接收激活信号，
-连接总线(9)离开其停用状态，
连接总线(9)借助开关构件(91)闭合断路器开关(19)。
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