CN109390904B - 反极性保护电路设备和运行反极性保护电路设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反极性保护电路设备和运行反极性保护电路设备的方法。本方案涉及车辆的内部电路的反极性保护电路设备。反极性保护电路设备具有电池端子、接地端子、电路端子、峰值端子、第一开关装置、缓冲电容器装置、二极管、峰化电容器装置和第二开关装置。二极管接在电路端子和峰值端子之间。峰化电容器装置接在峰值端子和接地端子之间并且被构造用于存储在峰值端子上施加的峰值电压。第二开关装置被构造用于控制第一开关装置，其中第二开关装置接在电路端子和第一开关装置的第一控制端子之间并且具有第二控制端子。

Description

反极性保护电路设备和运行反极性保护电路设备的方法

技术领域

本方案以根据独立权利要求类型的设备或方法为出发点。

背景技术

二极管或所连接的金属氧化物半导体场效应晶体管（简称MOSFET）作为反极性保护装置（Verpolschutz）被使用在汽车控制设备中。

发明内容

在此背景下，利用在这里提出的方案提出根据主权利要求的用于车辆的内部电路的反极性保护电路设备（Verpolschutzschaltungsvorrichtung）和用于运行反极性保护电路设备的方法。通过在从属权利要求中举出的措施，在独立权利要求中说明的反极性保护电路设备的有利的改进和改善是可能的。

利用所提出的方案可实现的优点在于，通过在这里提出的反极性保护电路设备实现具有内部存储电容器的放电保护的无损耗反极性保护（verlustfreierVerpolschutz），所述内部存储电容器可以是缓冲电容器装置。

用于车辆的内部电路、例如变速器控制装置的反极性保护电路设备具有电池端子、接地端子、电路端子、峰值端子、第一开关装置、缓冲电容器装置、二极管、峰化电容器装置和第二开关装置。

电池端子被构造用于提供电池电压。电路端子被构造用于为内部电路提供电路电压。所述第一开关装置接在所述电池端子和所述电路端子之间并且具有第一控制端子。第一开关装置当在第一控制端子上施加第一值时可以闭合，并且当在第一控制端子上施加第二值时可以断开。在第一开关装置的闭合状态中，电池电压可以经由第一开关装置被接到内部电路上。缓冲电容器装置接在所述电路端子和所述接地端子之间。所述二极管接在所述电路端子和所述峰值端子之间。所述峰化电容器装置接在所述峰值端子和所述接地端子之间并且被构造用于存储在所述峰值端子上施加的峰值电压。第二开关装置被构造用于控制第一开关装置，其中，所述第二开关装置接在所述电路端子和所述第一开关装置的第一控制端子之间并且具有第二控制端子。

现在有利的是，根据一种实施方式，反极性保护电路设备具有比较器装置，所述比较器装置被构造用于根据在所述电池电压和所述峰值电压之间的比较来给所述第二开关装置的第二控制端子提供用于闭合所述第二开关装置的闭合信号。因此，可以根据所述比较的比较结果来操控第二开关装置，以便通过第二开关装置的闭合又引起第一开关装置的断开。因此，缓冲电容器装置有利地不能经由现在断开的第一开关装置放电回到车载电网中。比较器装置例如可以是晶体管装置。

此外有利的是，所述比较器装置被构造用于，当所述峰值电压大于所述电池电压时提供所述闭合信号。因此，可以在负的电池电压的情况下、但也已经在电池电压下降或电池电压中断的情况下通过缓冲电容器装置对内部控制装置供应一定的时间。

所述第一开关装置和/或所述第二开关装置可以构成为功率晶体管。由此也可以通过开关装置传导高的电流。

所述二极管的阴极有利地与所述峰值端子连接。由此可以防止峰化电容器装置放电到内部电路中。

此外，所述反极性保护电路设备可以具有第一电阻，所述第一电阻接在所述第一控制端子和所述接地端子之间。此外，所述反极性保护电路设备可以具有第二电阻，所述第二电阻接在所述电路端子和所述第一控制端子之间。附加地或替代地，所述反极性保护电路设备可以具有第三电阻，所述第三电阻接在所述峰值端子和所述接地端子之间。

用于运行所提出的反极性保护电路设备之一的方法至少包括以下步骤：

读入所述电池电压；

接收所述峰值电压；以及

当所述峰值电压大于所述运行电压时，给所述第二开关装置的第二控制端子提供用于闭合所述第二开关装置的闭合信号。

所述方法可以例如以软件或硬件的方式或以由软件和硬件组成的混合形式例如在控制设备中、例如在所提出的比较器装置中实施。

附图说明

在附图中示出并且在以下的描述中更详细地阐述在这里提出的方案的实施例。

图1示出根据一个实施例的用于车辆的内部电路的反极性保护电路设备的框图；以及

图2示出根据一个实施例的用于运行反极性保护电路设备的方法的流程图。

在本方案的有益实施例的以下描述中，对于在不同图中示出并且起类似作用的元件使用相同的或类似的附图标记，其中放弃对这些元件的重复描述。

具体实施方式

图1示出根据一个实施例的用于车辆的内部电路105的反极性保护电路设备100的框图。

所述反极性保护电路设备100具有电池端子110、接地端子115、电路端子120、峰值端子（Spitzenanschluss）125、第一开关装置130、缓冲电容器装置135、二极管140、峰化电容器装置（Spitzenkondensatoreinrichtung）145和第二开关装置150。第一开关装置130和第二开关装置150示例性地构成为功率晶体管。

电池端子110被构造用于提供电池电压155，该电池电压也可以被称为U_batt。为此，可以使电池端子110与车辆的电池连接。电路端子120可以被构造用于为内部电路105提供电路电压160，该电路电压也可以被称为U_prot。因此，可以经由电路端子120给内部电路105供应能量。

所述第一开关装置130接在所述电池端子110和所述电路端子120之间并且具有第一控制端子165，其中，根据该实施例构成为MOSFET的第一开关装置130当在第一控制端子165上施加第一值时闭合，并且当在第一控制端子上165施加第二值时断开。在闭合状态中，第一开关装置130在电池端子110和电路端子120之间建立直接的低欧姆连接。因此，在第一开关装置130的闭合状态中，电池电压155被接通至内部电路105。借助于箭头167示出在这里作为晶体管实施的第一开关装置130的栅极端子和源极端子之间的电压。该电压也可以被称为U_gs。

缓冲电容器装置135接在所述电路端子120和所述接地端子115之间。所述二极管140接在所述电路端子120和所述峰值端子125之间。在此，二极管140的阴极与峰值端子125连接。所述峰化电容器装置145接在所述峰值端子125和所述接地端子115之间并且被构造用于存储在所述峰值端子125上施加的峰值电压170，该峰值电压也可以被称为U_s。第二开关装置150被构造用于控制第一开关装置130，其中，所述第二开关装置150接在所述电路端子120和所述第一开关装置130的第一控制端子165之间并且具有第二控制端子175。

根据该实施例，反极性保护电路设备100此外具有比较器装置180，所述比较器装置被构造用于根据在所述电池电压155和所述峰值电压170之间的比较来给所述第二开关装置150的第二控制端子175提供用于闭合所述第二开关装置150的闭合信号185。根据该实施例，当峰值电压170大于电池电压155时，比较器装置提供闭合信号185。

此外，所述反极性保护电路设备100具有第一电阻190和第二电阻192，所述第一电阻接在所述第一控制端子165和所述接地端子115之间，所述第二电阻接在所述电路端子120和所述第一控制端子165之间。所述反极性保护电路设备100的第三电阻195接在所述峰值端子125和所述接地端子115之间。

如果第二开关装置150断开，则在第一开关装置130的第一控制端子165上施加电压，该电压由在电路端子120上施加的电路电压160以及电阻190、192的电阻值的比例得出。

如果第二开关装置150闭合，则在第一开关装置130的第一控制端子165上施加电路电压160，由此，第一开关装置130被断开并且在电池端子110和电路端子120之间的电流流动（Stromfluss）被禁止。

下面，再次用其他词语描述反极性保护电路设备100的细节：

在这里提出的反极性保护电路设备100防止内部缓冲电容器装置135放电到车载电网中以及在尽管如此仍然低的导通损耗下的反极性。

不同于在其中作为反极性保护使用二极管的反极性保护电路设备的情况下，反极性保护电路设备100的在这里提出的第一开关装置130具有导通电压，该导通电压导致内部控制装置105中的低损耗功率，该内部控制装置也可以被称为控制设备。具有仅仅一个MOSFET的常见MOSFET电路虽然又具有低的导通损耗功率并且在负的电池电压的情况下关断功率晶体管，但内部缓冲电容器的电压于是遵循（folgt）电池电压直至完全放电。该MOSFET在此情况下仅仅防止缓冲电容器和所连接的电路的负电压负荷。

在这里提出的反极性保护电路设备100有利地已经在电池电压155快速下降的情况下切断第一开关装置130形式的MOSFET并且由此防止内部缓冲电容器装置135放电到车载电网中。缓冲电容器装置135因此可以被设计得明显更小，在内部供应电压上的干扰的频率被降低。

接着是反极性保护电路设备100的功能描述：

第一开关装置130是将电池电压（Batteriespannung）155接到内部电路105上的功率晶体管，其中所述第一开关装置根据该实施例是MOSFET。在那里，电路105分支到另外的消耗器和组件、诸如负载和/或驱动器上。缓冲电容器装置135在电池电压中断和负的电池电压155的情况下应该表示对组件供应一定的时间。该时间通常处于一位数的ms范围中。第一开关装置130经由第二开关装置150形式的晶体管被接通。电路电压160形式的内部电压经由二极管140被引导到峰化电容器装置145形式的小的电容器上。峰值电压170不遵循电池电压155的快速的负的变化，而是存储峰值。比较器装置180将峰值电压170的该峰值与当前电池电压155进行比较并且当峰值电压170大于电池电压155时激活第二控制装置150，该第二控制装置也可以被称为辅助晶体管。在这里示出的情况下，存在有电池电压155的快速下降。第二控制装置150关断第一控制装置130的控制电压并且第一控制装置130进入截止状态中。因此，内部电压160与下降的电池电压155解耦。比较器装置180根据该实施例构成为晶体管。

图2示出根据一个实施例的用于运行反极性保护电路设备的方法200的流程图。在此可以涉及方法200，该方法可以由根据图1描述的反极性保护电路设备、更准确地说反极性保护电路设备的晶体管装置实施。

方法200至少具有读入的步骤（205）、接收的步骤210和提供的步骤215。在读入的步骤205中，读入电池电压。在接收的步骤210中，接收峰值电压。在提供的步骤215中，当所述峰值电压大于所述运行电压（Betriebsspannung）时，给所述第二开关装置的第二控制端子提供用于闭合所述第二开关装置的闭合信号。

如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关联，则这可以解读为所述实施例根据一种实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征，而根据另一实施方式或者仅仅具有第一特征，或者仅仅具有第二特征。

Claims (6)

1.一种用于车辆的内部电路（105）的反极性保护电路设备（100），其中，所述反极性保护电路设备（100）具有以下特征：

用于提供电池电压（155）的电池端子（110）、接地端子（115）、用于为所述内部电路（105）提供电路电压（160）的电路端子（120）以及峰值端子（125）；

第一开关装置（130），所述第一开关装置接在所述电池端子（110）和所述电路端子（120）之间并且具有第一控制端子（165）；

缓冲电容器装置（135），所述缓冲电容器装置接在所述电路端子（120）和所述接地端子（115）之间；

二极管（140），所述二极管接在所述电路端子（120）和所述峰值端子（125）之间，其中所述二极管（140）的阴极与所述峰值端子（125）连接；

峰化电容器装置（145），所述峰化电容器装置接在所述峰值端子（125）和所述接地端子（115）之间并且被构造用于存储在所述峰值端子（125）上施加的峰值电压（170）；以及

用于控制所述第一开关装置（130）的第二开关装置（150），其中，所述第二开关装置（150）接在所述电路端子（120）和所述第一开关装置（130）的第一控制端子（165）之间并且具有第二控制端子（175）；

比较器装置（180），所述比较器装置被构造用于根据在所述电池电压（155）和所述峰值电压（170）之间的比较来给所述第二开关装置（150）的第二控制端子（175）提供用于闭合所述第二开关装置（150）的闭合信号（185）。

2.根据权利要求1所述的反极性保护电路设备（100），其中，所述比较器装置（180）被构造用于，当所述峰值电压（170）大于所述电池电压（155）时提供所述闭合信号（185）。

3.根据权利要求1或2所述的反极性保护电路设备（100），其中，所述第一开关装置（130）和/或所述第二开关装置（150）构成为功率晶体管。

4.根据权利要求1或2所述的反极性保护电路设备（100），具有第一电阻（190）和具有第二电阻（192），所述第一电阻接在所述第一控制端子（165）和所述接地端子（115）之间，所述第二电阻接在所述电路端子（120）和所述第一控制端子（165）之间。

5.根据权利要求1或2所述的反极性保护电路设备（100），具有第三电阻（195），所述第三电阻接在所述峰值端子（125）和所述接地端子（115）之间。

6.一种用于运行根据权利要求1所述的反极性保护电路设备（100）的方法（200），其中，所述方法（200）至少具有以下步骤：

读入（205）所述电池电压（155）；

接收（210）所述峰值电压（170）；以及

当所述峰值电压（170）大于所述电池电压（155）时，给所述第二开关装置（150）的第二控制端子（175）提供（215）用于闭合所述第二开关装置（150）的闭合信号（185）。

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