CN110248848A

CN110248848A - 用于执行比较的电路组件

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Publication number: CN110248848A
Application number: CN201880011658.9A
Authority: CN
Inventors: M.诺伊贝格尔; O.D.科勒; C.博内
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-09-17
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: EP3583004A1; CN110248848B; US20190389405A1; WO2018149663A1; US11077808B2; DE102017202295A1; EP3583004B1

Abstract

本发明涉及一种用于在考虑到参考信号的情况下执行第一信号与第二信号之间的比较的电路组件（500），其中所述电路组件（500）包括：第一通路（502），在所述第一通路中处理所述第一信号；以及第二通路（504），在所述第二通路中处理所述第二信号，其中在所述第一通路（502）中设置有第一差分放大器（510）和用于形成数值的第一单元（514），其中所述第一差分放大器形成所述第一信号与所述参考信号之间的第一差异，并且所述第一单元从所述第一差异中形成第一数值，并且在所述第二通路（504）中设置有第二差分放大器（512）和用于形成数值的第二单元（516），其中所述第二差分放大器形成所述第二信号与所述参考信号之间的第二差异，并且所述第二单元从所述第二差异形成第二数值；比较器（518），该比较器将所述第一数值与所述第二数值进行比较。

Description

用于执行比较的电路组件

技术领域

本发明涉及一种用于执行比较的电路组件和一种用于执行比较的方法，所述方法尤其在机动车的车载电网中来执行。

背景技术

“车载电网”尤其在汽车的使用中是指机动车中的所有电组件的总称。因此，其不仅包括电气负载而且包括供电源、像比如发电机或蓄电器、例如电池。在机动车中要注意，电能能够如此可用，从而能够随时起动机动车并且在运行期间确保足够的电流供给。但是，在停止的状态中，电气负载还应该能够运行适当的时间段，而不会对接下来的起动造成不利影响。

应该注意，由于总成的电气化程度的增加以及新的驾驶功能的引入，对机动车中的电的能量供给机构的可靠性的要求不断提高。此外，应该考虑到，将来在高度自动地驾驶时驾驶之外的（fahrfremd）活动在有限的程度内应该是允许的。在这种情况下，通过驾驶员引起的通过传感器的、调节技术的、机械的和能量的后备层面（Rückfallebene）还仅仅受限制地存在。因此，在高度自动化的或全自动的或自主的驾驶中，电力供给具有至今在机动车中未知的与安全相关性。因此，必须可靠地并且尽可能完全地识别车载电网中的故障。

也被称为高度自动化的驾驶的“高度自动的驾驶”是指受协助的驾驶与自主的驾驶之间的中间步骤，其中在进行受协助的驾驶时驾驶员通过协助系统得到支持，并且其中在进行自主的驾驶时车辆自动地并且在没有驾驶员的影响下行驶。在进行高度自动的驾驶时，车辆拥有自身的智能系统，所述自身的智能系统会预先规划并且能够至少在大多数驾驶情况中承担驾驶任务。因此，在高度自动的驾驶中，电力供给具有高与安全相关性。因此，能量供给和负载能够冗余地设计。但是，并不总是能够双重地安装所有负载。因此，例如方向盘中的安全气囊只能单一地（einfach）构成。因此，由两个冗余的能源来供电可能针对主要目标（zielführend）。

公开文献DE 10 2009 053 691 A1描述了一种车载电网以及用于运行车载电网的方法和装置。车载电网包括直流变压器和基础蓄能器，所述基础蓄能器与所述直流变压器相耦合。此外，车载电网包括对于至少一个能够与所述直流变压器电并联地耦合的第一电气负载的第一选择以及对于至少一个能够与所述基础蓄能器电并联地耦合的电气负载的第二选择。

在多通路的（mehrkanalig）车载电网中，尤其提出能够安全地向负载、特别是与安全相关的负载供电的任务。根据现有技术的已知解决方案具有以下缺点，即：在存在简单故障（Einfachfehler）时两个车载电网能够耦合。

发明内容

面对这种背景，提出了一种根据权利要求1所述的电路组件和一种根据权利要求10所述的方法。实施方式从从属权利要求中并且从说明书中得出。

所描述的电路组件用于在两个参量或信号之间执行比较。在此，在考虑参考参量或参考信号的情况下执行比较。这意味着，关于该参考信号对两个信号进行评估。在此，能够确定两个信号中的更接近于参考信号的信号。该电路组件尤其用在机动车的车载电网中。目的是，为进行供电而选择更接近于组件的最佳的供电电压的车载电网通路（Bordnetzkanal）。参考信号对应于组件的最佳的供电电压。

所介绍的方法在设计方案中能够操控耦合元件，所述耦合元件如此将自阻断的和自导通的（selbstleitend）功率半导体彼此组合起来，从而对于车载电网的通路来说存在故障-安全-状态。为此，将所介绍的电路组件用于执行比较。

此外，在所述方法的范围内，设置有操控逻辑电路的共同的电路设计，所述操控逻辑电路对供电通路的两个或四个开关具有倒置的作用。

此外，设置有两条供电通路的相互的硬件技术上的锁定，以避免两条通路的同时的接通。通过“快速切换”的模拟的逻辑电路能够确保对于有待供电的通路的智能的选择。同样提供对于这个逻辑电路的内部的监控，以便确保故障-安全-状态。

通过集成的模拟电路，能够消除两条供电通路之间切换（Toggeln）的问题。此外，在故障的情况下能够提供至少两条供电通路中的至少一条供电通路。此外，借助于电路构造可防止两条通路在故障情况中彼此耦合。因此，能够确保对于负载的有效的供电并且因此确保在工作点中的运行。在安全气囊的具体的实例中，这就是说，如果其中一条或者另一条供电通路失效，也能够向所述安全气囊供给电能。

附图说明

本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图来得出。

不言而喻，前面所提到的和下面仍待阐述的特征不仅能够以相应说明的组合使用，而且也能够以其它组合使用或者能够单独地使用，而不离开本发明的范畴。

图1示出了根据现有技术的双通路的车载电网。

图2示出了根据现有技术的用于为负载供电的电路组件。

图3示出了所介绍的耦合元件的一种实施方案。

图4示出了所介绍的耦合元件的另一种实施方案。

图5还是示出了所介绍的耦合元件的另一种实施方案。

图6以方框图示出了用于执行比较的电路组件。

图7以方框图示出了比较仪（Vergleicher）的一种实施方案。

图8以方框图示出了一种用于执行比较的替代性的电路组件。

图9示出了自导通的和自阻断的FET的使用。

图10以电路图示出了用于执行比较的模拟电路。

具体实施方式

借助于实施方式在附图中示意性地示出本发明并且接下来参照附图对本发明进行详细描述。

图1示出了根据现有技术的双通路的车载电网的一种可能的实施方式，所述车载电网在总体上用附图标记10来表示。所述车载电网包括电机12、例如起动器、第一非与安全相关的负载14、配备有电池管理系统18的第一电池16、用作比如具有48V的电压水平的高压侧22与比如具有14V的电压水平的低压侧24之间的耦合元件的直流变压器20、第一电力分配单元26（ePDU：电子能量供给单元）、第二非与安全相关的负载28、具有所分配的电子电池传感器32的第二电池30、第二ePDU 34、用作高压侧22与另一个比如同样具有14V的电压水平的低压侧38之间的耦合元件的第二直流变压器35、具有所分配的电子电池传感器42的第三电池40、第一与安全相关的负载50、第二与安全相关的负载52、第三与安全相关的负载54和第四与安全相关的负载56。第三与安全相关的负载54和第四与安全相关的负载56相对于彼此是冗余的。

用边框（Umrandung）标识了具有HV组件和无与安全相关性的14V组件的基础车载电网60。在这个基础车载电网60中包含有第一电池16和第二电池30，它们分别（einmal）具有高电压（HV）、即第一电池16以及低电压（NV）、即第二电池30。

与安全相关的车载电网通路62被耦合到基础车载电网60上，该车载电网通路具有与安全相关的负载52、54、56、像比如制动器、转向机构等等。此外，设置有第二与安全相关的通路64。由于这条通路也向与安全相关的负载50和56供给14V，所以设置有第二直流变压器35和第二电池40。

另一个与安全相关的负载70仅仅存在一次，但是能够通过耦合元件72交替地（wechselseitig）由两条车载电网通路62或64之一来冗余地供电。在这个耦合元件72中，所介绍的电路组件能够结合开关来执行比较。

根据现有技术，对这个实现了转换开关（Umschalter）的耦合元件来说已知不同的解决方案。图2示出了两种已知的解决方案。

图2在左侧示出了第一电路组件100，其实现了耦合元件并且操控负载102。电路组件100包括处于第一车载电网通路106中的第一二极管104和处于第二车载电网通路110中的第二二极管108。

在右侧示出了第二电路组件120，其实现了耦合元件并且操控负载122。电路组件120包括布置在第一车载电网通路128中的第一开关124和第二开关126以及布置在第二车载电网通路138中的第三开关134和第四开关136。开关124、126、134、136可以构造为MOSFET。

因此，在第一电路组件100中，相对于负载102的耦合元件通过二极管104、108来实现。根据哪个电压更高，由第一车载电网通路106或者第二车载电网通路110来向负载102供电。这具有以下缺点：即，在车载电网通路106或110之一中存在过电压时再也不能运行负载102。在此必须考虑到用于过电压的切断阈值。另一方面，二极管104、108具有不需要主动的操控的优点。此外，在车载电网通路106或110之一中存在欠电压（Unterspannung）的情况下，不间断地由另一条车载电网通路106或110来向负载102供电。

对于第二电路组件120来说，在每条车载电网通路128、138中相反地布置有两个开关、例如功率半导体。这称为背对背互连。根据应该通过哪条车载电网通路128或138来向负载122供电的情况，要么第一开关124和第二开关126要么第三开关134和第四开关136被操控并且因此被闭合。

这种解决方案具有一系列缺点：

1）在耦合元件的操控逻辑电路失效时，负载122与两个车载电网128和138分开，因为功率半导体在没有通电的情况下断开。

2）由于误操控，第一车载电网通路128和第二车载电网通路138可能错误地被连接。

已知的解决方案具有以下缺点：即，在存在简单故障时，两个车载电网能够被耦合起来。如果比如第一电路组件100中的二极管之一104由于合金而短路（durchlegieren）、即持续地导通，这一点就无法被识别。在另一条具有二极管108的通路中存在过电压时，所述过电压会串扰（übersprechen）到第一通路上，因为二极管104未被识别出是导通的。此外，在负载102中接地短路的情况下，该负载不能与第一通路或第二通路分开。由此，无论如何所述两条通路都受到短路的不好的影响。

第二电路组件120的缺点在于，通过电路组件120产生的耦合元件的控制机构必须主动地将两个开关闭合，以用于向负载122供电。在控制机构失效的情况下，不再能够向负载122供电。同时，在一条通路失效的情况下，必须确保足够快地转换到另一条仍然发挥功能的通路上，以用于不间断地向负载R2供电。这种实施方式还具有以下缺点：即，由于开关的误操控而能够将两条通路彼此耦合起来。但是，无论如何都应该防止这种情况。

现在提出，在耦合元件中将断开器（Öffner）和闭合器（Schließer）如此彼此组合起来，从而将二极管和背对背解决方案的优点组合起来并且消除所述缺点。断开器在其被操控时中断电流。闭合器在其被操控时使接触部闭合。

图3示出了开关元件的一种实施方式，该开关元件在总体上用附图标记200来表示。该图示示出了第一车载电网通路202、第二车载电网通路204、开关S1 206、开关S2 208、输出操控信号O₁ 212的操控机构210、保险装置214和有待供电并且与安全相关的负载216。通过开关S1 206和S2 208来操控负载216，也就是由两条车载电网通路202或者204之一来向其供电。

所示出的主要包括开关S1 206和S2 208以及操控机构210的开关元件200与在这里未示出的、能够通过在此所描述的用于执行比较的电路组件来产生的逻辑电路一起形成像比如能够用于在图1中用附图标记72来表示的耦合元件一样的耦合元件。

所述操控如下所示：

O_l S1 S2

0 断开接通

1 接通断开

开关S1 206由断开器构成，开关S2 208由闭合器构成。如前所述，在一种实施方式中，断开器和闭合器能够借助于功率半导体来实现，例如作为自阻断的并且自导通的MOSFET来实现。这两者都通过相同的操控信号O₁ 212来切换。由此确保，始终只能使一个开关206或208闭合。

如果信号O1=0/假，则开关S1 206断开并且开关S2 208闭合。然后通过第二车载电网通路204来向负载216供电。

如果信号O1=1/真，则由第一车载电网通路202向负载216供电。两个例如构造为功率半导体的开关206、208能够与构造为融化保险装置（Schmelzsicherung）的保险装置214相组合。所述保险装置能够被安置在通往负载216的供电线路230中并且用于确保在负载216中出现短路的情况下将该负载与两条车载电网通路202、204分开。出于电流承载能力的原因，作为替代方案能够在两条车载电网通路202、204中并联连接多个断开器或闭合器、典型地是相同类型的功率半导体。同样能够考虑串联地布置多个相同类型的断开器和闭合器。因此，开关S1 206和S2 208代表着一组相同类型的断开器或闭合器，它们能够以任意的数目并联地或串联地布置。

在这种实施方案中，操控机构210通过线路215由第一车载电网通路202来供电。在第一车载电网通路202失效并且因此操控机构失效的情况下，开关S2 208作为闭合器保持闭合并且因此确保由第二车载电网通路204来供电。

也应注意，所示出的开关元件200也能够布置在具有两条以上通路的车载电网中。在这种情况下，闭合器和断开器必须如此布置在车载电网通路中，从而确保始终有一条车载电网通路向负载供电。

所示出的实施方式的优点是，不会产生如下误操控，所述误操控导致第一通路202和第二通路204可能彼此耦合。在车载电网通路202或204之一中存在过电压或欠电压的情况下，能够转换到相应另一条车载电网通路上。如果操控机构210失效，则开关S2 208自动地闭合并且开关S1 206断开。然后由第二车载电网通路204向负载216供电。

在另一种实施方式中，相应地将保险装置、例如融化保险装置直接安置在开关S1和S2之后并且安置在两条车载电网通路的连接点之前。这具有以下优点，即：在S1或者S2之后的线路之一中发生短路的情况下，负载能够继续由相应另一条车载电网通路来供电。

图4示出了开关元件的另一种实施方式，所述开关元件在总体上用附图标记300来表示。该图示出了第一车载电网通路302、第二车载电网通路304、开关S1 306、开关S3 308、开关S2 310、开关S4 312、输出操控信号O₁ 316和操控信号O₂ 318操控机构314以及有待供电和与安全相关的负载320。由开关S1 306、S3 308、S2 310和S4 312构成的组合通过所述操控机构314来操控。主要包括开关S1 306、S3 308、S2 310和S4 312以及操控机构314的开关元件300与能够通过用于执行在此所描述的种类的比较的电路组件产生的逻辑电路一起形成像比如能够用于在图1中用附图标记72表示的耦合元件一样的耦合元件。

所述操控如下所示：

O<sub>1</sub>

O<sub>2</sub>

S1

S2

S3

S4

负载

0

断开

闭合

断开

闭合

由第二通路

1

0

闭合

断开

闭合

分开

0

1

断开

闭合

断开

分开

1

闭合

断开

闭合

断开

由第一通路

因此，根据如在图3中所示出的一样的线路图（Schema），两个自导通的开关（S2+S4）和两个自阻断的开关（S1和S3）相应地组合起来。为了操控开关，两个分开的操控信号O₁ 316和O₂ 318可用作操控机构314的输出信号。如果两个操控信号316、318都等于零，则由第二车载电网通路304来向负载320供电。如果两个输出信号都等于1，则由第一车载电网通路302来向负载320供电。

对于在负载320或者通往负载320的线路出现短路的情况来说，不同地输出输出信号O₁316和O₂ 318。由此，在每条车载电网通路302、304中一个开关闭合并且同一条车载电网通路302、304中的另一个开关断开。由此，负载320能够与两条车载电网通路302、304分开。

这种实施方式也具有以下优点：即使在错误地操控时，两条车载电网通路302、304也不可能彼此耦合。即使在操控机构314失效时，也自动地通过自导通的开关由第二车载电网通路304来向负载320供电。必要时有意义的是，相反地、也就是背对背地布置所述开关，以用于排除通过寄生二极管产生的线路。

在另一种实施方式中，闭合器布置在第一车载电网通路中并且断开器布置在第二车载电网通路中。由此，在操控机构失效时，自动地由第一车载电网通路来向负载供电。在这里，如在图3的实施方式中一样，也适用这一点，即：在一种实施方式中断开器和闭合器借助于功率半导体、比如通过自阻断的和自导通的MOSFET来实现。

也能够考虑将多个相同类型的断开器和闭合器串联地布置在图4的开关元件300中。因此，开关S1、S2、S3和S4代表着一组相同类型的断开器或闭合器，它们能够以任意的数目并联地或串联地布置。

一条车载电网通路中的断开器的数目n对应于另一条车载电网通路中的闭合器的数目n。在这种情况下，也提供n个操控信号，在所述操控信号中每个操控信号分别共同操控断开器和闭合器。

所有实施方式的共同之处在于，转换开关的相应对称镜像的变型方案、也就是说来自第一车载电网通路的所有闭合器和断开器被转移（verschieben）到第二车载电网通路中并且反之亦可，这同样是一种可能的实施方案。

开关S1至S4能够通过合适的功率半导体来实现。这些例如能够是p通路或n通路MOSFET。重要的是断开器和闭合器的相反的使用以及共同的、引起倒置的特性的操控线路。

在另一种实施方式中，开关元件或耦合元件用于不仅由输出侧而且由输入侧来向例如变压器供电。这具有以下优点，即：所述变换器即使在失效时、比如在车载电网通路之一中存在欠电压或者过电压时也继续保持有效。

图5示出了开关元件400的一种实施方案，该开关元件又与未示出的逻辑电路一起形成耦合元件，该开关元件具有第一通路402、第二通路404、第三通路406和第四通路408。在第一通路402中布置有闭合器410，在第二通路404中布置有断开器412，在第三通路406中布置有闭合器414，并且在第四通路408中布置有断开器416。在将第一通路402和第二通路404组合起来的通路440中布置有闭合器418，并且在将第三通路406和第四通路408组合起来的通路442中布置有断开器420。

第一操控信号430共同操控闭合器410和断开器412，第二操控信号432共同操控闭合器414和断开器416，第三操控信号434共同操控闭合器418和断开器420。因此确保始终通过输出端444来向负载（未示出）供电。

为了解释用于耦合的方法，再次参考图2的电路组件120。对于该电路组件来说，两个开关124和126或134和136闭合，以用于向负载122供电。

应该考虑到，不得过于频繁地操控开关或者转换元件，以避免切换。然后，通路R中的电压会过于频繁地波动，并且切换会对冗余的通路产生反作用。这意味着，随着每次转换都给所切换到的通路增加负荷。由此，电压会扰动（einbrechen）。这又导致转换到另一条通路上。其电压可能同样由于转换而扰动，因而通过这种联动耦合（Mitkopplung）会引起持续的转换。这应该通过所提出的方法来加以避免。

为此，提出一种快速的并且本身安全的、用于对图1中的耦合元件72中的上面所提到的半导体进行操控的装置。

在此规定，在开关元件400中将自阻断的和自导通的功率半导体如此彼此组合起来，从而对车载电网的通路来说存在故障-安全-状态。在此，能够继续设置操控逻辑电路的共同的线路设计，所述操控逻辑电路对供电通路的两个或四个开关具有倒置的作用。此外，能够对两条供电通路进行相互的硬件技术的锁定，以用于避免两条通路的同时的接通。此外，能够通过所谓的“快速切换”模拟的逻辑电路来确保对于有待供电的通路的智能的选择。同样，能够提供对于这种逻辑电路的内部监控，以便确保故障-安全-状态。

在此，能够通过集成的模拟电路来消除两条供电通路之间的切换。在故障情况中，能够提供两条供电通路中的至少一条供电通路。此外，通过电路构造能够防止两条通路在故障情况中彼此耦合在一起。因此，能够确保对于负载的有效的供电、特别是工作点上的运行。

结合图3至图5所描述的用于进行耦合的方法具有以下优点，即：在耦合元件72的控制机构失效时也继续向图1中的负载70进行供电。因此接管了二极管的优点。同时，能够主动地分开负载70中的短路。

在下面的图示中，现在介绍用于执行比较的电路组件的、像比如与在图3至图5中所示出的开关元件一起形成耦合元件一样的实施方案。然而，也能够考虑所介绍的用于执行比较的电路组件以及下面所解释的用于执行比较的方法的其它的使用情况。

图6以方框图示出了用于执行比较的电路组件500，该电路组件例如能够在借助于由两条通路构成的、具有智能的供电通路-选择的冗余的车载电网拓扑结构向安全关键的负载供电的范围内根据所介绍的方法来使用。所示出的电路组件500仅仅用模拟的构件来构成。这些电路组件对应于操控元件210或314或430、432、434。

该图示示出了第一通路502、第二通路504、在此也称为切换-直流变压器的第一直流变压器506、在次也被称为参考直流变压器的第二直流变压器508、第一差分放大器510、第二差分放大器512、用于形成数值（Betrag）的第一单元514、用于形成数值的第二单元516、比较器（Komparator）518和比较仪522。为电路组件500分配有具有场效应晶体管（FET）的、用于对像比如在图3到5中示出的一样的开关元件的开关进行操控的操控机构520。

图6示出了用于与操控机构520一起进行比较的电路组件500的基本的总拓扑结构。这个电路组件500与在图3至5中所示出的开关元件一起形成耦合元件。但是也能够考虑所述电路组件500的其他的使用可行方案。因此，在一种可能的应用情况中，电路组件500确保对于开关的操控，以用于借助于由通路A或通路B构成的、具有智能的供电通路-选择的冗余的车载电网拓扑结构来向安全关键的负载进行供电。

在形成逻辑电路的电路组件500中，使用两个直流变压器506、508。需要直流电压参考，以用于为模拟的操控电路来提供13.5V的参考电压。由此，能够在模拟的操控装置520中对第一通路和第二通路的电压电平（Spannungsebene）进行分析并且确定最佳可能的供电通路。最佳可能的通路大致是最接近于13.5V的通路。用附图标记540表示的范围框住在图10中详细地示出的电路。

对于FET的操控由比较器518来进行。用该比较器来执行的比较检查来自514或516的数值是否更大。在此，对于FET的操控520必须与图9的结构元件相匹配。如果要由第一通路502来向负载供电，比较器518就必须输出0，因为在第一通路502中设置有自导通的、也就是说在未被操纵的状态中导通的FET（在图9中550、552）。

如果要由第二通路504来向负载供电，比较器就必须输出1，因为在第二通路中设置有自阻断的、也就是在未被操纵的状态中中断的FET（在图9中554、556）。图6中的开关523的任务是，在参考变压器508失效时设置操控信号520=0并且因此切换到第一通路502。也就是说没有进行操控并且第一通路502是自动闭合的。因此，存在着从直流变压器508到开关523的连接525，并且也由第二通路504来向直流变压器508供电。如果第二通路504失效，则最终断开开关523并且始终由第一通路502来向负载供电。

用方框540来表示的比较电路包括两个差分放大器510、512，它们将通路502、504的输入电压与参考电压进行比较。所述参考电压在参考直流变压器508中形成。由于偏差也可能是负的，所以接下来在514或516中形成数值。然后，将相对于参考电压具有绝对最小的偏差的通路用于向与安全相关的负载供电。

对于不仅第一通路502而且第二通路504彼此接近、比如接近13.5V这种情况来说，由于车载电网中持续存在的电压波动而通过对于开关的交变的操控引起持续的不必要的切换。这种切换通过电压波动增加车载电网及其负载的负担并且因此应该加以避免。为此，引入切换-直流变压器506，其形成差分放大器510的输入端。由于直流变压器506的输出值等于直流变压器508的输出值，所以始终将第一通路502用于向与安全相关的负载供电。只有在第一通路502中的电压显著偏离时，开关527才通过直流变压器506来闭合。“显著”在这种情况下比如是指超过1V。

为此，比较仪522具有两个输入端、也就是第一通路502和供电电压（未示出）。仅当第一通路502的电压以>x、例如1V的阈值为幅度偏离目标值时，才由比较仪522在输出端处输出=1并且因此将开关527闭合。

图7示出了比较仪的可能的构造（图6中的附图标记522），该比较仪在这里用附图标记600来表示。要注意，比较仪522也包括分压器610，也就是说，比较仪522的输入端严格来讲是612和502。比较仪600是具有三个输入端602、604、606、也就是两个阈值电压（输入端602和604）和第一通路502上的第三输入端606的比较器组合件。相应地通过具有比较器的供电电压VCC 612的分接头的分压器610，在比较仪600上设定阈值、这里比如是12.5V和14.5V。因此，比较仪600的比较器具有三个输入端、即602处的下阈值、604处的上阈值和606处的实际值。如果第一通路502的电压电平处于这个范围之内，那么比较仪600之后（图6中的附图标记522）的开关（图6中的附图标记527）就是断开的。这意味着，第一通路向图6中的直流变压器506供电。由于直流变压器506比如精确地提供13.5V，这与参考直流变压器508的电压相一致，所以比较仪600的比较器电路释放来自第一通路502的供电。应该以适当的方式确保对于比较器的供电。对此来说可能的是，比较仪600的比较器具有与图6的输出比较器518相同的正的供电电压。作为替代方案，能够由具有相应的ASIL分级的外部组件来供电。

图8示出了电路组件的、作为图6的替代方案的实施方案，该电路组件在总体上用附图标记1500来表示。该图示出了第一通路1502、第二通路1504、第一直流变压器1506、第二直流变压器1508、第一差分放大器1510、第二差分放大器1512、用于形成数值的第一单元1514、用于形成数值的第二单元1516、比较器1518和比较仪1522。为电路组件1500分配有带有场效应晶体管（FET）的操控机构1520，该操控机构用于操控像比如在图3至图5中所示出的一样的开关元件的开关。此外示出了第一开关1523和第二开关1527。

与图6中的实施方案相比，比较仪1522被连接到第一通路502和参考直流变压器1508上。在这种情况下检查，（U_第一通路1502-U_参考电压）的数值是否比如<1V，也就是说第一通路1502的输出电压是否接近参考值。这也用以下相同的目标来执行，即：如果U_第一通路1502接近于参考值、例如13.5V，那么为了防止切换而应该将开关1527断开并且因此直流变压器1506的输出电压进入到差分放大器1510中。然后，比较仪1522的内部构造不同于在图7中所示出的构造。

图9示出了自导通的和自阻断的FET的使用。该图示在左侧示出了图6的、具有第一通路502和第二通路504的操控机构520以及第一自导通的FET 550、第二自导通的FET 552、第一自阻断的FET 554、第二自阻断的FET 556以及负载560。在左侧为清楚起见而再现了自导通的FET 570的和自阻断的FET 572的开关符号。

图10示出了在总体上设有附图标记700的模拟的操控机构的一种实施方案，该操控机构实现了根据图6的电路组件。该图示示出了用于由电源707提供的参考电压的第一通路702、第二通路704和输入端705。此外，设置有构造为运算放大器的第一差分放大器706和第二差分放大器708以及用于形成数值的第一单元710和用于形成数值的第二单元712，所述第一单元和第二单元分别构造为二极管整流器。在输出端处有比较器714。电源707居中地处于下述电压范围中、优选处于该范围的中间，在此要以所述电压范围向所述组件供电。

电阻R1 720和R2 722的任务是限制电路组件700中的输入电流并且因此不给车载电网增加负担。这些值典型地处于100千欧姆的范围内。差分放大器706和708各自形成相应的输入电压与参考电压之间的差。输出电压为Ux 730或Uy 732。电阻R3 740同样具有限制流动的电流的任务。所述值处于100千欧姆的范围内。该设计取决于所使用的比较器714。电阻R4 715和717处于100 千欧姆的范围内并且用于限制输入电流。

二极管整流器710、712具有以数学方式形成数值的任务。如果电压Ux 730为正，则电流流过D1 750和D3 752。如果Ux 730为负，则电流流过D2 754和D4 756。相应其他的二极管则阻断。然而，由于高电阻，在能量的意义上没有值得一提的电流在流动、而是倒不如说是“信号”在流动。

比较器714的任务是，产生用于功率半导体的操控信号。为此，在上接头760处加载着典型地由外部的独立的单元所提供的供电电压，并且在下接头762处加载着地电位。如果Ux 730小于Uy 732，则连通所述输出端。如果Ux 730大于Uy 732，则输出为零。通过电阻R5780产生测量得高或低的电压降。这不是绝对必要的，特别是这取决于终端电路。数值处于10到100千欧姆的范围内。

图6的操控机构520被设计为故障安全的结构（fail-safe），从而无论如何能够由一条通路来提供供电。在第二通路中出现故障的情况下，由于图4的自导通的半导体构件而确保了来自第一通路的供电。在第二通路中出现故障的情况下，借助于图10的电路组件700并且借助于开关元件来确保来自第二通路的供电。基本上，第一通路提供第一直流变压器506的供电，并且第二通路提供参考电压-直流变压器508的供电。

详细来讲，这在第一通路的直流变压器失效的情况下意味着，借助于图8的电路，所述比较器促使对于第二通路的FET的操控。因此，第二通路向负载供电。在第二通路的直流变压器508失效时，借助于图10的电路来促使来自第一通路的供电。

操控机构的另一个优点是避免了供电通路的持续的或切换的转换。为此，以类似的方式实现滞后电路，所述滞后电路借助于所确定的阈值来比较第一通路502的电压电平。示例性地选择所述数值：

如果：（Uref<12.5V）v（Uref>14.5V）-> 那么：开关527闭合。

如果第一通路502的电压电平处于这个数值范围之外，则通过开关527的闭合来跨接第一通路的第一直流变压器506（参见图9）。这引起以下结果，即：通过图8的电路组件来检查，是第一通路还是第二通路的电压电平更接近于参考值（13.5V）。根据电压水平（Spannungslage），第一通路或第二通路向负载供电。由此确保对于供电通路的智能的选择。

如果第一通路502的电压电平处于这个范围之内，则存在切换的危险。这个问题通过来自第一通路A的第一直流变压器506来解决。这个第一直流变压器提供与直流参考电压相同的电压、例如13.5V。第一通路的支路中的以下差分放大器因此输出=零。因此，由第一通路对负载进行的供电要优先考虑，因为第一通路更加接近于参考电压（U CH-A=U REF）。比较器-分析机构518不提供操控，因此第一通路A向负载供电。

这种实施方案具有以下优点：查询图6的参考电压-直流变压器508的失效并且如果有怀疑就接通优先的无故障的第一通路，因为所述第一通路设有自导通的FET。同样存在以下优点，即：在过电压或欠电压的情况下通过根据图6的比较（比较仪522）来查询直流变压器508的故障情况并且如果有怀疑就接通优先的无故障的第一通路。

如果直流变压器508失效，则在第二通路中出现故障的可能性增加，因为直流变压器508由第二通路来供电。因此，通过比较（比较仪522），第一直流变压器506的跨接开关被桥接并且确保由第一通路来供电。

图9示出了通往（安全关键的）负载的负载支路。在第一通路有两个自导通的（NC）功率半导体（例如N型IG-FET）。而在第二通路中则有两个自阻断的（NO）功率半导体（例如N型MOSFET）。这两者通过来自图10的智能的模拟电路的相同的操控信号“操控FET”而接通。由此确保，始终只有一条通路向负载供电，同样确保了相互的硬件技术的锁定。如果操控信号=0/假，则优先的第一通路向负载供电。如果操控信号=1/真，则优先的第二通路向负载供电。

图10示出了用于对与安全相关的负载进行2通路供电的模拟的操控电路。该操控电路确保了对于供电通路的智能的选择。使用运算放大器（简称：OPV、OP或OpAmp）来进行测量信号处理的做法提供一些优点。这些优点是：

- 对于有待测量的电路的影响微不足道，

- 输入静电流小，这些输入静电流对于双极性OPV来说为10nA至几百nA，对于FET输入级来说这些数值接近于0A，

- 反应时间极快（模拟的电路技术）。

在此规定，根据低功率的DC/DC-转换器的所设定的参考电压值、例如13.5V来选择供电通路，其电压水平相对于参考电压值、例如13.5V具有最小的差异。

这种实施方式具有以下优点，即：通过根据图6的比较（V）来查询在过电压或欠电压的情况下DC/DC-参考电压的故障情况并且如果有怀疑就接通优先的无故障的第一通路。

智能的通路选择基于这一点，即：在两条可能的供电通路中选择更加接近于所定义的参考值（直流参考电压）的供电通路。为了获取这一点，首先必须借助于差分放大器来形成第一通路与直流参考电压之间以及第二通路与直流参考电压之间的相应的电压差。

差分放大器的所产生的结果不仅能够是正的而且能够是负的，因此首先必须形成信号的数值，然后才能借助于比较器进行分析。在没有形成数值的情况下，负电压总是小于正电压。

无数值形成的实例（图10）：

第一通路CH-A=12V并且第二通路CH-B=14.5V，

在差分放大器之后：

Ux=U_CH-A- U_ref=12 V – 13.5 V= -1.5 V

Uy=U_CH-B- U_ref=14.5 V – 13.5 V= 1 V。

如果现在进行比较器-分析，则Uy>Ux，Ux并且因此第一通路会向负载供电，但这会是错误的。如果形成Ux和Uy的数值，比较器的结果会是|Ux|>|Uy|，Uy并且因此第二通路B会向负载供电，这是正确的，因为这个电压更接近于直流电压参考值。

在进行智能的通路选择时，必须首先借助于差分放大器来获取各个通路电压与参考电压的偏差：

U_CH-A- U_REF=Ux 或者 U_CH-B- U_REF=Uy。

为了进行进一步的处理，借助于二极管电路来形成|Ux|和|Uy|的数值。在使用二极管时有利地引起->低成本。由此，随后能够通过比较器电路来选择更接近于所要求的参考电压的通路。比较器的输出信号控制着第一通路和第二通路的负载支路中的自导通的或自阻断的FET。对于比较器的可能的分析可能如下：

比较器-逻辑电路

|Ux|>|Uy|=0（操控关闭）

|Ux|<|Uy|=1（操控打开）。

通过硬件技术上的相互锁定，能够避免两条通路的同时切换。

同样能够考虑在由使用3或4条通路供电时的使用，为此参考图5。

Claims

1.电路组件，其用于在考虑到参考信号的情况下执行第一信号与第二信号之间的比较，其中所述电路组件（500、1500）包括：

第一通路（502、1502）和第二通路（504、1504），其中在所述第一通路中处理所述第一信号，并且在所述第二通路中处理所述第二信号，其中

在所述第一通路（502、1502）中设置有第一差分放大器（510、1510）和用于形成数值的第一单元（514、1514），其中所述第一差分放大器形成所述第一信号与所述参考信号之间的第一差异，并且所述第一单元从所述第一差异中形成第一数值，并且

在所述第二通路（504、1504）中设置有第二差分放大器（512、1512）和用于形成数值的第二单元（516、1516），其中所述第二差分放大器形成所述第二信号与所述参考信号之间的第二差异，并且所述第二单元从所述第二差异中形成第二数值，以及

比较器（518、714、1518），所述比较器将所述第一数值与所述第二数值进行比较。

2.根据权利要求1所述的电路组件，该电路组件构造用于，根据通过所述比较器（518、714、1518）所执行的比较来输出用于开关元件（200、300、400）的操控信号。

3.根据权利要求1或2所述的电路组件，其中所述单元（514、516、1514、1516）构造用于分别通过二极管整流器（710、712）来形成数值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路组件，为该电路组件分配有用于输出参考电压的参考直流变压器（508、1508）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路组件，为该电路组件分配有切换直流变压器（506、1506）。

6.根据权利要求5所述的电路组件，为该电路组件分配有比较仪（522、600、1522），所述比较仪被设立用于操控用来跨接所述切换直流变压器（506、1506）的开关（527、1527）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电路组件，该电路组件额外地拥有处于所述比较器（518、714、1518）后面的开关（523、1523），所述比较器用于确定优选的信号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电路组件，为该电路组件分配有外部的独立的电源，所述电源用于为所述比较器（518、714、1518）供电。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电路组件，该电路组件被设立用于为与安全相关的组件提供冗余的电压供给。

10.用于在考虑到参考信号的情况下执行第一信号与第二信号之间的比较的方法，其中

在第一通路（502、1502）中处理所述第一信号，并且在第二通路（504、1504）中处理所述第二信号，其中

在所述第一通路（502、1502）中，第一差分放大器（510、1510）形成所述第一信号与所述参考信号之间的第一差异，并且用于形成数值的单元（514、1514）从所述第一差异中形成第一数值，并且

在所述第二通路（504、1504）中，第二差分放大器（512、1512）形成所述第二信号与所述参考信号之间的第二差异，并且用于形成数值的单元（516、1516）从所述第二差异中形成第二数值，并且

比较器（518、714、1518）将所述第一数值与所述第二数值进行比较。

11.根据权利要求10所述的方法，其中根据通过所述比较器（518、714、1518）所执行的比较来操控开关元件（200、300、400）。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述两个信号之一被确定为优选的信号。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，该方法用于为与安全相关的组件提供冗余的电压供给。