CN110622015A - 用于对控制器供电的装置和用于监控供电的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对用于车辆(100)的控制器(102)供电的装置(104)，其具有第一接头(110)、第二接头(112)和星形接点(114)、在第一接头(110)和星形接点(114)之间连接的第一开关(116)、在第二接头(112)和星形接点(114)之间连接的第二开关(118)、第一测量触点(120)、第二测量触点(122)、控制设备(124)以及监控设备(126)，所述控制设备构成用于响应于所述装置(104)的测试状态将所述开关(116、118)中的一个开关保持打开并且将所述开关(116、118)中的另一个开关保持关闭，所述监控设备构成用于当所述装置(104)处于测试状态中时，在使用第一测量值(264)和第二测量值(266)的情况下提供监控信号(130)。

Description

用于对控制器供电的装置和用于监控供电的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对控制器供电的装置、控制器和用于监控供电的方法。
背景技术
车辆具有控制器，所述控制器例如控制与安全相关的功能。这样的控制器需要可靠的能量供应。
发明内容
本发明的任务是，提供用于对控制器供电的改善的装置、改善的控制器和用于监控供电的改善的方法。
按照本发明，所述任务通过具有独立权利要求的特征的用于对控制器供电的装置、控制器和用于监控供电的方法解决。本发明有利的设计和进一步构成由后续的从属权利要求得出。
用于对用于车辆的控制器供电的装置具有下面的特征：
用于第一供电路径的第一接头、用于第二供电路径的第二接头和用于连接第一供电路径和第二供电路径的星形接点；
包括第一触点和第二触点的第一开关，其中，第一触点与第一接头连接并且第二触点与星形接点连接，和包括第一触点和第二触点的第二开关，其中，第一触点与第二接头连接并且第二触点与星形接点连接；
用于检测代表第一供电路径的电压电位的第一测量值的第一测量触点，和用于检测代表第二供电路径的电压电位的第二测量值的第二测量触点；
控制设备，其构成用于，以便响应所述装置的测试状态将所述开关中的一个开关保持打开并且将另一个所述开关保持关闭；以及
监控设备，其构成用于，以便当所述装置处于测试状态中时，在使用第一测量值和第二测量值的情况下提供监控信号。
所述车辆可以例如是用于人员输送或用于输送物料的车辆。例如所述车辆可以是机动车、电动车或轨道车辆。所述控制器可以是电的仪器，所述仪器例如可以通过接口读入传感器信号并且在使用传感器信号的情况下通过接口输出用于控制车辆的功能的控制信号。两个供电路径可以构成冗余的供电路径。因此用于运行控制器需要的电源电压可以不仅在第一接头上而且在第二接头上存在或用于运行控制器需要的供应电流可以不仅流过第一接头而且流过第二接头。开关可以在关闭的状态中允许开关的触点之间的电流并且在打开的状态中阻止所述电流。测量值可以是电压值。所述电压值可以对应于对应的供电路径的电压电位或依赖于所述电压电位。在所述装置的测试状态中，所述供电路径或所述供电路径中的至少一个可以被测试，例如关于例如由短路引起的干扰的存在。为了操控所述开关，所述控制设备可以构成用于将至少一个控制信号提供到至开关的接口上。监控设备可以构成用于评估测量值，以便可以识别在所述供电路径中的至少一个上的干扰的存在。为此，所述测量值可以相互组合。监控信号可以构成用于显示无干扰的状态或在所述供电路径中的至少一个上的干扰。所述测试状态可以由所述装置例如在起动之前或短时在所述装置的运行期间所具有。
所述装置可以具有二极管(例如FET的体二极管)，其并联于第一开关在第一接头和星形接点之间连接。对应地，所述装置可以具有另一个二极管(例如FET的体二极管)，其并联于第二开关在第二接头和星形接点之间连接。当相应的开关打开时，所述二极管也能够实现在星形接点和相应的接头之间的电流。所述二极管可以作为离散的元件成形或作为具有的二极管和相应开关的电路设备的一部分成形。
控制设备可以构成用于响应于装置的起动关闭开关。以这种方式最小化在星形接点和接头之间的电阻。在所述装置停止运转时，所述控制设备可以构成用于打开开关。
控制设备可以构成用于在测试状态的第一阶段期间将第一开关保持打开并且将第二开关保持关闭。在测试状态的第二阶段期间，控制设备可以构成用于将第一开关保持关闭并且将第二开关保持打开。第一阶段和第二阶段可以以任意的次序在时间上直接相继或在时间上彼此间隔开。通过交替地打开第一和第二开关，而分别关闭另一个开关，可以交替地测试供电路径。
星形接点可以代表用于控制器的电路的接地端子。因此，供电路径可以是接地供电路径、所谓的GND供电路径或简称GND路径。备选地，星形接点可以配置给另一个电压电位。
监控设备可以构成用于将第一测量值和第二测量值相互比较，以便确定供电路径的电压电位之间的偏差。在此，监控信号可以显示偏差。通过比较，可以以简单的方式确定，所述供电路径之一不具有设置的电压电位。
按照一种实施形式，第一测量触点可以设置在第一接头和第一开关的第一触点之间的第一连接线路上。对应地，第二测量触点可以设置在第二接头和第二开关的第一触点之间的第二连接线路上。这允许非常简单的实现。
所述装置可以具有用于提供电压电位的第三接头。此外，所述装置可以包括具有至少一个第一电阻和第一二极管的将第三接头与第一接头连接的第一分支线路和具有至少一个第二电阻和第二二极管的将第三接头与第二接头连接的第二分支线路。在该情况下，第一测量触点可以在第一分支线路上并且第二测量触点在第二分支线路上设置或与对应的分支线路耦联。所述电阻能够实现在第一和第三接头之间以及第二和第三接头之间的电压差的检测。如果所述供电路径不受干扰，则所述电压差应该相同，只要在各个路径中的电阻和电流一样大。
用于车辆的控制器可以具有用于对控制器供电的所述装置。所述装置可以在此集成到控制器中，例如设置在包围控制器的壳体内。有利地，当在控制器的能量供应中存在干扰时，可以在使用所述装置的情况下识别并且显示。
用于监控用于车辆的控制器的供电的方法，其中，所述供电的进行应用：用于第一供电路径的第一接头；用于第二供电路径的第二接头和用于连接第一供电路径与第二供电路径的星形接点；以及应用包括第一触点和第二触点的第一开关，其中，第一触点与第一接头连接并且第二触点与星形接点连接；以及应用包括第一触点和第二触点的第二开关，其中，第一触点与第二接头连接并且第二触点与星形接点连接；以及应用第一测量触点，所述第一测量触点用于检测代表第一供电路径的电压电位的第一测量值；以及应用第二测量触点，所述第二测量触点用于检测代表第二供电路径的电压电位的第二测量值，所述方法具有下面的步骤：
提供至少一个控制信号到开关的接口上，以便将所述开关中的一个开关保持打开并且将所述开关中的另一个开关保持关闭；并且
读入第一测量值和第二测量值；并且
在使用测量值的情况下提供监控信号。
附图说明
在这里设置的措施的实施例在附图中示出并且在后续的说明中进一步解释。其中：
图1示出按照一个实施例的包括具有用于供电的装置的控制器的车辆的示意图；
图2示出按照一个实施例的包括用于供电的装置的控制器的电路图；
图3示出按照一个实施例的用于供电的装置的电路图；
图4示出按照一个实施例的用于供电的装置的电路图；以及
图5示出按照一个实施例的用于供电的方法的流程图。
具体实施方式
在本发明的有利的实施例的后续的说明中，对于在不同的图中示出的并且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的说明。
图1示出按照一个实施例的包括具有用于供电的装置104的控制器102的车辆100的示意图。例如，控制器102可以用于提供对于驾驶辅助功能或对于运行车辆100所需要的功能。
所述装置104具有用于第一供电路径的第一接头110、用于第二供电路径的第二接头112和用于连接第一供电路径与第二供电路径的星形接点114。所述接头110、112按照该实施例作为用于控制器102的电触点接通的接口实施。星形接点114设置在控制器102内。
所述装置104此外具有第一开关116，该第一开关连接在第一接头110和星形接点114之间，以及所述装置具有第二开关118，该第二开关连接在第二接头112和星形接点114之间。
第一测量触点120在这里示例性地设置在将第一接头110与第一开关116连接的线路上并且第二测量触点122示例性地设置在将第二接头112与第二开关118连接的线路上。
所述装置104此外具有控制设备124和监控设备126。所述控制设备124和监控设备126可以作为单独的单元实施、在一个单元中组合或例如集成到用于提供控制器102的功能的电路128中。
装置104可以具有测试状态，在所述测试状态中对供电路径进行测试。响应于测试状态或在测试状态期间，控制设备124构成用于将所述开关116、118中的一个开关保持打开并且将所述开关116、118中的另一个开关保持关闭。
监控设备126构成用于通过第一测量触点120读入第一测量值并且通过第二测量触点122读入第二测量值并且在使用第一测量值和第二测量值的情况下提供监控信号130。监控信号130按照一个实施例示出，当识别出在测量值之间的偏差时，干扰在供电路径之一中存在。监控信号130按照一个实施例提供给车辆100的警告设备132。
按照一个实施例，在星形接点114上存在的电压电位用于运行电路128。
图2示出按照一个实施例的包括用于供电的装置104的控制器102的电路图。在此，可以是借助图1所述控制器102的实施例。
除了已经借助图1所述的特征之外，所述装置104按照该实施例具有并联于第一开关116连接的二极管240和并联于第二开关118连接的另一个二极管242。所述二极管240、242的阳极按照该实施例与星形接点114连接。
第一测量触点120设置在将第一接头110与第一开关116的第一触点244连接的线路250上并且第二测量触点122设置在将第二接头112与第二开关118的第一触点246连接的线路252上。所述线路250、252按照该实施例通过两个电阻254、256的串联电路连接。第三接头258与连接电阻254、256的线路耦联。
按照一个实施例，在第一接头110上存在电压电位GND1，在第二接头112上存在电压电位GND2，并且在第三接头258上存在电压电位VDD。在控制器102的无干扰的运行中，电压电位GND1、GND2一样大并且与电压电位VDD不同。因此，电阻254、256用作为上拉电阻或下拉电阻。
控制设备124和监控设备126按照该实施例在一个微控制器中组合。
控制设备124构成用于将第一控制信号260提供给第一开关116的控制输入端并且将第二控制信号262提供给第二开关118的控制输入端。在装置104的示出的状态中，控制信号260、262适合用于例如基于其当前的信号电平将开关116、118保持在打开的位置中。
监控设备126构成用于通过第一测量触点120读入第一测量值264并且通过第二测量触点122读入第二测量值266。第一测量值264描述在第一线路250上存在的电压电位并且第二测量值266描述在第二线路252上存在的电压电位。
星形接点114按照该实施例与电阻268连接，所述电阻也称为电阻RL。
按照一个实施例，在这里所述的措施用于在对安全关键的系统中的用于冗余的供电的反极性保护。
在汽车技术中、尤其是在对安全关键的系统如ABS/EBS/ESP/变速器调节器中，增加地重视稳定的和可靠的供电，以便使所述系统尽可能持久地可供使用。出于这个原因，在所述系统中存在对冗余的供电的要求。所述仪器例如对应于示出的控制器102在此对于电池电压(UB)和接地(GND)分别具有两个完全分离的并且自给自足地引导的供应线路，所述供应线路通过接头110、112引导至也称为ECU的控制器102。在那里这两个冗余的线路可以在星形接点114上例如再次一起引导至共同的供电部。
为了可以保证冗余的供电功能，需要对各个供应线路的特别的监控。在供应线路、插接连接装置、保险装置等中的故障应该可以可靠地识别并且显示，例如通过监控信号130。于是，在故障情况中可以例如切断供电路径，以便阻止电流持久地输送通过控制器102。供电在该情况中通过剩余的完好的供电路径还完全实现功能。因此能够实现包括两个分离的供应线路准冗余的系统，所述供应线路在控制器102中相会。
为此存在两个冗余的供电路径、在这里GND供电路径，其状态可被诊断。在一个供电路径有故障的故障情况中，通过所述另一个还完好的供电路径，整个仪器102的供电是可能的。
按照所述措施，原则上存在两个独立的供电路径。在完全实现功能的正常运行期间，两个供电路径并联连接，从而所述系统的整个电流消耗理想地均匀分布到所述两个供电路径上。
通过在两个供电路径上的周期交替的测试脉冲，可以识别供电路径的质量。在故障情况中，可以警告车辆的驾驶员，例如在使用警告设备132的情况下，并且所述系统可以置于可靠的切断状态中。这两个冗余的供电路径具有可连接的二极管240、242和在使用测量值264、266的情况下的正的/负的电压测量。
所述措施按照不同的实施例具有许多优点。这样按照一个实施例，对于负的(GND)支路设置两个独立的供电路径(冗余度)。使用可测试的并且可连接的反极性保护二极管。给出GND供电路径的中断的识别。此外，电池电压的短路的识别和供电路径的切断是可能的，以便阻止高的电流持久输送通过控制器102。在内部的和外部的接地电位GND之间的短路的识别是可能的。此外取消在功率保护开关上的否则需要的反极性保护二极管。控制器102通过以一个所述接头110、112形式的有故障的GND输入端与在星形接点114上存在的内部的接地电位的分开保持还有诊断能力并且可以将故障状态告知在车辆中另外其他的系统。由此确保功能上的安全性。
图3示出按照一个实施例的用于供电的装置104的电路图。在此是借助图2所述的装置的实施例。
按照该实施例，第一开关116和所述二极管240通过第一晶体管设备实现，并且第二开关118和所述另一个二极管242通过第二晶体管设备实现。
为了操控开关116、118，所述装置104按照该实施例具有第四接头370、第一晶体管371、第二晶体管372、第三晶体管373、第四晶体管374、第三电阻375、第四电阻376、第五电阻377和第六电阻378。在第四接头370上在所述装置104的运行中存在电压电位VDD10，所述电位电压示例性地与在第三接头258上存在的电压电位、在这里例如VDD5不同。
第一控制信号260提供给第一晶体管371的控制输入端，所述控制输入端在第二晶体管372的控制输入端和接地端子之间连接。第二晶体管372在第四接头和第三电阻375的第一触点之间连接。第三电阻375的第二触点与第一开关116的控制接口和第四电阻376的第一触点连接。第四电阻376的第二触点与星形接点114连接。
第二控制信号262提供给第三晶体管373的控制输入端，所述控制输入端在第四晶体管374的控制输入端和接地端子之间连接。第三晶体管373在第四接头和第五电阻377的第一触点之间连接。第五电阻377的第二触点与第二开关118的控制接口和第六电阻378的第一触点连接。第六电阻378的第二触点与星形接点114连接。
第三接头258按照该实施例通过第一电阻254和第一二极管380与第一线路250连接。对应地，第三接头258按照该实施例通过第二电阻256和第二二极管382与第二线路252连接。
第一测量值264按照该实施例通过第七电阻382由第一测量点120读入，所述第一测量点设置在连接第一电阻254和第一二极管380的连接线路上。第二测量值266对应地通过第八电阻383由第二测量点122读入，所述第二测量点设置在连接第二电阻256和第二二极管382的连接线路上。
按照一个实施例，在实现所述装置104的电路的未激活的状态中，两个也称为总开关或GND开关的开关116、118未接通。两个开关116、118通过其集成的二极管240、242也在开关116、118的切断的状态中导电，所述二极管在这里作为体二极管在优选使用用于开关116、118的MOSFET的情况下实现。
在星形接点114上存在的也称为内部的GND的内部的接地电位384在正确的极化时总是接通，而不管开关116、118实际上激活或未激活。
一旦在正确的极化时供电接通，则两个开关116、118在测试在接头110、112上存在的电位GND1、GND2之后接通。由此保证，在星形接点114上存在的内部的接地电位384和两个接头110、112之间只还存在可忽略不计的通过两个二极管240、242引起的电位偏差。由此产生在所述开关116、118和相应的二极管240、242上的最小的电压降和最小的损耗功率。
微控制器连同所述设备124、126可以为了测试目的将两个开关116、118单独接通并且切断。如果其中一个所述开关116、118切断并且在所述两个输入路径之一上在所述接头110、112上存在彼此明显的电位差，亦即在各接头110、112上存在的电压不同(例如由于接地偏移)，则在上拉电阻254、256和也称为反馈保护二极管的二极管380、381上产生电压差，所述电压差可以通过两个也称为反馈输入端的测量点120、122由微控制器识别。可能存在的故障可以这样显示给驾驶员。
两个在接头110、112上存在的GND的反馈也可以以如下方式实施，使得不仅负的而且正的电压可以在接头110、112上被测量。借此识别针对电池电压的短路、在内部的接地电位384和外部的在接头110、112上存在的接地电位之间的中断和短路是可能的。
图4示出按照一个实施例的用于供电的装置104的电路图。在此可以是借助图2所述的装置的实施例。在图4中示出的装置104对应于借助图3示出的装置，区别是，第三接头258和测量点120、122不同地连接。
按照该实施例，第三接头258通过第一二极管380、第一电阻254和第九电阻485与第一线路250连接。第一测量值264通过第七电阻382由第一测量点120读入，所述第一测量点设置在连接第一电阻254和第九电阻485的线路上。
对应地，第三接头258通过第二二极管381、第二电阻256和第十电阻486与第二线路252连接。第二测量值266通过第八电阻383由第二测量点122读入，所述第二测量点设置在连接第二电阻256和第十电阻486的线路上。
图5示出按照一个实施例的用于供电的方法的流程图。所述方法可以例如关联借助以前的图说明的用于供电的装置实施。
在步骤591中，至少一个控制信号提供到通向开关的接口上，以便将其中一个所述开关保持打开并且将另一个所述开关保持关闭。在步骤593中，读入第一测量值和第二测量值。在步骤595中，在使用测量值的情况下提供监控信号。
步骤591可以例如由以前所述的控制设备并且步骤593、595可以由以前所述的监控设备实施。
步骤591、593、595可以重复地实施，其中，在步骤591中所述至少一个控制信号交替地这样提供，使得交替地在第一阶段中关闭第一开关并且打开第二开关以及在第二阶段中打开第一开关并且关闭第二开关。
步骤591、593、595可以在所述装置的测试状态期间实施。在所述装置的起动时，所述步骤591可以本身单独地实施，其中，所述至少一个控制信号这样提供，使得两个开关关闭。在所述装置停止运转时，所述步骤591可以本身单独地实施，其中，所述至少一个控制信号这样提供，使得两个开关打开。
测试状态按照一个实施例在所述装置的起动之后多次重复地实施，例如以预定的时间间隔。
如果实施例在第一特征和第二特征之间具有“和/或”连接，则这应该理解为，所述实施例按照一种实施形式不仅具有第一特征而且具有第二特征并且按照另一种实施形式只具有第一特征或只具有第二特征。
附图标记列表
100 车辆
102 控制器
104 装置
110 第一接头
112 第二接头
114 星形接点
116 第一开关
118 第二开关
120 第一测量点
122 第二测量点
124 控制设备
126 监控设备
128 电路
130 监控信号
132 警告设备
240 二极管(体二极管)
242 其他的二极管(体二极管)
244 第一开关的第一触点
246 第二开关的第一触点
250 第一线路
252 第二线路
254 第一电阻
256 第二电阻
258 第三接头
260 第一控制信号
262 第二控制信号
264 第一测量值
266 第二测量值
268 电阻
370 第四接头
371 晶体管
372 晶体管
373 晶体管
374 晶体管
375 电阻
376 电阻
377 电阻
378 电阻
380 第一二极管
381 第二二极管
382 电阻
383 电阻
384 内部的接地电位
485 电阻
486 电阻
591 提供的步骤
593 读入的步骤
595 提供的步骤

Claims (10)

1.用于对用于车辆(100)的控制器(102)供电的装置(104)，其中，所述装置(104)具有下面的特征：
用于第一供电路径的第一接头(110)、用于第二供电路径的第二接头(112)和用于连接第一供电路径与第二供电路径的星形接点(114)；
包括第一触点(244)和第二触点的第一开关(116)，其中，第一触点(244)与第一接头(110)连接并且第二触点与星形接点(114)连接；
以及包括第一触点(246)和第二触点的第二开关(118)，其中，第一触点(246)与第二接头(112)连接并且第二触点与星形接点(114)连接；
用于检测代表第一供电路径的电压电位的第一测量值(264)的第一测量触点(120)，和用于检测代表第二供电路径的电压电位的第二测量值(266)的第二测量触点(122)；
控制设备(124)，所述控制设备构成用于响应于所述装置(104)的测试状态将所述开关(116、118)中的一个开关保持打开并且将所述开关(116、118)中的另一个开关保持关闭；以及
监控设备(126)，所述监控设备构成用于当所述装置(104)处于测试状态中时，在使用第一测量值(264)和第二测量值(266)的情况下提供监控信号(130)。
2.按照权利要求1所述的装置(104)，所述装置包括二极管(240)，所述二极管并联于第一开关(116)在第一接头(110)和星形接点(114)之间连接，并且所述装置包括另一个二极管(242)，所述另一个二极管并联于第二开关(118)在第二接头(112)和星形接点(114)之间连接。
3.按照上述权利要求之一所述的装置(104)，其中，控制设备(124)构成用于响应于所述装置(104)的起动关闭开关(116、118)，和/或控制设备(124)构成用于响应于所述装置(104)的停止运转打开所述开关(116、118)。
4.按照上述权利要求之一所述的装置(104)，其中，控制设备(124)构成用于在测试状态的第一阶段期间将第一开关(116)保持打开并且将第二开关(118)保持关闭，并且在测试状态的第二阶段期间将第一开关(116)保持关闭并且将第二开关(118)保持打开。
5.按照上述权利要求之一所述的装置(104)，其中，星形接点(114)代表用于控制器(102)的电路的接地端子。
6.按照上述权利要求之一所述的装置(104)，其中，监控设备(126)构成用于将第一测量值(264)和第二测量值(266)相互比较，以便确定供电路径的电压电位之间的偏差，其中，监控信号(130)显示所述偏差。
7.按照上述权利要求之一所述的装置(104)，其中，第一测量触点(120)设置在第一接头(110)和第一开关(116)的第一触点(244)之间的第一连接线路(250)上，并且第二测量触点(122)设置在第二接头(112)和第二开关(118)的第一触点(246)之间的第二连接线路(252)上。
8.按照权利要求1至6之一所述的装置(104)，所述装置包括：用于提供电压电位的第三接头(258)；具有至少一个第一电阻(254；485)和第一二极管(380)的第一分支线路，所述第一分支线路将第三接头(258)与第一接头(110)连接；和具有至少一个第二电阻(256；486)和第二二极管(381)的第二分支线路，所述第二分支线路将第三接头(258)与第二接头(112)连接；其中，第一测量触点(120)设置在第一分支线路上并且第二测量触点(122)设置在第二分支线路上。
9.用于车辆(100)的控制器(102)，包括按照上述权利要求之一所述的装置(104)。
10.用于监控用于车辆(100)的控制器(102)的供电的方法，其中，所述供电的进行应用：用于第一供电路径的第一接头(110)；用于第二供电路径的第二接头(112)和用于连接第一供电路径与第二供电路径的星形接点(114)；以及包括第一触点(244)和第二触点的第一开关(116)，其中，第一触点(244)与第一接头(110)连接并且第二触点与星形接点(114)连接；以及包括第一触点(246)和第二触点的第二开关(118)，其中，第一触点(246)与第二接头(112)连接并且第二触点与星形接点(114)连接；以及第一测量触点(120)，所述第一测量触点用于检测代表第一供电路径的电压电位的第一测量值(264)；以及第二测量触点(122)，所述第二测量触点用于检测代表第二供电路径的电压电位的第二测量值(266)，
并且所述方法具有下面的步骤：
提供(591)至少一个控制信号到通至开关(116、118)的接口上，以便将所述开关(116、118)中的一个开关保持打开并且将所述开关(116、118)中的另一个开关保持关闭；并且
读入(593)第一测量值(264)和第二测量值(266)；
并且在使用测量值(264、266)的情况下提供(595)监控信号(130)。
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