CN114930673A

CN114930673A - 用于机动车辆的控制单元电路、机动车辆以及用于控制单元电路的操作方法

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Publication number: CN114930673A
Application number: CN202080072111.7A
Authority: CN
Inventors: U·斯坦; H·施密特施密特
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2022-08-19
Also published as: US20240100956A1; DE102019215790B4; EP4046256B1; WO2021073965A1; DE102019215790A1; EP4046256A1

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆（10）的控制单元电路（22），其中，该控制单元电路（22）包括控制单元（12）、以及位于该控制单元（12）的外壳外部的用于紧急供电的电能储存装置（14）。本发明规定，为了形成用于紧急供电的电路（22'），该能量储存装置（14）的两个极（P+，P‑）经由电缆（19）连接到该控制单元（12），并且这两个极（P+，P‑）之一经由开关元件（24）连接到车载电气系统（11）的地电位（17），并且至少一个测量电路（27）将这些极（P+、P‑）中的每一个耦合到该地电位（17）并被设置为生成与电压相关的测量信号（32）。在相应测量信号（32）表示相应电压大于预定阈值的情况下，该开关元件（24）被切换到非导电状态。

Description

用于机动车辆的控制单元电路、机动车辆以及用于控制单元电路的操作方法

本发明涉及一种电路，在该电路中，控制单元和电能储存装置相互连接以用于控制单元的紧急供电。该电路在此被称为控制单元电路。本发明还包括一种配备有该控制单元电路的机动车辆以及一种用于操作该控制单元电路的方法。

为了使机动车辆中的控制单元在发生事故（碰撞）之后即使在机动车辆的车载电气系统发生故障的情况下也能保持运行，可以通过电能储存装置提供额外的能量供应。这种控制单元的示例是所谓的电子呼叫模块，用于在碰撞之后进行紧急呼叫。如果与车载电气系统的正极线（所谓的端子30线，KL30）的连接中断，则通过备用电池不间断地供应这种电子呼叫服务。可以通过锂离子电池来实施合适的备用电池。

出于空间的原因，在此可以规定，备用电池或一般地电能储存装置被布置在控制单元外部，并且经由电缆与控制单元连接。然而，因此，现在存在这样的可能性：如果电缆损坏，则其供电线之一或电线之一将与车载电气系统发生电接触，即，将与车载电气系统的正极线或地电位短路。虽然车载电气系统通常具有额定值为12伏的电压，但用于控制单元的紧急供电的所述电能储存装置以小于12伏的额定电压（例如4伏）运行。在这种情况下，电能储存装置的负极与机动车辆的地电位保持电连接，以防止这两个电路的电位相漂移。例如，如果电能储存装置的电缆损坏并且其正极接触车载电气系统的正极线，则车载电气系统电压（即，例如12伏）也被施加到电能储存装置上，这可能由于过电压或由于过大的充电电流、例如由于过热和/或脱气而损坏电能储存装置。然而，一般来说，反应是不可预测的。于是，在碰撞之后控制单元的运行将不再得到保证。

例如从DE 196 33 202 C1中已知一种控制单元电路，其包括控制单元和出于紧急供电的目的而设置的用于紧急供电的电能储存装置。在电压不足的情况下，紧急操作电路将控制单元从机动车辆的车载电气系统切换到能量储存装置。

本发明的目的是防止控制单元电路中的控制单元即使在紧急供电的能量储存装置的一个极与机动车辆的车载电气系统的带电元件之间的电连接由于过电压和/或过大的充电电流而损坏能量储存装置的情况下也运行，该控制单元电路具有经由电缆连接的控制单元和相关联紧急供电。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求、以下说明以及附图描述了本发明的有利实施例。

本发明提供了用于机动车辆的所述控制单元电路。“控制单元电路”在这种情况下所指的是用于提供车辆功能的控制单元与布置在控制单元的外壳外部用于控制单元的紧急供电的电能储存装置的所述组合。可以由控制单元提供的车辆功能的示例是已经描述的电子呼叫功能。电能储存装置可以是电的或电化学的蓄电池，例如锂离子电池。该能量储存装置不同于机动车辆的车载电气系统的能量储存装置，并且特别地可以提供比车载电气系统的额定电压更低、特别是比车载电气系统的额定电压的一半更低的额定电压。本发明基于这样的假设：用于紧急供电的能量储存装置被设置为在没有来自机动车辆的车载电气系统的供电电流的情况下向控制单元供应电能。从车载电气系统的供电电流到电能储存装置的切换可以以现有技术已知的方式进行。

为了能够将能量储存装置安装在机动车辆中与控制单元相距一定距离的位置，能量储存装置的两个极（正极和负极）经由电缆连接到控制单元。电缆可以为每个极提供供电线或电线以进行电连接。每个供电线都可以通过绞合线或利兹线来实现。

为了避免一方面紧急供电电路（带有电能储存装置）与另一方面机动车辆的车载电气系统之间的电位漂移，规定这两个极之一经由开关元件连接到车载电气系统的地电位。这个极优选地是负极。在这种情况下，开关元件可以设置在控制单元中或能量储存装置中或电缆上。这是因为如果能量储存装置的一个极经由电缆“间接”连接到控制单元中的地电位可能就足够了。车载电气系统的所述地电位的另一个名称是“车辆接地”，其例如可以被提供在车辆面板或车辆支架或底盘中。地电位通常通过机动车辆的结构部件被提供在机动车辆中。因为在控制单元中和在电缆中以及在能量储存装置本身上都存在到能量储存装置的两个极的电连接，所以所述开关元件可以布置在这些位置之一处。举例来说，可以提供半导体开关（例如晶体管）作为开关元件。

在根据本发明的控制单元电路中，提供了至少一个测量电路，该至少一个测量电路将能量储存装置的每个极（正极或负极）耦合到地电位并且被设置为生成测量信号，该测量信号与能量储存装置的各个极同地电位之间的电压降相关或取决于该电压降。因此，这种测量电路可以用于测量在各个极与地电位之间存在哪个电压，或者如果仅实施阈值比较，则该电压是大于还是小于预定阈值。因此，测量信号只需要在测量信号指示电压是大于还是小于阈值的范围内与电压相关。然而，测量信号也可以与电压匹配或表示电压的缩放变体，例如可以通过分压器来实现。与开关元件一样，测量电路可以在控制单元中、在电缆上或直接在能量储存装置上连接到极。

开关元件（其将能量储存装置的一个极连接到车载电气系统的地电位）的控制电路被设置为：在控制单元的正常操作中（当可从车载电气系统获得供电电流时）将开关元件保持处于导电状态，并且至少在该至少一个测量电路的相应测量信号指示（在由所述测量电路监测的极与地电位之间的）相应电压大于预定阈值的情况下将开关元件切换到非导电状态并由此抑制或中断电缆与地电位之间的、由电开关元件引起的耦合。因此，这个先前耦合的极的电位和地电位现在被解耦或分离。

如果现在车载电气系统与能量储存装置的一个极之间发生短路（例如，由于相关电缆插头上的触针弯曲并接触，或者电缆的绝缘磨破），则这个极被引向车载电气系统线路的电位，在车载电气系统的正极线的情况下，例如，被引向12伏或通常被引向车载电气系统电压。通常，有必要保护能量储存装置免受故障电流的影响，这些故障电流可能使能量储存装置过载并导致所描述的不希望的反应。然而，这个极的测量电路随后可以识别出这个极与车载电气系统的地电位之间的电压发生变化。如果电压超过所述阈值，则地电位与电缆之间的（具体是由开关元件引起的）另一个电耦合被中断或抑制。这仅留下短路的一个位置作为一方面紧急供电电路与另一方面车载电气系统之间的唯一电连接。然后电路被提升到车载电气系统的电位，而在此没有电流能够流动，因为经由开关元件的第二电耦合被中断。然而，这允许紧急供电电路继续运行，即使例如插头故障或电缆的电绝缘损坏导致能量储存装置的一个极与车载电气系统的正极线之间发生电接触。

本发明还涵盖了提供另外的优点的实施例。

在一个实施例中，该控制电路具有用于接收开关信号的信号输入端并且被设置为根据该开关信号将该开关元件切换到非导电状态。除了该至少一个测量电路之外，信号输入端还可以用于使控制电路将开关元件切换到非导电状态。因此，例如，可以使用微控制器来控制电缆与地电位之间的由开关元件引起的耦合。信号输入端可以实现为电触点或引脚。

在一个实施例中，在此连接中规定，控制单元被设置为：执行用于检查电缆的绝缘电阻的测试程序，并且在测试程序开始时在控制电路的控制输入端处生成开关信号。因此，可以在电缆与地电位之间的电耦合中断的情况下执行测试程序。这带来的优点是，测试例程可以包括检测接地故障电流。这只有在由开关元件引起的电耦合被抑制时才能被检测到。如果仍然有电流流动（例如经由绝缘故障），则这可以被检测为故障电流，因为电缆的供电线之间存在电流强度差异。通过在能量储存装置的极上测量电缆的两个供电线中的电流强度，如果电流强度的差异大于阈值，则可以检测到电缆的绝缘故障或绝缘电阻。经由信号输入端，控制单元现在可以控制测试程序的电耦合，该电耦合是由开关元件引起的。另外或者作为替代，可以对能量储存装置进行负载测试，其中将预定的负载电阻连接到能量储存装置以生成电流流动。

在一个实施例中，在该负载测试期间，能量储存装置的所述电流经由连接在该能量储存装置的极之间的负载电阻器进行路由，并且在这一过程中，该开关元件通过该开关信号保持处于该非导电状态，并且由于这些极之一或这些供电线之一连接到该控制单元电路的充电电路，该能量储存装置（14）的两个极相对于该电缆的地电位的相应电压被设置为正值。然后，有利地还可以利用只能测量正电压的微控制器的电压测量输入来测量这些极之间的电压（例如使用模数转换器）。在这种情况下，微控制器可以将地电位用作地。

在一个实施例中，各个测量电路各自包括由齐纳二极管和电阻元件组成的串联电路。相应的极经由所述串联电路连接到地电位。仅当超过齐纳二极管的击穿电压时，电流才会流过该串联连接。齐纳二极管的击穿电压因此规定了所述阈值，极与地电位之间的电压必须超过该阈值，以便控制电路将开关元件切换到非导电状态。由齐纳二极管和电阻元件组成的所描述的串联电路已被证明在切换开关元件时的响应时间方面是特别有利的。

在一个实施例中，齐纳二极管布置在串联电路中的极侧（即朝向电能储存装置的极侧）并且电阻元件布置在串联电路中的地电位侧（即朝向地电位）。因此，当极与地电位之间的电压低于阈值时，齐纳二极管与电阻元件之间的电连接点具有地电位。如果齐纳二极管随后因为电压大于阈值而击穿，则连接点处的电压也会增加。因此，可以使用连接点处的抽头来生成开关信号。

在一个实施例中，（测量电路所连接的）各个极与地电位之间的每个测量电路具有大于1千欧、特别是大于5千欧的电阻值。这带来的优点是，测量电路本身仅在紧急供电电路与车载电气系统之间产生小的测量电流。

在一个实施例中，所述开关元件是N沟道MOSFET，其源极电极连接到地电位。控制所述开关元件的控制电路经由上拉电阻器提供N沟道MOSFET的栅极电极与控制单元的正电压的连接。能量储存装置的正电压也可以经由上拉电阻器路由到栅极电极。通过这种电路布置，当存在正电压时，开关元件切换到导电状态。这意味着不需要主动切换过程。为了现在允许快速关断，也就是说将开关元件切换到非导电状态，相应测量电路连接到相应开关晶体管的控制输入端，该相应开关晶体管将栅极电极连接到地电位。因此，当栅极电极经由上拉电阻器连接到正电压时，栅极电极与地电位之间存在另一个互连。然而，该互连通过开关晶体管切换到非导电状态。测量电路可以在该开关晶体管的控制输入端（即，其栅极或基极）生成其测量信号，结果测量电路可以直接将开关晶体管切换到导电状态。举例来说，MPN双极晶体管可以用作开关晶体管。如果开关晶体管被切换到导电状态，则栅极电极的电位降低到地电位，其结果是，开关元件被切换到非导电状态。因此，每个测量电路可以经由其自己的开关晶体管将开关元件直接切换到非导电状态。

在一个实施例中，至少一个另外的开关晶体管将所描述的栅极电极连接到地电位。因此，独立于测量电路，开关元件也可以经由相应的另外的开关晶体管切换到非导电状态。例如，所述信号输入端（微控制器应该能够经由其来控制开关元件）可以连接到这种另外的开关晶体管的控制输入端。如果在信号输入端处生成开关信号，则该另外的开关晶体管可以因此被切换到导电状态，并且开关元件可以因此被切换到非导电状态。

如已经描述的，可以为电能储存装置的每个极（正极和负极）提供一个测量电路。这意味着正极可以经由测量电路连接到地电位和/或负极可以经由测量电路连接到地电位。在一个实施例中，为这两个极中的每一个提供测量电路。与经由开关元件也连接到地电位的同一极连接的测量电路实际上不能建立可能超过阈值的电压，因为开关元件提供到地电位的电耦合。然而，如果车载电气系统的正极线发生短路，则流经这个极和开关元件的电流会变得很大，以至于开关元件上的电压降超过阈值。随后可以使用测量电路检测到这一点，并且开关元件也可以切换到非导电状态。

如果提供两个测量电路，每个极一个，则一个实施例规定，这些测量电路在各个极与地电位之间提供不同的电阻值。由于每个极具有不同的电位（因为这两个极经由电能储存装置相互之间偏移能量储存装置的供电电压），因此地电位的不同电阻值可以确保产生的测量信号处于同一水平。不管各个测量电路连接到哪个极，都不需要为了能够处理这些测量电路的各个测量信号而在控制电路中对开关元件进行单独调整。

将电能储存装置连接到控制单元的电缆可以以已知的方式具有供电线（电线），每个供电线将能量储存装置的一个极连接到控制单元。因此，每个极都经由其自己的电缆供电线连接到控制单元。在一个实施例中，电缆为这些极中的一个或两个极额外提供相应的测量线，以用于将该极连接到控制单元同时绕过供电线。电缆因此具有三条或多于三条线。这些线中的两条线是供电线，经由这些供电线传输实际的负载电流或用于为控制单元供电的电力。然后保留一条或多于一条测量线，并且控制单元被设置为检测测量线所路由到的相应极的电压和/或热敏电阻器的电压，该热敏电阻器可以被提供在能量储存装置上以经由该至少一条测量线进行温度测量。这确保了流过供电线的电流和供电线上的相关联电压降不会使极处的测量结果失真。

如前所述，具有紧急供电的控制单元在控制单元提供电子呼叫紧急呼叫功能作为车辆功能时尤其有利。因此，这在本发明的一个实施例中被明确地提供为车辆功能。

本发明还包括一种机动车辆，其中提供了所描述的控制单元电路的实施例。在机动车辆中，即使在控制单元电路的电能储存装置的一个极与机动车辆的车载电气系统之间存在电短路时（也就是说，它们之间建立了电连接（例如由于插头故障或绝缘故障）），控制单元电路也可以以有利的方式运行。如果在该极处或为该极提供了用于监测该极与机动车辆的地电位之间的电压的所述测量电路，则在发生短路时开关元件可以被切换到非导电状态。然后紧急供电电路可以继续运行。

根据本发明的控制单元电路的操作产生一种方法，该方法也是本发明的一部分。在用于操作控制单元电路的方法中，提供了用于提供车辆功能的控制单元、以及位于该控制单元的外壳外部的用于该控制单元的紧急供电的电能储存装置，其中，该能量储存装置在没有来自该机动车辆的车载电气系统的供电电流的情况下向该控制单元供应电能，其中，该能量储存装置的两个极经由电缆连接到该控制单元，并且这两个极之一经由开关元件连接到车载电气系统的地电位，并且至少一个测量电路将这些电极中的每一个耦合到地电位并生成测量信号，该测量信号与各个极同地电位之间的电压降相关，并且该开关元件的控制电路在该控制单元的正常操作中将该开关元件保持处于导电状态，并且至少在该至少一个测量电路的相应测量信号指示相应电压大于预定阈值的情况下将该开关元件切换到非导电状态并由此中断到该地电位的电耦合。

本发明还包括对根据本发明的方法的实施例，这些实施例具有已经结合根据本发明的控制单元电路的发展而描述的特征。由此，在此不再次描述对根据本发明的方法的相应实施例。

本发明还包括所描述的实施例的特征的组合。

下面对本发明的示例性实施例进行了描述。在这方面：

图1 示出了根据本发明的控制单元电路的一个实施例的示意图；

图2 示出了用于实施根据本发明的控制单元电路的示意性电路图；以及

图3 示出了根据本发明的控制单元电路的替代性配置的示意性电路图。

下文说明的示例性实施例是本发明的优选实施例。在示例性实施例中，该实施例的所描述部件各自表示本发明的单独特征，这些单独特征应当被彼此独立地考虑并且各自还彼此独立地发展本发明并且因此还可以单独地或以除所示组合之外的组合被认为是本发明的一部分。此外，所描述的实施例还可以由已经描述的本发明的另外特征进行补充。

在附图中，具有相同功能的元件各自设有相同的附图标记。

图1示出机动车辆10，该机动车辆可以是汽车、特别是乘用车或卡车。可以在机动车辆10中提供车载电气系统11，控制单元12可以连接到该车载电气系统。例如，控制单元12可以是电子呼叫控制单元。在来自车载电气系统11的供电电流13发生故障的情况下，控制单元12可以设置有附加的电能储存装置14，该电能储存装置可以具有例如锂离子电池15。能量储存装置14实现了控制单元12的紧急供电，并且因此代表备用电池（BUB）。

在图1中，由车载电气系统11形成的电路16由正极线16'和地电位17表示。地电位17可以例如由机动车辆10的支撑金属结构以本身已知的方式提供。用于控制单元12的紧急供电的能量储存装置14可以连接到控制单元12，因为能量储存装置14一方面布置在控制单元12的外壳18外部并且经由电缆19连接到控制单元12。供电线20、20'由电缆19提供，例如，供电线20可以代表正极线，而供电线20'可以代表负极线。在图1中，供电线20、20'的线电阻21的各个电阻值由电阻元件象征性地表示。能量储存装置14可以在极P+、P-处提供电位，这导致极P+、P-之间的紧急供电电压Un作为电位差。能量储存装置14提供两个极P+、P-，在这两个极之间由能量储存装置14生成紧急供电电压Un。控制单元12经由电缆19连接到这些极P+、P-，使得可在控制单元12的外壳18中提供紧急供电电压Un。

控制单元12、能量储存装置14和电缆19因此总体上形成电路22，即使没有供电电流13，控制单元12仍然可以经由该电路从能量储存装置14获得电能并且因此可以继续运行。这可能与电子呼叫紧急呼叫功能的情况相关，例如在机动车辆10已经发生碰撞之后。电路22作为整体代表控制单元电路22'。

对于正常运行，车载电气系统11可以提供车载电气系统电压Ub。车载电气系统电压Ub可以大于紧急供电电压Un。例如，车载电气系统电压Ub可以具有12伏的额定电压值，并且紧急供电电压Un可以具有小于6伏的额定值，例如4伏。

为了车载电气系统11的地电位17与供电线20'（负极线）之间的电位匹配，可以提供电耦合23，供电线20'可以经由该电耦合连接到地电位17，以便使地电位17与供电线20'的电位匹配。电耦合23可以被设计为经由开关元件24路由而可切换，该开关元件可以是晶体管，例如特别是半导体功率开关，例如MOSFET，例如是N沟道MOSFET。

可以通过开关元件24为电路22提供保护，以便在正极线16与极P+、P-之一之间存在电连接或电短路25的情况下，避免能量储存装置处的过电压和/或充电电流。

这种电连接或短路25'也可以存在于正极线16’与负供电线20'之间。这种短路25、25'可以例如由电缆19的绝缘损坏和/或由电缆19的插头故障引起。作为短路25、25'的替代，在正极线16'与供电线20、20'之一之间还可能经由泄漏电阻器26存在爬电电流，这也导致电路到正极线16'的电连接22。

如果发生短路25或泄漏电阻器26的爬电电流，则车载电气系统电压Ub经由该电连接以及耦合23（该耦合经由能量储存装置14进行）而下降，因此该能量储存装置承受的电压高于根据紧急供电电压Un提供的电压。这可能会导致能量储存装置14的损坏。如果发生短路25'，则车载电气系统电压Ub在开关元件24上下降，并且除了开关元件24的电阻和线电阻21之外，车载电气系统11被短路。

为了考虑这些故障情况，在机动车辆10中可以规定，极P+、P-中的至少一个极或者两个极P+、P-在各自的情况下经由测量电路27连接到地电位17。在这种情况下，测量电路27可以直接提供在相应的极P+、P-处或电缆19中，或者如图1所示，提供在控制单元12中。这种变体是可能的，因为线电阻21足够低。

测量电路27可以例如被设计为串联电路28，其中齐纳二极管29和电阻元件30串联连接在相应的极P+、P-与地电位17之间。可以在连接点31处分接测量信号32，该信号指示一方面极P+、P-与另一方面地电位17之间的相应电压是否大于齐纳二极管29的击穿电压。如果是这种情况，则在开关元件24处存在切换过程。在正常操作中，当所述测量的电压低于齐纳二极管29的击穿电压时，开关元件24在此切换到导电状态，结果是存在耦合23。如果电压超过相应齐纳二极管29的击穿电压，则开关元件24切换到非导电状态，其结果是耦合23被抑制或中断。即使在单个短路25、25'或爬电电流的情况下，能量储存装置14仍然可以被控制单元12用于进一步操作或紧急供电。因此，与短路25或25'或爬电电流有关的这种单独故障就这样得到补偿。

在图1中，所描述的开关逻辑仅由控制电路12'象征性地表示。控制电路12'可以额外提供信号输入端33，通过该信号输入端也可以例如由微控制器34使用开关信号33’来切换开关元件24，该开关信号可以被提供用于执行绝缘测试或一般地测试例程35。因此，开关元件24的提供不妨碍控制单元12中的自测试。

图2和图3示出了控制电路12'的可能实施方式。

根据图2，开关元件24是MOSFET形式的功率半导体开关，其源极电极S连接到地电位17，并且其栅极电极D连接到正电压P，该正电压可以例如是车载电气系统电压Ub。控制单元12可以用于接收车载电气系统电压Ub、极P+的电压、地电位17（表示为接地GND）和极P-在输入端子的电位。在这种背景下，图2中示出了用于控制单元12的电缆19的插头36。可以在插头32中提供具有以下分配的电接触引脚或引脚1、2、3、4：1端子30（车载电气系统11的正极线），

3 GND车辆接地（地电位17），

2能量储存装置的极P+，

4能量储存装置的极P-。

根据控制电路12'，栅极G的电位经由上拉电阻器38被拉至正电压P，其结果是，开关元件24保持处于导电状态。控制电路可以为每条供电线20、20'提供开关晶体管39，这些晶体管在此通过标号T1011和T1024来区分。每个开关晶体管39可以经由控制输入端40从测量电路27接收测量信号32之一，其结果是，开关晶体管39可以根据相应的测量信号32切换到导电状态。如果供电线20、20'之一之间的电压现在超过由相应齐纳二极管29规定的阈值，则相关联的开关晶体管39被切换到导电状态并且开关元件24的栅极电极G的电位因此被拉至地电位17，其结果是，开关元件24被切换到非导电状态。该解决方案的切换速度非常快，以至于如果发生短路25、25'或泄漏电流（爬电电流），则在可能对能量储存装置14、电缆19或控制单元12造成损坏之前中断电耦合23。

图3展示了测量电路27如何也可以实现为分压器40'。图3还展示了测量电路27总体上可以具有不同的电阻值，使得尽管极P+、P-的电位不同，测量信号32的电平也可以保持相同。图3示出了一个和几个电阻元件如何可以用于此目的。它还示出了如何可以经由开关41'接通充电电路41，以便用电能对能量储存装置14进行再充电。

除了供电线20、20'之外，电缆19可以具有至少一条测量线42，经由该测量线可以从控制单元12在相应的极P+、P-处提供电压测量，其中，测量线42中的电流强度能够保持低于供电线20、20'中的电流强度。以这种方式，例如可以经由负载电阻器43和能量储存装置14上的开关44进行负载测试或应力测试，并且在此期间可以测量由能量储存装置14提供的紧急供电电压Un并且测量线42可以用于此目的。

还可以经由测量线42测量热敏电阻器T（其可以机械地连接到能量储存装置14）上的电压降，以便由此能够检测能量储存装置的温度。为此目的，测试电压可以由电压源45的（如本身已知的）电路生成，该测试电压可以借助于可切换分压器47的开关元件46来接通，以便在电阻值已知时产生温度信号48。

当前安装在机动车辆10中的能量储存装置14的类型可以通过编码电阻器49指示，该编码电阻器通过施加测试电压50生成，该测试电压可以使用电压源的本身已知的电路来实现，并且可以通过编码电阻器49上的开关元件51来接通、读出或检查。

下面在特别优选的实施例中再次总结本发明的各方面。

如果正过电压（KL3O）或过大的泄漏电流（经由接触电阻到KL30）被馈入正极或负极备用电池馈电线或供电线20、20’，则备用电池（能量储存装置14）到控制单元12的负连接（或两个连接）通过开关（开关元件24，特别是FET）与单元接地分开。也可以通过软件使用开关信号33'（BATF_OFF）断开接地线，以实现对接地故障电流的循环监测。

这提供了备用电池保护，防止两条供电线上的过电压和泄漏电流。备用电池模块中不需要额外的电子设备。通过3线或4线技术，通过均衡线电阻来测量备用电池电压，也可以实现较高的备用电池测量准确度。与“智能备用电池”相比，这代表了一种更具成本效益的解决方案。

这可以用于汽车电子设备的不间断电力供应，例如用于可再充电太阳能电池。

在图2的电路图中，备用电池保护电子设备经由BATT_P（引脚2）和BATT_N（引脚4）连接到备用电池的P+和P-极。栅极开关电压由来自控制单元电压源的Ub（+10 V）生成。FETT1008将BATT_N切换到GND，BATT_N >5 V或BATT_P >7 V处的故障电压将晶体管T1011或T1024的集电极切换到GND，从而将T1008的栅极电压切换到O V。FET T1008断开，并且备用电池的接地连接断开。

图3示出了带有温度测量和代码检查的备用电池保护电路。该保护电路允许经由软件（信号输入端33处的BATT_N_OFF）断开GND。这还实现了对备用电池的更复杂的测量（健康测试/负载测试、充电电压），对P+与P-之间的备用电池电压进行3线或4线测量，可以经由同一测量线读取现有编码电阻器（识别电池类型）和带有热敏电阻器T的温度传感器，这实施起来成本很低。

总的来说，示例示出了本发明可以如何提供对备用电池的过电压保护。

Claims

1.一种用于机动车辆（10）的控制单元电路（22），其中，该控制单元电路（22）包括用于提供车辆功能（F）的控制单元（12）、以及位于该控制单元（12）的外壳（18）外部的用于该控制单元（12）的紧急供电的电能储存装置（14），其中，该能量储存装置（14）被设置为在没有来自该机动车辆（10）的车载电气系统（11）的供电电流（13）的情况下向该控制单元（12）供应电能，

其特征在于，

为了形成用于该紧急供电的电路（22'），该能量储存装置（14）的两个极（P+，P-）经由电缆（19）连接到该控制单元（12），并且在该控制单元（12）中或在该能量储存装置（14）中或在该电缆（19）上，这两个极（P+，P-）之一经由开关元件（24）连接到该车载电气系统（11）的地电位（17），并且

至少一个测量电路（27）将这些极（P+，P-）中的每一个耦合到该地电位（17）并且被设置为生成测量信号（32），该测量信号与各个极（P+，P-）同该地电位（17）之间的电压降相关，并且

该开关元件（24）的控制电路（12'）被设置为：在该控制单元（12）的正常操作中将该开关元件（24）保持处于导电状态，并且至少在该至少一个测量电路（27）的相应测量信号（32）指示相应电压大于预定阈值的情况下将该开关元件（24）切换到非导电状态并由此抑制该电路（22）与该地电位（17）之间的、由该电开关元件（24）引起的电耦合（23）。

2.如权利要求1所述的控制单元电路（22），其中，该控制电路（12'）具有用于接收开关信号（33'）的信号输入端（33）并且被设置为根据该开关信号（33'）将该开关元件（24）切换到非导电状态。

3.如权利要求2所述的控制单元电路（22），其中，该控制单元（12）被设置为执行用于检查该电缆（19）的绝缘电阻的测试例程和/或执行针对该能量储存装置（14）的负载测试，并且在该测试例程和/或该负载测试开始时在该信号输入端（33）处生成该开关信号（33'）。

4.如权利要求3所述的控制单元电路（22），其中，在该负载测试期间，该能量储存装置（14）的电流经由连接在该能量储存装置（14）的极（P+，P-）之间的负载电阻器（43）进行路由，并且在这一过程中，该开关元件（24）通过该开关信号（33'）保持处于该非导电状态，并且由于这些极（P+、P-）之一或该电缆（19）的供电线（20、20'）之一连接到该控制单元电路（22）的充电电路（41），该能量储存装置（14）的两个极（P+、P-）相对于该电缆（19）的地电位（17）的相应电压被设置为正值。

5.如前述权利要求之一所述的控制单元电路（22），其中，该至少一个测量电路（27）在各自的情况下包括由齐纳二极管（29）和电阻元件（30）组成的串联电路（28），相应的极（P+，P-）经由该串联电路连接到该地电位（17），其中，该阈值由该齐纳二极管（29）的击穿电压规定。

6.如权利要求5所述的控制单元电路（22），其中，在该串联电路（28）中，该齐纳二极管（29）布置在极侧，并且该电阻元件（30）布置在地电位侧。

7.如前述权利要求之一所述的控制单元电路（22），其中，各个极（P+，P-）与地电位（17）之间的每个测量电路（27）具有大于1千欧的电阻值。

8.如前述权利要求之一所述的控制单元电路（22），其中，该开关元件（24）是N沟道MOSFET，其源极电极（S）连接到该地电位（17），并且该控制电路（12'）经由上拉电阻器（38）提供该N沟道MOSFET的栅极电极（G）到该控制单元（12）和/或该能量储存装置（14）的正电压（P）的连接，并且相应测量电路（27）连接到相应开关晶体管（39）的控制输入端（40），该相应开关晶体管将该栅极电极（G）连接到该地电位（17）。

9.如权利要求8所述的控制单元电路（22），其中，至少一个另外的开关晶体管（32）将该栅极电极（G）连接到该地电位（17）。

10.如前述权利要求之一所述的控制单元电路（22），其中，为这两个极（P+，P-）中的每一个提供测量电路（27）。

11.如权利要求10所述的控制单元电路（22），其中，该测量电路（27）在各个极（P+，P-）与该地电位（17）之间提供不同的电阻值。

12.如前述权利要求之一所述的控制单元电路（22），其中，该电缆（19）包括供电线（20、20'），这些供电线各自将这些极（P+、P-）之一连接到该控制单元（12），并且通过该电缆（19）为这些极（P+，P-）中的一个或两个极额外提供相应的测量线（42）以用于将该极（P+，P-）连接到该控制单元（12）同时绕过这些供电线（20，20'），并且该控制单元（12）被设置为经由该至少一条测量线（42）检测该极（P+、P-）的电压和/或该能量储存装置（14）上的热敏电阻器（T）的电压。

13.如前述权利要求之一所述的控制单元电路（22），其中，该控制单元（12）提供电子呼叫紧急呼叫功能作为该车辆功能（F）。

14.一种包括如前述权利要求之一所述的控制单元电路（22）的机动车辆（10）。

15.一种用于操作控制单元电路（22）的方法，该控制电路单元提供用于提供车辆功能（F）的控制单元（12）、以及位于该控制单元（12）的外壳（18）外部的用于该控制单元（12）的紧急供电的电能储存装置（14），其中，该能量储存装置（14）在没有来自该机动车辆（10）的车载电气系统（11）的供电电流（13）的情况下向该控制单元（12）供应电能，

其特征在于，

该能量储存装置（14）的两个极（P+，P-）经由电缆（19）连接到该控制单元（12），并且这两个极（P+，P-）之一经由开关元件（24）连接到该车载电气系统的地电位（17），并且

至少一个测量电路（27）将这些极（P+，P-）中的每一个耦合到该地电位（17）并且生成测量信号（32），该测量信号与各个极（P+，P-）同该地电位（17）之间的电压降相关，并且

该开关元件（24）的控制电路（12'）在该控制单元（12）的正常操作中将该开关元件（24）保持处于导电状态，并且至少在该至少一个测量电路（27）的相应测量信号（32）指示相应电压大于预定阈值的情况下将该开关元件（24）切换到非导电状态并由此中断到该地电位（17）的电耦合（23）。