CN115298067A - 用于车辆的控制电路及控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制单元(12)的控制电路(10)，该控制单元位于车辆中并且可以根据输出电压(Ua)在具有有限范围的功能的节能状态与正常操作状态之间切换，输出电压可以经由控制电路(10)改变并且该输出电压施加至控制电路(10)的输出侧上，控制电路(10)具有至少一个场效应晶体管(FET)，所述至少一个场效应晶体管可以由栅极端子(G)上的控制电压(Ug)控制，并且其输入侧上施加有供电电压(U0)，输出电压(Ua)取决于场效应晶体管(FET)的控制状态。本发明还涉及一种用于车辆的控制单元(12)，该控制单元旨在控制至少一个车辆部件，并且具有这样的控制电路(10)。

Description

用于车辆的控制电路及控制单元
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的控制电路。此外，本发明涉及具有这样的控制电路的控制单元。
背景技术
用于机动车辆中的控制单元的控制电路可以根据控制电路的输出侧上提供的输出电压来引起控制单元的节能状态或正常操作状态。在节能状态下，控制单元的电能消耗大大降低，并且因此，占用车辆的小的电池容量。被唤醒事件触发的控制单元可以由控制电路经由输出电压切换至正常操作状态，并且可以执行分配给该控制单元的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更节能的控制电路。节能状态下的控制电路的电力消耗将进一步降低。特别地，节能状态下的能量消耗应当小于或等于100μA。
这些目的中的至少一个通过具有根据权利要求1所述的特征的控制电路实现。因此，可以更可靠地操作控制电路。可以降低节能状态下所需的静态电流。特别地，静态电流可以低于100μA。
输出电压可以是场效应晶体管的漏-源电压。输出电压可以直接地取决于供电电压。供电电压可以取决于车辆的接通元件的接通位置。接通元件可以是车辆的接通按钮。供电电压可以施加至车辆上的KL 15连接部。
场效应晶体管可以是p沟道MOSFET或n沟道MOSFET。
当场效应晶体管接通时，输出电压可以等于供电电压。供电电压可以取决于电池供电电压。电池供电电压可以由车辆电池特别地为12V、24V或48V电池提供。
在本发明的优选实施方式中，控制电路具有第一开关元件，该第一开关元件根据供电电压与第一电压值之间的比率来接通控制电压。第一电压值可以在供电电压的20％与80％之间。第一电压值可以与场效应晶体管的接通电压对应。
在本发明的具体实施方式中，第一开关元件的栅极端子连接至场效应晶体管的输入侧。因此，可以经由供电电压来切换第一开关元件。
在本发明的另一具体实施方式中，第一电压值可以经由分配给第一开关元件的栅极连接部的分压器来设置。因此，可以容易并且较低成本地设置第一电压值。
在本发明的优选实施方式中，控制电路具有第二开关元件，该第二开关元件根据输出电压与第二电压值之间的比率来接通控制电压。因此，可以与第一开关元件的开关状态独立地控制导通的场效应晶体管的控制电压。
第二电压值可以在输出电压和/或供电电压的20％与80％之间。第二电压值可以与场效应晶体管的断开电压对应。
在本发明的特定实施方式中，第二开关元件的栅极连接部连接在场效应晶体管的输出侧上。因此，可以根据输出电压来切换第二开关元件。
在本发明的特别优选的实施方式中，第一电压值大于第二电压值。第一电压值可以比第二电压值高10％至50％。
在本发明的具体实施方式中，第一开关元件和第二开关元件并联连接在场效应晶体管的栅极连接部与地之间。因此，可以由第一开关元件和第二开关元件来控制场效应晶体管的控制电压。
在本发明的优选实施方式中，第一开关元件和第二开关元件具有相同的构造。因此，可以较低成本地实现控制电路。
为了解决上述任务中的至少一个，还提出了一种用于车辆的控制单元，其用于控制至少一个车辆部件，该控制单元有具有以上特征中的至少一个的控制电路以在节能状态与正常操作状态之间切换。
控制单元可以是车辆控制单元。控制单元可以控制车辆的至少一个车辆部件，例如驱动元件和/或离合器。控制单元可以被供应以电池供电电压。当车辆断开时，控制单元处也可以存在电池供电电压。电池供电电压可以是12V、24V或48V。
本发明的其他优点和有利实施方式由对图的描述和附图得到。
附图说明
下面参照附图详细地描述本发明。具体地：
图1：示出了本发明的具体实施方式中的控制电路和控制单元。
图2：示出了本发明的另一具体实施方式中的控制电路的侧视图。
具体实施方式
图1示出了本发明的具体实施方式中的控制电路10和控制单元12。控制单元12可以设置在车辆中以控制至少一个车辆部件并且具有节能状态，在节能状态下控制单元12的功耗降低。因此，如果不需要或仅部分地需要控制单元12的功能，则可以节省用于为控制单元12供电的电能。例如，当不操作车辆时，可以进入节能状态。
车辆可以具有接通元件例如启动按钮，利用接通元件，可以根据该接通元件的接通位置来接通和断开车辆。车辆从车辆电池向各种部件以及控制单元12提供电力，该车辆电池输出电池供电电压并且具有有限的容量。供电电压U0的存在取决于接通位置。例如，如果接通元件接通，则在磨合期之后供电电压U0等于电池供电电压。另一方面，如果接通元件断开，则供电电压为零。供电电压U0可以是KL 15处的端子电压。
如果在车辆断开时若干个部件以电池供电电压操作，则车辆电池的容量可能被快速耗尽。出于该原因，有利的是：特别是在车辆断开时，将包括控制单元12的各种部件置于功耗降低的节能状态下。
控制单元12可以根据控制电路10的输出电压Ua在节能状态与正常操作状态之间切换。出于该目的，控制单元12电连接至控制电路10。此外，控制电路10可以内置于控制单元12中。
控制电路10的输出侧上和控制单元12的输入侧上施加有输出电压Ua。控制电路10具有场效应晶体管FET，该场效应晶体管可以由栅极连接部G处的控制电压Ug控制。输出电压Ua取决于场效应晶体管FET的控制状态。因此，即使在节能状态下也可以降低控制电路10的功耗。控制电路10在节能状态下所需的静态电流小于100μA，并且因此满足对车辆的能量消耗的严格要求。
输出电压Ua和控制电压Ug取决于供电电压U0，特别地取决于KL15处的端子电压，并且所述输出电压和控制电压由控制电路10的第一开关元件S1控制。第一开关元件S1优选地被设计为npn晶体管，并且根据供电电压U0与第一电压值之间的比率经由第一开关元件S1上的栅极连接部G1来切换控制电压Ug。
供电电压U0可以在0V与电池供电电压特别地为12V之间。栅极连接部G1经由由第一电阻器R1和第二电阻器R2形成的第一分压器T1连接至场效应晶体管FET输入侧上的供电电压U0，第一电阻器特别地具有10千欧姆的值，第二电阻器特别地具有1200欧姆的值。可以经由第一分压器T1设置第一电压值。
一旦供电电压U0达到第一电压值，例如5.37V，第一开关元件S1就接通，并且经由第三电阻器R3在场效应晶体管FET的栅极连接部G处提供控制电压Ug，第三电阻器特别地具有10千欧姆的值。因此，场效应晶体管FET接通，并且场效应晶体管FET的输出侧上施加有对应于供电电压U0的输出电压Ua。第三电阻器R3是上拉电阻器，只要第一开关元件S1锁定，该第三电阻器两端的控制电压Ug就保持不存在。第四电阻器R4可操作地串联布置在栅极连接部G与第一开关元件S1之间，用于限制通过第一开关元件S1的电流，第四电阻器特别地具有8200欧姆的值。
场效应晶体管FET优选地被设计为MOSFET，特别地被设计为p沟道MOSFET。场效应晶体管FET的输出侧上设置有具有33千欧姆的值的下拉电阻器Rd，取决于控制单元12的需要，该下拉电阻器也可以省略。在场效应晶体管FET的输入侧上并且连接至栅极连接部G的二极管D被设置为场效应晶体管FET的过压保护。
优选地被设计成结构上与第一开关元件S1相同的第二开关元件S2具有栅极连接部G2，第二开关元件连接至场效应晶体管FET的输出侧上。第二开关元件S2优选地被设计为npn晶体管。输出电压Ua经由第五电阻器R5施加在栅极连接部G2处，第五电阻器特别地具有1千欧姆的值。
特别地具有8200欧姆的值的第六电阻器R6限制通过第二开关元件S2的电流。即使当第一开关元件S1被锁定时，在场效应晶体管FET接通时，第二开关元件S2使能控制电压Ug。因此，控制电压Ug可以经由由第三电阻器R3和第六电阻器R6形成的第二分压器T2，以高于供电电压U0或输出电压Ua的第二电压值的电压存在。
第二电压值优选地小于第一电压值。因此，对应于第一电压值的供电电压U0的接通电压与对应于第二电压值的输出电压Ua的断开电压不同。
图2示出了本发明的另一具体实施方式中的控制电路的电压图。如果供电电压U0接通，其随时间增加，并且一旦达到第一电压值U1，场效应晶体管就接通，并且输出电压UA等于供电电压U0。
如果供电电压U0断开，其随时间下降，并且场效应晶体管在高于第二电压值U2的情况下保持接通，并且仅当供电电压U0低于第二电压值U2时，场效应晶体管断开并且输出侧上无电压。
附图标记列表
10 控制电路
12 控制单元
D 二极管
G 栅极连接部
G1 栅极连接部
G2 栅极连接部
R1至R6 电阻器
S1 第一开关元件
S2 第二开关元件
U0 供电电压
U1 第一电压值
U2 第二电压值
Ua 输出电压
Ug 控制电压。

Claims (10)

1.一种用于设置在车辆中的控制单元(12)的控制电路(10)，所述控制电路能够根据输出电压(Ua)在具有有限范围的功能的节能状态与正常操作状态之间切换，所述输出电压能够经由控制电路10)改变并且施加至所述控制电路(10)的输出侧上，
其特征在于，
所述控制电路(10)具有至少一个场效应晶体管(FET)，所述至少一个场效应晶体管能够由栅极连接部(G)处的控制电压(Ug)控制，并且所述至少一个场效应晶体管的输入侧上施加有供电电压(U0)，并且
所述输出电压(Ua)取决于所述场效应晶体管(FET)的控制状态。
2.根据权利要求1所述的控制电路(10)，其特征在于，所述控制电路(10)具有第一开关元件(S1)，所述第一开关元件根据所述供电电压(U0)与第一电压值(U1)之间的比率接通所述控制电压(Ug)。
3.根据权利要求2所述的控制电路(10)，其特征在于，所述第一开关元件(S1)的栅极连接部(G1)连接在所述场效应晶体管(FET)的输入侧上。
4.根据权利要求3所述的控制电路(10)，其特征在于，能够经由分配给所述第一开关元件(S1)的栅极连接部(G1)的分压器(T1)来设置所述第一电压值(U1)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制电路(10)，其特征在于，所述控制电路(10)具有第二开关元件(S2)，所述第二开关元件根据所述输出电压(Ua)与第二电压值(U2)之间的比率接通所述控制电压(Ug)。
6.根据权利要求5所述的控制电路(10)，其特征在于，所述第二开关元件(S2)的栅极连接部(G2)在所述场效应晶体管的输出侧上连接至所述场效应晶体管(FET)。
7.根据权利要求2至4中任一项及权利要求5或6中的一项所述的控制电路(10)，其特征在于，所述第一电压值(S1)大于所述第二电压值(S2)。
8.根据权利要求2至4中任一项及权利要求5至7中任一项所述的控制电路(10)，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件(S1，S2)并联连接在所述场效应晶体管(FET)的栅极连接部(G)与地之间。
9.根据权利要求2至4中任一项及权利要求5至7中任一项或根据权利要求8所述的控制电路(10)，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件(S1，S2)具有相同的结构。
10.一种用于车辆的控制单元(12)，其用于控制至少一个车辆部件，所述控制单元具有根据前述权利要求中任一项所述的控制电路(10)以在节能模式与正常操作模式之间切换。
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