CN118369252A - 用于车辆的控制单元的连接装置 - Google Patents

Abstract

用于车辆的控制单元(4)的连接装置(3)，该连接装置(3)包括用于将连接装置(3)连接到电源(2)的至少一个电力输入接口(9‑11)和用于将连接装置(3)连接到控制单元(4)的至少一个电力输出接口(12‑15)，其中，连接装置(3)包括三个电力输入接口(9‑11)和四个电力输出接口(12‑15)，用于将具有三个电力输出连接的电源(2)连接到包括四个电力输入连接的控制单元(4)。

Description

用于车辆的控制单元的连接装置

技术领域

本发明涉及用于车辆的控制单元的连接装置，该连接装置包括用于将连接装置连接到电源的至少一个电力输入接口和用于将连接装置连接到控制单元的至少一个电力输出接口。

背景技术

从现有技术总体上已知用于车辆的控制单元的连接装置。通常，连接装置用于将电源连接到控制单元以便为控制单元建立电力供应，例如用于将车辆电池连接到控制单元，特别是控制车辆的不同功能单元/元件、例如电子动力转向装置、发电机控制装置或其它耗电器。从现有技术还已知，控制单元必须满足特定要求、例如安全要求、例如不同的安全等级、例如ASIL等级。因此，现代的控制单元需要一组限定的输入连接、例如四个输入连接，然而存在着只提供具有至少三个电力输出的电源的车辆。在商用车、例如载重汽车的电力供应系统中，可以使用在常规运行模式下提供24V电压的电力供应系统，例如由各提供12V电压的两个电源单元提供。

因此，这种“传统的”电源通常只能提供三个电力输出连接，而存在着依赖于四个输入连接的控制单元。因此，将例如提供单个24V供应系统的商用车的标准电源连接到“多线路的(multilane)”控制单元、例如用于电力转向的控制单元，可以取消一些冗余的ECU特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于车辆、特别是商用车的控制单元的改进的连接装置。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的连接装置来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。

如上所述，本发明涉及用于车辆的控制单元的连接装置。该连接装置用于将控制单元、特别是商用车例如载重汽车的控制单元连接到电源。该连接装置特别适配于在提供正好三个电力输出连接的电源与需要四个电力输入连接的控制单元之间建立连接。为了在电源与控制单元之间建立连接，该连接装置包括三个电力输入接口和四个电力输出接口。换言之，该控制单元可以连接到连接装置的四个电力输出接口，而电源可以连接到连接装置的三个电力输入接口。

该连接装置可以包括正好三个电力输入接口和正好四个电力输出接口，以便从仅提供三个输出的电源向需要四个输入的控制单元供电。换言之，本发明的连接装置允许将三线电源连接到四线安全控制器或控制单元。在包括两个电源单元、例如两个12V电池单元的传统电池配置中，本发明的连接装置允许将电源连接到满足特定安全等级的控制单元、例如ASIL-D型控制单元(尽管整体的项目完整性可能受到限制)。因此，所述连接装置可用于向现代控制单元提供电力，同时可使用传统的电源。

四个电力输出接口可被分成两对电力输出接口，用于将控制单元的两个控制元件连接到电源。换言之，四个电力输出接口可被分组为两对，而包括两个电力输出接口的第一对电力输出接口用于向第一控制元件供电，而同样包括两个电力输出接口的第二对电力输出接口用于向第二控制元件供电。该控制元件可以是车辆的任何类型的功能单元或功能元件，例如控制单元或控制单元的一部分、电动转向装置等。该控制元件可以认为是控制单元的可独立运行的“线路”，或者控制单元可以操作与控制元件连接或连接到控制元件的其他单元。特别地，控制元件可以基于安全等级、例如ASIL等级独立控制功能。

连接装置可以包括用于将第一电源单元、特别是第一12V电池单元的第一端子与控制单元连接的第一电力输入接口，以及用于将第二电源单元、特别是第二12V电池单元的第二端子与控制单元连接的第二电力输入接口，以及用于将第一电源单元的第二端子和第二电源单元的第一端子与控制单元连接的第三电力输入接口。因此，连接装置包括第一电力输入接口、第二电力输入接口和第三电力输入接口，用于建立与电源的三个电力输出的连接。在常规运行模式中，电力可以经由第一电力输入接口和第二电力输入接口提供给控制单元。

在失效模式中，使用第三电力输入接口。例如，如果第一电源单元或第二电源单元故障，则仍然可以经由第一电力输入接口和第三电力输入接口或者经由第三电力输入接口和第二电力输入接口向控制单元供电。在常规运行模式中，控制单元的每个元件可由两个电源单元一起供电，而在故障运行中，每个控制元件可仅由单个电源单元供电。

在另一实施例中，连接装置适配于将第一电源单元的第一端子连接到第一控制元件的第一端口和第二控制元件的第一端口，并且连接装置还适配于将第二电源单元的第二端子连接到第一控制元件的第一端口和第二控制元件的第二端口，并且连接装置适配于将第一电源单元的第二端子连接到第一控制元件的第二端口和第二控制元件的第二端口，并将第二电源单元的第一端子连接到第一控制元件的第一端口和第二控制元件的第一端口。

连接装置由此限定用于使电流从电源流到控制单元的控制元件的通道或路径。如上所述，电源的第一端子与第二端子之间的连接、特别是第一电源的第一端子与第二电源的第二端子之间以串联配置布置的连接，在常规运行模式中使用。如果发生失效，特别是使第一电源单元或第二电源单元不运行，则使用第三电力输入接口将剩余的电源单元连接到控制元件。

因此，在故障运行中，第一控制元件的第一端口和第二控制元件的第一端口要么连接到第一电源单元的第一端子，要么连接到第二电源单元的第一端子，这取决于哪个电源单元仍然可运行。相应地，第一控制元件的第二端口和第二控制元件的第二端口要么连接到第一电源单元的第二端子，要么连接到第二电源单元的第二端子，这取决于哪个电源单元仍然可运行。因此，如果使用两个各提供12V电压的电源单元，则在失效模式下，仍然可以使用单个电源(受限地)运行控制单元。

在连接装置的另一有利的实施例中，连接装置可包括至少两个模块。第一模块可适配于将电源的三个电力输出连接连接到控制单元的第一控制元件的两个电力输入连接，并且第二模块可适配于将电源的三个电力输出连接连接到控制单元的第二控制元件的两个电力输入连接。换言之，连接装置可包括第一模块和第二模块，其中，每个模块可分配给特定的控制元件。如上所述，第一模块可用于建立如前所述的电源的三个电力输出连接到第一控制元件的连接，其中，第二控制元件经由第二模块供电。每个模块可以包括第一电力输入接口、第二电力输入接口和第三电力输入接口，其可以连接到电源单元的相应的电力输出，如前所述。每个模块仅具有两个电力输出接口，该电力输出接口用于将电源连接到所分配的控制元件的电力输入，如前所述。

提供具有至少两个模块的连接装置改善了这些模块上的功率耗散。特别地，功率耗散可以分摊在这些模块上。此外，把模块分离到不同路径中进一步改善了失效的可能性。特别地，实现了针对从属失效的改善。换言之，由连接装置提供的四个电力输出接口分布在至少两个模块上。

所述连接装置还可以包括每个电力输入接口和/或电力输出接口中的至少一个电流控制单元，其中，所述电流控制单元适配于控制从电源流过电流控制单元到控制单元的电流流动。换言之，电流控制单元可用于控制电流可能流动的方向。特别地，连接装置包括多个电流控制单元，这些电流控制单元布置在电力输入接口与电力输出接口之间的不同路径中或分配给这些路径。

例如，在将电源的第一端子、例如正极端子与第一元件的第一端口和第二元件的第一端口连接的第一电力输入接口中，可以提供第一电流控制单元，其允许从第一端子、例如正极端子到元件的第一端口的电流流动，同时阻止沿相反方向的电流流动。类似地，在将电源的第二端子、例如负极端子与第一元件的第二端口和第二元件的第二端口连接的第二电力输入接口中，可以提供第二电流控制单元，其允许从元件的第二端口到第二端子的电流流动，其中，阻止沿相反方向的电流流动。

关于第三电力输入接口，可以在通向第一元件的第一端口和第二元件的第一端口的连接中提供至少一个第三电流控制单元，同时可以在通向第一元件的第二端口和第二元件的第二端口的连接中提供至少一个第四电流控制单元。特别地，第三电流控制单元可以允许从第二电源单元的第一端子、例如正极端子到第一控制元件的第一端口和第二控制元件的第一端口的电流流动，同时阻止沿相反方向的电流流动。第四电流控制单元可以允许从第一控制元件的第二端口和第二控制元件的第二端口到第一电源单元的第二端子、例如负极端子的电流流动，同时阻止沿相反方向的电流流动。通常，术语“第一”和“第二”以及术语“正”和“负”仅仅是示例性的，并且可以任意改变。

如前所述，连接装置可以包括电流控制单元，该电流控制单元用于控制流过连接装置的电流流动。该电流控制单元可以构建为或包括二极管和/或开关和/或MOSFET。基本上，可以使用无源电气元件、例如二极管来作为电流控制单元，因为电流控制单元的有源控制、即需要有源控制装置的控制，是不必要的。其他类型的电流控制单元提供了其他优点，例如较低的电压降或较低的功率耗散以及例如对于不同的运行条件的有源控制电流控制单元的可能性。此外，在同一路径中冗余地布置两个电流控制单元也是可行的。两个类似电流控制单元或不同电流控制单元的任意组合也是可行的。因此，在一个电流控制单元失效的情况下，另一个电流控制单元仍然可以控制流过连接装置中的相应路径的电流流动。

如前所述，对流过电流控制单元的电流流动进行无源控制是可行的。所述连接装置可以进一步适配于有源地控制至少一个电流控制单元。例如，在有源控制的开关和/或MOSFET的情况下，可以有源地控制流过电流控制单元的电流。因此，可以针对不同的运行条件调整不同的电流。尤其可以改变流过每个设有电流控制单元的路径的电流的方向或大小。

此外，本发明涉及一种控制电路，该控制电路包括具有四个电力输入连接的控制单元、具有三个电力输出连接的电源和如前所述的连接装置。所述连接装置可用于建立电源与控制单元之间的连接，如前所述。此外，本发明涉及一种车辆、特别是商用车、例如载重汽车，所述车辆包括如前所述的连接装置或如前所述的控制电路。

附图说明

关于连接装置描述的所有细节、特征和优点可以完全转用到控制电路和车辆。

参照附图详细描述本发明的有利实施例。附图是示意图，其中：

图1示出了根据第一实施例的包括电源和用于车辆的连接装置的控制电路；

图2示出了根据第二实施例的包括位于用于车辆的连接装置中的电源的控制电路；

图3示出了根据第三实施例的包括位于用于车辆的连接装置中的电源的控制电路；以及

图4示出了根据第四实施例的包括位于用于车辆的连接装置中的电源的控制电路。

具体实施方式

图1示出了控制电路1，该控制电路包括电源2和用于将电源2连接到控制单元4的连接装置3，所述控制单元示例性地包括第一控制元件5和第二控制元件6。电源2示例性地通过各提供12V的电压的第一电源单元7和第二电源单元8而提供24V的电压。

连接装置3包括第一电力输入接口9、第二电力输入接口10和第三电力输入接口11。此外，连接装置3包括第一电力输出接口12、第二电力输出接口13、第三电力输出接口14和第四电力输出接口15。换言之，可以经由连接装置3将电源2连接到控制单元4，其中，电源包括三个电力输出，并且控制单元4包括四个电力输入。

具体地，第一电源单元7的第一端子16连接到连接装置3的第一电力输入接口9，其将电源单元7的第一端子16连接到第一控制元件5的第一端口17和第二控制元件6的第一端口18。第二电源单元8的第二端子19连接到连接装置3的第二电力输入接口10，其将第二端子19连接到第一控制元件5的第二端口20和第二控制元件6的第二端口21。在常规运行模式中，电源2经由第一电力输入接口9和第二电力输入接口11向控制元件5、6提供电流，如前所述。

在失效模式中，例如，如果电源单元7、8之一故障，则经由第三电力输入接口11提供电力。例如，如果第二电源单元8故障，则第三电力输入接口11可以将第一电源单元7的第二端子22连接到控制元件5、6的第一端口17、18。在第一电源单元7故障的情况下，控制元件5、6的第二端口20、21可以经由第三电力输入接口11连接到第二电源单元8的第一端子23。

为了控制流过连接装置3的电流流动，连接装置3包括电流控制单元。通常，每个适于控制电流流过相应通道、例如从电力输入接口9-11到电力输出接口12-15的单元都可用作电流控制单元。在图1所示的实施例中，将二极管用作电流控制单元。例如，第一电流控制单元24布置在第一电力输入接口9中，使得允许在第一端子16与控制元件5、6的第一端口17、18之间的电流流动，但是阻止沿相反方向的电流流动。连接装置3还包括第二电流控制单元25，该第二电流控制单元布置在第二电力输入接口10中，使得允许在控制元件5、6的第二端口20、21与第二端子19之间的电流流动，但是阻止沿相反方向的电流流动。

此外，连接装置3包括布置在第三电力输入接口11中的第三电流控制单元26和第四电流控制单元27。尽管第三电流控制单元26和第四电流控制单元27均包括两个二极管，但是可以使用单个二极管或电流控制单元的任何其他组合。第三电流控制单元26允许第二电源单元8的第一端子23与控制元件5、6的第一端口17、18之间的电流流动，并阻止沿相反方向的电流流动。第四电流控制单元27允许控制元件5、6的第二端口20、21到第一电源单元7的第二端子22之间的电流流动，并阻止沿相反方向的电流流动。因此，可以在电源单元7、8之一不运行的情况下向控制元件5、6供电。

在下文中，对连接装置3的基本工作原理的描述可转用到连接装置3的所有其他实施例。对控制电路1或连接装置3的相同元件使用相同的附图标记。通常，术语“第一”和“第二”、电流流动方向以及术语“正”和“负”可任意改变。

图2示出了具有电源2和连接装置3的控制电路1，如前所述。在根据图2的第二实施例中，电流控制单元24-27可以被有源控制，例如作为有源控制的开关。电流控制单元24-27中的每个电流控制单元可以基于未进一步示出的控制单元的控制信号而打开或关闭。

图3示出了包括电源2和连接装置3的控制单元1，如前所述。基于参照图1描述的第一实施例，图3展示的实施例包括构建为MOSFET的第一电流控制单元24和第二电流控制单元25。其中使用PMOS作为第一电流控制单元24并且使用NMOS作为第二电流控制单元25的具体布置仅仅是示例性的并且可以任意改变。

图4示出了根据第四实施例的控制电路1，该控制电路也包括电源2和连接装置3。在图4展示的实施例中，连接装置3包括两个模块28、29，每个模块包括三个电力输入接口9-11，如前所述。在图4展示的实施例中，模块28、29中的每个模块包括两个电力输出接口12-15。在这种情况下，第一模块28包括一对输出接口、即电力输出接口12、13，并且第二模块29也包括一对输出接口、即输出接口14、15。

模块28、29可用于向控制元件5、6提供电力，如前所述，其中，第一模块28分配给第一控制元件5，并且第二模块29分配给第二控制元件6。在图4的实施例中，功率耗散分摊在第一模块28和第二模块29上。此外，由于将连接装置3的功能分离到两个模块28、29，所以可以减少从属失效。可以任意地从上文转用对每个模块28、29的运行的描述。

关于各个实施例描述的所有特征、细节和优点可以任意组合、转用和交换。特别地，可以在每个实施例中使用不同的电流控制单元24-27中的任何电流控制单元，并且将根据图1-3的实施例中的所有连接装置3拆分为根据图4的模块化配置，例如拆分成单独的模块28、29。

附图标记

1 控制电路

2 电源

3 连接装置

4 控制单元

5、6 控制元件

7、8 电源单元

9-11 电力输入接口

12-15 电力输出接口

16 第一端子

17、18第一端口

19第二端子

20、21第二端口

22 第二端子

23 第一端子

24-27 电流控制单元

28、29模块。

Claims (10)

1.一种用于车辆的控制单元(4)的连接装置(3)，所述连接装置(3)包括用于将所述连接装置(3)连接到电源(2)的至少一个电力输入接口(9-11)和用于将所述连接装置(3)连接到所述控制单元(4)的至少一个电力输出接口(12-15)，其特征在于，所述连接装置(3)包括三个电力输入接口(9-11)和四个电力输出接口(12-15)，用于将具有三个电力输出连接的电源(2)连接到包括四个电力输入连接的控制单元(4)。

2.根据权利要求1所述的连接装置(3)，其特征在于，所述四个电力输出接口(12-15)被分成两对电力输出接口(12-15)，用于将所述控制单元(4)的两个控制元件(5、6)连接到所述电源(2)。

3.根据权利要求1或2所述的连接装置(3)，其特征在于，所述连接装置(3)包括用于将特别是第一12V电池单元的第一电源单元(7)的第一端子(16)与所述控制单元(4)连接的第一电力输入接口(9)，以及用于将特别是第二12V电池单元的第二电源单元(8)的第二端子(19)与所述控制单元(4)连接的第二电力输入接口(10)，以及用于将所述第一电源单元(7)的第二端子(22)和所述第二电源单元(8)的第一端子(23)与所述控制单元(4)连接的第三电力输入接口(11)。

4.根据权利要求3所述的连接装置(3)，其特征在于，所述连接装置(3)适配于将所述第一电源单元(7)的第一端子(16)连接到第一控制元件(5)的第一端口(17)和第二控制元件(6)的第一端口(18)，并且适配于将所述第二电源单元(8)的第二端子(19)连接到所述第一控制元件(5)的第二端口(20)和所述第二控制元件(6)的第二端口(21)，并且适配于将所述第一电源单元(7)的第二端子(22)连接到所述第一控制元件(5)的第二端口(20)和所述第二控制元件(6)的第二端口(21)，以及将所述第二电源单元(8)的第一端子(23)连接到所述第一控制元件(5)的第一端口(17)和所述第二控制元件(6)的第一端口(18)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置(3)，其特征在于，所述连接装置(3)包括至少两个模块(28、29)，其中，第一模块(28)适配于将电源(2)的三个电力输出连接连接到控制单元(4)的第一控制元件(5)的两个电力输入连接，并且其中，第二模块(29)适配于将电源(2)的三个电力输出连接连接到控制单元(4)的第二控制元件(6)的两个电力输入连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置(3)，其特征在于，所述连接装置(3)包括在每个电力输入接口(9-11)和/或电力输出接口(12-15)中的至少一个电流控制单元(24-27)，所述电流控制单元适配于控制从所述电源(2)流过所述电流控制单元(24-27)到所述控制单元的电流流动。

7.根据权利要求6所述的连接装置(3)，其特征在于，所述电流控制单元(24-27)是或包括二极管和/或开关和/或MOSFET。

8.根据权利要求6或7所述的连接装置(3)，其特征在于，所述连接装置(3)适配于有源地控制所述至少一个电流控制单元(24-27)。

9.一种控制电路(1)，所述控制电路包括具有四个电力输入连接的控制单元(4)、具有三个电力输出连接的电源(2)以及根据前述权利要求中任一项所述的用于将所述电源(2)与所述控制单元(4)连接的连接装置(3)。

10.一种车辆、特别是商用车，所述车辆包括根据权利要求1至8中任一项所述的连接装置(3)或根据权利要求9所述的控制电路(1)。