CN1681688A - 用于机动车辆配电系统的保险丝 - Google Patents

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CN1681688A CNA038221225A CN03822122A CN1681688A CN 1681688 A CN1681688 A CN 1681688A CN A038221225 A CNA038221225 A CN A038221225A CN 03822122 A CN03822122 A CN 03822122A CN 1681688 A CN1681688 A CN 1681688A
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Abstract

本发明涉及一种具有配电系统的机动车辆，其中至少一个线路设置了保险丝元件以保护线路防止过电流，并且其中所述保险丝元件包括：用于测量在所述线路中流过的电流的测量元件、用于中断线路的隔离元件以及求值器，并且其中所述保险丝元件功能通过所述测量元件测量的电流在所述求值器中根据某种算法而计算，并且所述隔离元件可以依赖于所述计算结果而被驱动以中断所述线路。所述线路在所述保险丝元件之后至少分支到两个局部线路中，每个局部线路具有至少一个用电设备，其中所述求值器单元接收描述在所述局部线路中的用电设备的工作状态的数据，并且这些数据在计算由所述测量元件测量的电流时被考虑在内。

Description

用于机动车辆配电系统的保险丝
技术领域
本发明涉及一种根据主独立权利要求的前序部分的具有配电系统的机动车辆。
背景技术
机动车辆中的保险丝盒占用很大空间。分布在若干保险丝盒中的保险丝数量平均在50根以上。如果一根保险丝熔断，司机没有仔细研读操作说明时会花很大功夫来替换保险丝。理想地，配电盘应该不具有任何需要更换的保险丝。
这些保险丝盒导致了具有连接到用电设备的大量线路的密集成束的保险丝数量。由于保险丝盒的位置，连接到用电设备的线路往往过长。
厚的承揽机(cable loom)很难安装和固定，并且一部分还需要在车体的隔板墙上钻出很大的孔。
当今的保险丝盒即使可以也仅仅支持部分的闭合电路电流管理，因为保险丝并不知道哪个电流在用电线路(consumption loom)中流过。
现有的处理电流分配和线路熔断操作的保险丝盒的另一个缺点是仅仅在完全的电路短路之后才产生熔断。而并不能检测到常常导致阴燃火(smoldering fire)的部分短路。
例如，在DE 100 09 775 A1中公开了一种机动车辆，其中在配电系统中设置了所谓的“智能”保险丝元件。为了保护线路防止过电流，在线路中流过的电流或者其方向被所述保险丝元件中的测量元件测量，并且然后在求值器中计算。可以依赖于计算结果而驱动隔离元件以中断线路。这种保险丝元件适合于替代先前的传统熔断丝，并且实现了智能熔断特性。
发明内容
从所述现有技术出发，本发明的目标是提供一种新的机动车辆实施例，其中优选地整个配电系统设置了智能保险丝元件。
本发明的目的通过根据两项主独立权利要求中所述的机动车辆而实现。
从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。
一方面，本发明是基于使用智能保险丝元件以熔断分支到在所述保险丝元件之后的若干为不同用电设备供电的局部线路的基本思想。此处的基本出发点是关于用电设备的操作状态信息(例如灯是否开启或关闭的信息)被传递回到所述保险丝元件。关于连接到所述局部线路的用电设备的操作状态的信息在对主线路中测量的电流数量进行计算期间也被考虑在内。这使得可以将保险丝元件的特性(例如在某个负荷阈值时保险丝元件触发隔离元件并且线路被中断)转换为连接到局部线路的用电设备的操作状态的函数。例如，如果线路分支到四个局部线路中，每个连接到具有特定耗电功率的灯，在测量主线路中的电流负荷时可以将四个灯中的任何一个当前被激活的灯考虑在内。然后触发隔离元件的阈值作为被激活的灯的数量的函数而进行调整。因此，主线路的智能熔断将连接到局部线路的用电设备考虑在内，使其可以减少所需的保险丝元件的数量。
本发明的另一个方面是在计算所测量的电流序列时始终将特定时间间隔Δt内的按时间先后的电流序列考虑在内。依照时间记录的电流序列可以在适当的计算程序中被分类和识别为临界或非临界负荷条件，例如通过将模式与已知的电流序列模式进行比较，举例来说，从而表示电路短路电流、发动机的启动动作或者聚合开关(polyswitch)的响应动作。
并且，与熔断丝相比，线路上可能的电流负荷可以更加精确地再现，从而在分支电流通路中的线路可以最优化，使得重量大大减轻。
附图说明
根据本发明的示例实施例将基于附图更加详细地进行描述，其中：
图1为根据本发明的机动车辆电子装置的一种可能的结构；
图2为延时分支的扩展结构；
图3为解释本发明的图示；
图4为根据本发明的机动车辆电子装置的另一种可能的结构。
具体实施方式
图1提供了具有轮子的机动车辆的概要图。车辆1具有用于供应其电子用电设备的发电机3和电池4。消耗电流被传递到电流分配器5，该电流分配器5被设计为智能电流分配器。
它包含例如微型计算机6(MC)形式的求值器。电源电流从继电器8通过接触器7，并且通过半导体开关9传递到多个供电线路10，一个或多个用电设备连接到所述供电线路10。为了简化起见，图1仅仅显示对于供电分支10a的接触器7，其中电流测量元件例如分流器11a连接到所述供电分支10a。分流器11a释放的电流被微型计算机6使用由此形成的分流电流而测量并处理。剩下的供电线路10同样被分配给隔离元件例如继电器和电阻器11或者自恢复保险丝12(未显示)。流过后者的电流由分流器11或12确定，并且被传递给微型计算机6，如同在电阻器输出处的小箭头所示。所述继电器和分流器也可以被具有电流测量元件的半导体电路所替代。
图2显示了仅对供电分支10a展开的结构。明显可见的是电池接头20，微型计算机6，继电器8及其接触器7，电阻器11a以及至MC6的反馈回路11b。供电分支10a为车辆的左侧供电。它通过自恢复保险丝21和22(例如PTC聚合开关)连接到左前方的控制器23和左后方的控制器24以及模块26a和26b，所述控制器23为灯23a和用于前灯调节的电动机23b供电，所述控制器24为相应的灯和电动机或者其他用电设备供电，所述模块26a和26b也为控制器或其他用电设备。
供电分支10a直接为车门控制器25a和25b供电，接着该车门控制器25a和25b又为侧景反光镜25c(side-view mirror)和车门锁25d和25e供电，所述车门锁25d和25e即所谓的电子锁(E-locks)。
控制器23、24、25a和25b通过总线连接27和can接收器(can receiver)27a的方式连接到微型计算机6。该总线连接将哪个用电设备被激活告知微型计算机6，从而它甚至可以检查流过分流器11a的电流是否合理。
PTC 21/22优选地设置在配电盒21a或22a中，并且直接集成到承揽机(cable loom)中。在此情况下，这也可以使用通过绝缘穿刺(insulationpiercing)连接设备技术而连接的插塞接头或线缆而实现。
图3显示了各种情形下的电流序列。曲线a显示了在另外的灯或发动机被激活时电流的改变。没有发生关断。在识别到根据曲线b的序列时也没有发生停用(deactivation)，曲线b是由具有自恢复保险丝，例如PTC，的电路中的短路引起的。该电路在此通过保险丝被停用。在曲线c的情况下，微型计算机6检测短路，并且对应分支在t＝1时被对应的继电器停用。该曲线序列仅仅为定性显示。
发生的短路被直接存储到微型计算机中的诊断存储器或者中央诊断存储器内，并且被维修人员在故障搜索过程中作为有价值的信息而利用。临界短路电路例如图3c中的情况下，其中一个线路分支被停用，最好通过总线连接在一个车辆显示器上显示。由于经常遇到偶发性的短路，那么在恢复间隙之后或者每次车辆启动期间重新激活线路分支是有意义的。典型的电流下降(dropping current)使其可以在t＝2时检测并存储短路。
除了供电分支10a，图1还显示了一系列对于各种各样的用电设备18的具有继电器(未显示)的附加供电线路10。另外还设置了两个具有半导体开关9的供电电路10，所述供电电路10被分配给仅需要少量电流的安全系统14(例如气囊)和防盗系统13。
没有散布隔离元件的用电设备也可以通过PTC连接。在此情况下，其优点是也能激活从电池到电流分配器5的供电线路中的电流测量元件(未显示)，并且提供内部电流分配器。举例来说，所述电流测量元件也完全可以作为线路分支的电流测量元件的备份(redundancy)而使用。
在下表中列出了可能的供电分支分类：
电路1：车辆右侧
2：车辆左侧
3：驾驶座
4：车顶
5：发动机控制器
6：动力驱动系统(EHB，ESP，ABS)
7：动力方向盘
8：防盗系统
9：气囊和安全系统
10：遥测装置
HF(高频)天线也连接到微型计算机6，从而来自远程操作的信号被直接传送到电流分配器5。这在所谓的无匙(keyless)启动系统中尤其重要，它在信号通信中要求非常短的响应时间，其中在激活车门把手后利用网络进行响应是很关键的。在此情况下，例如来自车门把手(连接器27)的时间苛刻中断信号可以直接传送到电流分配器5的微型计算机6。图1显示了自恢复保险丝12优选地被集成到供电线路10的分支中。前面已经提到，至少在连接了闭合电路电流用电设备的情况下，继电器被设计为双稳态的。
在此概念下，将闭合电路电流管理进行集成是有意义的，该闭合电路电流管理也在微型计算机6中通过电池的充电状态进行控制(SOC)。由于整个电流在配电系统中进行监视，因此特别容易根据所谓的SOC、SOH而实现电池监视程序。这可以显著的减少由于电池耗尽引起的闲置时间。
图1和上述表格显示了供电线路数量保持相对较低。供电载波10中的按时间先后的电流序列在微型计算机6中被监视。如果检测到典型的短路电路电流则停用。由控制器报告返回的激活的用电设备的数量在确定短路电路电流大小时被考虑在内。响应于不合理的电流而启动的任何停用均被报告到诊断存储器。
可以假定控制器输出具有内在的防短路。半导体开关9在低电流下使用。
用电设备线路激活可以依赖于车辆状态或使用状况(通过模块15)，比如车辆开启或关闭；或在使用。例如，优选地最初仅仅访问认证系统，例如中央锁定等等，会在开启车门或者通过天线14使用遥控装置来开启车门时被激活。
完全的SOC监视需要不仅整个用电设备电流被测量，而且测量由发电机释放的电流。在此情况下，电流测量元件(未显示)可以被集成到发电机调压器中。测量的电流值可以通过总线系统报告给电流调整器。微型计算机6也可以在此接管SOC计算。
举例来说，临界电池状态通过总线系统报告给组合测量设备。
图4显示了具有不同线路28、29和30的电路的另一个实施例，该实施例提供了隔离元件31、31a和31b以及电流测量元件31’、31’a和31’b。线路中的电流通过中央微型计算机32进行计算，该微型计算机32作为求值器。隔离元件31、31a和31b使用为对于从主线路28、29和30分支的若干局部线路的中央监视器。主线路中的电流通路可以对特定车辆部分进行组合，例如左前侧、右前侧、左后侧或者右后侧。
隔离元件31是对于集成了断路器33的电流通路的监视器，所述断路器33是例如对于发动机或者功率输出级(power output stage)的继电器。隔离元件31的任务是防止线路或者线路座席开关中的短路电路，其在临界情况下导致停用。断路器33由微型计算机32驱动，从而其操作状态在微型计算机32中是可知的。
一旦线路28加载电流，则电流通过测量设备31’被测量，并且测量结果被传送到微型计算机32。在微型计算机32中，该测量结果与依赖于微型计算机32所驱动的断路器33数量的预期电流大小进行比较。如果测量的电流信号偏离于预期电流信号，则微型计算机32驱动隔离元件31并且切断到整个线路28的电源，从而避免对线路或电子部件的损坏。
在图4中部，隔离元件31a被分配给更多数量的聚合开关34，这对于短路变得非常高阻，从而保护对应的下游的局部线路防止短路。
图的底部显示了具有上游控制器的用电设备38、39和40，其中各个用电设备需要各种不同的电流，这些电流还在不同时间段内被驱动。在此情况下，入口线路38a、39a和40a的横截面可以被优化，由于以隔离元件31b、测量元件31b’和微型计算机32进行的智能熔断确保了智能熔断。信号处理在此由ASIC 41协助进行，所述ASIC 41准备为中央求值器电路32进行按时间先后的电流计算和电流通路的停用。

Claims (24)

1.一种具有配电系统的机动车辆，其中至少一个线路设置了保险丝元件以保护线路防止过电流，并且其中所述保险丝元件包括：用于测量在所述线路中流过的电流的测量元件、用于中断线路的隔离元件以及求值器，并且其中所述保险丝元件功能通过所述测量元件测量的电流在所述求值器中根据某种算法而计算，并且所述隔离元件可以依赖于计算结果而被驱动以中断所述线路，
其特征在于：
所述线路在所述保险丝元件之后至少分支到两个局部线路中，每个局部线路具有至少一个用电设备，其中所述求值器单元接收描述在所述局部线路中的用电设备的工作状态的数据，并且这些数据在计算由所述测量元件测量电流时被考虑在内。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于：
所述用于描述局部线路中的用电设备(18、23、25、26)的工作状态的数据通过总线连接(27)传送到所述求值器(6)。
3.一种具有配电系统的机动车辆，其中至少一个线路设置了保险丝元件以保护线路防止过电流，并且其中所述保险丝元件包括：用于测量在所述线路中流过的电流的测量元件、用于中断线路的隔离元件以及求值器，并且其中所述保险丝元件功能通过所述测量元件测量的电流在所述求值器中根据某种算法而计算，并且所述隔离元件可以依赖于计算结果而被驱动以中断所述线路，
其特征在于：
在测量所述线路中流过的电流时，特定时间间隔Δt内的按时间先后的电流序列被测量并传送到所述求值器，其中所述测量的电流序列在所述求值器中计算期间被划分为临界负荷状态或非临界负荷状态，并且其中在临界负荷状态时所述隔离元件被驱动以中断所述线路。
4.根据权利要求1至3之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述求值器(6)被设计为一种微型计算机或者ASIC。
5.根据权利要求1至4之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述线路(10b，10c)包含例如聚合开关的保险丝(21，22)，所述保险丝可以对各个用电设备(26a)进行恢复。
6.根据权利要求1至5之一所述的机动车辆，
其特征在于：
至少一部分所述线路(10，10a)包含控制器(25a，25b)，各个下游的用电设备可以通过所述控制器而激活或停用。
7.根据权利要求6所述的机动车辆，
其特征在于：
所述控制器(25a，25b)将各个用电设备(25c，25a)的开关状态报告给所述求值器(6)。
8.根据权利要求7所述的机动车辆，
其特征在于：
所述求值器(6)和所述控制器(25a，25b)之间的连接为总线连接(27)。
9.根据权利要求1至8之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述线路的数量很少，例如大约为10条。
10.根据权利要求1至9之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述隔离元件至少部分地包括继电器(8)。
11.根据权利要求10所述的机动车辆，
其特征在于：
所述继电器(8)至少部分地为双稳态继电器。
12.根据权利要求1至11之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述隔离元件至少部分地包括半导体开关(9)。
13.根据权利要求12所述的机动车辆，
其特征在于：
所述具有半导体开关(9)的线路另外还通过自恢复保险丝(12)保护而防止电路短路。
14.根据权利要求12所述的机动车辆，
其特征在于：
安全和/或防盗系统(12，13)连接到这些线路。
15.根据权利要求1至14之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述各个线路作为车辆状态和/或当前使用的函数而激活。
16.根据权利要求15所述的机动车辆，
其特征在于：
当开启车门(车门把手信号)和/或启动遥控装置开启车门时仅仅激活访问系统(例如中央锁定，此类等等)。
17.根据权利要求16所述的机动车辆，
其特征在于：
开门信号被直接传送到所述求值器(6)。
18.根据权利要求1至17之一所述的机动车辆，
其特征在于：
通过所述求值器电路(6)进行闭合电路电流管理。
19.根据权利要求1至18之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述求值器监视电池充电状态(SOC)和电池状态。
20.根据权利要求1至19之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述求值器(微型计算机6)在用电设备分支(10，10a)被停用时建立已分配的诊断存储器区域。
21.根据权利要求1至20之一所述的机动车辆，
其特征在于：
对于从电池到分配器的电流还另外设置了电流测量元件。
22.根据权利要求1至21之一所述的机动车辆，
其特征在于：
所述被停用的供电分支在识别到短路而被停用后有时还会再开启，例如在任何重新启动期间。
23.根据权利要求22所述的机动车辆，
其特征在于：
如果短路仍然持续，例如在第五次之后，则所述重新激活不再进行。
24.根据权利要求1至23之一所述的机动车辆，
其特征在于：
具有求值器单元的若干电流分配器被用于所述车辆。
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