DE10010544A1

DE10010544A1 - Energieversorgungssystem und Energieversorgungsverfahren

Info

Publication number: DE10010544A1
Application number: DE10010544A
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Kanazawa; Makoto Uda
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2000-10-19
Also published as: JP3578656B2; US6548916B1; JP2000261301A

Abstract

Wenn eine Spannung, die größer als eine Spannung seitens einer 12V-Energieversorgung (11) und für eine An/Aus-Steuerung eines n-Kanals MOSFET (15) geeignet ist, einer zusammengehörigen An/Aus-Schaltung (19) zugeführt wird, so gibt die zusammengehörige An/Aus-Schaltung (19) an den Gate-Anschluss G ein Steuersignal aus, das ein Durchschalten und ein Sperren den n-Kanal MOSFET (15) durch die zugeführte Spannung steuert, wodurch eine An/Aus-Steuerung des n-Kanals MOSFET (15) durchgeführt wird und eine Steuerung der elektrischen Energie, die zu einer Last (13) seitens der 12V-Energieversorgung (11) zugeführt wird, ermöglicht wird. Die 36V-Energieversorgung (17) wird zur An/Aus-Steuerung des n-Kanals MOSFET (15) verwendet, um die Ausgangsspannung seitens der 12V-Energieversorgung (11) zu der Last (13) zuzuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem und ein Energieversorgungsverfahren und insbesondere ein Energieversorgungssystem, bei dem ein Halbleiterschalter dazu vorgesehen ist, um die Zuführung der elektrischen Energie von einer Energieversorgung zu einer Last zu steuern und in Abhängigkeit von einem Steuersignal angesteuert zu werden, und ein Energieversorgungsverfahren, um die Versorgung elektrischer Energie von einer Energieversorgung zu einer Last zu steuern. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Energieversorgungssystem und ein Energieversorgungsverfahren für ein Fahrzeug.

2. Beschreibung des betreffenden Standes der Technik

Bei einem Halbleiterschalter, der für diesen Typ eines Energieversorgungssystems verwendet wird, handelt es sich beispielsweise um einen n-Kanal MOSFET (Metalloxid- Halbleiter-Feldeffekttransistor). Aufgrund des sehr niedrigen Durchlasswiderstands und den geringen Kosten dieses n-Kanal MOSFET wird dieser für Automobilanwendungen verwendet.

Fig. 7 zeigt ein derartiges Energieversorgungssystem in einem Fahrzeug, bei dem eine Ausgangsspannung einer 12 V- Energieversorgung 101 einer Last 103 über den Drain-Anschluss D und den Source-Anschluss S eines n-Kanal MOSFET 105 zugeführt wird, der als ein Halbleiterschalter dient und zur Umschaltung angesteuert wird.

Zur Ansteuerung wird eine Ausgangsspannung seitens der 12 V- Energieversorgung 101 über die An/Aus-Schaltung, wo eine An- und Ausschaltung stattfindet, einer Stromquellenschaltung 109 zugeführt, die aus einer Spannungsaufwärtswandelschaltung 111 und einer Oszillatorschaltung 113 besteht. Die Schaltung 111 führt eine Aufwärtswandlung der zugeführten Spannung durch, wobei die aufwärts gewandelte Spannung der Schaltung 113 zugeführt wird, wobei diese als Grundlage dafür dient, eine oszillierende angehobene Spannung mit vorgeschriebener Frequenz zu erzeugen, die als ein Steuersignal zu dem Gate- Anschluss des n-Kanal MOSFET 105 ausgegeben wird, der hierdurch an- und ausgeschaltet wird, wodurch elektrische Energie seitens der 12 V-Energieversorgung 101 zu der Last 103 zugeführt wird.

In dieser Form wird der n-Kanal MOSFET für Automobilanwendung in der Regel versorgungsseitig (oberhalb der Last) an- und ausgeschaltet, wo demnach eine Gate-Source-Spannung vorliegt, die üblicherweise oberhalb einer Durchlassspannung liegt, wodurch es notwendig ist, eine Stromquellenschaltung vorzusehen.

Obwohl ein derartiges Energieversorgungssystem den Vorteil niedriger Kosten und eines niedrigen Durchlasswiderstandes aufweist, werden bei Anwendungen, wie etwa im Fahrzeugbereich, zusätzliche Elemente, wie etwa eine Stromquellenschaltung, benötigt. Ein Beispiel einer derartigen Anwendung ist ein intelligentes Energieversorgungssystem (IPS = Intelligent Power System), das einen n-Kanal MOSFET mit einer integrierten Stromquellenschaltung und einer Schutzschaltung aufweist, wobei dieses System teuer ist.

Darüber hinaus weist die Stromquellenschaltung eine Oszillatorschaltung auf, die auf hohen Frequenzen (einige 100 KHz) betrieben wird, um eine Verringerung der Größe des Energieversorgungssystems im Fahrzeug zu erreichen. Aus diesem Grund besteht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Oszillator Störgeräusche in dem Radio des Fahrzeugs erzeugt. Hierdurch wird eine Schaltung erforderlich, die derartige Störgeräusche reduziert, wodurch sich die Kosten des Energieversorgungssystems erhöhen.

Während ein p-Kanal MOSFET ebenso versorgungsseitig verwendet werden kann, weist dieser p-Kanal MOSFET einen größeren Chip als der n-Kanal MOSFET auf und ist zudem teurer als der n- Kanal MOSFET, um die gleiche Leistung zu erreichen.

Fig. 8 zeigt ein Energieversorgungssystem mit mehreren Spannungen, das in einem Fahrzeug noch nicht verwendet wurde.

Bei diesem Energieversorgungssystem wird eine durch einen Generator 121 erzeugte Spannung (42 V) auf eine 36 V-Batterie B1 über eine Diode D1 geladen, wobei elektrische Energie seitens der 36 V-Batterie B1 der Last 123, wie etwa einem Antriebsmotor, zugeführt wird. Die durch den Generator 121 erzeugte Spannung (42 V) wird ebenso durch einen DC/DC-Wandler 125 auf 14 V gewandelt und einer 12 V-Batterie B2 zugeführt, wobei elektrische Energie seitens der 12 V-Batterie B2 der anderen Last 127, wie etwa einer Lampe zugeführt wird.

Durch die Verwendung eines DC/DC-Wandlers zum Wandeln von 42 V auf 14 V wird ein System mit mehreren Spannungen umfassend eine Batterie für ein 36 V-System und eine Batterie für ein 12 V-System geschaffen, wodurch es möglich wird, elektrische Energie sowohl einer Hochspannungslast, wie etwa einem Antriebsmotor, als auch einer Niederspannungslast, wie etwa einer Lampe zuzuführen. Die Spannung der 36 V-Batterie ist das dreifache derjenigen der 12 V-Batterie B2, wobei der zugeführte Strom der ersten ein Drittel von der letzten bei der gleichen elektrischen Leistung beträgt, wodurch die Querschnitte der Leiter bei der Verdrahtung in Verbindung mit der 36 V-Batterie ungefähr ein Drittel von den Leitern der Verdrahtung in Verbindung mit der 12 V-Batterie ausgeführt werden können, wodurch nicht nur das Gewicht der Verdrahtung, sondern auch der Lastwirkungsgrad verbessert werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Energieversorgungssystem und ein Energieversorgungsverfahren an die Hand zu geben, das mehrere Spannungen verwendet, um eine einfache Schaltungskonfiguration zu niedrigen Kosten zu erlauben, um so auf einfache Weise die An/Aus-Steuerung einer Last zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser oben genannten Aufgabe macht sich die vorliegende Erfindung die folgende Konfiguration zu eigen.

Insbesondere umfasst ein Energieversorgungssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erste Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung; eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist; einen Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last verbunden ist; und eine Ansteuerschaltung, um den Halbleiterschalter unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal anzusteuern.

Gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht ein Energieversorgungssystem mit mehreren Spannungen, dass ein Halbleiterschalter mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration zur effektiven Energieversorgung einer Last angesteuert wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Energieversorgungssystem für ein eine Last enthaltendes Fahrzeug vorgesehen, wobei das Energieversorgungssystem umfasst: eine erste Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung; eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist; einen Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last verbunden ist; und eine Ansteuerschaltung, um den Halbleiterschalter unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal anzusteuern.

Gemäß dieser Ausführungsform ist es in einem Fahrzeug mit einer Last unter Verwendung eines Energieversorgungssystems mit mehreren Spannungen möglich, dass ein Halbleiterschalter mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration zur effektiven Energieversorgung der Last angesteuert wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist ein Energieversorgungssystem für ein einen Motor enthaltendes Fahrzeug mit ersten und zweiten Elektroden verschiedener Polarität und einem Erdverbindungsstromkreis vorgesehen, wobei das Energieversorgungssystem umfasst: eine erste Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung; eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist; einen ersten Halbleiterschalter, der zwischen der ersten Energieversorgung und der ersten Elektrode des Motors verbunden ist; einen zweiten Halbleiterschalter, der zwischen der ersten Energieversorgung und der zweiten Elektrode des Motors verbunden ist; einen dritten Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der zweiten Elektrode des Motors und dem Erdverbindungsstromkreis verbunden ist; einen vierten Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der ersten Elektrode des Motors und dem Erdverbindungsstromkreis verbunden ist; eine erste Ansteuerschaltung, um den ersten Halbleiterschalter anzusteuern; eine zweite Ansteuerschaltung, um den zweiten Halbleiterschalter anzusteuern; eine dritte Ansteuerschaltung, um unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal den dritten Halbleiterschalter anzusteuern; eine vierte Ansteuerschaltung, um unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal den vierten Halbleiterschalter anzusteuern; und eine Steuereinrichtung, der dazu ausgelegt ist, die erste, zweite, dritte und vierte Ansteuerschaltung synchron zu steuern, um eine Drehrichtung des Motors zu steuern.

Gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht ein Energieversorgungssystem mit mehreren Spannungen, dass bei einem Fahrzeug, das einen Motor und einen Erdverbindungsstromkreis aufweist, ein Satz mehrerer Halbleiterschalter synchron mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration angesteuert werden kann, um den Motor auf effektive Weise mit Energie zu versorgen.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, bei dem die An/Aus- Steuerung eines Halbleiterschalters durchgeführt wird, um die Energieversorgung seitens der ersten Energieversorgung zur Last zu steuern. Dieses Energieversorgungssystem umfasst: eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Spannung, die größer als die erste Spannung der ersten Energieversorgung und dazu geeignet ist, die An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters durchzuführen; und einen Treiber, der auf einen Steuereingangsanschluss des Halbleiterschalters eines Steuersignals ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters durch die von der zweiten Energieversorgung gelieferten zweiten Spannung.

Soweit gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die zweite Spannung, die größer als die erste Spannung der ersten Energieversorgung und dazu geeignet ist, eine An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters durchzuführen, der Steuereinrichtung der zweiten Energieversorgung zugeführt wird, gibt die Ansteuerungseinheit ein Steuersignal zur An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters der zweiten Spannung aus, um den Eingang des Halbleiterschalters zu steuern. Dies führt zu einer An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters und zur Steuerung der Versorgung der elektrischen Energie zu der Last seitens der ersten Energieversorgung. Durch Verwendung der zweiten Energieversorgung zum Durchführen einer An/Aus- Steuerung des Halbleiterschalters und durch Zuführen der elektrischen Energie zu der Last seitens der ersten Energieversorgung, um so die Versorgung der elektrischen Energie dahin zu steuern, ist es insbesondere extrem einfach, eine An/Aus-Steuerung der Last unter Verwendung einer einfachen und kostengünstigen Schaltung durchzuführen, ohne dass eine komplizierte Stromquellenschaltung erforderlich ist, die in der Vergangenheit verwendet wurde.

Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Energieversorgungssystem vorgesehen, umfassend: einen ersten Halbleiterschalter, der mit einer ersten Energieversorgung und einem ersten Ende eines Motors verbunden ist; einen zweiten Halbleiterschalter, der mit einem zweiten Ende des Motors und mit Masse verbunden ist; einen dritten Halbleiterschalter, der mit der ersten Energieversorgung und dem zweiten Ende des Motors verbunden ist; einen vierten Halbleiterschalter, der mit dem ersten Ende des Motors und Masse verbunden ist; eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Spannung, die größer als die erste Spannung der ersten Spannungsversorgung und zur An/Aus-Steuerung der ersten und dritten Halbleiterschalter geeignet ist; einen ersten Treiber, der auf einen Steuereingangsanschluss des ersten Halbleiterschalters ein Signal ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus-Steuerung des ersten Halbleiterschalters durch die zweite Spannung; einen zweiten Treiber, der eine An/Aus-Steuerung des zweiten Halbleiterschalters durchführt, der mit der An/Aus-Steuerung des ersten Halbleiterschalters verbunden ist; einen dritten Treiber, der ein Signal an den Steuereingangsanschluss des dritten Halbleiterschalters ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus-Steuerung des dritten Halbleiterschalters durch die zweite Spannung; und einen vierten Treiber, der eine An/Aus- Steuerung des vierten Halbleiterschalters durchführt, der mit der An/Aus-Steuerung des dritten Halbleiterschalters verbunden ist.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, ein Energieversorgungssystem bereitzustellen, das die Vorwärts/Rückwärts-Ansteuerung eines Motors mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration vereinfacht, ohne dass eine Stromquellenschaltung erforderlich ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Energieversorgungsverfahren vorgesehen, umfassend: Bereitstellen einer ersten Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung; Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist; Verbinden eines Halbleiterschalters zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last, wobei der Halbleiterschalter mit einer zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist; und Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als ein Ansteuersignal, um den Halbleiterschalter anzusteuern.

Gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht ein Energieversorgungssystem mit mehreren Spannungen ebenso, dass ein Halbleiterschalter auf einfache und kostengünstige Weise angesteuert wird, um auf effektive Weise Energie zu einer Last zuzuführen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Energieversorgungsverfahren für ein eine Last enthaltendes Fahrzeug vorgesehen, wobei das Energieversorgungsverfahren umfasst: Bereitstellen einer ersten Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung; Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist; Verbinden eines Halbleiterschalters zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last, wobei der Halbleiterschalter mit einer zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist; und Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als ein Ansteuersignal, um den Halbleiterschalter anzusteuern.

Gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht ein Energieversorgungssystem mit mehreren Spannungen bei einem eine Last aufweisenden Fahrzeug es ebenso, dass ein Halbleiterschalter auf einfache und kostengünstige Weise angesteuert wird, um die Last auf effektive Weise mit Energie zu versorgen.

Nach einer, weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Zuführen elektrischer Energie von einer ersten Energieversorgung zu einer Last vorgesehen, indem eine An/Aus-Steuerung eines Halbleiterschalters durchgeführt wird. Dieses Verfahren umfasst die Schritte Zuführen einer zweiten Spannung von einer zweiten Energieversorgung zu einem Treiber, wobei die zweite Spannung größer als eine erste Spannung der ersten Energieversorgung und dazu geeignet ist, eine An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters durchzuführen; und Ausgeben eines Steuersignals auf einen Steuerungseingangsanschluss eines Halbleiterschalters zur An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters durch die zweite Spannung, die von der zweiten Energieversorgung dem Treiber zugeführt wurde.

Dies bedeutet, dass es durch Verwendung einer zweiten Energieversorgung zur Durchführung einer An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters und ebenso durch Steuerung der Versorgung der elektrischen Energie zu einer Last durch Zuführen der elektrischen Energie hierzu seitens der ersten Energieversorgung extrem einfach ist, eine An/Aus-Steuerung der Last unter Verwendung einer einfachen und kostengünstigen Schaltung durchzuführen, und zwar ohne dass eine komplexe Stromquellenschaltung benötigt wird, wie diese in der Vergangenheit verwendet wurde.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen sowie weitere Aufgaben und die neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen weiter ersichtlich:

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das mit einem Energieversorgungssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das mit einem Energieversorgungssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines hybriden Energieversorgungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung als Modifikation des Energieversorgungssystems gemäß Fig. 4;

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Energieversorgungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als eine weitere Modifikation des Energieversorgungssystems gemäß Fig. 4;

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung eines umfassenden Beispiels eines Energieversorgungssystems, das herkömmliche Komponenten enthält; und

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung eines weiteren umfassenden Beispiels eines Energieversorgungssystems, das herkömmliche Komponenten enthält.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im folgenden werden im einzelnen die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt ein Energieversorgungssystem S1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Energieversorgungssystem S1 versorgt eine geerdete Last 13 und enthält eine 12 V-Energieversorgung 11, eine 36 V- Energieversorgung 17 mit einer hohen Versorgungsspannung Vs, einen schaltenden n-Kanal MOSFET (Metalloxid- Halbleiterfeldeffekttransistor) 15, der zwischen der Energieversorgung 11 und der Last 13 verbunden ist, und eine Treiber-An/Aus-Schaltung 19, die zwischen der 36 V- Energieversorgung 17 und dem MOSFET 15 verbunden ist. Die An/Aus-Schaltung 19 wird seitens der 36 V-Energieversorgung mit Energie versorgt. Der MOSFET 15 ist als nicht angereicherter FET-Typ mit einer Substratelektrode G' vorgesehen, die intern mit dem Gate-Anschluss G verbunden ist, kann allerdings auch vom angereicherten Typ sein.

Bei dem Energieversorgungssystem S1 sind verschiedene hohe und niedrige Spannungen gegenüber den 12 V- und 36 V- Energieversorgungen 11 und 17 derart vorgesehen, dass ein 12 V-Spannungsausgang seitens der 12 V-Spannungsversorgung 11 über den n-Kanal MOSFET 15 verteilt wird, wobei der Gate- Anschluss G ein An/Aus-Ansteuerungssignal Sd seitens der An/Aus-Schaltung 19 aufnimmt, dessen Wirkungsweise auf versorgte Energie seitens der 36 V-Energieversorgung 17 und einem An/Aus-Steuersignal Sc beruht, das seitens einer Steuersignalerzeugungsschaltung Ct eingespeist wird, wobei die Versorgung der elektrischen Energie zu der Last 13 gesteuert wird.

Bei dem System S1 wird elektrische Energie seitens 12 V- Energieversorgung 11 zu der Last 13 über einen Drain- Anschluss D und einen Source-Anschluss S des n-Kanal MOSFET 15 zugeführt, der als ein Halbleiterschalter dient. Bei dem MOSFET 15 weist der Drain-Anschluss D eine Drain-Spannung V_DS im Verhältnis zu dem Source-Anschluss S auf, und der Gate- Anschluss G weist eine Gate-Spannung V_GS im Verhältnis zu dem Source-Anschluss S auf. Die Last 13 umfasst eine Vorrichtung oder eine Einrichtung, wie etwa eine Rücklampe oder eine Vorderlampe, bei der elektrische Energie eingespeist wird, wenn der MOSFET 15 mit dem Ansteuerungssignal Sd seitens der An/Aus-Schaltung 19 durchgeschaltet wird. Die zusammengehörige An/Aus-Schaltung 19 enthält eine Zehnerdiode ZD, die zwischen dem Gate-Anschluss G und dem Source- Anschluss S des n-Kanal MOSFET 15 verbunden ist. Die Zehnerdiode ZD wird als Einwegdiode hinsichtlich der Gate- Spannungen V_GS betrieben, die eine spezifizierte Zehnerspannung nicht überschreiten, sowie als Bypass für jede überschreitende Spannung V_GS, die zwischen dem Gate-Anschluss G und dem Source-Anschluss S auftreten kann und die die Gate- Spannung V_GS auf ungefähr 10 V hält. Die Zehnerspannung ist im Verhältnis zu einer erlaubten maximalen Gate-Spannung V_GS ausreichend klein, die für den MOSFET 15 spezifiziert ist.

Die zusammengehörige An/Aus-Schaltung 19, die als ein schaltender Treiber arbeitet, enthält eingangsseitig einen Eingangstransistor Q2, der einen Emitter E aufweist, der mit einem geerdeten Leiter verbunden ist, einen Kollektor C, der mit einem Ende eines Eingangswiderstands R2 verbunden ist, und eine Basis B zum Aufnehmen des An/Aus-Steuersignals Sc, das zum An- und Ausschalten des Transistors Q2 eingespeist wird. Die An/Aus-Schaltung 19 weist ausgangsseitig einen Ausgangstransistor Q1 auf, der mit einer Basis B und dem anderen Ende des Eingangswiderstands R2 verbunden ist, dessen Emitter E mit dem Ausgangsanschluss der 36 V-Energieversorgung 17 und dessen Kollektor C mit dem einen Ende des Ausgangswiderstands R1 verbunden ist. Dieser Transistor Q1 wird in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des Transistors Q2 an- und ausgeschaltet, wodurch die Versorgungsspannung Vs der 36 V-Energieversorgung 17 über den Widerstand R1 zu dem Gate- Anschluss G des n-Kanal MOSFET 15 weitergeleitet wird.

Bei dem Energieversorgungssystem S1 stellt die zusammengehörige An/Aus-Schaltung 19 somit ein schaltgesteuertes Treibersignal Sd zu dem n-Kanal MOSFET 15 zur Verfügung. Der MOSFET 15 kann durch einen thermischen FET ersetzt werden, der für eine thermische Schutzfunktion ausgelegt ist.

Die Arbeitsweise des Energieversorgungssystems S1 wird nunmehr unten beschrieben.

Wenn beispielsweise das Steuersignal Sc mit einem An-Zustand (im folgenden manchmal als "An-Signal" bezeichnet) der Basis B des Eingangstransistors Q2 zugeführt wird, wird dadurch der Transistor Q2 durchgeschaltet, was den Ausgangstransistor Q1 dazu veranlasst, ebenfalls durchzuschalten.

Als Ergebnis davon wird eine seitens der Energieversorgung 17 zugeführte 36 V-Spannung auf den Gate-Anschluss G des n-Kanal MOSFET 15 über den Ausgangswiderstand R1 beaufschlagt. Diese beaufschlagte Spannung auf dem Gate-Anschluss G ist ausreichend größer als die 12 V-Versorgungsspannung für die Last 13 und schaltet somit den n-Kanal MOSFET 15 durch, wodurch die 12 V-Versorgungsspannung zu der Last 13 weitergeleitet werden kann.

Das Energieversorgungssystem S1 kann vorzugsweise auf Systeme mit mehreren Spannungen, wie etwa mit einem 12 V-Subsystem und einem 36 V-Subsystem in einem Fahrzeug angewendet werden, da die 36 V-Energieversorgung 17 dazu verwendet wird, um die An/Aus-Steuerung der Spannung V_GS zwischen dem Gate-Anschluss G und dem Source-Anschluss S des n-Kanal MOSFET 15 durchzuführen, wobei die Versorgungsspannung seitens der herkömmlich verwendeten 12 V-Energieversorgung 11 zu der Last 13 mit einer herkömmlichen An/Aus-Steuerung weitergeleitet wird. Bei dieser Anwendung kann auf einfache Weise eine An/Aus-Steuerung der 12 V-Versorgung ohne die Notwendigkeit einer aufwendigen Stromquellenschaltung (109) erreicht werden, wie dies in der Vergangenheit der Fall war. Somit kann eine einfache und kostengünstige Konfiguration verwendet werden.

Bei Durchführung einer einfachen An/Aus-Steuerung unter Verwendung der An/Aus-Schaltung 19 ist eine statische Betriebsweise möglich, ohne dass eine Oszillatorschaltung (113) als eine Stromquellenschaltung (109) vorgesehen werden muss, wodurch fast vollständig die Probleme, wie etwa der Störgeräusche eliminiert werden können.

Aufgrund einer extrem niedrigen Ausgangsimpedanz der 36 V- Energieversorgung 17 ist es zusätzlich möglich, eine Hochgeschwindigkeits-An/Aus-Steuerung unter Verwendung einer einfachen An/Aus-Schaltung 19 beispielsweise als PWM- Steuerung durchzuführen, bei der das Schaltverhältnis zwischen An- und Auszeiten gesteuert wird. Die PWM-Steuerung kann beispielsweise dazu verwendet werden, um die Helligkeit der Last 13 oder eine lineare Steuerung eines Motors durchzuführen.

Die oben genannten zwei Energieversorgungen werden vorzugsweise in einem elektrischen Verteilerkasten (Anschlusskasten) eines Fahrzeugs installiert, wodurch ein extrem einfaches und kompaktes Energieversorgungssystem realisiert werden kann.

Indem in dem Energieversorgungssystem S1 der MOSFET 15 oder ein thermischer FET mit einem integrierten thermischen Schutz vorgesehen wird, ist es zusätzlich möglich, kontaktlose und wartungsfreie Relais vorzusehen, während zur Zeit mechanische Relais, wie etwa ISO-Relais und Mikrorelais verwendet werden. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung eines thermischen FET mit einem integrierten thermischen Schutz besteht darin, dass es hierdurch überflüssig wird, getrennte Elemente, wie etwa Sicherungen, vorzusehen.

Fig. 2 zeigt ein Energieversorgungssystem S2, das gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Fahrzeug 21 installiert ist.

Im Vorbau 23 des Fahrzeugs 21 sind vorgesehen: ein Motor 27, ein Generator 29, der in Antwort auf die Antriebsleistung seitens des Motors 27 eine Wechselspannung erzeugt, einen DC/DC-Wandler 31, der eine durch den Generator 29 erzeugte Spannung (z. B. 42 V) in eine Gleichspannung 14 V wandelt, eine 36 V-Batterie B1 (entsprechend der 36 V-Energieversorgung 17 in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel S1) mit einer hohen Versorgungsspannung Vs und eine 12 V-Batterie B2 (entsprechend der 12 V-Energieversorgung 11 in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel S1).

Im Rückteil des Fahrzeugs 21 ist ein Anschlusskasten 35 angeordnet, der mit einer Spannung seitens der 12 V-Batterie B2 über ein Versorgungskabel 33a und einer Spannung seitens der 36 V-Batterie B1 über ein Versorgungskabel 33b versorgt wird, sowie Rücklampen 13a als Last. Der Anschlusskasten 35 enthält eine zusammengehörige An/Aus-Schaltung 19, der eine Spannung seitens der 36 V-Batterie B1 zugeführt wird, und einen n-Kanal MOSFET 15, dem eine Spannung seitens der 12 V- Batterie B2 über eine Sicherung 37 zugeführt wird. Die An/Aus-Schaltung 19 wird mit einem Steuersignal Sc gesteuert, das seitens einer Steuersignalerzeugungsschaltung zugeführt wird.

Das Energieversorgungssystem S2 umfasst insgesamt den Anschlusskasten 35, die Energieversorgungen B1, B2 (einschließlich der damit verbundenen Elemente 27, 29, 31) sowie eine damit verbundene Verdrahtung (einschließlich der Kabel 33a, 33b und einer Signalleitung) und stellt somit ein einfaches, kostengünstiges sowie ein effektiv kleinbauendes System dar.

Fig. 3 zeigt ein in einem Fahrzeug 21 installiertes Energieversorgungssystem S3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der unterschiedliche Aufbau gegenüber dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel S2 besteht darin, dass das Energieversorgungssystem S3 einen DC/DC-Wandler 31 und eine 12 V-Batterie B2 aufweist, die beide in dem Rückteil 25 des Fahrzeugs 21 angeordnet sind.

Zusätzlich zu den erreichten Wirkungen gemäß dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel S2 hat das Ausführungsbeispiel S3 gemäß Fig. 3 den weiteren Vorteil, dass die 36 V-Batterie B1 in dem Vorbau 23 des Fahrzeugs 21 verbleibt, wodurch ein effektiver Gewichtsausgleich in dem Fahrzeug 21 erreicht werden kann, da die 12 V-Batterie B2 in dem rückwärtigen Teil 25 installiert ist.

Fig. 4 zeigt ein in einem Fahrzeug 21 gemäß Fig. 2 oder 3 installiertes Energieversorgungssystem S4 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das dazu vorgesehen ist, einen Gleichspannungsservomotor 41 zu steuern, der ein Fensterenergiesystem bildet, das die Fensterscheiben des Fahrzeugs auf- und abbewegt, wofür eine Ansteuerung sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtsrichtung notwendig ist.

Das Energieversorgungssystem S4 weist einen ersten n-Kanal MOSFET 15a auf, der zwischen einer 12 V-Energieversorgung 11 und einer ersten externen Steuerelektrode 41a des Motors 41 mit positiver Polarität verbunden ist, einen zweiten n-Kanal MOSFET 15b, der zwischen der 12 V-Energieversorgung 11 und einer zweiten externen Steuerelektrode 41B des Motors 41 mit negativer Polarität verbunden ist, einen dritten n-Kanal MOSFET 15c, der zwischen der zweiten Elektrode 41b des Motors 41 und einen geerdeten Leiter verbunden ist, und einen vierten n-Kanal MOSFET 15d, der zwischen der ersten Elektrode 41a des Motors 41 und einem geerdeten Leiter verbunden ist. Die 12 V-Energieversorgung 11 ist für die vier n-Kanal MOSFETs 15a-15d gemeinsam vorgesehen, kann allerdings auch getrennt zur individuellen Verwendung vorgesehen sein.

Das Energieversorgungssystem S4 enthält weiterhin eine gemeinsame 36 V-Energieversorgung 17, die eine ausreichend hohe Spannung Vs aufweist, um zum Treiben jedes der MOSFETs 15a-15d verwendet zu werden, eine erste zusammengehörige An/Aus-Schaltung 19a, die zwischen der 36 V-Energieversorgung 17 und dem ersten n-Kanal MOSFET 15a verbunden ist, eine zweite zusammengehörige An/Aus-Schaltung 19b, die zwischen der 36 V-Energieversorgung 17 und dem zweiten n-Kanal MOSFET 15b vorgesehen ist, eine dritte zusammengehörige An/Aus- Schaltung 19c, die zwischen der 36 V-Energieversorgung 17 und dem dritten n-Kanal MOSFET 15c verbunden ist, eine vierte zusammengehörige An/Aus-Schaltung 19d, die zwischen der 36 V- Energieversorgung 17 und dem vierten n-Kanal MOSFET 15d verbunden ist, und eine Steuersignalerzeugungsschaltung Ct, die in einer Energiefenster-Steuereinheit vorgesehen ist und parallel zu den ersten bis vierten An/Aus-Schaltungen 19a bis 19d verbunden ist. Die 36 V-Energieversorgung 17 ist für die zusammengehörigen An/Aus-Schaltungen 19a bis 19d gemeinsam vorgesehen, kann allerdings zur individuellen Verwendung auch getrennt vorgesehen sein.

Die Steuersignalerzeugungsschaltung Ct versorgt die vier zusammengehörigen An/Aus-Schalter 19a bis 19d mit vier synchronisierten Motorsteuersignalen: einem ersten Steuersignal Sc1 zum Steuern der ersten An/Aus-Schaltung 19a, um hiervon ein Hochspannungssteuerungssignal Sd1 zu dem Gate- Anschluss G des ersten n-Kanal MOSFET 15a auszugeben, der hierdurch an- und ausgeschaltet wird, ein zweites Steuersignal Sc2 zum Steuern der zweiten An/Aus-Schaltung 19b, um hiervon ein Hochspannungsansteuerungssignal Sd2 an den Gate-Anschluss G des zweiten n-Kanal MOSFET 15b auszugeben, der hierdurch an- und ausgeschaltet wird, ein drittes Steuersignal Sc3, das mit dem ersten Steuersignal Sc1 zum Steuern der dritten An/Aus-Schaltung 19c zusammenwirkt, um hiervon ein Ansteuerungssignal Sd3 zu dem Gate-Anschluss G des dritten n-Kanal MOSFET 15c auszugeben, der hierdurch in Synchronisation mit dem MOSFET 15a an- und ausgeschaltet wird, und ein viertes Steuersignal Sc4, das mit dem zweiten Steuersignal Sc2 zum Steuern der vierten An/Aus-Schaltung 19d zusammenwirkt, um hiervon ein Ansteuerungssignal Sd4 zu dem Gate-Anschluss G des vierten n-Kanal MOSFET 15d auszugeben, der hierdurch in Synchronisation mit dem zweiten MOSFET 15b an- und ausgeschaltet wird. Die dritten und vierten An/Aus- Schaltungen 19c und 19d können vorzugsweise mit der Energieversorgung niedriger Spannung anstelle der 36 V- Energieversorgung 17 verbunden sein.

Zum Zeitpunkt, wenn der erste MOSFET 15a zum Durchschalten angesteuert wird, wird bei dem Energieversorgungssystem S4 der dritte MOSFET 15c ebenso durchgeschaltet, so dass ein Vorwärtsstrom seitens der 12 V-Energieversorgung 11 über den ersten MOSFET 15a, die Elektrode positiver Polarität 41a des Motors 41, die Elektrode negativer Polarität 41b des Motors 41 und den dritten MOSFET 15c in dieser Reihenfolge fließt, wodurch eine Drehung des Motors 41 in Vorwärtsrichtung bewirkt wird.

Dementsprechend wird zu einem anderen Zeitpunkt, wenn der zweite MOSFET 15b zum Durchschalten angesteuert wird, der vierte MOSFET 15d ebenso durchgeschaltet, so dass ein umgekehrter Strom von der 12 V-Energieversorgung 11 zu Masse über den zweiten MOSFET 15b die Elektrode 41b mit negativer Polarität des Motors 41, die Elektrode 41a mit positiver Polarität des Motors 41 und den vierten MOSFET 15d in dieser Reihenfolge fließt, wodurch eine Drehung des Motors 41 in umgekehrter Richtung bewirkt wird.

Es ist daher möglich, ein kostengünstiges Energieversorgungssystem mit einem einfachen Schaltungsaufbau bereitzustellen, ohne dass eine komplexe Stromquellenschaltung (109) verwendet werden muss, so dass der Motor 41 auf einfache Weise sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung angesteuert werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, anstatt der FETs in dem Energieversorgungssystem S4 thermische FETs vorzusehen.

Fig. 5 zeigt ein hybrides Energieversorgungssystem S5, das in dem Fahrzeug 21 gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung als eine teilweise Modifikation des Energieversorgungssystems S4 installiert ist.

Bei diesem hybriden Energieversorgungssystem S5 sind die ersten und zweiten zusammengehörigen An/Aus-Schaltungen 19a und 19b des vorangegangenen Systems S4 auf der Versorgungsseite des Motors 41 durch eine Kombination einer ersten An/Aus-Schaltung 107a ersetzt worden, die ein erstes Steuersignal Sc1 seitens einer Steuersignalerzeugungsschaltung Ct und einer 12 V- Energieversorgung 11 aufnimmt, und einer ersten Stromquellenschaltung 109a, die mit der ersten An/Aus- Schaltung 107a zusammenwirkt, um ein erstes Ansteuersignal Sd1 an dem Gate-Anschluss G des ersten n-Kanal MOSFET 15a in Übereinstimmung mit dem ersten Steuersignal Sc1 bereitzustellen, sowie einer Kombination einer zweiten An/Aus-Schaltung 107b, die ein zweites Steuersignal Sc2 seitens der Steuersignalerzeugungsschaltung Ct und der Versorgungsspannung seitens der 12 V-Energieversorung 11 aufnimmt, und einer zweiten Stromquellenschaltung 109b, die mit der zweiten An/Aus-Schaltung 107b zusammenwirkt, um ein zweites Ansteuersignal Sd2 an dem Gate-Anschluss G des zweiten n-Kanal MOSFET 15b in Abhängigkeit von dem zweiten Steuersignal Sc2 bereitzustellen, um jeweils eine komplexe Steuerung zu vorgeschriebenen Kosten zu ermöglichen. Auf der geerdeten Seite des Motors 41 weist das System S5 einen identischen Aufbau wie das System S4 auf, wobei eine Energieversorgung 57 mit einer niedrigen Spannung hierfür vorgesehen ist. Diese Energieversorgung 57 hat eine Versorgungsspannung zwischen 12 V und 36 V, kann allerdings auch durch eine 36 V-Energieversorgung ersetzt werden.

Fig. 6 zeigt ein Energieversorgungssystem S6, das in einem Fahrzeug 21 gemäß Fig. 2 oder 3 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer teilweisen Modifikation des Energieversorgungssystems S4 installiert ist.

Dieses Energieversorgungssystem S6 sieht anstatt des ersten n-Kanal MOSFET 15a des Systems S4 einen ersten p-Kanal MOSFET 16a vor, der zwischen einer 12 V-Energieversorgung 11 und einer Elektrode 41a mit positiver Polarität des Motors 41 verbunden ist, sowie anstatt des zweiten n-Kanal MOSFET 15b des Systems S4 einen zweiten p-Kanal MOSFET 16b, der zwischen der 12 V-Energieversorgung 11 und einer Elektrode 41b mit negativer Polarität des Motors 41 verbunden ist.

Bei dem Energieversorgungssystem S6 sind auf der Versorgungsseite des Motors 41 die ersten und zweiten zusammengehörigen An/Aus-Schaltungen 19a und 19b des Systems S4 durch eine Kombination einer ersten Zehnerdiode ZD1, die zwischen einem Source-Anschluss S und einem Gate-Anschluss G des ersten p-Kanal MOSFET 16a verbunden ist, und einem ersten Transistor Q3, der zwischen dem Gate-Anschluss G des MOSFET 16a und einem geerdeten Leiter verbunden ist und ein erstes Steuersignal Sc1 seitens einer Steuersignalerzeugungsschaltung Ct aufnimmt, sowie einer Kombination aus einer zweiten Zehnerdiode ZD2, die zwischen einem Source-Anschluss S und einem Gate-Anschluss G des zweiten p-Kanal MOSFET 16b verbunden ist, und einem zweiten Trransistor Q4, der zwischen dem Gate-Anschluss G des MOSFET 16b und einem geerdeten Leiter verbunden ist und ein zweites Steuersignal Sc2 seitens der Steuersignalerzeugungsschaltung Ct empfängt, ersetzt worden, um eine komplexe Steuerung zu vorgegebenen Kosten zu ermöglichen. Die ersten und zweiten Transistoren Q3 und Q4 sind mit Ausgangswiderständen R3 und R4 versehen. Auf der geerdeten Seite des Motors 41 weist das System S6 einen identischen Aufbau wie das System S4 auf, wobei eine Energieversorgung 57 mit niedriger Spannung hierfür vorgesehen ist. Die Energieversorgung 57 kann allerdings ebenso durch eine 36 V-Energieversorgung ausgewechselt werden.

Sobald das erste Steuersignal Sc1 sich aufschaltet, wird der erste Transistor Q3 durchgeschaltet und leitet einen umgeleiteten Strom durch die erste Zehnerdiode ZD1 und stellt ein erstes Ansteuersignal Sd1 an dem Gate-Anschluss G des ersten p-Kanal MOSFET 16a in Abhängigkeit von dem Steuersignal Sc1 bereit. Ebenso wird mit dem aufgeschalteten zweiten Steuersignal Sc2 der zweite Transistor Q4 durchgeschaltet, leitet einen umgeleiteten Strom durch die zweite Zehnerdiode ZD2 und stellt ein zweites Ansteuersignal Sd2 an dem Gate-Anschluss G des zweiten p-Kanal MOSFET 16b in Abhängigkeit von dem Steuersignal Sc2 bereit.

Das System S6 verwendet sowohl n-Kanal als auch p-Kanal MOSFETs und ist dazu ausgelegt, den Motor 41 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung anzusteuern.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es alternativ möglich, beispielsweise eine 24 V-Energieversorgung für eine An/Aus-Steuerung des n-Kanal MOSFET zu verwenden.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich, ist gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Halbleiterschalter durch Verwendung eines n-Kanal MOSFET realisiert, der eine An/Aus-Steuerung der Versorgung einer Last mit einer niedrigen Versorgungsspannung durchführt (Fig. 1-4) oder in zusammenwirkender Weise beeinflusst (Fig. 4-6).

Eine Energieversorgung mit einer hohen Spannung (B1) ist in dem Vorbau (23) des Fahrzeugs (Fig. 2) angeordnet, und ein Halbleiterschalter (15) ist in dem rückwärtigen Teil (25) des Fahrzeugs angeordnet, wodurch eine Gewichtsreduktion der Verdrahtung erreicht werden kann.

Durch Anordnung einer Energieversorgung (B2) mit einer niedrigen Spannung in einem rückwärtigen Teil (25) des Fahrzeugs (Fig. 3) und mit der Anordnung einer Energieversorgung (B1) mit einer hohen Spannung im Vorbau (23) des Fahrzeugs kann erreicht werden, dass das Fahrzeug in seinem Gewicht ausgeglichen ist.

Ein Energieversorgungssystem (Fig. 4) weist einen ersten Halbleiterschalter (15a) auf, der mit einer ersten Energieversorgung (11) und einem ersten Ende (41a) eines Motors (41) verbunden ist, einen zweiten Halbleiterschalter (15c, ein dritter in dem Ausführungsbeispiel), der mit dem anderen Ende (41b) des Motors und mit Masse verbunden ist, einen dritten Halbleiterschalter (15b, ein zweiter in dem Ausführungsbeispiel), der mit der ersten Energieversorgung (11) und dem anderen Ende (41b) des Motors verbunden ist, einen vierten Halbleiterschalter (15d), der mit dem einen Ende (41a) des Motors und Masse verbunden ist, eine zweite Energieversorgung (17) mit einer zweiten Spannung (36 V), die größer als die erste Spannung (12 V) der ersten Spannungsversorgung und zur An/Aus-Steuerung der ersten und dritten Halbleiterschalter (15a, 15b) geeignet ist, einen ersten Treiber (19a), der auf einen Steuereingangsanschluss (G) des ersten Halbleiterschalters (15a) ein Signal (Sd1) ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus-Steuerung des ersten Halbleiterschalters (15a) durch die zweite Spannung (36 V), einen zweiten Treiber (19c, einen dritten in dem Ausführungsbeispiel), der eine An/Aus-Steuerung des zweiten Halbleiterschalters (15c) durchführt, der mit der An/Aus- Steuerung des ersten Halbleiterschalters (15a) verbunden ist, einen dritten Treiber (19b, einen zweiten in dem Ausführungsbeispiel), der ein Signal (Sd2) an den Steuereingangsanschluss (G) des dritten Halbleiterschalters (15b) ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus-Steuerung des dritten Halbleiterschalters (15b) durch die zweite Spannung (36 V), und einen vierten Treiber (19d), der eine An/Aus- Steuerung des vierten Halbleiterschalters (15d) durchführt, der mit der An/Aus-Steuerung des dritten Halbleiterschalters (15b) verbunden ist. Durch Verwendung der zweiten Energieversorgungsspannung (36 V) zum Durchschalten des ersten Halbleiterschalters (15a) unter Verwendung des ersten Treibers (19a) sowie nachfolgender Durchschaltung des zweiten Halbleiterschalters (15c) mit gemeinsamer Durchschaltung des ersten Halbleiterschalters (15a) fließt dementsprechend Strom seitens der ersten Energieversorgung (11) zu dem ersten Halbleiterschalter (15a), dem Motor (41), dem zweiten Halbleiterschalter (15c) und Masse, wodurch der Motor (41) beispielsweise dazu bewegt wird, sich in Vorwärtsrichtung zu drehen. Durch Verwendung der zweiten Energieversorgungsspannung (36 V) zum Durchschalten des dritten Halbleiterschalters (15b) mit dem dritten Treiber (19c) sowie durch gemeinsame Durchschaltung des vierten Halbleiterschalters (15d) mit dem Durchschalten des dritten Halbleiterschalters (15b) fließt in entsprechender Weise Strom seitens der ersten Energieversorgung (11) zu dem dritten Halbleiterschalter (15b), dem Motor (41), dem vierten Halbleiterschalter (15d) und Masse, wodurch der Motor (41) dazu veranlasst wird, sich beispielsweise in Rückwärtsrichtung zu drehen.

Es ist somit möglich, ein Energieversorgungssystem (S4) bereitzustellen, das die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung eines Motors mit einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration ermöglicht, ohne dass dazu eine Stromquellenschaltung erforderlich wäre. Aufgrund der Konfiguration (S4) wird ein Energieversorgungssystem bereitgestellt, das eine einfache Ansteuerung eines Motors in sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung ermöglicht.

Die ersten und dritten Halbleiterschalter (15a, 15b) sind durch Verwendung von n-Kanal MOSFETs realisiert, die dazu verwendet werden, um eine An/Aus-Steuerung der Versorgung der ersten Versorgungsspannung (11) durchzuführen.

Eine zweite Energieversorgung (36 V) wird dazu verwendet, um eine An/Aus-Steuerung eines Halbleiterschalters (15) durchzuführen, wobei eine Ausgangsspannung (12 V) seitens einer ersten Energieversorgung (11) einer Last (13) derart zugeführt wird, dass die Versorgung elektrischer Energie zu der Last gesteuert wird. Diese Konfiguration (S1) macht das Erfordernis zum Bereitstellen einer komplexen Ladungsquellenschaltung, wie diese in der Vergangenheit verwendet wurde, hinfällig, während eine extrem einfache An/Aus-Steuerung einer Last unter Verwendung einer einfachen und kostengünstigen Schaltungskonfiguration an die Hand gegeben wird.

Die Verwendung eines n-Kanal MOSFET (15) als ein Halbleiterschalter ermöglicht eine An/Aus-Steuerung der ersten Energieversorgung (11) durch einen n-Kanal MOSFET.

Während bevorzugte Ausführungsbeispiele von Energieversorgungssystem und -verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von speziellen Begriffen beschrieben wurden, ist es ersichtlich, dass diese Beschreibung nur dem Zwecke der Erläuterung dient und dass Änderungen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Grundgedanken und den Schutzbereich der folgenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Energieversorgungssystem, umfassend:
eine erste Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung;
eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist;
einen Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last verbunden ist; und
eine Ansteuerschaltung, um den Halbleiterschalter unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal anzusteuern.

2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ansteuerschaltung einen Schaltkreis umfasst, der zwischen der zweiten Energieversorgung und dem Halbleiterschalter verbunden ist.

3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 2, wobei der Halbleiterschalter einen n-Kanal Feldeffekttransistor umfasst, der einen mit der ersten Energieversorgung verbundenen Drain-Anschluß, einen mit der Last verbundenen Source-Anschluß und einen mit dem Schaltkreis verbundenen Gate-Anschluß aufweist.

4. Energieversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei der Halbleiterschalter weiterhin eine Zenerdiode umfasst, die zwischen dem Source-Anschluß und dem Gate-Anschluß des n-Kanal Feldeffekttransistors verbunden ist.

5. Energieversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei der Schaltkreis einen ersten Transistor mit einem Emitter, der mit der zweiten Energieversorgung verbunden ist, und mit einem Kollektor, der mit dem Gate-Anschluß des n- Kanal Feldeffekttransistors verbunden ist, umfasst.

6. Energieversorgungssystem nach Anspruch 5, wobei der Schaltkreis weiterhin einen zweiten Transistor mit einem Kollektor, der mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, mit einem Emitter, der mit Masse verbunden ist, und mit einer Basis zum Abnehmen eines Steuerschaltsignals umfaßt.

7. Energieversorgungssystem für ein eine Last enthaltendes Fahrzeug, wobei das Energieversorgungssystem umfasst:
eine erste Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung;
eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist;
einen Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last verbunden ist; und
eine Ansteuerschaltung, um den Halbleiterschalter unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal anzusteuern.

8. Energieversorgungssystem nach Anspruch 7, wobei die Last eine Schlussleuchte des Fahrzeugs umfasst und wobei die zweite Energieversorgung eine Batterie umfasst, die im Vorbau des Fahrzeugs angeordnet ist.

9. Energieversorgungssystem nach Anspruch 8, wobei die erste Energieversorgung eine Batterie umfasst, die im rückwärtigen Teil des Fahrzeugs angeordnet ist.

10. Energieversorgungssystem für ein einen Motor enthaltendes Fahrzeug mit ersten und zweiten Elektroden verschiedener Polarität und einem Erdverbindungsstromkreis, wobei das Energieversorgungssystem umfasst:
eine erste Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung;
eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist;
einen ersten Halbleiterschalter, der zwischen der ersten Energieversorgung und der ersten Elektrode des Motors verbunden ist;
einen zweiten Halbleiterschalter, der zwischen der ersten Energieversorgung und der zweiten Elektrode des Motors verbunden ist;
einen dritten Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der zweiten Elektrode des Motors und dem Erdverbindungsstromkreis verbunden ist;
einen vierten Halbleiterschalter, der mit der zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist und der zwischen der ersten Elektrode des Motors und dem Erdverbindungsstromkreis verbunden ist;
eine erste Ansteuerschaltung, um den ersten Halbleiterschalter anzusteuern;
eine zweite Ansteuerschaltung, um den zweiten Halbleiterschalter anzusteuern;
eine dritte Ansteuerschaltung, um unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal den dritten Halbleiterschalter anzusteuern;
eine vierte Ansteuerschaltung, um unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als Ansteuersignal den vierten Halbleiterschalter anzusteuern; und
eine Steuereinrichtung, der dazu ausgelegt ist, die erste, zweite, dritte und vierte Ansteuerschaltung synchron zu steuern, um eine Drehrichtung des Motors zu steuern.

11. Energieversorgungssystem nach Anspruch 10,
wobei der erste Halbleiterschalter einen ersten n-Kanal Feldeffekttransistor mit einem Drain-Anschluß, der mit der ersten Energieversorgung verbunden ist, und mit einem Source-Anschluß, der mit der ersten Elektrode des Motors verbunden ist, umfasst, und wobei der zweite Halbleiterschalter einen zweiten n-Kanal Feldeffekttransistor mit einem Drain-Anschluß, der mit der ersten Energieversorgung verbunden ist, und einen Source-Anschluß, der mit der zweiten Elektrode des Motors verbunden ist, umfasst, und
wobei die erste Ansteuerschaltung einen ersten Schaltkreis, der seitens der ersten Energieversorgung gespeist und seitens der Steuereinrichtung gesteuert wird, und eine erste Stromquelle, die zwischen dem ersten Schaltkreis und einem Gate-Anschluß des ersten n- Kanal Feldeffekttransistors verbunden ist, umfasst, und wobei die zweite Ansteuerschaltung einen zweiten Schaltkreis, der seitens der ersten Energieversorgung gespeist und seitens der Steuereinrichtung gesteuert wird, und eine zweite Stromquelle, die zwischen dem zweiten Schaltkreis und einem Gate-Anschluß des zweiten n-Kanal Feldeffekttransistors verbunden ist, umfasst.

12. Energieversorgungssystem nach Anspruch 10, wobei
wobei der erste Halbleiterschalter einen ersten p-Kanal Feldeffekttransistor mit einem Source-Anschluß, der mit der ersten Energieversorgung verbunden ist, und mit einem Drain-Anschluß, der mit der ersten Elektrode des Motors verbunden ist, umfasst, und wobei der zweite Halbleiterschalter einen zweiten p-Kanal Feldeffekttransistor mit einem Source-Anschluß, der mit der ersten Energieversorgung verbunden ist, und einen Drain-Anschluß, der mit der zweiten Elektrode des Motors verbunden ist, umfasst, und
wobei die erste Ansteuerschaltung eine erste Zenerdiode, die zwischen einem Gate-Anschluß und dem Source-Anschluß des ersten p-Kanal Feldeffekttransistors angeschlossen ist, und einen ersten Schalttransistor, der zwischen dem Gate-Anschluß des ersten p-Kanal Feldeffekttransistors und dem Erdverbindungsstromkreis angeschlossen und durch die Steuereinrichtung gesteuert ist, umfasst und wobei die zweite Ansteuerschaltung eine zweite Zenerdiode, die zwischen einem Gate-Anschluß und dem Source-Anschluß des zweiten p-Kanal Feldeffekttransistors und einen zweiten Schalttransistor, der zwischen dem Gate-Anschluß des zweiten p-Kanal Feldeffekttransistors und dem Erdverbindungsstromkreis angeschlossen und durch die Steuereinrichtung ist, umfasst.

13. Energieversorgungssystem, bei dem die An/Aus-Steuerung eines Halbleiterschalters durchgeführt wird, um die Energieversorgung seitens der ersten Energieversorgung zur Last zu steuern, umfassend:
eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Spannung, die größer als die erste Spannung der ersten Energieversorgung und dazu geeignet ist, die An/Aus- Steuerung des Halbleiterschalters durchzuführen; und
einen Treiber, der auf einen Steuereingangsanschluß des Halbleiterschalters eines Steuersignals ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters durch die von der zweiten Energieversorgung gelieferten zweiten Spannung.

14. Energieversorgungssystem, umfassend:
einen ersten Halbleiterschalter, der mit einer ersten Energieversorgung und einem ersten Ende eines Motors verbunden ist;
einen zweiten Halbleiterschalter, der mit einem zweiten Ende des Motors und mit Masse verbunden ist;
einen dritten Halbleiterschalter, der mit der ersten Energieversorgung und dem zweiten Ende des Motors verbunden ist;
einen vierten Halbleiterschalter, der mit dem ersten Ende des Motors und Masse verbunden ist;
eine zweite Energieversorgung mit einer zweiten Spannung, die größer als die erste Spannung der ersten Spannungsversorgung und zur An/Aus-Steuerung der ersten und dritten Halbleiterschalter geeignet ist;
einen ersten Treiber, der auf einen Steuereingangsanschluß des ersten Halbleiterschalters ein Signal ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus- Steuerung des ersten Halbleiterschalters durch die zweite Spannung;
einen zweiten Treiber, der eine An/Aus-Steuerung des zweiten Halbleiterschalters durchführt, der mit der An/Aus-Steuerung des ersten Halbleiterschalters verbunden ist;
einen dritten Treiber, der ein Signal an den Steuereingangsanschluß des dritten Halbleiterschalters ausgibt, zum Durchführen einer An/Aus-Steuerung des dritten Halbleiterschalters durch die zweite Spannung; und
einen vierten Treiber, der eine An/Aus-Steuerung des vierten Halbleiterschalters durchführt, der mit der An/Aus-Steuerung des dritten Halbleiterschalters verbunden ist.

15. Energieversorgungsverfahren, umfassend:
Bereitstellen einer ersten Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung;
Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist;
Verbinden eines Halbleiterschalters zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last, wobei der Halbleiterschalter mit einer zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist; und
Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als ein Ansteuersignal, um den Halbleiterschalter anzusteuern.

16. Energieversorgungsverfahren für ein eine Last enthaltendes Fahrzeug, wobei das Energieversorgungsverfahren umfaßt:
Bereitstellen einer ersten Energieversorgung mit einer ersten Versorgungsspannung;
Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung, die größer als die erste Versorgungsspannung ist:
Verbinden eines Halbleiterschalters zwischen der ersten Energieversorgung und einer Last, wobei der Halbleiterschalter mit einer zweiten Versorgungsspannung ansteuerbar ist; und
Verwendung der zweiten Versorgungsspannung als ein Ansteuersignal, um den Halbleiterschalter anzusteuern.

17. Verfahren zum Zuführen elektrischer Energie von einer ersten Energieversorgung zu einer Last, indem eine An/Aus-Steuerung eines Halbleiterschalters durchgeführt wird, umfassend:
Zuführen einer zweiten Spannung von einer zweiten Energieversorgung zu einem Treiber, wobei die zweite Spannung größer als eine erste Spannung der ersten Energieversorgung und dazu geeignet ist, eine An/Aus- Steuerung des Halbleiterschalters durchzuführen;
und Ausgeben eines Steuersignals auf einen Steuerungseingangsanschluss eines Halbleiterschalters zur An/Aus-Steuerung des Halbleiterschalters durch die zweite Spannung, die von der zweiten Energieversorgung dem Treiber zugeführt wurde.