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EINLEITUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer stabilen Versorgungsspannung für eine oder mehrere Verbraucher während des Autostartbetriebs eines Fahrzeugs.
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Die hierin bereitgestellte einleitende Beschreibung dient der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Einleitungsabschnitt beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.
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Ein Fahrzeug kann seinen Verbrennungsmotor nach dem Anhalten automatisch abstellen. Ein derartiges Fahrzeug kann auch seinen Motor neu starten, bevor es aus dem Stillstand heraus beschleunigt. Diese Auto-Stopps und Auto-Starts des Motors können den Kraftstoffverbrauch verbessern, indem sie die Leerlaufzeiten des Motors und den damit verbundenen Kraftstoffverbrauch reduzieren. Ein Autostart kann eintreten, wenn ein Fahrzeugführer ein Bremspedal loslässt und/oder ein Gaspedal betätigt. Bei einem Autostart des Motors kurbelt ein Anlassermotor, der von der Fahrzeugbatterie angetrieben wird, den Motor an. Die elektrische Last, die durch den Anlassermotor auf die Batterie ausgeübt wird, kann zu einer unerwünschten Verringerung des Spannungsniveaus der Batterie während des Motorstarts führen, was zur Folge haben kann, dass der normale Betrieb anderer Fahrzeuglasten bis zum Neustart des Verbrennungsmotors verzögert werden muss.
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Somit, während die aktuellen Autostartsysteme ihren Zweck erfüllen, besteht die Notwendigkeit für ein neues und verbessertes System und Verfahren für den Autostart.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß mehreren Aspekten beinhaltet eine Schaltung zum Kompensieren einer niedrigen Batteriespannung, die für die Versorgung einer Last zur Verfügung steht, eine Stromquelle, einen Induktor, der elektrisch mit der Stromquelle verbunden ist, und einen ersten Schalter, der dazu konfiguriert ist, den Stromfluss von der Stromquelle zum Induktor zu steuern. Eine erste Diode verbindet eine erste Versorgungsschiene mit dem Induktor, wobei die erste Versorgungsschiene eine erste positive Spannung aufweist, die größer ist als die Schaltungsmasse. Ein zweiter Schalter ist so konfiguriert, dass er eine zweite Diode zwischen dem Induktor und einer zweiten Versorgungsschiene mit einer zweiten positiven Spannung, die größer als die Schaltungsmasse ist, elektrisch verbindet. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, den ersten Schalter und den zweiten Schalter so zu schalten, dass die gewünschten Spannungswerte an der ersten Versorgungsschiene und der zweiten Versorgungsschiene erreicht werden. Die zweite Versorgungsschiene ist elektrisch mit der Last verbunden. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, das Schließen des zweiten Schalters zu ermöglichen, wenn die Spannung an der Stromquelle unter einer ersten vorgegebenen Schwellenspannung liegt.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die erste positive Spannung an der ersten Versorgungsschiene größer als die zweite positive Spannung an der zweiten Versorgungsschiene.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Schaltung ferner eine Batterie, deren Minuspol mit der Schaltungsmasse verbunden ist und deren Pluspol mit der Anode einer dritten Diode verbunden ist, wobei die Kathode der dritten Diode mit der Last verbunden ist.
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Batterie die Stromquelle.
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Schaltung ferner ein Strommessgerät, das dazu konfiguriert ist, den Stromfluss zum Induktor abzutasten.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist das Strommessgerät ein Nebenschlusswiderstand.
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Richtung des Stromflusses im Induktor, um die erste positive Spannung zu erzeugen, die gleiche wie die Richtung des Stromflusses im Induktor, um die zweite positive Spannung zu erzeugen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Steuerung konfiguriert, um den zweiten Schalter in einem offenen Zustand zu halten, wenn die Spannung an der Stromquelle über einer zweiten vorbestimmten Schwellenspannung liegt.
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Gemäß mehreren Aspekten wird ein Verfahren zum Steuern einer Schaltung zum Kompensieren einer niedrigen Batteriespannung, die für die Versorgung einer Last zur Verfügung steht, offenbart. Die Schaltung, die in Verbindung mit dem Verfahren verwendet wird, beinhaltet eine Stromquelle, einen Induktor, der elektrisch mit der Stromquelle verbunden ist, und einen ersten Schalter, der zum Steuern des Stromflusses von der Stromquelle zum Induktor konfiguriert ist. Eine erste Diode verbindet eine erste Versorgungsschiene mit dem Induktor, wobei die erste Versorgungsschiene eine erste positive Spannung aufweist, die größer ist als die Schaltungsmasse. Ein zweiter Schalter ist so konfiguriert, dass er eine zweite Diode zwischen dem Induktor und einer zweiten Versorgungsschiene mit einer zweiten positiven Spannung, die größer als die Schaltungsmasse ist, elektrisch verbindet. Die zweite Versorgungsschiene ist elektrisch mit der Last verbunden. Das Verfahren beinhaltet die Schritte zum Überwachen der Spannung an der Stromquelle; das Umschalten des ersten Schalters, um einen Sollwert der ersten positiven Spannung zu erreichen, und das Umschalten des zweiten Schalters, um einen Sollwert der zweiten positiven Spannung zu erreichen, die zweite Versorgungsschiene zum Induktor, wenn die Spannung an der Stromquelle unter einer ersten vorbestimmten Schwellenspannung liegt.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren die Aufrechterhaltung des zweiten Schalters in einem offenen Zustand zu halten, wenn die Spannung an der Stromquelle über einer zweiten vorbestimmten Schwellenspannung liegt.
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In einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Umschalten des ersten Schalters und des zweiten Schalters das Aufrechterhalten des ersten Schalters in einem geschlossenen Zustand und des zweiten Schalters in einem offenen Zustand während einer ersten Phase, gefolgt vom Aufrechterhalten des ersten Schalters in einem offenen Zustand und des zweiten Schalters in einem geschlossenen Zustand während einer zweiten Phase, gefolgt vom Aufrechterhalten des ersten Schalters in einem offenen Zustand und des zweiten Schalters in einem offenen Zustand während einer dritten Phase.
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In einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird der erste Schalter in einem geschlossenen Zustand aufrechterhalten und der zweite Schalter in einem offenen Zustand während einer vierten Phase, die nach der zweiten Phase und vor der dritten Phase eintritt.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung und sind nicht dazu beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise zu begrenzen.
- 1 ist ein schematisches Diagramm einer Schaltung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 2 ist eine Darstellung des Induktorstroms gegenüber der Zeit für eine erste Betriebsart gemäß einer exemplarischen Ausführungsform; und
- 3 ist eine Darstellung des Induktorstroms gegenüber der Zeit für eine alternative Betriebsart gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung in keiner Weise einschränken.
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Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet eine Schaltung 10 zum Kompensieren einer niedrigen Batteriespannung, die für die Versorgung einer Last 42 zur Verfügung steht, eine Stromquelle 12, einen Induktor 14, der elektrisch mit der Stromquelle 12 verbunden ist, und einen ersten Schalter 16, der dazu konfiguriert ist, den Stromfluss von der Stromquelle 12 zum Induktor 14 zu steuern. Eine erste Versorgungsschiene 18 ist über eine erste Diode 20 mit dem Induktor 14 verbunden. Ein erster Ausgangskondensator 22 wird von der ersten Versorgungsschiene 18 mit der Schaltungsmasse verbunden.
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Die Stromquelle 12, der Induktor 14, der erste Schalter 16, die erste Diode 20 und der erste Ausgangskondensator 22 sind als Hochsetzsteller betriebsfähig, um eine positive Spannung zu erzeugen, die größer ist als die Spannung an der Stromquelle 12 auf der ersten Versorgungsschiene 18. Im Betrieb wird der erste Schalter 16 zwischen einem geschlossenen und einem geöffneten Zustand geschaltet. Wenn der erste Schalter 16 geschlossen ist, fließt Strom von der Stromquelle 12 durch den Induktor 14 und durch den ersten Schalter 16, und der Induktor 14 speichert Energie in einem Magnetfeld. Wenn der erste Schalter 16 geöffnet ist, wird der Strompfad durch den ersten Schalter 16 unterbrochen. Der Strom durch den Induktor 14 wird reduziert, und das Magnetfeld, das vorher beim Schließen des ersten Schalters 16 erzeugt wurde, wird zerstört, um den Stromfluss durch den Induktor 14 zur ersten Versorgungsschiene 18 aufrechtzuerhalten. Die Polarität der Spannung über dem Induktor 14 wird umgekehrt, sodass die Spannung auf der rechten Seite des Induktors 14 größer ist als die Spannung, die von der Stromquelle 12 geliefert wird. Bei geöffnetem zweiten Schalter 30 ist die Spannung auf der rechten Seite des Induktors 14 hoch genug, um die erste Diode 20 vorzuspannen und den ersten Ausgangskondensator 22 auf eine Spannung zu laden, die höher ist als die Spannung an der Stromquelle 12. Die Spannung an der ersten Versorgungsschiene 18 wird durch eine Steuerung 26 erfasst, die den Zyklus des ersten Schalters 16 steuert, um die Spannung an der ersten Versorgungsschiene 18 auf einem vorgegebenen Sollwert aufrechtzuerhalten.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 verfügt der zweite Schalter 30 über eine erste Klemme, die an der rechten Seite des Induktors 14 verbunden ist, und eine zweite Klemme, die mit der Anode einer zweiten Diode 32 verbunden ist. Die Kathode der zweiten Diode 32 ist mit einer zweiten Versorgungsschiene 34 und die zweite Versorgungsschiene 34 mit der Last 42 verbunden. Ein zweiter Ausgangskondensator 36 wird von der zweiten Versorgungsschiene 34 mit der Schaltungsmasse verbunden. Die zweite Versorgungsschiene 34 weist eine zweite positive Spannung auf, die größer ist als die Schaltungsmasse. Die Steuerung 26 ist dazu konfiguriert, das zyklische Schalten des zweiten Schalters 30 abhängig von der Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34 zu steuern. Die Steuerung 26 ist dazu konfiguriert, die Steuerung des zweiten Schalters 30 in einen geschlossenen Zustand nur dann zu ermöglichen, wenn sich der erste Schalter 16 in einem geöffneten Zustand befindet. Die Richtung des Stromflusses im Induktor 14 zum Erzeugen der Spannung an der ersten Versorgungsschiene 18 entspricht der Richtung des Stromflusses im Induktor 14 zum Erzeugen der Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34.
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Die Steuerung 26 steuert den ersten Schalter 16 und den zweiten Schalter 30 so, dass die Spannung an der ersten Versorgungsschiene 18 größer ist als die Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34. In einer nicht einschränkenden exemplarischen Ausführungsform wird die erste Versorgungsschiene 18 auf eine Spannung von ca. 65 Volt an eine Hochspannungslast 24 und die zweite Versorgungsschiene 34 auf eine Spannung von ca. 12 Volt geregelt. Bei diesen exemplarischen Spannungsniveaus ist die erste Diode 20 bei einem geschlossenen zweiten Schalter 30 invers vorgespannt, wodurch ein Stromfluss durch die erste Diode 20 verhindert wird.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist eine Batterie 38 an die Anode einer dritten Diode 40 angeschlossen. Die Kathode der dritten Diode 40 ist mit der Last 42 verbunden. Die zweite Versorgungsschiene 34 ist ebenfalls mit der Last 42 verbunden. Wenn die Spannung, die durch die Batterie 38 geliefert wird, ausreichend höher ist als die Spannung an der Anode der zweiten Diode 32, ist die zweite Diode 32 invers vorgespannt und die dritte Diode 40 ist vorwärts vorgespannt, und der Strom wird über die Batterie 38 der Last 42 zugeführt. Des Weiteren blockiert die zweite Diode 32 den Rückstrom vom zweiten Ausgangskondensator 36 oder von der zweiten Versorgungsschiene 34, wenn der erste Schalter 16 geschlossen und der zweite Schalter 30 geöffnet ist, indem sie verhindert, dass eine Body-Diode innerhalb des zweiten Schalters 30 vorwärts vorgespannt wird. Wenn die von der Batterie 38 gelieferte Spannung ausreichend niedriger ist als die Spannung an der Anode der zweiten Diode 32, wird die zweite Diode 32 vorwärts vorgespannt und die dritte Diode 40 rückwärts vorgespannt, und die Last 42 wird von der zweiten Versorgungsschiene 34 mit Strom versorgt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Steuerung 26 konfiguriert, um das Steuern des zweiten Schalters 30 in einen geschlossenen Zustand zu ermöglichen, wenn die Spannung an der Batterie 38 unter einer ersten vorgegebenen Schwellenspannung liegt. Die erste vorgegebene Schwellenspannung kann so gewählt werden, dass das Schließen des zweiten Schalters 30 freigegeben wird, wenn die Spannung an der Batterie 38 unter ein Spannungsniveau fällt, das für den Betrieb der Last 42 erforderlich ist.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Steuerung 26 konfiguriert, um ein Schließen des zweiten Schalters 30 zu verhindern, wenn die Spannung an der Batterie 38 über einer zweiten vorgegebenen Schwellenspannung liegt. Die zweite vorgegebene Schwellenspannung kann so gewählt werden, dass das Schließen des zweiten Schalters 30 verhindert wird, wenn die Spannung an der Batterie 38 über einem Spannungsniveau liegt, das für den Betrieb der Last 42 erforderlich ist.
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In einer nicht einschränkenden exemplarischen Ausführungsform ist die Stromquelle 12 die Batterie 38. In einer alternativen, nicht einschränkenden exemplarischen Ausführungsform der Offenbarung wird die Stromquelle 12 von der Batterie 38 abgeleitet, sodass ein direkter Zusammenhang zwischen der Stromquellenspannung und der Batteriespannung besteht. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Spannung an der Stromquelle 12 aufgrund von ohmschen Verlusten in einem Kabelbaum unterhalb der Spannung an der Batterie 38 liegen.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform beinhaltet die Schaltung außerdem einen Nebenschlusswiderstand 44, der zum Abtasten des Stromflusses zum Induktor 14 konfiguriert ist. Die Spannung am Nebenschlusswiderstand 44 ist proportional zum Strom durch den Nebenschlusswiderstand 44. Es ist zu beachten, dass andere bekannte Strommessgeräte, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Hall-Effektvorrichtung, verwendet werden können, ohne vom Geist oder Umfang der Offenbarung abzuweichen. Ein Signal 46, welches das Stromniveau durch den Induktor 14 anzeigt, wird an die Steuerung 26 bereitgestellt.
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Mit weiterem Bezug auf 1 empfängt die Steuerung 26 ein Spannungssignal 48, das Auskunft über die Spannung an der Batterie 38 gibt. Zusätzlich empfängt die Steuerung 26 in der Ausführungsform von 1 ein erstes Spannungsrückführsignal 50, das Auskunft über die Spannung an der ersten Versorgungsschiene 18 gibt. Die Steuerung 26 empfängt zusätzlich ein zweites Spannungsrückführsignal 52, das Auskunft über die Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34 gibt. Die Steuerung 26 stellt einen ersten Steuerausgang 54 bereit, der das Steuern des ersten Schalters 16 ermöglicht, beispielsweise durch Anlegen einer Spannung an das Gate 55 eines MOSFET-Schalters, der in der exemplarischen Ausführungsform von 1 als erster Schalter 16 konfiguriert ist. Die Steuerung 26 stellt auch einen zweiten Steuerausgang 56 bereit, der das Steuern des zweiten Schalters 30 ermöglicht, beispielsweise durch Anlegen einer Spannung an das Gate 57 eines MOSFET-Schalters, der in der exemplarischen Ausführungsform von 1 als zweiter Schalter 30 konfiguriert ist.
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2 ist eine Darstellung des Induktorstroms gegenüber der Zeit für eine erste Betriebsart einer Schaltung, wie sie in der Ausführungsform von 1 dargestellt ist. Bezugnehmend auf das Diagramm in 2 wird während eines ersten Zeitintervalls 60 der erste Schalter 16 geschlossen und der zweite Schalter 30 geöffnet. Während des ersten Zeitintervalls 60 steigt der Strom durch den Induktor 14 und speichert Energie in einem Magnetfeld, das dem Induktor 14 zugeordnet ist. Nach Ablauf des ersten Zeitintervalls 60 wird der erste Schalter 16 geöffnet und der zweite Schalter 30 für das zweite Zeitintervall 62 geschlossen. Wie in 2 zu sehen, nimmt der Strom durch den Induktor 14 im zweiten Zeitintervall 62 ab, da die im Magnetfeld des Induktors 14 gespeicherte Energie über den geschlossenen zweiten Schalter 30 auf die zweite Versorgungsschiene 34 übertragen wird. Während des zweiten Zeitintervalls 62 ist die erste Diode 20 invers vorgespannt, und es fließt kein Induktorstrom zur ersten Versorgungsschiene 18. Am Ende des zweiten Zeitintervalls 62 wird der zweite Schalter 30 geöffnet. Während des dritten Zeitintervalls 64 sind sowohl der erste Schalter 16 als auch der zweite Schalter 30 geöffnet. Die erste Diode 20 ist vorwärts vorgespannt, und die im Magnetfeld des Induktors 14 gespeicherte Energie wird über die erste Diode 20 auf die erste Versorgungsschiene 18 übertragen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform wird das erste Zeitintervall 60, in dem der erste Schalter 16 geschlossen und der zweite Schalter 30 geöffnet ist, basierend auf dem Spannungsrückführsignal 48 der Stromquelle, dem Induktorstromrückführsignal 46, dem ersten Spannungsrückführsignal 50 der Versorgungsschiene und dem zweiten Spannungsrückführsignal 52 der Versorgungsschiene bestimmt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform wird das zweite Zeitintervall 62, in dem der erste Schalter 16 geöffnet und der zweite Schalter 30 geschlossen ist, basierend auf dem zweiten Spannungsrückführsignal 52 der Versorgungsschiene und einer Gesamt-PWM (Pulse Width Modulation)-Schaltperiode 66 bestimmt.
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3 stellt eine Darstellung des Induktorstroms gegenüber der Zeit für eine alternative Betriebsart einer Schaltung dar, wie sie in der Ausführungsform von 1 dargestellt ist. Die in 3 dargestellte Betriebsart beinhaltet mehrere Induktorladephasen pro Zyklus, die sich von der in 2 dargestellten Betriebsart unterscheiden, in der eine einzige Induktorladephase pro Zyklus vorhanden war. Bezugnehmend auf das Diagramm in 3 wird während eines ersten Zeitintervalls 70 der erste Schalter 16 geschlossen und der zweite Schalter 30 geöffnet. Während des ersten Zeitintervalls 70 steigt der Strom durch den Induktor 14 und speichert Energie in einem Magnetfeld, das dem Induktor 14 zugeordnet ist. Nach Ablauf des ersten Zeitintervalls 70 wird der erste Schalter 16 geöffnet und der zweite Schalter 30 für das zweite Zeitintervall 72 ist geschlossen. Wie in 3 zu sehen, nimmt der Strom durch den Induktor 14 im zweiten Zeitintervall 72 ab, da die im Magnetfeld des Induktors 14 gespeicherte Energie über den geschlossenen zweiten Schalter 30 auf die zweite Versorgungsschiene 34 übertragen wird. Während des zweiten Zeitintervalls 72 ist die erste Diode 20 invers vorgespannt, und es fließt kein Induktorstrom zur ersten Versorgungsschiene 18. Am Ende des zweiten Zeitintervalls 72 wird der zweite Schalter 30 geöffnet und der erste Schalter 16 ist geschlossen. Während des dritten Zeitintervalls 74 steigt der Strom durch den Induktor 14 und speichert erneut Energie in einem Magnetfeld, das dem Induktor 14 zugeordnet ist. Nach Ablauf des dritten Zeitintervalls 74 wird der erste Schalter 16 geöffnet. Während des vierten Zeitintervalls 76 sind sowohl der erste Schalter 16 als auch der zweite Schalter 30 geöffnet. Die erste Diode 20 ist vorwärts vorgespannt, und die im Magnetfeld des Induktors 14 gespeicherte Energie wird über die erste Diode 20 auf die erste Versorgungsschiene 18 übertragen. Diese vier Zeitintervalle bilden eine PWM-Schaltperiode 78.
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In einer nicht einschränkenden exemplarischen Anwendung beinhaltet ein Kraftfahrzeug eine Schaltung, wie sie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist. Das Fahrzeug verfügt über mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse, die so konfiguriert ist, dass es durch Zuführen einer Spannung zur Kraftstoffeinspritzdüse, die höher ist als die von der Fahrzeugbatterie gelieferte Nennspannung, aktiviert wird. Die erste Versorgungsschiene 18 der vorliegenden Offenbarung ist zum Bereitstellen einer Einspritzdüsen-Antriebsspannung geeignet, und die in 1 dargestellte Hochspannungslast 24 kann eine Einspritzdüse darstellen. In der exemplarischen Anwendung kann die Last 42 ein oder mehrere Magnete in einem elektronisch gesteuerten Getriebe repräsentieren, worin die Magnete mit Strom versorgt werden, um die Getriebeauswahl zu bewirken. In der exemplarischen Anwendung ist die Versorgungsspannung für den Betrieb der Getriebemagnete die Nennspannung der Fahrzeugbatterie (12 Volt).
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Das Fahrzeug in der exemplarischen Anwendung ist für den Betrieb im Autostart-Modus konfiguriert. Bei einem Autostart des Motors kurbelt ein Anlassermotor, der von der Fahrzeugbatterie angetrieben wird, den Motor an. Die elektrische Last, die durch den Anlasser auf die Batterie ausgeübt wird, kann zu einer unerwünschten Verringerung des Spannungsniveaus der Batterie während des Motorstarts führen. Während des Autostarts kann die Batteriespannung von ihrem Nennwert von 12 Volt auf einen Mindestwert von 6 Volt absinken und für ca. 200 Millisekunden unter 8 Volt verharren. Die zur Verfügung stehende Batteriespannung ist möglicherweise nicht ausreichend, um eine gewünschte Steuerung der Getriebemagnete zu ermöglichen. Infolgedessen kann es erforderlich sein, die Steuerung der Getriebeauswahl zu verzögern, bis der Verbrennungsmotor neu gestartet ist und die Spannung an der Batterie wieder auf ihren Nennwert zurückgekehrt ist.
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Die Schaltung von 1 kann während des Autostarts verwendet werden, um die Spannungsversorgung für die Last 42 des Getriebemagneten zu stabilisieren. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die erste vorgegebene Schwellenspannung so gewählt werden, dass sie unter einem Spannungsniveau liegt, das unter einem Niveau liegt, das bei laufendem Motor erreicht wird, aber über einem Minimum, das während des Autostarts erreicht wird. Die zweite vorgegebene Schwellenspannung kann so gewählt werden, dass sie ein Spannungsniveau ist, das hoch genug ist, um eine ordnungsgemäße Betätigung der Last 42 des Getriebemagneten zu ermöglichen. Die zweite positive Spannung, d. h. die Spannung, auf die die zweite Versorgungsschiene geregelt wird, kann die Batterie-Nennspannung (12 Volt) sein. Die Schaltung und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung bieten mehrere Vorteile. Dies beinhaltet die Möglichkeit, das Getriebe nach einem Autostartereignis früher zu steuern. Die Simulation der in 1 dargestellten Schaltung zeigt, dass die Dauer einer Absenkung der Versorgungsspannung zur Last 42 des Getriebemagneten zu Beginn eines Autostarts in der Größenordnung von 500 Mikrosekunden liegt, bevor die Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34 die 12 Volt erreicht, um die Versorgungsspannung zur Last 42 des Getriebemagneten zu stabilisieren. Diese Reaktion ist ausreichend, um ein Auslösen von Kupplungen im Getriebe während des damit verbundenen Niederspannungstransienten an der Batterie zu verhindern, so dass der normale Fahrzeugbetrieb nach dem Autostart mit geringerer Verzögerung wieder aufgenommen werden kann.
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Die in 1 dargestellte Schaltungstopologie ermöglicht es der zweiten Versorgungsschiene 34, die gewünschte Spannung an der Last 42 des Getriebemagneten aufrechtzuerhalten, indem sie dem bereits vorhandenen Hochsetzsteller eine minimale zusätzliche Hardware (der zweite Schalter 30, die zweite Diode 32 und der zweite Ausgangskondensator 36) hinzufügt, um die erste Versorgungsschiene 18 für die Kraftstoffeinspritzdüsen in dem exemplarischen Fahrzeug bereitzustellen. Zusätzlich, indem die zweite Versorgungsschiene 34 in einer „Diode ODER“-Konfiguration mit der Batteriespannung über die zweite Diode 32 und die dritte Diode 40 versorgt wird, und indem das Erzeugen der Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34 nur dann ermöglicht wird, wenn die Batteriespannung unter der zweiten vorbestimmten Schwellenspannung liegt, müssen die Komponenten, die dem Erzeugen der Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34 zugeordnet sind, nur während eines Zeitintervalls während des Autostarts und nicht zu jeder Zeit, in der das Fahrzeug in Betrieb ist, betrieben werden. Dieser Aspekt kann das Wärmemanagement der Komponenten, die mit der Erzeugung der Spannung an der zweiten Versorgungsschiene 34 verbunden sind, erleichtern.
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Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Steuerung“ jede geeignete Kombination einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), zentrale Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und dazugehörige Arbeits- und Datenspeicher (Lesespeicher, programmierbare Lesespeicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenlaufwerke usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmware Programme oder eine kombinatorische Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -geräte, entsprechende Signal-Konditionierungs- und Pufferschaltungen ausführen sowie weitere Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Die Steuerung 26 weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, einschließlich residenter Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um eine oder mehrere gewünschte Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen können in regelmäßigen Zeitintervallen während des laufenden Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ dazu können Algorithmen in Reaktion auf ein auftretendes Ereignis ausgeführt werden.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Erfindung entfernen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Solche Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
