DE102021113589A1 - ELECTRONIC POWER DISTRIBUTOR - Google Patents

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Michael Wortberg
Thomas Rapolder
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Lisa Draexlmaier GmbH
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Abstract

Die Offenbarung betrifft einen elektronischen Stromverteiler zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen, mit einem ersten elektronischen Schalter mit einem ersten schaltbaren Strompfad, der zwischen einen Stromversorgungsanschluss und einen ersten Lastkanal der Mehrzahl von Lastkanälen geschaltet ist und ausgebildet ist, den ersten Lastkanal vor Überstrom abzusichern; einem elektrischen Bypass-Pfad, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad des ersten elektronischen Schalters zwischen den Stromversorgungsanschluss und den ersten Lastkanal geschaltet ist, wobei der elektrische Bypass-Pfad einen elektromechanischen Leistungsschalter aufweist, der ausgebildet ist, bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals, eine durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads in den elektrischen Bypass-Pfad kommutierte Kurzschlussleistung über einen Lichtbogen in dem elektromechanischen Leistungsschalter abzubauen.

Figure DE102021113589A1_0000
The disclosure relates to an electronic current distributor for supplying power to a plurality of load channels, having a first electronic switch with a first switchable current path, which is connected between a power supply connection and a first load channel of the plurality of load channels and is designed to protect the first load channel from overcurrent; an electrical bypass path that is connected in parallel to the first switchable current path of the first electronic switch between the power supply connection and the first load channel, wherein the electrical bypass path has an electromechanical power switch that is configured, in the event of a short circuit of the first load channel, a by switching off the first switchable current path in the electrical bypass path, to reduce short-circuit power commutated via an arc in the electromechanical circuit breaker.
Figure DE102021113589A1_0000

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Offenbarung betrifft einen elektronischen Stromverteiler zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen und ein Verfahren zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen. Insbesondere betrifft die Offenbarung die Ruhestromversorgung und den Schutz von MOSFETs über Bimetall Leistungsschalter (Circuit Breaker).The disclosure relates to an electronic power distributor for powering a plurality of load channels and a method for powering a plurality of load channels. In particular, the disclosure relates to the quiescent current supply and the protection of MOSFETs via bimetallic circuit breakers.

Stand der TechnikState of the art

Für zukünftige Stromverteiler soll die Kombination aus Relais und Schmelzsicherungen ersetzt werden durch MOSFET-Schalter für eine elektronische Klemmenschaltung und elektronische Absicherung der Lastkanäle. Dabei ergeben sich die folgenden Probleme: 1) Klemme 30 Kanäle (d.h. Kanäle, die an die Batteriespannung angeschlossen sind) müssen auch im Ruhezustand mit Batteriespannung versorgt werden. Ein kontinuierliches Durchschalten der MOSFETs bei gleichzeitig aktivem Kurzschlussschutz trägt allerdings zum Ruhestromverbrauch des elektronischen Stromverteilers bei. 2) Im Fall der Kurzschlussabschaltung im aktiven Modus können die MOSFETs durch induktive Überspannung geschädigt werden, soweit, dass sie unter Umständen nicht mehr trennen können. Für die Überspannungsfestigkeit wird daher typischerweise eine Schutzbeschaltung vorgesehen. Es gibt aber Fälle, in denen die wirksame Induktivität beim Kurzschluss nicht wirklich bekannt ist und eine Auslegung der Schutzbeschaltung daher problematisch ist. Bei hohen Kurzschlussströmen kann zudem die kritische Spannung für MOSFETs doch überschritten werden. 3) Im Ruhezustand des Fahrzeuges können einige Ruhe-aktive Lasten so viel Strom ziehen, dass sich die Batterie zu schnell entlädt. Eine kanalspezifische Messung zur Fehlererkennung ist daher wünschenswert. Diese ist aber bisher sehr aufwendig, da für jeden Kanal Ströme im einstelligen mA Bereich aufgelöst werden müssen. For future power distributors, the combination of relays and fuses is to be replaced by MOSFET switches for electronic terminal switching and electronic protection of the load channels. This results in the following problems: 1) Terminal 30 channels (i.e. channels that are connected to battery voltage) must also be supplied with battery voltage in the idle state. However, continuous switching of the MOSFETs with active short-circuit protection at the same time contributes to the quiescent current consumption of the electronic current distributor. 2) In the case of short-circuit shutdown in active mode, the MOSFETs can be damaged by inductive overvoltage to the extent that they may no longer be able to separate. A protective circuit is therefore typically provided for overvoltage protection. However, there are cases in which the effective inductance in the event of a short circuit is not really known and the design of the protective circuit is therefore problematic. In the case of high short-circuit currents, the critical voltage for MOSFETs can also be exceeded. 3) When the vehicle is at rest, some rest-active loads may draw so much current that the battery will drain too quickly. A channel-specific measurement for error detection is therefore desirable. So far, however, this has been very complex, since currents in the single-digit mA range have to be resolved for each channel.

4) Bei „over the Air“ (OTA) Software-Upgrades ist ein dediziertes Zurücksetzen von Lasten nach erfolgtem Upgrade wünschenswert. Bisher können nur ganze Klemme 30-F Gruppen über ein Klemmenrelais abgeschaltet werden.4) For over the air (OTA) software upgrades, a dedicated post-upgrade load reset is desirable. So far, only entire terminal 30-F groups can be switched off via a terminal relay.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Konzept für einen elektronischen Stromverteiler, insbesondere für das Bordnetz von Fahrzeugen, zu schaffen, welches die oben beschriebenen Probleme überwindet.It is an object of the invention to create a concept for an electronic power distributor, in particular for the vehicle electrical system, which overcomes the problems described above.

Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Stromverteiler für eine elektronische Klemmenschaltung und eine elektronische Absicherung der Lastkanäle zu entwerfen, der den Sicherheitsanforderungen an die Funktionale Sicherheit (FUSI) im Bordnetz von Fahrzeugen genügt.In particular, it is an object of the invention to design an electronic power distributor for an electronic terminal circuit and electronic protection of the load channels, which satisfies the safety requirements for functional safety (FUSI) in vehicle electrical systems.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.This object is solved by the objects with the features according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, the description and the drawings.

Die Offenbarung basiert auf der Idee, parallel zu den MOSFET Kanälen einen Bypass bestehend aus Dioden zur Einkopplung zusammen mit einem Bimetall-Leistungsschalter (Circuit Breaker) zu beschalten. Der Bypass erfüllt dabei die folgenden zwei Aufgaben: 1) abgesicherte Ruhestromversorgung (Verbindung zur Batterieklemme). 2) Tritt im aktiven Modus ein Kurzschluss auf, so unterbricht der MOSFET mit seiner Schnellabschaltung. Der Strom kommutiert dann zum Bypass, so dass keine Überspannung für den MOSFET entsteht. Im Bypass unterbricht dann der (elektromechanische) Circuit Breaker (d.h. Leistungsschalter). Zwischen seinen Kontakten entsteht dabei ein Lichtbogen. Der Lichtbogen baut die induktive Energie im Kreis ab und begrenzt die Überspannung auf die Lichtbogenspannung. Diese ist bei einem 1mm Kontakt-Luftspalt typischerweise kleiner als 30V. Die induktive Energie wird also im Circuit Breaker umgesetzt und nicht im MOSFET. Nur im Moment des Abreißens des Lichtbogens kann ein kurzer Überspannungsimpuls entstehen. Dieser kann dann über Avalanche im MOSFET umgesetzt werden oder über eine kleine Transil-Diode.The disclosure is based on the idea of wiring a bypass consisting of diodes for coupling together with a bimetal power switch (circuit breaker) in parallel with the MOSFET channels. The bypass fulfills the following two tasks: 1) secured quiescent current supply (connection to the battery terminal). 2) If a short circuit occurs in the active mode, the MOSFET breaks with its fast turn-off. The current then commutates to the bypass so that no overvoltage is generated for the MOSFET. The (electromechanical) circuit breaker then interrupts the bypass. An arc is created between its contacts. The arc dissipates the inductive energy in the circuit and limits the overvoltage to the arc voltage. This is typically less than 30V with a 1mm contact air gap. The inductive energy is therefore converted in the circuit breaker and not in the MOSFET. A short overvoltage impulse can only occur at the moment when the arc breaks. This can then be implemented via avalanche in the MOSFET or via a small Transil diode.

Als technischer Vorteil dieses Konzepts ergibt sich unter anderem, dass ein solcher Lichtbogen im Circuit Breaker vergleichsweise hohe induktive Energien umsetzen kann. Ein weiterer Vorteil ist die Realisierung einer redundanten Überspannungsabsicherung der MOSFETs über den Circuit Breaker und die Transil-Diode für FUSI Kanäle mit Diversität. Ferner kann eine Spannungsversorgung der Klemme 30 im Sleep Modus, d.h. Ruhestrommodus erzielt werden ohne eigenen Ruhestrombeitrag.One of the technical advantages of this concept is that such an arc can convert comparatively high inductive energies in the circuit breaker. Another advantage is the realization of a redundant overvoltage protection of the MOSFETs via the circuit breaker and the Transil diode for FUSI channels with diversity. Furthermore, a voltage supply of terminal 30 in sleep mode, i.e. quiescent current mode, can be achieved without its own quiescent current contribution.

Gemäß einem ersten Aspekt wird die oben beschriebene Aufgabe gelöst durch einen elektronischen Stromverteiler zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen, mit: einem ersten elektronischen Schalter mit einem ersten schaltbaren Strompfad, der zwischen einen Stromversorgungsanschluss und einen ersten Lastkanal der Mehrzahl von Lastkanälen geschaltet ist und ausgebildet ist, den ersten Lastkanal vor Überstrom abzusichern; einem elektrischen Bypass-Pfad, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad des ersten elektronischen Schalters zwischen den Stromversorgungsanschluss und den ersten Lastkanal geschaltet ist, wobei der elektrische Bypass-Pfad einen elektromechanischen Leistungsschalter aufweist, der ausgebildet ist, bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals, eine durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads in den elektrischen Bypass-Pfad kommutierte Kurzschlussleistung über einen Lichtbogen in dem elektromechanischen Leistungsschalter abzubauen.According to a first aspect, the object described above is achieved by an electronic current distributor for supplying power to a plurality of load channels, having: a first electronic switch with a first switchable current path, which is connected and configured between a power supply connection and a first load channel of the plurality of load channels to secure the first load channel against overcurrent; an electrical bypass path parallel to the first switchable current path of the first electronic switch is connected between the power supply connection and the first load channel, wherein the electrical bypass path has an electromechanical circuit breaker that is designed, in the event of a short circuit in the first load channel, to switch off the first switchable current path into the reduce electrical bypass path commutated short-circuit power via an arc in the electromechanical circuit breaker.

Ein solcher elektronischer Stromverteiler bietet den technischen Vorteil, dass er über den Lichtbogen im Circuit Breaker vergleichsweise hohe induktive Energien umsetzen kann. Der elektronische Stromverteiler kann eine redundante Überspannungsabsicherung der MOSFETs über den Circuit Breaker und kanalspezifische Transil-Dioden für FUSI Kanäle mit Diversität gewährleisten. Ferner kann über den Bypass-Pfad eine Spannungsversorgung der Klemme 30 im Sleep Modus ohne eigenen Ruhestrombeitrag erzielt werden.Such an electronic current distributor offers the technical advantage that it can convert comparatively high inductive energies via the arc in the circuit breaker. The electronic power distributor can ensure redundant overvoltage protection of the MOSFETs via the circuit breaker and channel-specific transil diodes for FUSI channels with diversity. In addition, the bypass path can be used to supply voltage to terminal 30 in sleep mode without making a contribution to the quiescent current.

Der elektronische Stromverteiler genügt damit den Sicherheitsanforderungen an die Funktionale Sicherheit (FUSI) im Bordnetz von Fahrzeugen.The electronic power distributor thus satisfies the safety requirements for functional safety (FUSI) in vehicle electrical systems.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers weist der elektromechanische Leistungsschalter ein Bimetall-Relais auf, das ausgebildet ist, eine thermische Erwärmung aufgrund der Kurzschlussleistung in eine mechanische Bewegung zum Öffnen eines Kontaktes des Bimetall-Relais umzusetzen.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electromechanical circuit breaker has a bimetallic relay that is designed to convert thermal heating due to the short-circuit power into a mechanical movement to open a contact of the bimetallic relay.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass das Bimetall-Relais über die mechanische Bewegung zum Öffnen des Kontaktes des Bimetall-Relais und den sich daran anschließenden Lichtbogen über die Kontakte des Relais effizient den Kurzschlussstrom in thermische Energie umwandeln und abführen kann.This achieves the technical advantage that the bimetallic relay can efficiently convert the short-circuit current into thermal energy and dissipate it via the mechanical movement to open the contact of the bimetallic relay and the subsequent arcing via the contacts of the relay.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers ist der elektromechanische Leistungsschalter ausgebildet, eine bei dem Kurzschluss des ersten Lastkanals auftretende Überspannung auf eine Spannung des Lichtbogens zu begrenzen.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electromechanical circuit breaker is designed to limit an overvoltage that occurs when the first load channel shorts to a voltage of the arc.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Überspannung auf einen definierten Wert begrenzt werden kann und es somit zu keiner Zerstörung des elektronischen Stromverteilers kommen kann.This achieves the technical advantage that the overvoltage can be limited to a defined value and the electronic power distributor cannot be destroyed.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers umfasst der elektronische Stromverteiler eine erste Transil-Diode, die parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad des ersten elektronischen Schalters und parallel zu dem elektrischen Bypass-Pfad in Sperrrichtung zwischen den Stromversorgungsanschluss und den ersten Lastkanal geschaltet ist.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electronic power distributor comprises a first transil diode connected in parallel with the first switchable current path of the first electronic switch and in parallel with the reverse-bias electrical bypass path between the power supply terminal and the first load channel.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über diese erste Transil-Diode ein redundanter Abbau des Kurzschlussstroms ermöglicht wird. Zuerst wird der Kurzschlussstrom über den Leistungsschalter geführt. Falls dies nicht mehr möglich sein sollte, kann der Kurzschlussstrom auch über die erste Transil-Diode geführt werden.This achieves the technical advantage that redundant dissipation of the short-circuit current is made possible via this first Transil diode. First, the short-circuit current is routed through the circuit breaker. If this is no longer possible, the short-circuit current can also be routed via the first Transil diode.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers ist die erste Transil-Diode ausgebildet, einen mit Abreißen des Lichtbogens in dem elektromechanischen Leistungsschalter entstehenden Überspannungsimpuls abzubauen.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the first Transil diode is designed to reduce an overvoltage pulse that occurs when the arc breaks off in the electromechanical circuit breaker.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über die Transil-Diode nur ein kleiner Teil der Kurzschlussenergie abgebaut werden braucht, während der größte Teil dieser Energie im Lichtbogen des elektromechanischen Leistungsschalters abgebaut wird.This achieves the technical advantage that only a small portion of the short-circuit energy needs to be dissipated via the Transil diode, while the majority of this energy is dissipated in the arc of the electromechanical circuit breaker.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers ist die erste Transil-Diode ausgebildet, bei dem Kurzschluss des ersten Lastkanals einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen bis eine Streuinduktivität des Bypass-Pfades überwunden ist und die Kurzschlussleistung über den Lichtbogen in dem elektromechanischen Leistungsschalter abgebaut wird.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the first transil diode is designed to absorb part of the short-circuit power in the short-circuit of the first load channel until a leakage inductance of the bypass path is overcome and the short-circuit power is reduced via the arc in the electromechanical circuit breaker.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über die Transil-Diode der sich aufbauende Teil der Kurzschlussenergie abgebaut werden kann, bevor der elektromechanische Leistungsschalter reagieren kann. Somit führt dies nicht zu einer Schädigung des elektronischen Schalters bzw. des MOSFET Transistors im Anfangsstadium eines Kurzschlusses.This achieves the technical advantage that the part of the short-circuit energy that builds up can be dissipated via the Transil diode before the electromechanical circuit breaker can react. This does not lead to damage to the electronic switch or the MOSFET transistor in the early stages of a short circuit.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers ist die erste Transil-Diode ausgebildet, bei einer Schädigung des elektromechanischen Leistungsschalters zumindest einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen und abzubauen.According to an exemplary embodiment of the electronic current distributor, the first Transil diode is designed to absorb and dissipate at least part of the short-circuit power in the event of damage to the electromechanical circuit breaker.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der elektronische Stromverteiler den Anforderungen der Funktionalen Sicherheit (FUSI) genügt, da sowohl der Leistungsschalter als auch die erste Transil-Diode in redundanter Weise zur Verfügung stehen, um die Kurzschlussenergie abzubauen.This achieves the technical advantage that the electronic power distributor meets the requirements of functional safety (FUSI), since both the circuit breaker and the first Transil diode are available in a redundant manner in order to reduce the short-circuit energy.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers umfasst der elektronische Stromverteiler einen Diagnose-Kondensator, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad des ersten elektronischen Schalters geschaltet ist, und ausgebildet ist, eine beim Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads an dem ersten schaltbaren Strompfad anliegende Spannung für eine Diagnose durch einen Mikrocontroller zu erfassen.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electronic power distributor comprises a diagnostic capacitor which is connected in parallel to the first switchable current path of the first electronic switch and is designed to detect a voltage present on the first switchable current path when the first switchable current path is switched off for a Detect diagnosis by a microcontroller.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über den Diagnose-Kondensator die an den entsprechenden Strompfaden anliegenden Spannungen erfasst werden können. Mit dieser Information kann festgestellt werden, ob die Strompfade bereits geschädigt sind, so dass rechtzeitig ein Austausch veranlasst werden kann.This achieves the technical advantage that the voltages present on the corresponding current paths can be detected via the diagnostic capacitor. This information can be used to determine whether the current paths are already damaged, so that an exchange can be initiated in good time.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers umfasst der elektronische Stromverteiler einen zweiten elektronischen Schalter mit einem zweiten schaltbaren Strompfad, der zwischen einen zweiten Lastkanal der Mehrzahl von Lastkanälen und den Stromversorgungsanschluss geschaltet ist und ausgebildet ist, den zweiten Lastkanal vor Überstrom abzusichern, wobei der elektrische Bypass-Pfad ferner parallel zu dem zweiten schaltbaren Strompfad des zweiten elektronischen Schalters zwischen den Stromversorgungsanschluss und den zweiten Lastkanal geschaltet ist.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electronic power distributor comprises a second electronic switch with a second switchable current path, which is connected between a second load channel of the plurality of load channels and the power supply connection and is designed to protect the second load channel against overcurrent, the electrical bypass -Path is also connected in parallel to the second switchable current path of the second electronic switch between the power supply terminal and the second load channel.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass ein Kurzschluss über verschiedenen Lastkanälen über den Leistungsschalter effizient abgebaut werden kann.This achieves the technical advantage that a short circuit across different load channels can be eliminated efficiently via the circuit breaker.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers weist der elektrische Bypass-Pfad eine Verzweigung auf, die den elektrischen Bypass-Pfad von einem Hauptpfad zu dem Stromversorgungsanschluss in einen ersten Unterpfad zu dem ersten Lastkanal und einen zweiten Unterpfad zu dem zweiten Lastkanal verzweigen lässt, wobei der elektromechanische Leistungsschalter in dem Hauptpfad des elektrischen Bypass-Pfades angeordnet ist.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electrical bypass path has a branch that allows the electrical bypass path to branch from a main path to the power supply connection into a first sub-path to the first load channel and a second sub-path to the second load channel, wherein the electromechanical circuit breaker is arranged in the main path of the electrical bypass path.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass nur ein Leistungsschalter für eine Mehrzahl an Lastkanälen vorgesehen werden braucht, was den elektronischen Stromverteiler sehr kosteneffizient macht.This achieves the technical advantage that only one circuit breaker needs to be provided for a plurality of load channels, which makes the electronic current distributor very cost-efficient.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers umfasst der elektronische Stromverteiler eine erste Diode, die in dem ersten Unterpfad des elektrischen Bypass-Pfades angeordnet ist und in Vorwärts-Richtung von dem Stromversorgungsanschluss zu dem ersten Lastkanal geschaltet ist, wobei die erste Diode ausgebildet ist, den ersten Lastkanal von dem zweiten Lastkanal zu entkoppeln, um bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals den ersten Lastkanal unabhängig von dem zweiten Lastkanal abzuschalten.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electronic power distributor comprises a first diode, which is arranged in the first sub-path of the electrical bypass path and is connected in the forward direction from the power supply connection to the first load channel, the first diode being formed in the to decouple the first load channel from the second load channel in order to switch off the first load channel independently of the second load channel in the event of a short circuit in the first load channel.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die verschiedenen Lastkanäle bezüglich eines Kurzschlusses entkoppelt sind, so dass ein Kurzschluss in einem Kanal sich nicht auf einen anderen Kanal auswirkt.This achieves the technical advantage that the various load channels are decoupled with regard to a short circuit, so that a short circuit in one channel does not affect another channel.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers ist der erste elektronische Schalter als ein erster MOSFET Transistor ausgebildet; und der zweite elektronische Schalter ist als ein zweiter MOSFET Transistor ausgebildet.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the first electronic switch is designed as a first MOSFET transistor; and the second electronic switch is in the form of a second MOSFET transistor.

Damit lässt sich der technische Vorteil erzielen, dass der elektronische Stromverteiler sich kosten- und aufwandsgünstig implementieren lässt unter Nutzung von Standardbauteilen wie MOSFET Transistoren, die mit geringen Kanalwiderständen verfügbar sind.The technical advantage that can be achieved in this way is that the electronic current distributor can be implemented inexpensively and with little effort using standard components such as MOSFET transistors, which are available with low channel resistances.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers weist der elektrische Bypass-Pfad einen zu dem elektromechanischen Leistungsschalter in Reihe geschalteten p-Typ MOSFET Transistor auf, der ausgebildet ist, den elektrischen Bypass-Pfad bei einer Ruhestromverletzung abzuschalten.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electrical bypass path has a p-type MOSFET transistor connected in series with the electromechanical power switch, which is designed to switch off the electrical bypass path in the event of a quiescent current violation.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass sich der Bypass-Pfad bei Ruhestromverletzung effizient abschalten lässt, so dass es zu keiner ungewollten Entladung der Batterie kommt.This achieves the technical advantage that the bypass path can be switched off efficiently if the quiescent current is violated, so that the battery does not discharge unintentionally.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers weist der elektrische Bypass-Pfad einen zu dem elektromechanischen Leistungsschalter und dem p-Typ MOSFET Transistor in Reihe geschalteten Messwiderstand auf, der ausgebildet ist, über einen Stromfluss durch den Messwiderstand eine Ruhestromverletzung anzuzeigen.According to an exemplary embodiment of the electronic current distributor, the electrical bypass path has a measuring resistor connected in series with the electromechanical power switch and the p-type MOSFET transistor, which is designed to indicate a quiescent current violation via a current flow through the measuring resistor.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über den Messwiderstand sich effizient eine Ruhestromverletzung bestimmen lässt, indem ein Spannungsabfall an dem Messwiderstand bestimmt wird. Abhängig von dem Spannungsabfall fließt ein entsprechend hoher Strom durch den Bypass-Pfad.This achieves the technical advantage that a quiescent current violation can be efficiently determined via the measuring resistor by determining a voltage drop across the measuring resistor. Depending on the voltage drop, a correspondingly high current flows through the bypass path.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Stromverteilers umfasst der elektronische Stromverteiler einen Komparator, dessen Eingänge parallel zu dem Messwiderstand geschaltet sind, und der ausgebildet ist, einen Stromfluss durch den Messwiderstand bei Ruhestromverletzung über eine Zustandsänderung am Ausgang des Komparators einem Steuerschaltkreis zur Diagnose anzuzeigen.According to an exemplary embodiment of the electronic power distributor, the electronic power distributor comprises a comparator, whose inputs are connected in parallel to the measuring resistor, and which is designed to indicate a current flow through the measuring resistor in the event of a quiescent current violation via a state change at the output of the comparator to a control circuit for diagnosis.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass sich über den Komparator effizient bestimmen lässt, ob eine Ruhestromverletzung vorliegt.This achieves the technical advantage that the comparator can be used to efficiently determine whether there is a quiescent current violation.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird die oben beschriebene Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen über einen elektronischen Stromverteiler, wobei der elektronische Stromverteiler folgendes aufweist: einen ersten elektronischen Schalter mit einem ersten schaltbaren Strompfad, der zwischen einen Stromversorgungsanschluss und einen ersten Lastkanal der Mehrzahl von Lastkanälen geschaltet ist; einen elektrischen Bypass-Pfad, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad des ersten elektronischen Schalters zwischen den Stromversorgungsanschluss und den ersten Lastkanal geschaltet ist, wobei der elektrische Bypass-Pfad einen elektromechanischen Leistungsschalter aufweist, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Absichern des ersten Lastkanals vor einem Kurzschluss durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads des ersten elektronischen Schalters; und bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals, Abbauen einer durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads in den elektrischen Bypass-Pfad kommutierten Kurzschlussleistung des ersten Lastkanals über einen Lichtbogen in dem elektromechanischen Leistungsschalter.According to a second aspect, the object described above is achieved by a method for supplying power to a plurality of load channels via an electronic power distributor, the electronic power distributor having the following: a first electronic switch with a first switchable current path, which is connected between a power supply connection and a first load channel plurality of load channels is switched; an electrical bypass path connected in parallel to the first switchable current path of the first electronic switch between the power supply connection and the first load channel, the electrical bypass path having an electromechanical power switch, the method comprising: securing the first load channel from a Short circuit due to the first switchable current path of the first electronic switch being switched off; and in the event of a short circuit in the first load channel, dissipation of a short circuit power of the first load channel, commutated by switching off the first switchable current path into the electrical bypass path, via an arc in the electromechanical circuit breaker.

Ein solches Verfahren bietet den technischen Vorteil, dass über den Lichtbogen im Circuit Breaker vergleichsweise hohe induktive Energien umgesetzt werden können, um die Kurzschlussenergie abzuführen. Das Verfahren erlaubt eine redundante Auslegung gemäß den FUSI-Kriterien. Insbesondere kann über den elektronischen Stromverteiler eine redundante Überspannungsabsicherung der MOSFETs über den Circuit Breaker und kanalspezifische Transil-Dioden für FUSI Kanäle mit Diversität gewährleistet werden. Ferner erlaubt ein solches Verfahren über den Bypass-Pfad eine Spannungsversorgung der Klemme 30 im Sleep Modus ohne eigenen Ruhestrombeitrag.Such a method offers the technical advantage that comparatively high inductive energies can be converted via the arc in the circuit breaker in order to dissipate the short-circuit energy. The procedure allows a redundant design according to the FUSI criteria. In particular, the electronic power distributor can ensure redundant overvoltage protection for the MOSFETs via the circuit breaker and channel-specific Transil diodes for FUSI channels with diversity. Furthermore, such a method allows a voltage supply of the terminal 30 in the sleep mode via the bypass path without its own quiescent current contribution.

Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt auf einer Steuerung, insbesondere einem elektronischen Sicherungsschaltkreis bzw. einem EFASic.According to a third aspect, the object is achieved by a computer program with a program code for executing the method according to the second aspect on a controller, in particular an electronic security circuit or an EFASic.

Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Computerprogramm einfach auf einer Steuerung, wie z.B. auf dem elektronischen Sicherungsschaltkreis bzw. EFASic ausgeführt werden kann.This achieves the technical advantage that the computer program can easily be run on a controller, such as the electronic safety circuit or EFASic.

Figurenlistecharacter list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines elektronischen Stromverteilers 100 gemäß der Offenbarung;
  • 2 eine schematische Darstellung eines elektronischen Stromverteilers 200 gemäß der Offenbarung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines elektronischen Stromverteilers 300 gemäß der Offenbarung;
  • 4 eine Darstellung des Stromverlaufs 401 und des Spannungsverlaufs 402 einer beispielhaften Ansteuerung des elektronischen Stromverteilers 300 aus 3; und
  • 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens 500 zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen gemäß der Offenbarung.
The invention is described in more detail below using exemplary embodiments and the figures. In the figures show:
  • 1 a schematic representation of an electronic power distributor 100 according to the disclosure;
  • 2 a schematic representation of an electronic power distributor 200 according to the disclosure;
  • 3 a schematic representation of an electronic power distributor 300 according to the disclosure;
  • 4 shows a representation of the current profile 401 and the voltage profile 402 of an exemplary activation of the electronic current distributor 300 3 ; and
  • 5 FIG. 5 is a schematic representation of a method 500 for powering a plurality of load channels according to the disclosure.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. It is understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the concept of the present invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense. Furthermore, it is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The aspects and embodiments are described with reference to the drawings, wherein like reference numbers generally refer to like elements. In the following description, numerous specific details are set forth for purposes of explanation in order to provide a thorough understanding of one or more aspects of the invention. However, it may be apparent to a person skilled in the art that one or more aspects or embodiments are disclosed with a lesser degree of specific detail can be executed. In other instances, well-known structures and elements are shown in schematic form in order to facilitate describing one or more aspects or embodiments. It is understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the concept of the present invention.

In dieser Offenbarung werden Kriterien und Anforderungen zur Funktionalen Sicherheit (FUSI) in Fahrzeugen beschrieben. Funktionale Sicherheit bezeichnet den Teil der Sicherheit eines Systems, der von der korrekten Funktion des sicherheitsbezogenen Systems und anderer risikomindernder Maßnahmen abhängt. Die Funktionale Sicherheit wird im Automobil-Bereich üblicherweise in Form von ASIL („Automotive Safety Integrity Level“) Klassen beschrieben. Die ASIL-Klassifikation setzt sich aus verschiedenen Faktoren zusammen, diese sind 1) „Severity - S“ entsprechend der Schwere des Fehlers, der Gefährdung des Nutzers oder der Umgebung; 2) „Exposure - E“ entsprechend der Eintrittswahrscheinlichkeit, d.h. Häufigkeit und/oder Dauer des Betriebszustands; 3) „Controllability - C“ entsprechend der Beherrschbarkeit des Fehlers. Aus diesen Faktoren ergeben sich vier verschiedene ASIL-Level: ASIL A: empfohlene Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10-6 / Stunde; ASIL B: empfohlene Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10-7 / Stunde; ASIL C: geforderte Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10-7 / Stunde; ASIL D: geforderte Ausfallwahrscheinlichkeit kleiner 10-8/ Stunde.In this disclosure, criteria and requirements for functional safety (FUSI) in vehicles are described. Functional safety describes that part of the safety of a system that depends on the correct functioning of the safety-related system and other risk-reducing measures. In the automotive sector, functional safety is usually described in the form of ASIL (“Automotive Safety Integrity Level”) classes. The ASIL classification is composed of various factors, these are 1) "Severity - S" according to the severity of the fault, the hazard to the user or the environment; 2) "Exposure - E" according to the probability of occurrence, ie frequency and/or duration of the operating condition; 3) "Controllability - C" according to the controllability of the error. Four different ASIL levels result from these factors: ASIL A: recommended failure probability of less than 10 -6 / hour; ASIL B: recommended probability of failure less than 10 -7 / hour; ASIL C: required probability of failure less than 10 -7 / hour; ASIL D: required probability of failure less than 10 -8 / hour.

In dieser Offenbarung werden Stromverteiler beschrieben. Ein Stromverteiler, ist ein Gerät oder eine Anordnung, z.B. auf einer Leiterplatte, in dem Sicherungs- und Schaltelemente zur Verteilung von elektrischer Energie, vornehmlich im Bereich des Niederspannungsnetzes untergebracht sind. Er befindet sich in praktisch jedem Fahrzeug. Von Stromverteilern führen elektrische Leitungen entweder direkt zu den Verbrauchsstellen, zum Beispiel zu den Sensoren, dem Lüfter oder der Innenraumbeleuchtung im KFZ oder zum nächsten untergeordneten Stromverteiler.Power distributors are described in this disclosure. A power distributor is a device or an arrangement, e.g. on a printed circuit board, in which fuse and switching elements for the distribution of electrical energy, primarily in the area of the low-voltage network, are housed. It is in almost every vehicle. Electrical lines run from power distributors either directly to the points of consumption, for example to the sensors, the fan or the interior lighting in the vehicle, or to the next subordinate power distributor.

In dieser Offenbarung werden elektronische Schalter beschrieben. Ein elektronischer Schalter, auch Analogschalter oder Halbleiterschalter genannt, ist Bestandteil einer elektronischen Schaltung, die die Funktion eines elektromechanischen Schalters realisiert. Dabei können als Schaltelemente Feldeffekttransistoren (FET), z.B. Metall-Oxid-Halbleiter FETs, und Bipolartransistoren sowie Dioden zum Einsatz kommen. Im weiteren Sinn können auch Thyristoren und Halbleiterrelais als elektronische Schalter verwendet werden.Electronic switches are described in this disclosure. An electronic switch, also known as an analog switch or semiconductor switch, is part of an electronic circuit that implements the function of an electromechanical switch. Field effect transistors (FETs), e.g. metal-oxide-semiconductor FETs, and bipolar transistors and diodes can be used as switching elements. In a broader sense, thyristors and semiconductor relays can also be used as electronic switches.

In dieser Offenbarung werden Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistoren beschrieben. Ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) ist eine zu den Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate gehörende Bauform eines Transistors, der sich durch einen Schichtstapel aus einer metallischen Gate-Elektrode, einem Halbleiter und dem dazwischen befindlichem oxidischen Dielektrikum bestimmt. Dies stellt eine Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur dar. Die Steuerung des Stromflusses im Halbleiterbereich zwischen den beiden elektrischen Anschlüssen Drain und Source erfolgt über eine Steuerspannung (Gate-Source-Spannung) bzw. Steuerpotential (Gate-Potential) an einem dritten Anschluss, dem sogenannten Gate. Dieses ist durch ein Dielektrikum vom Halbleiter (und damit von Drain und Source) elektrisch isoliert.In this disclosure, metal-oxide-semiconductor field effect transistors are described. A metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) is one of the field effect transistors with an insulated gate and is a type of transistor that is defined by a stack of layers made up of a metal gate electrode, a semiconductor and the oxidic dielectric in between. This represents a metal-insulator-semiconductor structure. The current flow in the semiconductor area between the two electrical connections drain and source is controlled via a control voltage (gate-source voltage) or control potential (gate potential) at a third connection, the so-called gate. This is electrically insulated from the semiconductor (and thus from the drain and source) by a dielectric.

In dieser Offenbarung werden elektromechanische Leistungsschalter, insbesondere Bi-Metall Leistungsschalter beschrieben. Ein elektromechanischer Leitungsschalter gemäß dieser Offenbarung ist eine Überstromschutzeinrichtung in der Elektroinstallation bzw. im Bordnetz eines Fahrzeugs. Elektromechanische Leitungsschutzschalter werden in Niederspannungsnetzen eingesetzt, um Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge eines zu hohen Stroms zu schützen. Beim Bi-Metall Leistungsschalter erfolgt die Auslösung bei Überlast, wie im Folgenden beschrieben. Wenn der vorgegebene Nennwert des durch den Leitungsschalter fließenden Stromes längere Zeit erheblich überschritten wird, erfolgt die Abschaltung. Die Zeit bis zur Auslösung hängt von der Stärke des Überstroms ab; bei hohem Überstrom ist sie kürzer als bei geringer Überschreitung des Nennstromes. Zur Auslösung wird ein Bimetall verwendet, das sich bei Erwärmung durch den durchfließenden Strom verbiegt und den Abschaltmechanismus auslöst (thermische Auslösung).Electromechanical circuit breakers, in particular bi-metal circuit breakers, are described in this disclosure. An electromechanical circuit breaker according to this disclosure is an overcurrent protection device in the electrical installation or in the vehicle electrical system. Electromechanical miniature circuit breakers are used in low-voltage networks to protect lines from damage caused by heating due to excessive current. In the case of bi-metal circuit breakers, tripping occurs in the event of an overload, as described below. If the specified nominal value of the current flowing through the circuit breaker is significantly exceeded for a longer period of time, the circuit breaker is switched off. The time to trip depends on the magnitude of the overcurrent; in the case of a high overcurrent, it is shorter than when the rated current is only slightly exceeded. A bimetal is used for triggering, which bends when heated by the current flowing through it and triggers the switch-off mechanism (thermal triggering).

In dieser Offenbarung werden Transil-Dioden beschrieben. Suppressor-Dioden, auch „Transient Voltage Suppressor“ (TVS) oder Transil-Dioden genannt, sind Dioden zum Schutz elektronischer Schaltungen vor kurzzeitigen Spannungsimpulsen. In an die Schaltung angeschlossenen Leitungen können solche Spannungspulse durch Schaltvorgänge im Netz oder nahe Blitzschläge auftreten. Die dabei kurzzeitig erreichte Spannung kann ausreichen, um Halbleiterbauelemente in der Schaltung zu zerstören. Transil-Dioden werden leitend, wenn eine bauelementspezifische Spannungsschwelle überschritten wird. Der Strom des Impulses wird durch Parallelschaltung an dem zu schützenden Bauteil vorbeigeführt. Dadurch kann sich keine zerstörerische Spannung oberhalb der Durchbruchspannung der Transil-Diode aufbauen. Dabei verhält sich diese Diode im normalen Betriebsfall, abgesehen von einem geringen Leckstrom und einer zusätzlichen Kapazität, welche insbesondere bei hochfrequenten Anwendungen störend wirkt, neutral.Transil diodes are described in this disclosure. Suppressor diodes, also known as "Transient Voltage Suppressors" (TVS) or Transil diodes, are diodes used to protect electronic circuits from brief voltage pulses. Such voltage pulses can occur in lines connected to the circuit as a result of switching processes in the network or near lightning strikes. The voltage that is briefly reached can be sufficient to destroy semiconductor components in the circuit. Transil diodes become conductive when a component-specific voltage threshold is exceeded. The current of the pulse is routed past the component to be protected by parallel switching. As a result, no destructive voltage can build up above the breakdown voltage of the Transil diode. In normal operation, this diode behaves, apart from a low leakage current and an additional capacitance, which is particularly disruptive in high-frequency applications, neutral.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektronischen Stromverteilers 100 gemäß der Offenbarung. Der elektronische Stromverteiler 100 dient zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen 101, 102. 1 10 shows a schematic representation of an electronic power distributor 100 according to the disclosure. The electronic power distributor 100 is used to supply power to a plurality of load channels 101, 102.

Der elektronische Stromverteiler 100 umfasst einen ersten elektronischen Schalter 110 mit einem ersten schaltbaren Strompfad 111, der zwischen einen Stromversorgungsanschluss 150 und einen ersten Lastkanal 101 der Mehrzahl von Lastkanälen 101, 102 geschaltet ist und ausgebildet ist, den ersten Lastkanal 101 vor Überstrom abzusichern.The electronic power distributor 100 includes a first electronic switch 110 with a first switchable current path 111, which is connected between a power supply connection 150 and a first load channel 101 of the plurality of load channels 101, 102 and is designed to protect the first load channel 101 against overcurrent.

Der elektronische Stromverteiler 100 umfasst einen elektrischen Bypass-Pfad 140, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad 111 des ersten elektronischen Schalters 110 zwischen den Stromversorgungsanschluss 150 und den ersten Lastkanal 101 geschaltet ist. Der elektrische Bypass-Pfad 140 weist einen elektromechanischen Leistungsschalter 143 auf, der ausgebildet ist, bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals 101, eine durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads 111 in den elektrischen Bypass-Pfad 140 kommutierte Kurzschlussleistung über einen Lichtbogen 144 in dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 abzubauen.The electronic power distributor 100 includes an electrical bypass path 140 which is connected in parallel to the first switchable current path 111 of the first electronic switch 110 between the power supply connection 150 and the first load channel 101 . The electrical bypass path 140 has an electromechanical circuit breaker 143, which is designed, in the event of a short circuit in the first load channel 101, to switch off the first switchable current path 111 in the electrical bypass path 140 short-circuit power commutated via an arc 144 in the electromechanical Dismantle circuit breaker 143.

Der Stromversorgungsanschluss 150 kann beispielsweise einen Netzspannungsanschluss eines Fahrzeugs umfassen, beispielsweise eine Batterieklemme mit 12V.The power supply connection 150 can comprise, for example, a mains voltage connection of a vehicle, for example a 12V battery terminal.

In dem Ausführungsbeispiel der 1 umfasst der elektronische Stromverteiler 100 einen zweiten elektronischen Schalter 120 mit einem zweiten schaltbaren Strompfad 121, der zwischen den Stromversorgungsanschluss 150 und einen zweiten Lastkanal 102 der Mehrzahl von Lastkanälen 101, 102 geschaltet ist und ausgebildet ist, den zweiten Lastkanal 101 vor Überstrom abzusichern.In the embodiment of 1 the electronic power distributor 100 includes a second electronic switch 120 with a second switchable current path 121, which is connected between the power supply connection 150 and a second load channel 102 of the plurality of load channels 101, 102 and is designed to protect the second load channel 101 against overcurrent.

Der elektromechanische Leistungsschalter 143 kann ferner ausgebildet sein, bei einem Kurzschluss des zweiten Lastkanals 102, eine durch ein Abschalten des zweiten schaltbaren Strompfads 121 in den elektrischen Bypass-Pfad 140 kommutierte Kurzschlussleistung über einen Lichtbogen 144 in dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 abzubauen.The electromechanical circuit breaker 143 can also be designed, in the event of a short circuit in the second load channel 102, to dissipate short-circuit power commutated into the electrical bypass path 140 by switching off the second switchable current path 121 via an arc 144 in the electromechanical circuit breaker 143.

Der elektromechanische Leistungsschalter 143 kann ein Bimetall-Relais aufweisen, das ausgebildet ist, eine thermische Erwärmung aufgrund der Kurzschlussleistung in eine mechanische Bewegung zum Öffnen eines Kontaktes des Bimetall-Relais umzusetzen.The electromechanical power switch 143 can have a bimetallic relay, which is designed to convert thermal heating due to the short-circuit power into a mechanical movement for opening a contact of the bimetallic relay.

Der elektromechanische Leistungsschalter 143 kann ausgebildet sein, eine bei dem Kurzschluss des ersten Lastkanals 101 auftretende Überspannung auf eine Spannung des Lichtbogens 144 zu begrenzen.The electromechanical power switch 143 can be designed to limit an overvoltage that occurs when the first load channel 101 shorts to a voltage of the arc 144 .

Der elektronische Stromverteiler 100 kann eine erste Transil-Diode 112 umfassen, die parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad 111 des ersten elektronischen Schalters 110 und parallel zu dem elektrischen Bypass-Pfad 140 in Sperrrichtung zwischen den Stromversorgungsanschluss 150 und den ersten Lastkanal 101 geschaltet ist.The electronic current distributor 100 may include a first transil diode 112 connected in parallel with the first switchable current path 111 of the first electronic switch 110 and in parallel with the reverse electrical bypass path 140 between the power supply terminal 150 and the first load channel 101 .

Die erste Transil-Diode 112 kann ausgebildet sein, einen mit Abreißen des Lichtbogens 144 in dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 entstehenden Überspannungsimpuls abzubauen.The first transil diode 112 can be designed to dissipate an overvoltage pulse that occurs when the arc 144 breaks off in the electromechanical circuit breaker 143 .

Die erste Transil-Diode 112 kann ausgebildet sein, bei dem Kurzschluss des ersten Lastkanals 101 einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen bis eine Streuinduktivität 113 des elektrischen Bypass-Pfades 140 überwunden ist und die Kurzschlussleistung über den Lichtbogen 144 in dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 abgebaut wird.The first Transil diode 112 can be designed to absorb part of the short-circuit power in the short-circuit of the first load channel 101 until a leakage inductance 113 of the electrical bypass path 140 is overcome and the short-circuit power via the arc 144 in the electromechanical power switch 143 is reduced.

Die erste Transil-Diode 112 kann ausgebildet sein, bei einer Schädigung des elektromechanischen Leistungsschalters 143 zumindest einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen und abzubauen.The first transil diode 112 can be designed to absorb and dissipate at least part of the short-circuit power in the event of damage to the electromechanical circuit breaker 143 .

Der elektronische Stromverteiler 100 kann eine zweite Transil-Diode 122 umfassen, die parallel zu dem zweiten schaltbaren Strompfad 121 des zweiten elektronischen Schalters 120 und parallel zu dem elektrischen Bypass-Pfad 140 in Sperrrichtung zwischen den Stromversorgungsanschluss 150 und den zweiten Lastkanal 102 geschaltet ist.The electronic power distributor 100 may include a second transil diode 122 connected in parallel with the second switchable current path 121 of the second electronic switch 120 and in parallel with the reverse electrical bypass path 140 between the power terminal 150 and the second load channel 102 .

Die zweite Transil-Diode 122 kann ausgebildet sein, einen mit Abreißen des Lichtbogens 144 in dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 entstehenden Überspannungsimpuls abzubauen.The second Transil diode 122 can be designed to dissipate an overvoltage pulse that occurs when the arc 144 breaks off in the electromechanical circuit breaker 143 .

Die zweite Transil-Diode 112 kann ausgebildet sein, bei dem Kurzschluss des zweiten Lastkanals 102 einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen bis eine Streuinduktivität 123 des elektrischen Bypass-Pfades 140 überwunden ist und die Kurzschlussleistung über den Lichtbogen 144 in dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 abgebaut wird.The second Transil diode 112 can be designed to absorb part of the short-circuit power in the short-circuit of the second load channel 102 until a leakage inductance 123 of the electrical bypass path 140 is overcome and the short-circuit power via the arc 144 in the electromechanical power switch 143 is reduced.

Die zweite Transil-Diode 122 kann ausgebildet sein, bei einer Schädigung des elektromechanischen Leistungsschalters 143 zumindest einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen und abzubauen.The second transil diode 122 can be formed, at least in part, in the event of damage to the electromechanical circuit breaker 143 absorb and dissipate the short-circuit power.

Wie oben beschrieben, kann der elektronische Stromverteiler 100 einen zweiten elektronischen Schalter 120 umfassen mit einem zweiten schaltbaren Strompfad 121, der zwischen einen zweiten Lastkanal 102 der Mehrzahl von Lastkanälen 101, 102 und den Stromversorgungsanschluss 150 geschaltet ist und ausgebildet ist, den zweiten Lastkanal 102 vor Überstrom abzusichern. Der elektrische Bypass-Pfad 140 ist ferner parallel zu dem zweiten schaltbaren Strompfad 121 des zweiten elektronischen Schalters 120 zwischen den Stromversorgungsanschluss 150 und den zweiten Lastkanal 102 geschaltet.As described above, the electronic current distributor 100 can include a second electronic switch 120 with a second switchable current path 121, which is connected between a second load channel 102 of the plurality of load channels 101, 102 and the power supply connection 150 and is designed to have the second load channel 102 in front protect against overcurrent. The electrical bypass path 140 is also connected in parallel to the second switchable current path 121 of the second electronic switch 120 between the power supply connection 150 and the second load channel 102 .

Der elektronische Stromverteiler 100 umfasst in der Darstellung der 1 eine beispielhafte Anzahl von zwei Lastkanälen 101, 102. Jeder Kanal 101, 102 ist durch einen entsprechenden elektronischen Schalter 110, 120 vor Kurzschluss oder Überstrom abgesichert. Der elektronische Stromverteiler 100 dient dazu, die jeweiligen Lastpfade an die Stromversorgung anzuschließen, z.B. eine Innenraumbeleuchtung, eine Kühlung, eine Fensterhebeanlage, etc. des Fahrzeugs. Jeder Lastkanal 101, 102 ist an den Spannungsversorgungsanschluss bzw. die Spannungsversorgungsklemme 150 anschließbar, um den entsprechenden Lastkanal und damit die daran angeschlossene Last mit Strom zu versorgen. In 1 sind eine beispielhafte Anzahl von zwei Lastkanälen 101, 102 dargestellt. Andere Konfigurationen mit unterschiedlicher Anzahl von Lastkanälen sind natürlich auch realisierbar, z.B. eine Konfiguration mit drei Lastkanälen, wie beispielsweise in 3 dargestellt oder eine Konfiguration mit 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Kanälen. Es versteht sich, dass auch eine Konfiguration von nur einem Lastkanal realisierbar ist, und von dieser Offenbarung mit eingeschlossen ist.The electronic power distributor 100 includes in the representation of 1 an exemplary number of two load channels 101, 102. Each channel 101, 102 is protected by a corresponding electronic switch 110, 120 against short circuits or overcurrents. The electronic power distributor 100 is used to connect the respective load paths to the power supply, for example interior lighting, cooling, a window lift system, etc. of the vehicle. Each load channel 101, 102 can be connected to the voltage supply connection or the voltage supply terminal 150 in order to supply the corresponding load channel and thus the load connected to it with current. In 1 an exemplary number of two load channels 101, 102 are shown. Of course, other configurations with a different number of load channels can also be implemented, e.g. a configuration with three load channels, such as in 3 shown or a configuration with 4, 5, 6, 7, 8 or more channels. It goes without saying that a configuration of only one load channel can also be implemented and is included in this disclosure.

Der elektrische Bypass-Pfad 140 kann eine Verzweigung aufweisen, die den elektrischen Bypass-Pfad 140 von einem Hauptpfad 140 zu dem Stromversorgungsanschluss 150 in einen ersten Unterpfad 141 zu dem ersten Lastkanal 101 und einen zweiten Unterpfad 142 zu dem zweiten Lastkanal 102 verzweigen lässt. Der elektromechanische Leistungsschalter 143 kann in dem Hauptpfad 140 des elektrischen Bypass-Pfades angeordnet sein, wie in 1 dargestellt.The electrical bypass path 140 may have a branch that branches the electrical bypass path 140 from a main path 140 to the power supply terminal 150 into a first sub-path 141 to the first load channel 101 and a second sub-path 142 to the second load channel 102 . The electromechanical power switch 143 can be arranged in the main path 140 of the electrical bypass path, as in FIG 1 shown.

Der elektronische Stromverteiler 100 kann ferner eine erste Diode 145 umfassen, die in dem ersten Unterpfad 141 des elektrischen Bypass-Pfades 140 angeordnet sein kann und in Vorwärts-Richtung von dem Stromversorgungsanschluss 150 zu dem ersten Lastkanal 101 geschaltet ist. Die erste Diode 145 kann ausgebildet sein, den ersten Lastkanal 101 von dem zweiten Lastkanal 102 zu entkoppeln, um bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals 101 den ersten Lastkanal 101 unabhängig von dem zweiten Lastkanal 102 abzuschalten.The electronic power distributor 100 may further include a first diode 145 that may be arranged in the first sub-path 141 of the electrical bypass path 140 and connected in the forward direction from the power supply terminal 150 to the first load channel 101 . The first diode 145 can be designed to decouple the first load channel 101 from the second load channel 102 in order to switch off the first load channel 101 independently of the second load channel 102 in the event of a short circuit in the first load channel 101 .

Der elektronische Stromverteiler 100 kann ferner eine zweite Diode 146 umfassen, die in dem zweiten Unterpfad 142 des elektrischen Bypass-Pfades 140 angeordnet sein kann und in Vorwärts-Richtung von dem Stromversorgungsanschluss 150 zu dem zweiten Lastkanal 102 geschaltet ist. Die zweite Diode 146 kann ausgebildet sein, den zweiten Lastkanal 102 von dem ersten Lastkanal 101 zu entkoppeln, um bei einem Kurzschluss des zweiten Lastkanals 102 den zweiten Lastkanal 102 unabhängig von dem ersten Lastkanal 101 abzuschalten.The electronic power distributor 100 may further include a second diode 146 that may be arranged in the second sub-path 142 of the bypass electrical path 140 and connected in the forward direction from the power supply terminal 150 to the second load channel 102 . The second diode 146 can be designed to decouple the second load channel 102 from the first load channel 101 in order to switch off the second load channel 102 independently of the first load channel 101 in the event of a short circuit in the second load channel 102 .

Der erste elektronische Schalter 110 kann als ein erster MOSFET Transistor M1 ausgebildet sein, wie in 1 dargestellt. Der zweite elektronische Schalter 120 kann als ein zweiter MOSFET Transistor M2 ausgebildet sein, wie in 1 dargestellt. Beide MOSFETs können p-Kanal oder n-Kanal MOSFETs sein.The first electronic switch 110 can be formed as a first MOSFET transistor M1, as in FIG 1 shown. The second electronic switch 120 can be formed as a second MOSFET transistor M2, as in FIG 1 shown. Both MOSFETs can be p-channel or n-channel MOSFETs.

Der elektronische Stromverteiler 100 kann ferner einen Diagnose-Kondensator 214 aufweisen, wie zu 2 näher beschrieben, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad 111 des ersten elektronischen Schalters 110 geschaltet ist, und ausgebildet ist, eine beim Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads 111 an dem ersten schaltbaren Strompfad 111 anliegende Spannung für eine Diagnose durch einen Mikrocontroller 260 zu erfassen.The electronic power distributor 100 can also have a diagnostic capacitor 214, as shown in FIG 2 described in more detail, which is connected in parallel to the first switchable current path 111 of the first electronic switch 110, and is designed to detect a voltage present on the first switchable current path 111 when the first switchable current path 111 is switched off for a diagnosis by a microcontroller 260.

Der elektrische Bypass-Pfad 140 kann ferner einen zu dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 in Reihe geschalteten p-Typ MOSFET Transistor 341 aufweisen, wie in 3 dargestellt, der ausgebildet ist, den elektrischen Bypass-Pfad 140 bei einer Ruhestromverletzung abzuschalten. Eine Ruhestromverletzung tritt beispielsweise dann auf, wenn das Fahrzeug sich im „Sleeping Mode“, d.h. im Ruhemodus befindet, beispielsweise wenn der Zündschlüssel gezogen ist, aber trotzdem einige Stromverbraucher aktiv sind und einen Strom über die Batterie ziehen, der oberhalb einer vorgegebenen tolerierbaren Schwelle liegt. Diese Schwelle kann beispielsweise so eingestellt werden, dass geringe Ströme von der Batterie gezogen werden können, nicht aber größere Ströme, welche die tolerierbare Schwelle überschreiten und zu einem zu schnellen Entladen der Batterie im Ruhezustand führen mit dem Risiko der Totalentladung im Ruhezustand.The electrical bypass path 140 may further include a p-type MOSFET transistor 341 connected in series with the electromechanical power switch 143, as shown in FIG 3 shown configured to turn off the electrical bypass path 140 in the event of a quiescent current violation. A quiescent current violation occurs, for example, when the vehicle is in "sleeping mode", ie in rest mode, for example when the ignition key is removed, but some current consumers are still active and draw a current through the battery that is above a predetermined tolerable threshold . This threshold can be set, for example, in such a way that small currents can be drawn from the battery, but not larger currents that exceed the tolerable threshold and lead to the battery being discharged too quickly in the idle state, with the risk of total discharge in the idle state.

Der elektrische Bypass-Pfad 140 kann einen zu dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 und dem p-Typ MOSFET Transistor 341 in Reihe geschalteten Messwiderstand 342 aufweisen, wie in 3 dargestellt, der ausgebildet ist, über einen Stromfluss durch den Messwiderstand 342 eine Ruhestromverletzung anzuzeigen.The electrical bypass path 140 may include a sense resistor 342 in series with the electromechanical power switch 143 and the p-type MOSFET transistor 341, as shown in FIG 3 shown, which is designed to indicate a current flow through the measuring resistor 342 a quiescent current violation.

Der elektronische Stromverteiler 100 kann einen Komparator 343 aufweisen, wie in 3 dargestellt, dessen Eingänge parallel zu dem Messwiderstand 342 geschaltet sind, und der ausgebildet ist, einen Stromfluss durch den Messwiderstand 342 bei Ruhestromverletzung über eine Zustandsänderung am Ausgang des Komparators 343 einem Steuerschaltkreis 360 zur Diagnose anzuzeigen.The electronic current distributor 100 can have a comparator 343, as in FIG 3 shown, the inputs of which are connected in parallel to the measuring resistor 342, and which is designed to display a current flow through the measuring resistor 342 in the event of a quiescent current violation via a state change at the output of the comparator 343 to a control circuit 360 for diagnosis.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des elektronischen Stromverteilers 100 gemäß 1 näher beschrieben.The mode of operation of the electronic current distributor 100 is explained below in accordance with FIG 1 described in more detail.

Die MOSFETs M1 und M2 sind die elektronischen Schalter des elektronischen Stromverteilers 100. Über diese kann das „SW-Defined Fusing“, d.h. das software-definierte Sichern der Kanäle vorgenommen werden, was im aktiven Modus erfolgt. Die Dioden D1, 145 und D2, 146 sind zur Entkopplung der beiden Kanäle vorhanden, so dass unabhängig abgeschaltet werden kann.The MOSFETs M1 and M2 are the electronic switches of the electronic current distributor 100. The “SW-Defined Fusing”, i.e. the software-defined securing of the channels, can be carried out via these, which takes place in the active mode. The diodes D1, 145 and D2, 146 are provided to decouple the two channels so that they can be switched off independently.

In einer konventionellen Anordnung existieren der Circuit Breaker 143 und die Dioden D1, D2 145, 146 nicht. Bei einer Kurzschlussabschaltung durch die MOSFETs M1 oder M2 kommutiert der Kurzschlussstrom auf die Transil-Dioden TD1, 112 bzw. TD2, 122. Der Spannungsabfall über die Transil-Dioden 112, 122 hängt einerseits vom Schwellwert der Transil-Dioden, z.B. 33V ab, andererseits vom Spannungsabfall über den Kanalwiderstand der Transil-Dioden. Dieser kann aufgrund des Kurzschlussstromes so hoch sein, dass die Spannung über den Transil-Dioden und damit über den MOSFETs über dem kritischen Wert von beispielsweise 40V liegt, d.h. der Überspannungsfestigkeit der MOSFETs. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je höher die Induktivität in der abzuschaltenden Kurzschluss-Schleife ist.In a conventional arrangement, the circuit breaker 143 and the diodes D1, D2 145, 146 do not exist. In the event of a short-circuit shutdown by MOSFETs M1 or M2, the short-circuit current commutes to the Transil diodes TD1, 112 or TD2, 122. The voltage drop across the Transil diodes 112, 122 depends on the one hand on the threshold value of the Transil diodes, e.g. 33V, on the other hand from the voltage drop across the channel resistance of the Transil diodes. Due to the short-circuit current, this can be so high that the voltage across the Transil diodes and thus across the MOSFETs is above the critical value of 40V, for example, i.e. the overvoltage resistance of the MOSFETs. This effect is all the more pronounced the higher the inductance in the short-circuit loop to be switched off.

Mit dem Bypass 140 über den Circuit Breaker 143 gemäß der erfinderischen Lösung ergibt sich diese potentielle Überspannungssituation nicht: Tritt im aktiven Fall ein Kurzschluss z.B. bei L1, d.h. im ersten Lastkanal 101, auf, so trennt der MOSFET M1. Der Strom kommutiert dann zum Bypass 140 bestehend aus D1, 145 und dem Circuit Breaker 143. Dafür muss im ersten Moment nur die Streuinduktivität des Bypass Kreises 140 überwunden werden. Die wirksame Energie, die in einer (kleinen) Transil-Diode TD1, 112 umgesetzt werden muss, ist sehr klein und ist durch die Größe der Streuinduktivität (näherungsweise im pH-Bereich) vorgegeben. Im Bypass 140 unterbricht dann mit dem sich aufbauenden Strom der (elektromechanische) Circuit Breaker 143. Zwischen seinen Kontakten entsteht dabei ein Lichtbogen 144. Der Lichtbogen 144 baut die induktive Energie im Kreis (Eingangs- und Ausgangsinduktivität) ab und begrenzt die Überspannung auf die Lichtbogenspannung. Diese ist bei einem 1mm Kontakt-Luftspalt typischerweise kleiner als 30V. Die induktive Energie wird also im Circuit Breaker 143 umgesetzt und nicht in der Transil-Diode 112. Nur im Moment des Abreißens des Lichtbogens 144 kann ein kurzer Überspannungsimpuls entstehen. Dieser kann aber in einer kleinen oder auch keiner Transil-Diode 112 abgebaut werden, da er bei einem Strom nahe 0A auftritt, und damit der Spannungsabfall über dem Kanal der Transil-Diode 112 nicht wirksam wird.With the bypass 140 via the circuit breaker 143 according to the inventive solution, this potential overvoltage situation does not arise: If, in the active case, a short circuit occurs, e.g. at L1, i.e. in the first load channel 101, the MOSFET M1 disconnects. The current then commutes to the bypass 140 consisting of D1, 145 and the circuit breaker 143. For this, only the leakage inductance of the bypass circuit 140 has to be overcome at first. The effective energy that has to be converted in a (small) Transil diode TD1, 112 is very small and is determined by the magnitude of the leakage inductance (approximately in the pH range). In the bypass 140, the (electromechanical) circuit breaker 143 then interrupts the current that builds up. An arc 144 is created between its contacts. The arc 144 reduces the inductive energy in the circuit (input and output inductance) and limits the overvoltage to the arc voltage . This is typically less than 30V with a 1mm contact air gap. The inductive energy is thus converted in the circuit breaker 143 and not in the Transil diode 112. A short overvoltage pulse can only occur at the moment when the arc 144 breaks off. However, this can be dissipated in a small or no Transil diode 112, since it occurs at a current close to 0A, and thus the voltage drop across the channel of the Transil diode 112 does not take effect.

Das Prinzip des Circuit Breakers 143 oder thermischen Sicherungsautomaten beruht auf der Umsetzung der thermischen Erwärmung durch Überstrom in eine mechanische Bewegung, die zum Öffnen eines Kontaktes führt. Hierfür werden z.B. Bimetall Streifen oder sogenannte „-Knackscheiben“ verwendet. Da die Messgröße die Temperatur ist, hängt die Reaktionsgeschwindigkeit des thermischen Sicherungsautomaten von der Außentemperatur ab. Dass der thermische Sicherungsautomat bei höheren Temperaturen schneller auslöst, passt aber insofern, als dann auch die thermische Reserve der Leitung bei höheren Temperaturen entsprechend geringer ist.The principle of the circuit breaker 143 or thermal circuit breaker is based on the conversion of the thermal heating caused by overcurrent into a mechanical movement that leads to the opening of a contact. For this purpose, e.g. bimetal strips or so-called "click discs" are used. Since the measured variable is the temperature, the reaction speed of the thermal circuit breaker depends on the outside temperature. However, the fact that the thermal circuit breaker trips more quickly at higher temperatures is appropriate insofar as the thermal reserve of the cable is correspondingly lower at higher temperatures.

Auf die Schutzfunktion für den Transistor hat dies aber keinen Einfluss, da mit dem Abschalten des MOSFETs der Strom sehr schnell (d.h. im µs-Bereich) auf den Sicherungsautomaten 143 kommutiert. Dessen Reaktionszeiten liegen im ms Bereich.However, this has no effect on the protective function for the transistor, since the current commutes very quickly (i.e. in the µs range) to the circuit breaker 143 when the MOSFET is switched off. Its response times are in the ms range.

Im Folgenden werden Aspekte zur Funktionalen Sicherheit (FUSI) beschrieben, welche mit dem hier vorgestellten elektronischen Stromverteiler 100 eingehalten werden können.Aspects relating to functional safety (FUSI) are described below, which can be complied with using the electronic current distributor 100 presented here.

Für viele Anwendungen ist das technische Sicherheitsziel, dass bei Überströmen oder Unterspannungen abgeschaltet werden können muss.For many applications, the technical safety goal is that it must be possible to switch off in the event of overcurrents or undervoltages.

Hat ein MOSFET eine Überspannungsschädigung erfahren, so kann er unter Umständen nicht mehr den Stromkreis zuverlässig unterbrechen. Daher ist ein Sicherheitskonzept für die Schutzbeschaltung notwendig. In der hier vorgestellten Lösung kann über drei Mechanismen die induktive Energie abgebaut werden: 1. Im Lichtbogen des Circuit Breakers 143; 2. In der Transil-Diode 112; 3. Durch Avalanche Durchbruch im MOSFET M1, dies aber nur wenige Male, da der Avalanche Durchbruch den MOSFET vorschädigt.If a MOSFET has suffered overvoltage damage, it may no longer be able to reliably interrupt the circuit. A safety concept for the protective circuit is therefore necessary. In the solution presented here, the inductive energy can be dissipated via three mechanisms: 1. In the arc of the circuit breaker 143; 2. In the transil diode 112; 3. Due to avalanche breakdown in MOSFET M1, but only a few times because the avalanche breakdown pre-damages the MOSFET.

Positiv für die FUSI ist, dass hier unterschiedliche Mechanismen (d.h. Diversität) vorgehalten werden. Für die FUSI sollte allerdings eine Diagnoseabdeckung ergänzt werden, damit latente Fehler entdeckt werden können.What is positive for the FUSI is that different mechanisms (ie diversity) are available here. For the FUSI, however, a diagnosis should be coverage can be supplemented so that latent errors can be discovered.

Eine solche Diagnoseschaltung ist in 2 näher beschrieben.Such a diagnostic circuit is in 2 described in more detail.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines elektronischen Stromverteilers 200 gemäß der Offenbarung. Der elektronische Stromverteiler 200 entspricht dem in 1 beschriebenen elektronischen Stromverteiler 100, weist aber zusätzlich eine Diagnoseschaltung auf. 2 12 shows a schematic representation of an electronic power distributor 200 according to the disclosure. The electronic power distributor 200 corresponds to that in 1 described electronic power distributor 100, but also has a diagnostic circuit.

Diese umfasst einen Diagnose-Kondensator C1 214, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad 111 des ersten elektronischen Schalters 110 geschaltet ist, und ausgebildet ist, eine beim Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads 111 an dem ersten schaltbaren Strompfad 111 anliegende Spannung für eine Diagnose durch einen Mikrocontroller 260 zu erfassen.This includes a diagnostic capacitor C1 214, which is connected in parallel to the first switchable current path 111 of the first electronic switch 110 and is designed to detect a voltage present on the first switchable current path 111 when the first switchable current path 111 is switched off for a diagnosis by a Microcontroller 260 to detect.

Eine Parallelschaltung einer Diode 215 und eines Widerstands 216 ist in dem Beispiel der 2 in Reihe geschaltet zu dem Diagnose-Kondensator 214. Die Diagnose-Schaltung kann nicht nur im ersten Lastkanal 101 eingesetzt werden, wie hier in 2 dargestellt, sondern auch in anderen Lastkanälen, z.B. dem zweiten Lastkanal 102, was aber in 2 nicht dargestellt ist.A parallel connection of a diode 215 and a resistor 216 is in the example 2 connected in series to the diagnostic capacitor 214. The diagnostic circuit can be used not only in the first load channel 101, as here in 2 shown, but also in other load channels, such as the second load channel 102, but what in 2 is not shown.

Die Funktionsweise der Diagnoseschaltung wird im Folgenden beschrieben.The functionality of the diagnostic circuit is described below.

Für eine Diagnoseabdeckung ist hier ein „Sample and Hold“ Kondensator C1, 214 vorgehalten. Dieser hält die maximale Drain-Source Spannung des MOSFETs M1, die beim Abschalten auftritt, so dass diese über einen Mikrocontroller (µC) 260 ausgelesen werden kann. Der µC 260 kann also nach jedem Abschaltvorgang messen, ob die Schutzbeschaltung aus erster Transil-Diode 112 und Circuit Breaker 143 versagt hat, und so der MOSFET M1 in den Avalanche getrieben wurde.A “sample and hold” capacitor C1, 214 is reserved here for diagnostic coverage. This holds the maximum drain-source voltage of the MOSFET M1, which occurs when it is switched off, so that it can be read out via a microcontroller (μC) 260. After each switch-off process, μC 260 can therefore measure whether the protective circuit consisting of first transil diode 112 and circuit breaker 143 has failed, and MOSFET M1 has thus been driven into avalanche.

Für kapazitive Lasten ist auch eine Diagnose in der Initialisierungsphase des Fahrzeugs möglich. Hierfür kann die Schwelle für die Schnellabschaltung der MOSFETs M1, M2 auf einen so niedrigen Wert eingestellt werden, dass sie durch den Inrush-Strom in die kapazitive Last auslöst. Nach dem Abschalten des MOSFETs M1 aufgrund des Inrush Stromes wird dann die Spannung über C1, 214 gemessen. Ist diese über einem Schwellwert von z.B. 38V, so ist die Schutzbeschaltung nicht wirksam und es liegt ein Fehler vor.For capacitive loads, a diagnosis is also possible in the initialization phase of the vehicle. For this purpose, the threshold for the rapid shutdown of the MOSFETs M1, M2 can be set to such a low value that it is triggered by the inrush current in the capacitive load. After the MOSFET M1 has been switched off due to the inrush current, the voltage across C1, 214 is then measured. If this is above a threshold value of e.g. 38V, the protective circuit is not effective and there is an error.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektronischen Stromverteilers 300 gemäß der Offenbarung. Der elektronische Stromverteiler 300 entspricht dem in 1 beschriebenen elektronischen Stromverteiler 100, weist aber drei Lastkanäle 101, 102, 103 mit entsprechender Beschaltung auf, sowie einen Bypass-Pfad 140. 3 FIG. 3 shows a schematic representation of an electronic power distributor 300 according to the disclosure. The electronic power distributor 300 corresponds to that in 1 electronic power distributor 100 described, but has three load channels 101, 102, 103 with appropriate wiring, and a bypass path 140.

Der elektrische Bypass-Pfad 140 umfasst einen zu dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 in Reihe geschalteten p-Typ MOSFET Transistor 341, der ausgebildet ist, den elektrischen Bypass-Pfad 140 bei einer Ruhestromverletzung abzuschalten.The electrical bypass path 140 includes a p-type MOSFET transistor 341 which is connected in series with the electromechanical power switch 143 and is designed to switch off the electrical bypass path 140 in the event of a quiescent current violation.

Der elektrische Bypass-Pfad 140 kann einen zu dem elektromechanischen Leistungsschalter 143 und dem p-Typ MOSFET Transistor 341 in Reihe geschalteten Messwiderstand 342 aufweisen, der ausgebildet ist, über einen Stromfluss durch den Messwiderstand 342 eine Ruhestromverletzung anzuzeigen.The electrical bypass path 140 may have a sense resistor 342 connected in series with the electromechanical power switch 143 and the p-type MOSFET transistor 341 and configured to indicate a quiescent current violation via a current flow through the sense resistor 342 .

Der elektronische Stromverteiler 300 kann einen Komparator 343 aufweisen, dessen Eingänge parallel zu dem Messwiderstand 342 geschaltet sind, und der ausgebildet ist, einen Stromfluss durch den Messwiderstand 342 bei Ruhestromverletzung über eine Zustandsänderung am Ausgang des Komparators 343 einem Steuerschaltkreis 360, z.B. einem elektronischen Sicherungsschaltkreis, auch als eFASic bezeichnet, zur Diagnose anzuzeigen. Dieser eFASic 360 kann beispielsweise ein Frontend eines Mikrocontrollers sein, beispielsweise des µC 260 wie in 2 beschrieben.The electronic current distributor 300 can have a comparator 343, the inputs of which are connected in parallel to the measuring resistor 342, and which is designed to transmit a current flow through the measuring resistor 342 in the event of a quiescent current violation via a state change at the output of the comparator 343 to a control circuit 360, e.g. an electronic safety circuit. also known as eFASic, to display for diagnosis. This eFASic 360 can, for example, be a front end of a microcontroller, for example the µC 260 as in 2 described.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des elektronischen Stromverteilers 300 gemäß 3 näher beschrieben.The functioning of the electronic current distributor 300 is explained below in accordance with FIG 3 described in more detail.

In der Ausführungsform der 3 wird die Reihenschaltung eines P-Typ MOSFETs 341 dazu genutzt, um den Ruhestrom-Bypass abschalten zu können. Dieser erlaubt den Ruhestrom Bypass in der Aktiv-Phase abzuschalten. Des Weiteren erlaubt er bei Ruhestromverletzung eine kanalspezifische Spannungs-Trennung.In the embodiment of 3 the series connection of a P-type MOSFET 341 is used to switch off the quiescent current bypass. This allows the quiescent current bypass to be switched off in the active phase. Furthermore, it allows channel-specific voltage isolation in the event of a quiescent current violation.

Nachfolgend ist die kanalspezifische Erkennung von Ruhestromverletzung und deren kanalspezifische Trennung von der Batteriespannung erklärt.The channel-specific detection of quiescent current violations and their channel-specific disconnection from the battery voltage is explained below.

Ist das Fahrzeug im Ruhemodus, so ist das EFASic 360 abgeschaltet, daher ohne Ruhestrombeitrag. Die MOSFETs M1 bis M3 trennen (sind hochohmig). Der Bypass 140 ist ruhestrom-frei durchgeschaltet und versorgt L1 bis L3 (die drei Lastkanäle 101, 102, 103) mit Spannung. Dafür ist das Gate des P-Typ MOSFETs 341 im Bypass auf Masse gezogen. Der Bimetallschalter (bzw. elektromechanische Leistungsschalter) 143 übernimmt die Kurzschluss-Absicherung. Liegt nun eine Ruhestrom-Verletzung vor, weil z.B. L2 bzw. der zweite Lastkanal 102 einen µP enthält, der nicht einschläft und wegen Speicherüberlaufs einen zu hohen Strom 320 zieht (z.B. über 100mA) so führt dieser zu einer steigenden Flanke des Komparators 343. Mit dieser steigenden Flanke wird der µC 260, der das EFASic 360 ansteuert, aufgeweckt. Der µC 260 aktiviert nun das EFASic 360. Wird nun M1 durchgeschaltet, so ändert sich an dem Stromfluss (1), 340 über den Bypass 140 nichts. Genauso, wenn M3 durchgeschaltet wird. Wird hingegen M2 durchgeschaltet, so geht der Strom durch den Bypass 140 auf null und der Komparator 343 zeigt eine fallende Flanke.If the vehicle is in sleep mode, the EFASic 360 is switched off, so there is no quiescent current contribution. Disconnect the MOSFETs M1 to M3 (are high-impedance). The bypass 140 is switched through without quiescent current and supplies L1 to L3 (the three load channels 101, 102, 103) with voltage. For this, the gate of the P-type MOSFET 341 is pulled to ground in the bypass. The bimetallic switch (or electromechanical power switch) 143 takes over the short-circuit protection. Is there now a quiescent current violation because, for example, L2 or the second If the load channel 102 contains a µP that does not fall asleep and draws too high a current 320 (e.g. over 100mA) due to memory overflow, this leads to a rising edge of the comparator 343. The µC 260, which controls the EFASic 360, is woken up with this rising edge . The μC 260 now activates the EFASic 360. If M1 is now switched through, the current flow (1), 340 via the bypass 140 does not change. Likewise when M3 is switched through. If, on the other hand, M2 is switched on, the current through the bypass 140 goes to zero and the comparator 343 shows a falling edge.

Hiermit kann die Software im µC 260 feststellen, dass die Ruhestromverletzung von L2 ausgeht. Nachfolgend, wenn alle Kanäle M1 bis M3 durchgeschaltet sind, wird der Bypass 140 über den P-Typ MOSFET 341 mit Ansteuerung durch den µC 260 getrennt. Nachfolgend wird M2 über den EFASic 360 geöffnet (hochohmig). Dadurch wird M2 spannungsfrei und somit kann kanalspezifisch ein Rücksetzen der ruhestromverletzenden Last erfolgen.With this, the software in the µC 260 can determine that the quiescent current violation originates from L2. Subsequently, when all channels M1 to M3 are switched through, the bypass 140 is separated via the P-type MOSFET 341 driven by the μC 260. M2 is then opened via the EFASic 360 (high resistance). This means that M2 is de-energized and the load that violates the quiescent current can be reset channel-specifically.

Diese Funktion ist insbesondere nach einem „Over The Air“ (OTA) Upgrade nützlich, weil dediziert das Steuergerät, das einen Upgrade erfahren hat, zurückgesetzt werden kann.This feature is particularly useful after an Over The Air (OTA) upgrade because it allows dedicated resetting of the upgraded controller.

4 zeigt den Stromverlauf 401 und den Spannungsverlauf 402 einer beispielhaften Ansteuerung des elektronischen Stromverteilers 300. 4 shows the current curve 401 and the voltage curve 402 of an exemplary activation of the electronic current distributor 300.

Es sind die zeitlichen Verläufe des Stroms 340 im Bypass-Pfad 140 und der Gate-Spannung an den drei MOSFETs M1, M2, M3 bei Vorliegen einer Ruhestrom-Verletzung, dargestellt, wie oben zu 3 beschrieben.The time courses of the current 340 in the bypass path 140 and the gate voltage at the three MOSFETs M1, M2, M3 in the presence of a quiescent current violation are shown, as above 3 described.

Liegt eine solche Ruhestrom-Verletzung vor, weil z.B. L2 bzw. der zweite Lastkanal 102 einen µP enthält, der nicht einschläft und wegen Speicherüberlaufs einen zu hohen Strom 320 zieht (z.B. über 100mA) so führt dieser zu einer steigenden Flanke des Komparators 343. Mit dieser steigenden Flanke wird der µC 260, der das EFASic 360 ansteuert, aufgeweckt. Der µC 260 aktiviert nun das EFASic 360. Wird nun M1 durchgeschaltet, wie im Spannungsverlauf 402 ersichtlich, so ändert sich an dem Stromfluss (1), 340 über den Bypass 140 nichts, wie auch im Stromverlauf 401 ersichtlich. Wird M3 durchgeschaltet, wie im Spannungsverlauf 402 ersichtlich, so ändert sich an dem Stromfluss (1), 340 über den Bypass 140 ebenfalls nichts, wie auch im Stromverlauf 401 ersichtlich. Wird hingegen M2 durchgeschaltet, wie im Spannungsverlauf 402 ersichtlich, so geht der Strom durch den Bypass 140 auf null, wie im Stromverlauf 401 ersichtlich, und der Komparator 343 zeigt eine fallende Flanke.If such a quiescent current violation occurs because, for example, L2 or the second load channel 102 contains a µP that does not go to sleep and draws too high a current 320 (e.g. over 100mA) due to memory overflow, this leads to a rising edge of the comparator 343 This rising edge wakes up the µC 260 that controls the EFASic 360. The μC 260 now activates the EFASic 360. If M1 is now switched through, as can be seen in the voltage curve 402, nothing changes in the current flow (1), 340 via the bypass 140, as can also be seen in the current curve 401. If M3 is switched through, as can be seen in the voltage curve 402, then nothing changes in the current flow (1), 340 via the bypass 140 either, as can also be seen in the current curve 401. If, on the other hand, M2 is switched through, as can be seen in the voltage curve 402, the current through the bypass 140 goes to zero, as can be seen in the current curve 401, and the comparator 343 shows a falling edge.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 500 zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen gemäß der Offenbarung. 5 FIG. 5 shows a schematic representation of a method 500 for powering a plurality of load channels according to the disclosure.

Das Verfahren 500 dient zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen 101, 102 über einen elektronischen Stromverteiler 100, wie beispielsweise oben zu den 1 bis 3 beschrieben.The method 500 is used to power a plurality of load channels 101, 102 via an electronic power distributor 100, such as the above 1 until 3 described.

Der elektronische Stromverteiler 100 weist folgendes auf: einen ersten elektronischen Schalter 110 mit einem ersten schaltbaren Strompfad 111, der zwischen einen Stromversorgungsanschluss 150 und einen ersten Lastkanal 101 der Mehrzahl von Lastkanälen geschaltet ist, wie oben zu den 1 bis 3 beschrieben; einen elektrischen Bypass-Pfad 140, der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad 111 des ersten elektronischen Schalters 110 zwischen den Stromversorgungsanschluss 150 und den ersten Lastkanal 101 geschaltet ist, wie oben zu den 1 bis 3 beschrieben. Der elektrische Bypass-Pfad 140 weist einen elektromechanischen Leistungsschalter 143 auf, wie oben zu den 1 bis 3 beschrieben.The electronic power distributor 100 has the following: a first electronic switch 110 with a first switchable current path 111 connected between a power supply terminal 150 and a first load channel 101 of the plurality of load channels, as per FIGS 1 until 3 described; an electrical bypass path 140, which is connected in parallel to the first switchable current path 111 of the first electronic switch 110 between the power supply terminal 150 and the first load channel 101, as in the above 1 until 3 described. The electrical bypass path 140 includes an electromechanical power switch 143, as described above 1 until 3 described.

Das Verfahren 300 umfasst die folgenden Schritte: Absichern 501 des ersten Lastkanals 101 vor einem Kurzschluss durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads 101 des ersten elektronischen Schalters 110; und bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals 101, Abbauen 502 einer durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads 111 in den elektrischen Bypass-Pfad 140 kommutierten Kurzschlussleistung des ersten Lastkanals 101 über einen Lichtbogen 144 in dem elektromechanischen Leistungsschalter 143.The method 300 comprises the following steps: protecting 501 the first load channel 101 against a short circuit by switching off the first switchable current path 101 of the first electronic switch 110; and in the event of a short-circuit in the first load channel 101, dissipation 502 of a short-circuit power of the first load channel 101, which was commutated into the electrical bypass path 140 by switching off the first switchable current path 111, via an arc 144 in the electromechanical power switch 143.

Ferner kann ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens 400 in einer Steuerung, z.B. auf einem elektronischen Sicherungsschaltkreis bzw. eFASic 360 wie oben in 3 dargestellt oder auf einem Mikrocontroller 260 wie oben in 2 dargestellt, bereitgestellt werden.Furthermore, a computer program with a program code for executing the method 400 in a controller, e.g. on an electronic security circuit or eFASic 360 as above in 3 shown or on a microcontroller 260 as above in 2 shown, are provided.

BezugszeichenlisteReference List

100100
elektronischer Stromverteilerelectronic power distributor
101101
erster Lastkanalfirst load channel
102102
zweiter Lastkanalsecond load channel
150150
Stromversorgungsanschluss bzw. -klemmePower connector or terminal
110110
erster elektronischer Schalter, erster MOSFETfirst electronic switch, first MOSFET
111111
erster schaltbarer Strompfad des ersten elektronischen Schaltersfirst switchable current path of the first electronic switch
112112
erste Transil-Diodefirst transil diode
113113
erste Streuinduktivität des ersten Lastkanalsfirst leakage inductance of the first load channel
120120
zweiter elektronischer Schalter, zweiter MOSFETsecond electronic switch, second MOSFET
121121
zweiter schaltbarer Strompfad des zweiten elektronischen Schalterssecond switchable current path of the second electronic switch
122122
zweite Transil-Diodesecond transil diode
123123
zweite Streuinduktivität des zweiten Lastkanalssecond leakage inductance of the second load channel
145145
erste Diodefirst diode
146146
zweite Diodesecond diode
147147
dritte Diode third diode
143143
elektromechanischer Leistungsschalter bzw. Circuit Breakerelectromechanical power switch or circuit breaker
144144
Lichtbogen im elektromechanischen LeistungsschalterArcing in the electromechanical circuit breaker
140140
Bypass-Pfad bzw. Hauptpfad im Bypass-PfadBypass path or main path in the bypass path
141141
erster Unterpfad im Bypass-Pfadfirst subpath in the bypass path
142142
zweiter Unterpfad im Bypass-Pfad second subpath in bypass path
200200
elektronischer Stromverteilerelectronic power distributor
214214
Diagnose-Kondensatordiagnostic capacitor
215215
Diode zum Diagnose-KondensatorDiode to diagnostic capacitor
216216
Widerstand zum Diagnose-KondensatorResistance to diagnostic capacitor
260260
Mikrocontroller mit Analog-Digital Wandler (ADC) Microcontroller with analog-to-digital converter (ADC)
300300
elektronischer Stromverteilerelectronic power distributor
360360
elektronischer Sicherungsschaltkreis bzw. eFASicelectronic security circuit or eFASic
341341
p-Typ MOSFET Transistorp-type MOSFET transistor
342342
Messwiderstandmeasuring resistor
343343
Komparatorcomparator
401401
Stromverlauf einer Ansteuerung des elektronischen Stromverteilers 300Current course of a control of the electronic current distributor 300
402402
Spannungsverlauf der Ansteuerung des elektronischen Stromverteilers 300 Voltage curve of the control of the electronic current distributor 300
500500
Verfahren zur Stromversorgung einer Mehrzahl von LastkanälenMethod for powering a plurality of load channels
501501
1. Verfahrensschritt1. Process step
502502
2. Verfahrensschritt2. Process step

Claims (11)

Elektronischer Stromverteiler (100) zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen (101, 102), mit: einem ersten elektronischen Schalter (110) mit einem ersten schaltbaren Strompfad (111), der zwischen einen Stromversorgungsanschluss (150) und einen ersten Lastkanal (101) der Mehrzahl von Lastkanälen (101, 102) geschaltet ist und ausgebildet ist, den ersten Lastkanal (101) vor Überstrom abzusichern; einem elektrischen Bypass-Pfad (140), der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad (111) des ersten elektronischen Schalters (110) zwischen den Stromversorgungsanschluss (150) und den ersten Lastkanal (101) geschaltet ist, wobei der elektrische Bypass-Pfad (140) einen elektromechanischen Leistungsschalter (143) aufweist, der ausgebildet ist, bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals (101), eine durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads (111) in den elektrischen Bypass-Pfad (140) kommutierte Kurzschlussleistung über einen Lichtbogen (144) in dem elektromechanischen Leistungsschalter (143) abzubauen.Electronic power distributor (100) for supplying power to a plurality of load channels (101, 102), with: a first electronic switch (110) with a first switchable current path (111), which is connected between a power supply connection (150) and a first load channel (101) of the plurality of load channels (101, 102) and is designed to switch the first load channel (101 ) to protect against overcurrent; an electrical bypass path (140) which is connected in parallel to the first switchable current path (111) of the first electronic switch (110) between the power supply connection (150) and the first load channel (101), wherein the electrical bypass path (140) has an electromechanical circuit breaker (143) which is designed, in the event of a short circuit in the first load channel (101), to switch off the first switchable current path (111) into the electrical bypass path (140 ) to dissipate commutated short-circuit power via an arc (144) in the electromechanical circuit breaker (143). Elektronischer Stromverteiler (100) nach Anspruch 1, wobei der elektromechanische Leistungsschalter (143) ein Bimetall-Relais aufweist, das ausgebildet ist, eine thermische Erwärmung aufgrund der Kurzschlussleistung in eine mechanische Bewegung zum Öffnen eines Kontaktes des Bimetall-Relais umzusetzen.Electronic current distributor (100) after claim 1 , wherein the electromechanical power switch (143) has a bimetallic relay which is designed to convert thermal heating due to the short-circuit power into a mechanical movement for opening a contact of the bimetallic relay. Elektronischer Stromverteiler (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektromechanischen Leistungsschalter (143) ausgebildet ist, eine bei dem Kurzschluss des ersten Lastkanals (101) auftretende Überspannung auf eine Spannung des Lichtbogens (144) zu begrenzen.Electronic current distributor (100) after claim 1 or 2 , wherein the electromechanical circuit breaker (143) is designed to limit an overvoltage occurring in the short circuit of the first load channel (101) to a voltage of the arc (144). Elektronischer Stromverteiler (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit: einer ersten Transil-Diode (112), die parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad (111) des ersten elektronischen Schalters (110) und parallel zu dem elektrischen Bypass-Pfad (140) in Sperrrichtung zwischen den Stromversorgungsanschluss (150) und den ersten Lastkanal (101) geschaltet ist.Electronic power distributor (100) according to any one of the preceding claims, with: a first transil diode (112) connected in parallel to the first switchable current path (111) of the first electronic switch (110) and in parallel to the electrical bypass path (140) in the reverse direction between the power supply terminal (150) and the first load channel ( 101) is switched on. Elektronischer Stromverteiler (100) nach Anspruch 4, wobei die erste Transil-Diode (112) ausgebildet ist, einen mit Abreißen des Lichtbogens (144) in dem elektromechanischen Leistungsschalter (143) entstehenden Überspannungsimpuls abzubauen.Electronic current distributor (100) after claim 4 , wherein the first Transil diode (112) is designed to reduce an overvoltage pulse occurring when the arc (144) breaks off in the electromechanical circuit breaker (143). Elektronischer Stromverteiler (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Transil-Diode (112) ausgebildet ist, bei dem Kurzschluss des ersten Lastkanals (101) einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen bis eine Streuinduktivität (113) des elektrischen Bypass-Pfades (140) überwunden ist und die Kurzschlussleistung über den Lichtbogen (144) in dem elektromechanischen Leistungsschalter (143) abgebaut wird.Electronic current distributor (100) after claim 4 or 5 , where the first transil diode (112) is designed to absorb part of the short-circuit power when the first load channel (101) is short-circuited until a leakage inductance (113) of the electrical bypass path (140) is overcome and the short-circuit power via the arc (144) in the electromechanical power switch ( 143) is dismantled. Elektronischer Stromverteiler (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die erste Transil-Diode (112) ausgebildet ist, bei einer Schädigung des elektromechanischen Leistungsschalters (143) zumindest einen Teil der Kurzschlussleistung aufzunehmen und abzubauen.Electronic current distributor (100) according to one of Claims 4 until 6 , wherein the first Transil diode (112) is designed to absorb and reduce at least part of the short-circuit power when the electromechanical circuit breaker (143) is damaged. Elektronischer Stromverteiler (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Diagnose-Kondensator (214), der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad (111) des ersten elektronischen Schalters (110) geschaltet ist, und ausgebildet ist, eine beim Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads (111) an dem ersten schaltbaren Strompfad (111) anliegende Spannung für eine Diagnose durch einen Mikrocontroller (260) zu erfassen.Electronic current distributor (200) according to one of the preceding claims, with a diagnostic capacitor (214) which is connected in parallel to the first switchable current path (111) of the first electronic switch (110) and is designed to switch off the first switchable Current path (111) to detect the first switchable current path (111) applied voltage for a diagnosis by a microcontroller (260). Elektronischer Stromverteiler (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit: einem zweiten elektronischen Schalter (120) mit einem zweiten schaltbaren Strompfad (121), der zwischen einen zweiten Lastkanal (102) der Mehrzahl von Lastkanälen (101, 102) und den Stromversorgungsanschluss (150) geschaltet ist und ausgebildet ist, den zweiten Lastkanal (102) vor Überstrom abzusichern, wobei der elektrische Bypass-Pfad (140) ferner parallel zu dem zweiten schaltbaren Strompfad (121) des zweiten elektronischen Schalters (120) zwischen den Stromversorgungsanschluss (150) und den zweiten Lastkanal (102) geschaltet ist.Electronic power distributor (100) according to any one of the preceding claims, with: a second electronic switch (120) with a second switchable current path (121), which is connected between a second load channel (102) of the plurality of load channels (101, 102) and the power supply connection (150) and is designed to switch the second load channel (102 ) to protect against overcurrent, wherein the electrical bypass path (140) is also connected in parallel to the second switchable current path (121) of the second electronic switch (120) between the power supply connection (150) and the second load channel (102). Elektronischer Stromverteiler (100) nach Anspruch 9, wobei der elektrische Bypass-Pfad (140) eine Verzweigung aufweist, die den elektrischen Bypass-Pfad (140) von einem Hauptpfad (140) zu dem Stromversorgungsanschluss (150) in einen ersten Unterpfad (141) zu dem ersten Lastkanal (101) und einen zweiten Unterpfad (142) zu dem zweiten Lastkanal (102) verzweigen lässt, wobei der elektromechanische Leistungsschalter (143) in dem Hauptpfad (140) des elektrischen Bypass-Pfades angeordnet ist.Electronic current distributor (100) after claim 9 , wherein the electrical bypass path (140) has a branch, which branches the electrical bypass path (140) from a main path (140) to the power supply connection (150) into a first sub-path (141) to the first load channel (101) and has a second sub-path (142) branched to the second load channel (102), wherein the electromechanical power switch (143) is arranged in the main path (140) of the electrical bypass path. Verfahren (500) zur Stromversorgung einer Mehrzahl von Lastkanälen (101, 102) über einen elektronischen Stromverteiler (100), wobei der elektronische Stromverteiler (100) folgendes aufweist: einen ersten elektronischen Schalter (110) mit einem ersten schaltbaren Strompfad (111), der zwischen einen Stromversorgungsanschluss (150) und einen ersten Lastkanal (101) der Mehrzahl von Lastkanälen geschaltet ist; einen elektrischen Bypass-Pfad (140), der parallel zu dem ersten schaltbaren Strompfad (111) des ersten elektronischen Schalters (110) zwischen den Stromversorgungsanschluss (150) und den ersten Lastkanal (101) geschaltet ist, wobei der elektrische Bypass-Pfad (140) einen elektromechanischen Leistungsschalter (143) aufweist, wobei das Verfahren (300) folgendes umfasst: Absichern (501) des ersten Lastkanals (101) vor einem Kurzschluss durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads (101) des ersten elektronischen Schalters (110); und bei einem Kurzschluss des ersten Lastkanals (101), Abbauen (502) einer durch ein Abschalten des ersten schaltbaren Strompfads (111) in den elektrischen Bypass-Pfad (140) kommutierten Kurzschlussleistung des ersten Lastkanals (101) über einen Lichtbogen (144) in dem elektromechanischen Leistungsschalter (143).Method (500) for supplying power to a plurality of load channels (101, 102) via an electronic power distributor (100), the electronic power distributor (100) having the following: a first electronic switch (110) with a first switchable current path (111), which is connected between a power supply terminal (150) and a first load channel (101) of the plurality of load channels; an electrical bypass path (140) which is connected in parallel to the first switchable current path (111) of the first electronic switch (110) between the power supply connection (150) and the first load channel (101), the electrical bypass path (140 ) comprises an electromechanical power switch (143), the method (300) comprising: Securing (501) the first load channel (101) against a short circuit by switching off the first switchable current path (101) of the first electronic switch (110); and in the event of a short circuit in the first load channel (101), dissipation (502) of a short-circuit power of the first load channel (101) commutated by switching off the first switchable current path (111) into the electrical bypass path (140) via an arc (144) in the electromechanical circuit breaker (143).
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