DE112017001674T5

DE112017001674T5 - Energieversorgungssystem

Info

Publication number: DE112017001674T5
Application number: DE112017001674.6T
Authority: DE
Inventors: Teruhiro Tsujioka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2037-02-25
Also published as: US20190109479A1; JP2017184538A; DE112017001674B4; US10862324B2; WO2017169395A1; JP6531695B2

Abstract

Ein Rückstrom-Schutzschaltkreis (2; 102) weist einen MOSFET (21, 22; 221, 222; 621, 622; 721, 722) und eine An/Aus-Steuereinheit (23) auf. Wenn die An/Aus-Steuereinheit eine An-Zustand-Steuerspannung an ein Gate des MOSFET anlegt, wird eine Hauptenergieversorgung, die durch eine Hauptenergieversorgungsleitung eingegeben wird, an einen gemeinsamen Verbindungsknoten über den MOSFET ausgegeben; und wenn eine Aus-Zustand-Steuerspannung an das Gate des MOSFET angelegt wird, wird die elektrische Verbindung zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung und dem gemeinsamen Verbindungsknoten unterbrochen, um einen Rückstrom zu verhindern. Eine Diode (6, 7; 6, 7, 31, 32) ist angeschlossen, um einen Vorwärtsstrom zu ermöglichen, der von Nebenenergieversorgungsleitung zum gemeinsamen Verbindungsknoten fließt, und der Rückstrom wird verhindert. Der Spannungsabfall der Hauptenergieversorgung ist niedriger als der Spannungsabfall der Nebenenergieversorgung durch die Diode, wenn die An/Aus-Steuereinheit die An-Zustandssteuerung an das Gate des MOSFET anlegt.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der am 31. März 2016 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-071660 ; auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird hierin vollinhaltlich Bezug genommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, das Energie durch eine Hauptenergieversorgungsleitung und eine Nebenenergieversorgungsleitung bzw. Hilfsenergieversorgungsleitung zuführt.
STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeug (wie beispielsweise ein Auto) weist beispielsweise viele elektrische Steuereinheiten (ECU) auf, und verschiedene Steuerprozesse werden durch koordinierte Operationen dieser ECU ausgeführt. Diesen ECU wird Energie bzw. Leistung über Energieversorgungsleitungen zugeführt, die von einer Batterieenergieversorgung abgezweigt werden. Einige dieser ECU erfordern für eine höhere Betriebssicherheit, dass sie weiter durch Zuführen von Energie von einer anderen Nebenenergieversorgung (z.B. einer Hilfsbatterie) über eine Nebenenergieversorgungsleitung für den Fall betrieben werden, dass eine Anormität in einer Batterieenergieversorgung, die die Hauptenergieversorgung ist, oder in der Versorgungsleitung dieser Hauptenergieversorgung auftritt. In einem solchen Fall kann der einen ECU Energie von einer Hauptenergieversorgungsleitung und einer Nebenenergieversorgungsleitung über einen Dioden-ODER-Schaltkreis bzw. Diode-OR-Circuit (siehe beispielsweise JP 4053447 B2 ) zugeführt werden. Dieses Verfahren kann Rückfluss bzw. ein umgekehrtes Fließen von Strom von der Nebenenergieversorgungsleitung zu der Hauptenergieversorgungsleitung verhindern.
Wenn der einen ECU Energie von der Hauptenergieversorgungsleitung und der Nebenenergieversorgungsleitung über einen Dioden-ODER-Schaltkreis zugeführt wird, sogar falls eine Vielzahl von Dioden so ausgelegt ist, dass sie denselben Wert eines Vorwärtsstroms aufweist, kann eine Produktionsvariation bzw. eine Fertigungstoleranz beim Vorwärtsstrom vorhanden sein. In diesem Fall ist nicht bekannt, über welche Diode Energie zugeführt wird. Wenn folglich ein Dioden-ODER-Schaltkreis verwendet wird, ist es erforderlich, verschiedene Schaltkreise so zu konfigurieren, dass beide Leitungen, Hauptenergieversorgungsleitung und Nebenenergieversorgungsleitung, den Gesamtversorgungsstrom aufnehmen bzw. übertragen können, und dementsprechend kann die Nebenenergieversorgung eine unnötig groß ausgelegte Schaltkreiskonfiguration aufweisen. JP 4053447 B2 versucht diese Schwierigkeit durch Einstellen der Spannungen der Hauptenergieversorgung und der Nebenenergieversorgung bzw. Hilfsenergieversorgung zu lösen.
LITERATUR IM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 4053447 B2
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das System, das wie in JP 4053447 B2 einen Dioden-ODER-Schaltkreis zum Verhindern von Rückstromfluss bzw. umgekehrten Stromfluss verwendet, ist jedoch nicht für Niederspannungsbetrieb bzw. Niedervoltbetrieb aufgrund des großen Vorwärtsspannungsabfalls geeignet. Der interne Energieversorgungsschaltkreis ist durch einen relativ teuren Energiequellenschaltkreis, wie beispielsweise einen Hochsetz- und Tiefsetz-Energieversorgungsschaltkreis und dergleichen, der eine Niederspannungseingabe tolerieren kann, konfiguriert, was nicht vorzuziehen ist, um einen Niederspannungsbetrieb bei Verwendung des Dioden-ODER-Schaltkreises zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände gemacht, wobei es ihre Aufgabe ist, ein Energieversorgungssystem bereitzustellen, das imstande ist, eine Spannung einer Hauptenergieversorgung so hoch wie möglich zu halten, sogar wenn die Spannung, die von der Hauptenergieversorgung über die Hauptenergieversorgungsleitung eingegeben wird, niedrig ist, und das imstande ist, Energie von einer Nebenenergieversorgungsleitung zuverlässig zuzuführen, sogar wenn die Hauptenergieversorgungsleitung versagt, Energie zuzuführen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Energieversorgungssystem gerichtet, das Energie einer Hauptenergieversorgung, die von einer Hauptenergieversorgungsleitung eingegeben wird, und einer Nebenenergieversorgung, die von einer Nebenenergieversorgungsleitung eingegeben wird, über einen gemeinsamen Verbindungsknoten zuführt. Der Rückstrom-Schutzschaltkreis bzw. der Schutzschaltkreis gegen Rückstrom bzw. Rückwärtsstrom weist einen MOSFET und eine An/Aus-Steuereinheit auf. Wenn die An/Aus-Steuereinheit eine An-Zustand-Steuerspannung an das Gate des MOSFET anlegt, wird die Energie von der Hauptenergieversorgung, die von der Hauptenergieversorgungsleitung eingegeben wird, an den gemeinsamen Verbindungsknoten über den MOSFET ausgegeben. Wenn die An/Aus-Steuereinheit eine Aus-Zustand-Steuerspannung an das Gate des MOSFET anlegt, wird eine elektrische Verbindung zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung und dem gemeinsam Verbindungsknoten ausgeschaltet, um ein Rückfließen bzw. ein umgekehrtes Fließen von Strom zu vermeiden.
Die Diode ist so angeschlossen, dass ein Vorwärtsstrom von der Nebenenergieversorgungsleitung zum gemeinsamen Verbindungsknoten fließt und nicht umgekehrt. Wenn folglich Energie von der Hauptenergieversorgung über die Hauptenergieversorgungsleitung nicht zugeführt wird, kann die Nebenenergieversorgung Energie von der Nebenenergieversorgungsleitung über den gemeinsamen Verbindungsknoten zuführen.
Der Spannungsabfall der Hauptenergieversorgung von der Hauptenergieversorgungsleitung zum gemeinsam Verbindungsknoten ist niedriger als der Spannungsabfall der Nebenenergieversorgung von der Nebenenergieversorgungsleitung zum gemeinsamen Verbindungsknoten über die Diode, wenn die An/Aus-Steuereinheit eine An-Zustand-Steuerspannung an das Gate des MOSFET anlegt. Folglich kann die Spannung der Hauptenergieversorgung, die über den gemeinsamen Verbindungsknoten zugeführt wird, so hoch wie möglich gehalten werden, sogar wenn die Spannung, die von der Hauptenergieversorgung über die Hauptenergieversorgungsleitung eingegeben wird, niedrig ist. Da Strom von der Hauptenergieversorgungsleitung im normalen Zustand geleitet werden kann, kann der Betrag von Strom, der durch die Nebenenergieversorgungsleitung fließt, so begrenzt werden, dass eine unnötige Erhöhung der Schaltkreiskonfiguration für die Nebenenergieversorgung verhindert werden kann.
Figurenliste
Die obigen und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration in einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ein elektrisches Konfigurationsdiagramm eines Rückstrom-Schutzschaltkreises;
3 ein Ablaufdiagramm, das die Details des Vorgangs zum Umschalten zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem Energiesparmodus zeigt;
4 ein elektrisches Konfigurationsdiagramm eines Rückstrom-Schutzschaltkreises in einer zweiten Ausführungsform;
5 ein erstes Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration in einer dritten Ausführungsform zeigt;
6 ein zweites Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration zeigt;
7 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration in einer vierten Ausführungsform zeigt;
8 ein erstes elektrisches Konfigurationsdiagramm eines Rückstrom-Schutzschaltkreises in einer fünften Ausführungsform; und
9 ein zweites elektrisches Konfigurationsdiagramm des Rückstrom-Schutzschaltkreises.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Einige Ausführungsformen des Energieversorgungssystems werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Dieselben oder ähnliche Bezugszeichen werden den Komponenten zugewiesen, die dieselben oder ähnliche Operationen in verschiedenen Ausführungsformen ausführen, und eine Beschreibung davon wird weggelassen. In den nachstehenden Ausführungsformen werden Bezugszeichen an der Zehnerstelle und der Einerstelle zur Beschreibung derselben oder ähnlicher Komponenten angefügt.
(Erste Ausführungsform)
1 bis 3 zeigen erläuternde Diagramme einer ersten Ausführungsform. 1 zeigt eine elektrische Konfiguration einer integrierten elektrischen Steuereinheit (nachfolgend als „integrierte ECU“ bezeichnet) und ihre periphere Konfiguration. Eine integrierte ECU 101 weist einen Rückstrom-Schutzschaltkreis 2, einen Energieversorgungsschaltkreis 3, interne Schaltkreise 4 und 5, Dioden 6 und 7, einen Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 und einen Mikrocomputer 9 auf. Ein Energieversorgungssystem SY1 ist so konfiguriert, dass es den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 und Dioden 6 und 7 aufweist, die an den Energieversorgungsschaltkreis 3 in einem nachfolgenden Abschnitt angeschlossen sind.
Die internen Schaltkreise 4 und 5 stellen einige der Funktionen der integrierten ECU 101 dar und sind als Betriebsschaltkreise konfiguriert. Der interne Schaltkreis 4 stellt beispielsweise Funktionen (wie beispielsweise eine Anzeigeinstrument-Steuerfunktion), die zum Steuern des Fahrens des Fahrzeuges rechtlich notwendig sind, oder Funktionen zum Durchführen eines Betriebs, der die Sicherheit im Inneren des Fahrzeugs betrifft und einen Unfall verhindert oder entscheidend wird, wenn ein Fahrzeugfehler auftritt (wie beispielsweise eine Airbag-Steuerung), die nachfolgend geeignet als „Fahr-/Sicherheits-Funktionen“ bezeichnet werden, dar. Der interne Schaltkreis 5 stellt informationsbezogene Funktionen (nachfolgend geeignet als „allgemeine Funktionen“ bezeichnet), wie beispielsweise eine Navigations-ECU und eine Audio-ECU, dar.
Die integrierte ECU 101 ist an einem Netzwerk 10 im Fahrzeug, wie beispielsweise CAN oder LIN, angeschlossen. Der Mikrocomputer 9 weist beispielsweise CPU, ROM, RAM, Back-Up-RAM, EEPROM, I/O und A/D-Wandler-Schaltkreis (nicht gezeigt) auf, und ist als ein Betriebsschaltkreis oder eine Steuereinheit konfiguriert. Wenn Energie vom Energieversorgungsschaltkreis 3 zugeführt wird, kann der Mikrocomputer 9 verschiedene Informationen (wie beispielsweise Gaspedal-Betriebsinformation, Lenkrad-Betriebsinformation, Brems-Betriebsinformation, Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation, Fahrzeugtür-Offen/Geschlossen-Information etc.) von Sensoren (nicht gezeigt), die an die integrierte ECU 101 selbst angeschlossen sind, erlangen. Diese Informationen können alternativ von Sensoren und dergleichen erlangt werden, die an einer anderen ECU 11 angeschlossen sind, die an dem Netzwerk 10 im Fahrzeug angeschlossen ist.
Die integrierte ECU 101 weist einen Eingabeanschluss 12 für Spannung VB von einer Batterieenergieversorgung +B, die die Hauptenergieversorgung ist, einen Eingabeanschluss 13 für Spannung VIG von einer Zündungsenergieversorgung IB, die eine Nebenenergieversorgung ist, und einen Eingabeanschluss 15 für Spannung VSUB von einer Hilfsbatterie 14, die eine Nebenenergieversorgung ist, auf.
Die Batterieenergieversorgung +B weist eine Hauptsicherung 16, die daran angeschlossen ist, auf, und die Batterieenergieversorgung +B ist an einer Hauptenergieversorgungsleitung L1 über die Sicherung 16 angeschlossen. Eine Sicherung 17 ist zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung L1 und dem Eingabeanschluss 12 so angeschlossen, dass Spannung VB der Batterieenergieversorgung +B an den Eingabeanschluss 12 über die Sicherung 17 angelegt ist. Die Batterieenergieversorgung +B ist die Energieversorgung, die Spannung VB an den Eingabeanschluss 12 ungeachtet davon eingibt, ob der Schlüsselschalter SW1 an oder aus ist.
Der Eingabeanschluss 13 ist an einer Nebenenergieversorgungsleitung L2 über eine Sicherung 18 außerhalb der integrierten ECU 101 angeschlossen. Der Schlüsselschalter SW1 ist zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung L1 und der Nebenenergieversorgungsleitung L2 so angeschlossen, dass Spannung VIG an den Eingabeanschluss 13 über den Schlüsselschalter SW1 und die Sicherung 18 angelegt ist. Die Energieversorgung der angelegten Spannung VIG wird als „Zündungsenergieversorgung“ IG bezeichnet. Obwohl er nicht gezeigt ist, kann der Schlüsselschalter SW1 beispielsweise durch einen Benutzer betrieben werden, um verschiedene Zustände, wie beispielsweise Aus, ACC, An und Start, einzunehmen. Anlasser-Steuersignale des Schlüsselschalters SW1 (An, An im Start-Zustand, Aus und Aus im ACC-Zustand) werden in den Mikrocomputer 9 der integrierten ECU 101 eingegeben. Die Zündungsenergieversorgung IG ist die Energieversorgung, die Energie ausgibt, wenn der Schlüsselschalter SW1 an der An- oder Start-Position ist. In anderen Worten, der Zündungsenergieversorgung IG wird an- und ausgeschaltet, da der Benutzer des Fahrzeuges den Schlüsselschalter SW1 betreibt.
Der Eingabeanschluss 15 ist an einer Nebenenergieversorgungsleitung L3 über eine Sicherung 19 angeschlossen. Die Hilfsbatterie 14 ist an der Nebenenergieversorgungsleitung L3 angeschlossen. Ein Ladegerät 20 ist zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung L1 und der Nebenenergieversorgungsleitung L3 angeschlossen. Das Ladegerät 20 lädt die Hilfsbatterie 14 unter Verwendung der Spannung der Batterieenergieversorgung +B. Die Hilfsbatterie 14 führt Spannung VSUB an den Eingabeanschluss 15 über die Sicherung 19 zum Ergänzen von Energie für Operationen zu. Diese angelegte Spannung wird insbesondere als „Lade-Energieversorgung“ SUB bezeichnet. Die Lade-Energieversorgung SUB ist die Energieversorgung, die Energie an den Eingabeanschluss 15 bereitstellt, wenn die Hilfsbatterie 14, unabhängig davon, ob der Schlüsselschalter SW1 an oder aus ist, auf eine vorgegebene Spannung geladen wird.
Die Diode 6 ist zwischen dem Eingabeanschluss 13 und einem Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 angeschlossen. Die Diode 6 ist so angeschlossen, dass sie ihre Anode auf der Seite des Eingabeanschlusses 13 und ihre Kathode auf der Seite des Eingabeknotens N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 aufweist. Die Diode 7 ist zwischen dem Eingabeanschluss 15 und dem Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 angeschlossen. Die Diode 7 ist so angeschlossen, dass sie ihre Anode auf der Seite des Eingabeanschlusses 15 und ihre Kathode auf der Seite des Eingabeknotens N1 der Energieversorgungsschaltkreis 3 aufweist.
Der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 ist zwischen dem Eingabeanschluss 12 und dem Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 angeschlossen. Wie im Konfigurationsbeispiel des Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 in 2 gezeigt, ist der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 durch MOSFET 21 und 22 und eine An/Aus-Steuereinheit 23 gebildet. Der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 ist so konfiguriert, dass er beispielsweise, wie in 2 gezeigt, zwei N-Kanal-MOSFET 21 und 22 aufweist, die gegenseitig angeschlossenen Gates G und einen Erfassungswiderstand 24, der Strom erfasst, der von diesen MOSFET 21 und 22 zum Knoten N1 fließt, aufweisen. Die zwei MOSFET 21 und 22 sind in Serie zwischen dem Eingabeanschluss 12 und dem Knoten N1 so angeschlossen, dass ihre Sources aneinander angeschlossen und deren Polaritäten entgegengesetzt zueinander sind. Der Knoten N1 ist ein gemeinsamer Verbindungsknoten, der an den Kathoden der Dioden 6 und 7 und der Ausgabe des Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 angeschlossen ist.
Das in 2 gezeigte Konfigurationsbeispiel wird im Detail beschrieben. Der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 ist so konfiguriert, dass er Drain D und Source S des MOSFET 21, Source S und Drain D des MOSFET 22 und den Erfassungswiderstand 24 in Serie zwischen dem Eingabeanschluss 12 und dem Knoten N1 angeschlossen aufweist. Der MOSFET 21 weist eine parasitäre Diode 21a in der Vorwärtsrichtung von Source S zu Drain D in der internen Halbleiterstruktur auf. Der MOSFET 22 weist eine parasitäre Diode 22a in der Vorwärtsrichtung von Source S zu Drain D in der internen Halbleiterstruktur auf. Mit dieser Konfiguration sind die Polaritäten entgegengesetzt. Die MOSFET 21 und 22 weisen jeweils die parasitären Dioden 21a und 22a auf, die in entgegengesetzte Richtungen so angeschlossen sind, dass sie den Strompfad durch beide parasitäre Dioden 21a und 22a ausschalten. Auf diese Weise ist keine Möglichkeit vorhanden, wenn die MOSFET 21 und 22 aus sind, dass ein großer Strom durch die parasitären Dioden 21a und 22a zum Eingabeanschluss 12 auf der Eingabeseite des Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 geleitet wird, sogar wenn die Spannung des Knotens N1 höher als die Spannung des Eingabeanschlusses 12 wird.
Die An/Aus-Steuereinheit 23 weist eine FET-Antriebsfunktion 25 und eine Spannungsüberwachfunktion 26 auf. Die An/Aus-Steuereinheit 23 treibt die Gates der MOSFET 21 und 22 von einem GATE-Anschluss durch die FET-Antriebsfunktion 25 an. Die An/Aus-Steuereinheit 23 erfasst Eingabespannung Vin des Eingabeanschlusses 12, Spannung Vsense des gemeinsamen Verbindungsknotens zwischen den Drains des MOSFET 22 und dem Erfassungswiderstand 24, und Spannung Vout des Knotens N1 durch die Spannungsüberwachfunktion 26. Die An/Aus-Steuereinheit 23 treibt die MOSFET durch Anlegen einer vorgegebenen An-Zustand-Steuerspannung Vcon (z.B. Vcon > VB, so dass VGS größer gleich einem Schwellwert Vth wird) oder einer Aus-Zustand-Steuerspannung Vcoff (z.B. Vcoff = 0 < VB, so dass VGS kleiner als ein Schwellwert Vth) an die Gates der MOSFET 21 und 22 durch die FET-Antriebsfunktion 25 auf Grundlage der Spannungen Vin, Vsense und Vout an.
Der in 1 gezeigte Energieversorgungsschaltkreis 3 ist beispielsweise durch einen Tiefsetz-Energieversorgungsschaltkreis 3 so konfiguriert, dass die an den Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 angelegte Spannung auf ein vorgegebenes Niveau abgesenkt und dann den internen Schaltkreisen 4 und 5 und dem Mikrocomputer 9 zugeführt wird. Der Energieversorgungsschaltkreis 3 kann unter Verwendung eines Hochsetz-Energieversorgungsschaltkreises konfiguriert sein. Es ist jedoch vorzuziehen, beispielsweise einen Tiefsetz-Energieversorgungsschaltkreis zum Verhindern einer Kostenerhöhung zu verwenden. Die internen Schaltkreise 4 und 5 und der Mikrocomputer 9 arbeiten unter Verwendung der Energieversorgungsspannung des Energieversorgungsschaltkreises 3.
Der Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 ist ein Schaltkreisblock, der jeweils eine Spannung der Eingabeanschlüsse 12, 13 und 15 erfasst und durch einen Erfassungseinheit-IC konfiguriert ist, der beispielsweise einen Vergleicher aufweist. Der Erfassungseinheit-Schaltkreis vergleicht die erfassten Spannungen jeweils mit vorgegebenen Schwellwertspannungen VthB, VIG und so weiter und gibt die Vergleichsergebnisse an den Mikrocomputer 9 aus. Der Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 kann manchmal die Spannung des Energieversorgungsschaltkreises 3 verwenden, aber die Verbindungsleitung in 1 wird weggelassen.
Der Mikrocomputer 9 steuert das Schalten zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem Energiesparmodus gemäß den Vergleichsergebnissen des Erfassungseinheit-Schaltkreises 8. Der Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 kann durch einen A/D-Wandler-Schaltkreis konfiguriert sein, der im Mikrocomputer 9 gebildet ist. In diesem Fall kann der Mikrocomputer 9 das Schalten zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem Energiesparmodus gemäß dem Umwandlungsergebnis des A/D-Wandler-Schaltkreises steuern.
Der Mikrocomputer 9 weist einen Schlafmodus, einen normalen Betriebsmodus und einen Energiesparmodus auf. Der Mikrocomputer 9 geht im Schlafmodus schlafen, arbeitet im normalen Betriebsmodus normal, und arbeitet im Energiesparmodus mit niedrigerer Energie als im normalen Betrieb. Wenn der Mikrocomputer 9 beispielsweise ein Mehrkern-Mikrocomputer ist, weist der Mikrocomputer 9 allen Kernen im normalen Betriebsmodus Aufgaben zu, während der Mikrocomputer 9 den Aufgabenbetrieb von einigen Kernen im Energiesparmodus stoppt. Der Mikrocomputer 9 kann alternativ im Energiesparmodus die Betriebstaktung bzw. die Betriebsclock auf eine niedrigere Frequenz als im normalen Betriebsmodus ändern oder die Betriebs-Energieversorgungsspannung stärker verringern als die im normalen Betriebsmodus.
Der interne Schaltkreis 5 weist auch einen normalen Betriebsmodus und einen Energiesparmodus auf. Der interne Schaltkreis 5 arbeitet normal im normalen Betriebsmodus und arbeitet im Energiesparmodus mit verringerter Energie als im normalen Betrieb. Das Schalten zwischen diesen Modi kann durch die Steuerung durch den Mikrocomputer 9 oder durch den internen Schaltkreis 5 selbst auf Grundlage der Energieversorgungsspannung, die vom Energieversorgungsschaltkreis 3 eingegeben wird, ausgeführt werden. Es ist nicht notwendigerweise erforderlich, dass der interne Schaltkreis, diesen normalen Betriebsmodus und diesen Energiesparmodus aufweist.
Wenn der interne Schaltkreis 5 beispielsweise eine Navigationsfunktion zum Anschließen einer Anzeigevorrichtung aufweist, steuert der interne Schaltkreis 5 die Helligkeit des Displaybildschirms der Anzeigevorrichtung so, dass sie im Energiesparmodus niedriger ist. Somit kann im Energiesparmodus verglichen mit dem normalen Betriebsmodus Energie gespart werden. Wenn der interne Schaltkreis 5 beispielsweise eine Audiofunktion zum Ausgeben von Ton aufweist, kann eine solche Funktion beispielsweise durch Verringern der Tonausgabelautstärke begrenzt werden, um Energie zu sparen. Der interne Schaltkreis 4 kann auch einen normalen Betriebsmodus und einen Energiesparmodus aufweisen. Eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Als erstes wird der Betrieb des in 2 gezeigten Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 in der oben beschriebenen Konfiguration erklärt. Wenn die Batterieenergieversorgung +B Batteriespannung VB ausgibt, gibt der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 die Batteriespannung VB als Eingabespannung Vin über den Eingabeanschluss 12 ein. Die Eingabespannung Vin wird an den Drain-Anschluss des MOSFET 21 gegeben. Eine zur Eingabespannung Vin äquivalente Spannung wird dann an den Sources der MOSFET 21 und 22 auf Grundlage des Sperrstroms der parasitären Diode 21a zwischen Drain und Source des MOSFET 21 generiert.
Die Source-Spannung dieser MOSFET 21 und 22 wird auch an Drain D des MOSFET 22 über die parasitäre Diode 22a des MOSFET 22 angelegt. Wenn folglich Batteriespannung VB in den Eingabeanschluss 12 im normalen Zustand eingegeben wird, wird eine Spannung, die niedriger als die Batteriespannung VB ist, an gemeinsamer Source S der MOSFET 21 und 22 und Drain D des MOSFET 22 generiert.
Danach legt die An/Aus-Steuereinheit 23 im normalen Zustand eine vorgegebene An-Zustand-Steuerspannung, die höher als die Eingabespannung Vin ist (z.B. so dass VGS größer gleich dem Schwellwert Vth wird), an die Gates G der MOSFET 21 und 22 an. Beide MOSFET 21 und 22 werden dadurch angeschaltet, so dass der An-Strom in den Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 vom Eingabeanschluss 12 über Drain und Source des MOSFET 21 und über Source und Drain des MOSFET 22 fließt.
Wenn der Schlüsselschalter SW1 andererseits angeschaltet wird, wird Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG an den Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 über den Eingabeanschluss 13 und Diode 6 gegeben. Das Ladegerät 20 lädt Hilfsbatterie 14 mit der Spannung der Batterieenergieversorgung +B. Spannung VSUB der Lade-Energieversorgung SUB wird in den Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 über den Eingabeanschluss 15 und Diode 7 eingegeben.
Der Spannungsabfall über den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 gleicht beispielsweise der Summe der Drain-Source-Spannungen VDS der zwei MOSFET 21 und 22. Wenn Batteriespannung VB beispielsweise niedrig ist (z.B. 4V), wobei der An-Zustand-Widerstand der zwei MOSFET Ron1 + Ron2 = 40 mΩ ist und der Strom 2,5 A ist, ist die Drain-Source-Spannung VDS 0,1 V. In diesem Fall ist die Spannung des Eingabeknotens N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 3,9 V. Die Vorwärtsspannung Vf der Dioden 6 und 7 ist derweil ungefähr 1 V. Der Spannungsabfall über den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 kann somit niedriger als die Vorwärtsspannung Vf der Dioden 6 und 7 gemacht werden, so dass der Strom, der durch die Nebenenergieversorgungsleitungen L2 und L3 fließt, minimiert werden kann (z.B. 0 A), während Strom durch den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 von der Hauptenergieversorgungsleitung L1 im normalen Zustand geleitet werden kann. Wenn Batteriespannung VB plötzlich Schwankungen als Antwort auf Lastschwankungen der Batterieenergieversorgung +B ausgesetzt ist, kann die Lade-Energieversorgung SUB Zusatzenergie an den Energieversorgungsschaltkreis 3 über eine Nebenenergieversorgungsleitung (z.B. L3) zuführen.
Im normalen Zustand ist die Spannung des Eingabeanschlusses 12 größer gleich der Spannung des Eingabeknotens N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3. Die An/Aus-Steuereinheit 23 erfasst in diesem Zustand Spannungen durch die Spannungsüberwachfunktion 26 auf die folgende Art und Weise.
$Vin \geq Vsense$
$Vin \geq Vout$
$Vsense \geq Vout$
Falls alle der Bedingungen (1-1) bis (1-3) erfüllt sind, macht die An/Aus-Steuereinheit 23 weiter, die An-Zustand-Steuerspannung Vcon an die Gates der MOSFET 21 und 22 anzulegen. Somit kann dem Energieversorgungsschaltkreis 3 Energie über die Hauptenergieversorgungsleitung L1 zugeführt werden.
Es wird angenommen, dass die Sicherung 17 wegen eines großen Stroms, der durch die Hauptenergieversorgungsleitung L1 aufgrund irgendeines Einflusses fließt, geschmolzen bzw. aufgetrennt ist. Wenn die Sicherung 17 schmilzt, ist die Hauptenergieversorgungsleitung L1 kaputt bzw. unterbrochen, so dass ein Zuführen von Energie von der Batterieenergieversorgung +B zum Eingabeanschluss 12 auf der Eingabeseite des Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 gestoppt wird. Die Zündungsenergieversorgung IG führt jedoch Energie zum Energieversorgungsschaltkreis 3 über die Nebenenergieversorgungsleitung L2 zu und die Lade-Energieversorgung SUB führt Energie zum Energieversorgungsschaltkreis 3 über die Nebenenergieversorgungsleitung L3 zu. Der Energieversorgungsschaltkreis 3 kann somit mit der Energieversorgungsfunktion weitermachen, obwohl der Betrag von Strom, der dem Mikrocomputer 9 und internen Schaltkreisen 4 und 5 zugeführt werden soll, reduziert ist.
Die Spannung des Eingabeanschlusses 12 wird derweil abgesenkt (z.B. 0 V). Die Spannung des Eingabeanschlusses 12 wird niedriger als die Spannung des Eingabeknotens N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3. Wenn die MOSFET 21 und 22 beispielsweise an sind, fließt der Strom bei normalen Betrieb zurück bzw. umgekehrt. Wenn Strom vom Knoten N1 zum Eingabeanschluss 12 zurück fließt, erfasst die An/Aus-Steuereinheit 23 des Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 Spannungen, die die folgenden Bedingungen erfüllen:
$Vin<Vsense$
$Vin<Vout$
$Vsense<Vout$
Falls eine oder mehrere oder alle diese Bedingungen (2-1) bis (2-3) erfüllt sind, bestimmt die An/Aus-Steuereinheit 23, dass eine Möglichkeit eines Rückstromflusses vorhanden ist und legt eine Aus-Zustand-Steuerspannung Vcoff (z.B. 0 V) an die Gates der MOSFET 21 und 22 an, so dass die Gate-Source-Spannung VGS der MOSFET 21 und 22 kleiner gleich dem Schwellwert Vth ist. Die elektrische Verbindung zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung L1 und dem Knoten N1 kann dadurch ausgeschaltet werden, so dass Rückfluss von Strom verhindert wird.
Als eine Alternative zu den Bedingungen (2-1) bis (2-3) können die folgenden Bedingungen (3-1) bis (3-3) mit irgendeiner geschätzten Spannungstoleranz VA als die Grundlage für die Bestimmung verwendet werden. $Vin+VA<Vsense$
$Vin+VA<Vout$
$Vsense+VA<Vout$
Die Spannungstoleranz VA kann hier als VA = Ir × R bestimmt werden, wobei Ir einen tolerierbaren Rückstrom Ir darstellt. Der Widerstand R kann unter Verwendung der An-Zustand-Widerstände Ron1 und Ron2 der MOSFET 21 und 22 ausgedrückt werden, so dass die Spannungstoleranz VA als VA = Ir × (Ron1 + Ron2) ausgedrückt werden kann. Falls eine oder mehrere oder alle diese Bedingungen (3-1) bis (3-3) erfüllt sind, bestimmt die An/Aus-Steuereinheit 23, dass Rückfluss von Strom erfasst wurde und legt eine Aus-Zustand-Steuerspannung Vcoff (z.B. 0 V) an, so dass die Gate-Source-Spannung VGS der MOSFET 21 und 22 niedriger als der Schwellwert Vth ist. Rückstromfluss kann verhindert werden. Da der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 Rückstromfluss verhindert, wird die Spannung, die an den Knoten N1 angelegt wird in den Energieversorgungsschaltkreis 3 eingegeben, ohne dass sie durch den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 beeinflusst wird. Wenn die empfohlene Betrieb-Energieversorgungsspannung der internen Schaltkreise 4 und 5 und des Mikrocomputers 9 beispielsweise 3,3 V ist, kann ein preiswerter Tiefsetz- Energieversorgungsschaltkreis als der Energieversorgungsschaltkreis 3 verwendet werden, um dauerhaft eine ausreichende Energieversorgungsspannung zu erzeugen.
Als nächstes wird der der Vorgang zum Umschalten zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem Energiesparmodus durch den Mikrocomputer 9 mit Bezug auf 3 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden der Schwellwert, der als die Grundlage zum Bestimmen von Anormität der Batteriespannung VB verwendet wird, als Schwellwertspannung VthB und der Schwellwert, der als die Grundlage zum Bestimmen der Spannung der Zündungsenergieversorgung IG verwendet werden soll, als Schwellwertspannung VthIG bezeichnet.
Der Einfachheit der Erklärung halber werden der normale Betriebsmodus und der Energiesparmodus im unten beschriebenen Beispiel auf Grundlage von Batteriespannung VB und Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG umgeschaltet. Die Spannung der Lade-Energieversorgung SUB kann zu den Bedingungen im unten beschriebenen Beispiel hinzugefügt werden.
Der Mikrocomputer 9 startet einen Betrieb auf Grundlage eines in einem internen Speicher gespeicherten Programms, wenn Energie vom Energieversorgungsschaltkreis 3 zugeführt wird. Der Mikrocomputer 9 erfasst, wie in 3 gezeigt, ob ein Ereignis in Schritt S1 aufgetreten ist oder nicht, und falls der Mikrocomputer 9 ein Auftreten eines Ereignisses erfasst, führt der Mikrocomputer 9 den Vorgang von Schritt S2 ausgehend durch. Ein Auftreten eines Ereignisses kann sich hier beispielsweise auf eine Erfassung eines Hochfahrfaktors bzw. Startfaktors wie beispielsweise einem Anschalten des Schlüsselschalters SW1 oder auf eine Erfassung eines Timerunterbrechvorgangs in einem regelmäßigen Intervall im normalen Betriebsmodus beziehen.
Der Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 erfasst Batteriespannung VB in Schritt S2 und erfasst Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG in Schritt S3. Der Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 vergleicht diese Spannungen VB und VIG mit vorgegebenen Schwellwertspannungen VthB und VthIG und gibt die Vergleichsergebnisse an den Mikrocomputer 9 aus.
Wenn der Mikrocomputer 9 in Schritt S4 bestimmt, dass Batteriespannung VB größer gleich der Schwellwertspannung VthB ist, und in Schritt S5 bestimmt, dass Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG größer gleich der Schwellwertspannung VthIG ist, startet der Mikrocomputer einen Betrieb im normalen Betriebsmodus in Schritt S6. Der Mikrocomputer 9 bestimmt zu dieser Zeit, dass die Zündungsenergieversorgung IG in einem Hochspannungszustand ist, so dass bestimmt werden kann, dass die Zündungsenergieversorgung IG in einem normalen Zustand ist, in dem sie imstande ist, Energie zuzuführen.
Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass Batteriespannung VB größer gleich der Schwellwertspannung VthB ist, und bestimmt wird, dass Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG kleiner als Schwellwertspannung VthIG ist, startet der Mikrocomputer 9 einen normalen Betrieb in Schritt S7. Der Mikrocomputer 9 kann zu dieser Zeit erkennen, dass die Zündungsenergieversorgung IG in einem Niederspannungszustand ist.
Wenn Batteriespannung VB nämlich nicht kleiner als der Schwellwert VthB ist, bestimmt der Mikrocomputer 9, dass er die Kapazität aufweist, um im normalen Zustand zu arbeiten. Wenn die Spannung der Zündungsenergieversorgung IG niedriger als der Schwellwert VthIG ist, und wenn das Anlasser-Steuersignal des Schlüsselschalters SW1 „Aus“ anzeigt (was bedeutet, dass der Schlüsselschalter SW1 entweder im Aus-Zustand oder im ACC-Zustand ist), arbeitet der Mikrocomputer 9 im normalen Betriebsmodus, während er bestimmt, das kein Startfaktor bzw. Hochfahrfaktor durch den Schlüsselschalter SW1 vorhanden ist.
Wenn der Mikrocomputer 9 in Schritt S4 bestimmt, dass Batteriespannung VB der Batterieenergieversorgung +B niedriger als die Schwellwertspannung VthB ist, und in Schritt S8 bestimmt, dass Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG größer gleich der Schwellwertspannung VthIG ist, startet der Mikrocomputer in Schritt S9 einen Betrieb im Energiesparmodus, während er erkennt, dass die Zündungsenergieversorgung IG im Hochspannungszustand ist.
Es ist in diesem Fall anzunehmen, dass ein Fehler im Energieversorgungssystem von der Batterieenergieversorgung +B zur Hauptenergieversorgungsleitung L1 aufgetreten ist, oder dass die Sicherung 17 geschmolzen ist und die Energieversorgung von der Hauptenergieversorgungsleitung L1 unterbrochen ist, so dass die integrierte ECU 101 durch die Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG arbeitet. In diesem Fall verursacht der Mikrocomputer 9, dass zumindest er selbst im Energiesparmodus arbeitet.
In diesem Energiesparmodus kann der Mikrocomputer 9 verursachen, dass der interne Schaltkreis 4, der die Sicherheits-/Fahrfunktionen aufweist, so arbeitet, dass er seine Funktionen wie im normalen Betriebsmodus bereitstellt, während er verursacht, dass der andere interne Schaltkreis 5 einige seiner Funktionen im Energiesparmodus stoppt. Alternativ können alle Funktionen des internen Schaltkreises 5 gestoppt werden. Falls die Sicherung 18 der Nebenenergieversorgungsleitung L2 eine ausreichend hohe Abschaltkapazität bzw. Unterbrechkapazität aufweist, kann es dem anderen internen Schaltkreis 5 erlaubt sein, seine Funktionen wie notwendig bereitzustellen bzw. zu betreiben. Stromverbrauch kann auf diese Weise durch den Mikrocomputer 9 (und den internen Schaltkreis 5), der im Energiesparmodus arbeitet, reduziert werden, so dass es nicht erforderlich ist, dass die Sicherung 18 für die Zündungsenergieversorgung IG eine große Abschaltkapazität aufweist.
Wenn integrierte ECU 101 mit dem internen Schaltkreis 4, der Fahr-/Sicherheitsfunktionen aufweist, beispielsweise ins Ausland über einen langen Zeitraum durch einen Transportunternehmer verschifft werden, wird hauptsächlich Sicherung 17 für die Hauptenergieversorgungsleitung L1 entfernt, so dass den internen Schaltkreisen der integrierten ECU 101 keine Energie von der Batterieenergieversorgung +B zugeführt wird. Dies dient dazu, eine Verschlechterung bzw. Alterung der Batterieenergieversorgung +B, die durch den Energieversorgungsschaltkreis 3, den Mikrocomputer 9 und die internen Schaltkreise 4 und 5 verursacht wird, die Dunkelstrom (Schlafstrom) verbrauchen, zu verhindern.
Danach, wenn der Transportunternehmer das transportierte Fahrzeug vom Ziel durch Fahren des Fahrzeug bewegt, ist es beispielsweise erforderlich, dass Fahrfunktionen, wie beispielsweise eine Anzeigeinstrumentausstattung, wie rechtlich notwendig, betreibar sind. In einigen Fällen, während die Sicherung 17 noch entfernt ist, kann nur die Zündungsenergieversorgung IG für den Betrieb verwendet werden, wobei Energie von Batterieenergieversorgung +B über die Sicherung 18 zugeführt wird. In einem solchen Fall verursacht der Mikrocomputer 9 der integrierten ECU 101, dass das System im Energiesparmodus arbeitet, während er in Schritt S9 bestimmt, dass die Zündungsenergieversorgung IG im Hochspannungszustand ist.
Es ist vorteilhaft, falls der Mikrocomputer 9 sogar in einem solchen Fall, in dem der Transportunternehmer das Fahrzeug temporär fahren muss, diese Situation bemerkt und verursacht, dass er selbst im Energiesparmodus arbeitet, während er dem internen Schaltkreis 4, der die Fahrfunktionen aufweist, erlaubt, dass er seine Funktionen bereitstellt, und er einige oder alle Funktionen des anderen internen Schaltkreises 5 stoppt.
Wenn der Mikrocomputer 9 in Schritt S4 bestimmt, dass Batteriespannung VB niedriger als die Schwellwertspannung VthB ist, und in Schritt S8 bestimmt, dass Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG niedriger als die Schwellwertspannung VthIG ist, bestimmt der Mikrocomputer 9 in Schritt S10, dass die Zündungsenergieversorgung IG im Niederspannungszustand ist und verursacht, dass die Zündungsenergieversorgung IG im Energiesparmodus arbeitet. In diesem Fall ist der Mikrocomputer 9 in einem Schlafmodus und wartet bis der Mikrocomputer 9 eine Hochfahranfrage empfängt. Eine Vielzahl von Schwellwertspannungen VthIG kann festgelegt werden, um eine Bewertung bzw. Auswertung in mehreren Abschnitten zu ermöglichen.
Die Betriebsmodi (normaler Betriebsmodus/Energiesparmodus) des Mikrocomputers 9 und des internen Schaltkreises 5 können auf diese Weise gemäß den Bedingungen der Spannung VB der Batterieenergieversorgung +B und der Spannung VIG der Zündungsenergieversorgung IG umgeschaltet werden. Folglich ist es nicht erforderlich, dass die Sicherung 18 für die Zündungsenergieversorgung IG eine große Abschaltkapazität aufweist.
Die charakteristischen Merkmale dieser Ausführungsform werden im Folgenden zusammengefasst. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 mit MOSFET 21 und 22 und der An/Aus-Steuereinheit 23 konfiguriert. Der Spannungsabfall kann verglichen mit dem Verfahren zum Verhindern eines Rückstromflusses unter Verwendung von Dioden reduziert werden. Folglich kann der Abfall der Spannung VB, die von der Hauptenergieversorgungsleitung L1 zum Knoten N1 zugeführt wird, niedriger als der Abfall der Spannung VIG, die von der Nebenenergieversorgungsleitung L2 zum Knoten N1 zugeführt wird, festgelegt werden, so dass die Spannung des Knotens N1, die zu der Ausgabe des Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 zugeführt wird, so hoch wie möglich (z.B. 3.9 V) gehalten wird, sogar wenn die Spannung der Batterieenergieversorgung +B reduziert wurde (z.B. 4 V). Infolgedessen kann der Energieversorgungsschaltkreis 3 dem Mikrocomputer 9 und den internen Schaltkreisen 4 und 5 Energie unter Verwendung der Spannung dieses Knotens N1 dauerhaft zuführen. Sogar wenn der Energieversorgungsschaltkreis 3 insbesondere durch einen Tiefsetz-Energieversorgungsschaltkreis gebildet ist, kann dem Mikrocomputer 9 und den internen Schaltkreisen 4 und 5 dauerhaft Energie zugeführt werden.
Die Dioden 6 und 7 sind so angeschlossen, dass Vorwärtsströme von den Nebenenergieversorgungsleitungen L2 und L3 zum Knoten N1 fließen und nicht zurück. Dementsprechend können die Zündungsenergieversorgung IG und die Lade-Energieversorgung SUB dem Energieversorgungsschaltkreis 3 Energie von den Nebenenergieversorgungsleitungen L2 und L3 über den Knoten N1 zuführen, sogar wenn Energie über die Hauptenergieversorgungsleitung L1 nicht zugeführt werden kann.
Im normalen Zustand fließt Strom dauerhaft von der Batterieenergieversorgung +B in den Energieversorgungsschaltkreis 3 über die Hauptenergieversorgungsleitung L1, die Sicherung 17 und den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2, so dass Versorgungsstrom, der durch die Nebenenergieversorgungsleitungen L2 und L3 fließt, begrenzt werden kann. Die Nebenenergieversorgungsleitungen L2 und L3 können als eine Hilfe bzw. Unterstützung verwendet werden, wenn beispielsweise Fluktuationen in der Batterieenergieversorgung +B vorhanden sind.
Die An/Aus-Steuereinheit 23 des Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 ist so konfiguriert, dass sie einen Erfassungswiderstand 24 aufweist, der damit angeschlossen ist, wobei der Erfassungswiderstand 24 den Strom erfasst, der durch den Knoten N1 fließt, und eine Aus-Zustand-Steuerspannung an die Gates der MOSFET 21 und 22 unter einer Bedingung anlegt, dass Spannung Vsense des Knotens, der stromaufwärts des Erfassungswiderstand 24 angeordnet ist, niedriger als Spannung Vout des Knotens N1 ist, der stromabwärts des Erfassungswiderstands 24 angeordnet ist. Rückstromfluss kann somit verhindert werden. Andere Bedingungen, in denen Spannungstoleranzen VA berücksichtigt werden, können auch als die Grundlage für die Bestimmung verwendet werden.
Die An/Aus-Steuereinheit 23 des Rückstrom-Schutzschaltkreises 2 vergleicht Spannung Vin des Eingabeanschlusses 12, der stromaufwärts der MOSFET 21 und 22 angeordnet ist, mit den Spannungen Vsense und Vout des Knotens, der stromabwärts angeordnet ist, und legt eine Aus-Zustand-Steuerspannung an die Gates der MOSFET 21 und 22 unter der Bedingung an, dass Spannung Vin des Eingabeanschlusses 12, der stromaufwärts angeordnet ist, niedriger als die Spannungen Vsense und Vout des Knotens ist, der stromabwärts angeordnet ist. Rückstromfluss kann somit verhindert werden. Andere Bedingungen, bei denen Spannungstoleranzen VA berücksichtigt werden, können auch als die Grundlage für die Bestimmung verwendet werden.
Im Fall eines Fehlers im Versorgungssystem von der Batterieenergieversorgung +B zur Hauptenergieversorgungsleitung L1, dem Schmelzen der Sicherung 17 oder einem Fehler in der Hauptenergieversorgungsleitung L1, oder wenn die Sicherung 17 für die Hauptenergieversorgungsleitung L1 während eines Transports entfernt ist, erfasst der Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 jeweils die Spannungen VB, VIG und VSUB der Fahrzeugenergieversorgung, und der Mikrocomputer 9 kann den oben erwähnten Zustand gemäß der erfassten Spannung erfassen. Der Mikrocomputer 9 kann den Strombetrag, der durch die Zündungsenergieversorgung VIG oder die Nebenenergieversorgung VSUB zugeführt wird, so weit wie möglich durch Betreiben im Energiesparmodus und durch Verursachen des internen Schaltkreises 5, dass er, wenn notwendig, im Energiesparmodus arbeitet, minimieren. Es kann verursacht werden, dass die integrierte ECU 101 so arbeitet, dass sie nur entscheidende Funktionen zum Beibehalten ihres Betriebs bereitstellt. Dementsprechend werden eine Erhöhung der Abschaltkapazität der Sicherungen 18 und 19 und eine Erhöhung der Größe von Komponenten, wie beispielsweise der Hilfsbatterie 14, verhindert, so dass es nicht erforderlich ist, dass das System eine unnötig hohe Zuverlässigkeit aufweist.
(Zweite Ausführungsform)
4 zeigt ein zusätzliches erläuterndes Diagramm einer zweiten Ausführungsform. Der in 4 gezeigte Rückstrom-Schutzschaltkreis 202 weist zwei MOSFET 221 und 222 und eine An/Aus-Steuereinheit 23 auf. Die MOSFET 221 und 222 sind in Serie zwischen dem Eingabeanschluss 12 und dem Knoten N1 so angeschlossen, dass ihre Drains aneinander angeschlossen und die Polaritäten zueinander entgegengesetzt sind. Der Knoten N1 ist ein gemeinsamer Verbindungsknoten, der an die Kathoden der Dioden 6 und 7 und der Ausgabe des Rückstrom-Schutzschaltkreises 202 angeschlossen ist.
Verbindungen werden im Detail erklärt. Source S und Drain D des MOSFET 221, Drain D und Source S des MOSFET 222 und der Erfassungswiderstand 24 sind in Serie zwischen dem Eingabeanschluss 12 und dem Knoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 angeschlossen. Der MOSFET 221 weist eine parasitäre Diode 221a in der Vorwärtsrichtung von Source S zu Drain D in der internen Halbleiterstruktur auf. Der MOSFET 222 weist eine parasitäre Diode 222a in der Vorwärtsrichtung von Source S zu Drain D in der internen Halbleiterstruktur auf.
Wenn der Rückstrom-Schutzschaltkreis 102 Batteriespannung VB als Eingabespannung Vin eingibt, wird diese Eingabespannung Vin in Source S des MOSFET 221 eingegeben, während eine zur Eingabespannung Vin äquivalente Spannung auch an die Drains der MOSFET 221 und 222 über die parasitäre Diode 221a angelegt wird. Die Drain-Spannung der MOSFET 221 und 222 wird auch an Source S des MOSFET 222 aufgrund des Einflusses des Sperrstroms durch die parasitäre Diode 222a von Drain zu Source des MOSFET 222 erzeugt. Wenn folglich Batteriespannung VB im normalen Zustand eingegeben wird, wird eine Spannung, die niedriger als die Batteriespannung VB ist, auch an Source S des MOSFET 222 generiert.
Danach legt die An/Aus-Steuereinheit 23 eine vorgegebene An-Zustand-Steuerspannung Vcon, die höher als die Eingabespannung Vin ist, an die Gates der MOSFET 221 und 222 im normalen Zustand an. Beide MOSFET 221 und 222 werden dadurch angeschaltet, so dass der An-Strom vom Eingabeanschluss 12 über Source und Drain des MOSFET 221 und über Drain und Source des MOSFET 222 in den Eingabeknoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 der der Energieversorgungsknoten ist, fließt. Die An/Aus-Steuereinheit 23 legt andererseits eine Aus-Zustand-Steuerspannung an die Gates der MOSFET 221 und 222 an, wenn Spannungsbedingungen (eine von (2-1) bis (2-3) oder eine von (3-1) bis (3-3)) in der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform erfüllt sind. Die elektrische Verbindung zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung L1 und dem Knoten N1 kann ausgeschaltet werden, so dass Rückfluss von Strom verhindert wird. Andere Merkmale sind gleich bzw. ähnlich zur vorhergehend beschrieben Ausführungsform und werden nicht beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform kann ähnliche Effekte zu denen der vorhergehend beschrieben Ausführungsform bereitstellen.
(Dritte Ausführungsform)
5 und 6 zeigen zusätzliche erläuternde Diagramme einer dritten Ausführungsform. 5 zeigt ein anderes Konfigurationsbeispiel der integrierten ECU 301. Die integrierte ECU 301 weist eine Vielzahl von Energieversorgungsschaltkreisen 303a und 303b anstelle des Energieversorgungsschaltkreises 3 auf. Andere Merkmale der integrierten ECU 301 sind gleich zu denen der integrierten ECU 101 und werden nicht beschrieben. Ein Energieversorgungssystem SY3 ist so konfiguriert, dass es den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 und die Dioden 6 und 7 aufweist, wobei die Energieversorgungsschaltkreise 303a und 303b in einem nachfolgenden Abschnitt angeschlossen sind.
Im normalen Betriebsmodus in der integrierten ECU 301 führt der Energieversorgungsschaltkreis 303a dem internen Schaltkreis 4, der die Fahr-/Sicherheitsfunktionen aufweist, und dem Mikrocomputer 9 Energie zu, während der Energieversorgungsschaltkreis 303b dem internen Schaltkreis 5, der die allgemeinen Funktionen aufweist, Energie zuführt. Die Energieversorgungsschaltkreise 303a und 303b geben unterschiedliche DC-Energieversorgungsspannungen aus. In einem solchen Fall, wenn der Mikrocomputer 9 den internen Schaltkreis 5 in den Energiesparmodus schaltet, kann die Stromversorgungsfunktion des Energieversorgungsschaltkreises 303b zum internen Schaltkreis 5 verglichen zu der des normalen Betriebsmodus abgesenkt werden oder der Energieversorgungpfad vom Energieversorgungsschaltkreis 303b zum internen Schaltkreis 5 kann ausgeschaltet werden.
6 zeigt ein anderes Konfigurationsbeispiel einer ECU 401 als eine Alternative zur integrierten ECU 101. Die ECU 401 weist eine Vielzahl von Energieversorgungsschaltkreisen 303a und 303b anstelle des Energieversorgungsschaltkreises 3 auf, und die Energieversorgungsschaltkreise 303a und 303b führen beispielsweise einem internen Schaltkreis 404, der die Fahr-/Sicherheitsfunktionen oder eine allgemeine Funktionen aufweist, Energie zu. Ein Energieversorgungssystem SY4 ist so konfiguriert, dass es den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 und die Dioden 6 und 7 aufweist, wobei die Energieversorgungsschaltkreise 303a und 303b in einem nachfolgenden Abschnitt angeschlossen sind. In einem solchen Fall kann die Stromversorgungsfunktion des Energieversorgungsschaltkreises 303b zum internen Schaltkreis 404 verglichen zu der des normalen Betriebsmodus abgesenkt werden, wenn der Mikrocomputer 9 den internen Schaltkreis 404 in den Energiesparmodus schaltet.
(Vierte Ausführungsform)
7 zeigt ein zusätzliches erläuterndes Diagramm einer vierten Ausführungsform. Die in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Funktionen sind auch anwendbar, wenn viele andere Fahrzeugenergieversorgungen (z.B. Zusatzenergieversorgung ACC, Beleuchtungs-Energieversorgung ILL+) als Nebenenergieversorgungen verwendet werden.
Ein Schlüsselschalter SW2 ist beispielsweise, wie in 7 gezeigt, zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung L1 und einer Nebenenergieversorgungsleitung L4 angeschlossen, und wenn der Schlüsselschalter SW2 durch einen Benutzerbetrieb angeschaltet wird, wird die Zusatzenergieversorgung ACC in den Eingabeanschluss 27 über eine Sicherung 29 als eine Nebenenergieversorgung zum integrierten ECU 101 eingegeben. Der Schlüsselschalter SW2 ist ein Schalter, der beispielsweise angeschaltet wird, wenn der Schlüsselschalter SW1 in ACC- oder An-Position ist. Die Zusatzenergieversorgung ACC ist eine Energieversorgung, die Energie ausgibt, wenn dieser Schlüsselschalter SW2 angeschaltet wird.
Ein Schlüsselschalter SW3 ist zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung L1 und einer Nebenenergieversorgungsleitung L5 angeschlossen, und wenn der Schlüsselschalter SW3 durch einen Benutzerbetrieb angeschaltet wird, wird die Beleuchtungs-Energieversorgung ILL+ in den Eingabeanschluss 28 über eine Sicherung 30 als eine Nebenenergieversorgung in die integrierte ECU 101 eingegeben. Die Beleuchtungs-Energieversorgung ILL+ ist eine Energieversorgung, die Energie ausgibt, wenn eine kleine Lampe im Inneren des Fahrzeugs angeschaltet wird.
Eine Diode 31 ist zwischen dem Eingabeanschluss 27 und dem Knoten N1 in Vorwärtsrichtung angeschlossen. Eine Diode 32 ist in Vorwärtsrichtung zwischen dem Eingabeanschluss 28 und dem Knoten N1 angeschlossen. Ein Energieversorgungssystem SY5 ist so konfiguriert, dass es den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 und die Dioden 6, 7, 31 und 32 aufweist, wobei der Energieversorgungsschaltkreis 3 in einem nachfolgenden Abschnitt angeschlossen ist. Der Erfassungseinheit-Schaltkreis 8 erfasst Spannungen der Eingabeanschlüsse 27 und 28. Somit kann die Zusatzenergieversorgung ACC und die Beleuchtungs-Energieversorgung ILL+, ähnlich zu vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen, als Nebenenergieversorgungen angelegt werden.
(Fünfte Ausführungsform)
8 und 9 zeigen zusätzliche erläuternde Diagramme einer fünften Ausführungsform. Während die Rückstrom-Schutzschaltkreise 2 und 202 der ersten und zweiten Ausführungsformen unter Verwendung von N-Kanal-MOSFET 21, 22, 221 und 222 konfiguriert sind, kann der Rückstrom-Schutzschaltkreis 602 oder 702 auch, wie in 8 oder 9 gezeigt, unter Verwendung von P-Kanal MOSFET 621, 622, 721 und 722 konfiguriert sein.
Der in 8 gezeigt Rückstrom-Schutzschaltkreis 602 ist beispielsweise so konfiguriert, dass er Drain D und Source S des MOSFET 621, Source S und Drain D des MOSFET 622 und den Erfassungswiderstand 24 zwischen dem Eingabeanschluss 12 und dem Knoten N1 der Energieversorgungsschaltkreis 3 in Serie angeschlossen aufweist. Der MOSFET 621 weist eine parasitäre Diode 621a in der Vorwärtsrichtung von Drain D zu Source S in der internen Halbleiterstruktur auf. Der MOSFET 622 weist eine parasitäre Diode 622a in der Vorwärtsrichtung von Drain D zu Source S in der internen Halbleiterstruktur auf. Wenn der Rückstrom-Schutzschaltkreis 602 Batteriespannung VB als Eingabespannung Vin eingibt, wie es in der vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurde, wird eine Spannung, die niedriger als diese Eingabespannung Vin ist, an gemeinsamer Source S der MOSFET 621 und 622 und an Drain D des MOSFET 622 angelegt.
Wenn eine An-Steuerung der MOSFET 621 und 622 durchgeführt wird, legt die An/Aus-Steuereinheit 23 eine vorgegebene An-Zustand-Steuerspannung Vcon, die niedriger als die erwartete Eingabespannung Vin ist (z.B. 0 V, so dass VGS niedriger als ein Schwellwert Vth ist), an die Gates G an. Strom fließt dann vom Eingabeanschluss 12 zum Knoten N1. Wenn eine Aus-Steuerung der MOSFET 621 und 622 durchgeführt wird, legt die An/Aus-Steuereinheit 23 eine vorgegebene Aus-Zustand-Steuerspannung Vcoff, die höher als eine erwartete Eingabespannung Vin oder innerhalb des Bereichs des Schwellwerts ist (so dass VGS größer gleich einem Schwellwert Vth ist), an die Gates G an. Die MOSFET 621 und 622 werden dann ausgeschaltet. Rückfluss von Strom kann somit verhindert werden, sogar wenn die Spannung der Knoten N1 höher als die Spannung des Eingabeanschlusses 12 wird.
Der in 9 gezeigte Rückstrom-Schutzschaltkreis 702 ist so konfiguriert, dass er Source S und Drain D des MOSFET 721, Drain D und Source S des MOSFET 722 und den Erfassungswiderstand 24 zwischen dem Eingabeanschluss 12 und dem Knoten N1 des Energieversorgungsschaltkreises 3 in Serie angeschlossen aufweist. Der MOSFET 721 weist eine parasitäre Diode 721a in der Vorwärtsrichtung von Drain D zu Source S in der internen Halbleiterstruktur auf. Der MOSFET 722 weist eine parasitäre Diode 722a in der Vorwärtsrichtung von Drain D zu Source S in der internen Halbleiterstruktur auf. Wenn der Rückstrom-Schutzschaltkreis 702, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben, Batteriespannung VB als Eingabespannung Vin eingibt, wird eine Spannung, die niedriger als die Eingabespannung Vin ist, an gemeinsamer Drain D der MOSFET 721 und 722 und an Source S des MOSFET 722 angelegt.
Wenn sie eine An-Steuerung der MOSFET 721 und 722 durchführt, legt die An/Aus-Steuereinheit 23 eine vorgegebene An-Zustand-Steuerspannung Vcon, die niedriger als die erwartete Eingabespannung Vin ist (z.B. 0 V, so dass VGS kleiner gleich einem Schwellwert Vth ist), an die Gates G an. Strom fließt dann vom Eingabeanschluss 12 zum Knoten N1. Wenn sie eine Aus-Steuerung der MOSFET 721 und 722 durchführt, legt die An/Aus-Steuereinheit 23 eine vorgegebene Aus-Zustand-Steuerspannung Vcoff, die höher als die erwartete Eingabespannung Vin oder innerhalb des Bereichs des Schwellwerts ist (so dass VGS größer gleich einem Schwellwert Vth ist), an die Gates G an. Die MOSFET 721 und 722 werden dann ausgeschaltet. Somit kann Rückfluss von Strom verhindert werden, sogar wenn die Spannung des Knotens N1 höher als die Spannung des Eingabeanschlusses 12 wird.
Mit den P-Kanal MOSFET 621, 622, 721 und 722 können dieselben Effekte wie die beim Verwenden der N-Kanal-MOSFET 21, 22, 221 und 222 erzielt werden.
(Anwendungsbeispiele)
Verschiedene Anwendungsbeispiele der obigen Ausführungsformen werden nachfolgend beschrieben.
Einige Anwendungen verwenden eine Leerlaufstop-Technologie bzw. Start-Stop-Technologie aufgrund einer Entwicklung in den letzten Jahren zum Verringern von Kraftstoffverbrauch. Im Fahrzeug, das so eine Leerlaufstop-Technologie verwendet, arbeiten verschiedene Vorrichtungen (wie beispielsweise TV und Radio) weiter, um einen Innenraum des Fahrzeuges komfortabel zu machen, sogar obwohl der Motor nicht gestartet ist. Diese Vorrichtungen haben einen relativ hohen Energieverbrauch und da sie weiter Energie verbrauchen, kann die Batteriespannung VB signifikant abgesenkt werden. Wenn der Fahrzeugmotor durch Anlassen wieder gestartet wird, ist die Batteriespannung VB stark reduziert. Wenn das Fahrzeug insbesondere im Leerlaufstop-Zustand ist und der Motor durch Anlassen gestartet wird, ist der Abfall der Batteriespannung VB besonders offensichtlich.
Die erste Ausführungsform kann beispielsweise auf so einen Fall angewandt werden. Da die Batteriespannung VB durch das Anlassen im Leerlaufstop-Zustand abgesenkt wird, kann der Mikrocomputer den Energiesparmodus durch Bestimmen von JA in Schritt S8 veranlassen, sogar falls die Bestimmung durch den Mikrocomputer 9 in Schritt S4 in 3 NEIN ist. Dementsprechend kann der interne Schaltkreis 5, der die allgemeinen Funktionen aufweist, teilweise oder vollständig gestoppt werden, um Energie zu sparen, während der interne Schaltkreis 4, der die auf ein Fahren/ eine Sicherheit des Fahrzeuges bezogenen Fahr-/Sicherheitsfunktionen aufweist, weiter arbeitet. Auf diese Weise kann ein Rucksetzen des Systems verhindert werden, das aus einem Faktor, wie beispielsweise einem Anlassen, der einen Batteriespannungsabfall verursacht, resultiert.
Bevor der Motor gestartet wird, wird Energie von der Batterieenergieversorgung +B über den Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 zugeführt. Zu dieser Zeit, kann der Mikrocomputer 9 bestimmen, dass der Fahrer einsteigt, wenn der Mikrocomputer 9 den Offen-Zustand der Tür durch Erlangen einer Tür-Offen/Geschlossen-Information über das Fahrzeugnetzwerk erfasst. Der Mikrocomputer 9 kann vom Schlafzustand aus hochfahren, um im normalen Betriebsmodus zu arbeiten, wenn er den Offen-Zustand der Tür erfasst. Mit dem Mikrocomputer 9, der vorab im normalen Betriebsmodus hochfährt, kann zwischen dem normalen Betriebsmodus und dem Energiesparmodus gemäß der Spannungsbedingungen in Schritt S4, S5 oder S8 umgeschaltet werden, sogar wenn die Batteriespannung VB aufgrund eines hohen Energieverbrauchs durch Anlassen, nachdem der Fahrer den Motor hochfährt, abgesenkt wird, wodurch Zurücksetzen und Neustarten des gesamten Systems verhindert werden kann. Dies kann die scheinbare Hochfahrzeit reduzieren.
In einigen herkömmlichen Fällen kann eine Notfalldaten-Speichersteuerung (wie beispielsweise ein Schreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher) ausgeführt werden, um ein Löschen von internen Daten des Mikrocomputers 9 beim Anlassen zu verhindern. Es ist erforderlich, dass solch eine Notfalldaten-Speichersteuerung nicht im Energiesparmodus durchgeführt wird, in dem das System mit niedriger Spannung arbeiten kann.
In den Figuren stellen Bezugszeichen 4, 5 und 404 interne Schaltkreise (Betriebsschaltkreise) dar, stellen 6, 7, 31 und 32 Dioden dar, stellt 9 einen Mikrocomputer (Betriebsschaltkreis oder Steuereinheit) dar, stellen 21, 22, 221, 222 N-Kanal-MOSFET (MOSFET) dar, stellen 621, 622, 721, 722 P-Kanal MOSFET (MOSFET) dar, stellen 21a, 22a, 221a, 222a, 621a, 622a, 721a, 722a parasitäre Dioden dar, stellt 23 eine An/Aus-Steuereinheit dar, stellt L1 Hauptenergieversorgungsleitung dar, stellen L2 und L3 Nebenenergieversorgungsleitungen dar, stellt +B eine Batterieenergieversorgung (Hauptenergieversorgung) dar, stellt IG eine Zündungsenergieversorgung (Nebenenergieversorgung) dar, stellt SUB eine Lade-Energieversorgung (Nebenenergieversorgung) dar, stellt ACC eine Zusatzenergieversorgung (Nebenenergieversorgung) dar, stellt ILL+ eine Beleuchtungs-Energieversorgung (Nebenenergieversorgung) dar, stellt N1 einen Knoten (gemeinsam Verbindungsknoten) dar, und stellen SY1, SY3, SY4 und SY5 das Energieversorgungssystem dar.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Die folgenden Modifikationen oder Erweiterungen sind beispielsweise möglich.
In Fahrzeuganwendungen kann beispielsweise die Zündungsenergieversorgung IG, falls notwendig, bereitgestellt sein. Es ist nicht notwendigerweise erforderlich, dass die Schlüsselschalter SW1 bis SW3 ein rotierbarer Typ sind, sondern sie können ein knopfartiger Typ sein. Die Erfindung wird nicht nur für Fahrzeuge, sondern auch für verschiedene Geräte, die Energieversorgungen aufweisen, die als eine Hauptenergieversorgung und eine Nebenenergieversorgung funktionieren, effektiv angewandt.
Während der Rückstrom-Schutzschaltkreis 2 oder 102 gezeigt ist, dass er eine Konfiguration aufweist, die zwei MOSFET 21 und 22 oder 221 und 222 verwendet, kann der Rückstrom-Schutzschaltkreis unter Verwendung eines MOSFET oder dreier oder mehrerer MOSFET konfiguriert sein.
Funktionen, die durch ein Bestandselement bereitgestellt sind, können beispielsweise in eine Vielzahl von Bestandselementen aufgeteilt werden oder eine Funktion, die durch eine Vielzahl von Bestandselementen bereitgestellt wird, kann in ein Bestandselement integriert werden. Mindestens ein Teil bzw. Abschnitt der Konfiguration irgendeiner der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen kann durch eine bekannte Konfiguration, die ähnliche Funktionen aufweist, ersetzt werden. Einige oder alle der Konfigurationen von zwei oder mehreren der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert oder hinzugefügt oder miteinander ersetzt werden.
Die umklammerten Bezugszeichen, die in den Ansprüchen rezitiert werden, zeigen lediglich die Entsprechung mit spezifischen Komponenten an, die in einer der Ausführungsformen, die vorhergehend als eine der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, erwähnt werden, und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass der Offenbarungsgehalt nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen begrenzt ist. Die vorliegende Erfindung ist dafür vorgesehen, dass sie verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Zusätzlich sind die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element aufweisen, auch innerhalb des Geistes und des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016071660 [0001]
JP 4053447 B2 [0003, 0004, 0005, 0006]

Claims

Energieversorgungssystem (SY1, SY3, SY4, SY5), das so konfiguriert ist, dass es Energie von einer Hauptenergieversorgung (+B), die durch eine Hauptenergieversorgungsleitung (L1) eingegeben wird, und Energie von einer Nebenenergieversorgung (IG, SUB; IG, SUB, ACC, ILL+), die durch eine Nebenenergieversorgungsleitung (L2, L3; L2 bis L5) eingegeben wird, über einen gemeinsamen Verbindungsknoten (N1) zuführt, mit: einem Rückstrom-Schutzschaltkreis (2; 102), der einen MOSFET (21, 22; 221, 222; 621, 622; 721, 722) und eine An/Aus-Steuereinheit (23) aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie eine An-Zustand-Steuerspannung oder eine Aus-Zustand-Steuerspannung an ein Gate des MOSFET gemäß einer Spannung am Energieversorgungsknoten (Vin, Vsense, Vout), dem Energie von der Hauptenergieversorgungsleitung durch den MOSFET zugeführt wird, anlegt, der so konfiguriert ist, dass er Energie von der Hauptenergieversorgung durch die Hauptenergieversorgungsleitung zum gemeinsamen Verbindungsknoten über den MOSFET als Antwort auf die An/Aus-Steuereinheit, die die An-Zustand-Steuerspannung an das Gate des MOSFET anlegt, ausgibt und der so konfiguriert ist, dass er eine elektrische Verbindung zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung und dem gemeinsamen Verbindungsknoten unterbricht, um Rückfluss eines Stroms als Antwort auf die An/Aus-Steuereinheit, die eine Aus-Zustand-Steuerspannung an das Gate des MOSFET anlegt, zu verhindern; und einer Diode (6, 7; 6, 7, 31, 32), die angeschlossen ist, um einen Strom zu ermöglichen, der von der Nebenenergieversorgungsleitung zum gemeinsamen Verbindungsknoten in einer Vorwärtsrichtung fließt, um zu verhindern, dass der Strom in eine Rückwärtsrichtung, die entgegengesetzt zur Vorwärtsrichtung ist, fließt, wobei ein Spannungsabfall der Hauptenergieversorgung von der Hauptenergieversorgungsleitung zum gemeinsamen Verbindungsknoten niedriger als ein Spannungsabfall der Nebenenergieversorgung von der Nebenenergieversorgungsleitung zum gemeinsamen Verbindungsknoten über die Diode ist, wenn die An/Aus-Steuereinheit die An-Zustand-Steuerspannung an das Gate des MOSFET anlegt.
Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der MOSFET mindestens zwei MOSFET (21, 22; 221, 222; 621, 622; 721, 722) aufweist, die in Serie an jeweilige Drains oder jeweilige Sources der mindestens zwei MOSFET angeschlossen sind, die aneinander angeschlossen sind, um entgegengesetzte Polaritäten aufzuweisen, wobei die mindestens zwei MOSFET jeweilige parasitäre Dioden (21a, 22a; 221a, 222a; 621a, 622a; 721a, 722a) aufweisen, die jeweils entweder von einer Source des MOSFET zu einer Drain des MOSFET oder von einer Drain des MOSFET zu einer Source des MOSFET vorwärts gerichtet sind, wobei die An/Aus-Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie die An-Zustand-Steuerspannung oder die Aus-Zustand-Steuerspannung an die jeweiligen Gates der mindestens zwei MOSFET gemäß Spannungswerten von mindestens zwei von einer Vielzahl von Energieversorgungsknoten, denen Energie von der Hauptenergieversorgungsleitung über die mindestens zwei MOSFET zugeführt wird, anlegt, wobei die Hauptenergieversorgung, die durch die Hauptenergieversorgungsleitung eingegeben wird, als Antwort auf die An/Aus-Steuereinheit, die eine An-Zustand-Steuerspannung an die jeweiligen Gates der mindestens zwei MOSFET anlegt, an den gemeinsamen Verbindungsknoten über die mindestens zwei MOSFET ausgegeben wird, und wobei eine elektrische Verbindung zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung und dem gemeinsam Verbindungsknoten als Antwort auf die An/Aus-Steuereinheit, die eine Aus-Zustand-Steuerspannung an die jeweiligen Gates der zwei MOSFET anlegt, unterbrochen wird, um zu verhindern, dass der Strom in die Rückwärtsrichtung fließt.
Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer Steuereinheit (9), die so konfiguriert ist, dass sie Betriebsmodi eines Betriebsschaltkreises (4, 5, 9, 404) steuert, der durch Energie betrieben wird, die vom Rückstrom-Schutzschaltkreis und der Diode über den gemeinsam Verbindungsknoten zugeführt wird, wobei die Steuereinheit den Betriebsschaltkreis steuert, um in einem normalen Betriebsmodus als Antwort auf eine Spannung der Hauptenergieversorgung, die größer gleich einer vorgegebenen Schwellwertspannung ist, zu arbeiten, und um in einem Energiesparmodus mit einem niedrigeren Energieverbrauch als ein Energieverbrauch im normalen Betrieb als Antwort auf die Spannung der Hauptenergieversorgung, die niedriger als die Schwellwertspannung ist, zu arbeiten.