WO2018202593A1 - Electronic device for a motor vehicle - Google Patents

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Thomas Meister
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Definitions

  • circuits and devices that are powered by the lower voltage usually need to be well insulated against the higher voltage, otherwise they could be damaged.
  • CAN transceiver can be used as a communication device. If the separation of the two voltage levels is carried out on the communication device and consequently the communication device is operated with both voltages or voltages derived therefrom, both voltages must also be applied to the component for a communication.
  • the electronic component for a motor vehicle having a first sub-component, which is operated with a first voltage at a first voltage terminal, and a second sub-component, which is operated with a second voltage at a second voltage terminal, the value of a
  • the component having a communication device within which the first voltage is galvanically isolated from the second voltage, the second subcomponent having a microprocessor for driving the communication device, wherein the second subcomponent is a voltage supply circuit has to provide a particular supply voltage for the microprocessor and the communication ⁇ device, and wherein the first voltage source via a poled in the forward direction diode to the voltage supply means is connected.
  • the voltage supply circuit via the diode from the voltage at the first
  • the communication device is a CAN transceiver.
  • the first voltage has a value of 12 volts - 14 volts and the second voltage has a value of 48 +/- 2 volts.
  • the ground potential of the first voltage is connected to the ground potential of the second voltage in the motor vehicle.
  • FIG. 1 schematically shows a block diagram of an electronic component in which a first voltage connection 1 with a first voltage of 12 volts is connected via a voltage regulator 5 to a supply voltage input VDD2 of a communication device 3 designed as a CAN transceiver.
  • the first voltage source 1 supplies the components of a first sub-component 12-volt side, which is located on a first voltage level, which are not shown for reasons of clarity.
  • a second subcomponent 48 volt side which is at a second voltage level of about 48 volts, has at least one microcontroller 4 and a voltage supply device 6.
  • the output of the voltage supply device 6 is connected to a voltage supply input of the microcontroller 4 and a further voltage supply input VDD 1 of the communication device 3.
  • the voltage supply device 6 is connected to a second voltage terminal 2, to which a voltage of about 48 volts can be applied, from which the supply voltages for the microcontroller 4 and the communication device 3 are generated in normal operation. These supply voltages are usually in the range of 3 volts to 5 volts.
  • the first voltage terminal 1 is connected to the voltage supply device 6 via a diode D polarized in the direction of flow, so that at least the 12 volts at the first voltage terminal 1 abut the voltage supply device 6 and consequently the microcontroller 4 and the communication device 3 with a supply voltage to be supplied to the second voltage level, on the other hand, however, a galvanic separation of the two voltage levels is present when the 48 volts applied to the second voltage terminal 2.

Abstract

The invention relates to an electronic component for a motor vehicle having a first subcomponent (12-volt side), which is operated with a first voltage at a first voltage connection (1), and having a second subcomponent (48-volt side), which is operated with a second voltage at a second voltage connection (2), the value of which is a multiple of the value of the first voltage, wherein: the component comprises a communication device (3), within which the first voltage is galvanically isolated from the second voltage; the second subcomponent (48-volt side) comprises a microprocessor (4) for controlling the communication device (3); the second subcomponent (48-volt side) comprises a voltage supply circuit (6) for providing a supply voltage particularly for the microprocessor (4) and the communication device (3); and the first voltage connection (1) is linked via a forward-biased diode (D) to the voltage supply device (6).

Description

Elektronische Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug Electronic device for a motor vehicle
In Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Bordnetze mit zwei Span- nungen vor, von denen die eine einen Wert von 12 Volt bis 14 Volt, also den Wert der üblichen Bleisäurebatterie hat und die andere einen Wert von etwa 48 Volt. Mit der höheren Spannung lassen sich Hochleistungsverbraucher besser betreiben, da ein geringerer Strom fließt und damit kleinere Leitungsquerschnitte verwendet werden können, was das Leitungsgewicht reduziert und Kosten für Leitungsmaterial spart. In motor vehicles, there are increasingly two-phase electrical systems, of which one has a value of 12 volts to 14 volts, ie the value of the conventional lead-acid battery, and the other a value of about 48 volts. With the higher voltage, high-power consumers can be better operated, since a lower current flows and thus smaller cross-sections can be used, which reduces the line weight and saves costs for line material.
Allerdings müssen die Schaltungen und Geräte, die mit der geringeren Spannung betrieben werden, zumeist gut gegen die höhere Spannung isoliert werden, da sie ansonsten Schaden erleiden könnten. Das gleiche gilt für Komponenten, die mit beiden Spannungsebenen arbeiten und folglich Schaltungsteile enthalten, die mit der ersten Spannung von 12 Volt bis 14 Volt und solche, die mit der zweiten Spannung von etwa 48 Volt betrieben werden. However, the circuits and devices that are powered by the lower voltage usually need to be well insulated against the higher voltage, otherwise they could be damaged. The same is true for components operating at both voltage levels and thus containing circuit parts operating at the first voltage of 12 volts to 14 volts and those operating at the second voltage of about 48 volts.
Auf der anderen Seite soll eine Kommunikation mit einer solchen Komponente stattfinden können, wozu beispielsweise ein On the other hand, a communication with such a component should take place, including, for example
CAN-Transceiver als Kommunikationseinrichtung verwendet werden kann. Wird die Trennung der zwei Spannungsebenen an der Kommunikationseinrichtung durchgeführt und folglich die Kommunikationseinrichtung mit beiden Spannungen oder davon abgeleiteten Spannungen betrieben, so müssen für eine Kommunikation beide Spannungen an der Komponente auch anliegen. CAN transceiver can be used as a communication device. If the separation of the two voltage levels is carried out on the communication device and consequently the communication device is operated with both voltages or voltages derived therefrom, both voltages must also be applied to the component for a communication.
Dies ist nicht der Fall, wenn die zweite Spannung von etwa 48 Volt möglicherweise noch nicht zur Verfügung steht. Trotzdem soll jedoch eine Kommunikation möglich sein. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Kommunikation mit einer Komponente, die zwei Spannungsebenen eines Mehrspan- nungsbordnetzes aufweist, zu ermöglichen, auch wenn die höhere Spannung noch nicht anliegt. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben . This is not the case if the second voltage of about 48 volts may not be available yet. Nevertheless, however, a communication should be possible. It is therefore the object of the invention to enable a communication with a component which has two voltage levels of a multi-voltage vehicle electrical system, even if the higher voltage is not present. The object is achieved by a device according to claim 1. Advantageous developments are specified in the subclaims.
Demnach ist die elektronische Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Teilkomponente, die mit einer ersten Spannung an einem ersten Spannungsanschluss betrieben wird, und mit einer zweiten Teilkomponente, die mit einer zweiten Spannung an einem zweiten Spannungsanschluss betrieben wird, deren Wert einAccordingly, the electronic component for a motor vehicle having a first sub-component, which is operated with a first voltage at a first voltage terminal, and a second sub-component, which is operated with a second voltage at a second voltage terminal, the value of a
Mehrfaches des Werts der ersten Spannung beträgt, gebildet, wobei die Komponente eine Kommunikationseinrichtung aufweist, innerhalb der die erste Spannung galvanisch von der zweiten Spannung isoliert ist, wobei die zweite Teilkomponente einen Mikroprozessor zur Ansteuerung der Kommunikationseinrichtung aufweist, wobei die zweite Teilkomponente eine Spannungsver- sorgungsschaltung zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung insbesondere für den Mikroprozessor und die Kommunikations¬ einrichtung aufweist, und wobei die erste Spannungsquelle über eine in Flussrichtung gepolte Diode mit der Spannungsversorgungseinrichtung verbunden ist. Is multiple times the value of the first voltage, the component having a communication device within which the first voltage is galvanically isolated from the second voltage, the second subcomponent having a microprocessor for driving the communication device, wherein the second subcomponent is a voltage supply circuit has to provide a particular supply voltage for the microprocessor and the communication ¬ device, and wherein the first voltage source via a poled in the forward direction diode to the voltage supply means is connected.
Solange die zweite höhere Spannung noch nicht an der Span- nungsversorgungsschaltung anliegt, wird die Spannungsversor- gungsschaltung über die Diode von der Spannung am erstenAs long as the second higher voltage is not applied to the voltage supply circuit, the voltage supply circuit via the diode from the voltage at the first
Spannungsanschluss versorgt, so dass die Kommunikationsein¬ richtung funktionsfähig ist. Dabei ist mit der Diode eine kostengünstige Verbindung des ersten Spannungsanschlusses mit der Spannungsversorgungsschaltung geschaffen, die eine gal- vanische Trennung der zweiten höheren Spannung von der Spannungsebene der ersten Spannung bewirkt. Voltage supply supplied, so that the Kommunikationsein ¬ direction is functional. In this case, a cost-effective connection of the first voltage terminal to the voltage supply circuit is created with the diode, which causes a galvanic separation of the second higher voltage from the voltage level of the first voltage.
In einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Komponente ist die Kommunikationseinrichtung ein CAN-Transceiver . In an embodiment of the component according to the invention, the communication device is a CAN transceiver.
In einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Komponente hat die erste Spannung einen Wert von 12 Volt - 14 Volt und die zweite Spannung einen Wert von 48 +/- 2 Volt. In einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Komponente ist das Massepotential der ersten Spannung mit dem Massepotential der zweiten Spannung im Kraftfahrzeug verbunden. In a further embodiment of the component according to the invention, the first voltage has a value of 12 volts - 14 volts and the second voltage has a value of 48 +/- 2 volts. In a further embodiment of the component according to the invention, the ground potential of the first voltage is connected to the ground potential of the second voltage in the motor vehicle.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Figur näher beschrieben werden. The invention will be described below with reference to an embodiment with reference to a figure.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Weise ein Blockschaltbild einer elektronischen Komponente, bei der ein erster Spannungsanschluss 1 mit einer ersten Spannung von 12 Volt über einen Spannungsregler 5 mit einem Versorgungsspannungseingang VDD2 einer als CAN-Transceiver ausgebildeten Kommunikationseinrichtung 3 verbunden ist. Die erste Spannungsquelle 1 versorgt die Bauteile einer ersten Teilkomponente 12-Volt-Seite, die auf einer ersten Spannungsebene liegt, die jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. FIG. 1 schematically shows a block diagram of an electronic component in which a first voltage connection 1 with a first voltage of 12 volts is connected via a voltage regulator 5 to a supply voltage input VDD2 of a communication device 3 designed as a CAN transceiver. The first voltage source 1 supplies the components of a first sub-component 12-volt side, which is located on a first voltage level, which are not shown for reasons of clarity.
Eine zweite Teilkomponente 48-Volt-Seite, die auf einer zweiten Spannungsebene von etwa 48 Volt liegt, weist zumindest einen MikroController 4 und eine Spannungsversorgungseinrichtung 6 auf. Der Ausgang der Spannungsversorgungseinrichtung 6 ist mit einem Spannungsversorgungseingang des MikroControllers 4 und einem weiteren Spannungsversorgungseingang VDD1 der Kommuni- kationseinrichtung 3 verbunden. A second subcomponent 48 volt side, which is at a second voltage level of about 48 volts, has at least one microcontroller 4 and a voltage supply device 6. The output of the voltage supply device 6 is connected to a voltage supply input of the microcontroller 4 and a further voltage supply input VDD 1 of the communication device 3.
Die Spannungsversorgungseinrichtung 6 ist mit einem zweiten Spannungsanschluss 2 verbunden, an dem eine Spannung von etwa 48 Volt anlegbar ist, aus der im Normalbetrieb die Versorgungs- Spannungen für den MikroController 4 und die Kommunikationseinrichtung 3 erzeugt werden. Diese Versorgungsspannungen liegen üblicherweise im Bereich von 3 Volt bis 5 Volt. The voltage supply device 6 is connected to a second voltage terminal 2, to which a voltage of about 48 volts can be applied, from which the supply voltages for the microcontroller 4 and the communication device 3 are generated in normal operation. These supply voltages are usually in the range of 3 volts to 5 volts.
Falls jedoch am zweiten Spannungsanschluss 2 die zweite Spannung von 48 Volt noch nicht anliegt, wäre die Kommunikationsein¬ richtung 3 nicht funktionsfähig, da dann auch die Spannungsversorgungseinrichtung 6 die Versorgungsspannungen noch nicht erzeugen könnte. In erfindungsgemäßer Weise ist daher der erste Spannungsan- schluss 1 über eine in Flussrichtung gepolte Diode D mit dem Spannungsversorgungseinrichtung 6 verbunden, so dass einerseits zumindest die 12 Volt am ersten Spannungsanschluss 1 an der Spannungsversorgungseinrichtung 6 anliegen und folglich der MikroController 4 und die Kommunikationseinrichtung 3 mit einer Versorgungsspannung auf der zweiten Spannungsebene versorgt werden, andererseits jedoch eine galvanische Trennung der beiden Spannungsebenen vorliegt, wenn die 48 Volt am zweiten Spannungsanschluss 2 anliegen. However, if the second voltage terminal 2, the second voltage of 48 volts is not applied, the Kommunikationsein ¬ device 3 would not work because then the power supply means 6 could not generate the supply voltages. In accordance with the invention, therefore, the first voltage terminal 1 is connected to the voltage supply device 6 via a diode D polarized in the direction of flow, so that at least the 12 volts at the first voltage terminal 1 abut the voltage supply device 6 and consequently the microcontroller 4 and the communication device 3 with a supply voltage to be supplied to the second voltage level, on the other hand, however, a galvanic separation of the two voltage levels is present when the 48 volts applied to the second voltage terminal 2.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektronische Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Teilkomponente (12-Volt-Seite) , die mit einer ersten Spannung an einem ersten Spannungsanschluss (1) betrieben wird, und mit einer zweiten Teilkomponente (48-Volt-Seite) , die mit einer zweiten Spannung an einem zweiten Spannungsanschluss (2) betrieben wird, deren Wert ein Mehrfaches des Werts der ersten Spannung beträgt, An electronic component for a motor vehicle having a first subcomponent (12 volt side) which is operated with a first voltage at a first voltage terminal (1), and a second subcomponent (48 volt side), which with a second voltage is operated at a second voltage terminal (2) whose value is a multiple of the value of the first voltage,
wobei die Komponente eine Kommunikationseinrichtung (3) auf¬ weist, innerhalb der die erste Spannung galvanisch von der zweiten Spannung isoliert ist, wherein the component has a communication device (3) on ¬ within which the first voltage is electrically isolated from the second voltage,
wobei die zweite Teilkomponente (48-Volt-Seite) einen Mikro¬ prozessor (4) zur Ansteuerung der Kommunikationseinrichtung (3) aufweist, wherein the second sub-component (48-volt side) has a micro ¬ processor (4) for controlling the communication device (3),
wobei die zweite Teilkomponente (48-Volt-Seite) eine Span- nungsversorgungsschaltung (6) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung zumindest für den Mikroprozessor (4) und die Kommunikationseinrichtung (3) aufweist, und wherein the second subcomponent (48 volt side) has a voltage supply circuit (6) for providing a supply voltage at least to the microprocessor (4) and the communication device (3), and
wobei der erste Spannungsanschluss (1) über eine in Flussrichtung gepolte Diode (D) mit der Spannungsversorgungseinrichtung (6) verbunden ist. wherein the first voltage terminal (1) is connected to the voltage supply device (6) via a diode (D) polarized in the direction of flow.
2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (3) ein2. Electronic device according to claim 1, character- ized in that the communication device (3) a
CAN-Transceiver ist. CAN transceiver is.
3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung einen Wert von 12 Volt - 14 Volt und die zweite Spannung einen Wert von 48 +/- 2 Volt hat . 3. Electronic device according to claim 1 or 2, characterized in that the first voltage has a value of 12 volts - 14 volts and the second voltage has a value of 48 +/- 2 volts.
4. Elektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Massepotential (GND12) der ersten Spannung mit dem Massepotential (GND48) der zweiten Spannung im Kraftfahrzeug verbunden ist. 4. Electronic device according to one of the preceding claims, characterized in that the ground potential (GND12) of the first voltage is connected to the ground potential (GND48) of the second voltage in the motor vehicle.
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