給汽車的控制器提供工作電壓的方法和裝置的製作方法

2023-06-15 21:50:46 1

專利名稱：給汽車的控制器提供工作電壓的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種給汽車的控制器提供工作電壓的方法，以及一種用 於執行此方法的裝置，其中由汽車電池持久地給控制器提供工作電壓。
背景技術：
為了使發動機控制器運行一這些控制器是用於控制內燃機的一需 要電能，這些電能是由發電機產生的，而發電機也是由內燃機驅動的。 在發動機靜止時或者當汽車起動時必須由汽車電池提供能源，因此發動 機控制器和汽車電池是電連接的。
此外，發動機控制器即使在汽車停止時也必須保持汽車電子設備的 某些功能。其中停車記數器的運行一該記數器計算發動機自上次運行以
來的時間一或者通過數據總線保持醒(wakeup)功能就屬於此。在所述 數據總線中另一控制器通過一個通信線路給發動機控制器發送一個脈 衝，這個脈衝導致發動機控制器的接通。在汽車電子設備內部的長期提 供的存儲器也要求發動機控制器和汽車電池保持長期的連接，因為它們 的數據在發動機控制器關機時會丟失。
DE 10 2004 023 252 Al公開了 一種用於汽車電子控制單元的能源 輸送迴路。這個迴路具有一個恆定電壓能源提供管路。這個迴路由汽車 電池提供能源，並且將 一種預定調節的電壓輸送到汽車電子控制單元的 一個微處理機中，通過這一措施給這個微處理機長期地提供能源。這個 恆定電壓能源提供管路通過多個中間電壓迴路接通。這些中間電壓迴路 是用於汽車電子控制單元的不同的運行狀態的分離。

發明內容
本發明的任務是提供一種給汽車的控制器提供工作電壓的方法和 裝置，其中，即使在汽車處於斷開狀態，或者在起動期間也可以最小的 電路花費可靠地保證給控制器提供能源。
根據本發明這個任務是通過下述措施完成的，即在每個時刻汽車電 池的電位通過一個^又暫時地(zeitweise)和控制器連^妾的線^各和控制器接通。
設置至少三個線路。這些線路在不同的時刻將控制器和汽車電池連
接起來。它們是端子15、主繼電器上的電池(UBMR)和主繼電器(HR)。
在這種情況中在端子15上、在主繼電器的電池上和主繼電器上的 電壓如此出現，即無論是信號直接接通電池電壓，還是通過繼電器得到 汽車電池的電位總是一條線路有電池電壓電位。
這樣就可放棄一條將汽車電池和控制器永久連接的附加線路。除了 附加線路外也省掉了保險裝置和插頭引線。沒有必要用硬體區分在接通 的和持續的變型方案之間的不同的電壓方案，因為通過所有的電的汽車 系統均可識別汽車電池的接線拆除(Abklemmen)。
由於廢除了持續地給控制器供電所以也省掉了用於反極性保護裝 置和敷設附加線路的費用。可以放棄用於減少電磁兼容性和靜電放電的 措施。通過這些措施減少汽車電池的靜止電流消耗，或者至少保持一樣。 在本發明的 一個方案中控制器的不同的線路按照一個規定的順序 通過器件和汽車電池連接，這些器件在連接的時刻將控制器和汽車電池 的電位連接起來。
一個優點是可以省卻一個雙重的電壓提供(持續的和接通的)，因 為不必再在持續提供的汽車系統，如具有存儲器和停車時間計數器的汽 車系統和非持續地提供的系統之間加以區別，而是只需保留一個接通的 電壓提供。
有利地在發動機起動期間通過一個點火開關將控制器和汽車電池 在繼電器活化時連接起來。這樣，點火開關一方面和汽車電池連接，另 一方面和控制器的端子15連接。在操作點火開關時端子15,並且因此 控制器處於汽車電池的電位上。除此之外通過點火開關(端子15)接通 了繼電器。
在本發明的另 一方案中在斷開點火開關後將繼電器去活化，其中， 在繼電器去活化狀態時將控制器和汽車電池的電位連接起來。
通過繼電器(也叫做主繼電器)接通控制器。這個繼電器設計成功 率繼電器，並且當功率繼電器去活化時和電池電壓連接。當功率繼電器 激活時在汽車電池的電位和主繼電器上的電池電壓之間存在一種連接。
在本發明的另 一方案中，在一個用於給汽車控制器提供工作電壓的 裝置中，其中，由汽車電池持續地給控制器供電，設置給控制器提供持續電壓的機構，這些機構在不同的控制器階段中將和控制器連接的線路 中的至少一個線路和汽車電池的電位接通起來。這些機構在發動機控制 器中，例如是點火開關和主繼電器。這些機構設置在汽車中。這樣，為 了達到控制器的一種接通的電壓提供就不需要附加的器件。點火開關和 主繼電器在時間上相繼接通，這樣在控制器和汽車電池的連接中就不會 出現中斷，並且因此保持控制器的 一種近乎持續的電壓提供。
在本發明的一個改進方案中控制器的一個內部的電壓提供裝置和 通往控制器的線路連接。在這種情況中簡單地通過引導汽車電池的電位 的線路連續地給這個內部的電壓提供裝置提供能量。
為了阻止由於汽車電池和控制器的錯誤連接損害控制器，每條線路 都是通過一個設置在控制器中的反極性保護裝置通往控制器的內部電 壓提供裝置。這樣一種反極性保護裝置可成本有利地實現，因為每條線 路只需要一個二極體，這個二極體設置在控制器的輸入端和內部的電壓 提供裝置之間。
在本發明的另一方案中控制器和一個數據總線連接，這個數據總線 接通控制器。在這種情況中這種連接是通過一個通信線路實現的，所述 通信線路僅具有小的電壓。因為這個電壓對於控制器的內部電壓提供裝 置不夠用，所以為了接通控制器通過數據總線在控制器的內部電壓提供 裝置和接地線之間設置一個蓄能器。這個蓄能器由通過外部的、和汽車 電池連接的線路充電，並且供提高數據總線的電壓信號使用，以便給內 部電壓提供裝置提供足夠的能源。
若蓄能器設計為電容器，則這個蓄能器可特別容易實現。這樣成本 有利的器件為控制器持續地提供工作電壓作出貢獻。


本發明可以有許多實施形式。其中之一藉助一些附圖加以詳細說明。
這些附圖是
圖1:汽車中現有技術的發動機控制器的電路連接原理簡圖。 圖2:按照一個第一實施形式的發動機控制器的外部和內部的電路 連接圖。
圖3:按照圖2的實施例的發動機控制器的電壓曲線圖。
5圖4:按照第二實施例的發動機控制器的外部和內部的電路連接圖。
具體實施例方式
在附圖中相同的特徵用相同的附圖標記表示。
圖1示出了現有技術的發動機控制器的電路連接圖。發動機控制器 1通過線路2直接和汽車電池3連接。因此汽車電池3的一個電壓電位 UBD永恆地緊貼在發動機控制器1的有關的輸入端上。通過一條線路4 點火開關5的一個端部設置在發動機控制器1的另一輸入端上。所述點 火開關的第二端部也連接在汽車電池3的電位UBD上。通過線路6將汽 車電池3和主繼電器7連接起來。所述主繼電器通往發動機控制器的輸 入端HR。主繼電器7的開關8在接通狀態時通過線路9將汽車電池和發 動機控制器1的第四輸入端UBHR連接起來。
用於發動機控制器的輸入端HR和UBHR的附圖標記同時表示轉換狀 態。這樣HR表示主繼電器，UBHR表示主繼電器上的電池電壓。UBD應 持久地等同於電池電壓。
從該圖中可以看出，這個發動機控制器1不僅通過線路1持久地和 汽車電池3的電位連接，而且有時也通過線路4、 6和9和汽車電池的 電位連接。這就導致給發動機控制器1的雙重電壓提供。
從圖2可以看到，在第一實施例中取消了線路2,並且因此取消了 發動機控制器1和汽車電池的持久的連接。在根據圖1的這種設計中點 火開關5和主繼電器7，包括它的開關8是通過線路20、 6和9和汽車 電池3的電^f立連接。
在控制器1的內部設置發動機控制器1的一個內部電壓提供裝置 10，這個內部電壓提供裝置和發動一幾控制器1的^r入端K1. 15 、 HR和UBHR 連接。在輸入端Kl. 15和內部電壓提供裝置IO之間設置一個二極體11。 此外，在輸入端UBHR和內部電壓提供裝置IO之間設置一個二極體12， 在輸入端HR和內部電壓提供裝置IO之間設置另一二極體13。所有二極 管ll、 12和13用作反極性保護裝置、信號的脫耦，並且用於防止通過 電容器向內部電壓提供裝置反向放電。這些二極體ll、 12和13彼此並 聯接線。它們直接通往內部電壓提供裝置10。
從圖3中可以看出，由於這些電路連接雖然在不同的時刻發動機控 制器1在線路20、 6和9之間來往接通，但是在每個時刻汽車電池3的電位都加在發動機控制器1上。在圖3中簡圖示出了位於發動機控制器 1的單個的輸入端Kl. 15、 HR和UBHR上的電壓變化和時間t的關係圖， 並且未示出電信號。在此用12伏表示汽車電池3的電位。
當點火開關5斷開時在端子15上的電位為0伏。在相同的時刻斷 開的主繼電器7通過線路6和汽車電池3連接，並且發動機控制器的輸 入端HR位於汽車電池3的電位上。llr入端UBHR也為0伏，因為主繼電 器7是去活化的，並且開關8是打開的。
在圖3的A點中操作點火開關，這和下述情況是相同的意思，即點 火開關是閉合的，並且在端子15上為電池電位UBD,在控制信號脈衝輸 出之後主繼電器7接通。其意思是主繼電器7的開關8被閉合，並且由 於繼電器的才幾械吸動時間而時間滯後地因此在UBHR輸入端有汽車電池 的電位，其中，輸入端HR以12伏接通到0伏。(B點)
在C點當點火開關斷開時可看到一個可比較的電壓曲線。在這種情 況中點火開關5#:打開，並且位於端子15的電位從12伏的電池電壓下 降到G伏。也就是說在端子15沒有了電壓。由於這一過程在控制信號 脈衝輸出之後斷開主繼電器。但是這種斷開只有在例如為了結束存儲過 程或者診斷而結束了控制器的空程才進行，這在軟體方面實現。現在發 動^/L控制器的輸入端HR又位於工作電壓UBHR上，因為主繼電器通過線 路6和汽車電池3連接。在D點主繼電器7由於它的機械釋放時間在時 間上滯後下降，其中，開關8被打開，並且主繼電器斷開。在這一時刻 輸入端UBHR又為G伏。
在圖4中示出了本發明的一個可能的擴展方案。在這種情況中發動 機控制器1和數據總線的一個未進一步示出的通信線路連接。這個數據 總路線可以設計為CAN總線、Flex Ray或者LIN總線。在數據總線上傳 輸一個用於發動機控制器1的起動脈沖。這個起動脈衝是由另一個控制 器初始化。這個數據總線為比較高歐姆的，並且因此只具有少量幾伏的 電壓電平。專門為了醒功能只有1伏電壓供使用。這個電壓對於發動機 控制器1的內部電壓提供裝置IO來說是不夠用的。
根據圖4,發動機控制器的輸入端UBHR和HR與二極體12和13連 接。這些二極體通往內部電壓提供裝置10。 一個電容器14和這些二極 管12和13並聯地接地。電容器14搭接主繼電器7的機械吸動時間， 因為在此時刻數據總線不提供電壓。由於發動機控制器1的內部電路電流吸收，估計為1毫安，主繼電器7的機械吸動時間為5毫秒，所以具 有容量為1 )LiF的電容器14看起來足夠在這麼短的時間內保持能量的提 供。
藉助根據本發明的這些方案不僅可以省掉持續正連接，而且也可保 證為發動機控制器中的不同功能提供電壓。
所述的原理不僅適用於發動機控制器，而且也可用設置在汽車中的 其它的控制器中，如變速器控制器或者ABS-控制器。
權利要求
1.給汽車的控制器(1)提供工作電壓的方法，由汽車電池(3)持續地給控制器(1)供電，其特徵在於，在每個時刻汽車電池(3)的電位(UBD)通過僅暫時地與控制器(1)連接的線路(4、6、9)和控制器(1)連接。
2. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，控制器(1)的不 同的線路(20、 6、 9)按照規定的順序通過器件(5、 7、 8)和汽車電 池(3)連接，這些器件在連接的時刻將控制器(1 )和汽車電池(3) 的電位(UBD)連接起來。
3. 按照權利要求2所述的方法，其特徵在於，在啟動發動機期間 通過點火開關(5)將控制器(1)和汽車電池(3)在繼電器(7)激活 時連接起來。
4. 按照權利要求3所述的方法，其特徵在於，在點火開關(5) 斷開後繼電器(7 )被去活化，在繼電器(7 )去活化狀態時將控制器(1 ) 和汽車電池(3)的電位(UBD)連接起來。
5. 給汽車的控制器(1 )提供工作電壓的裝置，由汽車電池(3) 持續地給控制器(1 )供電，其特徵在於，設置給控制器(1 )持續地提 供電壓的機構(5、 7、 8),這些機構在不同的控制器階段中將和控制 器(1)連接的線路(20、 6、 9)中的至少一個線路和汽車電池(3)的 電位(UBD)接通起來。
6. 按照權利要求5所述的裝置，其特徵在於，控制器(1)的內 部的電壓提供裝置(10)和通往控制器(1)的線路(4、 6、 9)連接。
7. 按照權利要求6所述的裝置，其特徵在於，每條線路(20、 6、 9)都是通過設置在控制器中的反極性保護裝置(11、 12、 13)通往控 制器(1)的內部的電壓提供裝置(10)。
8. 按照權利要求5所述的裝置，其特徵在於，控制器(1)和數 據總線連接，這個數據總線接通控制器(1)。
9. 按照權利要求8所述的裝置，其特徵在於，為了通過數據總線 接通控制器(1 ),在控制器(1 )的內部的電壓提供裝置(10)和地之 間設置蓄能器(H)。
10. 按照權利要求9所述的裝置，其特徵在於，蓄能器是電容器 (14)。
全文摘要
本發明涉及一種給汽車的控制器提供工作電壓的方法，其中，由汽車電池持續地給控制器提供工作電壓，並且本發明還涉及一種用於執行此方法的裝置。在一種給汽車的控制器提供工作電壓的方法中在每個時刻通過和控制器連接的線路(20、6、9)中的至少一個線路將汽車電池(3)的電位(UBD)和控制器(1)接通，其中，在此方法中當汽車處於斷開狀態和停車狀態或者在起動中以最小的線路花費可靠地保證控制器的能源供給。
文檔編號B60R16/02GK101628563SQ20091016455
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月20日 優先權日2008年7月18日
發明者D·巴克霍爾茨, M·柯希納 申請人:羅伯特.博世有限公司