用于隔离多电压车载电网的部件的电路模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于车辆的多电压车载电网以及一种根据权利要求19的前序部分的用于隔离多电压车载电网的电路模块。
【背景技术】
[0002]有时，车辆例如客车、货车、列车等配设有多电压车载电网，其中第一子电网构成为在第一工作电压下运行，并且第二子电网构成为，在第二工作电压下运行。在此情况下，尤其已知用于客车的12V子电网以及48V子电网。
[0003]两个子电网中的一个子电网可以配设有收发器，所述收发器经由第一子电网的例如以第一接地柱形式的第一接地端子连接到接地部。收发器通常用于发送和接收控制信号，其中在收发器中也可以进行对接收到的控制信号的继续处理。这种收发器的一个示例形成LIN(Local Interconnect Network(局域互联网))收发器。收发器可以在第一工作电压下运行，即例如在12V下运行。
[0004]第二子电网可以配设有控制单元，如微控制器。控制单元和收发器可以集成在一个壳体中并且就此而言构建成一件式的部件。控制单元经由第二子电网的第二接地端子连接到与收发器相同的接地部上，第二接地端子与第一接地端子空间隔离地设置并且例如以第二接地柱形式存在。接地部通常为车辆的接地部。
[0005]控制单元通常在5V或3.3V的电压下工作。所述电压通常经由电压变换器例如DC/DC转换器或线性调节器提供给控制单元，所述电压变换器对例如为48V的第二工作电压进行相应转换。控制单元将控制信号输送给车辆电子装置的电子单元，例如功率电子开关的驱动器。随后，所述电子单元控制车辆的一个或多个电动机，例如电的车辆驱动器、座椅调节驱动器等。
[0006]第一子电网的收发器以通信的方式耦联到第二子电网的控制单元。通常，对此在收发器和控制单元之间设置有多个控制信号路径，所述控制信号路径将收发器的一个或多个信号输出端与控制单元的信号输入端连接并且将控制单元的信号输出端与收发器的信号输入端连接。控制信号路径将控制信号从控制单元传输到收发器并且将控制信号从收发器传输到控制单元。通常，所述控制信号路径为低欧姆的直接连接装置。这种控制信号路径例如从对PHILIPS LIN-Transceiver TJA 1020的数据表AN00093的图12中已知。
[0007]在多电压车载电网中的问题是，第一子电网的收发器通常连接到第一接地端子上，并且第二子电网的控制单元通常连接到与第一接地端子空间隔离的第二接地端子上。然而，不仅第一接地端子而且第二接地端子因此星形地与相同的接地部、即车辆接地部连接。如果在第一子电网中和/或在第二子电网中出现有故障的工作电压供给，那么在多电压车载电网中并且尤其在控制信号路径中或者在连接到两个子电网上的部件之内会出现补偿电流，所述补偿电流会损伤并且有时毁坏第一子电网的和/或第二子电网的单元。
[0008]EP 1 291 998 B1在此处提出，在两个子电网之间，也就是说在两个电压水平之间，设有电流隔离装置，例如以通常的变压器形式。此外，在那里设有监控模块，所述监控模块执行子电网的绝缘监控。监控模块集成在控制设备中，所述控制设备与至少两个电压水平连接。控制设备还具有用于隔离一个或多个子电网与控制设备的连接的装置和/或用于在检测到有故障的工作电压供给时关断控制设备的装置。
[0009]该已知的方式的缺点是耗费的构造。需要多个监控模块并且此外提出借助于变压器的电流隔离装置，所述变压器重量大并且带来相对高的成本。
[0010]DE 10 2012 215 542 A1提到在多电压车载电网中共同的接地部接合中的问题。如果在所述共同的接地导线上出现干扰，那么会出现具有低电压的子电网中的部件的反极性。在那里，为了解决该问题提出，设有另一个接地端子，所述接地端子配属于测量机构，所述测量机构构建成用于，对经过另一个接地端子的电流进行测量。此外，设有诊断机构，所述诊断机构基于测量的电流根据多电压车载电网的至少一个工作状态来诊断在共同的接地端子中和/或在另一个接地端子中的干扰。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是，提出一种多电压车载电网，所述多电压车载电网具有改进的故障电流耐受性并且同时特征在于简单的构造。此外，本发明的一个目的是，提出一种用于隔离多电压车载电网的子电网的电路模块。
[0012]所述目的根据本发明的第一方面通过具有权利要求1的特征的多电压车载电网来实现。根据第二方面，所述目的通过具有权利要求19的特征的电路模块来实现。有利的改进方案的特征在从属权利要求中给出。
[0013]根据本发明的第一方面提出，将收发器的第一信号输出端耦联到控制单元的第一信号输入端的第一控制信号路径包括第一电路模块。
[0014]经由第一电路模块，第一控制信号路径一方面连接到第一接地端子和/或第二接地端子上，并且另一方面加载有第一工作电压和/或第二工作电压。第一控制信号路径的第一电路模块构成为，根据第一子电网中和/或第二子电网中的有故障的工作电压供给来采用截止状态，其中禁止将第一控制信号从第一信号输出端经由第一控制信号路径传输至第一信号输入端。
[0015]本发明基于，对多电压车载电网或对多电压车载电网的耦联到两个工作电压端子和两个接地端子的部件越来越多地提出要求:在工作电压供给有故障的情况下，具有限定的故障电流耐受性。尤其，在多电压车载电网中应避免，从具有较高的工作电压的子电网到具有较低的工作电压的子电网中的击穿损伤或损毁多电压车载电网的部件。
[0016]因此，例如当收发器和/或控制单元不再连接到接地部上时，存在有故障的工作电压供给。这种事故也称作为接地部拆除或接地部损耗。此外，如果在第一子电网中和/或在第二子电网中出现短路，和/或第一接地端子和第二接地端子之间的电势差超过阈值、例如+/-1V，那么存在有故障的工作电压供给。
[0017]后一故障情况也称作为接地部错位。其中第一电路模块采用截止状态的阈值的数值可以通过第一电路模块的部件的尺寸设计来确定。
[0018]由于这种有故障的工作电压供给出现的故障电流根据需求目录不允许超过特定的最大值、例如有限的几微安培。对于这种电流限制，根据本发明第一控制信号路径包括的第一电路模块是适合的，因为第一控制信号路径经由第一电路模块一方面连接到第一接地端子和/或第二接地端子上，并且另一方面加载有第一工作电压和/或第二工作电压。有故障的工作电压供给因此直接地作用于第一控制信号路径，并且更确切地，使得在第一控制信号路径中禁止第一控制信号的传输。第一控制信号路径因此作为对有故障的工作电压供给的反应而截止。
[0019]因此，多电压车载电网的第一子电网与第二子电网的隔离在例如包括LIN-(LocalInterconnect Networ (局域互联网))收发器的收发器和例如包括微控制器的控制单元之间进行。
[0020]根据本发明的解决方案的优点在于，两个子电网的隔离在一方为收发器与另一方为控制单元之间进行，因为在那里可隔离相对少的导线。例如，在LIN收发器和微控制器之间通常仅设置有四个信号路径。为了实现故障电流耐受性，因此需要相对小的耗费。
[0021]此外，在收发器和控制单元之间通常仅隔离下述控制信号路径，其中信号传输的线性与例如在用于传输模拟测量信号的测量导线中相比不是那么重要的。因此，用于实现故障电流耐受性的耗费也是相对低的。
[0022]第一子电网例如为12V车载电网，而第二子电网为48V车载电网。第一子电网在此借助12V的第一工作电压运行并且第二子电网借助48V的第二工作电压运行。根据本发明的多电压车载电网的两个子电网具有相应的接地端子。不仅第一子电网的第一接地端子而且第二子电网的与第一接地端子空间隔离地设置的第二接地端子连接到相同的接地部上，通常为车辆接地部。第一接地端子例如以第一接地柱形式存在，而第二接地端子以第二接地柱形式存在，其中第二接地柱与第一接地柱空间隔离地设置。第一和第二接地端子聚集到共同的车辆接地部上优选在第一电路模块之外或者在可以设置有控制单元和接收器的部件之外进行。
[0023]通过第一控制信号路径经由第一电路模块不仅连接到两个接地端子之一上、而且加载有两个工作电压中的至少一个，第一电路模块可以对第一和/或第二子电网中的有故障的工作电压供给做出反应。作为对这种有故障的工作电压供给的反应，第一电路模块采用截止状态，其中禁止从第一信号输出端至第一信号输入端的信号传输。尤其，第一电路模块在此也避免在第一控制信号路径中出现高于允许的最大值的故障电流。
[0024]第一电路模块选择性地直接加载有第一和/或第二工作电压或者替选地借助于一个或多个电压变换器来加载。第一电路模块因此也可以加载有经过转换的第一工作电压和/或经过转换的第二工作电压。
[0025]包括第一电路模块的第一控制信号路径优选为单向的控制信号路径，所述控制信号路径构成为，允许沿一个方向的信号流并且禁止沿相反方向的信号流。通常，将这种单向的控制信号路径用于LIN收发器在微控制器上的耦联。在第一控制信号路径上，不仅可以在狭义范围中传输控制信号，而且例如也可以传输数字化的测量信号和/或数据信号。因此，第一控制信号例如可以以测量信号、数据信号形式和/或以控制信号形式存在。优选地，收发器提供第一控制信号作为数字信号。
[0026]例如，第一控制信号路径将第一信号输出端直流耦联到第一信号输入端上。因此，优选的是，在收发器和控制单元之间不设有电流隔离装置。
[0027]下面，描述根据本发明的多电压车载电网的其他实施方式。所述其他实施方式的特征可以彼此和/或与在上文中已经提到的可选的特征组合以形成其他变型形式，即使其并未详细地作为彼此的替选方案予以描述时也如此。
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