【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种供电电路，特别是用于汽车应用的供电电路。
技术介绍
1、冗余供电装置用于从关键计算机系统到车辆的各种应用中。冗余供电装置的基础是并联连接的两个或更多个电源。即使在电源中的一个发生故障的情况下，其他电源仍然能够向连接到冗余供电装置的负载供电。通过这种方式，冗余提高了鲁棒性、故障安全性和可用性。
2、然而，需要的是一种监测冗余供电装置本身的状态并且能够检测其分支之一中的可能故障以便启动相应措施的方法。同时，此类附加安全措施应以最少的附加组件实现，以降低复杂性和成本。此外，对于某些应用，冗余供电装置应该能够向外部负载提供高电流。
技术实现思路
1、因此，在第一方面，本专利技术涉及一种包括至少两个供电分支的供电电路，其中，每个供电分支包括：第一半导体开关，其被配置成电连接到电源；与所述第一半导体开关串联并电连接到所述供电电路的公共输出端的第二半导体开关；以及第一电阻器，其中，所述第一电阻器的第一端电连接到所述第一半导体开关与所述第二半导体开关之间的连接，并且所述第一电阻器的第二端被配置成电连接到参考电位。
2、半导体开关允许将特定供电分支从供电电路的公共输出端断开。这可以用于诊断和测试目的，如下文将更详细地描述的。此外，它允许将故障供电分支从公共输出端断开，使得剩余的无故障分支仍然可以向公共输出端和连接的负载供电。此外，在某些情况下，可以关闭所有供电分支以满足某些安全目标，例如避免反向电流流入供电电路。最后，诸如场效应晶体管(fet)的半导体开关可
3、同时，每个供电分支中的电阻器的一端被配置成电连接到两个半导体开关的连接，并且另一端被配置成电连接到限定的参考电位，例如地。在操作中，如果第一供电分支中的两个半导体开关被断开并且另一供电分支中的开关被接通，则电阻器处的电位预期与参考电位匹配。如果测量的电位与预期(参考)电位不匹配，则这指示在断开的供电分支的一个或两个半导体开关中例如从漏极到源极的短路故障。因此，可以检测半导体开关的故障，并且可以借助于(完好的)半导体开关关闭供电电路，从而避免额外的损害。
4、根据本专利技术的供电电路还允许诊断和测试每个供电分支是否单独地向供电电路的公共输出端提供预期电压。为此，第一供电分支可以通过其对应的半导体开关被断开，而另一供电分支可以通过其对应的半导体开关被接通。然后，期望供电电路的公共输出端处的输出电压对应于标称电压，即供电电路的输入电压。如果不是这种情况，例如电压基本上低于标称电压或甚至处于接地，则这指示接通供电分支的一个或两个半导体开关故障。
5、在本专利技术的上下文中，重要的是，各供电分支可以连接到一个或更多个电源，这些电源独立于供应其他供电分支的一个或更多个电源。因此，每个供电分支可以独立地被供电，并且系统的可靠性显著增加。
6、此外，在正常操作期间并且通过适当地控制半导体开关的状态，同一时间只有一个供电分支打开，即向供电电路的公共输出端提供电力。以这种方式，没有反向电流可以流入非活动供电分支。因此，电路具有在标称条件下接通的“优先”供电分支(例如，在车辆的情况下，点火“接通”)。只有当活动供电分支电压过低时，才将其关闭并打开另一个供电分支。以这种方式，可以实现故障转移安全性。然而，为了在非临界状态下的诊断目的(例如，在点火“关闭”时的车辆的情况下)，允许在短时间内切换到非活动供电分支。
7、每个供电分支还可以包括第二电阻器，其第一端电连接到第一半导体开关与第二半导体开关之间的连接，并且第二端电连接到供电电路的公共输出端，以便与第一电阻器形成分压器。因此，在本专利技术的上下文中，第二电阻器是可选的。使用第二电阻器并用第一电阻器形成分压器允许调节第一和第二半导体开关之间的预期电位。例如，在具有相同电阻的电阻器的情况下，如果参考电位(连接到第一电阻器的第二端)接地，则限定电位可以是电源电压的一半。
8、半导体开关可以是mosfet。mosfet可以用相对较小的控制电流和快速的开关时间来切换高负载电流。此外，它们可以提供为高功率外部负载供电所需的低导通电阻(rds(on))。
9、第一半导体开关和/或第二半导体开关可以包括过电流保护。例如，如果流过开关的电流超过预定阈值，则半导体开关可以断开。在这种情况下，可以避免过热以及对开关和相应供电分支的损坏。
10、供电电路还可以包括控制器，该控制器被配置成切换半导体开关，接收对应于第一电阻器的第一端处的电位的电信号，和/或接收对应于供电电路的公共输出端处的电位的电信号。以这种方式，控制器可以执行供电电路的自检并且可以断开故障供电分支或整个供电电路，如将在下面更详细描述的。控制器可以是微控制器。控制器可以具有汽车安全完整性等级-(asil)-b-资格，更优选地asil-c并且最优选地asil-d资格。电信号可以直接对应于相应的电位。在这种情况下，控制器可以包括模数转换器(adc)以将电位转换成其数字表示。控制器的adc输入端可以直接连接到电路中的相应测量点。另选地，一个或更多个运算放大器和/或阻抗转换器可以布置在测量点与控制器的adc输入端之间。
11、供电电路还可以包括测量单元，其被配置成测量第一电阻器的第一端处的电位和/或供电电路的公共输出端处的电位，其中测量单元电连接到控制器。测量单元可以包括模数转换器(adc)。adc可以电连接到控制器。在这种情况下，与电位相对应并且被馈送到控制器的电信号是表示测量的电位的数字信号。使用adc允许将在半导体开关的输出端处测量的电位映射到数字值，该数字值可以由控制器读取以用于在控制器处执行的控制软件中。
12、控制器可以被配置成，如果第一电阻器的第一端处的电位偏离第一预定值第一预定量和/或如果供电电路(1)的公共输出端处的电位偏离第二预定值第二预定量，则输出故障信号和/或设置故障标志。以这种方式，控制器可以检测到故障并采取相应的措施。例如，可以向车辆的驾驶员提供警告，或者如果检测到故障，车辆可以拒绝重新启动。
13、第一半导体开关和第二半导体开关可以包括正向方向和相反的反向方向，其中第一半导体开关的正向方向被配置成在反向方向上操作，并且第二半导体开关被配置成在正向方向上操作。半导体开关的正向和反向方向可以由其体二极管限定。
14、供电电路可以包括两个供电分支。如果两个供电分支中的一个显示故障，这可以提供故障转移。使用两个分支大大提高了健壮性、故障安全性和可用性，同时只需最少的附加组件。
15、供电电路可以被配置用于汽车应用。现代汽车包括许多由电子控制单元控制的功能，为了安全性和可用性，电子控制单元受益于电源。这对于用于辅助和/或自动驾驶(诸如在自动驾驶汽车中)的安全关键功能尤其如此。
16、本专利技术的另一方面涉及一种诊断如本文所公开的电力供应电路的方法，其中电力供应电路(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种包括至少两个供电分支(2a、2b)的供电电路(1)，其中，每个供电分支(2a、2b)包括：
2.根据权利要求1所述的供电电路(1)，其中，每个供电分支(2a、2b)还包括第二电阻器(6a、6b)，所述第二电阻器(6a、6b)的第一端电连接到所述第一半导体开关(3a、3b)与所述第二半导体开关(4a、4b)之间的电连接，并且，所述第二电阻器(6a、6b)的第二端电连接到所述供电电路(1)的所述公共输出端(3)，以便与所述第一电阻器(5a、5b)形成分压器。
3.根据权利要求1或2所述的供电电路(1)，其中，所述第一半导体开关(3a、3b)和所述第二半导体开关(4a、4b)是MOSFET。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供电电路(1)，其中，所述第一半导体开关(3a、3b)和/或所述第二半导体开关(4a、4b)包括过电流保护。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的供电电路(1)，所述供电电路(1)还包括控制器，所述控制器被配置成：
6.根据权利要求5所述的供电电路(1)，所述供电电路(1)还包括测量单元，所述测
7.根据权利要求5或6所述的供电电路(1)，其中，所述控制器被配置成，如果所述第一电阻器(5a、5b)的第一端处的电位(MP1、MP2)偏离第一预定值第一预定量和/或如果所述供电电路(1)的所述公共输出端(3)处的电位(MP3)偏离第二预定值第二预定量，则输出故障信号和/或设置故障标志。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的供电电路(1)，其中，所述第一半导体开关(3a、3b)和所述第二半导体开关(4a、4b)包括正向方向和相反的反向方向，其中，所述第一半导体开关(3a、3b)的所述正向方向被配置成在所述反向方向上被操作，并且所述第二半导体开关(4a、4b)被配置成在所述正向方向上被操作。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的供电电路(1)，所述供电电路(1)包括两个供电分支(2a、2b)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的供电电路(1)，所述供电电路(1)被配置用于汽车应用。
11.一种诊断根据权利要求1至10中任一项所述的供电电路(1)的方法，其中，所述供电电路(1)包括至少两个供电分支(2a、2b)，并且其中，所述方法包括以下步骤：
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
13.根据权利要求11或12所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
15.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令在由计算机执行时使所述计算机执行根据权利要求11至14中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种包括至少两个供电分支(2a、2b)的供电电路(1)，其中，每个供电分支(2a、2b)包括：
2.根据权利要求1所述的供电电路(1)，其中，每个供电分支(2a、2b)还包括第二电阻器(6a、6b)，所述第二电阻器(6a、6b)的第一端电连接到所述第一半导体开关(3a、3b)与所述第二半导体开关(4a、4b)之间的电连接，并且，所述第二电阻器(6a、6b)的第二端电连接到所述供电电路(1)的所述公共输出端(3)，以便与所述第一电阻器(5a、5b)形成分压器。
3.根据权利要求1或2所述的供电电路(1)，其中，所述第一半导体开关(3a、3b)和所述第二半导体开关(4a、4b)是mosfet。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供电电路(1)，其中，所述第一半导体开关(3a、3b)和/或所述第二半导体开关(4a、4b)包括过电流保护。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的供电电路(1)，所述供电电路(1)还包括控制器，所述控制器被配置成：
6.根据权利要求5所述的供电电路(1)，所述供电电路(1)还包括测量单元，所述测量单元被配置成测量所述第一电阻器(5a、5b)的第一端处的电位(mp1、mp2)和/或所述供电电路(1)的所述公共输出端(3)处的电位(mp3)，其中，所述测量单元电连接到所述控制器。
7.根据权利要求5或6所述的供电电路(1)，其中，所述控制器被配置成，如果所述第一电阻器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·罗森塔尔，S·优素福，A·富克斯，T·卡纳加，M·S·费萨尔，
申请(专利权)人：APTIV技术股份公司，
类型：发明
国别省市：
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