帶有兩個(gè)供電電壓的電氣或者電子裝置的制造方法
【專利摘要】一種能夠以分別來自第一電網(wǎng)(3)和來自第二電網(wǎng)(8)的兩個(gè)不同值的電壓供電的電氣或者電子裝置(7)，該電氣或者電子裝置包括：第一連接接口(70)，其能夠在正常連接狀態(tài)下與第一電網(wǎng)(3)的接地導(dǎo)體(GND_12)和電壓導(dǎo)體鏈接；第二連接接口(71)，其能夠在正常連接狀態(tài)下與第二電網(wǎng)(8)的接地導(dǎo)體(GND_48)和電壓導(dǎo)體鏈接；兩個(gè)連接接口(70、71)的接地連接鏈接在一起以形成公共地；和串聯(lián)地插入在公共地上的至少一個(gè)開關(guān)模塊(74、75)，該開關(guān)模塊能夠跟隨第一或第二接口的連接狀態(tài)的變化而切換到斷開位置。
【專利說明】
帶有兩個(gè)供電電壓的電氣或者電子裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及需要兩個(gè)不同供電電壓的電氣或電子裝置。
[0002]本發(fā)明特別地但非專有地涉及如下的機(jī)動(dòng)車輛領(lǐng)域，其中一些裝備部件必需設(shè)計(jì)為利用具有不同值兩個(gè)供電電壓、典型地大約12伏的低電壓和大約48伏的中等電壓進(jìn)行操作。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)于這些類型的裝備部件，機(jī)動(dòng)車制造商聯(lián)盟目前提出了特別地限定一些架構(gòu)規(guī)則和驗(yàn)證測(cè)試的規(guī)范。這一規(guī)范(“Electrical and Electronic components in thevehicle 48V-vehicle electrical system,Requirement and tests”，2011 年8月29日的規(guī)范148)特別地要求:
[0004]-任何的12伏/48伏裝備部件應(yīng)該具有公共地，并且包括用于允許連接到12伏車輛網(wǎng)絡(luò)的12伏連接器接口和用于允許連接到48伏車輛網(wǎng)絡(luò)的48伏連接器接口，各連接器接口本身均具有接地連接；
[0005]-任何的12伏/48伏裝備部件應(yīng)該滿足漏電流測(cè)量測(cè)試，以便確保對(duì)48伏和12伏電源的良好保護(hù)，以免受這些漏電流的影響；
[0006]-任何的12伏/48伏裝備部件應(yīng)該滿足48伏網(wǎng)絡(luò)的接地電纜的失去測(cè)試，以便確保12伏網(wǎng)絡(luò)在所述48伏網(wǎng)絡(luò)的接地電纜故障之后不存在損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]圖1示意性地示出為與電氣或者電子裝置I的漏電流相關(guān)的驗(yàn)證試驗(yàn)而制造的裝備，該電氣或者電子裝置I包括用于12伏的第一連接器接口 10和用于48伏的第二連接器接口 11。這一測(cè)試包括:將第一連接器接口 10的全部輸入/輸出連接到直流電壓發(fā)生器的第一端子;將第二連接器接口 11的輸入連接到直流電壓發(fā)生器的第二端子;借助于所述直流電壓發(fā)生器施加70伏的電壓；以及使用常規(guī)電流計(jì)測(cè)量電流。如果在這一測(cè)試中，測(cè)量的電流保持為小于或等于I微安(作為絕對(duì)值)，則電氣或者電子裝置I有效。
[0008]第二接地失去測(cè)試包括:將電氣或者電子裝置連接在兩個(gè)12伏和48伏電源之間；在48伏側(cè)模擬接地電纜失去；以及在12伏側(cè)上觀察對(duì)接地電纜的任何損傷。如果在這一測(cè)試中，在近似30分鐘時(shí)間的終了時(shí)未觀察到損傷，則電氣或者電子裝置I是有效的。
[0009]可能以兩個(gè)供電電壓操作的電氣或電子裝置的架構(gòu)是已知的。圖2示意性地特別地示出了使用兩個(gè)12伏電壓作為其電源的附加加熱器模塊2，其中一個(gè)12伏電壓具有低功率，表現(xiàn)為電壓發(fā)生器3，另一個(gè)12伏電壓具有典型地大約1000至1200瓦的高功率，表現(xiàn)為電壓發(fā)生器4。該附加加熱器在起動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛時(shí)使用，用于更快速地加熱內(nèi)部。低功率電源3用于模塊2的控制和對(duì)接，而高功率電源4用于對(duì)容納在模塊中的加熱電阻器(未示出)供電。如在圖2的架構(gòu)中可看到的，僅僅電壓發(fā)生器4中的接地被連接到模塊。此外，模塊的數(shù)據(jù)輸入LIN由電壓發(fā)生器3及發(fā)生器4的接地供電。因此，這樣的架構(gòu)不能用于符合上述規(guī)范的、需要用于各供電網(wǎng)的兩個(gè)不同接地的12伏/48伏裝置。此外，發(fā)生器4的接地電纜失去指模塊2不再能通過它的數(shù)據(jù)輸入LIN通信。
[0010]圖3示意性地例示了用在電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛中的電氣或者電子裝置5的另一已知架構(gòu)。這里，裝置5通過兩個(gè)連接器接口50、51以兩個(gè)非常不同的電壓供電，一個(gè)電壓是大約12伏的低第一電壓，表不為電壓發(fā)生器3，而另一電壓是大約400伏的非常高的第二電壓，表現(xiàn)為電壓發(fā)生器6。為安全的目的，該類型的裝置5有必要必須包括分隔變壓器52，以在12伏電源和400伏電源之間形成電化絕緣。
[0011]類似架構(gòu)可用于產(chǎn)生與前述規(guī)范兼容的12伏/48伏電氣或者電子裝置。然而，這種方案由于使用了分隔變壓器而是花費(fèi)大且龐大的，并且實(shí)施起來仍較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明目的在于通過提出一種電氣或者電子裝置的簡(jiǎn)單架構(gòu)來減輕以上缺陷，該電氣或者電子裝置帶有例如12伏/48伏的兩個(gè)供電電壓，其符合規(guī)范中關(guān)于設(shè)置兩個(gè)接地端子的要求，并且使得可以滿足上述兩個(gè)測(cè)試中的至少一個(gè)測(cè)試。
[0013]本發(fā)明通過提出一種電氣或者電子裝置滿足這一目的，該電氣或者電子裝置適于在操作中以第一電網(wǎng)產(chǎn)生的第一電壓值供電并且以第二電網(wǎng)產(chǎn)生的且比第一電壓值高的第二電壓值供電，該裝置包括:
[0014]-第一連接器接口，所述第一連接器接口適于在標(biāo)準(zhǔn)鏈接狀態(tài)下被連接到第一電網(wǎng)的接地導(dǎo)體和電壓導(dǎo)體；
[0015]-第二連接器接口，所述第二連接器接口適于在標(biāo)準(zhǔn)鏈接狀態(tài)下被連接到第二電網(wǎng)的接地導(dǎo)體和電壓導(dǎo)體；
[0016]每個(gè)連接器接口均包括接地連接，并且兩個(gè)連接器接口的所述接地連接被連接在一起以形成公共地(common ground);并且
[0017]-串聯(lián)插入在公共地上的至少一個(gè)開關(guān)模塊，該開關(guān)模塊能夠跟隨所述第一或者第二接口的變化而切換到斷開位置。
[0018]標(biāo)準(zhǔn)鏈接狀態(tài)應(yīng)該理解為指裝置的正常操作、即連接器接口到兩個(gè)電網(wǎng)的通常連接所需的聯(lián)接。
[0019]根據(jù)其它特別有利的可能特征:
[0020]-開關(guān)模塊能夠在第二電網(wǎng)的接地導(dǎo)體失去(loss)的情況下切換到斷開位置；
[0021 ]-在本示例中，開關(guān)模塊能夠包括串聯(lián)在公共地上的正系數(shù)電阻器；
[0022]-作為變型，所述開關(guān)模塊包括由適于測(cè)量在公共地上流動(dòng)的電流的一電流測(cè)量電路控制的晶體管；
[0023]-開關(guān)模塊可以能夠在第一連接器接口的全部輸入/輸出連接在一起時(shí)切換到斷開位置；
[0024]-開關(guān)模塊在本示例中能夠包括由第一電網(wǎng)供給電壓的MOSFET晶體管；
[0025]-開關(guān)模塊關(guān)聯(lián)于非回流(non-return)二極管，該非回流二極管適于在開關(guān)模塊處于斷開位置時(shí)防止任何電流朝向第一連接器接口流動(dòng)。
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明及其帶來的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)以下結(jié)合附圖關(guān)于本發(fā)明非限制性示例性實(shí)現(xiàn)的描述將更好地理解，其中:
[0027]圖1如上所述示意性地例示了用于前述規(guī)范148所規(guī)定的12伏/48伏裝置的漏電流測(cè)量測(cè)試的等效電路；
[0028]圖2如上所述示意性地示出了用于使用12伏電源電壓的裝置的已知架構(gòu)；
[0029]圖3如上所述示意性地示出了用于使用12伏電源電壓和400伏電源電壓的裝置的已知架構(gòu)；
[0030]圖4示意性地示出了依照本發(fā)明的帶有例如12伏/48伏的兩個(gè)供電電壓的電氣或者電子裝置的示例性架構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖4以雙12伏/48伏電源的非限制性情形表示了根據(jù)本發(fā)明的可能實(shí)施方式的電氣或者電子裝置7。裝置7以它的使用狀態(tài)示出，即裝置7正在從12伏的第一網(wǎng)絡(luò)(以電壓發(fā)生器3表示)接收12伏的第一供電電壓以及從48伏的第二網(wǎng)絡(luò)(以電壓發(fā)生器8表示)接收典型地大約48伏的更高第二供電電壓。為此，裝置7包括:
[0032]-第一連接器接口70，該第一連接器接口 70適于連接到電壓發(fā)生器3的兩個(gè)端子，也就是說，在實(shí)踐中，連接到12伏的第一網(wǎng)絡(luò)的接地導(dǎo)體GND_12和12伏的電壓導(dǎo)體；
[0033]-第二連接器接口71，該第二連接器接口 71適于連接到電壓發(fā)生器8的兩個(gè)端子，也就是說，在實(shí)踐中，連接到48伏的第二網(wǎng)絡(luò)的接地導(dǎo)體GND_48和48伏的電壓導(dǎo)體。
[0034]在裝置7內(nèi)，兩個(gè)連接器接口70和71的接地連接被連接到一起，以形成公共地。在裝置7內(nèi)，兩個(gè)連接器接口70和71的接地連接被連接到一起，以形成公共地。
[0035]在兩個(gè)連接器接口70、71之間，裝置7優(yōu)先地包括用于消除可能的電壓變化的EMC(電磁兼容性)過濾模塊72以及整合了裝置專用功能性的12伏/48伏接口模塊73。例如，如果裝置7是附加的加熱器，則模塊73將包括管理部件和接口以及加熱電阻器。
[0036]裝置7進(jìn)一步包括第一開關(guān)模塊74，第一開關(guān)模塊74串聯(lián)插入在連接連接器接口
70、71的兩個(gè)接地連接的公共地上，只要通過第一開關(guān)模塊74的電流低于大約近似200mA的閾值，則第一開關(guān)模塊74能夠被控制在接通位置，并且如果通過第一開關(guān)模塊74的電流超過所述閾值，則切換到斷開位置。
[0037]第一開關(guān)模塊74能夠通過典型地由放大器和比較器組成的電流測(cè)量電路與被控制以在電流測(cè)量電路檢測(cè)到比閾值高的電流時(shí)立即斷開電路的MOSFET晶體管的結(jié)合制成。
[0038]作為變型并且優(yōu)先地，開關(guān)模塊74將由如果通過電阻器的電流比閾值高得多則具有無窮值的可重設(shè)熔斷器組成，例如正溫度系數(shù)電阻器或者PTC電阻器。
[0039]第一開關(guān)模塊74的存在允許裝置7滿足接地電纜GND_48的失去測(cè)試。實(shí)際上，如果接地電纜GND_48切斷，則強(qiáng)電流將穿過公共地并且引起開關(guān)74斷路。
[0040]裝置7進(jìn)一步包括也串聯(lián)在公共地上的關(guān)聯(lián)于非回流二極管76的第二開關(guān)模塊75。第二開關(guān)模塊是例如由12伏網(wǎng)絡(luò)供電的MOSFET晶體管，也就是說，該MOSFET晶體管的源極S和漏極D分別連接到連接器模塊7 O的接地連接和連接器模塊71的接地連接，并且該MOSFET晶體管的柵極G接收12伏電壓。在正常操作中，該MOSFET晶體管通常在接通位置，然后其柵極和源極之間的電壓VGS則等于12伏。二極管76會(huì)將它的部分上將電流沿12伏方向傳送到12V/48V接口模塊73。
[0041]第二開關(guān)模塊75的益處在于，它允許裝置7滿足漏電流測(cè)量測(cè)試。實(shí)際上，在執(zhí)行這一測(cè)試(根據(jù)圖1的電路圖)時(shí)，第一連接器接口 70的全部輸入/輸出連接在一起，從而電壓VGS為零，即使施加由測(cè)試規(guī)定的70伏電壓也是如此，并且導(dǎo)致晶體管切換到它的斷開位置。非回流二極管76在它的部分上確保沒有電流能夠在另一方向上流動(dòng)，也就是說，從第二連接器接口 71向第一連接器接口 70流動(dòng)。
[0042]根據(jù)以上所述，先前說明的兩個(gè)開關(guān)模塊74、75均能夠跟隨第一或者第二接口的鏈接狀態(tài)的變化而切換到斷開位置:特別地，對(duì)于漏電流測(cè)量測(cè)試，連接器接口 70的連接相對(duì)于正常操作被改變，因此開關(guān)模塊75接通。類似地，接地電纜GND_48的失去(斷開或電纜損傷)構(gòu)成第二連接器接口 71的正常鏈接狀態(tài)的變化，從而導(dǎo)致開關(guān)模塊74的接通。
[0043]裝置7當(dāng)然能夠包括這些開關(guān)模塊中的僅一個(gè)開關(guān)模塊，而不偏離本發(fā)明范圍。
[0044]在任何情況下，所獲得的裝置解決了規(guī)范148的各款要求，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、花費(fèi)不多并且體積較小。
[0045]雖然已經(jīng)在機(jī)動(dòng)車輛領(lǐng)域的12伏/48伏應(yīng)用的情形下描述了本發(fā)明，但本發(fā)明在其中裝置要求具有所謂安全電壓值的雙電源的所有情況中會(huì)是有價(jià)值的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電氣或者電子裝置(7)，所述電氣或者電子裝置適于在操作中被供給由第一電網(wǎng)(3)產(chǎn)生的第一電壓值、和由第二電網(wǎng)(8)產(chǎn)生的且比所述第一電壓值高的第二電壓值，所述裝置包括: -第一連接器接口(70)，所述第一連接器接口適于在標(biāo)準(zhǔn)鏈接狀態(tài)下被連接到所述第一電網(wǎng)(3)的接地導(dǎo)體(GND_12)和電壓導(dǎo)體； -第二連接器接口(71)，所述第二連接器接口適于在所述標(biāo)準(zhǔn)鏈接狀態(tài)下被連接到所述第二電網(wǎng)(8)的接地導(dǎo)體(GND_48)和電壓導(dǎo)體； 每個(gè)連接器接口均包括接地連接，并且兩個(gè)連接器接口( 70、71)的接地連接被連接在一起以形成公共地;和 -串聯(lián)插入在所述公共地上的至少一個(gè)開關(guān)模塊(74、75)，所述開關(guān)模塊能夠跟隨所述第一接口或者所述第二接口的變化而切換到斷開位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)模塊(74)能夠在所述第二電網(wǎng)(8)的接地導(dǎo)體(GND_48)的失去的情況下切換到斷開位置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)模塊(74)包括串聯(lián)在所述公共地上的正系數(shù)電阻器。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)模塊(74)包括由適于測(cè)量所述公共地上流動(dòng)的電流的一電流測(cè)量電路控制的晶體管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)模塊(75)能夠在所述第一連接器接口的全部輸入/輸出連接在一起時(shí)被切換到斷開位置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)模塊(75)包括由所述第一電網(wǎng)(3)供電的MOSFET晶體管。7.根據(jù)權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)模塊(75)關(guān)聯(lián)于非回流二極管(76)，所述非回流二極管適于在所述開關(guān)模塊(75)處于所述斷開位置時(shí)防止任何電流朝向所述第一連接器接口( 70)流動(dòng)。8.根據(jù)先前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一電壓值是12伏，并且所述第二電壓值是48伏。
【文檔編號(hào)】H02J7/14GK105830300SQ201480061555
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年10月6日
【發(fā)明人】T.埃爾巴, J.福尼爾, B.皮澤納
【申請(qǐng)人】法雷奧熱系統(tǒng)公司