本發(fā)明涉及一種熱力發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置，尤其用于包括自動(dòng)起動(dòng)和停止系統(tǒng)的公路車輛。

背景技術(shù)：

起動(dòng)器旨在通過電動(dòng)機(jī)自動(dòng)激活熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。為此，起動(dòng)器包括螺線管，其是機(jī)電繼電器，在供應(yīng)電力時(shí)螺線管主要確保兩個(gè)功能：關(guān)閉允許起動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力的接觸器以及為了驅(qū)動(dòng)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)而使電動(dòng)機(jī)的小齒輪與熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的小齒輪嚙合。起動(dòng)器的電力供應(yīng)在上游通過電力供應(yīng)的控制裝置進(jìn)行控制。在機(jī)動(dòng)車輛的情況下，起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置應(yīng)該同時(shí)禁止起動(dòng)控制中不當(dāng)起動(dòng)和停用的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對于其電子組件則表現(xiàn)出較高的使用壽命和魯棒性。由于英語稱之為“停止和起動(dòng)”的自動(dòng)起動(dòng)和停止系統(tǒng)產(chǎn)生大量的重新起動(dòng)循環(huán)，因此這些控制裝置的實(shí)現(xiàn)對于配備這些系統(tǒng)的車輛而言更為關(guān)鍵。實(shí)際上，這些系統(tǒng)的電子組件在連續(xù)的起動(dòng)/重新起動(dòng)的過程中可能承受較高的電流和溫度、電壓和電流反轉(zhuǎn)或者短路。

因此，文獻(xiàn)fr2812036描述了一種通過起動(dòng)器的繞組(螺線管)的彼此串聯(lián)的兩個(gè)晶體管的控制裝置的實(shí)施例。晶體管中的一個(gè)是英語通常稱為“低側(cè)(low-side)”的“低側(cè)”晶體管，而另一個(gè)是替代起動(dòng)接觸裝置(防盜裝置)的英語為高側(cè)(high-side)的“高側(cè)”晶體管。電子起動(dòng)控制裝置操縱這兩個(gè)晶體管并且因此分別允許它們對控制進(jìn)行授權(quán)并控制起動(dòng)器的螺線管。然而，這種裝置具有多個(gè)缺點(diǎn)。使用“高側(cè)”類型的晶體管是昂貴的，并且需要具有電荷泵，尤其是對于n溝道的mosfet晶體管。此外，通過功率晶體管進(jìn)行控制的解決方案需要在功率晶體管的電力供應(yīng)的極性反轉(zhuǎn)的情況下實(shí)施保護(hù)裝置，作為示例，該保護(hù)裝置通過特定的二極管和/或功率晶體管來實(shí)現(xiàn)，而這些特定的二極管和/或功率晶體管應(yīng)該承受可能高達(dá)四十安培的電流。由于這些解決方案通常需要集成在例如稱為“bicd”的起動(dòng)器控制接口盒的專用盒中的硅上，因此這些解決方案更加昂貴。另一種已知的解決方案在于使用控制起動(dòng)器的螺線管的可能供應(yīng)的機(jī)電繼電器，繼電器的狀態(tài)由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)控制。然而，使用這種類型的組件不允許考慮在車輛的使用壽命期間的起動(dòng)循環(huán)的次數(shù)：實(shí)際上，機(jī)電繼電器具有不超過幾十萬次循環(huán)的電耐久性。因此，對于該解決方案，通常優(yōu)選使用可移除繼電器以允許在超出循環(huán)的預(yù)定次數(shù)后進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，從而需要實(shí)施激活計(jì)數(shù)器。此外，該解決方案的主要缺點(diǎn)是具有繼電器的接觸粘著的風(fēng)險(xiǎn)，這妨礙了起動(dòng)器的所有停用。另一個(gè)解決方案是使用串聯(lián)安裝的兩個(gè)機(jī)械繼電器，并且這兩個(gè)繼電器的狀態(tài)由一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)交替控制。這種解決方案允許防止繼電器中一個(gè)的接觸粘著的風(fēng)險(xiǎn)，并且還允許相對于前述解決方案使繼電器的使用壽命增加一倍。然而，這種解決方案仍然需要實(shí)施這些組件的激活計(jì)數(shù)器并且為了提供替代控制而需要配置特定的計(jì)算機(jī)，以避免所有不當(dāng)控制的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

第一目的是，提出一種允許克服上述所有缺陷的起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置，尤其是旨在滿足以下約束條件：可靠性、使用壽命、實(shí)施成本以及與不同計(jì)算機(jī)配置的兼容性。

第二個(gè)目的是，提出一種機(jī)動(dòng)車輛，其包括滿足上述目的的起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置。

為此，根據(jù)第一個(gè)方面，提供了一種起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置，該裝置通過電壓源在輸入端進(jìn)行供電，該裝置包括與機(jī)電繼電器串聯(lián)連接的功率晶體管，將功率晶體管和機(jī)電繼電器的切換到導(dǎo)通狀態(tài)在該裝置的輸出端提供控制信號，該信號控制螺線管的電力供應(yīng)。

有利地，在該裝置中，功率晶體管和機(jī)電繼電器的切換狀態(tài)分別基于由至少一個(gè)電子計(jì)算機(jī)生成的第一命令和第二命令來控制，電子計(jì)算機(jī)配置為生成這些命令，使得：

-機(jī)電繼電器總是在功率晶體管切換到導(dǎo)通狀態(tài)之前，切換到導(dǎo)通狀態(tài)；

-機(jī)電繼電器總是在功率晶體管切換到截止?fàn)顟B(tài)之后，切換到截止?fàn)顟B(tài)。

有利地，在該裝置中，第一命令和第二命令被傳輸?shù)剑?/p>

-第一“與”邏輯門的輸入端，第一“與”邏輯門在其輸出端生成功率晶體管的操縱請求信號；

-“或”邏輯門的輸入端，“或”邏輯門在其輸出端生成機(jī)電繼電器的操縱請求信號。

有利地，該裝置包括診斷和保護(hù)模塊，該模塊配置為在其輸入端接收與裝置的運(yùn)行有關(guān)的信息的集合，這些信息包括：

-在功率晶體管和機(jī)電繼電器之間的中間點(diǎn)處的重讀信息；

-在裝置的輸出端處的重讀信息；

-第一命令和第二命令；

診斷和保護(hù)模塊還配置為比較這些信息并根據(jù)該比較的結(jié)果將診斷信號反饋到電子計(jì)算機(jī)，該信號描述裝置的運(yùn)行狀態(tài)，電子計(jì)算機(jī)還配置為根據(jù)由診斷和保護(hù)模塊反饋的診斷信號來生成第一命令和第二命令。

有利地，在該裝置中，由診斷和保護(hù)模塊所接收的與裝置的運(yùn)行有關(guān)的信息包括來自功率晶體管的至少一個(gè)反饋信息，并：

-如果該晶體管是智能功率晶體管，則該反饋信息為由功率晶體管所測量并提供的功率晶體管的運(yùn)行狀態(tài)信息；

-否則，該反饋信息為外部測量的功率晶體管中的溫度信息或電流信息。

有利地，在該裝置中，診斷和保護(hù)模塊還配置為在其輸出端生成功率晶體管的切換授權(quán)信號和機(jī)電繼電器的切換授權(quán)信號，這些信號根據(jù)與裝置的運(yùn)行有關(guān)的信息的比較結(jié)果而生成。

有利地，該裝置包括第二“與”邏輯門，該第二“與”邏輯門配置為：

-接收功率晶體管的操縱請求信號或第一命令來作為第一輸入；

接收功率晶體管的切換授權(quán)信號來作為第二輸入；

-第二“與”邏輯門根據(jù)其第一輸入和第二輸入來生成傳輸?shù)骄w管的控制信號，該控制信號能夠切換功率晶體管。

優(yōu)選地，該裝置包括第三“與”邏輯門，其配置為：

-接收機(jī)電繼電器的操縱請求信號或第二命令來作為第一輸入；

接收機(jī)電繼電器的授權(quán)信號來作為第二輸入；

-第三“與”邏輯門根據(jù)其第一和第二輸入來生成傳輸?shù)骄w管的控制信號，晶體管配置為基于控制信號生成傳輸?shù)綑C(jī)電繼電器的繼電器控制信號，該繼電器控制信號能夠切換機(jī)電繼電器。

有利地，在該裝置中，在沒有來自功率晶體管的反饋信息的情況下，電保護(hù)元件與功率晶體管和機(jī)電繼電器串聯(lián)安裝。

有利地，該裝置包括：

-防止電壓源極反轉(zhuǎn)的保護(hù)二極管，該二極管在電壓源和機(jī)電繼電器的線圈的輸入接線端之間或者在機(jī)電繼電器的線圈的輸出接線端和地線之間在功率晶體管的導(dǎo)通方向上串聯(lián)連接；

-防止過壓的保護(hù)二極管，其連接到電力供應(yīng)的控制裝置的輸出端。

根據(jù)第二個(gè)方面，提供了一種包括起動(dòng)器的機(jī)動(dòng)車輛，該起動(dòng)器電連接到如上所述的電力供應(yīng)的控制裝置。

如在下文中借助示例所詳細(xì)描述的，本發(fā)明綜合地涉及功率晶體管和在其線圈的控制裝置處具有二極管的機(jī)電繼電器的使用，以及操縱晶體管和繼電器的診斷和邏輯。

附圖說明

根據(jù)以下參照附圖所做的對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)得以顯現(xiàn)，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的用于起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置；

圖2示出了根據(jù)第二實(shí)施例的用于起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置；

圖3示出了根據(jù)第三實(shí)施例的用于起動(dòng)器的螺線管的電力供應(yīng)的控制裝置。

具體實(shí)施方式

圖1、圖2和圖3示出了起動(dòng)器300的螺線管200的電力供應(yīng)的控制裝置100的實(shí)施例，起動(dòng)器300能夠起動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)。

有利地，起動(dòng)器300和電力供應(yīng)的控制裝置100裝配在包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的例如配備有或未配備“停止和起動(dòng)”的自動(dòng)起動(dòng)和停止系統(tǒng)的私人車輛、實(shí)用車輛、卡車、建筑機(jī)械等機(jī)動(dòng)車輛中。更通常地，起動(dòng)器300和電力供應(yīng)的控制裝置100裝配到例如發(fā)電機(jī)組或機(jī)動(dòng)泵等所有發(fā)動(dòng)機(jī)裝置中。

在圖1、圖2和圖3中，起動(dòng)器300的螺線管200的電力供應(yīng)的控制裝置100在輸入端通過例如車輛電池的電壓源1來供電。電壓源1在連接到電力供應(yīng)的控制裝置100的正接線端+和連接到一個(gè)或多個(gè)地線2,3,4,5(分開的或在同一平面中)的負(fù)接線端-之間的提供電勢差。

此外，起動(dòng)器300的螺線管200的電力供應(yīng)的控制裝置100還通過例如機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制的至少一個(gè)電子計(jì)算機(jī)6來操縱。

有利地，通過一個(gè)或多個(gè)電子計(jì)算機(jī)6對電力供應(yīng)的控制裝置100的操縱允許在其輸出端可能將控制信號7發(fā)送到起動(dòng)器300的螺線管200，這允許實(shí)現(xiàn)螺線管的運(yùn)行。作為示例，電力供應(yīng)的控制裝置100的輸出端的控制信號7是電壓和/或電流的模擬信號、數(shù)字信號或者“全或無(toutourien)”的信號。

因此，起動(dòng)器300通過其螺線管200電連接到電力供應(yīng)的控制裝置100的輸出端和電壓源1。

在圖1、圖2和圖3中，簡化地示出起動(dòng)器300，以便聯(lián)想到其功能。

起動(dòng)器300的螺線管200由保持線圈8、呼叫線圈9和接觸器10形成。螺線管200和電力供應(yīng)的控制裝置100之間的電連接通過保持線圈8的輸入接線端和呼叫線圈9的輸入接線端以共同的方式實(shí)現(xiàn)。起動(dòng)器300還包括電動(dòng)機(jī)m以及與接觸器10串聯(lián)安裝的電感器11。電動(dòng)機(jī)m通過第一接線端12電連接到電感器11，并通過第二接線端13電連接到地線5。保持線圈8也通過其輸出接線端電連接在地線5和電動(dòng)機(jī)m的第二接線端13之間，而呼叫線圈9通過其輸出接線端電連接在接觸器10和電感器11之間。

在保持線圈8和呼叫線圈9中沒有電流通路的情況下，接觸器10默認(rèn)處于打開狀態(tài)，并且起動(dòng)器300的電動(dòng)機(jī)m未被供電。相反，在保持線圈8和呼叫線圈9中的電流通路產(chǎn)生場并使栓塞芯(未示出)移位。有利地，該栓塞芯(noyauplongeur)的移位同時(shí)允許接觸器10的閉合，因此允許電力供應(yīng)起動(dòng)器300的電動(dòng)機(jī)m，并且允許電動(dòng)機(jī)m的小齒輪與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的小齒輪嚙合，從而驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的小齒輪。

因此，在電力供應(yīng)的控制裝置100的輸出處，控制信號7因此允許控制起動(dòng)器300的運(yùn)行，即控制其停用或其使用。

在圖1、圖2和圖3中，螺線管200的電力供應(yīng)的控制裝置100包括功率晶體管14,15,16，這些功率晶體管與機(jī)電繼電器17(也稱為電磁繼電器)的接觸器17_1的輸入接線端串聯(lián)電連接。然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，晶體管14,15,16的輸入端可以與機(jī)電繼電器17的輸出端串聯(lián)連接。機(jī)電繼電器17的接觸器17_1的輸出接線端在此與螺線管200的保持線圈8和呼叫線圈9串聯(lián)電連接。機(jī)電繼電器17還包括線圈17_2。作為提醒，在沒有電流的情況下，這種機(jī)電繼電器17默認(rèn)處于“打開”狀態(tài)，在本文獻(xiàn)中也稱為“截止”狀態(tài)，即不允許電流通路的狀態(tài)。更準(zhǔn)確地，接觸器17_1默認(rèn)處于“打開”狀態(tài)，并且只有其線圈17_2中的電流通路才允許通過產(chǎn)生磁場使接觸器17_1閉合。機(jī)電繼電器17然后處于導(dǎo)通狀態(tài)，在本文獻(xiàn)中也稱為“閉合”狀態(tài)，即允許電流通路的狀態(tài)。

作為示例，圖1、圖2和圖3中所示的功率晶體管14,15,16是mosfet類型的并且包括反平行的本征二極管d，該本征二極管允許保護(hù)晶體管免受電流反轉(zhuǎn)。特別地，在圖1中，功率晶體管14是通常稱為“智能功率”晶體管的“智能型”mosfet功率晶體管。然而，對于這些圖中的每一個(gè)，可以考慮例如jfet或雙極類型晶體管的任何其它類型的功率晶體管14,15,16。

有利地，當(dāng)功率晶體管14,15,16和機(jī)電繼電器17處于“閉合”(導(dǎo)通)狀態(tài)時(shí)，控制信號7允許控制起動(dòng)器300的螺線管的供應(yīng)，并因此允許控制起動(dòng)器300的運(yùn)行，即，允許每個(gè)電流通路穿過整個(gè)電力供應(yīng)的控制裝置100。有利地，在電力供應(yīng)的控制裝置100中：

-基于來自電子計(jì)算機(jī)6的第一命令18操縱功率晶體管14,15,16，并且允許控制起動(dòng)器300的螺線管200的電力供應(yīng)；

-基于來自電子計(jì)算機(jī)6(或另一臺(tái)計(jì)算機(jī))的第二命令19操縱機(jī)電繼電器17，并且允許防范起動(dòng)器300的螺線管200的電力供應(yīng)的所有不當(dāng)控制或保持情況。這種情況例如可能在功率晶體管14,15,16發(fā)生故障的情況下，由于轉(zhuǎn)入或保持在“閉合”狀態(tài)的控制信號，還或者電壓源1的極反向而突然發(fā)生。因此，機(jī)電繼電器17在控制裝置100中確保電力安全的作用。

為此，來自電子計(jì)算機(jī)6(或不同的計(jì)算機(jī))的第一命令18和第二命令19通過電子計(jì)算機(jī)6順序地生成，使得：

-為了允許螺線管200的電力供應(yīng)，在功率晶體管14,15,16切換到導(dǎo)通狀態(tài)之前，機(jī)電繼電器17切換到導(dǎo)通狀態(tài)；

-為了關(guān)閉螺線管200的電力供應(yīng)，在功率晶體管14,15,16切換到截止?fàn)顟B(tài)之后，機(jī)電繼電器17切換到截止?fàn)顟B(tài)。

根據(jù)不同的實(shí)施例，第一命令18和第二命令19是“全或無”類型的信號、在電壓源1的正接線端+或地線2,3,4,5處于“激活”狀態(tài)的信號、還或者是可以通過串行鏈路(例如spi鏈路)或復(fù)用網(wǎng)絡(luò)(例如lin、can、van、flexray或ethernet網(wǎng)絡(luò))傳輸?shù)哪M信號。

在一個(gè)實(shí)施例中，為了確保第一命令18和第二命令19的正確順序，可以分別將這些命令用作“與”邏輯門20和“或”邏輯門21的輸入，這些邏輯門能夠分別向其輸入施加邏輯運(yùn)算“與”或“或”并且在其輸出端提供該操作的結(jié)果。因此，在“與”邏輯門20的輸出端獲得功率晶體管14,15,16的操縱請求信號22，并在“或”邏輯門的輸出端獲得機(jī)電繼電器17的操縱請求信號23。有利地，該控制邏輯與來自一個(gè)(或多個(gè))電子計(jì)算機(jī)的所有交替命令的裝置兼容，并設(shè)計(jì)為與以交替方式進(jìn)行電控制的組件的裝置一起運(yùn)行。因此，無論第一命令18和第二命令19的時(shí)間順序如何，機(jī)電繼電器17總是在功率晶體管14,15,16之前被激活，并且總是在功率晶體管14,15,16之后被停止。

在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)電子計(jì)算機(jī)6能夠保證第一命令18和第二命令19的良好排序時(shí)，則這種控制邏輯的實(shí)施是可選的。

有利地，第一命令18和第二命令19的正確排序允許使機(jī)電繼電器17如分離器那樣運(yùn)行：當(dāng)螺線管200的接觸器10的閉合或打開時(shí)，分離器在沒有電流通過的情況下運(yùn)行。因此機(jī)電繼電器17切換為“空置”，并且既不會(huì)在接觸器10閉合時(shí)使得用于控制起動(dòng)器300的螺線管200的激活電流的峰值通過，也不會(huì)在接觸器10打開時(shí)使得連接到起動(dòng)器300的感應(yīng)電路開口的電弧通過。

有利地，由于機(jī)電繼電器的機(jī)械耐久性遠(yuǎn)大于其電耐久性(分別約一百萬次循環(huán)對比幾十萬次)，所以使用分離器模式的機(jī)電繼電器17允許限制其電磨損，并因此允許使其與嚴(yán)苛的任務(wù)類型(profil)兼容，例如包括時(shí)間上接近的連續(xù)起動(dòng)/重新起動(dòng)循環(huán)的類型。

有利地，借助這種配置，在功率晶體管14,15,16發(fā)生故障的情況下，例如如果功率晶體14,15,16不當(dāng)?shù)靥幱趯?dǎo)通狀態(tài)，則簡單地打開機(jī)電繼電器17就允許使螺線管200的電力供應(yīng)停止。

此外，為了防止電壓源1的極反轉(zhuǎn)時(shí)螺線管200的電力供應(yīng)的不當(dāng)激活，例如較小的齊納二極管的保護(hù)二極管d1在功率晶體管14,15,16的導(dǎo)通方向上電連接在電壓源1和機(jī)電繼電器17的線圈17_2的輸入接線端之間或者在機(jī)電繼電器17的線圈17_2的輸出接線端與地線3之間。如作為示例，在圖1至圖3中，保護(hù)二極管d1連接在功率晶體管14,15,16(連接到電壓源1)和機(jī)電繼電器17的線圈17_2的輸入接線端之間。在另一個(gè)未示出的示例中，保護(hù)二極管d1電連接在機(jī)電繼電器17的線圈17_2的輸出接線端和控制機(jī)電繼電器17的線圈17_2的電流供應(yīng)的晶體管之間，該控制晶體管也連接到地線3。這種晶體管稍后描述。在電流反向的情況下，保護(hù)二極管d1因此阻止機(jī)電繼電器17的控制，因此機(jī)電繼電器保持在打開狀態(tài)，并且阻止電流通路穿過功率晶體管14,15,16的本征二極管d。

此外，可以在電力供應(yīng)的控制裝置100的輸出端增加防止過壓的保護(hù)二極管d2，其在此并聯(lián)連接在機(jī)電繼電器17的輸出端和地線3之間。作為示例，這種二極管電連接在機(jī)電繼電器17的線圈17_2的輸出接線端和地線4之間。有利地，保護(hù)二極管d2是續(xù)流二極管或瞬態(tài)電壓抑制二極管。這種二極管允許在接觸器10打開時(shí)確保來自螺線管200的感應(yīng)電流的再循環(huán)，并保護(hù)電力供應(yīng)的控制裝置100免受過壓。更確切地，保護(hù)二極管d2在標(biāo)稱情況下確保了對功率晶體管14,15,16的保護(hù)，并且在其中繼電器確保螺線管200的電力供應(yīng)打開的功能失調(diào)的情況下確保對機(jī)電繼電器17的保護(hù)。

根據(jù)不同的實(shí)施例，對功率晶體管14,15,16的控制通過功率晶體管的打開(截止?fàn)顟B(tài))確保對電力供應(yīng)的控制裝置100的保護(hù)，特別是在短路或電流過載的情況下。該電保護(hù)的實(shí)施取決于所使用的功率晶體管14,15,16。

在圖1中，功率晶體管14是智能功率晶體管，即英語中的“智能功率”。在該圖中，稱為“智能功率”的智能功率晶體管14包括由正方形連接器表示的輸入/輸出和電子組件24的集合。如所示出地，例如對于功率晶體管14，觀察電子組件24與本身連接到地線gnd的連接器的連接。有利地，電子組件24允許監(jiān)測功率晶體管14的運(yùn)行狀態(tài)。作為示例，在電子組件24中，可以發(fā)現(xiàn)電流、電壓、溫度的傳感器(或測量電路)以及用于監(jiān)測晶體管運(yùn)行的邏輯裝置。這些邏輯裝置尤其允許檢測這種晶體管的欠壓、過壓、過流(短路)或過熱。因此，這種邏輯裝置允許在稱為“智能功率”的智能功率晶體管的輸出端提供與所述晶體管的運(yùn)行有關(guān)的診斷信號。根據(jù)所使用的稱為“智能功率”的智能功率晶體管的類型，這種診斷信號可能是晶體管的簡單狀態(tài)(例如：“良好狀態(tài)”，“檢測到過壓”)、“全或無”狀態(tài)、還或者是有關(guān)于通過晶體管中的電子組件24所測量的一個(gè)或多個(gè)信息(例如：電流的測量)的(數(shù)字或模擬)信號。

因此，在圖1中，功率晶體管14向診斷和保護(hù)邏輯模塊25提供與其運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的至少一個(gè)狀態(tài)信息，例如包括與功率晶體管14運(yùn)行的電流、電壓和/或溫度有關(guān)的信息的信號。因此，診斷和保護(hù)邏輯模塊25將狀態(tài)信息26與例如已知的與電流、電壓和溫度的限制閾值相關(guān)的信息的預(yù)先配置的信息進(jìn)行比較，以確認(rèn)功率晶體管14(或更通常地，電力供應(yīng)的控制裝置100)中的良好運(yùn)行或者確認(rèn)其沒有良好運(yùn)行。有利地，該比較因此允許診斷和保護(hù)邏輯模塊25生成功率晶體管14的切換授權(quán)信號27。授權(quán)信號27允許在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)授權(quán)功率晶體管14的切換成為導(dǎo)通狀態(tài)，如果不是標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，例如在檢測到過熱、過壓或過流的情況下，則允許功率晶體管14保持或切換到截止?fàn)顟B(tài)。

在圖2中，功率晶體管15是mosfet晶體管。與圖1不同，傳感器(或測量電路)的外部電子器件與功率晶體管15相關(guān)聯(lián)。作為示例，在圖2中，溫度傳感器θ和電流傳感器i電連接到功率晶體管15，并分別將在功率晶體管15處測量的溫度信息28和電流信息29反饋到診斷和保護(hù)邏輯模塊25。如前所述，診斷和保護(hù)邏輯模塊25然后將這些信息與在此為電流和溫度閾值的預(yù)定義閾值進(jìn)行比較，并且生成授權(quán)信號27，該授權(quán)信號27將允許或不允許功率晶體管14在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)切換到導(dǎo)通狀態(tài)，并在非標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)切換為截止?fàn)顟B(tài)。

在圖3中，功率晶體管16也是mosfet晶體管。在該實(shí)施例中，功率晶體管16不向診斷和保護(hù)邏輯模塊25提供反饋。然而，盡管沒有反饋，并且如下所述，診斷和保護(hù)邏輯模塊25總是允許生成功率晶體管16的切換授權(quán)信號。另外，在功率晶體管16未能確保短路或過載保護(hù)的情況下，則在電力供應(yīng)的控制裝置100中增加與功率晶體管16和機(jī)電繼電器17串聯(lián)安裝的電保護(hù)元件30。作為示例，在圖3中，電保護(hù)元件30電連接在電壓源1和功率晶體管16之間。作為示例，電保護(hù)元件30是保險(xiǎn)絲、熱斷路器，該元件可以自動(dòng)或手動(dòng)地改變或重置。

在圖1至圖3中，授權(quán)信號27的生成還考慮了在診斷和保護(hù)邏輯模塊25的輸入端所提供的以下數(shù)據(jù)：

-在功率晶體管14,15,16和機(jī)電繼電器17之間的中間點(diǎn)處的重讀信息31，以便控制裝置的運(yùn)行。重讀信息31例如是機(jī)電繼電器17的電壓、電流或“全或無”狀態(tài)的信息。在圖1至圖3中，該信息在此是在功率晶體管14,15,16的輸出端與機(jī)電繼電器17的輸入端之間的中間點(diǎn)處獲取的，并直接反饋到診斷和保護(hù)邏輯模塊25。有利地，重讀信息31允許使可能發(fā)生在電力供應(yīng)的控制裝置100中對故障的識(shí)別精細(xì)化；

-在電力供應(yīng)的控制裝置100的輸出端的重讀信息32，在此是機(jī)電繼電器17的輸出端的重讀信息，以便控制裝置的運(yùn)行。重讀信息32例如是機(jī)電繼電器17的電壓、電流或“全或無”狀態(tài)的信息。在圖1至圖3中，該信息是在機(jī)電繼電器17和保護(hù)二極管d2之間獲取的，并直接反饋到診斷和保護(hù)邏輯模塊25；

-來自一個(gè)或多個(gè)電子計(jì)算機(jī)6的第一命令18和第二命令19。有利地，與重讀信息31,32相對證的關(guān)于這些命令的信息允許診斷和保護(hù)邏輯模塊25準(zhǔn)確地識(shí)別可能的故障的發(fā)生。

作為示例，對于圖1和圖2，只有當(dāng)以下所有條件兼具時(shí)，診斷和保護(hù)模塊25才生成允許功率晶體管14,15切換為導(dǎo)通狀態(tài)的授權(quán)信號27：

-功率晶體管14,15具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的電流、電壓、溫度；

-機(jī)電繼電器17處于導(dǎo)通狀態(tài)，該信息通過重讀信息31,32中的至少一個(gè)進(jìn)行通信；

-第一命令18由診斷和保護(hù)邏輯模塊25正確地接收。

此外，在圖1至圖3中，診斷和保護(hù)模塊25生成機(jī)電繼電器17的切換授權(quán)信號33。有利地，授權(quán)信號33將在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)允許機(jī)電繼電器17切換到導(dǎo)通狀態(tài)，如果不在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)，則允許機(jī)電繼電器17保持或切換到截止?fàn)顟B(tài)。為此，如前所述，診斷和保護(hù)邏輯模塊25考慮了向其提供的所有輸入并且在它們之間進(jìn)行比較，并與描述電力供應(yīng)的控制裝置100的標(biāo)準(zhǔn)情況或故障情況所預(yù)先記錄的配置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。作為示例，如果機(jī)電繼電器17處于“打開”(或者“閉合”)狀態(tài)，并且同時(shí)功率晶體管14,15,16處于不能停用的“閉合”狀態(tài)，則診斷和保護(hù)邏輯模塊25禁止機(jī)電繼電器17閉合(或者切換到“打開”狀態(tài))。

參照所有圖1至圖3，診斷和保護(hù)邏輯模塊25還生成與電力供應(yīng)的控制裝置100的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的診斷信號34。

診斷信號34例如是描述整個(gè)裝置的良好運(yùn)行(“ok”狀態(tài))的信號或描述檢測到該設(shè)備中(例如：在功率晶體管14,15,16或機(jī)電繼電器17處)的一個(gè)或多個(gè)故障的信號。這種信號例如是由在電壓源1的正接線端處或在地線2,3,4,5處的“激活”狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的“全或無”信號、模擬信號還或者是可以通過串行鏈路或復(fù)用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木幋a信號。

有利地，根據(jù)提供到診斷和保護(hù)模塊25的所有輸入來產(chǎn)生診斷信號34。診斷信號34傳遞到電子計(jì)算機(jī)6，使得電子計(jì)算機(jī)6動(dòng)態(tài)地適應(yīng)用于電力供應(yīng)的控制裝置100的運(yùn)行的第一命令18和第二命令19。作為示例，診斷和保護(hù)模塊25

-在電力供應(yīng)的控制裝置100中沒有檢測到任何異常并且通過診斷信號34將“ok”狀態(tài)反饋給電子計(jì)算機(jī)6。于是，這個(gè)或這些計(jì)算機(jī)繼續(xù)按順序發(fā)送第一命令18和第二命令19；

-檢測到無論是否發(fā)送第一命令18功率晶體管14,15,16均保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且通過診斷信號34將該信息反饋到電子計(jì)算機(jī)6。然后，這個(gè)或這些計(jì)算機(jī)傳輸?shù)诙?9，以使機(jī)電繼電器17切換到截止?fàn)顟B(tài)，由此防止所有不當(dāng)?shù)钠饎?dòng)；

-檢測到功率晶體管14,15,16處于導(dǎo)通狀態(tài)，而機(jī)電繼電器17的重讀信息31,32中的一個(gè)表示機(jī)電繼電器處于截止?fàn)顟B(tài)。診斷和保護(hù)模塊25然后基于第一命令18或第二命令19識(shí)別功率晶體管14,15,16或機(jī)電繼電器17處的故障，并通過診斷信號34將該信息反饋到電子計(jì)算器6。然后，這個(gè)或這些計(jì)算機(jī)發(fā)送第二命令19，以使機(jī)電繼電器17切換到截止?fàn)顟B(tài)，從而預(yù)防性地防止所有不當(dāng)?shù)钠饎?dòng)。

根據(jù)不同的實(shí)施例，診斷和保護(hù)邏輯模塊25由微控制器實(shí)現(xiàn)，微控制器包括一組預(yù)編程的軟件指令，一級或多級比較器類型的電子線路，還或者通過“與”和“或”邏輯門的集合。

此外，在圖1至圖3中且根據(jù)不同的實(shí)施例：

-功率晶體管14,15,16的切換授權(quán)信號27和功率晶體管14,15的操縱請求信號22用作“與”邏輯門35的輸入?！芭c”邏輯門35將邏輯運(yùn)算“與”應(yīng)用至其輸入上，并且因此在輸出端生成功率晶體管14,15,16的控制信號36?？刂菩盘?6然后直接傳輸?shù)焦β示w管14,15,16，從而允許控制該晶體管的切換狀態(tài)；

-機(jī)電繼電器17的切換授權(quán)信號33和機(jī)電繼電器17的操縱請求信號23用作“與”邏輯門37的輸入。“與”邏輯門37將邏輯運(yùn)算“與”應(yīng)用至其輸入上，并且因此在輸出端生成用于功率機(jī)電繼電器17的控制信號38，以便控制該晶體管的切換狀態(tài)。然后將控制信號38傳輸?shù)骄w管39。然后，晶體管39生成直接傳輸?shù)綑C(jī)電繼電器17的繼電器操縱信號40，從而允許控制其切換狀態(tài)。更準(zhǔn)確地，晶體管39電連接到機(jī)電繼電器17的線圈17_2(并且連接到地線3)，該線圈17_2中的電流通路允許使繼電器閉合。作為示例，晶體管39是由mosfet、雙極或者達(dá)林頓晶體管制成的“高側(cè)”(“高側(cè)”)或“低側(cè)”(“低側(cè)”)晶體管。

在上述實(shí)施例中，功率晶體管14,15的操縱請求信號22和機(jī)電繼電器17的操縱請求信號23分別被用作“與”邏輯門35,37的輸入中的一個(gè)。實(shí)際上，在此假設(shè)，為了順序地實(shí)現(xiàn)第一命令18和第二命令19，電力供應(yīng)的控制裝置100包括“與”邏輯門20和“或”邏輯門21的實(shí)施。然而，在其他實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)電子計(jì)算機(jī)6能夠確保第一命令18和第二命令19的良好排序時(shí)，將第一命令18和第二命令19分別直接傳輸?shù)健芭c”邏輯門35,37的輸入端。

根據(jù)不同的實(shí)施例，為了替代“與”邏輯門20,35,37和“或”邏輯門21，邏輯運(yùn)算“與”和“或”可以通過諸如二極管代替“或”且晶體管代替“與”的離散組件來實(shí)現(xiàn)，或者通過微型控制器中的軟件指令來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)不同的實(shí)施例，構(gòu)成電力供應(yīng)的控制裝置100的所有電子組件根據(jù)不同的物理配置來進(jìn)行電連接和排序。因此：

-機(jī)電繼電器17可以焊接到電子箱的印刷電路上，可以是插入到例如稱為“bfrm”的發(fā)動(dòng)機(jī)繼電器保險(xiǎn)絲箱的繼電器保險(xiǎn)絲箱上或者可以插入到直接集成到車輛的電線束中的門-繼電器連接器上的可拆卸繼電器。有利地，機(jī)電繼電器17是單穩(wěn)態(tài)型的。然而，通過適應(yīng)電力供應(yīng)的控制裝置100的控制策略，尤其是在診斷和保護(hù)模塊25以及電子計(jì)算機(jī)6處，可以使用雙穩(wěn)態(tài)繼電器；

-功率晶體管14,15,16、機(jī)電繼電器17和電保護(hù)元件30可以集成在單個(gè)箱中或分布在多個(gè)箱中。作為示例：

o機(jī)電繼電器17和電保護(hù)元件30集成在bfrm箱上，而功率晶體管14,15,16集成在起動(dòng)器300上；

o機(jī)電繼電器17和電保護(hù)元件30集成在bfrm箱上，而功率晶體管14,15,16集成在專用電子箱中；

o機(jī)電繼電器17和電保護(hù)元件30集成在bfrm箱上，而功率晶體管14,15,16集成在電子計(jì)算機(jī)6中，例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制中；

o機(jī)電繼電器17和功率晶體管14,15,16集成在專用電子箱中，而電保護(hù)元件30集成在保險(xiǎn)絲箱上；

o機(jī)電繼電器17、晶體管14,15,16以及可選的電保護(hù)元件30集成在例如bcm(“車身控制模塊”的縮寫)的通常稱為“智能接線盒”的“智能連接箱”上。

構(gòu)成電力供應(yīng)的控制裝置100的電子組件的順序也可以根據(jù)上述配置而變化。例如：

-在電力供應(yīng)的控制裝置100包括電保護(hù)元件30并且該電保護(hù)元件30不與其它組件集成在同一個(gè)箱中的情況下，從電壓源1的正極+開始，優(yōu)選地將該元件最大限度地連接在上游，以保護(hù)電力供應(yīng)的控制裝置100的所有電連接；

-在機(jī)電繼電器17是可拆卸的情況下，電保護(hù)元件30以及功率晶體管14,15,16優(yōu)選地設(shè)置在機(jī)電繼電器17的上游，以保護(hù)機(jī)電繼電器17的連接銷免受可能的短路。

如上所述，使用與晶體管14,15,16串聯(lián)連接的機(jī)電繼電器17具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

特別地，以分離器方式運(yùn)行的繼電器，即切換到“空置”的繼電器，的使用尤其通過保護(hù)電力供應(yīng)的控制裝置100免受電池短路和反向來允許增加電力供應(yīng)的控制裝置100的耐久性。因此，電力供應(yīng)的控制裝置100具有大約一百萬次循環(huán)的使用壽命。因此，使用這種裝置尤其適用于機(jī)動(dòng)車輛的“停止和起動(dòng)”功能。作為示例，電力供應(yīng)的控制裝置100可以實(shí)施在包括其英語術(shù)語為“航行(sailing)”的“自由行駛”類型功能的車輛中：該功能在于，在某些行駛階段期間(例如：下坡，減速)停止車輛的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)并且因此需要大量的重新起動(dòng)。有利地，實(shí)施電力供應(yīng)的控制裝置100允許在車輛的壽命期間的通過交換繼電器來限制維修。

此外，實(shí)施這種器件允許使用例如較小的齊納二極管的“簡單的”保護(hù)二極管d1，以防止電池反轉(zhuǎn)。有利地，這種二極管相對于現(xiàn)有裝置而言顯得便宜得多，現(xiàn)有裝置需要為承受較高電流而特別選擇的功率二極管。

使用與功率晶體管串聯(lián)連接的繼電器也很便宜。

如上所述，電力供應(yīng)的控制裝置100的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，尤其根據(jù)在該裝置中電子組件的順序，提供了在車輛中的物理實(shí)施的多種可能性。例如，如果使用以英文稱為“智能功率”的智能功率晶體管，并且如果將設(shè)備集成在用英文稱為“智能接線盒”的“智能連接箱”中，則可以省去保險(xiǎn)絲，因?yàn)檫@種類型的箱已經(jīng)包括用于能夠操縱由一般保險(xiǎn)絲保護(hù)的致動(dòng)器的功率供應(yīng)。

有利地，上述所有實(shí)施例可以應(yīng)用于配備有起動(dòng)電池的所有類型的公路車輛或機(jī)動(dòng)車輛。

如上所述的本發(fā)明的不同優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：與具有兩個(gè)機(jī)電繼電器的常規(guī)解決方案相比，本發(fā)明允許通過由具有超過一百萬次循環(huán)的功率晶體管來執(zhí)行螺線管的控制以提高系統(tǒng)的耐久性，并允許使用分離器(切換為空置)式繼電器，這也允許達(dá)到等于或大于一百萬次循環(huán)的耐久性(繼電器的“機(jī)械”耐久性)，而具有兩個(gè)機(jī)電繼電器的常規(guī)解決方案只可以通過使繼電器作為分離器和作為開關(guān)(最多具有大約300000次循環(huán)的機(jī)電繼電器的“電”耐久性)交替工作，從而達(dá)到最多600000次循環(huán)的耐久性。

功率晶體管和機(jī)電繼電器的使用與控制邏輯相關(guān)聯(lián)，而且，無論來自一個(gè)或多個(gè)控制計(jì)算機(jī)的順序如何(包括利用適用于具有兩個(gè)電磁繼電器的解決方案的交替控制)，該控制邏輯適于確保始終是功率晶體管確保對螺線管的控制，并且確保機(jī)電繼電器始終切換至“空置”。

與常規(guī)的具有三個(gè)串聯(lián)的功率晶體管的解決方案相比，該方案允許獲得經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)擁有差不多的耐久性。

在具有三個(gè)串聯(lián)的功率晶體管的“常規(guī)”電路中，存在螺線管的控制晶體管、防止不當(dāng)控制(在導(dǎo)通狀態(tài)下控制晶體管發(fā)生故障的情況下或者對該控制晶體管的進(jìn)行不當(dāng)控制的情況)的安全晶體管以及在極反轉(zhuǎn)的情況下(例如電池連接顛倒)的安全晶體管。

在對機(jī)電繼電器的控制中，結(jié)合診斷和控制邏輯來使用具有二極管的機(jī)電繼電器允許將在“傳統(tǒng)”電路中使用的兩個(gè)功率晶體管替換為串聯(lián)的三個(gè)功率晶體管，同時(shí)：

-借助功率晶體管的診斷以及在檢測到故障的情況下禁止繼電器閉合的繼電器控制邏輯，確保防止不當(dāng)控制的安全性，

-借助防止繼電器控制并引起保護(hù)晶體管并且避免對螺線管的不當(dāng)控制的(低電流)二極管，確保極性反轉(zhuǎn)情況的安全性。