專利名稱：用于提供負(fù)載電壓的驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的驅(qū)動電路。另外本發(fā)明涉及一種交通工具。本發(fā)明另外涉及一種用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的方法。此外本發(fā)明涉及一種程序單元。本發(fā)明另外涉及一種計(jì)算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代化的機(jī)動車形成硬件和軟件的復(fù)雜系統(tǒng)。為調(diào)節(jié)和控制汽車的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使用大量極其不同的控制設(shè)備。所有控制設(shè)備的總體形成以不同的總線系統(tǒng)或通信裝置為基礎(chǔ)的高度聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)。硬件和軟件的利用這種系統(tǒng)產(chǎn)生的異質(zhì)性(Heterogenitat) 是高度復(fù)雜的。汽車的能量供給特別是在舒適的裝備情況下是重要的組成部分。因此例如在交通工具中必須為各種負(fù)載——例如繼電器、其他控制設(shè)備或發(fā)動機(jī)——供給能量或電壓，以便激活這些負(fù)載并使它們保持活躍。這種繼電器為被激活需要一定的電壓并且為保持活躍需要低電壓。為向繼電器供給電壓，例如可以使用驅(qū)動電路。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體驅(qū)動電路可以提供高電壓。但是如果該驅(qū)動電路的供給電壓下降，則該驅(qū)動電路被斷開，因?yàn)檫@種驅(qū)動電路通常只能在高電壓下運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，為負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載提供電壓供給。該任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來解決。本發(fā)明的有利實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中描述。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的驅(qū)動電路，其中該驅(qū)動電路具有用于提供供給電壓的供給電壓源；用于中間存儲電能的中間存儲單元，其中中間存儲單元與用于提供電能的供給電壓源耦合；以及驅(qū)動單元，借助中間存儲單元可以按需向該驅(qū)動單元輸送電能，因此在供給電壓下降時(shí)可以向負(fù)載提供負(fù)載電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種交通工具，該交通工具提供了具有上述特征的用于提供負(fù)載電壓以供給交通工具的負(fù)載的驅(qū)動電路。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的方法，其中通過供給電壓源提供供給電壓；將電能中間存儲在中間存儲單元中，其中中間存儲單元與用于提供電能的供給電壓源耦合；以及將電能輸送到驅(qū)動單元，因此在供電電壓下降時(shí)可以向負(fù)載提供負(fù)載電壓。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，儲存用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的程序，該程序在由處理器實(shí)施時(shí)控制、具有或?qū)嵤┥鲜龅姆椒ú襟E。一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的程序單元(計(jì)算機(jī)程序單元)，該程序單元在由處理器實(shí)施時(shí)具有上述的方法步驟(或控制或執(zhí)行這些方法步驟)。本發(fā)明的實(shí)施例既可以借助計(jì)算機(jī)程序(即軟件)也可以借助一個(gè)或多個(gè)專用電路(即硬件)或以任意的混合形式(即借助軟件部件和硬件部件)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供用于交通工具系統(tǒng)(例如汽車或機(jī)動車)的驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路向負(fù)載提供負(fù)載電壓。該驅(qū)動電路也可以用于不同的電氣設(shè)備。這種驅(qū)動電路包含用于提供電能以供給交通工具中的不同負(fù)載的內(nèi)部電供給電壓源或可與這種外部電壓源耦合。所述電壓源例如可以是蓄電池。在該情形下應(yīng)將電能既理解為電能， 也理解為電化學(xué)能。負(fù)載在這里例如可以是繼電器、其他控制設(shè)備或發(fā)動機(jī)。中間存儲單元與供給電壓源連接。供給電壓源可以是驅(qū)動電路的供給電壓源或外部供給電壓源，例如去耦的蓄電池。在供給電壓源的有序或正常運(yùn)行期間，中間存儲單元被充電。在這種情況下，所述中間存儲單元可以是電容器或蓄電池。通過充電過程，中間存儲單元提供電能或電化學(xué)能。驅(qū)動單元可以與中間存儲單元連接。可以在供給電壓下降或供給電壓源中斷時(shí)從中間存儲單元向該驅(qū)動單元提供電能，以便可以向負(fù)載供給負(fù)載電壓。在這種情況下，下降的供給電壓作為負(fù)載電壓輸送給負(fù)載。由此可以確保負(fù)載在供給電壓下降時(shí)也至少可以供給低電壓。例如為了保持繼電器活躍，1. 5或2V的電壓就足夠了。此外描述驅(qū)動電路的優(yōu)選實(shí)施方式。這些實(shí)施方式也適用于所述方法、交通工具、 程序單元和計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。在供給電壓源中斷時(shí)，負(fù)載電壓可能小于供給電壓源有序工作時(shí)的供給電壓。如果供給電壓下降，則負(fù)載電壓跟隨供給電壓下降。但通過使用驅(qū)動單元，在供給電壓源中斷時(shí)，負(fù)載電壓可以大于該瞬時(shí)存在的供給電壓和小于供給電壓源有序運(yùn)行時(shí)的供給電壓， 由此可以防止在負(fù)載、例如繼電器上不再存在電壓。驅(qū)動單元可以用于向負(fù)載輸送瞬時(shí)存在的供給電壓。負(fù)載電壓可以大于或等于與負(fù)載有關(guān)的預(yù)先確定的閾值。該閾值可以根據(jù)確定的負(fù)載所需的電壓來確定。中間存儲單元和驅(qū)動單元可以與此相對應(yīng)地確定尺寸。所述驅(qū)動單元可以是低壓側(cè)的驅(qū)動單元。該驅(qū)動單元可以用于低電壓。常見的驅(qū)動單元在低電壓時(shí)斷開。驅(qū)動單元可以是接地的元件。該元件可以作為脈沖接通的元件使用?？梢栽O(shè)置在中間存儲單元與驅(qū)動單元之間耦合的釋放單元。該釋放單元可以為驅(qū)動單元釋放電壓供給，也就是說，該釋放單元可以閉合中間存儲單元與驅(qū)動單元之間的連接。由此實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動單元的控制。驅(qū)動電路此外可以具有高壓側(cè)的驅(qū)動單元，其中可以向該高壓側(cè)的驅(qū)動單元輸送電能，并且其中高壓側(cè)的驅(qū)動單元可以向負(fù)載提供負(fù)載電壓。由此可以實(shí)現(xiàn)，在高電壓時(shí)高壓側(cè)的驅(qū)動單元提供負(fù)載電壓，并且在低電壓時(shí)——在這種情況下驅(qū)動單元斷開或由于低電壓而中斷，低壓側(cè)的驅(qū)動單元提供負(fù)載電壓。高壓側(cè)的驅(qū)動單元可以是脈沖接通的元件。 提供在這種情形下可以表示，通過驅(qū)動單元閉合負(fù)載與供給電壓之間的連接，或接通驅(qū)動單元，以便實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的連接。此外可以設(shè)置微控制器，該微控制器與高壓側(cè)的驅(qū)動單元和釋放單元耦合，以便對其進(jìn)行控制。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)了對驅(qū)動單元的最佳和有效控制并且提供負(fù)載電壓。驅(qū)動單元優(yōu)選具有開關(guān)。這可以是簡單和成本低廉地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動單元的可能性。開關(guān)尤其可以是晶體管，例如M0SFET，或集成驅(qū)動器模塊。此外描述交通工具的附加擴(kuò)展方案。所述擴(kuò)展方案也適用于驅(qū)動電路、方法、程序單元和計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。交通工具例如可以是汽車(例如機(jī)動車，尤其是客車或貨車)。但還可能的是，將根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路實(shí)施在火車、飛行器(例如飛機(jī)、直升機(jī)或齊柏林飛艇Geppelin)) 或輪船中。需要指出的是，本發(fā)明的實(shí)施方式參照不同的發(fā)明主題來描述。尤其是本發(fā)明的幾種實(shí)施方式利用裝置權(quán)利要求來描述并且本發(fā)明的其他實(shí)施方式利用方法權(quán)利要求來描述。但專業(yè)人員在閱讀本申請時(shí)會立即明白，只要沒有明確地進(jìn)行其他說明，除了屬于一種類型的發(fā)明主題的的特征的組合以外，屬于不同類型的發(fā)明主題的特征的任意組合也是可能的。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征從目前優(yōu)選的實(shí)施方式的下列示例性描述中得出。本申請附圖的各個(gè)圖僅應(yīng)視為示意性的和不按比例的。圖1示出用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的交通工具的示意性驅(qū)動電路。圖2示出圖1的驅(qū)動電路的實(shí)施例。圖3示出在未使用根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路的情況下負(fù)載的可能電壓曲線。圖4示出在使用根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路的情況下系統(tǒng)中的可能電壓曲線。圖中的圖示為示意性的且不是按比例的。不同圖中的相同的或類似的部件配備有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式存在各種補(bǔ)償驅(qū)動電路中的電壓降的方案，如利用增壓供給或DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器的分立解決方案。此外可以使用如雙極性晶體管的分立解決方案，但雙極性晶體管不能以 500mA以上范圍內(nèi)的輸出電流來運(yùn)行。附加地，這種解決方案不能始終滿足交通工具制造商的規(guī)范。因此值得期望的是提供一種可以為負(fù)載提供令人滿意的供給電壓的驅(qū)動電路。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路100的實(shí)施例，該驅(qū)動電路為交通工具的負(fù)載提供電壓供給。在該實(shí)施例中，驅(qū)動電路具有例如蓄電池的供給電壓源UB。中間存儲單元101 與供給電壓源Ub耦合。在正常的電壓運(yùn)行期間，該中間存儲單元101充電。此外在正常運(yùn)行時(shí)，與供給電壓源Ub連接的高壓側(cè)的驅(qū)動單元102運(yùn)行。驅(qū)動單元102通過微控制器103 來控制，其中微控制器103和驅(qū)動單元102連接。微控制器103將驅(qū)動單元102控制為使得負(fù)載104被供給以供給電壓。負(fù)載104與驅(qū)動單元102連接。驅(qū)動單元102可以具有晶體管，例如M0SFET。在這種情況下，柵極接線端子與微控制器連接，漏極接線端子與供給電壓源Ub連接并且源極接線端子與負(fù)載104連接。驅(qū)動電路100此外具有低壓側(cè)的驅(qū)動單元105。驅(qū)動單元105 —方面通過釋放單元106與中間存儲器101連接，另一方面驅(qū)動單元105與供給電壓源Ub并且此外與負(fù)載104連接。驅(qū)動單元105同樣可以具有晶體管，例如M0SFET，其中漏極接線端子與供給電壓源Ub連接，柵極接線端子與釋放單元106連接并且源極接線端子與負(fù)載104連接。釋放單元106此外與微控制器連接。在正常的電壓運(yùn)行時(shí)，使用高壓側(cè)的驅(qū)動單元102，以便向輸出端或負(fù)載104供給以供給電壓。在同一時(shí)間， 中間存儲單元101被充電。在供給電壓或供給電壓源Ub下降或中斷時(shí)，高壓側(cè)的驅(qū)動單元 102由于電壓過低而斷開。釋放單元106通過微控制器103被接通，從而釋放單元106使中間存儲單元101與低壓側(cè)的驅(qū)動單元105之間的連接接合。低壓側(cè)的驅(qū)動單元105的輸入端因此由中間存儲單元101供給能量，該中間存儲單元的電壓水平高于供給電壓。低壓側(cè)的驅(qū)動單元105被激活，因?yàn)闁艠O接線端子與源極接線端子之間的電壓足夠高。該系統(tǒng)的虛擬接地電位是到負(fù)載的輸出端。如果供給電壓重新回到正常水平，例如12V，則高壓側(cè)的驅(qū)動單元102被重新接通。虛擬的接地電壓水平然后接近供給電壓水平，并且低壓側(cè)的驅(qū)動單元105重新斷開。通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，負(fù)載上的電壓雖然隨著供給電壓下降，但不低于確定的水平，因?yàn)樵诠┙o電壓下降時(shí)，低壓側(cè)的驅(qū)動單元105接通，以便給負(fù)載供給電壓。該電壓例如可以一直降到2V。負(fù)載例如可以是繼電器，該繼電器在低電壓時(shí)也可以保持激活。 在現(xiàn)代化的交通工具制造方面希望，半導(dǎo)體驅(qū)動器輸出端在供給電壓非常低時(shí)也能短時(shí)間地、例如在啟動期間可供使用。在同一時(shí)間，驅(qū)動器性能向高輸出電流增長，例如500mA以上的輸出電流。傳統(tǒng)的集成半導(dǎo)體驅(qū)動器只能利用較高電壓來運(yùn)行輸出端。但為了運(yùn)行例如像點(diǎn)火裝置(終端15)或啟動器(終端50)的輸出端，必須連續(xù)地運(yùn)行半導(dǎo)體驅(qū)動電路。在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路100的另一實(shí)施例。從該驅(qū)動電路中可以看出，中間存儲單元101例如可以具有在正常運(yùn)行期間充電的電容器111。此外，該中間存儲單元在這種情況下具有不同的電阻和二極管。在供給電壓下降時(shí)，微控制器103控制釋放單元106中的開關(guān)120，例如晶體管，由此接合釋放單元中的另一開關(guān)121，例如M0SFET，從而從中間存儲單元101中向低壓側(cè)的驅(qū)動單元105供給電壓。中間存儲單元101此外可以是提供電化學(xué)能的蓄電池。低壓側(cè)的驅(qū)動單元105因此向負(fù)載104提供最小電壓。如圖2 中所示，高壓側(cè)的驅(qū)動單元102取代晶體管也可以具有開關(guān)125。圖3中示出供給電壓的可能的電壓曲線。供給電壓Ub在這種情況下下降到值Us， 并在較長時(shí)間段保持在該值上。由于該下降，在未使用根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路的情況下，傳統(tǒng)的驅(qū)動電路斷開并且不再繼續(xù)供給外部負(fù)載。從圖4中示出在使用根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路情況下的電壓曲線。供給電壓Ub和輸送給負(fù)載的輸出電壓U-為12V，中間存儲單元中的電壓同樣。在時(shí)間點(diǎn)tl，供給電壓Ub下降到4V以下，其中輸出電壓Uout跟隨。在時(shí)間點(diǎn)t2，供給電壓Ub重新上升到12V， 跟隨其的輸出電壓U-也同樣。中間存儲器中的電壓Uz同樣在時(shí)間點(diǎn)tl下降，因?yàn)樗辉儆晒┙o電壓Ub充電，但直至?xí)r間點(diǎn)t2僅下降到8V。由此保證了低壓側(cè)的驅(qū)動單元的電壓供給。低壓側(cè)的驅(qū)動單元通過釋放單元106被接通，該釋放單元在時(shí)間點(diǎn)t0已經(jīng)由微控制器接通。時(shí)間點(diǎn)t0既可以在時(shí)間上處于在時(shí)間點(diǎn)tl供給電壓Ub下降之前，但也可以與時(shí)間點(diǎn)tl是同時(shí)的。如果釋放單元在供給電壓下降之前就已經(jīng)激活低壓側(cè)的驅(qū)動單元，則實(shí)現(xiàn)了及時(shí)收集(abfangen)到負(fù)載的輸入端處的電壓。這對于有些負(fù)載可能是需要的，對于其他負(fù)載也可能在時(shí)間點(diǎn)tl才激活低壓側(cè)的驅(qū)動單元就足夠了。同樣可以在tl與t2之間的時(shí)間中進(jìn)行激活。 需要指出的是，這里所描述的實(shí)施方式僅是本發(fā)明的可能實(shí)施變型的有限選取。 因此各個(gè)實(shí)施方式的特征可以適當(dāng)?shù)姆绞较嗷ソM合，從而對于專業(yè)人員來說利用這里明確的實(shí)施方式可以將大量不同的實(shí)施方式視為顯而易見公開的。
權(quán)利要求
1.一種用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載(104)、尤其是交通工具的負(fù)載的驅(qū)動電路 (100)，其中驅(qū)動電路(100)具有 用于提供供給電壓的供給電壓源(Ub)； 用于中間存儲電能的中間存儲單元(101)，其中中間存儲單元(101)與用于提供電能的供給電壓源耦合；以及 驅(qū)動單元(105)，借助中間存儲單元(101)能夠按需向該驅(qū)動單元輸送電能，因此在供電電壓下降時(shí)能夠向負(fù)載(104)提供負(fù)載電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路(100)，其中在供給電壓源(Ub)中斷時(shí)負(fù)載電壓小于供給電壓源(Ub)正常運(yùn)行時(shí)的供給電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動電路(100)，其中負(fù)載電壓大于或等于與負(fù)載有關(guān)的預(yù)先確定的閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的驅(qū)動電路(100)，其中驅(qū)動單元(10 是低壓側(cè)的驅(qū)動單元。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動電路(100)，其中設(shè)置釋放單元(106)，該釋放單元耦合在中間存儲單元(101)與驅(qū)動單元(105)之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動電路(100)，其中驅(qū)動電路(100)具有高壓側(cè)的驅(qū)動單元(102)，其中能夠向高壓側(cè)的驅(qū)動單元(10 輸送供給電壓，并且其中高壓側(cè)的驅(qū)動單元(102)向負(fù)載(104)提供負(fù)載電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動電路(100)，其中設(shè)置微控制器(103)，該微控制器與高壓側(cè)的驅(qū)動單元(10 和釋放單元(106)耦合，以便對其進(jìn)行控制。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動電路(100)，其中驅(qū)動單元(102、10幻具有開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動電路(100)，其中開關(guān)是晶體管，尤其是MOSFET或集成的驅(qū)動器模塊。
10.一種交通工具，具有根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的驅(qū)動電路(100)，該驅(qū)動電路用于提供負(fù)載電壓以供給交通工具的負(fù)載(104)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的交通工具，從由汽車、客車、貨車、公共汽車、火車、飛機(jī)和輪船組成的組中選取。
12.一種用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的方法，該方法具有 通過供給電壓源(Ub)提供供給電壓； 將電能中間存儲在中間存儲單元(101)中，其中中間存儲單元(101)與用于提供電能的供給電壓源耦合；以及 將電能輸送到驅(qū)動單元(105)，因此在供給電壓下降時(shí)能夠向負(fù)載提供負(fù)載電壓。
13.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，在該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的程序，其中該程序在由處理器實(shí)施時(shí)被設(shè)立用于執(zhí)行或控制根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的方法。
14.一種用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載、尤其是交通工具的負(fù)載的程序單元，其中該程序單元在由處理器實(shí)施時(shí)被設(shè)立用于執(zhí)行或控制根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的方法。
全文摘要
用于提供負(fù)載電壓以供給負(fù)載(104)、尤其是交通工具的負(fù)載的驅(qū)動電路(100)，其中驅(qū)動電路(100)具有用于提供供給電壓的供給電壓源(UB)；用于中間存儲電能的中間存儲單元(101)，其中中間存儲單元(101)與用于提供電能的供給電壓源耦合；以及驅(qū)動單元(105)，借助中間存儲單元(101)可以按需向該驅(qū)動單元輸送電能，因此負(fù)載(104)在供給電壓下降時(shí)可以提供負(fù)載電壓。
文檔編號H03K19/00GK102204102SQ200980144350
公開日2011年9月28日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者J·克爾納, J·施圖貝爾 申請人:歐陸汽車有限責(zé)任公司