用于汽车应用的智能开关制造技术

本发明专利技术涉及一种用于汽车应用的智能开关(100)，特别是可重置和/或可编程的熔断器(101)，包括至少一个入口(103、103’、103”)、至少一个出口(105、105’、105”、105”’)以及将至少一个入口(103、103’、103”)和至少一个出口(105、105’、105”、105”’)电连接的开关电路(107)。为了提供用于汽车应用且能够提供不止一种切换功能的智能开关，开关电路(107)包括选自机电切换子模块(109)和电切换子模块(111)的列表的至少两个切换子模块，其中开关还包括用于控制至少两个切换子模块(109、111)的操作状态的控制单元(127)。

【技术实现步骤摘要】
用于汽车应用的智能开关
本专利技术涉及一种用于汽车应用的电开关(electricswitch)，特别是涉及一种可重置和/或可编程的熔断器，其包括至少一个入口、至少一个出口、以及将所述至少一个入口和所述至少一个出口电连接的开关电路。
技术介绍
电气/电子(E/E)系统在车辆的不同子系统中随处可见，该些子系统例如是发动机和动力总成，底盘，车身和舒适性，信息娱乐，导航，驾驶员辅助，和交互式系统。这些系统伴随有线束，以通过线缆和网络接口的方式来支持这些系统。单独的线束是汽车中第三高成本部件(在发动机和底盘之后)，也是汽车中第三重的部件(在底盘和发动机之后)。因此，减轻线束重量的任何解决方案都直接有助于节省成本并有利于环境。E/E特征数量的持续增长以及其发展推动着对于通过通用的互连基础结构而满足这种复杂性的综合和动态架构的需求。这样的基础结构包括通信，以及动力分配，部件的物理布置，以及部件上的功能映射。这需要不同的通信机制和网关，以使能智能介电之间的交叉网络。使用通用的E/E架构的总体优势在于，能够为不同的应用重复使用数据(即，来自传感器)，最优化线束，当添加新的功能时实现简单的可扩展性，以及能够为具有不同的扩展模块/级提供支持。汽车的电开关是现有技术中已有的，并且能够获得具有标准化的尺寸和/或连接装置(即用于将开关置于电路中的接触端子，电路诸如是汽车的负载电路)的电开关。电熔断器是一种特定的开关，在特定的条件下，例如过载、载荷不匹配、过压、或连接到载荷电路的装置失效的情况下，电熔断器中断负载电路。汽车工业在汽车的最集中的位置处大量地使用继电器与熔断器的组合。继电器的一个问题在于，在触头之间可能产生不期望的电弧，这可能导致触头突然关闭，或者由于在切换事件发生时由破坏性的电弧能量损坏的接触表面而使得继电器失效。US7,282,924公开了一种具有用于检测电弧的子系统的电力系统，包括继电器单元，电流传感器，模拟电路，数字电路和处理单元，该处理单元被配置为控制继电器单元响应于识别电弧失效的事件而断开电流。这在可扩展性和灵活性上产生问题，更不用说更换熔断器带来的麻烦。添加更多的功能带来了额外的接线盒以及跟其配套的配线，这增加了车辆的重量，并且导致更多CO2排放。汽车上增加的电气复杂度会给电路和必须被包括在多种连接器中的电气开关和熔断器带来压力。常用于汽车领域的开关和熔断器通常是不可改变的，并且仅切换为闭合和断开负载电路。从而，本专利技术的目的在于：提供一种用于汽车应用的智能的电开关，即，该电开关提供不止一种切换功能。
技术实现思路
最初提到的电开关通过以下方案解决了前述问题，其中开关电路(switchcircuit)包括选自机电切换子模块(electromechanicswitchingsubmodule)和电切换子模块(electricswitchingsubmodule)的列表的至少两个切换子模块，其中所述开关还包括用于控制所述至少两个切换子模块的操作状态的控制单元。通过在电切换的开关电路中提供至少两个切换子模块(例如至少一个机电和至少一个电切换子模块)的任意组合，并且与控制单元一起，电开关变得智能，从而提供多于一个切换功能。例如，它可以根据需要进行定制，例如由于快速响应和容易地重置电切换子模块的能力以及机电切换子模块的优点，例如断电后的安全切换状态，而带来优势。在下文中，将借助示例来描述本专利技术的智能开关的不同实施例，其中每个实施例的特征本身是有优势的。不同实施例的技术特征可以被任意组合，或者如果由某技术特征带来的技术效果与本专利技术无关、则该技术特征可被省略。在一个实施例中，智能开关包括汽车电连接器，其包括基部组件，该基部组件在其一侧具有有着至少一个入口和至少一个出口的连接器面，该电连接器具有与所述连接器面相反的内侧，其中所述开关电路设置在内侧处。为智能开关提供电连接器允许汽车开关能够容易地组装。另外，将具有入口和出口的连接器面分开，其中智能开关在一方面连接到负载电路，并且开关电路在空间上的另一方面位于内部，为开关提供了模块化。例如，开关电路可以根据切换的需求而改变，而同时维持在连接器面处的至少一个入口和至少一个出口的设计。在智能开关的另一实施例中，至少一个机电切换子模块可以是单稳态切换子模块或双稳态切换子模块。机电切换子模块可以例如是单稳态或双稳态的继电器。单稳态继电器的优点在于，其在断电后到达安全状态，其将机电切换子模块保持在一个预定状态，例如处于断开状态，从而切断负载电路。诸如双稳态继电器的双稳态机电切换模块的优点在于，仅需要非常低的线圈功率消耗来在其两个切换(或操作)状态之间切换。在另一实施例中，至少一个电切换子模块可以是半导体开关，诸如例如是晶体管。机电开关，特别是单稳态继电器，通常需要手动重置。与其相反的是，可以远程地重置半导体开关。另外，半导体开关允许脉冲宽度调制，使得能够控制通过负载路径馈送至负载(例如大灯)的电压和电流。另外，半导体开关响应非常迅速，并且具有很小的尺寸，从而允许最小化汽车电开关/熔断器的尺寸。快速响应允许半导体开关用作软件熔断器，其在电流达到过高的数值之前断开负载。电切换子模块可以是场效应晶体管(field-effecttransistor)，其能够在非常高的电压下工作，例如，在48V功率网中。另外，场效应晶体管仅需要非常低的功率消耗以用于控制切换，并且可具有板载的诊断特征，诸如例如电流、温度或电压检测器。根据智能开关(或熔断器：在下文中，描述了关于开关的实施例，其中包括开关的具体实施例是熔断器)的另一实施例，连接器面包括至少3个端子。一个端子可以代表入口，另一个端子可以代表出口，并且第三端子可以例如是控制接口或信号出口。在一个实施例中，连接器面是汽车工业中使用的标准连接器面，例如根据DIN72552的mini-ISO插头或插口，或其他的插口或插头。在一个示例性实施例中，开关可具有九个端子。提供具有九个端子的智能开关允许将其连接到不止一个负载路径，即多达四个不同的负载路径，而仍然具有一个端子可用于其他的功能，例如诊断功能。由于其模块化，根据本专利技术的智能开关提供了允许开关电路根据连接到期的相应路径的需求而进行定制的灵活性。能够导通不止一条路径，例如通过相同智能开关的负载路径，使所需部件的数量最小化，从而节省成本和材料。根据另一个有利实施例，根据本专利技术的智能开关可包括控制单元，用于控制操作的切换子模块的操作状态。为智能开关提供板载的控制单元，诸如微控制器，使得无需提供用于电开关和其切换子模块的外部控制器。这允许将本专利技术的智能开关连接到主控制器，例如车辆中的电子控制单元。以这种方式，本专利技术的智能开关能够直接输出指示某一切换子模块的操作状态(诸如所述切换子模块的接触状态)的信号，或输出其他诊断或保护特征的操作状态(诸如例如欠压/过压，过流，温度过高，短路等)的信号。智能开关可包括单个板载控制单元，用于控制每个切换子模块，这最小化了部件的数量以及从而减小了开关的尺寸。在智能开关的另一实施例中，控制单元可经由驱动线路连接到切换子模块中的每一个。经由所述驱动线路，微控制器可控制通过相应的切换子模块的切换，诸如，例如，机电切换子模块的状态或通过电切换子模块的电压/电流。在机电切换子模块的情况下，微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能开关(100)，特别是熔断器(101)，包括至少一个入口(103、103’、103”)、至少一个出口(105、105’、105”、105”’)、以及将所述至少一个入口(103、103’、103”)和所述至少一个出口(105、105’、105”、105”’)电连接的开关电路(107)，其特征在于，所述开关电路(107)包括选自机电切换子模块(109)和电切换子模块(111)的列表的至少两个切换子模块，其中所述开关还包括用于控制所述至少两个切换子模块(109、111)的操作状态的控制单元(127)。

【技术特征摘要】
2016.10.14 EP 16194028.31.一种智能开关(100)，特别是熔断器(101)，包括至少一个入口(103、103’、103”)、至少一个出口(105、105’、105”、105”’)、以及将所述至少一个入口(103、103’、103”)和所述至少一个出口(105、105’、105”、105”’)电连接的开关电路(107)，其特征在于，所述开关电路(107)包括选自机电切换子模块(109)和电切换子模块(111)的列表的至少两个切换子模块，其中所述开关还包括用于控制所述至少两个切换子模块(109、111)的操作状态的控制单元(127)。2.根据权利要求1所述的智能开关(100)，其特征在于，所述至少两个切换子模块在所述开关电路(127)中串联或并联连接。3.根据权利要求1或2所述的智能开关(100)，其特征在于，所述机电切换子模块(109)是单稳态切换子模块(113)或双稳态切换子模块(157)。4.根据权利要求1到3中的任意一项所述的智能开关(100)，其特征在于，所述电切换子模块(111)是半导体开关(115)，优选地是场效应晶体管(FET)(117)或智慧型场效应晶体管。5.根据权利要求1到4中的任意一项所述的智能开关(100)，其特征在于，所述开关(100)包括至少一个机电切换子模块(109)和至少一个电切换子模块(111)。6.根据权利要求1到5中的任意一项所述的智能开关(100)，其特征在于，所述控制单元(127)包括用于将所述控制单元(127)连接到位于所述智能开关(100)之外的网络系统的至少一个控制接口(137)。7.根据权利要求1到6中的任意一项所述的智能开关(100)，其特征在于，所述控制单元(127)经由驱动线路(131、133、159、161)连接到每个所述切换子模块(109、111)。8.根据权利要求1到7中的任意一项所述的智能开关(100)，其特征在于，所述开关(100)包括诊断子模块(144)。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：J艾因霍恩，R凯克罗，A劳伦斯，M迈克尔，G诺恩冈，R奥斯特曼，S罗尔，A肖克特，
申请(专利权)人：泰连德国有限公司，泰连公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE