用于双电池车辆架构的电流控制的设备和方法技术

这里描述了用于双电池车辆架构的电流控制的设备和方法。双电池车辆架构包括用于在停‑启情形中重启期间支持电负载(152)(例如收音机和导航系统)的第二能量源(150)。准二极管设备(105)被配置成有效将主电池(140)和启动器(142)电路(110)从包括第二能量源(150)的车辆电子系统(115)的其余部分分隔开。该准二极管设备包括多个场效应晶体管FET(107)，其当FET被开启时在主电池和启动器电路与车辆电子系统的其余部分之间的两个方向导通电流，且在FET被关闭时(即当在启‑停情形期间发生重启时)仅从主电池和启动器电路向车辆电子系统的其余部分导通电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年9月18日提交的美国临时申请No.61/879,405和2014年7月17日提交的美国正式申请No.14/333,659的权益，其内容通过引用的方式结合于此。
本申请关于车辆电子设备。
技术介绍
一些车辆现在具有自动限制不动的车辆的空转的停-启系统。特别地，当车辆停止时，发动机计算机或控制单元停止打火和燃油供应。当驾驶员将其脚离开刹车时，或踩下离合器时，发动机再次点火。在这些停-启情形中，当通过主电池和启动器电路重新启动该车辆时，电流从整车电子系统提取。这可以导致关于整车电子系统(例如，收音机、导航和或其他车辆电子系统)的低电压情况。
技术实现思路
这里描述了用于双电池车辆架构的电流控制的设备和方法。双电池车辆架构包括用于在停-启情形中的重新启动期间支持电负载(例如收音机和导航系统)的第二能量源。准二极管设备(quasi-diode)被配置成有效将主电池和启动器电路从包括第二能量源的车辆电子系统的其余部分分隔开。该准二极管设备包括多个场效应晶体管(FET)，其当FET被开启时在主电池和启动器电路与车辆电子系统的其余部分之间的两个方向导通电流，且在FET被关闭时(即当在启-停情形期间发生重启时)仅从主电池和启动器电路向车辆电子系统的其余部分导通电流。附图说明图1示出了根据一个或多个公开的实施方式的示例双电池车辆架构和电路；>图2示出了根据一个或多个公开的实施方式的准二极管设备的示例高级框图；图3示出了根据一个或多个公开的实施方式的准二极管设备的示例电路图；图4示出了根据一个或多个公开的实施方式的准二极管设备的示例示意图；图5示出了根据一个或多个公开的实施方式的准二极管设备的示例视图；图6示出了根据一个或多个公开的实施方式的准二极管设备的示例立体图；图7示出了根据一个或多个公开的实施方式的准二极管设备的示例内部视图；图8示出了根据一个或多个公开的实施方式的移除外壳的准二极管设备的示例视图；以及图9示出了根据一个或多个公开的实施方式的移除外壳和外罩的准二极管设备的示例视图。具体实施方式可以理解准二极管设备和相关联电路的实施方式的图和描述被简化以示出便于清楚理解的相关元件，同时为了清晰，删除了在典型技术中找到的许多其他元件。本领域技术人员可以知道在实施准二极管设备和相关联电路时，其他元件和/或步骤是期望和/或需要的。但是，由于这些元件和步骤是本领域公知的，并由于它们不会利于更好理解准二极管设备和相关联电路，因此本文没有提供对这些元件和步骤的描述。这里描述的非限制性实施方式关于准二极管设备和相关联电路。这里描述和/或附图中示出的实施方式和变形仅以示例的方式给出且不限制范围和实质。可以在多个应用中使用准二极管设备和相关联电路。一般地，在双电池车辆架构或系统中，准二极管设备被配置成有效地将主电池和启动器电路从车辆电子系统的其余部分(包括第二能量源)分隔开。该准二极管设备包括多个场效应晶体管(FET)，该FET在该FET被开启时在主电池和启动器电路与车辆电子系统其余部分之间的两个方向导通电流，且当FET关闭时(即，当在启-停情形期间发生重启时)仅从主电池和启动器电路向车辆电子系系统的其余部分导通电流。准二极管设备在重启期间限制第二能量源处的电压降并阻止从总电子系统向主电池和启动器电路提取电流。与简单的半导体二极管相比，该准二极管设备使用FET来导通电流且因此具有更低的电压降和更少的功率损耗，这消除了对成本高的散热的需求。此外，与电机械方案相比(例如继电器)，准二极管设备提供更高的寿命周期和无噪声操作。图1示出了示例双电池系统100，其使用连接在主电池和启动器电路110与其余车辆电子系统115之间的准二极管设备105。主电池和启动器电路110包括至少电池140和启动器142。其余车辆电子系统115包括至少第二能量源150和负载152。发电机160可以是主电池和启动器电路110的部分或其余车辆电子系统115的部分，这取决于车辆系统实施。准二极管设备105包括并联连接的四(4)个N沟道FET107。虽然在本文中的准二极管设备的描述中使用了N沟道FET，但是也可以使用P沟道FET而不偏离这里描述的专利技术的范围。准二极管设备105具有由发动机控制单元175提供的使能控制信号170，用于根据发动机重启条件开启或关闭准二极管设备105。在二极管仿真模式中，当使能控制信号170是低电平时，准二极管设备105被关闭，且电流从主电池和启动器电路110流向其余车辆电子系统115。在开启(ON)状态，当使能控制信号170是高电平或未连接时，准二极管设备105开启且电流在主电池和启动器电路110与其余车辆电子系统115之间的两个方向流动。虽然以下参照低电平有效使能控制信号来描述准二极管设备105，但是可以使用高电平有效使能控制信号而不背离这里描述的专利技术的范围。如下面进一步描述的，在启动期间，名义上没有电流流过准二极管设备，且在主电池和启动器电路110的电压低于其余车辆电子系统115。该双电池系统100设置有接地路径180。在实施方式中，准二极管设备105可以由并联连接的4个OptiMOSTMN沟道0.9mΩ晶体管来实施(OptiMOSTM是Infineon技术公司的商标)，其中示意性工作特性和/或特征在表1中示出。表1图2示出了准二极管模块200的高级框图，该准二极管模块200具有四个输入信号：1)使能控制信号EN_Q，其是准二极管设备200控制信号且在该示例实施方式中是低电平有效；2)接地路径GND；3)电池电流连接BATT；以及4)其余车辆电子系统电流连接，其也称为配电板网络(boardnet，BN)。准二极管模块200包括连接到升压变换器模块210的滤波模块205、经由与(AND)逻辑门225连接到升压变换器模块210和快速栅极放电模块220的保护模块215。升压变换器模块210还连接到准二极管设备230。该准二极管设备230包括并联连接的多个FET235。BATT连接到多个FET235的每一者的源极(3)，且BN连接到多个FET235的每一者的漏极(2)。BATT和BN还连接到滤波模块205和保护模块215。控制信号EN_Q和保护模块215的输出连接到AND逻辑门225。AND逻辑门225的输出(控制信号关闭(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：多个场效应晶体管(FET)，被配置成连接在车辆电子系统与电池和启动器电路之间；以及连接到所述多个FET的控制电路，该控制电路被配置成从发动机控制单元接收控制信号，其中所述控制电路响应于所述控制信号在第一电平将所述多个FET切换到第一状态以允许在所述车辆电子系统与电池和启动器电路之间的电流流动，以及响应于所述控制信号在第二电平将所述多个FET切换到第二状态以允许从所述电池和启动器电路到所述车辆电子系统的电流流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.18 US 61/879,405;2014.07.17 US 14/333,6591.一种设备，包括：
多个场效应晶体管(FET)，被配置成连接在车辆电子系统与电池和启
动器电路之间；以及
连接到所述多个FET的控制电路，该控制电路被配置成从发动机控制
单元接收控制信号，
其中所述控制电路响应于所述控制信号在第一电平将所述多个FET切
换到第一状态以允许在所述车辆电子系统与电池和启动器电路之间的电流
流动，以及响应于所述控制信号在第二电平将所述多个FET切换到第二状态
以允许从所述电池和启动器电路到所述车辆电子系统的电流流动。
2.根据权利要求1所述的设备，其中在所述控制信号在所述第二电平
的情况下，禁止电流从所述车辆电子系统流向所述电池和启动器电路。
3.根据权利要求1所述的设备，所述控制电路还包括滤波电路，该滤
波电路被配置成提供标准滤波和用于所述车辆电子系统和所述电池和启动
器电路的过电压、过电流和反向电池保护。
4.根据权利要求3所述的设备，所述控制电路还包括连接到所述滤波
电路的升压变换器电路，该升压变换器电路被配置成提供比用于所述多个
FET的源极电压大预定电压的用于该多个FET的栅极电压。
5.根据权利要求4所述的设备，所述控制电路还包括连接到所述升压
变换器电路的保护电路，该保护电路被配置成在检测到短路时关闭所述多个
FET。
6.根据权利要求5所述的设备，其中当所述电池和启动器电路处的电
压超过所述车辆电子系统处的电压达短路门限时检测到所述短路。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述短路门限是所述电池和启动
器电路处的所述电压等于或高于所述车辆电子系统处的所述电压的一半。
8.根据权利要求5所述的设备，还包括连接到所述保护电路的快速栅
极放电电路，该快速栅极放电电路被配置成在短路的情况下建立到地的路径。
9.一种装置，包括：
电力板，包括连接到车辆电子系统电流和电池和启动器电流的场效应晶
体管(FET)；
控制板，被配置成从发动机控制单元接收控制信号，且该控制板连接到
所述车辆电子系统电流和所述电池和启动器电流，以及
所述控制板被配置成输出信号到所述电力板以响应于所述控制信号在
第一电平将所述多个FET切换到第一状态以允许车辆电子系统与电池和启
动器电路之间的电流流动，并响应于所述控制信号在第二电平将所述多个
FET切换到第二状态以允许从所述电池和启动器电路到所述车辆电子系统
的电流流动。
10.根据权利要求9所述的装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·托菲列斯库，R·C·格瑞尔斯，
申请(专利权)人：伟创力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US