CN115991156A - 用于保护车载电源的隔离开关装置 - Google Patents

Abstract

本文涉及一种用于在连接到车载电源(100)的配电器(140)的一个或多个路径中防短路(101)保护车载电源(100)的隔离开关装置(110)，其中，该隔离开关装置(110)包括以下组成：由第一电流路径(111)和第二电流路径(112)组成的能连接在车载电源(100)的电池接头(160)和配电器(140)之间的并联电路，其中，第一电流路径(111)包括具有至少一个隔离元件(121)的第一开关(120)，该隔离元件设计成：当该配电器(140)中的电流响应于超过第一电流阈值地增大时断开第一电流路径(111)，其中，第二电流路径(112)包括设计成将第二电流路径中的电流增大限制到第二电流阈值的电阻(113)。

Description

用于保护车载电源的隔离开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于在连接到车载电源的配电器的一个或多个路径中防短路保护车载电源的隔离开关装置以及一种相应的方法。本文尤其涉及一种具有电流限制功能的FUSI(功能安全)断路器。

背景技术

在设计满足对不间断安全供电的FUSI要求的车载电源内配电器时，当前可用的配电器在实现功能安全的两个基本点、即1)无反馈和2)选择性方面有问题。

目前无法高效确保无反作用，特别是无法保证在下级电气部件如辅助加热器中的短路不会导致车载电源中的电压降和进而安全关键***将因电压不足而关断。通常，在车载电源中需要第二电池以确保几乎无反作用，这当然是复杂的并牵涉到相当高的成本。

此外，无法有效确保选择性，即，在下级电流路径、例如辅助加热器的下级电流路径内发生短路时，辅助加热器的保险件会被触发，但上级主配电器中的保险件没有被触发。当上级主配电器中的保险件被触发时，其它(安全关键)耗电用户也与电源断开。在当今可用的车载电源配电器中无法实现直至单独电流路径层级的选择性。目前可用的电子FUSI断路器不具备电流限制级，而只具备电压不足时的快速关断。在此在短路情况下，下级配电器将被完全舍弃，而保险件不会被触发。

例如，使用熔断保险丝来保护例如辅助加热器不符合上述对无反馈和选择性的要求。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种用于设计满足对不间断安全电源的FUSI要求的车载电源内配电器的有利概念，特别是如下概念，借此能根据FUSI要求高效确保车载电源中的1)无反馈和2)选择性。

该任务通过独立权利要求的主题来完成。在从属权利要求、说明书和附图中说明本发明的有利改进方案。

有创造性的解决方案基于如下概念，即，给FUSI断路器配备限流电阻并布置在带有保险件的配电器之前。于是，该电阻在出现下级短路情况下将电流限制到例如低于350A。于是，伴随350A使保险件被触发。如果没有该电流限制，则在保险件触发时的短路电流大于1000A，在车载电源内产生很大反作用。

有创造性的解决方案允许具有由传统保险件与电子FUSI保险件混搭而成的混合结构。因此，有创造性的解决方案可以以成本比纯电子保险件更优化的方式来实现。尽管如此，可针对FUSI实现无反馈。

本文描述了配电器。配电器是一种例如在印刷电路板上的设备或装置，其中装有用于分配主要在低压电网或车载电源区域内的电能的保险件和开关元件。它实际上位于任何机动车中。电线从配电器直接通至耗电接口如机动车内的传感器、风扇或内室照明，或者通至下一个下级配电器。

本文描述了隔离开关装置和隔离元件。隔离开关装置是由电气开关和/或电子开关构成的装置并作为电子电路的组成部分，其实现在电子电路的两个或更多部分之间的电位隔离功能，以便例如在电子电路的一个部分中出现短路时防止对电子电路的其它部分的有害反作用。

本文意义上的隔离元件是开关、特别是电子开关，其实现在电子电路的两个或更多部分之间的电位隔离。这种也称为模拟开关或半导体开关的电子开关是实现机电开关功能的电子电路的组成部分。在此，场效应晶体管(FET)如金属氧化物半导体FET和双极晶体管如IGBT(具有绝缘栅极的双极晶体管)以及二极管可用作开关元件或隔离元件。更广义上，晶闸管和半导体继电器也可被用作电子开关。

本文描述了MOSFET晶体管和IGBT。金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是属于具有绝缘栅的场效应晶体管的晶体管构型，其通过由金属栅电极、半导体和位于其间的氧化物介电材料构成的层叠来确定。在两个电接头、即漏极和源极之间的半导体区域内的电流的控制是通过第三接头、即所谓的栅极处的控制电压来进行的。

IGBT是垂直功率MOSFET的改进型。具有绝缘栅极的双极晶体管是一种用于功率电子装置中的半导体元件，因为它融合了双极晶体管的优点(良好导通行为、高截止电压、鲁棒性)和场效应晶体管的优点(几乎无功驱控)。

本文描述了关于车辆内功能安全(FUSI)的标准和要求。功能安全是***安全的一部分，它取决于安全相关***和其它降低风险措施的正确作用。在汽车领域，功能安全通常以ASIL等级(“汽车安全完整性等级”)的形式来描述。ASIL分类由各不同因素组成，它们是：1)“严重性-S”，对应于故障严重性、对使用者或环境的危害；2)“暴露率-E”，对应于发生概率、即工作状态的频率和/或持续时间；3)“可控性-C”，对应于故障可控性。由这些因素得到四种不同的ASIL等级：ASIL A：建议的故障概率小于10^-6/小时；ASIL B：建议的故障概率小于10^-7/小时；ASIL C：所要求的故障概率小于10^-7/小时；ASIL D：所要求的故障概率小于10^-8/小时。

本文描述了用于灭失过载电流的保险件特别是熔断保险丝。当电流超过所定的电流强度达规定时间时，电保险件或过电流保险件断开电路。有不同的过电流保险件的实施方式，例如熔断保险丝、功率保护开关或高温保险丝。

根据第一方面，上述任务通过一种用于在连接到车载电源的配电器的一个或多个路径中防短路保护车载电源的隔离开关装置，其中，该隔离开关装置包括以下组成：由第一电流路径和第二电流路径组成的能接设在车载电源的电池接头和配电器之间的并联电路，其中，第一电流路径包括具有至少一个隔离元件的第一开关，该隔离元件设计成当该配电器中的电流响应于超过第一电流阈值地增大时断开第一电流路径，其中，第二电流路径包括设计成将第二电流路径中的电流增大限制到第二电流阈值的电阻。

因此，隔离开关装置提供在车载电源中的配电器的有利设计，配电器满足对不间断的可靠供电的FUSI要求。借助隔离开关装置，这些配电器满足对车载电源中的无反馈和选择性的FUSI要求。

通过给FUSI断路器配备限流电阻并布置在具有多个保险件的配电器之前，可以有利地获得短路电流的限制。在下游短路情况下，电阻于是将电流限制到例如350A或更低的第二电流阈值。于是可以伴随例如350A的第二电流阈值来触发保险件。如果没有电流限制，则直至保险件触发的短路电流的电流强度明显更高，例如大于1000A，并在车载电源中出现很大的反作用。

根据隔离开关装置的实施例，第二电流阈值与配电器的其中一个路径中的保险件的触发电流匹配，以便当配电器的第二电流路径中的电流增大至第二电流阈值时触发保险件。

因此获得如下技术优点，即，电阻将电流增大限制到对应于保险件触发电流的第二电流阈值。即，在短路路径中的保险件被触发，因此消除短路电流。选择性地关断出现了短路的路径，而不必使整个主分配器停工。

根据隔离开关装置的实施例，隔离开关装置的第二电流路径包括具有至少一个隔离元件的第二开关，其中，第二开关与该电阻串联布置。

因此获得如下技术优点，即，第二开关(与第一开关一起)可以将配电器与电池接头完全断开。这可能例如当在车辆碰撞情况下在配电器的不同路径中存在电阻无法再加以限制的多处短路时是有利的。隔离开关装置在此也可以用作端子开关。

根据隔离开关装置的实施例，第二开关的至少一个隔离元件被设计为响应于电阻过载地断开该隔离开关装置的第二电流路径。

因此获得以下技术优点，即，第二开关可以完成配电器与电池接头的完全断开。当在车辆碰撞情况下出现多处短路时，短路电流分配到两个短路路径(第一电流路径和第二电流路径)。于是，触发持续很长时间，才使得电阻过载。在这种情况下，也可以利用该隔离开关装置实现快速可靠的断路。

根据隔离开关装置的实施例，第二开关被设计为与第一开关合作地将配电器与车载电源的电池接头完全断开。

这实现如下技术优点，即，配电器与电池接头完全断开，这提高在某些情况如撞车时的安全性。因此，即使大量电子元件因短路而不再工作，车辆还能被继续转向。

根据隔离开关装置的实施例，第二开关的至少一个隔离元件被设计为MOSFET或IGBT晶体管。

因此获得如下技术优点，即，可完成配电器与电池接头的快速可靠断开。

根据隔离开关装置的实施例，隔离开关装置的第二电流路径包括与电阻串联布置的保险件。

因此获得如下技术优点，即，在配电器上出现共同形成使电阻过载的累积短路电流的多处短路电流的情况下，保险件能可靠断开第二电流路径，使得安全关键部件例如伺服转向装置在此情况下也能可靠工作。

根据隔离开关装置的实施例，保险件被设计为响应于电阻过载而断开该隔离开关装置的第二电流路径。

因此获得如下技术优点，即，保险件在电阻过载情况下能可靠断开第二电流路径。

根据隔离开关装置的实施例，保险件被热耦合到电阻以检测电阻过载。

因此获得如下技术优点，即，能快速可靠地检测电阻过载，并且保险件能可靠断开第二电流路径。

根据隔离开关装置的实施例，保险件被设计成在电阻温度响应于超过温度阈值地升高时触发，以断开第二电流路径。

因此获得如下技术优点，即，保险件在达到其预定温度阈值时能快速可靠地触发、例如熔断，以阻止安全关键的车辆部件短路。

根据隔离开关装置的实施例，保险件被设计成当第二电流路径中的电流响应于超过第四电流阈值而增大时断开第二电流路径，其中，第四电流阈值比第二电流阈值高至少一个数量级。

因此获得以下技术优点，即，例如如果发生多处短路，而此时流过第二电流路径的电流比电阻所实现的电流限制功能的第二电流阈值高一个或多个数量级，则保险件能完成配电器与电池接头的完全断开。

根据隔离开关装置的实施例，第一开关的至少一个隔离元件被设计为MOSFET或IGBT晶体管。

因此获得如下技术优点，即，这种MOSFET和IGBT是通常可用的标准部件并且还确保配电器与电池接头的快速可靠断开。

根据隔离开关装置的实施例，该电阻由黄铜材料制成。

因此获得如下技术优点，即，一方面可以实现足够大的电阻，另一方面可以提供足够的蓄热体，以将电阻温度保持足够低。

根据隔离开关装置的实施例，电阻具有曲折构造并嵌入塑料壳体中。

因此获得如下技术优点，即，电阻器可被设计为节省空间和耐用，并且可以通过塑料壳体向外散热。

根据第二方面，该任务通过一种用于借助隔离开关装置在连接至车载电源的配电器的一个或多个路径中防短路保护车辆的车载电源的方法来完成，该隔离开关装置连接在车载电源的电池接头和配电器之间，其中，该隔离开关装置包括由第一电流路径和第二电流路径组成的并联电路，其中，第一电流路径包括具有至少一个隔离元件的第一开关，并且其中，第二电流路径包括电阻，其中，该方法包括以下步骤：当配电器中的电流响应于超过第一电流阈值地增大时借助第一开关的至少一个隔离元件断开第一电流路径；并且借助第二电流路径中的电阻将第二电流路径中的电流增大限制到第二电流阈值。

这种方法因此提供车载电源内配电器的有利设计，配电器满足对不间断安全供电的FUSI要求，特别是根据对车载电源中的无反馈和选择性的要求。

通过给FUSI断路器配备限流电阻并布置在具有多个保险件的配电器之前，利用该方法可有利地获得短路电流限制。在下游短路情况下，电阻将电流限制到例如350A或更低的第二电流阈值。于是，可使用例如350A的第二电流阈值来触发保险件。如果没有电流限制，则在保险件触发时的短路电流的电流强度会明显更高，例如大于1000A，并在车载电源中有很大的反作用。

根据本发明的第三方面，该任务通过一种用于在控制器、尤其微控制器和/或ASIC上执行根据第二方面的方法的具有程序代码的计算机程序完成。

因此获得如下技术优点，即，计算机程序可以容易地在控制器上运行。

附图说明

下面结合实施例和图来更详细描述本发明，其中：

图1示出具有根据第一实施方式的隔离开关装置110的车载电源100的电路图；

图2示出具有根据第二实施方式的隔离开关装置210的车载电源200的电路图；

图3示出用于根据第一或第二实施方式的隔离开关装置110、210中的电流限制的电阻113的示意图；

图4示出无电流限制功能401和有电流限制功能402的60A保险件的触发电流400的示意图；

图5示出无电流限制功能501和有电流限制功能502的60A保险件的保险积分500的示意图；

图6示出在无电流限制功能601和有电流限制功能602的隔离开关装置中的车载电源的电压分布600的示意图；

图7示出在无电流限制功能701和有电流限制功能702的隔离开关装置中的配电器140处的电压分布700的示意图；

图8示出根据本文的用于保护车载电源的方法800的示意图。

具体实施方式

图仅是示意性图示并仅用于解释本发明。相同的或功能相同的零部件始终带有相同的附图标记。

在下面的详述中参照构成其一部分的附图，在附图中以说明方式示出可实施本发明的特定实施方式。显然，在不脱离本发明概念的情况下，可以利用其它实施方式并且可以完成结构改变或逻辑改变。因此，下面的详述不应理解为限制性的。还显而易见的是，本文所述的各不同实施例的特征可以相互组合，除非另有明确说明。

参考图来描述这些方面和实施方式，其中，相同的附图标记通常涉及相同的零部件。在以下描述中，出于解释的目的而阐述许多具体细节以促成对本发明的一个或多个方面的透彻理解。但对于本领域技术人员来说显而易见的是，一个或多个方面或实施方式可以用更少的具体细节来实施。在其它情况下，已知的结构和零部件以示意形式被示出，以简化对一个或多个方面或实施方式的描述。显然，在不脱离本发明概念的情况下，可以利用其它实施方式并可进行结构改变或逻辑改变。

图1示出具有根据第一实施方式的隔离开关装置110的车载电源100的电路图。

隔离开关装置110用于在连接到车载电源100的配电器140的一个或多个路径中防短路101保护车载电源100。

隔离开关装置110包括由第一电流路径111和第二电流路径112组成的并可接设在车载电源100的电池接头160和配电器140之间的并联电路。

第一电流路径111包括具有至少一个隔离元件121的第一开关120，该隔离元件121被设计为：当配电器140中的电流响应于第一电流阈值之超过而增大时断开第一电流路径111。配电器140中的电流例如可以依据在测量点102处的测量来确定。

第二电流路径112包括电阻113，该电阻设计为将第二电流路径112中的电流增大限制到第二电流阈值。

例如第一开关120可实现为第一晶体管组TB1。这种第一晶体管组TB1包括一个或多个隔离元件121、122、123。图1示出示例性数量为三个的晶体管121、122、123。晶体管数量与第一晶体管组TB1的所需载流能力匹配。

第二电流阈值例如与配电器140的其中一个路径中的保险件141的触发电流匹配，以便当隔离开关装置110的第二电流路径中的电流增大至第二电流阈值时触发保险件141。

如图1所示，隔离开关装置110的第二电流路径112可以包括具有至少一个隔离元件131的第二开关130，其中，第二开关130与电阻113串联布置。

例如第二开关130可实现为第二晶体管组TB2。这种第二晶体管组TB2包括一个或多个隔离元件131、132。图1示出作为隔离元件的示例性数量为两个的晶体管131、132。晶体管数量与第二晶体管组TB2的所需载流能力匹配。

第二开关130的至少一个隔离元件131被设计成通过断开来防止电阻113的例如因多个负载路径同时短路而引起的热过载。

第二开关130被设计为与第一开关120合作地完全将配电器140与车载电源100的电池接头160断开。例如可以用控制信号来控制两个开关120、130以断开。

第二开关130的至少一个隔离元件131例如可以设计成MOSFET或IGBT晶体管的形式。例如第一开关120的至少一个隔离元件121也可以设计成MOSFET或IGBT晶体管的形式。

例如电阻113可以由黄铜材料制成。在一个实施方式中，电阻113可具有曲折结构，例如如以下关于图3所示的那样。电阻113也可嵌入塑料壳体中。

下面将更详细描述隔离开关装置110的工作方式。隔离开关装置110在此也被称为具有电流限制功能的FUSI断路器。例如它可以连接到传统的配电器140，如图1所示。

最初，两个晶体管组TB1和TB2都导通。如果现在在配电器140的路径内的负载中出现短路101并且配电器140中的电流增大至高于例如350A(对应于上述第一电流阈值)，则晶体管组TB1分断。该控制可以通过具有电流阈值的电流测量进行，例如在测量点102。电流然后流过晶体管组TB2和电阻113，例如电阻可以为30mOhm。然后，电阻113将电流限制到大约300A(对应于上述第二电流阈值)。

晶体管组TB2具有以下任务：1)如果FUSI开关110也用作钳位开关，则可以进行通过TB2的完全断开。2)如果在碰撞时发生多处短路，则电阻113不能再承载出现的短路电流并过热。在这种情况下，TB2断开。

有利地，电阻器113可以由黄铜材料制成。一方面这允许实现足够大的例如30mOhm的电阻，另一方面，具有足够的蓄热体以保持足够低的温度。

当60A保险件触发时，在电阻113中能够产生约400焦耳。用黄铜CUZN37冲切出的600毫米长、2毫米宽和1毫米厚的曲折结构可以在70K温度波动、30mOhm电阻下产生400J。

因此利用隔离开关装置110，车载电源中的配电器140可被设计成满足不间断可靠供电的FUSI要求。即，对功能安全的两个重点、即无反馈和选择性得到保证。

利用隔离开关装置110可通过有效的方式确保下级电气部件中的短路不会导致车载电源100中的电压降，进而不会因电压不足而关断安全关键***例如电动助力转向装置(EPS)150。

这种电动助力转向装置(EPS)是高度自动化驾驶的关键技术。EPS具有控制车辆转向的电动机。借助该电动机，EPS控制并辅助车辆转向并确保最佳的舒适转向感觉。与隔离开关装置110一起，EPS允许以安全性高达SAE 4级的高度自动驾驶。

此外，可以利用隔离开关装置110有效地确保选择性。在下级电流路径、如辅助加热器的下级电流路径中的短路101的情况下确保辅助加热器的保险件141被触发，而不是上级主配电器中的保险件。因此可实现直至单个电流路径层面的选择性。

图2示出具有根据第二实施方式的隔离开关装置210的车载电源200的电路图。隔离开关装置210与根据第一实施方式的隔离开关装置110类似地设计，仅在第二电流路径112中没有实现第二开关130，而是有与电阻113串联的保险件114。

隔离开关装置210用于在连接到车载电源200的配电器140的一个或多个路径中防短路101保护车载电源200。

隔离开关装置210包括由第一电流路径111和第二电流路径112组成的可连接在车载电源200的电池接头160和配电器140之间的并联电路。

第一电流路径111如上文针对图1所述地包括具有至少一个隔离元件121的第一开关120，隔离元件设计成：在配电器140中的电流响应于超过第一电流阈值地增大时断开第一电流路径111。配电器140中的电流例如可以依据测量点102处的测量来确定。

第二电流路径112包括电阻113，电阻被设计成将第二电流路径112中的电流增大限制到第二电流阈值，如以上关于图1所述的那样。

第一开关120例如如以上针关于图1所述的那样可实现为第一晶体管组TB1。

例如第二电流阈值与配电器140的其中一个路径中的保险件141的触发电流匹配，以便当隔离开关装置110的第二电流路径中的电流增大至第二电流阈值时触发保险件141。

隔离开关装置210的第二电流路径112包括与电阻113串联布置的保险件114。

保险件114被设计成响应于电阻113的过载地断开隔离开关装置210的第二电流路径112。保险件114可与电阻113传热连接，以检测电阻113的过载。保险件114例如可被设计为当电阻113温度响应于温度阈值之超过而升高时被触发，以断开第二电流路径112。

例如保险件114可被设计成在第二电流路径中的电流响应于第四电流阈值之超过而增大时断开第二电流路径112。例如第四电流阈值可以比第二电流阈值高至少一个数量级。数量级可以在这里按2倍计。

例如第一开关120的至少一个隔离元件121可以设计成MOSFET或IGBT晶体管的形式。

如以上关于图1所述地，电阻113可以由例如黄铜材料制成。在一个实施方式中，电阻113可以具有曲折结构，例如如下关于图3所示的那样。电阻113也可被嵌入塑料壳体中。

图2示出FUSI断路器210的第二实施方式，但没有如上关于图1针对第一实施方式所述的晶体管组TB2。它被与电阻113热耦合的保险件114、例如250A保险件(对应于上面所示的第四电流阈值)取代。因此当电阻113因多处短路而过载时，250A保险件114的触发因电阻113升温而加速。

图3示出用于在根据第一或第二实施方式的隔离开关装置110、210中的电流限制的电阻113的示意图。

电阻113具有曲折结构并且可以例如由黄铜材料制成。电阻113还可以被嵌入塑料壳体中。

在一个实施方式中，封壳可以是约45mm×40mm大小。端部可以是斜角并形成接触凸片。

可将曲折电阻113喷注入壳体中，使得仅接触凸片从绝缘材料中突出。例如具有实现隔离开关装置110、210的电子电路的电路板例如可以具有两个片状触点。因此，电路板可***装到喷注有曲折电阻113的壳体部上。

在一个替代实施方式中，电阻113可设计成缠绕在由CuZn37构成的黄铜线上。该线于是可以例如通过激光焊与电路板连接。

图4示出60A保险件的断开电流400的示意图，其中，401表示无电流限制功能，而402表示有电流限制功能。

为了选择性，具有电流限制功能的隔离开关110只需能处理约350A，与之相比，在无电流限制功能的隔离开关下是1000A或更高。这对隔离开关110的成本具有积极的影响。隔离开关110可以设计得更简单，从而更少量的并联晶体管121、122、123就足以承载电流。

图5示出60A保险件的保险积分500的示意图，其中，501表示无电流限制功能，而502表示有电流限制功能。

具有电流限制功能502的保险件相比于无电流限制功能501的保险件需要更长的触发时间。在该视图中，具有电流限制功能502的保险件需要约180ms，而无电流限制功能501的保险件需在约20ms后断开。

图6示出在隔离开关装置中的车载电源的电压曲线600的示意图，其中，601表示无电流限制功能，而602表示有电流限制功能。

因此，图6示出对车载电源的反作用。在无电流限制功能601的情况下，对于车载电源中的安全相关负载，电压下降到低于1V达约20毫秒。此外，车载电源中出现的瞬态导致显著干扰。在有电流限制功能602的情况下，电压降被限制到不重要的8到9V。

图7示出在隔离开关装置中的配电器140处的电压曲线700的示意图，其中，701表示无电流限制功能，而702表示有电流限制功能。

因此，图7示出在FUSI开关110之后的配电器140中的电压降。因在电阻113处的电压降，电流限制功能导致在配电器140侧的严重电压降。但由于仅有非关键(舒适)功能与之相关联，故这一事实并不重要。

图8示出根据本文的用于保护车载电源的方法800的示意图。

方法800用于如上针对图1和图2所示地借助如以上针对图1和图2所述的隔离开关装置110、210在连接到车载电源100、200的配电器140的一个或多个路径中防短路101保护车载电源100、200。隔离开关装置110、210接设在车载电源100、200的电池接头160和配电器140之间，如上文针对图1和图2所示的那样。隔离开关装置110、210包括由第一电流路径111和第二电流路径112组成的并联连接，其中，第一电流路径111包括具有至少一个隔离元件121的第一开关120，并且其中，第二电流路径112包括电阻113，如以上针对图1和图2所述的那样。

该方法包括以下步骤：

当配电器140中的电流响应于超过第一电流阈值而增大时，借助第一开关120的至少一个隔离元件121断开801第一电流路径111，就像如上针对图1和图2所描述的那样；并且

例如如以上针对图1和图2所描述地，借助第二电流路径112中的电阻113将第二电流路径112中的电流增大限制802到第二电流阈值。

此外，可以提供一种具有用于在控制器如微处理器或ASIC上执行方法800的程序代码的计算机程序。

附图标记列表

100 具有根据第一实施方式的隔离开关装置的车载电源

101 短路，例如在配电器的第一路径中

102 电流测量用测量点

110 根据第一实施方式的具有电流限制功能的隔离开关装置或FUSI断路器

111 隔离开关装置的第一电流路径

112 隔离开关装置的第二电流路径

113 用于电流限制的电阻

114 保险件，例如熔断保险丝

120 第一开关

121 第一开关的第一隔离元件或MOSFET

122 第一开关的第二隔离元件或MOSFET

123 第一开关的第三隔离元件或MOSFET

130 第二开关

131 第二开关的第一隔离元件或MOSFET

132 第二开关的第二隔离元件或MOSFET

140 配电器

141 配电器的第一路径中的保险件

142 配电器的第二路径中的保险件

143 配电器的第三路径中的保险件

144 配电器的第四路径中的保险件

150 安全关键负载，例如EPS(电动助力转向***或电动转向装置)

151 用于将安全关键负载接通至车载电源电压的电子开关

160 电池接头

200 具有根据第二实施方式的隔离开关装置的车载电源

210 根据第二实施方式的带有电流限制功能的隔离开关装置或FUSI断路器

220 由电阻113和保险件114组成的串联电路

400 隔离开关装置的触发电流

401 无电流限制功能的隔离开关装置中的触发电流

402 带电流限制功能的隔离开关装置中的触发电流

500 隔离开关装置的保险积分

501 在无电流限制功能的隔离开关装置中的保险积分

502 在带有电流限制功能的隔离开关装置中的保险积分

600 隔离开关装置的车载电源电压曲线

601 在无电流限制功能的隔离开关装置中的车载电源电压曲线

602 在带电流限制功能的隔离开关装置中的车载电源电压曲线

700 在隔离开关装置中的配电器上的电压曲线

701 在无电流限制功能的隔离开关装置中的配电器上的电压曲线

702 在具有电流限制功能的隔离开关装置中的配电器上的电压曲线

800 用于防短路保护车载电源的方法

801 第一方法步骤

802 第二方法步骤

Claims (15)

1.一种隔离开关装置(110,210)，用于在连接到车载电源(100,200)的配电器(140)的一个或多个路径中防短路(101)保护车载电源(100,200)，其中，该隔离开关装置(110,210)包括以下组成：

由第一电流路径(111)和第二电流路径(112)组成的能接设在该车载电源(100)的电池接头(160)和该配电器(140)之间的并联电路，

其中，该第一电流路径(111)包括具有至少一个隔离元件(121)的第一开关(120)，该隔离元件设计成：当该配电器(140)中的电流响应于超过第一电流阈值地增大时断开该第一电流路径(111)，

其中，该第二电流路径(112)包括设计成将该第二电流路径(112)中的电流增大限制到第二电流阈值的电阻(113)。

2.根据权利要求1所述的隔离开关装置(110,210)，其中，该第二电流阈值与在该配电器(140)的其中一条路径中的保险件(141)的触发电流相匹配，以便在该隔离开关装置(110)的第二电流路径中的电流增大至该第二电流阈值时触发该保险件(141)。

3.根据权利要求1或2所述的隔离开关装置(110)，其中，该隔离开关装置(110)的第二电流路径(112)包括具有至少一个隔离元件(131)的第二开关(130)，其中，该第二开关(130)与该电阻(113)串联布置。

4.根据权利要求3所述的隔离开关装置(110)，其中，该第二开关(130)的至少一个隔离元件(131)被设计成响应于该电阻(113)过载地断开该隔离开关装置(110)的第二电流路径(112)。

5.根据权利要求3或4所述的隔离开关装置(110)，其中，该第二开关(130)被设计为与该第一开关(120)合作地将该配电器(140)与该车载电源(100)的电池接头(160)完全断开。

6.根据权利要求3至5之中任一所述的隔离开关装置(110)，其中，该第二开关(130)的至少一个隔离元件(131)被设计为MOSFET或IGBT晶体管。

7.根据权利要求1或2所述的隔离开关装置(210)，其中，该隔离开关装置(110)的第二电流路径(112)包括与该电阻(113)串联布置的保险件(114)。

8.根据权利要求7所述的隔离开关装置(210)，其中，该保险件(114)设计成响应于该电阻(113)的过载地断开该隔离开关装置(110)的第二电流路径(112)。

9.根据权利要求8所述的隔离开关装置(210)，其中，该保险件(114)热耦合至该电阻(113)，以检测该电阻(113)的过载。

10.根据权利要求7至9之中任一所述的隔离开关装置(210)，其中，该保险件(114)被设计为当该电阻(113)响应于超过温度阈值地升温时触发，以断开该第二电流路径(112)。

11.根据权利要求7至10之中任一所述的隔离开关装置(210)，其中，该保险件(114)设计成当该第二电流路径内的电流响应于超出第四电流阈值地增大时断开该第二电流路径(112)，其中，该第四电流阈值比该第二电流阈值高至少一个数量级。

12.根据前述权利要求之中任一所述的隔离开关装置(110,210)，其中，该第一开关(120)的至少一个隔离元件(121)被设计为MOSFET或IGBT晶体管。

13.根据前述权利要求之中任一所述的隔离开关装置(110,210)，其中，该电阻(113)由黄铜材料制成。

14.根据前述权利要求之中任一所述的隔离开关装置(110,210)，其中，该电阻(113)具有曲折结构并被嵌入在塑料壳体中。

15.一种用于借助隔离开关装置(110,210)在连接到车载电源(100,200)的配电器(140)的一个或多个路径中防短路(101)保护车载电源(100,200)的方法，该隔离开关装置连接在该车载电源(100,200)的电池接头(160)和该配电器(140)之间，其中，该隔离开关装置(110,210)包括由第一电流路径(111)和第二电流路径(112)组成的并联电路，其中，该第一电流路径(111)包括具有至少一个隔离元件(121)的第一开关(120)，并且其中，该第二电流路径(112)包括电阻(113)，其中，该方法包括以下内容：

当该配电器(140)中的电流响应于超过第一电流阈值地增大时，借助该第一开关(120)的至少一个隔离元件(121)断开(801)该第一电流路径(111)；和

借助该第二电流路径(112)中的电阻(113)将该第二电流路径(112)中的电流增大限制(802)到第二电流阈值。

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