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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Schaltungen und insbesondere auf Schaltungen zum Verbinden einer Spannungsquelle mit einer Last.
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EINFÜHRUNG
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Eine Getriebesteuerung beinhaltet typischerweise eine Steuerschaltung mit einem vom Fahrer konfigurierten Steuerausgang zu einer Last. Die Last beinhaltet typischerweise Elektromagnete, die zum Steuern der Betätigung von Kupplungssteuerleitungen verwendet werden. So steuert beispielsweise die Getriebesteuerung typischerweise eine Vielzahl von Elektromagneten, um Zahnräder in einem Getriebe zu schalten. In einem Beispiel bestromt die Getriebesteuerung einen oder mehrere Elektromagneten (z. B. öffnet sie), um das Getriebe in einen bestimmten Gang zu schalten. Die Getriebesteuerung bestromt einen Elektromagneten durch Einstellen der Strommenge, die an den Elektromagneten geleitet wird. Die Bestromung des Elektromagneten ändert das Niveau des hydraulischen Drucks, der zur Auslösung einer Vielzahl von Kupplungen im Getriebe genutzt wird. In einem Beispiel erhöht die Getriebesteuerung die Strommenge, die an einen Elektromagneten geleitet wird, um den Elektromagneten zu bestromen, was den hydraulischen Druck erhöht und dadurch eine Getriebekupplung betätigt.
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Typischerweise wird eine Getriebesteuerung durch eine 12 Volt Batterie eines Kraftfahrzeugs angetrieben. Eine Getriebesteuerung kann auch eine Mikroprozessor-Stromversorgung oder eine Hauptstromversorgung zum Steuern der Getriebesteuerung selbst beinhalten. Je nach verwendetem ASIC wird die Steuerung jedoch zurückgesetzt, wenn die der Mikroprozessor-Stromversorgung zugeführte Spannung unterhalb eines für den Mikroprozessor der Getriebesteuerung erforderlichen Schwellenwerts liegt. Für eine 1 A nicht verstärkte Mikroprozessor-Stromversorgung ist der Schwellenwert, unterhalb dem die Stromversorgung dem Mikroprozessor nicht genügend Spannung zuführen kann, typischerweise 5 Volt oder 6 Volt. Wenn die Schaltungsspannung an der Mikroprozessor-Stromversorgung unter diesen Schwellenwert sinkt, wird die Steuerung zurückgesetzt.
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Normalerweise liegt die Spannung in der Getriebesteuerschaltung im Bereich von etwa 12 Volt, wie sie von der Fahrzeugbatterie zugeführt wird. Um Schwankungen der Spannungspegel zu steuern, ist eine Kondensatorbank und der verwendete Treiber an der Mikroprozessor-Stromversorgung angeordnet, um Ausgangsspannung an den Elektromagneten bereitzustellen. Der Ausgang des Treibers ist so ausgelegt, dass er eine Last mit Widerstand und Induktivität antreibt und bei laufendem Betrieb Strom liefert. Wenn am Treiberausgang ein Masseschluss auftritt, sinkt der Widerstand auf nahe Null und die Kondensatorbänke werden praktisch sofort entladen. Daher erreichen die Stromspitzen ein sehr hohes Niveau. Eine Stromspitze bewirkt, dass die Spannung, die in den Kabelbaumwiderstand zwischen Batterie und Steuerungseingang abfällt, und die Spannung am Steuerungseingang sowie am Mikroprozessor-Stromversorgungseingang kann unter den Schwellenwert fallen, der für die Steuerung zum Betreiben erforderlich ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Steuerung zurückgesetzt. Sobald die Steuerung wieder eingeschaltet ist und der Kurzschluss nicht beseitigt ist, wird sie beim EINSCHALTEN des Treibers erneut zurückgesetzt. Eine Rücksetzschleife der Steuerung kann auftreten, was dazu führt, dass die Getriebesteuerung nicht betriebsbereit ist. Dementsprechend besteht eine Notwendigkeit für eine Getriebesteuerungsschaltung, die ein unerwünschtes Zurücksetzen der Getriebesteuerung verhindert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Spannungsquellenanschlussarchitektur bereit, welche die Massekapazität minimiert, die während eines Kurzschlusszustands erforderlich ist, um einen zu großen oder zu schnellen Spannungsabfall am Eingang der Mikroprozessor-Stromversorgung der Getriebesteuerungsschaltung während eines Kurzschlussfehlers zu vermeiden. Infolgedessen wird die Mikroprozessor-Stromversorgung durch Rücksetzen aufgrund einer Spannungsabsenkung unterhalb des Rücksetzschwellenwerts geschont.
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In einer Form, die mit den anderen hierin beschriebenen Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist eine Verbindungsschaltung zum Anschließen einer Spannungsquelle an eine Hauptlast vorgesehen. Die Verbindungsschaltung beinhaltet einen Vbatt-Knoten der Steuerung, der konfiguriert ist, um mit einer Spannungsquelle elektrisch verbunden zu werden. Eine Sperrdiode ist mit dem Vbatt-Knoten elektrisch verbunden. Ein Batterie-Trennschaltermodul ist elektrisch zwischen der Sperrdiode und einer Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank elektrisch verbunden, wobei die Sperrdiode in Reihe zwischen dem Batterie-Trennschaltermodul und dem Vbatt-Knoten angeordnet ist. Die Sperrdiode ist angeordnet, um zu verhindern, dass der Strom durch die Sperrdiode von der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank zum Vbatt-Knoten oder zum Treiberausgang insbesondere während eines Kurzschlusszustandes zurückfließt. Eine Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank ist mit dem Batterie-Trennschaltermodul an einem ersten Ende der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank elektrisch verbunden. Die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank ist an einem zweiten Ende der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank an die Masse angeschlossen. Das erste Ende der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank ist so konfiguriert, dass es weiter an eine Stromversorgung angeschlossen ist.
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In einer weiteren Form, die mit anderen hierin beschriebenen Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist eine Kraftfahrzeugsteuerschaltung zum Steuern eines Kraftfahrzeugsystems vorgesehen. Die Kraftfahrzeugsteuerschaltung beinhaltet einen High-Side-Treiber, der konfiguriert ist, um Leistung von einer Spannungsquelle zu empfangen und eine Last anzutreiben. Eine High-Side-Treiber (HSD) Kondensatorbank ist angeordnet, um dem High-Side-Treiber gespeicherte elektrische Ladung zuzuführen. Eine Mikroprozessor-Stromversorgung zum Versorgen der Kraftfahrzeugsteuerschaltung ist beinhaltet, wobei die Mikroprozessor-Stromversorgung zum Zurücksetzen konfiguriert ist, wenn die der Mikroprozessor-Stromversorgung zugeführte Spannung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt. Eine Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank ist so angeordnet, dass sie eine gespeicherte elektrische Ladung an die Mikroprozessor-Stromversorgung bereitstellt. Eine Sperrdiode ist konfiguriert, um die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank und die Mikroprozessor-Stromversorgung von einem schnellen Spannungsabfall zu isolieren, der durch einen Kurzschluss des High-Side-Treibers auf Masse verursacht wird.
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Die Schaltung kann zusätzliche Funktionen beinhalten, wie zum Beispiel: die Sperrdiode, die eine Schottky-Diode ist; eine HSD-Kondensatorbank, die mit dem Vbatt-Knoten an einem ersten Ende der HSD-Kondensatorbank elektrisch verbunden ist; die HSD-Kondensatorbank, die an einem zweiten Ende der HSD-Kondensatorbank mit der Masse verbunden ist; einen High-Side-Treiber, der mit dem Vbatt-Knoten an einem ersten Knoten des High-Side-Treibers elektrisch verbunden ist; den ersten Knoten des High-Side-Treibers, der weiterhin elektrisch mit dem ersten Ende der HSD-Kondensatorbank verbunden ist; den High-Side-Treiber, der konfiguriert ist, um mit der Hauptlast an einem zweiten Knoten des High-Side-Treibers elektrisch verbunden zu sein; die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank, die zwei oder mehrere Kondensatoren umfasst, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein erstes Ende der Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank elektrisch mit dem Batterie-Trennschaltermodul verbunden ist und ein zweites Ende der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank mit der Masse verbunden ist; die Mikroprozessor-Stromversorgung, die vorgesehen und elektrisch mit dem ersten Ende des Mikroprozessor-Stromversorgungseingangskondensators und mit dem Batterie-Trennschaltermodul verbunden ist; die HSD-Kondensatorbank, die ein erster HSD-Kondensator ist.
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Weitere zusätzliche Funktionen können beinhaltet sein, wie zum Beispiel: ein Verpolschutzmodul, das mit dem Vbatt-Knoten an einem ersten Knoten des Verpolschutzmoduls elektrisch verbunden ist; ein zweiter Knoten des Verpolschutzmoduls, der elektrisch mit dem ersten Ende der HSD-Kondensatorbank und mit dem HSD verbunden ist; das Verpolschutzmodul mit einer Diode oder ein MOSFET mit einer Body-Diode; ein Wake-up-Modul mit einem ersten Knoten in elektrischer Verbindung mit dem zweiten Knoten des Verpolschutzmoduls, das erste Ende der HSD-Kondensatorbank und der High-Side-Treiber; das Wake-up-Modul mit einen zweiten Knoten, der elektrisch mit dem Batterie-Trennschaltermodul verbunden ist; das Wake-up-Modul mit einem dritten Knoten, der so konfiguriert ist, dass er mit einer von außerhalb der Steuerung kommenden Wake-up-Signalquelle elektrisch verbunden ist; einen Gate-Widerstand, der elektrisch mit einem dritten Knoten des Verpolschutzmoduls und mit der Masse verbunden ist; einen Gate-Source-Widerstand, der zwischen der Quelle und dem Gate des Verpolschutzmoduls angeschlossen ist; das Batterie-Trennschaltermodul mit einem Isolations-MOSFET; ein s-Anschluss des Isolations-MOSFETs, der elektrisch mit der Sperrdiode verbunden ist; ein d-Anschluss des Isolations-MOSFETs, der elektrisch mit dem ersten Ende der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank und mit der Mikroprozessor-Stromversorgung verbunden ist; das Batterie-Trennschaltermodul, das ferner einen ersten Batterieisolationswiderstand umfasst, der elektrisch mit einem g-Anschluss des Isolations-MOSFETs und mit einem ersten Anschluss eines Freigabeschalters verbunden ist; das Batterie-Trennschaltermodul, das ferner einen zweiten Batterieisolationswiderstand umfasst, der elektrisch mit dem g-Anschluss und dem s-Anschluss des Isolations-MOSFET verbunden ist; der Freigabeschalter mit einem ersten Anschluss, der elektrisch mit dem ersten Batterietrennwiderstand verbunden ist; der Freigabeschalter mit einem zweiten Anschluss der mit der Masse verbunden ist, und einen dritten Anschluss, der elektrisch mit einem Wake-up-Isolationswiderstand verbunden ist; das Batterie-Trennschaltermodul, das ferner einen dritten Batterieisolationswiderstand umfasst, der elektrisch mit dem zweiten und dritten Anschluss des Freigabeschalters verbunden ist; den Wake-up-Isolationswiderstand, der mit dem zweiten Knoten des Wake-up-Moduls elektrisch verbunden ist; den High-Side-Treiber, der einen High-Side-Treiber-MOSFET umfasst; den Batterieisolationsschalter, der konfiguriert ist, um die Mikroprozessor-Stromversorgung von der Spannungsquelle in einem Aus-Zustand der Mikroprozessor-Stromversorgung zu isolieren; die Sperrdiode, die konfiguriert ist, die Entladungsrate der Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank zu beschränken, wenn der High-Side-Treiber kurzgeschlossen ist; wobei die Sperrdiode so angeordnet ist, um zu verhindern, dass der Strom durch die Sperrdiode von der Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank zum Vbatt-Knoten und zum High-Side-Treiberausgang zurückfließt; worin die Stromversorgungskondensatorbank eine Volumenkapazität im Bereich von etwa 45 bis etwa 60 µF bereitstellt; worin ein Kurzschluss des High-Side-Treibers auf Masse zu einem Abfall der Steuerungseingangsspannung (Vbatt-Knoten) führt und eine Spannung an der Mikroprozessor-Stromversorgung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abfällt, sondern durch die Steuerschaltung über einen vorbestimmten Schwellenwert gehalten wird; eine 12 Volt Spannungsquelle, die mit dem Vbatt-Knoten verbunden ist; wobei die Mikroprozessor-Stromversorgung einen Lastbedarf im Bereich von etwa 0,5 A bis etwa 1,5 A verursacht; und der vorbestimmte Schwellenwert ist größer oder gleich 6 Volt.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Teils einer Kraftfahrzeugübertragungssteuerschaltung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ist ein Schaltbild mit einigen Funktionsblöcken der Kraftfahrzeug-Getriebesteuerschaltung nach Anspruch 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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3 ist ein Schaltbild mit einigen Funktionsblöcken einer weiteren Variation einer Kraftfahrzeug-Steuerschaltung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
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4 ist eine grafische Darstellung, welche die Stromversorgungs-Eingangsspannung verglichen mit dem Stromversorgungs-Eingangsstrom und der HSD-Eingangsspannung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die nachfolgende Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung und soll die Erfindung, ihre Anwendungen oder ihre Verwendung nicht einschränken.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Getriebesteuerungsschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung schematisch in einem Blockdiagramm dargestellt und im Allgemeinen mit 10 bezeichnet. Das Getriebesteuerungsschaltung 10 ist konfiguriert, um mit einer Stromquelle, wie beispielsweise einer 12-Volt-Fahrzeugbatterie 12 verbunden zu sein, und die Schaltung 10 beinhaltet einen High-Side-Treiber 14, der einen Ausgang 16 aufweist, der so konfiguriert ist, dass er mit einer Hauptlast verbunden ist (Last ist nicht dargestellt). Typischerweise beinhaltet die Hauptlast eine Vielzahl von Elektromagneten zum Steuern der Verschiebung innerhalb eines Kraftfahrzeuggetriebes. Somit ist die Schaltung 10 eine Verbindungsschaltung zum Anschließen einer Spannungsquelle mit einer Hauptlast und sie kann, abgesehen von der dargestellten Getriebesteuerung, auf andere Arten von Steuerungen angewendet werden. So können zum Beispiel die hierin offenbarten Elemente in einer Gehäusesteuerung der einer Motorsteuerung verwendet werden. Der High-Side-Treiber 14 ist so konfiguriert, um Strom von der Spannungsquelle (Batterie 12) zum Antreiben der Last zu empfangen.
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Die Batterie 12 ist über einen Kabelbaum 18 mit einem Vbatt-Knoten 20 der Schaltung 10 verbunden. Der Kabelbaum 18 weist typischerweise einen kleinen Widerstand auf, wie beispielsweise einen Widerstand von 0,2 Ohm. Der Vbatt-Knoten 20 kann ein Stift an der Getriebesteuerung sein, der elektrisch und mechanisch mit dem Kabelbaum 12 verbunden ist. In einem ersten Pfad 22 der Schaltung 10 ist der Vbatt-Knoten 20 elektrisch mit einem ersten Knoten 24 eines Verpolschutzmoduls 26 verbunden. Exemplarische Komponenten des Verpolschutzmoduls 26 werden ausführlicher beschrieben, wenn sie nachfolgend mit Bezug auf die 2 und 3 erklärt werden.
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Ein zweiter Knoten 28 des Verpolschutzmoduls 26 ist elektrisch mit einer HSD-Kondensatorbank 30 verbunden. Die HSD-Kondensatorbank 30 kann einen oder mehrere HSD-Kondensatoren 30a, 30b beinhalten. Jeder der HSD-Kondensatoren 30a, 30b ist parallelgeschaltet, wobei die ersten Enden 32a, 32b mit dem zweiten Knoten 28 des Verpolschutzmoduls 26 elektrisch verbunden sind. Der zweite Knoten 28 des Verpolschutzmoduls 26 und die ersten Enden 32a, 32b der HSD-Kondensatoren 30a, 30b der HSD-Kondensatorbank 30 sind elektrisch mit einem ersten Knoten 34 des High-Side-Treibers (HSD) 14 verbunden. Ein zweiter Knoten 36 des High-Side-Treibers 14 ist mit dem Ausgang 16 elektrisch verbunden. Die zweiten Enden 38a, 38b jedes der HSD-Kondensatoren 30a, 30b sind mit der Masse 50 verbunden. Der zweite Knoten 28 des Verpolschutzmoduls 26, die ersten Enden 32a, 32b der HSD-Kondensatorbank 30 und der erste Knoten 34 des High-Side-Treibers 34 sind ebenfalls elektrisch mit einem Wake-Up-Modul 40 verbunden, das nachfolgend beschrieben wird.
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In einem zweiten Pfad 42 der Schaltung 10 ist eine Sperrdiode 44 an einem ersten Ende 46 mit dem Vbatt-Knoten 20 elektrisch verbunden. Die Sperrdiode 44 ist vorzugsweise eine Schottky-Diode. Eine Schottky-Diode weist einen niedrigen Spannungsabfall von etwa 0,3 V auf. Die Sperrdiode 44 weist ein zweites Ende 48 auf, das ferner elektrisch mit einem Batterieisolationsschaltermodul 54 verbunden ist. Somit ist die Sperrdiode 44 in Reihe zwischen dem Vbatt-Knoten 20 und dem Batterie-Trennschaltermodul 54 angeordnet. Das Batterie-Trennschaltermodul 54 kann dazu beitragen, große Mengen an Leckstrom von der Spannungsquelle zu minimieren, wenn die Steuerung ausgeschaltet ist.
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Das Batterie-Trennschaltermodul 54 weist einen zweiten Knoten 56 auf, der elektrisch mit einer Mikroprozessor-Stromversorgung 58 und einer Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 verbunden ist. Obwohl das Element 58 als „Mikroprozessor-Stromversorgung“ versteht es sich, dass Verwendung des Begriffs „Mikroprozessor-Stromversorgung“ in diesem Dokument Stromversorgungen beinhaltet, die zusätzlich zu einem Mikroprozessor steuern oder antreiben können. Wie die HSD-Kondensatorbank 30 kann die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 einen oder mehrere Stromversorgungs-Eingangskondensatoren 60a, 60b beinhalten. Jeder der Stromversorgungseingangskondensatoren 60a, 60b ist parallelgeschaltet, wobei die ersten Enden 62a, 62b mit dem zweiten Knoten 56 des Batterie-Trennschaltermoduls 54 elektrisch verbunden sind. Der zweite Knoten 56 des Batterie-Trennschaltermoduls 54 und die ersten Enden 62a, 62b der Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 sind elektrisch mit der Mikroprozessor-Stromversorgung 58 verbunden und optional mit anderen Schnittstellen 64, wie beispielsweise andere Eingänge/Ausgänge einschließlich Drucksensoren und dergleichen. Die zweiten Enden 66a, 66b jedes der Stromversorgungseingangskondensatoren 60a, 60b sind mit der Masse 50 verbunden.
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Das Wake-Up-Modul 40 kann ein von der Batterie 12 angetriebener Transceiver sein, der konfiguriert ist, um ein Signal in einem Protokoll wie CAN oder LIN auf der Ausgangsleitung 70a an das Batterieisolationsschaltermodul 54 entlang des Eingangs 70b zu senden. Obwohl nicht gezeigt, sollte verstanden werden, dass der Ausgang 70a und der Eingang 70b elektrisch verbunden sind. Das Wake-Up-Modul 40 kann einen Schalter beinhalten und kann konfiguriert sein, um eine serielle Datennachricht entlang der Ausgangsleitung 70a zu senden. Das Wake-Up-Modul 40 weist einen ersten Knoten 74 in elektrischer Verbindung mit zweiten Knoten 28 des Verpolschutzmoduls 26, den ersten Enden 32a, 32b der HSD-Kondensatorbank 30 und dem High-Side-Treibers 14 auf. Das Wake-Up-Modul 40 weist einen zweiten Knoten 76 auf, der elektrisch mit dem Batterie-Trennschaltermodul 54 verbunden ist, und das Wake-up-Modul 40 weist einen dritten Knoten 78 auf, der konfiguriert ist, um über die elektrische Leitung 68 mit der Wake-up-Signalquelle außerhalb der Getriebesteuerschaltung elektrisch verbunden zu sein.
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In der Schaltung 10 sind die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 und die Mikroprozessor-Stromversorgung 58 von der High-Side-Treiber-Kondensatorbank 30 über die Sperrdiode 44 isoliert. Die Sperrdiode 44 ist so angeordnet, um zu verhindern, dass der Strom durch die Sperrdiode 44 vom Pfad des Batterie-Trennschaltermoduls 54 einschließlich der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 zum Vbatt-Knoten 20 zurückfließt. Die Sperrdiode 44 wirkt auch als Verpolschutzschaltung für die Mikroprozessor-Stromversorgung 58.
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Während des normalen Betriebs der Getriebesteuerung 10 stellt die Batterie 12 eine Spannung an die Schaltung 10 bereit, und die Kondensatorbänke 30, 60 speichern die Ladung innerhalb der Schaltung 10. Die Mikroprozessor-Stromversorgung 58 und andere Schnittstellen 64 können eine Last im Bereich von etwa 0,5 A bis etwa 1,5 A oder etwa 0,8 A bis etwa 1,0 A aufbringen. Wenn ein Fehler auftritt, oder genauer gesagt, wenn ein Masseschluss 50 des High-Side-Treibers 14 (als gestrichelte Linie 72 dargestellt) vorliegt, geht der Widerstand am Ausgang 16 nahe Null. Dementsprechend werden die Kondensatorbänke 30, 60 normalerweise mit einer hohen Rate entladen und entsprechende Stromspitzen verursachen (etwa bis zu 60 Ampere), und die Spannung am Mikroprozessor-Stromversorgungseingang 58 würde eventuell sogar unter 6 V sinken.
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Wenn jedoch die Sperrdiode 44 an Ort und Stelle ist, entlädt sich die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 nicht durch den Kurzschlusspfad. Stattdessen entlädt die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 nur mit der Rate der Mikroprozessor-Stromversorgung 58 und anderer Schnittstellen 64 Laststrom. Somit ist die Sperrdiode 44 so konfiguriert, dass sie die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 und die Mikroprozessor-Stromversorgung 58 von einem schnellen Spannungsabfall isoliert, der durch einen Kurzschluss des High-Side-Treibers 14 auf Masse 50 verursacht wird. Die Sperrdiode 44 ist so konfiguriert, dass sie die Entladungsrate der Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 begrenzt, wenn der High-Side-Treiber 14 mit der Masse 50 kurzgeschlossen ist. Infolgedessen ist eine viel kleinere Menge an Kapazität in der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 erforderlich, um die Stromversorgungs-Eingangsspannung um 6 Volt zu aufrechtzuerhalten. (Die Mikroprozessor-Stromversorgung 58 kann so konfiguriert sein, dass sie bei 5 Volt oder 6 Volt zurückgesetzt wird, um die Funktionalität des Mikroprozessors aufrechtzuerhalten, der, um betrieben zu werden, eine minimale Spannung benötigt). So kann beispielsweise die Volumenkapazität an der Kondensatorbank 60 im Bereich von etwa 45 µF bis etwa 60 µF vorgesehen sein.
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Unter Bezugnahme nun auf 2 sind zusätzliche Schaltungskomponenten der Schaltung 10 dargestellt. Das Verpolschutzmodul 26 weist beispielsweise einen MOSFET 80 und eine Gehäusediode 82 auf. Da der MOSFET 80 einen Stromfluss in zwei entgegengesetzten Richtungen ermöglicht, wenn er eingeschaltet ist, kann die Schaltung 10 einen bidirektionalen Stromfluss zu und vom High-Side-Treiber 14 ermöglichen, während die Mikroprozessor-Stromversorgung 58 und die Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 weiterhin von großen transienten Stromspitzen und/oder Spannungsabfällen isoliert werden. Ein Gate-Widerstand 84 ist elektrisch mit einem dritten Knoten 86 des Verpolschutzmoduls 26 und zur Masse 50 verbunden. Ein Gate-Source-Widerstand 87 ist zwischen Gate und Source des Verpolschutzmoduls 26 angeschlossen. Der High-Side-Treiber 14 umfasst in diesem Beispiel auch einen MOSFET 88.
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Der Batterieisolationsschalter 54 beinhaltet auch einen Isolations-MOSFET 89. Ein s-Anschluss des Isolations-MOSFET 89 ist elektrisch mit der Sperrdiode 44 verbunden, ein d-Anschluss des Isolations-MOSFET 89 ist elektrisch mit den ersten Enden 62a, 62b der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangskondensatorbank 60 und der Mikrokompressor-Stromversorgung 58 elektrisch verbunden.
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Das Batterie-Trennschaltermodul 54 beinhaltet ferner einen ersten Batterieisolationswiderstand 90, der elektrisch mit einem g-Anschluss des Isolations-MOSFET 89 und mit einem ersten Anschluss 91 eines Freigabeschalters 92 verbunden ist. Das Batterie-Trennschaltermodul 54 beinhaltet ferner einen zweiten Batterieisolationswiderstand 93, der elektrisch mit dem g-Anschluss und dem s-Anschluss des Isolations-MOSFET 89 verbunden ist. Der Freigabeschalter 92 weist einen ersten Anschluss 91 auf, der elektrisch mit dem ersten Batterieisolationswiderstand 90 verbunden ist, einen zweiten Anschluss 94, der mit der Masse 50 verbunden ist, und einen dritten Anschluss 95, der elektrisch mit einem Wake-up-Isolationswiderstand 96 verbunden ist. Das Batterie-Trennschaltermodul 54 beinhaltet ferner einen dritten Batterieisolationswiderstand 97, der elektrisch mit dem zweiten und dritten Anschluss 94, 95 des Freigabeschalters 92 verbunden ist. Der Wake-up-Isolationswiderstand 96 ist mit dem zweiten Knoten 76 des Wake-up-Moduls 40 elektrisch verbunden.
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Unter Bezugnahme nun auf 3 ist eine weitere Variation der dargestellten Getriebesteuerungsschaltung dargestellt und mit 10’ bezeichnet. Die meisten der in 3 dargestellten Komponenten sind die gleichen wie die vorstehend dargestellten in 1 und/oder 2; dementsprechend sollte jedes Element mit der gleichen Bezugsnummer wie vorstehend, als das gleiche wie das bereits beschriebene und dargestellte Element verstanden werden, und diese Beschreibung wird durch Bezugnahme in diesen Absatz aufgenommen. Der einzige Unterschied zwischen der Schaltung 10 von 2 und der Schaltung 10’ von 3 besteht im Verpolschutzmodul 26’. Anstelle der Verwendung eines bidirektionalen MOSFET 80 mit begleitenden Widerständen 84, 87 wie in 2 dargestellt, ist ein unidirektionales Verpolschutzmodul 26’ beinhaltet, das zwei parallel zueinander angeordnete Dioden 98a, 98b aufweist.
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Unter Bezugnahme nun auf 4 ist eine Grafik dargestellt, die eine Simulation unter Verwendung von Elementen der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die Zeit in Millisekunden ist auf der horizontalen Achse (Abszisse) grafisch dargestellt. Auf der vertikalen Achse (Ordinate) gibt es vier Abschnitte. Im oberen Bereich ist die Eingangsspannung des Mikroprozessors grafisch dargestellt. Dies ist die gewünschte Spannung, die über einen vorbestimmten Schwellenwert, wie beispielsweise 6 Volt, gehalten werden soll, sodass die Mikroprozessor-Stromversorgung 58 nicht zurückgesetzt wird. Im zweiten oberen Abschnitt ist der Mikroprozessor-Stromversorgungs-Eingangsstrom grafisch dargestellt. Im unteren Bereich ist eine High-Side-Treiber-Eingangsspannung grafisch dargestellt.
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Im dritten Abschnitt nach unten wird der Kurzschlussstrom grafisch dargestellt; Dies ist der Strom am High-Side-Treiber, der kurzgeschlossen ist. Die betrachtete Kurzschlusserfassungszeit beträgt 250 μs, die am Fenster w angezeigt ist. Die Stromspitze kann auftreten, da der Überstrom typischerweise am schnellsten in einem Bereich von 150–250 µs erfasst werden kann. Sobald der Überstrom erfasst ist, wird der High-Side-Treiber normalerweise heruntergefahren.
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Zu Beginn der grafisch dargestellten Zeit wird die Schaltung normal betrieben. Dementsprechend beträgt die Stromversorgungs-Eingangsspannung etwa 11 Volt, der Stromversorgungs-Eingangsstrom beträgt 0,75 A (dies ist die Last der Stromversorgung 58), der Strom am High-Side-Treiber (vor Kurzschluss) beträgt etwa 5 A und die High-Side-Treiber-Eingangsspannung beträgt etwa 11,5 V. Zum Zeitpunkt t = 5 ms wird am High-Side-Treiber ein Kurzschluss nach Masse angelegt, wie nachfolgend in der dritten grafischen Darstellung gezeigt. Somit sind die Stromspitzen etwa 60 A und halten dann einen stabilen Kurzschlussstromzustand von 41,5 A am High-Side-Treiber für etwa die 250 μs Überstromperiode, bis der High-Side-Treiber 14 abgeschaltet wird. Die Stromversorgung hält die gleiche Last von 0,75 A, wie in der zweiten Grafik dargestellt. Aufgrund des hohen Stroms am High-Side-Treiber sinkt die Hochspannungs-Eingangsspannung auf 5 V, wie in der vierten Grafik dargestellt. Schließlich zeigt die obere Grafik die Spannung am Mikroprozessor-Stromversorgungseingang, die auf etwa 7 V abfällt, was oberhalb des Rücksetzschwellenwertes liegt. Dies verdeutlicht, dass die vorstehend erläuterte wirksam ist, um einen Spannungsabfall unter 6 V an der Stromversorgung zu verhindern.
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Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Anwendungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen hervor. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
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Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Schaltungen) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „in Eingriff stehend“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn ein oder mehrere intervenierende(s) Element(e) (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz „zumindest eines von A, B und C“ so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C“.
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Der Begriff „Schaltung“ kann als Folgendes bezeichnet werden, Teil von Folgendem sein, oder Folgendes beinhalten: ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit, ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge, oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); oder eine Kombination von einigen oder allen der obengenannten Elemente, wie z. B. ein System-on-Chip.
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Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als „Mittel für eine Funktion“ (so genannte „means plus function“) gemäß 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Ausdrucks „means for“ (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Ausdrücke „Operation für“ oder „Schritt für“ verwendet werden.
