[發明專利]用于供電網絡的開關模塊和包括至少一個開關模塊的供電網絡

無效

• 申請號: 200980119176.6
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN102046428A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 艾勒特·約翰遜
• 申請（專利權）人: 沃爾沃技術公司
• 主分類號: B60R16/03
• 分類號: B60R16/03;H02H3/04;H02H3/05;H02J13/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張煥生;謝麗娜

技術領域

根據獨立權利要求的前序部分，本發明涉及用于供電網絡的開關模塊以及包括至少一個開關模塊的供電網絡。

背景技術

特別在未來技術的車輛中，在若干子系統中要求冗余的供電系統。顯而易見的應用是安全關鍵系統，如制動、轉向等等。還有影響車輛實時行為的其他系統，諸如底盤控制等等、諸如閥門等等的動力總成部件、電控變速箱等等。一些當今的機械部件可能完全依賴于電子控制。電子故障會導致機械故障。

在現有技術中，已知典型的汽車供電網絡以星形結構或雛菊鏈結構來提供。這類結構中任何一點的短路會使該短路的最近熔斷器下游的整個網絡停止運行。

還知道提供具有環形結構的供電網絡。為了提供冗余，現有技術中已知幾種解決方案。存在具有不同通信、供電、傳感器和促動器的完全分開的冗余系統。這些冗余系統在機械領域或在具有多個繞組的電子促動器的磁領域的一些情形下滿足。盡管能容易地分析冗余，但對批量生產，諸如在車輛制造中，這種解決方案非常昂貴。

通過使用局部能源后備，提供了用于供電網絡中的每一單元的簡單解決方案。然而，能源資源是受限的，在每一節點建立能源儲備的監管很昂貴，而且被選能源的管理是必要的。

另一解決方案是對每一節點使用雙電源(雙星形網絡電源)。由此，兩個獨立的電源網絡是可用的。然而，被選能源的雙配線和管理是必要的。

美國專利US6,522,442B1公開了一種具有環形結構的供電網絡。對每一負載，提供抽頭控制器，其由智能控制節點和兩個可控功率分配器以及諸如斷路器的可控導體保護器組成。控制節點控制功率分配器和導體保護器兩者。為兩個可控功率分配器的正常起作用，與智能控制節點的通信是必要的條件。

EP1759929A1公開了一種用于車輛的供電系統，其中，每一負載連接到供電網絡。負載經由通過控制單元控制的開關連接到饋電。每一開關連接到通信總線。在異常電流的情況下，開關將負載從饋電斷開。

發明內容

本發明的目的是提供一種開關故障時冗余的改進供電網絡。本發明的另一目的是提供一種用于供電網絡的改進開關模塊。另一目的是提供一種用于操作開關模塊的方法。

通過獨立權利要求的特征，實現了這些目的。其他權利要求和說明書公開了本發明的優選實施例。

提出了一種提供用于連接供電網絡的至少兩個導電段的開關模塊，該供電網絡包括一個或多個電源以及一個或多個負載。開關設置有專用的控制單元，以控制該開關。通過提供這種開關，其具有用于該特定開關的專用控制單元，能實現開關的自主操作以及相應供電開關的冗余操作。舉例來說，在現有技術中已知的供電網絡的典型環形結構中，對兩個開關提供用于該兩個開關的一個共用控制模塊。如果控制器故障，則負載不可避免地斷電。通過對一個負載優選地提供根據本發明的兩個優選自主開關模塊，即使控制器中的一個故障，向負載供電的冗余是可能的。由于開關單元自主地操作，多個開關模塊內的各開關模塊間的通信不是強制性的。負載可以是電子設備、電動機等等。開關本身可以是繼電器、由雙極或MOSFET晶體管的半導體開關或能適當地作為所需供電網絡的特定開關模塊中的開關的任何元件。

每一控制單元包括用于選擇耦合到各個控制單元的開關的操作狀態的選擇單元。選擇單元能實現為軟件或硬件或軟件和硬件的組合。特別地，控制單元能夠包括電流和電壓監管以及狀態機。狀態機最好能理解為由有限數量的狀態、這些狀態間的轉換和動作組成的行為模型。

與現有技術不同，開關能自主地操作，因此，不需要為了操作與通信總線連接。由此，控制單元能自主地決定必須應用開關的哪一操作狀態，例如開關閉合的“接通(on)”操作狀態或開關打開的“斷開(off)”操作狀態。由于自主操作，特別是對開關模塊的實時行為，以供電網絡為例，開關模塊不依賴于與其他開關模塊(節點)或主計算機的通信。通過開關的特定狀態機，能做出有關該開關的操作狀態的決定。然而在某些情形下，通信能有利地用于設置開關模塊的參數和監管。有利地，開關模塊能包括用于至少與一個或多個開關模塊和/或電源管理系統通信的至少一個通信單元。例如，能將有關電源故障的反饋和故障的可能位置提供給這種電源管理系統。優選地，這個至少一個通信單元能集成在控制單元中。通信單元能耦合到數據總線系統等等。