[發(fā)明專利]提供車輛中的電路的過電流保護的電氣安全系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010885209.6
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112448363B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·海因里希;G·托爾納拜恩
• 申請（專利權(quán)）人: APTIV技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02H1/06
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 師瑋;王小東

提供了一種提供車輛中電路的過電流保護的電氣安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：包括N型晶體管的主安全器件和包括P型晶體管的輔安全器件，主安全器件和輔安全器件在控制器的命令下交替啟用。N型晶體管和P型晶體管分別在第一工作模式和第二工作模式下具有過流保護功能。輔安全器件還包括：與P型晶體管串聯(lián)連接的無源部件，以用于在電流通過所述無源部件時提供電壓降；以及驅(qū)動電路，以用于在第二工作模式中，在超過第一閾值的電壓降的控制下控制P型晶體管的關(guān)斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及提供電路的過電流保護的電氣安全系統(tǒng)或設(shè)備的領(lǐng)域。這種系統(tǒng)可以用于例如車輛中，以在發(fā)生故障的情況下保護車輛的電路的器件。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，車輛使用包括金屬線或金屬條的電保險絲，該金屬線或金屬條在有過多的電流流過時會熔化，從而中斷電流。保險絲的優(yōu)點是它們是不消耗功率的無源部件。通過保險絲的靜態(tài)電流為零。因此，當車輛的電路處于停放模式時，保險絲不消耗電能。另一個優(yōu)點是保險絲具有從故障系統(tǒng)中去除高功率的能力。換句話說，保險絲可以排出高電流，并且無論其放電能力如何，其靜態(tài)電流都等于零。然而，保險絲具有主要缺點，因為它是犧牲性器件。保險絲一旦起作用就必須被替換，這在汽車環(huán)境中是不方便的。

已知使用電子開關(guān)器件(一般稱為“高側(cè)開關(guān)”或“高側(cè)驅(qū)動器”)作為保險絲的替代物。高側(cè)開關(guān)包括提供過電流保護的晶體管(諸如MOSFET晶體管)和控制該晶體管的電子裝置。為了能夠切換高電流(通常是100毫安至幾百安培之間的電流)，高側(cè)開關(guān)配備有N型MOSFET晶體管。它們可以安全地將高電流驅(qū)動到符合汽車環(huán)境的復(fù)雜接地負載中。然而，與零毫安(對于常規(guī)保險絲)相比，高側(cè)開關(guān)具有通常為幾毫安的高靜態(tài)電流。

車輛通常會花費大量時間在停放模式下，在停放模式中，電流會從電池排出。為了不從電池排出太多能量，車輛內(nèi)電路的各個器件的靜態(tài)電流必須非常低。幾毫安的靜態(tài)電流對于在停放模式下車輛的這種極低電耗的約束來說太高了。

需要對提供例如車輛中的電路的過電流保護的電氣安全系統(tǒng)的情況進行改進，該電氣安全系統(tǒng)可以在起作用之后重新使用，并且還具有(例如符合汽車環(huán)境中的電氣要求的)非常低的靜態(tài)電流。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的第一方面涉及一種提供電路的過電流保護的電氣安全系統(tǒng)，該電氣安全系統(tǒng)包括主安全器件，該主安全器件包括提供過電流保護的第一晶體管，其特征在于：

該電氣安全系統(tǒng)還包括輔安全器件，該輔安全器件包括提供電路的過電流保護的第二P型晶體管，主安全器件和輔安全器件分別在電路的第一工作模式和第二工作模式中交替地提供過電流保護；以及

該輔安全器件還包括：與第二P型晶體管串聯(lián)連接的無源部件，該無源部件在電流通過無源部件時提供電壓降；以及驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路在超過第一閾值的電壓降的控制下對第二P型晶體管的關(guān)斷進行控制。

通常，第一工作模式比第二工作模式消耗更多的電力。這種電氣安全系統(tǒng)可以集成在車輛中以保護車輛中的電路。

本電氣安全系統(tǒng)包括主安全器件和輔安全器件，主安全器件包括第一晶體管，例如N型晶體管，輔安全器件包括P型晶體管。兩個晶體管分別在電路的第一工作模式和第二工作模式中交替地導(dǎo)通，以輪流實現(xiàn)過電流保護功能。輔安全器件包括：與P型晶體管串聯(lián)連接的無源部件，以在電流通過所述無源部件時提供電壓降；以及驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路在第二工作模式中，在超過第一閾值的電壓降的控制下對P型晶體管的關(guān)斷進行控制。

在第一工作模式中(例如當車輛工作時)，這種系統(tǒng)允許使用主安全器件，該主安全器件使用功率晶體管(例如N型晶體管)并且能夠從故障電路去除高電流。在第二工作模式中(例如當車輛停放好時)，該主安全器件被關(guān)斷(停用)并且不消耗任何電流。為了在第二工作模式下實現(xiàn)過流保護功能，使用了配備有P型晶體管的輔安全器件。過電流保護功能是由與提供電壓降的無源部件聯(lián)接的P型晶體管實現(xiàn)的，當電流通過無源部件時，所述電壓降用作對P型晶體管的關(guān)斷進行控制的命令。