DE-102025143310-A1 - Kurzschlussschutzschaltung, Steuergerät und Fahrzeug

Abstract

Die Ausführungsbeispiele der Offenbarung betreffen eine Kurzschlussschutzschaltung, ein Steuergerät und ein Fahrzeug. Die Kurzschlussschutzschaltung umfasst: eine Stromerfassungsschaltung, eine Vergleichsschaltung, einen Schaltkreis und eine Zwischenspeicherschaltung. Die Stromerfassungsschaltung ist dazu konfiguriert, eine Zielspannung gemäß einem von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten strömenden Zielstrom zu erzeugen und die Zielspannung an einen dritten Knoten zu liefern. Die Zielspannung ist höher als eine Referenzspannung, wenn der Zielstrom höher als ein Schwellenwert für Kurzschlussstrom ist. Die Vergleichsschaltung ist dazu konfiguriert, ein erstes Spannungsniveau über einen vierten Knoten auszugeben, wenn die Spannung am dritten Knoten höher als die Referenzspannung ist. Der Schaltkreis ist dazu konfiguriert, die Verbindung zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten zu trennen, wenn der vierte Knoten auf dem ersten Spannungsniveau liegt. Die Zwischenspeicherschaltung ist dazu konfiguriert, die Spannung am dritten Knoten höher als die Referenzspannung zu halten, wenn der vierte Knoten auf dem ersten Spannungsniveau liegt. Diese Kurzschlussschutzschaltung kann den Stromkreis, in dem sich diese befindet, beim Kurzschluss abtrennen, um die anderen Komponenten im Stromkreis zu schützen.

Inventors

• Xiaofei Qiu
• Bo Yuan
• Yiqun Huang
• Bingqing Lin
• Lue Shen

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251023

Priority Date

20241104

Claims (13)

1. Kurzschlussschutzschaltung (200), umfassend: eine Stromerfassungsschaltung (210), die dazu konfiguriert ist, eine Zielspannung (Vtar) gemäß einem von einem ersten Knoten (N1) zu einem zweiten Knoten (N2) strömenden Zielstrom zu erzeugen und die Zielspannung (Vtar) an einen dritten Knoten (N3) zu liefern, wobei die Zielspannung (Vtar) höher als eine Referenzspannung (Vref) ist, wenn der Zielstrom größer als ein Schwellenwert für Kurzschlussstrom ist; eine Vergleichsschaltung (220), die dazu konfiguriert ist, ein erstes Spannungsniveau über einen vierten Knoten (N4) auszugeben, wenn die Spannung am dritten Knoten (N3) höher als die Referenzspannung (Vref) ist; einen Schaltkreis (230), der dazu konfiguriert ist, die Verbindung zwischen dem ersten Knoten (N1) und dem zweiten Knoten (N2) zu trennen, wenn der vierte Knoten (N4) auf dem ersten Spannungsniveau liegt; und eine Zwischenspeicherschaltung (240), die dazu konfiguriert ist, die Spannung am dritten Knoten (N3) höher als die Referenzspannung (Vref) zu halten, wenn der vierte Knoten (N4) auf dem ersten Spannungsniveau liegt.
2. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 1 , wobei die Zielspannung (Vtar) niedriger als die Referenzspannung (Vref) ist, wenn der Zielstrom kleiner als der Schwellenwert für Kurzschlussstrom ist, wobei die Vergleichsschaltung (220) auch dazu konfiguriert ist, ein zweites Spannungsniveau über den vierten Knoten (N4) auszugeben, wenn die Spannung am dritten Knoten (N3) niedriger als die Referenzspannung (Vref) ist, und wobei der Schaltkreis (230) auch dazu konfiguriert ist, den ersten Knoten (N1) mit dem zweiten Knoten (N2) zu verbinden, wenn der vierte Knoten (N4) auf dem zweiten Spannungsniveau liegt.
3. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 2 , wobei die Zwischenspeicherschaltung (240) umfasst: eine Pull-Down-Beschaltung (241), die dazu konfiguriert ist, die Spannung an einem fünften Knoten (N5) auf das erste Spannungsniveau herunterzuziehen, wenn der vierte Knoten (N4) auf dem zweiten Spannungsniveau liegt; eine Pull-Up-Beschaltung (242), die dazu konfiguriert ist, die Spannung an dem fünften Knoten (N5) auf das zweite Spannungsniveau hochzuziehen, wenn der vierte Knoten (N4) auf dem ersten Spannungsniveau liegt; eine erste Steuerungsschaltung (243), die dazu konfiguriert ist, die Spannung an einem sechsten Knoten (N6) auf das erste Spannungsniveau herunterzuziehen, wenn die Spannung am fünften Knoten (N5) auf dem zweiten Spannungsniveau liegt; und eine zweite Steuerungsschaltung (244), die dazu konfiguriert ist, die Spannung am dritten Knoten (N3) auf das zweite Spannungsniveau hochzuziehen, wenn die Spannung am sechsten Knoten (N6) auf dem ersten Spannungsniveau liegt, und ansonsten außer Betrieb zu bleiben, wobei das zweite Spannungsniveau höher als die Referenzspannung (Vref) ist.
4. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 3 , wobei die Pull-Down-Beschaltung (241) einen ersten Widerstand (R1) und einen ersten Transistor (M1) umfasst, wobei ein erstes Ende des ersten Widerstands (R1) mit dem vierten Knoten (N4) und ein zweites Ende des ersten Widerstands (R1) mit einem zweiten Spannungsende (V2) gekoppelt ist, und wobei die Gate-Elektrode des ersten Transistors (M1) mit dem ersten Ende des ersten Widerstands (R1), eine erste Elektrode des ersten Transistors (M1) mit dem zweiten Spannungsende (V2), und eine zweite Elektrode des ersten Transistors (M1) mit dem fünften Knoten (N5) gekoppelt ist.
5. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 3 , wobei die Pull-Up-Beschaltung (242) einen zweiten Widerstand (R2) umfasst, und wobei ein erstes Ende des zweiten Widerstands (R2) mit einem Spannungsende (Vcc) der Stromquelle und ein zweites Ende des zweiten Widerstands (R2) mit dem fünften Knoten (N5) gekoppelt ist.
6. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 3 , wobei die erste Steuerungsschaltung (243) einen dritten Widerstand (R3) und einen zweiten Transistor (M2) umfasst, wobei ein erstes Ende des dritten Widerstands (R3) mit dem fünften Knoten (N5) und ein zweites Ende des dritten Widerstands (R3) mit einem zweiten Spannungsende (V2) gekoppelt ist, und wobei die Gate-Elektrode des zweiten Transistors (M2) mit dem fünften Knoten (N5), eine erste Elektrode des zweiten Transistors (M2) mit dem zweiten Spannungsende (V2), und eine zweite Elektrode des zweiten Transistors (M2) mit dem sechsten Knoten (N6) gekoppelt ist.
7. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 3 , wobei die zweite Steuerungsschaltung (244) einen vierten Widerstand (R4), einen fünften Widerstand (R5), einen sechsten Widerstand (R6), einen siebten Widerstand (R7) und einen dritten Transistor (M3) umfasst, wobei ein erstes Ende des vierten Widerstands (R4) mit einem Spannungsende (Vcc) der Stromquelle und ein zweites Ende des vierten Widerstands (R4) mit dem sechsten Knoten (N6) gekoppelt ist, wobei ein erstes Ende des fünften Widerstands (R5) mit dem sechsten Knoten (N6) und ein zweites Ende des fünften Widerstands (R5) mit der Gate-Elektrode des dritten Transistors (M3) gekoppelt ist, wobei ein erstes Ende des sechsten Widerstands (R6) mit dem Spannungsende (Vcc) der Stromquelle und ein zweites Ende des sechsten Widerstands (R6) mit einer ersten Elektrode des dritten Transistors (M3) gekoppelt ist, und wobei ein erstes Ende des siebten Widerstands (R7) sowohl mit einer zweiten Elektrode des dritten Transistors (M3) als auch mit dem dritten Knoten (N3) und ein zweites Ende des siebten Widerstands (R7) mit einem zweiten Spannungsende (V2) gekoppelt ist.
8. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 3 , wobei die Zwischenspeicherschaltung (240) ferner eine Stromquellenschaltung (245) umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Stromquellenspannung an die Pull-Up-Beschaltung (242) und die zweite Steuerungsschaltung (244) zu liefern.
9. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei der Schaltkreis (230) einen vierten Transistor (M4) und einen fünften Transistor (M5) umfasst, wobei die Gate-Elektrode des vierten Transistors (M4) mit dem vierten Knoten (N4), eine erste Elektrode des vierten Transistors (M4) mit einer ersten Elektrode des fünften Transistors (M5), und eine zweite Elektrode des vierten Transistors (M4) mit einem Eingang der Stromerfassungsschaltung (210) gekoppelt ist, und wobei die Gate-Elektrode des fünften Transistors (M5) mit dem vierten Knoten (N4) und eine zweite Elektrode des fünften Transistors (M5) mit dem ersten Knoten (N1) gekoppelt ist.
10. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 9 , wobei die Stromerfassungsschaltung (210) einen achten Widerstand (R8) und einen ersten Operationsverstärker (AMP1) umfasst, wobei ein erstes Ende des achten Widerstands (R8) mit der zweiten Elektrode des vierten Transistors (M4) und ein zweites Ende des achten Widerstands (R8) mit dem zweiten Knoten (N2) gekoppelt ist, und wobei ein erster Eingang des ersten Operationsverstärkers (AMP1) mit dem ersten Ende des achten Widerstands (R8), ein zweiter Eingang des ersten Operationsverstärkers (AMP1) mit dem zweiten Ende des achten Widerstands (R8), und ein Ausgang des ersten Operationsverstärkers (AMP1) mit dem dritten Knoten (N3) gekoppelt ist.
11. Kurzschlussschutzschaltung (200) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Vergleichsschaltung (220) einen zweiten Operationsverstärker (AMP2) umfasst, wobei an einem ersten Eingang des zweiten Operationsverstärkers (AMP2) die Referenzspannung (Vref) angebracht ist, und wobei ein zweiter Eingang des zweiten Operationsverstärkers (AMP2) mit dem dritten Knoten (N3) und ein Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (AMP2) mit dem vierten Knoten (N4) gekoppelt ist.
12. Steuergerät, umfassend: eine Kurzschlussschutzschaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei der erste Knoten (N1) mit einem Erdungsanschluss einer Schnittstellenschaltung in dem Steuergerät und der zweite Knoten (N2) mit einem externen Erdungsanschluss gekoppelt ist.
13. Fahrzeug (10), umfassend ein Steuergerät nach Anspruch 12 .

Description

Technisches Gebiet Die Ausführungsbeispiele der Offenbarung betreffen allgemein das Gebiet von Schaltungstechnologien, insbesondere eine Kurzschlussschutzschaltung, ein Steuergerät und ein Fahrzeug. Stand der Technik Unter Kurzschluss wird verstanden, dass ein Stromkreis oder ein Teil eines Stromkreises kurzgeschlossen wird. Bei Kurzschluss liefert die Stromquelle einen Strom, der viel größer als bei normalem Betrieb ist, so dass die Stromquelle bzw. andere Geräte beschädigt werden könnte bzw. könnten. Offenbarung der Erfindung In den Ausführungsbeispielen der Offenbarung werden eine Kurzschlussschutzschaltung, ein Steuergerät und ein Fahrzeug bereitgestellt. In einem ersten Aspekt der Offenbarung wird eine Kurzschlussschutzschaltung bereitgestellt. Die Kurzschlussschutzschaltung umfasst: eine Stromerfassungsschaltung, eine Vergleichsschaltung, einen Schaltkreis und eine Zwischenspeicherschaltung. Die Stromerfassungsschaltung ist dazu konfiguriert, eine Zielspannung gemäß einem von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten strömenden Zielstrom zu erzeugen und die Zielspannung an einen dritten Knoten zu liefern. Dabei ist die Zielspannung höher als eine Referenzspannung, wenn der Zielstrom höher als ein Schwellenwert für Kurzschlussstrom ist. Die Vergleichsschaltung ist dazu konfiguriert, ein erstes Spannungsniveau über einen vierten Knoten auszugeben, wenn die Spannung am dritten Knoten höher als die Referenzspannung ist. Der Schaltkreis ist dazu konfiguriert, die Verbindung zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten zu trennen, wenn der vierte Knoten auf dem ersten Spannungsniveau liegt. Die Zwischenspeicherschaltung ist dazu konfiguriert, die Spannung am dritten Knoten höher als die Referenzspannung zu halten, wenn der vierte Knoten auf dem ersten Spannungsniveau liegt. In einem zweiten Aspekt der Offenbarung wird ein Steuergerät bereitgestellt. Das Steuergerät umfasst die Kurzschlussschutzschaltung gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung. Dabei ist der erste Knoten mit einem Erdungsanschluss einer Schnittstellenschaltung in dem Steuergerät und der zweite Knoten mit einem externen Erdungsanschluss gekoppelt. In einem dritten Aspekt der Offenbarung wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst das Steuergerät gemäß dem zweiten Aspekt der Offenbarung. Kurzbeschreibung der Figuren Die oben erwähnten und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die nähere Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele der Offenbarung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. Dabei stehen die gleichen Bezugszeichen in den beispielhaften Ausführungsbeispielen der Offenbarung in der Regel für die gleiche Komponente.1 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Umgebung, in der eine Kurzschlussschutzschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung ausgeführt werden kann;2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Kurzschlussschutzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;3 zeigt ein weiteres schematisches Blockdiagramm der Kurzschlussschutzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;4 zeigt ein schematisches Schaltbild der Kurzschlussschutzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Offenbarung; und5 zeigt ein anderes schematisches Schaltbild der Kurzschlussschutzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. In den Figuren stehen die gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen für die gleichen oder entsprechenden Teile. Es sollte darauf geachtet werden, dass die Elemente in den Figuren nur schematisch sind, ohne maßstabsgetreu sein zu müssen. Ausführliche Ausführungsformen Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele der Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Obwohl in den Figuren einige Ausführungsbeispiele der Offenbarung dargestellt sind, ist jedoch zu verstehen, dass die Offenbarung in verschiedenen Formen umgesetzt werden kann und nicht als auf die hierin erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkend konstruiert werden soll. Im Gegensatz dienen die Ausführungsbeispiele dem deutlichen und kompletten Verständnis der Offenbarung. Es sollte verstanden sein, dass die Figuren und Ausführungsbeispiele der Offenbarung nur dazu dienen, die Offenbarung beispielhaft zu erklären, ohne den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken. In der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Offenbarung sollen der Begriff „umfassen“ und ähnliche Begriffe als inklusiv sein, d. h., sie bedeuten „umfassen, aber nicht darauf beschränkt“. Unter dem Begriff „aufgrund“ soll „zumindest teilweise aufgrund“ verstanden werden. Unter dem Begriff „ein Ausführungsbeispiel“ oder „das Ausführungsbeispiel“ soll „zumindest ein Ausführungsbeispiel“ verstanden werden. Die Begriffe „erst“, „zweit“, usw. können sich auf gleiche oder unterschiedliche Gegenstände beziehen. Die nachfolgende Beschreibung kann weitere explizite oder implizite Definitionen enthalten. Wenn nicht anders angegeben, sollen alle hierin einges