(57)【要約】  本発明は回路装置に関し、この回路装置には自動車の自動車用搭載電源給電電圧（ＶＢＡＴ）が供給される。自動車用搭載電源給電電圧（ＶＢＡＴ）の停止の際に少なくとも１つの内部動作直流電圧（ＶＣＣ１，．．．）を短時間維持するためにこの回路装置はエネルギリザーブ蓄積器（３）を含み、このエネルギリザーブ蓄積器（３）には通常動作において充電電圧が印加される。この充電電圧は少なくとも１つの内部動作直流電圧（ＶＣＣ１，．．．）よりも高い。前記自動車用搭載電源給電電圧（ＶＢＡＴ）の停止の際にエネルギリザーブ蓄積器（３）はリザーブ電圧（ＶＲＥＳ）を送出し、このリザーブ電圧（ＶＲＥＳ）の助けによって限定された期間の間に少なくともいくつかの電子装置回路の動作が維持される。回路装置は少なくとも１つのステップダウン調整器（７，．．．）を含み、この少なくとも１つのステップダウン調整器（７，．．．）は供給される入力直流電圧（ＶＺＰ）を少なくとも１つの内部動作直流電圧（ＶＣＣ１，．．．）にまで下げる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路装置であって、該回路装置には自動車の自動車用搭載電源給電電圧（ＶＢＡＴ）が印加され、前記回路装置は前記自動車用搭載電源給電電圧（ＶＢＡＴ）の停止の際に電子装置回路のための少なくとも１つの内部動作直流電圧（ＶＣＣ１，．．．）を短時間維持するために以下の構成部材を含む、すなわち、
エネルギリザーブ蓄積器（３）を含み、該エネルギリザーブ蓄積器（３）には通常動作において充電電圧が印加され、該充電電圧は前記少なくとも１つの内部動作直流電圧（ＶＣＣ１，．．．）よりも高く、前記エネルギリザーブ蓄積器（３）は前記自動車用搭載電源給電電圧（ＶＢＡＴ）の停止の際にリザーブ電圧（ＶＲＥＳ）を送出し、該リザーブ電圧（ＶＲＥＳ）の助けによって限定された期間の間に少なくともいくつかの電子装置回路の動作が維持され（緊急動作）、
少なくとも１つのステップダウン調整器（７，．．．）を含み、該少なくとも１つのステップダウン調整器（７，．．．）はこのステップダウン調整器（７，．．．）に印加される入力直流電圧（ＶＺＰ）を前記少なくとも１つの内部動作直流電圧（ＶＣＣ１，．．．）にまで下げる、回路装置において、
通常動作において給電直流電圧は前記エネルギリザーブ蓄積器（３）に直接充電電圧としても、前記ステップダウン調整器（７，．．．）に入力直流電圧（ＶＺＰ）としても印加されることを特徴とする、回路装置。
【請求項２】
緊急の場合に、少なくとも１つのステップダウン調整器（７，．．．）にエネルギリザーブ蓄積器から送出されるリザーブ電圧（ＶＲＥＳ）が入力直流電圧（ＶＺＰ）として直接印加されることを特徴とする、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
エネルギリザーブ蓄積器（３）から送出されるリザーブ電圧（ＶＲＥＳ）が前置接続されたステップダウン調整器（１１）に印加され、該ステップダウン調整器（１１）は前記リザーブ電圧（ＶＲＥＳ）から少なくとも１つのステップダウン調整器（７，．．．）のための入力直流電圧（ＶＺＰ）を導出することを特徴とする、請求項１又は２記載の回路装置。
【請求項４】
前置接続されたステップダウン調整器（１１）はスイッチング調整器であり、少なくとも１つの内部動作電圧（ＶＣＣ１，．．．）を送出する前記少なくとも１つのステップダウン調整器（７，．．．）はリニア調整器であることを特徴とする、請求項３記載の回路装置。
【請求項５】
回路装置は複数の内部動作直流電圧（ＶＣＣ１,ＶＣＣ２,ＶＣＣ３，．．．）を維持するために複数のステップダウン調整器（７、８、９）を含み、該複数のステップダウン調整器（７、８、９）には通常動作において給電直流電圧が入力直流電圧（ＶＺＰ）として印加され、該入力直流電圧（ＶＺＰ）を前記複数のステップダウン調整器（７、８、９）の各々がそれぞれ電子装置回路のグループに対するそれぞれ前記複数の内部動作直流電圧（ＶＣＣ１,ＶＣＣ２,ＶＣＣ３，．．．）のうちの１つにまで下げることを特徴とする、請求項１記載の回路装置。
【請求項６】
緊急の場合に複数のステップダウン調整器（７、８、９）にはエネルギリザーブ蓄積器（３）から送出されるリザーブ電圧（ＶＲＥＳ）が入力直流電圧（ＶＺＰ）として直接印加されることを特徴とする、請求項４記載の回路装置。
【請求項７】
エネルギリザーブ蓄積器（３）から送出されるリザーブ電圧（ＶＲＥＳ）は前置接続されたステップダウン調整器（１１）に印加され、該ステップダウン調整器（１１）は前記リザーブ電圧（ＶＲＥＳ）から複数のステップダウン調整器（７、８、９）のための入力直流電圧（ＶＺＰ）を導出することを特徴とする、請求項４又は５記載の回路装置。
【請求項８】
前置接続されたステップダウン調整器（１１）はスイッチング調整器であり、複数の内部動作直流電圧（ＶＣＣ１,ＶＣＣ２,ＶＣＣ３，．．．）を送出する複数のステップダウン調整器（７、８、９）はリニア調整器であることを特徴とする、請求項７記載の回路装置。
【請求項９】
エネルギリザーブ蓄積器（３）はコンデンサであることを特徴とする、請求項１〜８のうちの１項記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路装置であって、この回路装置には自動車の自動車用搭載電源給電電圧が印加され、回路装置は自動車用搭載電源給電電圧の停止の際に電子装置回路のための少なくとも１つの内部動作直流電圧を短時間維持するために以下の構成部材を含む、すなわち、エネルギリザーブ蓄積器を含み、このエネルギリザーブ蓄積器には通常動作において充電電圧が印加され、この充電電圧は少なくとも１つの内部動作直流電圧よりも高く、エネルギリザーブ蓄積器は自動車用搭載電源給電電圧の停止の際にリザーブ電圧を送出し、このリザーブ電圧の助けによって限定された期間の間に少なくともいくつかの電子装置回路の動作が維持され（緊急動作）、少なくとも１つのステップダウン調整器を含み、この少なくとも１つのステップダウン調整器はこのステップダウン調整器に印加される入力直流電圧を少なくとも１つの内部動作直流電圧にまで下げる、回路装置に関する。
【０００２】
従来技術
自動車分野において増加する電子装置回路は、自動車用搭載電源給電電圧のスイッチオフ又は（例えば事故の際の）バッテリの破損の後でもまだ特定の期間（エネルギリザーブ時間）の間はそのフルの又は限定された機能範囲（緊急呼び出しのための電話モジュールへのメッセージの送信、エアバッグのトリガなど）を遂行しなければならない。
【０００３】
このために必要なエネルギは今日の制御機器においては大抵の場合コンデンサに中間蓄積される。方程式Ｗ＝１/２ＣＵ２によれば、このエネルギはコンデンサのキャパシタンスＣ及び電圧Ｕの二乗に比例する。コンデンサのキャパシタンスＣをできるだけ小さく保ちかつ高いエネルギ量を蓄積するためには、コンデンサは通常は一般的にはスイッチング調整器として形成されているステップアップ調整器（Aufwaertsregler）を介して自動車用搭載電源給電電圧よりも高い電圧に充電される。
【０００４】
給電電圧損失の場合には、エネルギがエネルギリザーブコンデンサから１つの（又は複数の）ステップダウン調整器（Abwaertsregler）を介して取り出され、この（又はこれらの）ステップダウン調整器は必要な内部動作直流電圧を発生する。
【０００５】
これを次に図面の図１を参照しつつ詳しく説明する。
【０００６】
図１には従来技術から公知の回路装置が概略的に再現されており、図のこの回路装置の左にある電圧入力側から逆接続保護ダイオード１を介して自動車の自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴが供給され、この回路装置の図の右にある下位電子装置回路（図示せず）のエネルギ給電のための電圧出力側から内部動作直流電圧ＶＣＣが送出され、この内部動作直流電圧ＶＣＣは通常の場合自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴよりも低い。
【０００７】
自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴの停止の場合に内部動作直流電圧ＶＣＣを少なくとも下位電子装置回路のうちの少なくともいくつかがさらに異常なく作動するだけ短時間維持するために、公知の回路装置はコンデンサ３として形成されたエネルギ蓄積器を含み、このエネルギ蓄積器は、コンデンサ３をコストの理由からできるだけ小さく保持し、それにもかかわらずこのコンデンサ３にできるだけ多くのエネルギを蓄積し、したがって緊急の場合にできるだけ長い期間橋絡できるために、通常動作の間に自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴよりも明らかに高い電圧に充電される。自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴからはるかに高い充電電圧をコンデンサ３のために発生するためには、逆接続保護ダイオード１とコンデンサ３との間にステップアップ調整器５が配置され、このステップアップ調整器５の出力電圧は通常動作においてコンデンサ３の充電電圧としてもステップダウン調整器７の入力直流電圧ＶＺＰとしても使用され、このステップダウン調整器７はこの入力直流電圧ＶＺＰから実際に必要とされる動作直流電圧ＶＣＣを発生する。
【０００８】
緊急の場合、このステップダウン調整器７は、まず最初に高く次いで連続的に減少するコンデンサ３から供給されるリザーブ電圧ＶＲＥＳからできるだけ長く動作直流電圧ＶＣＣを維持するために使用される。
【０００９】
ステップダウン調整器７は制御ループの部分であり、この制御ループは内部動作直流電圧ＶＣＣを予め設定された目標値と比較する（図示されていない）コンパレータ及び（図示されていない）調整素子を含み、この調整素子はコンパレータによって検出された電圧差に依存して変化する制御信号をステップダウン調整器７に供給する。
【００１０】
このようなステップダウン調整器としては２つの基本的に異なるタイプが公知である。
【００１１】
一方ではこの場合リニア調整器が使用でき、このリニア調整器はシリーズ・パス・トランジスタ（Laengstransistor）を含み、このシリーズ・パス・トランジスタの導通電圧は入力直流電圧ＶＺＰと調整すべき内部動作直流電圧ＶＣＣとの間の必要な差に等しくなるように変化される。この過程は通常動作でも緊急動作の間でも行われ、この緊急動作の際には入力直流電圧ＶＺＰはますます小さくなるコンデンサ３から送出されるリザーブ電圧ＶＲＥＳに等しい。このようなリニア調整器の利点はその簡単な構造であるが、このリニア調整器は次のような欠点を有する。すなわち、このリニア調整器は緊急動作において少なくともリザーブ電圧ＶＲＥＳが調整すべき内部動作直流電圧ＶＣＣよりはるかに高い限りは高い電力損失を招く。
【００１２】
代わりに、この場合スイッチング調整器を使用することもでき、このスイッチング調整器のシリーズ・パス・トランジスタは制御パルスによって交互に完全にオンないしは完全にオフされる。入力直流電圧ＶＺＰの高さに応じて、制御パルスのパルス占有率が変化され、後置接続された平滑化コンデンサにおいて必要な内部動作直流電圧ＶＣＣが生じる。このことはとりわけ緊急動作において有利である。というのも、電力損失は入力直流電圧ＶＺＰ＝ＶＲＥＳの大きさには依存せずに小さいままであるからである。しかしこれは相当高い回路技術上のコストを要する。
【００１３】
従来技術において必要とされるステップアップ調整器５は回路技術上のコスト及び大きな所要スペースを別としても一連のさらなる欠点をもっている。例えばこのステップアップ調整器５は集積回路として構成しにくいインダクタンスを必要とし、さらに装置の効率を悪化させ発生した熱の排出のためのコストを増大させる損失電力を発生する。また、このステップアップ調整器５は装置のＥＭＣ特性を悪化させる。なぜなら、このステップアップ調整器５はＥＭＣ特性の放射を増大させるからである。
【００１４】
本発明の利点
請求項１の特徴部分記載の構成、すなわち、通常動作において給電直流電圧はエネルギリザーブ蓄積器に直接充電電圧としても、ステップダウン調整器に入力直流電圧としても印加されることを有する本発明の回路装置は、「高圧自動車用搭載電源」においてステップアップ調整器を完全に排除することができるという利点を有する。従って、このステップアップ調整器と結びついた電力損失は回避され、装置全体の効率は著しく改善される。熱の発生は少なくなり、この結果、熱の排出に必要なコストは低減される。装置は容易に集積可能である。なぜなら、この装置はインダクタンスを含まないからである。妨害信号の放射は低減される。構成素子の低減によってより小さな回路基盤面積しか必要とせず、全体コストが低減される。
【００１５】
本発明では、有利には、緊急の場合に、少なくとも１つのステップダウン調整器にエネルギリザーブ蓄積器から送出されるリザーブ電圧が入力直流電圧として直接印加される。
【００１６】
本発明では、有利には、エネルギリザーブ蓄積器から送出されるリザーブ電圧が前置接続されたステップダウン調整器に印加され、このステップダウン調整器はリザーブ電圧から少なくとも１つのステップダウン調整器のための入力直流電圧を導出する。
【００１７】
本発明では、有利には、前置接続されたステップダウン調整器はスイッチング調整器であり、少なくとも１つの内部動作電圧を送出する少なくとも１つのステップダウン調整器はリニア調整器である。
【００１８】
本発明では、有利には、回路装置は複数の内部動作直流電圧を維持するために複数のステップダウン調整器を含み、これらの複数のステップダウン調整器には通常動作において給電直流電圧が入力直流電圧として印加され、この入力直流電圧を複数のステップダウン調整器の各々がそれぞれ電子装置回路のグループに対するそれぞれ複数の内部動作直流電圧のうちの１つにまで下げる。
【００１９】
本発明では、有利には、緊急の場合に複数のステップダウン調整器にはエネルギリザーブ蓄積器から送出されるリザーブ電圧が入力直流電圧として直接印加される。
【００２０】
本発明では、有利には、エネルギリザーブ蓄積器から送出されるリザーブ電圧は前置接続されたステップダウン調整器に印加され、このステップダウン調整器はリザーブ電圧から複数のステップダウン調整器のための入力直流電圧を導出する。
【００２１】
本発明では、有利には、前置接続されたステップダウン調整器はスイッチング調整器であり、複数の内部動作直流電圧を送出する複数のステップダウン調整器はリニア調整器である。
【００２２】
本発明では、有利には、エネルギリザーブ蓄積器はコンデンサである。
【００２３】
図面
図１は自動車の自動車用搭載電源給電電圧の停止の際に電子装置回路のための少なくとも１つの内部動作直流電圧を短時間維持するための公知の回路装置を示す。本発明の実施例は図２及び３に図示されている。
【００２４】
記述
図２及び３に図示された本発明の回路装置においては、図１に示された装置において同じように存在する回路素子には同じ参照符号が使用される。
【００２５】
図２及び３において同じように概略的に図示された２つの回路装置の各々には逆接続保護ダイオード１を介して自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴが供給される。この自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴはしかし「高圧自動車用搭載電源」に由来し、例えば４２Ｖである。この電圧は本発明によれば直接エネルギ蓄積器として使用されるコンデンサ３に印加される。なぜなら、この電圧の高さゆえにステップアップ変換は必要ないからである。後で詳しく説明するように、これは図３に示された実施例でも同じである。
【００２６】
さらに、図２及び３に示された２つの回路装置の各々は少なくとも１つのステップダウン調整器７を含み、このステップダウン調整器７はその高い入力直流電圧ＶＺＰ（この入力直流電圧ＶＺＰは緊急動作ではコンデンサ３から供給されるリザーブ電圧ＶＲＥＳに等しい）から少なくとも１つの内部動作直流電圧ＶＣＣ１を発生する。
【００２７】
特に有利な実施形態では、この少なくとも１つのステップダウン調整器７にさらに別のステップダウン調整器８、９等々が並列に接続され、これらのステップダウン調整器に通常動作時には逆接続保護ダイオード１から供給される電圧ＶＺＰが入力直流電圧として供給され、さらに緊急動作時にはコンデンサ３から供給されるリザーブ電圧ＶＲＥＳ（ないしは図３の場合にはこれから導出される電圧）が入力直流電圧として供給され、他方でこれらのステップダウン調整器はそれらのそれぞれの出力側から更なる内部動作直流電圧ＶＣＣ２、ＶＣＣ３等々を送出し、これらの内部動作直流電圧はそれぞれ下位電子装置回路の個別のグループへのエネルギ供給に使用される。この場合、個々の内部動作直流電圧ＶＣＣ１〜ＶＣＣ３は同じ及び/又は異なる値を有しうる。
【００２８】
ここでも図１を参照しつつ既に説明したように、ここに示されたステップダウン調整器７〜９の各々は制御ループの部分である。
【００２９】
図３の実施例は、コンデンサ３から送出されるリザーブ電圧ＶＲＥＳが直接１つの又は複数のステップダウン調整器７〜９に印加される図２の実施例とは次のことによって異なっている。すなわち、図３では１つの又は複数のステップダウン調整器７〜９に加えて前置接続されたステップダウン調整器１１が設けられており、この前置接続されたステップダウン調整器１１は逆接続保護ダイオード１の出力側とコンデンサ３との間にある。この前置接続されたステップダウン調整器１１は、通常動作において逆接続保護ダイオード１から来る電圧を変化させずに、つまり特に高圧変換なしで破線の矢印Ｆによって示されているようにコンデンサ３に印加するように形成されている。これに対して、緊急動作においてはこのステップダウン調整器はコンデンサ３から送出されるだんだん低下するリザーブ電圧ＶＲＥＳを下方調整し、少なくとも１つのステップダウン調整器７ないしは複数のステップダウン調整器７〜９に供給される入力直流電圧ＶＺＰがまだ発生可能な最大動作直流電圧ＶＣＣ１〜ＶＣＣ３より常にほんのわずかだけ上回るようにする。
【００３０】
これは次のような大きな利点を有する。すなわち、前置接続されたステップダウン調整器１１だけを比較的コスト高なスイッチング調整器として構成しさえすればよく、他方で１つ又は複数の下位ステップダウン調整器７〜９は簡単かつコスト安なリニア調整器によって形成することができ、これらのリニア調整器においては緊急の場合に前置接続されたステップダウン調整器１１によって惹起されるこれらのリニア調整器の入力側と出力側との間のわずかな電圧差のゆえに大きな電力損失が発生せず、このことによってコンデンサ３に蓄積されたリザーブエネルギの最適な利用が可能になるのである。
【００３１】
通常動作においては前置接続されたステップダウン調整器１１は下流方向には完全に阻止されており、上流方向には、すなわち逆接続保護ダイオード１からコンデンサ３へは完全に開放されている。これは次のような特別な利点を提供する。すなわち、少なくともコンデンサ３が寄生漏れ電流によって逆接続保護ダイオード１から来る電圧の通常値にまで放電されない限りは、自動車用搭載電源において生じる電圧増大によりコンデンサ３に供給されるとりわけ高い電荷量が保持されつづける。自動車用搭載電源給電電圧ＶＢＡＴの停止が電圧増大の発生の後の短い時間間隔内に起こる場合には、とりわけ高くかつ長く続くエネルギリザーブが使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】自動車の自動車用搭載電源給電電圧の停止の際に電子装置回路のための少なくとも１つの内部動作直流電圧を短時間維持するための従来技術から公知の回路装置の概略図である。
【００３３】
【図２】本発明の実施例を示す。
【００３４】
【図３】本発明の実施例を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１  逆接続保護ダイオード
３  コンデンサ
５  ステップアップ調整器
７〜９  ステップダウン調整器
１１  ステップダウン調整器
ＶＢＡＴ  自動車用搭載電源給電電圧
ＶＲＥＳ  リザーブ電圧
ＶＺＰ  入力直流電圧
ＶＣＣ１〜ＶＣＣ３  内部動作直流電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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