CN101299373B - 运行电路系统的方法、电路系统以及磁阀和电子制动系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于运行电路布置的方法，尤其是运行磁阀的电路布置，该电路布置具有至少两个并联的电流支路，这些电流支路通过第一连接导线和第二连接导线与电压源、尤其是与直流电压源电连接，其中在一个电流支路中设置具有已知电压特性的电容组件，在另一个电流支路中设置电感组件，尤其是电线圈，其中借助串联在该另一个电流支路中的开关元件控制所述电感组件。为了确定电感组件的误通电首先借助第二开关元件中断连接导线之一，接着获取第一和第二连接导线之间的电压，并与电容组件的已知电压特性比较。本发明还涉及尤其是用于上述方法的电路布置，以及磁阀和电子制动系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行电路系统的方法，尤其是运行磁阀的电路系统，该电路系统具有至少两个并联的电流支路，这些电流支路通过第一连接导线和第二连接导线与电压源、尤其是与直流电压源电连接，其中在一个电流支路中设置具有已知电压特性的电容电组件，在另一个电流支路中设置电感电组件，尤其是电线圈，其中借助串联在该另一个电流支路中的开关元件控制所述电感组件。
此外本发明还涉及一种电路系统，尤其是用于上述方法的电路系统，具有至少两个并联的电流支路，这些电流支路通过第一连接导线和第二连接导线与电压源、尤其是与直流电压源电连接，其中在一个电流支路中串联具有已知电压特性的电容电组件，在另一个电流支路中串联电感电组件，尤其是电线圈，以及用于控制所述电感组件的开关元件。
背景技术
开头所述类型的方法和电路系统是公知的。例如磁阀，包括具有两个并联电流支路的电路系统，这些电流支路通过第一连接导线和第二连接导线与直流电压源电连接，其中在一个电流支路中串联电容组件，如电容器，在另一个电流支路中串联用于操纵阀门的电(磁)线圈，以及用于控制该线圈的开关元件。其中电容组件的电压特性是已知的。如果相应操纵开关元件，则对该线圈提供电流(通电)，其中建立起一个磁场，该磁场例如作用于固定设置在磁阀的操纵元件上的磁槽。由此该磁阀打开或关闭。这种磁阀例如用在汽车的安全系统，如防抱死系统(ABS)和/或电子稳定系统(EPS)中。在此，磁阀或磁阀的电路系统的功能必须得到持久的保证。如果例如开关元件出现故障或者在线圈中存在短路，从而使形成制动系统的排出阀门的磁阀被误通电或者打开，则在制动过程中制动液直接流入存储室中，并由此不会提供给轮闸上的压力结构。
发明内容
根据本发明，为了确定电感组件的误通电首先借助第二开关元件中断连接导线之一，接着获取第一和第二连接导线之间的电压，并与电容组件的已知电压特性比较。如果尽管控制电线圈的第一开关元件没有接通但仍有电流流过电线圈，则说明存在误通电。因此合适的是如果第一开关元件断开则执行所述方法。如果不存在误通电，则通过电容组件缓冲的电压只是缓慢下降。在此时间常数取决于确切的电路结构。在理想情况下如果没有负载，则时间常数是无穷的，通过一个或多个相应另外设置的电阻在该电阻适当设计阻值时该时间常数仍然比较大。还可以考虑这样设计该电路系统，使得所述电压在连接导线中断之后仍然能够升高。对于存在误通电的情况，即有不期望的电流流过线圈，则该线圈在连接导线中断之后有电流流过，因为磁场或磁通量的消除需要继续有电流流过。该电流通过电容组件馈入，由此第一和第二连接导线之间的电压比在线圈没有通电时更快地下降。由此可以通过将该电压与电容组件的已知电压特性进行比较来识别出是否存在线圈的误通电。优选的，在识别出误通电时可视或声学地输出警报信号。此外第二开关元件优选保持断开。
在本发明的优选扩展中，在可预定的时刻、合适的是在断开连接导线之后立即获取所述电压。通过在相应时刻与电容组件的已知电压特性进行简单的比较，可以简单地推断出是否误通电。优选的，预先给定容差范围，如果所获取的电压位于该范围之外则确定存在误通电。
在本发明的替换实施方式中，在可预定的时间间隔内、合适的是在断开连接导线之后立即获取所述电压。优选对该电压进行多次测量，然后将该电压的多次测量值与电容组件的已知电压特性相比较。
特别优选的，从在所述时间间隔内获取的值来确定边缘陡度。该边缘陡度可以通过简单方式与电容组件的同样已知的边缘陡度相比较。如果例如所获取的边缘陡度比较大，则确定线圈存在误通电。
根据本发明的扩展，获取电压通过模拟-数字转换器进行。由此提供了在连接导线断开之后获取电压或该电压的变化曲线的特别简单的手段。如果例如对该边缘陡度进行分析，则优选将模拟-数字转换器的连续的扫描值彼此相减。它们的差在扫描速率已知的情况下接着与最大容许的(已知)边缘陡度相比较。如果超过最大容许的边缘陡度，则可以说明线圈存在误通电。
优选的，作为第一和/或第二开关元件采用机械开关或优选采用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。合适的是，通过第一开关元件接地的控制该线圈。
优选的电路系统在于设置在连接导线之一中的第二开关元件，以及用于获取第一和第二连接导线之间的电压以确定电感组件是否误通电的装置。借助第二开关元件可以断开连接导线之一，从而可以识别线圈是否误通电。为此设置用于获取第一和第二连接导线之间的电压的装置。在此，该装置优选在可预定的时刻或者在可预定的时间间隔内获取电压。
优选的，为此所述装置具有至少一个模拟-数字转换器，其用已知的扫描速率扫描电压。合适的是，该装置具有至少一个计算单元或具有存储单元，其中在该存储单元中优选存储电容组件的电压特性，所述计算单元将获取的电压与电容组件的已知电压特性相比较，并由此推断出线圈是否误通电。
在本发明的优选实施方式中，所述电路系统的第一和/或第二开关元件实施为MOSFET。
合适的是，第一开关元件实施为低端(1ow side)开关或高端(highside)开关。
合适的是，第一连接导线或第二连接导线实施为接地线路(Massepfad)。由此相应于第二开关元件的布置，可以中断供电线路或接地线路。
此外本发明还涉及一种尤其是电子制动系统的磁阀，例如汽车的防抱死系统或电子稳定系统，该磁阀具有上述电路系统。
此外本发明还涉及汽车的制动系统，尤其是防抱死系统或稳定系统，具有至少一个磁阀，尤其是排出磁阀，其中该电子制动系统具有至少一个如上所述的电路系统。
附图说明
下面借助附图详细解释本发明。
图1示出优选电路系统的第一实施例，
图2示出优选电路系统的第二实施例，
图3示出优选电路系统的第三实施例，
图4示出优选电路系统的第四实施例，
图5示出获取电压与电容组件的已知电压特性的示例比较。
具体实施方式
图1示出优选电路系统1的第一实施例。电路系统1具有第一电流支路2和第二电流支路3，它们彼此并联并且通过第一连接导线4和第二连接导线5与实施为直流电压源7的第一电压源6电连接。第二电流支路3具有实施为电容器8的电容组件9。第一电流支路2具有串联连接的形成电感组件10的电线圈11和实施为MOSFET开关14的第一开关元件13，其中电线圈11实施为磁阀的磁线圈12。借助开关元件13在电路系统1运行时控制线圈11打开或关闭磁阀。第二连接导线5实施为接地线路15，第一连接导线4具有实施为MOSFET开关17的第二开关元件16。连接导线4还与用于获取用作供电导线的连接导线4和接地线路15之间的电压的装置18连接。优选的，装置18实施为模拟-数字转换器19或者具有模拟-数字转换器。
在电路系统1运行时，例如由于开关元件13中的缺陷或短路和/或线圈11的短路而导致线圈11被电流流过，尽管开关元件13没有接通。这意味着磁阀被不期望地启动或打开或关闭。这尤其是在安全系统中采用磁阀时会导致高风险。
为了确定电感组件10是否存在误通电，断开第二开关元件16，从而断开连接导线4。如果没有误通电，则由装置18获取的、连接导线4和连接导线5之间的通过电容器8缓冲的电压缓慢下降。在存在误通电时，线圈11在开关元件16断开之后有电流流过。磁通量的消除在此需要电流继续流过。由于没有提供自由流动的路径，该电流必须通过电容器8存储，由此连接导线4和5之间的电压快速下降。
在图5中为此示出示例性的图，其示出正常情况下和误通电情况下连接导线4和5之间的电压U在时间t期间的电压变化曲线。以曲线20为特征的具有已知电压特性的电压在正常情况下相对均匀地下降，而在以曲线21为特征的故障情况下，获取的电压U显著更快地下降。
由此通过监控在开关元件16断开之后电压U的瞬时特性，可以识别或确定误通电。这可以通过分析边缘陡度和/或通过在开关元件16断开之后立即一次性测量连接导线4和5之间的电压来完成。如果所获取的边缘陡度与电容器8的电压变化曲线20相比太大，或者在一次性测量中测得的电压太小，则识别出故障或误通电。为了分析边缘陡度，可以在已知扫描速率的情况下分析模拟-数字转换器的连续的扫描值，其中将连续的扫描值彼此相减。其差与最大容许的边缘陡度或已知的电容器8的电压特性相比较，并在超过时识别或确定存在故障。如果识别出误通电，则可以通过第二开关元件16冗余地断开线圈11。
可选的，可以与电容器8并联地连接电阻22。此外图1示出另一个电阻23，其可选地将开关元件16和线圈11之间的节点与实施为直流电压源25的第二电压源24连接。利用电阻22和/或23可以影响电容器8的时间常数。如果没有负载，该时间常数在理想情况下是无穷的，在电阻22和23阻值合适的情况下仍然较大。通过其它电路尺寸也可以增大所获取的电压。
如果在电路系统1的该实施方式中所获取的电压在整流(Abkommutieren)时明显降低到开关元件16的栅极电压之下，则剩下的线圈电流通过开关元件16整流。可替换的，还可以设置另一个整流线路，如以截止方向设置在连接导线4和接地线路15之间的二极管。优选的，还可以是另一个用于控制线圈的并联支路的MOSFET的寄生体二极管(Bodydiode)。其目标是，所获取的电压从特定的起始线圈电流开始不会达到可能导致衰减的振荡的负值。但是防止振荡并不是必须的。电压源6和24可以实施为两个不同的电压源，也可以实施为一个电压源。电容器8可以不是接地，而是还可以由在这种情况下实施为供电导线26的连接导线4引向任意的其它固定电位。例如可以考虑与开关元件16并联连接。开关元件16和13可以替换地实施为机械开关。
图2、3、4示出电路系统1的其它实施方式，它们基本上与图1的电路系统1对应，从而下面仅对其差别进行描述。
图2示出电路系统1，其中与图1的差别在于开关元件13或MOSFET开关14实施为高端开关26，这与图1实施为低端开关27相反。误通电的确定可以如上所述进行。漏极和栅极之间的齐纳二极管在图2的实施例中可以去掉。通过在开关元件13断开时由线圈电流引起的源极电压的下降，MOSFET开关14自动断开，由此可以对电流整流(abkommutieren)。
图3和4示出图1和2的实施方式以及以下主要差别：开关元件16设置在电路系统1的接地线路15中。在这些实施例中，所获取的电压在开关元件16断开时在故障情况、即在误通电的情况下快速下降，而在没有故障时在断开之后接近为0V，或例如通过漏电流或附加的电路措施缓慢升高。
如果在使用MOSFET开关14的情况下例如通过漏极和栅极之间的寄生电阻引起线圈11的错误通电，则产生齐纳二极管特性。在连接导线4和5之间的电压足以超过栅极的阈值电压之后，MOSFET开关14才导通。为了识别MOSFET开关14的漏极和栅极之间的寄生电阻，还考虑采用栅极电压监控。
Claims (18)
1.一种用于运行磁阀的电路系统的方法，该电路系统具有至少两个并联的电流支路，这些电流支路通过第一连接导线和第二连接导线与电压源电连接，其中在一个电流支路中设置具有已知电压特性的电容组件，在另一个电流支路中设置电感组件，其中借助串联在该另一个电流支路中的第一开关元件控制所述电感组件，其特征在于，为了确定电感组件是否误通电首先借助第二开关元件中断连接导线之一，接着获取第一和第二连接导线之间的电压，并将该电压与电容组件的已知电压特性比较。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压源是直流电压源，而所述电感组件是电线圈。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在可预定的时刻获取所述电压。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在可预定的时间间隔内获取所述电压。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述电压作为边缘陡度获取。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，获取所述电压通过模拟-数字转换器进行。
7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，作为第一和/或第二开关元件采用MOSFET。
8.一种用于根据上述权利要求之一所述方法的电路系统，具有至少两个并联的电流支路，这些电流支路通过第一连接导线(4)和第二连接导线(5)与电压源电连接，其中在一个电流支路中串联具有已知电压特性的电容组件，而在另一个电流支路中串联电感组件，以及用于控制所述电感组件的第一开关元件，其特征在于，具有设置在所述第一和第二连接导线(4，5)之一中的第二开关元件(16)，以及具有用于获取第一连接导线(4)和第二连接导线(5)之间的电压以确定电感组件(10)是否误通电的装置(18)。
9.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，所述电压源是直流电压源，并且所述电感组件是电线圈。
10.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，所述装置(18)具有至少一个模拟-数字转换器(19)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电路系统，其特征在于，所述装置(18)具有至少一个计算单元和存储单元。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的电路系统，其特征在于，所述第一开关元件(13)和/或第二开关元件(16)被实施为MOSFET(14，17)。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的电路系统，其特征在于，所述第一开关元件(13)被实施为低端开关(27)或高端开关(26)。
14.根据权利要求8至10中任一项所述的电路系统，其特征在于，第一连接导线(4)或第二连接导线(5)被实施为接地线路(15)。
15.根据权利要求8至10中任一项所述的电路系统，其特征在于，所述电容组件(9)是电容器(8)。
16.一种汽车的防抱死系统或电子稳定系统的磁阀，其特征在于，具有根据权利要求8至15中任一项所述的电路系统。
17.汽车的电子制动系统，具有至少一个磁阀，其特征在于，具有至少一个根据权利要求8至15中任一项所述的电路系统。
18.根据权利要求17所述的汽车的电子制动系统，其特征在于，该电子制动系统是防抱死系统或电子稳定系统，而所述磁阀是排出磁阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |