CN103383586B - 控制功率馈送的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制到负载（L）的功率馈送的方法，其中，负载（L）可以连接到用于功率馈送的装置（1）且馈送到负载（L）的功率具有时钟受控信号。所述方法包括如下步骤：借助于至少一个温度传感器（13,14）检测在装置（1）中的主要温度，如果所检测的温度不高于预定第一超出温度则提供第一安全功能，如果所检测的温度高于所述预定第一超出温度则提供第二安全功能，并且如果所检测的温度下降且达到第一超出温度则再次提供第一安全功能，其中第一安全功能包括馈送到负载的功率的恒定循环时钟控制，且所述第二安全控制功能包括馈送到负载的功率的临时循环时钟控制。本发明还涉及用于根据所述方法控制到负载的功率馈送的装置。

Description

控制功率馈送的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种控制到负载的功率馈送的方法，特别是与服务寿命测试相关，以及用于实施该方法的装置。

背景技术

一般由各个制造商在交货前使得要交付给客户的产品经历关于可操作性和耐用性方面的测试。在具有电气和电子元件的电路布置的情况下，这是特别重要的，其中，所述电路布置还可能涉及到相对高的程度的复杂性，并且可能因此具有大量不同的元件。功能测试可能因而相应地复杂且昂贵。

在电气和电子工程领域中，使得单独的分立元件以及集成电路在它们结合其他元件一起安装到设备或者布置在印刷电路板或电路板（功能组件）上之前经历细致的测试。在任何情况下，在制造的各个阶段，要对完全或至少部分完成的印刷电路板或设备关于其功能进行测试。

该测试操作涉及设置在印刷电路板上的电路布置（在某些情况下，也涉及多个分离或连接的电路布置）必须执行的通用基本功能。出于这一目的，在正常使用中出现的实际信号施加到电路板，并且在评价电路板的输出信号时，可以确定是否执行功能，在该情况下，有兴趣的也可以是明确输出信号在其中出现的公差范围。在这样的测试中，是基于通常的操作条件的，其中，那些操作条件还应涉及使用中各个电路板的通常主要环境条件。仅在成功的测试和部分多项测试之后交付与之相关的电路板或产品。

如果已知元件或电路板在导致增加负荷（诸如例如由于摇动或振动引起的机械负荷或温度过高的热负荷）的环境条件下使用，那么测试也是必要的以明确与其连接的电路板或产品在那些极端环境条件下是否执行其功能，并且是否可预期长期稳定性。

例如，使得在强热源附近布置的元件和电路板经历增加的热负荷，该热负荷也可以引起剧烈波动。如果例如机动车辆在基本上升温的环境中（例如在强阳光下）操作，则这样的热负荷出现。如果例如内燃机引擎在热环境中以高功率输出长时间段地操作且车辆不得不停止，或者如果以相对较低的引擎转速要求较大量的功率（并因此具有较低的冷却程度），那么极大上升的温度也可能主要地出现在机动车辆的引擎机舱中。在这种情况下，需要结合要测试的设备的测试布置实现相应的边界条件，以便可以在可能增加温度的近似实际条件下进行检查（测试）并还提供关于使用寿命和可操作性的信息。

关于元件或电路板的使用，取决于客户的需求或规定确定用于测试电气或电子元件或装备有这样的元件的电路板的合适测试循环。关于该方面，对测试频繁使用在客户的使用中的正常操作中出现的温度范围的边缘处的温度范围。例如，如果认为控制电路在具有用于机动车辆的使用的相应功率元件和电解电容器的电路板上用于操作的辅助模式的电机激励，那么在例如90℃到110℃的高温下可以在那里使用测试循环。在该方面，更具体地，使得电路板或者还有模块设备经历在该温度范围中的那些改变的温度并且借助于相应电信号的激励和输出信号的评估来测试功能。在该情况下，将取决于功能形成的输出信号和要测试的电路布置中的激励信号（在电路板上）与基准或目标信号进行比较。取决于比较结果，可以得到关于电路布置或电路板的可操作性的结论。

在由客户对于电路板频繁规定在高温下测试电路板的要求的情况下，例如在测试仓中在合适的环境下产生用于测试设备、分立元件或电路板的温度，在该情况下，产生的热量在例如电路板形式的测试片上从外围作用。要求在测试仓还有电路板上的温度检测以实现用于可靠测试的精确基础数据。

如果为了模拟实际操作，以电气信号激励诸如例如电路板的测试片，则电压和电流的馈送在设备或电路板中产生对应的功率损失，从而这也涉及对温度上升的贡献。当确定测试片及其测试环境的温度时，因而需要考虑在测试片（电路板）的操作中的固有热量。

如果考虑以上规定的电路板（具有用于将功率馈送到例如机动车辆中风扇的电机的负载上的电路布置），则除另外的要求外，存在具有相应电气或电子元件的电路布置或电路板在110℃的温度区域中也必须可操作的需要。在该情况下，可操作意味着将可变功率馈送到连接负载（类似控制模式下的电机）的可能性并且进而有关输出信号的节奏（cadence）。

一般，使用寿命测试在大约110℃进行并且涉及电路布置和电路板的性能，诸如向以循环控制方式的连接负载馈送可以结合循环信号节奏控制或调节的功率的能力。如果向电路布置和电路板供应相应时钟信号（例如具有脉宽调制信号或PWM信号）用于到负载的功率的可控制或可调节供应并且如果此外该情形涉及上升的环境温度还有大约110℃的电路板温度，则时钟的中断生效，以保护电路板上的电气和电子元件，在该情况下，随后例如确保在机动车辆部分中的风扇的形式的负载的操作，以完全功率进行激励。

在该情况下，完全接通电路板上的功率元件。在电路板上的电路布置自动地进行测量，在该情况下，在电路板和/或中间环境下进行温度检测。当完全接通电路元件时，在该情况下，无论馈送到连接负载的最大功率如何，在电路板上的元件的方面都存在较低的功率损失，从而作为完全接通元件以及时钟控制的中断的后果，导致较低程度的额外固有加热。如果在操作中或者在大约110℃的恰当温度的测试期间检测到操作条件（环境条件），则出于安全和可靠性的原因，可以提供完全打开（接通）的功率元件。也考虑高环境温度而调整。

这防止了作为时钟控制中的中断的后果，功率元件的过度固有加热也特别地防止了经历较低电流负载的电解电容器的过度固有加热。

如果在大约110℃的温度的极限区域中中断时钟控制并且将功率元件（一般是功率电阻）置于导通条件并且因而打开，则在所述电路板上形成的控制电路的部分上，不再存在控制或调节连接负载的功率的任何可能性。相反，为了确保负载（例如，风扇电机）的操作，供应完全功率，从而确保至少负载的操作，即使电路板关于其自身的温度条件或环境中主要的温度条件处于其极限区域。

因此，在例如结合相应的测试循环（热负载）的高于110℃的温度极限区域中，通过中断时钟控制，向负载馈送的功率的可控制性或可调节性不再可能。相反，在高于110℃的温度的检测之后，电路依据预定编程或者结合来自外部的控制，自动地做出到操作的简化模式的转换，其中，将不再可变的功率馈送到在该简化操作的模式下的负载。原则上，完全关断也是可能的。

在图5中示出要测试的电路布置或电路板的这种行为。图5示出随时间变化的温度特性K（时间图，测试特性），如依据已知测试步骤使用的。在低于110℃的相对低温区域中，连接到电路布置或电路板的负载的激励的通常形式（以时钟受控信号）在时间t0和t1、在时间t2和t3以及从时间t4起起效（区域A），在该情况下，可以测试电路板（电路布置）的可操作性。因此，取决于对负载的功率要求在区域A中生效所供应的电功率的相应时钟控制（电信号、输出信号）。

在用B表示的并且位于时间t0和t1以及在时间t2和t3之间的另一时间区域中，出现高于110℃的高温，例如120℃的温度（增加的热负载）。在该区域B中，依据温度的检测之后的电路布置的固有控制（从外部出现或依据来自外部的控制），以时钟受控信号的连接负载的激励不再出现，因为在区域B中，如果元件（例如电解电容器和功率电阻）的固有热量将涉及向其添加的更大固有热量（散失热量（dissipation heat）），则在任何情况下上升并且从外部作用于电路板的温度对于元件将引起危险。以预定极限温度以上的上升的温度范围，因而电路布置或关联电路板可以不再涉及馈送到负载的功率的可控制性或可调节性的实现，这作为用于保护元件的输出信号的时钟控制的必要中断的后果。

发明内容

相对地，本发明的目标是提供控制到负载的功率馈送的方法以及用于实施该方法的关联装置，以此方式，即使在更高的温度范围中，关于要馈送到负载的功率的可控制性或可调节性确保测试片的功能。

根据本发明，通过依据权利要求1的特征的控制到负载的功率馈送的方法以及通过依据权利要求10的特征的实现方法的装置来实现目标。

根据本发明的控制到负载的功率馈送的方法包括以下步骤：借助于至少一个温度传感器检测在装置中的主要温度，如果所检测的温度不高于预定第一超出温度则提供第一安全功能，如果所检测的温度高于预定第一超出温度则提供第二安全功能，并且如果所检测的温度下降或达到第一超出温度则再次提供第一安全功能，其中，该第一安全功能包括馈送到负载的功率的恒定循环时钟控制，并且第二安全控制功能包括馈送到负载的功率的临时循环时钟控制。

本发明也涉及用于实施本发明的装置。

借助根据本发明的方法和其关联装置，因而可以即使在极端温度范围中并且特别是在电路板上提供的电路布置的测试中的升温范围中，也提供要馈送到负载的功率的可控制性和可调节性。至少可以在预定时间期间维持控制或调节功能，从而可以取决于所检测的温度范围而测试控制功能或调节功能的基本可能性。借助于临时维持的控制和/或调节功能，避免对所述电路板或在其上布置的电气或电子元件的损害或毁坏。而且，在预定的相对短的持续时间期间，可以以通常方式以时钟受控信号操作元件。

到负载的功率馈送的方法和其关联装置因而以如下方式考虑在装置的环境中的时间条件以及温度条件：可以最优化测试进程并且同时保护装置的所涉及元件的策略。因此可以同时获得关于电路布置或装置的可操作性的可靠测量结果，并且可以有效地避免对所涉及元件的损害或毁坏。

在通过装置实施根据本发明的方法时，可以在模拟的操作条件下实现测量值，例如客户已经在他的规范中规定该测量值用于所述装置（电路布置或电路板）的使用。借助根据发明的装置和方法，因而在交付之前，制造商在测试他的产品（装置）时可以轻易的满足负载规范的高要求和部分改变的要求，只要整个功能可以在现实且非常严格的条件下测试。在该情况下，可以在通常的实现中以用于在非升温（non-elevated temperature）范围中正常操作的元件来设计装置。不要求在完全操作和升温（就是具有升高的热负载）下具有更高抵抗度的更强元件。

在关联的从属权利要求中列举本发明的进一步配置。

第二安全功能可以在比其间温度高于第一超出温度的持续时间更短的馈送持续时间期间允许到负载的功率的时钟受控馈送。

装置可以包括电路板并且主要温度的检测可以包括装置（1）内或在电路板上的温度的检测。

第二安全功能可以在其间检测温度高于第一超出温度的持续时间内以及在馈送持续时间之外，允许到负载的最大功率馈送。

第二安全功能可以仅在馈送持续时间内允许在比第一超出温度更高的检测温度的馈送到负载的功率的时钟控制。

在具有比第一超出温度更高的检测温度的连续时间，第二安全功能可以适于关于其持续时间取决于各个中间持续时间改变各个馈送持续时间。

在具有比第一超出温度更高的检测温度的连续时间，第二安全功能可以适于如果与在比第一超出温度更高的温度的在先持续时间有关的中间持续时间比预定阈值更小就设置馈送持续时间比各个在先馈送持续时间更短。

在具有比第一超出温度更高的检测温度的连续时间，第二安全功能可以适于如果该插入的中间持续时间比预定的另一阈值更大就设置后续馈送持续时间比各个先前馈送持续时间更长。

在具有比第一超出温度更高的检测温度的连续时间，第二安全功能可以对各个连续馈送时间进行求和，并且如果馈送时间的总和达到最大值，则可以在涉及检测到比第一超出温度更高的温度的动作的持续时间期间，在后续馈送时间期间防止馈送到负载的功率的时钟控制。

附图说明

以下借助于实施例以参考附图的示例的方式更详细地描述本发明，其中：

图1示出电路框图以图示关联测试环境的测试片的布置，

图2示出以根据本发明的实施例的装置的形式的测试片的电路框图，

图3示出测试特性的温度时间配置以图示根据本发明的方法，

图4以关于第二超出温度的出现的多个时间，示出另外的测试特性的温度时间配置以图示的根据本发明的方法，并且

图5示出测试特性的温度时间配置以图示具有根据现有技术的测试片的测试方法。

具体实施方式

以下参考图1示出用于测试根据本发明的到负载的功率馈送的控制的装置1的测试布置P的基本结构。图2示出根据本发明的装置的电路框图，其表示用于测试布置P的测试片。

在该方面，图1详细示出了测试布置P的各个元件的电路框图，该测试布置P形成了用于装置1的测试环境。在该方面，装置1可以是分立元件、集成电路或布置在印刷电路板上的多个元件的形式。

以例如具有图2所示的电路布置的电路板的形式的装置1布置在测试空间2中。以例如测试外壳3或仓或箱形式要素的形式的测试空间2包括用于承受预定气候条件的设备（图1中未示出）并且特别包括用于将测试空间2加热到预定温度的加热设备。可以例如借助于至少一个第一温度传感器4检测在测试空间2中预定温度的达成，其中，该至少一个第一温度传感器4设置在靠近装置1的在测试空间2中的合适位置。因此还可以取决于不同温度分布而提供多个温度传感器。

测试布置进一步包括至少一个第二温度传感器5，该至少一个第二温度传感器5也设置在测试空间2中但是直接布置在装置1（测试片），并且因此通过合适的输出信号供应直接来自装置1的温度信息，并且因此也供应在装置1的中间附近或者甚至在装置1自身的外壳内的温度信息。第一及第二温度传感器4和5的输出信号传递到中央控制单元6。

该控制单元6适于检测所要求的数据并且输出指令和激励信号，借助于该指令和激励信号，对于测试装置1或测试片进行以下要描述的测试方法。

出于该目的，以第一连接7的方式将控制单元6连接到测试空间2或用于测试空间2关于其中的温度条件的激励的测试外壳的技术设备。还以第二连接8的方式将控制单元6连接到装置1，出于该目的，装置1具有输入端E。到装置1的输入端E的第二连接8用于向装置1提供相应的输入信号（激励信号），从而可以实现操作的模拟，即尽可能接近现实。取代在输入端E的在正常操作中供应的激励信号，在测试处理期间在测试条件下也将激励信号馈送到装置1。这些是合适的电气参数，诸如有关装置1的通用功率供应的电流和电压以及用于实施装置1的操作的控制信号。装置1的操作因此包括到负载L的取决于另外的条件的合适功率的可控制或可调节馈送，该负载L在输出端A以输出连接9的方式连接到装置1。

用于实现装置1的操作的控制信号可以是时钟信号并且可以是例如脉宽调制信号（PWM信号）。也可以考虑LIN、CAN等。如果这样的信号以及特别是时钟受控信号馈送到装置1用于控制到负载L的功率馈送，则装置1可以以例如时钟受控信号的占空比的方式调整馈送到负载L的功率。

负载L示出为图1视图中的单独负载。负载L例如可以是用于以恒定或受控方式或以输出端A的方式接收由装置1传递的功率的电气或电子网络，或者负载L也可以是例如电动机，其驱动风扇并且其功率（扭矩、转速）借助于装置1控制或调节。在该情况下，可以考虑用于设备中或例如机动车辆中的冷却。

关于测试处理内的校正功能，将在装置1的输出端A的输出信号与预定校正信号（基准或目标信号）进行比较，以确定装置是否满足至少结合所提供的测试处理的预定要求。为了检测在输出线9的输出信号，提供以负载传感器10的形式的传感器设备。借助于负载传感器10检测装置1的输出信号并且将信息的相应条目以检测信号的形式馈送到控制单元6。

依据由制造商或各个产品的购买者规定的预定测试处理，控制单元6在输入端E将预定测试信号馈送到装置1，并且取决于装置1的校正功能在输出端A期待相应输出信号以馈送到负载L。借助于负载传感器10检测馈送到负载L的电气值（电流、电压、脉冲占空比）。其结果是，控制单元6一方面接收测试空间2中关于装置1的测试环境的全部信息，并且依据意图的或要求的测试处理进一步能够进行测试处理的时间控制（关于信号合适的）。整个测试布置P的用户或操作人可以通过类似键盘和监视器的输入和输出设备（图1未示出）监控并影响测试处理。另外，控制单元6也可以连接到中央单元EDP设施（诸如主计算机或网络）的元件（图1未示出）。用于部分或完全控制实施所要求的测试处理的测试步骤的合适程序可以存储在控制单元6中。另外，控制单元6提供对装置1所要求的环境条件的设置，并且特别提供所要求的环境温度，该环境温度借助于测试空间2中的第一和第二温度传感器4和5来监控。

以下参考图2描述装置1的结构和功能。

装置1包括通用功能部件（以下为了简单而称为功能部件）11，借助于其，实施装置1的功能。更具体地，装置1的功能基本上提供如下：取决于在输入端E输入的指令（命令或控制信号），向连接的负载L馈送以合适电压和电流值以及关联的时钟控制（例如，借助于脉宽调制信号）的形式的预定功率，从而得到负载L的期望操作条件并且进而得到期望的功率传递。特别的，例如负载L可以包括加热设备，在该情况下，调整并且进而控制负载L的加热功率或者也可以在预定条件下调节。如果例如负载L是用于驱动风扇的电动机的形式，那么利用依据在输入端E馈送的控制信号而设置的功率，以其调节转速并且进而调节要传递的风量。

通用功能部件11因此包括合适的功率元件，借助于该功率元件可以调节要馈送到负载L的各个可变功率。从外部馈送到输入端E的控制信号因而也包括时钟信息，诸如例如PWM信号。

由装置1在其输出端A传递要馈送的相应功率。诊断线D用于向装置1馈送关于负载L的操作性能的信息。这些可以是操作值或者也可以是关于故障的错误信息，诸如例如关于卡住的的风扇。

装置1进一步包括控制设备12，提供该控制设备12以在预定调节下以如下方式影响装置1的通用功能部件11：装置1依据检测的温度采用预定行为。特别是，如果例如温度上升到关联阈值之上，则依据预定条件实现保护措施。出于该目的，控制设备12连接到第一温度传感器（T1）13，其在装置1中的给定位置检测各个温度。控制设备12进一步连接到第二温度传感器（T2）14，其在与第一温度传感器13不同的位置检测装置1内的温度。各个温度信息以合适的电信号的形式馈送到控制设备。

如果假定装置1是以印刷电路板的形式，则第一和第二温度传感器13和14布置在电路板的不同位置。本发明同样不限于第一和第二温度传感器13和14。如果存在在中央位置提供用于温度检测的至少一个温度传感器13就足够了。本发明也不限于两个温度传感器。另外的温度传感器是可能的。

控制设备12也连接到定时设备（计时器），其适于提供时间信息并且特别地适于传递以关于时间中的预定时刻的时间受控电信号和关于其持续时间的预定时间的形式的相应信息。

控制设备12进一步连接到存储部件16，在该存储部件16中存储数据和程序，并且可以存储检测结果和新获取的数据。

两个温度传感器13和14中的至少一个也可以布置在通用功能部件中并且特别是布置在生效的功率元件中，该功率元件在操作中生成更多的散失热量。这些例如是以晶体管（MOSFET）形式的功率半导体以及电解电容器，该电解电容器特别是当处理时钟信号时，由于连续的再充电电流而具有更多的功率损失并进而具有更高的温度。

以下参考图3描述操作的模式以及用于控制到负载的功率的馈送的装置1的功能。

图3示出以温度-时间配置的形式的特性曲线K，该配置图示例如根据本发明的装置1（测试片）可以经历的测试处理。特性曲线K因此表示测试曲线或还表示温度曲线。

测试处理的基础是装置1形式的测试片设置在测试空间2中并且进行全部电连接。（中央）控制单元6（图1）在该情况下处于在测试空间2中提供诸如例如预定温度之类的恰当测试条件和激励测试空间2中的加热设备（图中未示出）的位置。可以依据前述描述通过两个温度传感器4和5检测在测试空间2中在不同位置的温度。在输入端E向装置1馈送要求的电流、电压和信号以进行测试处理，并且出于评估目的而借助于负载传感器10在输出端A撤除。

如果装置要经历其中升温也计入考虑的功能测试，则控制单元6以对应于图3视图中的温度曲线K的温度-时间配置使得测试空间2中的温度上升。测试空间2加热并且同样也加热装置1。

如果装置1接收相应激励信号以向负载L馈送预定功率，那么它们例如是时钟信号或时钟受控信号，诸如PWM信号，其中馈送到负载L的功率也是时钟受控的并且进而被调节。

依据图3所示的视图，例如在测试空间2中的温度从较低的起始温度上升到大约110℃。如果例如假定装置1是用于在机动车辆中风扇的电机的激励的控制设备，则可能由于机动车辆的操作或者由于气候影响而在机动车辆中出现升高的温度。在该方面，模拟与实际使用对应的操作模式。

依据结合由控制单元6实现的预定测试程序的测试特性曲线增加测试空间2的温度到第一超出温度，该第一超出温度处于大约100℃和110℃之间的区域并且例如可以是110℃。在该第一超出温度，以与操作的第一模式对应的信号激励装置1，其中，优选地供应时钟受控信号，从而装置1能够通过输出线9将受控方式的功率级别馈送给负载L。装置1因此以时钟受控方式操作。这可以在图3规定的持续时间Δtx0（馈送持续时间）内起效。这涉及较低温度到大约110℃的温度范围。

在测试过程或装置1的测试的背景下，通常的时钟受控信号可以在持续时间Δtx0内供应。这可以取决于预定测试循环或诸如提供例如制造商或装置1的用户的其他测试的另外的要求。与装置1内的信号的时钟控制链接的增加的功率损失在装置1的各个元件中可以散失到大约110℃的温度而不导致对所述元件的损害或不容许的老化。

如果如图3所示，温度特性曲线K的温度在测试处理的背景下进一步增加并且如果例如达到大约120℃的第二超出温度（因此高于第一超出温度），则以相应信号的馈送以及特别是控制单元6的时钟受控信号的馈送，存在局部加热出现在装置（例如，电路板）中的危险，并且具体地单独元件可能承受不期待的高温，从而更剧烈的老化或者甚至损害出现。不期待的高温通常结合时钟受控信号，特别是关于电解电容器而出现，如在该情况下，充电和放电电流出现并且进而除了升高的环境温度之外单独元件的功率损失也可能加热该单独元件。这可能因而对于涉及的元件导致局部过热并且甚至导致不可承受的加热，并且随后导致可观地降低的使用寿命。

在这方面，装置包括第一安全功能或者安全措施，其中，作为基础，装置1内的温度借助于温度传感器13和14检测。如果控制设备12结合两个温度传感器13和14检测到低于或等于大于大约110℃的第一超出温度，则以时钟受控信号的正常操作是可能的，在该情况下，在测试模式中，在低于或等于第一超出温度的温度范围中，也由装置1处理或准许时钟受控信号，从而与控制单元6的激励对应的该时钟受控信号可以在装置1的通常使用中并且也在测试模式（测试循环）中处理或准许。因此，第一安全功能或者安全措施在低于或等于第一超出温度的温度准许时钟受控信号的处理。

然而，如果超出了第一超出温度并且借助于温度传感器13和14检测到，则第一安全功能提供如下：中断时钟受控信号的处理以避免更多功率损失并且或将完全功率馈送给负载L（功率元件和电解电容器完全接通）或实现完全关断。因而，如果检测到高于第一超出温度的温度，则结合第一安全功能，将到负载L的功率的馈送的时钟控制中断或不再使能，然而，在该情况下，馈送到负载L的功率的可控制性或可调节性是不可能的。因而，结合装置1的第一安全功能，取决于来自外部的指令尤其是对于以信号的时钟控制的负载L的操作的指令，操作的长期模式是可能的，当达到第一超出温度时防止信号的时钟控制以减少在单独元件中的功率损失。

如果例如依据图3所示的测试循环，结合在时间持续时间Δt1期间的温度曲线K，达到了与第二超出温度对应的例如120℃的高温，则在时段Δt1期间结合第一安全功能而中断时钟控制。

在这方面，装置1具有以下重新参考图3详细描述的第二安全功能。

在图3所示的测试循环中，例如在时段Δt1期间，存在近似在第二超出温度的区域中的温度（大约120℃）。这也可以对应于在装置1的使用中的实际条件。在该装置中，第一安全功能将中断要馈送到负载L的功率的时钟控制，并且一旦有控制单元6的相应操作要求就向负载L馈送完全功率。

依据第二安全设备，在预定条件下，即使当超出了第一超出温度并且达到第二超出温度时也可以准许馈送到负载L的功率的时钟控制。第二安全功能具有如下性质：在高于第一超出温度的温度区域以及例如在第二超出温度的区域中元件的保护以及基础时钟控制的保护两者都是可能的，但是装置1内的信号的时钟控制仅在短时间内准许。在装置1中检测到升高的超出温度的出现之后，例如，在第二超出温度的区域，装置1的输出信号的时钟控制在时段Δt1期间起效，在该时段Δt1中，例如第二超出温度仅持续了预定的更短的持续时间Δtx1，其中，该持续时间比持续时间Δt1更短，但是在持续时间Δt1内。

第二安全功能使得在高温的持续时间Δt1内（基本上到负载L的最大功率馈送完全接通（第一安全功能），但是对于很短的预定持续时间Δtx1（就是说临时的））装置1的功能部件11的这样的控制（信号的时钟控制）是可能的或被准许。在该情况下，第二安全功能临时叠加在第一安全功能上，从而两者都在装置1的使用的通常区域中或者在测试模式下，对于预定的较短时间段（操作的短期模式），准许时钟受控信号的处理从而一方面在到负载L的功率的馈送中给予可控制性或可调节性而另一方面在测试循环（测试处理）中可以关于时钟受控信号的处理检查装置1的可操作性（功能）。

无论高温的持续时间在高于第一超出温度的时间Δt1期间内如何，以预定方式设置持续时间Δtx1＜Δt1，从而可以避免涉及的元件的过度加热。在馈送持续时间Δtx1的结束之后，装置1的功能依据控制设备12的控制回到操作的完全接通模式，直到装置1内的温度显示达到了至少第一超出温度或更低的温度。装置的功能因此从第二（临时）安全功能转换回适于长期操作的第一安全功能。在此情况下，依据第一安全功能装置可以再次准许用于到负载L的功率的受控或受调节馈送的输出信号的时钟控制。而这取决于从外部供应的控制信号。

借助第二安全功能的实现，存在在另一过度升高的超出温度，并且在本情况下，在大约120℃的区域中的第二超出温度（其高于可以是用于时钟受控信号的通常馈送的大约110℃的区域中的极限温度的第一超出温度）进行装置1的测试的可能性。在第二超出温度的作用期间，可以至少对于预定持续时间Δtx1（其比持续时间Δt1更短）准许时钟受控信号的馈送，从持续时间Δt1开始第二超出温度作用于装置1。这样，即使在激励模式（其接近现实）的极端温度范围中，通过测试装置1的全部功能也可以获得完全测试结果。同时，这避免了诸如功率半导体或电解电容器之类的涉及的元件过度负载以及承压。作为仅对于预定更短的时间段（例如，图3所示的持续时间Δtx1）涉及的元件的更高热负载的后果，不需要进一步采取冷却措施或不需要因而在要在装置1（例如，在电路板上）中使用的机械尺寸更大的更强元件。借助提供根据用于装置1的发明的第一和叠加的第二安全功能，因而可以放弃更强且更大的元件的使用。

当第二超出温度和用于到负载L的功率的馈送的信号的短期准许时钟控制出现时，进一步可以依据关于装置1的另外的条件在特定限制内改变那些短时间，或者当第二超出温度正作用于装置时积累信号的时钟控制的各种时间并且关于所积累的时间定义相应的极限值（其可能是不可超出的）。当达到这样的极限值时或者在另外的问题的情况下，在结合第一超出温度的第一安全功能的意义上系统经历转换到完全接通的状况，或者在另外的不利状况的事件中完全关断。

因此，对于在第二超出温度的区域中在高温的连续时间中的全部时间Δtx1的总和，并且在温度的相应下降的同时，在高温的同样积累的时间Δt1期间在每个情况下，可以对积累的时间Δtx1定义代表极限值的最大时间。

在该方面，图4示出了用于装置1的测试循环的示例的另一替代配置，其中，如图4所示的温度特性K具有根据第二超出温度（例如，大约120℃）的涉及高温负载的多个区域。例如在涉及高温的4个区域图示用于温度特性K的具有替代配置的本发明。在此情况下，与图4的视图对应，如果在温度下降之后在整个测试处理期间或者还在装置1的使用中的装置1的实际操作期间的给定时间，温度上升再次达到例如第二超出温度，则取决于装置1的（基本上热的）过往历史影响一持续时间，对于该持续时间，到负载L的时钟受控激励信号的馈送在第二超出温度的作用期间起效并且因此装置1生效或准许时钟受控信号的处理。各个温度借助于如图2所示的温度传感器13和14检测并结合控制设备12监控，并且第一和第二安全功能基于所检测的温度控制。依据图4所示视图的装置1的反应因而考虑装置或单独元件的热惯性的影响以及紧接在之前的操作情形的过往历史，并且特别是考虑涉及预定温度的操作范围。

可以借助于图4所示的测试过程（测试循环）图示装置1的操作模式。在在80℃和100℃之间的区域中的温度的初始值之后，在时间t0升高温度到也代表极限温度的第二超出温度。在装置1上的第二超出温度的作用持续第一持续时间Δt1。在第一持续时间Δt1到期之后，温度如温度特性K所示地再次回落到第二超出温度以下且例如可以回落到第一超出温度（可以是大约110℃）之下。

在第二超出温度的作用期间，在第一持续时间Δt1中，在更短的持续时间Δtx1（第一馈送持续时间）内由装置1结合控制设备12的控制将时钟受控信号临时馈送到负载L，从而时钟控制并且进而整个功能可以在该持续时间内准许并且进而检查。在第一馈送持续时间Δtx1的结束之后，如果温度随后再次回落到第二超出温度之下，布置完全接通并且可以维持，或者可以改变到第一安全功能。

如果在第一中间时间Δtz1（在高温的时间之间的时间间隔）之后，温度再次上升到第二超出温度并且如果在装置上第二超出温度的作用持续了第二持续时间Δt2，则在第二持续时间Δt2内，在较短的第二馈送持续时间Δtx2中，装置1的第二安全功能将时钟受控信号馈送到连接的负载L。在其他时间，如果必需的话，依据从外部供应的控制信号，完全接通功率元件并且这基于负载L最大的功率馈送。

之后，紧跟着第二中间持续时间Δtz2，期间，温度再次回落以便于之后再次上升到第二超出温度。随后在第三持续时间Δt3期间维持，并且在该第三持续时间Δt3内，在更短的持续时间Δtx3期间由装置1将时钟受控信号馈送到负载L。

在第三持续时间Δt3出现之前，规定依据温度曲线K的具有上升温度和回落温度的多次改变。作为进一步上升到第二超出温度（在相对短的时间内接在其后）以及在中间时间（时间间隔）中假定的较轻程度冷却的后果，相应地改变到负载的时钟受控信号的馈送的相应时间（时间Δtx1、Δtx2和Δtx3），从而第一馈送持续时间Δtx1比第二馈送持续时间Δtx2更长，并且反过来比第三馈送持续时间Δtx3更长。因此，Δtx1>Δtx2>Δtx3适用。

在检测温度高于第一超出温度的连续时间Δt1、Δt2和Δt3，因而（如图4所示），结合第二安全功能，如果有关涉及高于第一超出温度的温度的先前持续时间Δt2的一个中间持续时间（例如，Δtz1）低于预定阈值，则相应的馈送持续时间（例如，Δtx2）可以设置为比各个先前馈送持续时间（例如，Δtx1）更短。因此可以将各个中间时间与预定阈值（也是可变的）进行比较。

另外，结合第二安全功能，在涉及高于第一超出温度的检测温度的连续时间Δt1、Δt2、…，如果插入的中间持续时间Δtz3比预定另一阈值更大，则后续馈送持续时间Δtx4可以设置为比之前的馈送持续时间Δtx3更长。

在涉及到负载L的时钟控制信号的馈送的积累时间中，这避免了在第二超出温度作用在装置上的接近连续时间的情况下出现的过度加热。因而，依据图4的替代实施例的第二安全功能也考虑装置1的（至少热的）过往历史。

在第三持续时间Δt3过期之后，如果温度对于较长第三中间持续时间Δtz3再次回落到第二超出温度以下，并且随后再次上升以维持第四持续时间Δt4并且作用于装置1上，则作为在稍微较长的第三中间持续时间Δtz3中期待的冷却作用的后果，可以选择第四馈送持续时间Δtx4为再次比之前的第三馈送持续时间Δtx3长，从而在此情况下，第四馈送持续时间Δtx4比稍微较长的之前的第三馈送持续时间Δtx3更长。

结合装置1的定时器15控制相应的时间和时间中的时刻，在该情况下，将相应时间预设传递给控制设备12用于实现第一和第二安全功能。因而，即使具有涉及在第二超出温度的区域中作用在装置1上的高温的接近连续的时间，也可以防止涉及元件的过度加热，但是同时，可以达到在具有时钟受控信号的操作的实际模式的仿真时的最大可能的测试信息。装置1也可以取决于从外部供应的控制信号在使用中出现的变化温度下，结合如图4所示的第一安全功能和第二安全功能至少临时实现到负载L的功率的受控馈送。因而，可以实现例如以电路板形式的装置1的有效和高效以及完整的测试，另外，在具有极限温度附近的变化温度的操作模式期间，这针对对涉及元件的不希望加热或损害给出了增强的安全性。特别是，可以保护通常尤其不利地受影响的元件（比如电解电容器和功率半导体）避免过度老化，在该情况下，作为准许时钟控制的后果使得测试可能，在涉及升高的超出温度的作用的情形下，仅对于短时间准许时钟控制，并且在那个区域受控功率也可以是至少临时馈送到负载L。

在上述示例中，作为中间时间Δtz1和Δtz2的时间比率的后果，选择馈送时间从而以下适用：Δtx3<Δtx2<Δtx1。由于更长的中间持续时间Δtz3，对第四馈送持续时间Δtx4适用其他条件。

类似例如电解电容器或功率半导体的单独元件的不可容许的加热的有效防止具有如下结果：由于要求的时钟受控信号的馈送仅在相对短的时间段内不超出预定水平，给定尺寸和强度的元件可以用作加热作用，该相对短的时间段比升高的超出温度作用的时段更短。因而，不需要装置1的整体电路布置以及特别是不需要对于在具有信号的连续时钟控制的第二超出温度下的永久操作而设计相关元件，从而可以减少装置1（例如，以电路板的形式）的成本。在依据第二超出温度的高温下具有接近连续时间的多部件测试循环期间，也存在如下可能性：在第二超出温度的出现期间，加总那些时间并且确定关于馈送时间的最大时间。这将与例如预定持续时间内的馈送时间Δtx1、Δtx2和Δtx3的积累以及可能不超出的最大值的定义对应。如果这实现了，则时钟控制中断，并且取决于从外部供应的控制信号，完全接通电路布置以避免装置1中升高级别的功率损失。

在装置中，如果负载L的操作条件也结合借助于温度传感器13和14的温度检测而检测，本发明的优势也可以实现，并且并入控制或调节理念。出于该目的，装置1在负载L和装置1之间具有诊断线D（已经有关图2提及了）。特别是，诊断线D做出负载L和装置1的功能部件11之间的连接。与负载的操作有关的操作信息可以借助于诊断线D而传递到功能部件11。

操作信息包括类似负载（例如风扇电机）的温度、电流消耗（结合电流测量），如果需要，还包括风扇电机的转速之类的操作条件，并且包括有关超出温度或超出电流的故障条件（如果防止例如以风扇电机形式的负载L旋转或者阻碍旋转）。这可以例如作为在驱动电机或刹车中的缺陷轴承或风扇叶轮的受阻的结果而出现。将模拟或数字形式的相应电气值馈送到装置1（功能部件11）。因而，取决于涉及的需要，存在如下可能性：在装置1的功率的馈送期间内，监控借助于装置1到负载L的功率的馈送的整体操作以及负载L的实际操作。该目的所要求的检测设备布置在负载L或者在其直接环境中，但是未在图中示出以简化其中的视图。

以如之前描述相同的方式，存在确定第一温度范围的可能选择，该第一温度范围代表低温度范围并且可以包括例如–40°和+110°之间的范围。在机动车辆中，这类温度范围对于负载L（例如风扇电机）的使用是典型的。在涉及≤110°C的温度的该第一温度范围中，以诊断线D的方式连续影响负载L的监控并且装置1可以例如在过载条件下操作，在该过载条件下，如果例如在负载L的缺陷并且特别是运行困难的风扇或风扇电机的缺陷情况下要求的话，可以向负载馈送比名义电流更高的电流。正常的话，名义电流或者名义功率这里可以分别代表馈送到负载L的电流或功率的最大值，并且因此结合负载L的连续或周期监控出现无故障或无干扰操作。

在此情况下，还可以以图3和图4所示的对应方式，结合装置1的过载条件，有时以时钟受控信号向负载馈送增加的功率。在装置的温度低于或等于第一（较低）温度范围的上限的时间期间，在这方面发生涉及与有关名义电流的功率相比的增加的功率的馈送时间。这意味着，如果要求维持控制或调节功能则在那些时间中的时钟控制也是可能的和/或大于名义电流的升高的电流可以馈送到负载L。在该温度范围装置1可以以过载操作。

除了在电解电容器上增加的负载之外，在大于名义电流的升高的电流下，功率元件（功率半导体）也暴露给更高的热负载，特别是结合用于信号的时钟控制。在较低的第一温度范围中，预定过载（也就是说大于名义电流的预定过流）可以准许，在此方面，假定生成的热可以散失在电解电容器也可以散失在功率半导体中。因此，对于可准许的过流或者对于相应的增加的功率，可以定义具有容忍度的第一参数集，在该容忍度内，电气值可以分别变动而不必提供如下：在装置1中的元件完全接通以避免损害。

如果在装置1中存在具有比例如110°C更高的高温的第二温度范围，那么关于增加的功率或增加的电流（大于名义电流），在馈送时间内，以与时钟受控信号的限制馈送相同的方式（图3和4图），在处理装置1的过载时需要提供关于时间的限制。相同的概念适用于处理装置1的操作的过载模式，如同结合用于到负载L的功率的馈送的时钟受控输出信号的使用在图3和4中阐述的。

在该方面，更具体地，结合馈送时间Δtx1到Δtx4内的名义电流向负载L馈送高于名义功率的功率（图4）。以关于准许过载（也就是说大于名义电流的过流）的时间限制，可以避免在例如功率半导体和/或电解电容器中的热量的过度生成。在这方面，对于涉及高于例如110°C的高温的第二温度范围，可以对要馈送到负载的功率和电流确定关于相应容忍度设置的第二（极限）参数。当情形涉及在低于或等于110℃的温度的第一温度范围时，在其中可能的过流或可能的过载（要馈送到负载L的总功率）可以变动的那些容忍度因此相比于可准许的容忍度保持较低。在该情况下，大约110°C的温度可以看作声明温度范围之间的极限温度，并且与第一超出温度对应。

因此，在图3和图4中，取代在馈送时间Δtx1到Δtx4期间馈送时钟受控信号的可能性，可以准许比名义电流更大的过流的时间受限的馈送。这也可以有关在该时间中的信号的时钟控制，并且随着涉及大于名义电流的增加电流的情形，关于装置1的输出信号的时钟控制的要求，存在如图3和图4所示地将馈送时间适当地设置为更短的可能选择，比当装置的相关元件每一个都完全接通时要设置地更短。

同样在此情况下，结合用于涉及在装置1的过载的发生的情形的以上规定的替代控制，作为用于负载的故障或困难操作条件的后果，有利地可以在装置1中使用较小元件，因为热负载依据在图3和图4中阐述的时间理念关于各自的持续时间而受限。对于高于或低于110°C的各个温度范围，可以特别定义各种参数设置，例如关于用于过载或功率的超出量（过载条件）的相应容忍度。

因此，第一安全功能包括在更长时间段内在第一温度范围≤110°C准许到负载L的超出功率或过流的馈送，并且第二安全功能包括在大于110°C的第二温度范围中有时准许到负载L的超出量的功率或过流的馈送，在该情况下，超出值的电流或功率的馈送出现在图中所示的馈送时间内。相应时间的积累（如同关于图4描述的）也以过载信号是可能的。如果需要的话，超出值的电流或功率的馈送也可以结合信号生效，该信号以预定方式时钟受控。

通过结合相关附图的方式借助于实施例描述本发明。然而，对于本领域技术人员自证的是，依据附图的本发明的配置以及用于附图和描述以及以示例方式给出的细节中各个部件和元件的参考不限制性地理解。因而，本发明不受限于所示视图并且尤其不限于尺寸和形状。

Claims (10)

1.一种控制到负载(L)的功率馈送的方法，其中，所述负载(L)可以连接到用于功率馈送的装置(1)并且馈送到负载(L)的功率具有时钟受控信号，所述方法包括如下步骤：

-借助于至少一个温度传感器(13,14)检测在装置(1)中的主要温度，

-如果所检测的温度不高于预定第一超出温度，则提供第一安全功能，

-如果所检测的温度高于所述预定第一超出温度，则提供第二安全功能，并且

-如果所检测的温度下降并达到所述预定第一超出温度，则再次提供所述第一安全功能，其中

-所述第一安全功能包括馈送到负载(L)的功率的恒定周期时钟控制，并且所述第二安全功能包括馈送到负载(L)的功率的临时周期时钟控制，并且所述第二安全功能在比温度高于所述预定第一超出温度的各个持续时间(Δt1、Δt2、…)更短的各个馈送持续时间(Δtx1、Δtx2、…)期间允许到负载(L)的功率的时钟受控馈送。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述装置(1)包括电路板，且所述主要温度的检测包括所述装置(1)内或所述电路板上的温度的检测。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二安全功能在所检测的温度高于所述预定第一超出温度的各个持续时间(Δt1、Δt2、…)内且在所述各个馈送持续时间(Δtx1、Δtx2、…)之外，允许到负载(L)的最大功率馈送。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二安全功能仅在所述各个馈送持续时间(Δtx1、Δtx2、…)内在比所述预定第一超出温度更高的所检测的温度处允许对馈送到负载(L)的功率的时钟控制。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，针对所检测的温度高于所述预定第一超出温度的各个持续时间中的每对连续的持续时间中的第一持续时间和在所述第一持续时间之后的第二持续时间，所述第二安全功能适于在第二持续时间，根据与所述第一持续时间有关的、在所述第一持续时间与所述第二持续时间之间插入的中间持续时间(Δtz1、Δtz2、…)，来改变与所述第二持续时间相应的馈送持续时间。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果插入的中间持续时间(Δtz1)比预定阈值更小，则所述第二安全功能适于将与所述第二持续时间(Δt2)相关的馈送持续时间(Δtx2)设置为比与所述第一持续时间相应的馈送持续时间(Δtx1)更短。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，如果插入的中间持续时间(Δtz3)比预定的另一阈值更大，则所述第二安全功能适于将与所述第二持续时间(Δt4)相关的馈送持续时间(Δtx4)设置为比与所述第一持续时间相应的馈送持续时间(Δtx3)更长。

8.根据权利要求1到5中的一个所述的方法，其中，所述第二安全功能在所检测的温度高于所述预定第一超出温度并达到预定第二超出温度的连续时间，对先前的各个连续的馈送持续时间(Δtx3、Δtx2、…)进行求和，并且如果先前的各个连续的馈送持续时间的总和达到最大值，则在涉及所检测的温度高于所述预定第一超出温度的动作的持续时间期间防止在后续的馈送持续时间期间对馈送到负载(L)的功率的时钟控制。

9.一种用于控制到负载(L)的功率馈送的装置，所述负载(L)可以连接到装置(1)，且馈送到所述负载(L)的功率具有时钟受控信号，其中所述装置包括：

-功能部件(11)，用于到所述负载(L)的功率的受控馈送，

-至少一个温度传感器(13,14)，用于检测所述装置(1)的温度，以及

-控制设备(12)，用于控制所述装置的操作并且用于执行根据权利要求1到8中的一个所述的方法。

10.一种控制到负载(L)的功率馈送的方法，其中，所述负载(L)可以连接到用于功率馈送的装置(1)且所述装置(1)可以在具有到负载(L)的功率馈送的过载条件下操作,所述方法包括如下步骤：

-借助于至少一个温度传感器(13，14)检测在装置(1)中的主要温度，

-如果所检测的温度不高于预定第一超出温度，则提供第一安全功能，

-如果所检测的温度高于所述预定第一超出温度，则提供第二安全功能，并且

如果所检测的温度下降并达到所述预定第一超出温度，则再次提供所述第一安全功能，其中

-所述第一安全功能允许具有到负载(L)的功率的馈送的装置(1)的过载条件并且所述第二安全功能临时允许具有到负载(L)的功率的馈送的装置(1)的过载条件，并且所述第二安全功能在比温度高于所述预定第一超出温度的持续时间(Δt1)更短的馈送持续时间(Δtx1)期间允许到负载(L)的功率的时钟受控馈送。