CN103503301B - 用于控制电子真空泵的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制车辆的真空泵（1）的组件，所述组件借助于可由电子控制单元控制的至少一个开关（4，7，10，13）可连接到供电电压（2）。在真空泵（1）的启动阶段，电子控制单元在供电电压（2）和真空泵（1）之间连接附加的电阻器（6；9，12）。

Description

用于控制电子真空泵的组件

技术领域

本发明涉及用于控制车辆的电子真空泵的组件。

背景技术

车辆（优选客车）的电子真空泵取代用于产生负压（在汽油发动机的情况下由发动机的进气，在柴油发动机的情况下由机械真空泵来抽真空）的常规方法，在现有技术中是已知的。尤其为了协助或增强制动力，车辆需要该真空或负压。

这种类型的泵可以借助于继电器或将泵连接到相应的车载电源系统的单独控制单元（ECU）来控制。采用12V板上电源系统，在特定情况下可在此出现峰值高达100A的浪涌电流。在现代汽车架构中，作出尝试以显著减少该功率峰值，以便不损害并行操作的系统。因此需要，尤其是当启动致动器或泵时，将浪涌电流限制到可接受的值（20A–30A）。

用于克服或减轻此问题的已知解决方案通常利用熟知的脉冲宽度调制（PWM）以用来控制功率电子。在这里，要控制的电子系统的功率级或继电器采用更高频率和可变脉冲/间歇比来控制。使用经连接的相应电子系统，由电机使用的电压进而电流因此被限制。然而，由于脉冲的原因，要采用该量级的电流来预料相当恶化的EMC（电磁兼容性）行为，并且通常显著超过汽车领域中的有效限制。如果有的话，这个缺点仅可以借助于非常复杂和昂贵的附加电路来克服。

发明内容

因此，本发明的目的是指定在背景技术中提到的类型的组件，其采用最简单的可能结构，与传统解决方案相比，降低在启动阶段出现的启动电流，并导致尽可能小的电压和/或尽可能少的电流脉冲到供电网络。

该目的由独立权利要求中的特征实现。

限制浪涌电流，因为对于泵启动的持续时间（在100-200毫秒级别），至少一个附加的电阻器连接在电源电压和电子真空泵的电机之间。因此，电流静态电阻性地被附加限制。一旦启动阶段过去（一旦泵以正常参数运行），就实施到准无电阻路径的切换，使得泵的所有能力可用。

启动电流的持续时间取决于相应的系统并且可以预定义。与PWM相反，集成在电子电路中的电阻性负载不会引起任何持续负面EMC干扰。由于电阻负载的连接，只有借助于切换过程才能发生低干扰脉冲，因为在这种情况下，在两个开关阶段的电阻值之间并因此在有效电流的电阻值之间总存在明显区别。

可切换电阻路径的使用使得有可能限制泵电机的启动电流。与经常使用的PWM方法相比，所述技术另外解决了在启动限制期间的EMC干扰问题。

根据本发明的实施例，在电阻性负载和无负载模式之间的切换过程期间可能发生的峰值脉冲可以借助于具有多个平行路径和电阻性负载顺序可连接的实施例来减少。这些附加具有可以减小各个部件的标示尺寸（功率）的优点，因此在必要时构成更具成本效益的解决方案。

具有他们的附加电阻器的这些电阻路径也可以并行连接成组，其中通过在不同时刻的每一个所连接电阻的适当选择，可以连接逐渐减小的总电阻。因此，所连接电阻值的良好分级可以因此采用相对较少的附加电阻路径来实现。

另外，根据本发明的另一个实施例，通过布置电阻路径或在供电电压负极和真空泵电机之间的泵的低侧路径的电阻路径，可以减少附加部件的功率。

由于有效电流并因此特别是浪涌（启动）电流取决于不同参数（例如板上电压，电路和/或泵的温度），根据本发明的另一个实施例，可以以取决于各个参数的方式来选择附加电阻路径的连接时间。这将以如下方式发生：随着电流的浪涌负载的增加或预期扩展，电阻路径保持更长时间激活。换句话说，例如激活时间随板上电压线性上升。因为在较低温度下，泵电机的欧姆电阻也减少，启动阶段进而电阻路径的开启时间也因此延长。

在两种情况下，线性依赖关系也可以由在控制装置中存储的特性映射所取代。

根据本发明的另一个实施例，电机的电流吸收也可以借助于电阻支路两端的电压下降来测量。电流测量可以用来确定电阻支路的断开。在这里，电阻支路在有效电流下降到最大极限（例如30A）的时刻断开。在这种情况下该值应当再次可配置，并且经由可定义延迟适当去抖动以排除波动影响。

在各种情况下，电阻支路或路径的断开表示具有正常电路路径的同时连接的电阻路径的断开，其中正常电路路径基本上是无电阻的（准接地短路）。

根据本发明的另一个实施例，可以周期性建立电机的电流吸收，即使电阻路径已经通过低侧开关桥接，并从而通过简短去激活低侧开关并同时重新测量在电阻支路处的电压而不再活动。

根据本发明的另一个实施例，正在运行的泵电机的指示也可以用于电阻路径的切换。在这里，电阻路径保持激活直到确定泵的正确启动（例如经由泵的转速）。这里可以配置标称速度的限定值。

为了在一定的环境条件（例如欠压，低温）下，不通过附加的电阻性负载来阻止泵的启动，根据本发明的另一个实施例，在非启动泵的检测情况下，可选地根据定义的时间条件在适当情况下（总电阻降低）可将附加电阻路径依次连接。

上述实施例中所遇到的一个技术挑战是，减少电子系统的电源电路中的半导体元件的发热的程度以致所述元件的使用寿命不会受到损害或甚至损坏。根据本发明的另一个实施例，也可以利用电子板或半导体元件的温度。如果半导体元件的温度，或元件的模型化温度，或经由电子板（可能经由模型）的温度确定的电力电子的温度超过定义的限定值，为了防护目的断开电阻路径。在这种情况下，然后接受可能增大的启动电流。

附图说明

本发明的一些示例性实施例将在下文中参考附图更详细地解释，在附图中：

图1示出了具有附加电阻路径的本发明组件的第一示例性实施例，

图2示出了具有两条或更多附加电阻路径的本发明组件的进一步示例性实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的组件的第一示例性实施例的电路图。

真空泵（未详细地说明）的电机1被指出并可以在车辆中使用，例如以用来协助或增强制动力。

从直流电压源2提供电能给电子真空泵或电机1的电子真空泵。为此，借助于电子开关4在直流电压源的负极2和电机1之间提供准无电阻路径3。

电子开关4可借助于电子控制单元（未在图中示出）可致动，也就是说，所述开关可以由所述控制单元以电子控制的方式闭合或打开。

如果开关4闭合，因此产生具有电压源2，具有开关4的路径3，以及电机1的闭合电路，使得由电压源2以准无电阻的方式为电机1提供电能并且处于工作状态，以使真空泵以期望的方式产生真空或负压。

当此电路闭合进而当电机1或真空泵连接时，将在电路中产生增加的电流，或者是所谓的起始电流，而不需要启动阶段中的进一步措施，在该启动阶段，电机1还没有达到其额定转速。这些电流是不期望的并且将电压源2加载到非常高的程度，使得其电压可能下降，从而车辆中其它同样由电压源2供给电能的部件的功能可反而损坏。

因此，本发明的目的是减少或甚至避免这些启动电流。

为此，根据图1的根据本发明的组件具有包含欧姆电阻6和电子开关7的，同样可借助于电子控制单元致动的电阻路径5。

两条路径3和5并行放置并且可以借助于开关4和7可替代地连接到电路。路径3是准无电阻的，而电阻路径5具有欧姆电阻器6。

通过开关4和7相应的相对致动，可因此连接从电压源2负极和电机1端子的准无电阻连接，或者经由欧姆电阻器7的相同连接。

为了在电机1的启动阶段，在电阻上限制上面解释的增加的启动电流，电子控制单元在启动阶段打开开关4并闭合开关7。因此欧姆电阻器6连接到电路中并在电阻上限制启动电流。

一旦启动阶段过后，也就是说例如在预定的一段时间（100到200毫秒）之后或一旦启动电流已经充分降低时，开关4闭合而开关7打开。然后，该组件在其正常操作模式下并且电机1以准无电阻方式耦合到电压源2。

总之，因此电阻器6只在启动阶段为了在电阻上限制启动电流的目的而连接到电路。

通过简单地切换两个开关4和7，因此达到非常有效的真空泵的电机1启动电流的欧姆限制，其中该电流限制的范围可通过欧姆电阻器6大小的适当选择来调节。

为了提供第二紧急断开的可能性，可以在电压源2的正极和电机1的第二端子之间提供紧急开关14。

图2同样以电路图形式示出了根据本发明的组件的另一示例性实施例。

与根据图1的示例性实施例类似，该组件具有真空泵的电机1，具有开关4的准无电阻路径3和同样的电压源2。

与此相反，现在提供两个路径8和14平行于无电阻路径3，其中路径8具有欧姆电阻器9和电子开关10，并且路径11具有欧姆电阻器12和电子开关13。

选择两个电阻器9和12的电阻值为不同。下文中，假定电阻器12比电阻器9具有更高的欧姆电阻值。

为了实现启动电流的更进一步改进限制和在启动阶段期间和结束时电路中甚至更小的电流波动，在启动阶段开始时，电子控制单元最初通过闭合开关13主动地连接更高的电阻器12。在这个阶段，开关10和4开启。

在预定的一段时间之后或一旦另一条件已经满足（仍然在启动阶段中），则开关13打开并且开关10闭合，使得较小的电阻器9现在已连接到电路。一旦启动阶段已经过去，然后开关10开启并且开关4闭合。

通过按次序闭合开关13，10和4，因此实现启动电流的进一步改进限制，其中即使当在开关之间切换时，作为欧姆分级的结果产生减少的电流脉冲。

仍然通过提供除了路径8和14以外的其他电阻路径，这种行为可以完善并进一步提高，如在图2中由于路径n-1和n所指示的。

根据上述过程，这些路径8，14，n-1和n可以主动地顺序连接。也有可能同时主动连接到不只一个路径，还可能在同一时间连接两个或多个路径，也就是说并行连接这些路径。

在两种情况下，通过在启动阶段过程电阻值的适当选择，可以实现整体上有效的欧姆电阻值的精细分级并因此获得在启动阶段的其精细分级下降，以致一方面获得启动电流的期望电阻性限制，并且在适当的情况下同样可以最小化在开关之间切换时产生的脉冲，因为可以使各自的活动电阻值的跳跃保持很小。

参考标记列表

1 真空泵电机

2 电压源

3 无电阻路径

4 无电阻路径中的电子开关

5 电阻路径

6 电阻器

7 电阻路径中的电子开关

8，11 电阻路径

9，12 电阻路径中的电阻器

10，13 电阻路径中的电子开关

14 紧急开关

n-1，n 电阻路径

Claims (12)

1.一种组件，用于控制车辆的真空泵的电机(1)，其中在启动阶段电子控制单元借助于由所述控制单元可控制的电子开关(4，7，10，13)将电机(1)经由至少一个具有附加电阻器(6；9，12)的电阻路径(5；8，11)连接到供电电压(2)，并且一旦启动阶段过后，以准无电阻的方式将所述电机连接到所述供电电压，且其中，电子控制单元经由附加的电阻器(6；9，12)测量电机(1)的电流吸收，然后当测量到的电流下降到可预定义的最大值为可定义的时间段t时则终止启动阶段。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，提供至少两个电阻路径(8，11，n-1，n)，其中该路径(8，11，n-1，n)具有交错呈现的不同或相同大小的电阻器(9；12)，借助于在电阻路径(8，11，n-1，n)中提供的电子开关(10，13)，该电阻器主动顺序连接或成组进入启动阶段。

3.如权利要求1或2所述的组件，其特征在于，由启动控制单元所考虑并且在其中发生增大的启动电流的启动阶段具有100至200毫秒的持续时间。

4.如权利要求1或2中所述的组件，其特征在于，至少一个附加的电阻器(6；9，12)和电子开关(4，7，10，13)连接在供电电压(2)的负极和真空泵的电机(1)之间。

5.如权利要求1或2中所述的组件，其特征在于，将启动阶段的持续时间存储在电子控制单元，该电子控制单元相应地控制电子开关(4，7，10，13)。

6.如权利要求1或2中所述的组件，其特征在于，如果温度下降到低于可预定义的温度值和/或如果超过预定义的最大供电电压，则电子控制单元延长启动阶段。

7.如权利要求1或2中所述的组件，其特征在于，通过采用在电阻路径(5；8，11)处的电压的同时激活和测量来暂时分离供电电压，电子控制单元确定电机的电流吸收，然后当测量到的电压超过可预定义的最大值时终止所述电流吸收。

8.如权利要求7所述的组件，其特征在于，在启动阶段之后电子控制单元同样循环执行电压测量。

9.如权利要求1或2中所述的组件，其特征在于，电子控制单元根据真空泵的电机(1)的速度终止启动阶段。

10.如权利要求2所述的组件，其特征在于，在可预定义的时间之后的非启动泵电机(1)的检测的情况下，电子控制单元并行连接附加的电阻路径(8，11，n-1，n)。

11.如权利要求1或2中所述的组件，其特征在于，当电子控制单元确定组件的一个或多个电子部件已超过可预定义的最高温度时，电子控制单元断开电阻器或附加的电阻器(6；9，12)。

12.一种车辆，具有如权利要求1至11中的一项所述的组件。