CN104854783B - 用于监控半桥中的半桥支路的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控在半桥（32）中的半桥支路(38)的方法，该半桥支路在半桥(32)中经由中心抽头(30)与另一个半桥支路(36)串联连接，包括:‑按照预先确定的时间曲线(50)将与中心抽头(30)相反的电供给电位(24)在另一个半桥支路(36)处施加到中心抽头(30)上;和‑基于预先确定的时间曲线(50)和在中心抽头(30)处的电输出电位(52)的对比(70)监控半桥支路(38)。

Description

用于监控半桥中的半桥支路的方法
技术领域
本发明一般地涉及机动车，尤其是具有电动机的机动车。本发明此外涉及用于监控用于控制电动机的驱动电路。
现有技术
由DE4209167A1已知在整流器中监控场效应晶体管，以识别短路。短路借助于在要监控的场效应晶体管上的电压降来识别。
本发明的公开
按照本发明提供一种按照权利要求1的用于监控在半桥中的半桥支路的方法以及按照并列的权利要求的一种用于保护由第一半桥和至少一个第二半桥构成的并联电路的方法，一种装置，一种计算机程序，一种电子存储介质和一种电的控制器。
优选的设计方案在从属权利要求中给出。
按照本发明的一个方面，一种用于监控半桥中的半桥支路的方法，半桥支路在半桥中经由中心抽头与另一个半桥支路串联连接，包括步骤:
-按照（通过）预先确定的时间曲线将一个与中心抽头相反的电供给电位在另一个半桥支路处施加到中心抽头上;和
-基于预先确定的时间曲线和在中心抽头上的电输出电位的对比监控半桥支路。
上述方法基于的构想在于，为了基于在场效应晶体管上的电压降对整流器的场效应晶体管进行开头所述的监控，需要探测至少两个电位，以便以测量技术的方式探测电压降。为了监控在惟一的半桥中的场效应晶体管，因此必须探测至少三个不同的电位。只有当通过场效应晶体管的电流如此大，即短路的场效应晶体管上的电压降超过一个预先确定的电压阈值时才能够推断出在半桥中的场效应晶体管的短路。但是由于尤其是在整流器电路中可能出现部分地非常高的电压峰值，因此作为电压阈值必须不仅考虑一个非常高的值，电压阈值也必须在时间上相应长地设计，由此在半桥中的相应地其它还没有短路的场效应晶体管可能承受非常高的负载。
上述方法基于的构思在于，在半桥中短路的半桥支路，例如开头所述的场效应晶体管，将半桥的中心抽头或者恒定地施加到从中心抽头看去高的或者低的供给电位上，这依据哪个半桥支路短路而定。由于半桥另一方面一般地承担这样的任务，即将高的或者低的供给电位经由半桥的半桥支路中的一个半桥支路按照预先确定的时间曲线施加到中心抽头上，以便例如在中心抽头上产生交变电位作为输出电位，因此如果该预先确定的时间曲线在中心抽头上的输出电位中不能够被观测到，那么它可以被识别为故障情况，因为例如其它的半桥支路相应地将低的或高的供给电位持久地作为输出电位施加到中心抽头上。在上述方法的范围中利用这种认识来可靠地识别半桥支路如在半桥中的场效应晶体管的短路。
相对于开头所述的方法，在该方法的范围内，在半桥的半桥支路上的电压降被用于识别短路，在给出的方法的范围内，可以将用于监控在每个半桥中的半桥支路的需要的、要探测的电位的数量减少到惟一的电位并且是中心抽头上的输出电位。以这种方式明显地降低用于监控半桥支路的电路费用。此外可以及时地识别半桥支路的短路，因为中心抽头上的输出电位与预先确定的时间曲线的偏差（供给电位按照该预先确定的时间曲线被施加到中心抽头上）只能够追溯到在半桥中的相应其它的半桥支路的短路。其它的原因，例如在开头所述方法中的电压峰值不可能存在。
因此提供的方法不仅简化了用于监控半桥中的半桥支路的电路构造，而且通过该方法也可以更快速地识别半桥支路的短路，由此仍然正常工作的半桥支路的电的负载被明显地降低。
通过以一个预先确定的时间曲线将一个与中心抽头相反的电供给电位在另一个半桥支路上施加到中心抽头上的步骤，通过半桥的能流不会被限制。也就是说，电流完全也可以从中心抽头流回到供给电位。
在上述方法的一个实施方式中，预先确定的时间曲线通过脉冲宽度调制预先给定。尤其是在整流器中，经常考虑脉冲宽度调制，以由在半桥上的供给电位产生在中心抽头上的交变电位。但是备选地也可以考虑专业人员熟悉的其它的调制方式，并且为了简短起见不做进一步解释。相应地这些其它的调制方式预先设定预先确定的时间曲线，借此将供给电位施加到中心抽头上。
在上述方法的一个附加的实施方式中，为了对比预先确定的时间曲线和输出电位，在输出电位中寻找脉冲宽度调制的特性。这个实施方式基于的设想在于，脉冲宽度调制借助于一定的、明确表征脉冲宽度调制的特征参数。因此不必不间断地监测整个时间曲线，如果使用的脉冲宽度调制借助于特征参数明确地在中心抽头上的输出电位中被明确地识别，那么就足够了。
作为脉冲宽度调制的特性可以考虑脉冲宽度调制的一个或多个特征参数。因此例如可以评价一定的脉冲的宽度或者最好脉冲宽度调制的频率，其特别优选地可以是调制频率。
在另一个实施方式中，上述方法包括步骤：对在预先确定的时间上在输出电位中的脉冲数量计数，其中，为了对比预先确定的时间曲线和输出电位，将脉冲数与由脉冲宽度调制的频率和预先确定的时间构成的乘积比较。这个控制阀基于的构思在于，信号的频率的测量可以以极小的测量误差实施，因此如果脉冲数与脉冲宽度调制的频率和预先确定的时间的乘积相互偏离，则可以可靠地推断出要监控的半桥支路的损坏。
按照本发明的另一个方面，一种用于保护由第一半桥和至少一个第二半桥构成的并联电路的方法，其中心抽头经由电气部件相互连接，包括步骤
-借助于上述方法监控半桥，和
-如果预先确定的时间曲线和电输出电位的对比满足一个预先确定的条件，则中断全部半桥支路。
该预先确定的条件中在此情况下可以包括可以预先确定的时间曲线与电输出电位的偏差。
在监控其中一个半桥中的其中一个半桥支路期间，从中心抽头出发看的在另一个半桥中的半桥支路，该半桥支路位于要监控的半桥支路的斜对面，最好应该被恒定地导通，以便在中心抽头上的输出电位不会由于该斜对面的中心抽头而失真。但是在这种情况下建议在两个中心抽头之间的部件产生应该电位降，以便在中心抽头上的输出电位在要监控的半桥支路上不是恒定地被施加到两个供给电位中的一个上。
该电气部件原则上可以是任意的部件。作为电气部件最好选择电动机。
按照本发明的另一个方面，一种用于监控在一个半桥中的半桥支路的装置，尤其是计算单元，该半桥支路在该半桥中经由中心抽头与另一个半桥支路串联连接，该装置被设置用于，
-按照（借助于）预先确定的时间曲线将一个与中心抽头相反的电供给电位在另一个半桥支路上施加到中心抽头上;和
-基于预先确定的时间曲线和中心抽头上的电输出电位的对比监控半桥支路。
该给出的装置可以任意地如此扩展，即可以实施按照从属权利要求所述的给出的方法之一。
在本发明的一个扩展方案中，给出的装置具有存储器和处理器。在此给出的方法以计算机程序的形式存储在存储器中并且当该计算机程序被从存储器加载到处理器中时，处理器被设置用于执行该方法。
按照本发明的另一个方面，一种用于电动机的电能供给的整流器包括由第一半桥和至少一个第二半桥构成的并联电路，它的中心抽头可以经由电动机相互连接，并且包括上述用于监控半桥的装置。
按照本发明的另一个方面，一种用于机动车的驱动装置包括用于使机动车的元件运动的电动机和上述整流器。要被运动的元件在机动车中可以是任意的，例如由车轮、雨刷器或机动车的乘客舱的装备元件，例如车内后视镜、车外后视镜或乘客座椅，构成，由此该驱动装置可以相应地作为机动车牵引力装置，作为雨刷器驱动装置或作为调节驱动装置构成。但是特别有利地该驱动装置作为用于移动机动车车窗的车窗升降器装置构造成。
按照本发明的另一个方面，一种计算机程序被设置用于，执行上述方法的全部步骤。
按照本发明的另一个方面，上述计算机程序被存储在一个电子存储介质上。
按照本发明的另一个方面，一种电子控制器经由上述电子存储介质。
附图简述
本发明的优选实施例在下面借助于附图进行详细描述。附图所示:
图1是车窗升降器装置的示意图，和
图2是图1的具有控制装置的车窗升降器装置的电动机的结构视图。
实施方式的描述
在附图中相同的元件采用相同的附图标记并且仅描述一次。
参见图1，其示出一个没有详细示出的汽车的侧门4中的车窗升降器装置2的示意图。
在本实施例中，车窗升降器装置2被设置用于在框架8中上下移动车窗玻璃6形式的可活动元件，并且由此调节车窗开口10的大小。车窗玻璃6在此可以借助于电动机12移动，电动机经由操作装置14通过起动信号15接通和断开。在此情况下通过牵拉索16将力从电动机12传递到要被移动的车窗玻璃6上。
电动机12在此通过控制装置18控制，其可借助于图2详细解释。
在本实施例中，控制装置18包括整流器20，它通过脉冲宽度调制单元22控制，以下称为PWM-单元22，以专业人员已知的方式将直流电压转变成交流电压。PWM-单元22在此可以通过操作装置14接通和断开。直流电压在此情况下在第一供给电位24和第二供给电位26之间抽取，它们在本实施例中相应地由工作电压24和接地26构成。交流电压在两个半桥32，34的中心抽头28，30之间抽取，它们的相应的半桥支路由场效应晶体管36，38，40，42构成，该场效应晶体管由PWM-单元22控制。
该实施例在下面借助于通过PWM-单元22对第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36和第二半桥34的接地侧的场效应晶体管42的控制来解释。在本实施方式中，PWM-单元22为此将第一控制信号44发给第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36和将第二控制信号46发给第二半桥34的接地侧的场效应晶体管42。
第二控制信号44具有通过PWM-单元22预先给定的直流电压形状（波形）48，因此第二半桥34的接地侧的场效应晶体管42被静态地接通并且电动机12经由第二半桥34的接地侧的场效应晶体管42持久地与接地电位26连接。
第一控制信号44具有通过PWM-单元22预先给定的交流电压形状（波形）50，因此第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36以专业人员已知的方式被时钟控制，以便在第一半桥32的中心抽头30上产生确定的输出电位变化曲线。由此该确定的输出电位变化曲线下降在电动机12上并且例如左旋转地驱动电动机。附加地，第一半桥32的接地侧的场效应晶体管38可以以没有示出的方式同样地与第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36正相反地被时钟控制，以便以专业人员已知的方式跨接在第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36中的固有的空载二极管和降低损失功率。
但是如果第一半桥32的接地侧的场效应晶体管38由于故障而被短路，那么在第一半桥32的中心抽头30上的通过第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36产生的输出电位会导致短路电流通过第一半桥32，该短路电流也可能会损伤或者甚至毁坏第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36。为了避免这种情况，在本实施例的范围内建议，基于第一控制信号44对第一半桥32的中心抽头30上的输出电位进行可信性（真实性）检查，因为第一半桥32的中心抽头30上的输出电位在时间上来看应该具有与第一控制信号44相同的形状（波形），除非由于第一半桥的接地侧的场效应晶体管38的有故障的短路，它被持久地置于接地26上。
因此在第一半桥32的中心抽头30上的输出电位52通过保护电阻54引导到监控装置56上，该监控装置借助于第一计数器58在由定时器60预先给定的持续时间62上对在输出电位52中的脉冲计数。以相同的方式，借助于第二计数器64在持续时间62上对第一控制信号44中的脉冲计数。只有当在持续时间62上的来自输出电位52的第一脉冲数66等于来自控制信号44的第二脉冲数68，第一半桥32的接地侧的场效应晶体管38才是无短路的。否则两个脉冲数66，68的比较70会导致脉冲数差66，68，基于该脉冲数差可以断开PWM-单元22和由此断开整流器20。
如果替代第一半桥32的工作电压侧的场效应晶体管36，对第二半桥34的接地侧的场效应晶体管42进行时钟控制，那么第二半桥34的工作电压侧的场效应晶体管40中的短路会将第二半桥34的中心抽头28持久地施加在工作电压24的电位上，并且同样导致第一脉冲数66，其与这次在第二控制信号46中的第二脉冲数68会是不同的。由此可以发现在每个单独的场效应晶体管36，38，40，42中的短路，其中，在图2中断开的示出的线路相应地表示通向PWM-单元22的必需的控制线路和通向监控装置56的测量线路，它们为了简明起见没有完整画出。
本实施例借助于一个两相逆变器作为整流器20进行了描述。但是它可以以简单的方式扩展到任意多相的整流器上。

Claims (9)

1.用于监控在半桥（32）中的半桥支路(38)的方法，该半桥支路在半桥(32)中经由中心抽头(30)与另一个半桥支路(36)串联连接，包括:
－将具有预先确定的时间曲线(50)的、与中心抽头(30)相反的电供给电位(24)在另一个半桥支路(36)处施加到中心抽头(30)上，其中，PWM-单元(22)将第一控制信号(44)发给第一半桥(32)的另一个半桥支路(36);和
－基于对该预先确定的时间曲线(50)和在中心抽头(30)处的电的输出电位(52)的对比(70)来监控半桥支路(38)，其中，监控装置(56)借助于第一计数器(58)在由定时器(60)预先给定的持续时间(62)上对在所述输出电位(52)中的脉冲计数并且以相同的方式借助于第二计数器(64)在所述持续时间(62)上对所述第一控制信号（44）中的脉冲计数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，预先确定的时间曲线(50)通过脉冲宽度调制预先给定。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，为了对比(70)预先确定的时间曲线(50)和输出电位(52)，在输出电位(52)中寻找脉冲宽度调制的特性。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，脉冲宽度调制的所述特性是脉冲宽度调制的频率。
5.根据权利要求4所述的方法，包括在预先确定的时间上对在输出电位(52)中的脉冲数(66)计数，其中，为了对比(70)预先确定的时间曲线(50)和输出电位(52)，将脉冲数(66)与由脉冲宽度调制的频率和预先确定的时间构成的乘积(68)比较。
6.用于保护由第一半桥(32)和至少一个第二半桥(34)构成的并联电路(20)的方法，所述第一半桥(32)和所述第二半桥(34)的中心抽头(28，30)经由电气部件(12)相互连接，包括
－通过根据权利要求1到5中任一项所述的方法监控半桥(32，34)，和
－如果预先确定的时间曲线(50)和电的输出电位(52)的对比满足一个预先确定的条件，则中断全部半桥支路(36，38，40，42)。
7.用于监控在半桥（32）中的半桥支路(38)的装置(56)，半桥支路在半桥(38)中经由中心抽头(30)与另一个半桥支路(36)串联连接，其中，PWM-单元(22)将第一控制信号(44)发给第一半桥(32)的另一个半桥支路(36)，其中，装置(56)被设置用于，
－将具有预先确定的时间曲线(50)的、与中心抽头(30)相反的电供给电位(24)在另一个半桥支路(36)处施加到中心抽头(30)上;
基于预先确定的时间曲线(50)和在中心抽头(30)处的电的输出电位(52)的对比(70)监控半桥支路(38)；和
借助于第一计数器(58)在由定时器(60)预先给定的持续时间(62)上对在所述输出电位(52)中的脉冲计数并且以相同的方式借助于第二计数器(64)在所述持续时间(62)上对所述第一控制信号（44）中的脉冲计数。
8.根据权利要求7所述的装置(56)，其中，所述装置(56)是计算单元。
9.用于电动机(12)的电能供给的整流器(20)，包括
-由第一半桥(32)和至少一个第二半桥(34)构成的并联电路，所述第一半桥(32)和所述第二半桥(34)的中心抽头(28，30)能够经由电动机(12)相互连接，和
－根据权利要求7或8的装置(56)，其用于监控半桥(32，34)。
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