CN105683769A - 对于致动器的状态变化的检测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检测电致动器的状态变化的方法，所述方法包括以下步骤：当存在使致动器状态变化的命令时记录机械振动；将被记录的机械振动与状态变化的至少一个标准振动作比较；确认被记录的机械振动是否对应于所述至少一个标准振动；当被记录的机械振动不对应于所述至少一个标准振动时发送警示信号，或者当被记录的机械振动对应于所述至少一个标准振动时发送确定状态变化的信号。

Description

对于致动器的状态变化的检测
技术领域
本发明大体涉及对于电致动器(又称为开关)的状态变化的检测。在电能存储装置(电池、电容……)的增大的使用范围中，尤其在车辆中，需设置多个致动器以使这些存储装置与电网连接和断连，所述电网例如可为汽车系统、航空系统或固定系统的电网。
背景技术
为了安全性的原因，确保使致动器良好地改变状态很重要，现今已存在多个解决办法。
已知的第一技术可涉及使用“状态反馈”类型的致动器，即提及的致动器包括额外的回路，所述回路将关于致动器的断开状态或闭合状态的信息发送到监控构件上。该解决办法较昂贵并且其复杂性随着通过致动器的电功率的不断增大而快速增加。
另一技术涉及测量处于致动器的接线柱的上游和下游的电压，以核实该致动器是否断开或闭合。然而，由于所考虑的功率的原因，需设置与这些功率相容的电子设备，这增加了成本和复杂性。
发明内容
本发明的目的在于克服上面提及的现有技术的缺点，更具体地，首先，本发明的目的在于提供一种用于检测电致动器的状态变化的简单且经济节省的解决办法。
为此本发明第一方面涉及一种检测电致动器的状态变化的方法，所述方法包括的步骤涉及：
-当存在致动器状态变化命令时记录机械振动；
-将被记录的机械振动与状态变化的至少一个标准振动作比较；
-确认被记录的机械振动是否对应于所述至少一个标准振动；
-当被记录的机械振动不对应于所述至少一个标准振动时发送警示信号。根据本发明的方法提出使检测建立在当致动器状态变化时所产生的振动的基础上，这使该检测独立于该致动器所承受的电压和/或电流功率。可靠性被改善，并且对于机械振动的该测量实施起来不昂贵。致动器的每次状态变化产生特定的振动。通过记录该振动并且通过将该振动与和给定的状态变化相关联的标准振动作比较，可确认被控制的状态变化在致动器中是否被良好地执行。
根据一个实施例，所述方法包括涉及当被记录的机械振动对应于所述至少一个标准振动时发送确定状态变化的信号的步骤。
根据一个实施例，涉及记录机械振动的步骤为涉及记录声音的步骤，并且涉及将被记录的机械振动与状态变化的至少一个标准振动作比较的步骤为涉及将被记录的声音与状态变化的至少一个标准声音作比较的步骤。声音特别容易被记录和分析。
根据一个实施例，所述方法包括涉及通过将被记录的机械振动与第一状态变化的标准机械振动作比较以及与第二状态变化的标准机械振动作比较来辨别状态变化的步骤。根据该实施例，可区分第一状态变化和第二状态变化。例如，可区分继电器的断开和闭合。
根据一个实施例，比较步骤包括：
-涉及借助于傅里叶变换来将被记录的机械振动分解为振动频谱的步骤，以及
-涉及将被记录的机械振动的振动频谱的至少一个基本频率与所述至少一个标准振动的至少一个基本频率作比较的步骤。
根据一个实施例，对应性确认步骤涉及核实被记录的机械振动的振动频谱的至少一个频率是否在相对于所述至少一个标准振动的所述至少一个基本频率偏差±30％的范围中，更有利地是否在±25％的范围中。
本发明第二方面涉及一种检测电致动器的状态变化的装置，所述装置包括：
-机械振动记录部件，所述机械振动记录部件配置用于当存在致动器状态变化命令时记录机械振动，
-计算部件，所述计算部件配置用于将被记录的机械振动与状态变化的至少一个标准机械振动作比较，并且配置用于确认被记录的机械振动是否对应于所述至少一个标准机械振动，
-通信部件，所述通信部件配置用于当被记录的机械振动不对应于所述至少一个标准振动时发送警示信号。
根据一个实施例：
-机械振动记录部件为声音记录部件，
-计算部件配置用于将被记录的声音与状态变化的至少一个标准声音作比较，并且配置用于确认被记录的声音是否对应于所述至少一个标准声音，
-通信部件配置用于当被记录的声音不对应于所述至少一个标准声音时发送警示信号。
根据一个实施例，声音记录部件包括麦克风。
本发明第三方面涉及一种系统，所述系统包括：
-根据第二方面所述的装置，
-电致动器。
根据一个实施例，电致动器为机电致动器。
根据一个优选实施例，电致动器为机电接触器。
根据一个实施例，电致动器为电子阀。电子阀有利地具有可动部分，该可动部分在打开和/或关闭时发出声音，这使根据本发明的方法和装置适用于在状态变化时的检测。还可考虑记录对应于流动的声音以确认阀门是否关闭或打开。
根据一个实施例，电致动器配置用于具有与断开标准声音不同的闭合标准声音，所述闭合标准声音通过两个金属零件的撞击而产生，所述断开标准声音通过金属零件与其它材料的零件的撞击而产生。
根据一个实施例，闭合标准声音具有的基本闭合频率大于或等于断开标准声音的基本频率的两倍。
本发明第四方面涉及一种能量供应装置，所述能量供应装置包括根据第三方面所述的系统，并且包括电能存储部件，其中，电致动器配置用于使所述电能存储部件与电网连接以及/或者断连。有利地，在致动器与电能存储装置(例如电池)相连时，本发明被使用，这是因为本发明能够简化致动器的设计。被投入的功率较大，但对于状态变化的声音的记录不受被投入的功率等级的影响。而且，由于可靠性被改善，可在例如车辆中使用这种能量供应装置。这能够使电池或功率电容的大范围使用较安全，所述电池或功率电容在混合动力车辆或电动车辆行驶时多次被连接或断连。
本发明最后一方面涉及一种机动车辆，所述机动车辆包括至少一个电致动器，所述至少一个电致动器的状态变化通过根据第一方面所述的方法来检测，或者所述机动车辆包括根据本发明第三方面所述的系统。
附图说明
通过阅读下文作为本发明的非限制性实施例给出的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图中：
-图1a和图1b分别示出了电致动器处于断开状态和闭合状态的剖视图；
-图2示出了检测图1a和图1b的致动器的状态变化的装置的示意图；
-图3a和图3b分别示出了图1的致动器在断开时和在闭合时的声音频谱。
具体实施方式
图1a示出了电致动器的示意图，所述电致动器为机电接触器，所述机电接触器包括壳体10，所述壳体被形成连接接线柱21和22的两个金属导体穿过，并且在所述壳体的内部容纳有由导电材料制成的可动桥30和线圈40。该致动器还包括回复弹簧50，所述回复弹簧的作用在于连续地从连接接线柱21和22推开可动桥30，以形成正常断开的致动器。
当存在状态变化命令时，电流被强加在接线柱上，这样的作用在于产生磁场，所述磁场使可动桥30移动而使所述可动桥与连接接线柱21和22接触。因此电路被闭合，如图1b上所示的情况。
与金属接线柱21和22接触的可动桥30发出声音，该声音由根据本发明的方法来记录和分析。当该声音不对应于致动器的闭合标准声音时警示信号被发出。
在流经线圈40的电流被切断时，该致动器通过弹簧50的作用而重新转换到断开状态。可动桥30返回且支撑在由绝缘材料制成的壳体10上。在该情况下，所述可动桥发出声音，该声音也由根据本发明的方法来记录和分析。当该声音不对应于致动器的断开标准声音时警示信号被发出。
该致动器在其闭合时发出的声音与在其断开时发出的声音不同。事实上，在该致动器闭合时，金属零件(可动桥30与连接接触器21和22)彼此接触，而在该致动器断开时，金属零件与例如由塑料绝缘材料制成的零件(例如可动桥30与和线圈40绝缘的未示出的金属挡块或涂层)接触。声音频谱是不同的。
图2示出的系统包括：图1a或图1b的致动器；和检测状态变化的装置，所述装置由麦克风60构成，所述麦克风紧贴在该致动器的壳体10上并且与信号处理单元70联接。
在存在被发送到该致动器上的状态变化命令时，麦克风60将机械振动(由可动桥30发出的声音)变换成电信号的形式，所述电信号被发送到记录所发出的声音的信号处理单元70上。
信号处理单元70包括计算部件，所述计算部件用于将接收到的信号与保存在存储器中的标准声音作比较，以能够当被记录的声音不对应于标准声音时发出警示信号，或者当被记录的声音对应于标准声音时发送确定状态变化良好进行的信号。
图3a和图3b示出了声音频谱通过傅里叶变换的分解。图3a示出了该致动器在其断开时的声音频谱，其中基本频率为大约2000Hz，这对应于金属与塑料的接触。还观察到若干谐波频率。
图3b示出了该致动器在其闭合时的声音频谱，其中基本频率为大约4000Hz，这对应于金属与金属的接触。还观察到若干谐波频率。
通过这些特征，通过将被记录的声音频谱的基本频率与标准振动的基本频率作比较(值的偏差在±25％的范围中)来区分该致动器的断开或闭合变得容易。
当没有任何声音被记录时，可容易地推断出致动器没有状态变化，并且还可将指出接触器保持紧贴或不工作的警示信号发送到所述系统上。
在被记录的声音频谱不对应于期望的标准声音频谱的所有情况下，警示信号可被发送，并且风险消除方案(重复命令以用于确定、切断普通回路、使一些电气构件保持安全……)可被启动。
本发明需要机械振动测量部件和机械振动记录部件，并且在声音被记录的情况下，需使电致动器与麦克风装配在一起，所述麦克风将机械振动直接变换成电信号。还可使用带有压电传感器的装置，所述压电传感器也将机械振动变换成电信号。
在使用压电传感器的情况下，可考虑将所述压电传感器紧贴在电接触器的壳体10上，以使所述电动接触器将机械振动正确地传递到该传感器上。
对于本领域技术人员显而易见的变化和/或改善可被运用于在本说明书中描述的本发明的不同实施例中，而不超出由所附的权利要求限定的本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种检测电致动器的状态变化的方法，所述方法包括的步骤涉及：
-当存在控制致动器从第一状态向第二状态转换的致动器状态变化命令时记录机械振动；
-将被记录的机械振动与状态变化的至少一个标准振动作比较，所述状态变化的至少一个标准振动与致动器从第一状态向第二状态的转换相关联；
-确认被记录的机械振动是否对应于与致动器从第一状态向第二状态的转换相关联的所述至少一个标准振动，以便确认致动器是否处于第二状态；
-当被记录的机械振动不对应于所述至少一个标准振动时发送警示信号，以便指出致动器未处于第二状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，比较步骤包括：
-涉及将被记录的机械振动分解为振动频谱的步骤，以及
-涉及将被记录的机械振动的振动频谱的至少一个基本频率与所述至少一个标准振动的至少一个基本频率作比较的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
-涉及记录机械振动的步骤为涉及记录声音的步骤，在所述步骤中：
-涉及将被记录的机械振动与状态变化的至少一个标准振动作比较的步骤为涉及将被记录的声音与状态变化的至少一个标准声音作比较的步骤。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括涉及通过将被记录的机械振动与第一状态变化的标准机械振动作比较以及与第二状态变化的标准机械振动作比较来辨别状态变化的步骤。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，将被记录的机械振动分解为振动频谱的步骤借助于傅里叶变换来实施。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，对应性确认步骤涉及核实被记录的机械振动的振动频谱的至少一个频率是否在相对于所述至少一个标准振动的所述至少一个基本频率偏差±30％的范围中。
7.一种检测电致动器的状态变化的装置，所述装置包括：
-机械振动记录部件，所述机械振动记录部件配置用于当存在控制致动器从第一状态向第二状态转换的致动器状态变化命令时记录机械振动，
-计算部件，所述计算部件配置用于将被记录的机械振动与状态变化的至少一个标准机械振动作比较，所述至少一个标准机械振动与致动器从第一状态向第二状态的转换相关联，并且所述计算部件配置用于确认被记录的机械振动是否对应于所述至少一个标准机械振动，
-通信部件，所述通信部件配置用于当被记录的机械振动不对应于所述至少一个标准振动时发送警示信号，以便指出致动器未处于第二状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，
-机械振动记录部件为声音记录部件，
-计算部件配置用于将被记录的声音与状态变化的至少一个标准声音作比较，并且配置用于确认被记录的声音是否对应于所述至少一个标准声音，
-通信部件配置用于当被记录的声音不对应于所述至少一个标准声音时发送警示信号。
9.一种系统，其包括：
-根据权利要求7或8所述的装置，
-电致动器，优选地机电接触器。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，电致动器配置用于具有与断开标准声音不同的闭合标准声音。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，闭合标准声音通过两个金属零件的撞击而产生，断开标准声音通过金属零件与其它材料的零件的撞击而产生。
12.一种能量供应装置，其包括根据权利要求9至11中任一项所述的系统，并且包括电能存储部件，其中，电致动器配置用于使电能存储部件与电网连接以及/或者断连。
13.一种机动车辆，其包括至少一个电致动器，所述至少一个电致动器的状态变化通过根据权利要求1至6中任一项所述的方法来检测，或者所述机动车辆包括根据权利要求9至11中任一项所述的系统。
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