CN106487271B - 用于识别在给压电驱动器充电时的过电流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于识别在给压电驱动器充电时的过电流的方法。用于识别在给压电驱动器充电时的过电流的方法，其中，所述充电通过周期性地经由充电线圈将压电驱动器接通到能量源或将压电驱动器与能量源分开来进行，使得在接通之后如果所述充电电流已达到预先给定的最大电流值并且最小接通时间期满则进行分开，而且如果或者达到预先给定的最小电流值或者最大关断时间期满则重新进行接通，其中，如果当最小接通时间期满并且充电电流事先已达到或者超过预先给定的最大电流值时进行分开或者如果在由于达到预先给定的最大电流值而分开之后，当最大关断时间期满而不曾达到最小电流值时重新进行接通，则判定过电流。

Description

用于识别在给压电驱动器充电时的过电流的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别在给压电驱动器（Piezoaktor）充电时的过电流的方法，其中所述充电通过周期性地经由充电线圈将压电驱动器接通到能量源或将压电驱动器与能量源分开来进行。

背景技术

这种方法从DE 10 2013 219 609 A1是公知的。从该文件也可得知用于执行该方法的相对应的电路装置。这种电路装置应该依据图1来解释。第一和第二压电驱动器P1、P2可通过充电线圈Lm以及第一开关晶体管T1与作为能量源起作用的储能电容器C相连。在图1中，由滤波电容器Cf和滤波线圈Lf构成的滤波电路被接在充电线圈Lm与压电驱动器P1、P2的相对应的端子之间，其中所述滤波电容器Cf被接在充电线圈Lm与能量源C的参考电位之间，而滤波线圈Lf串联地被接在充电线圈Lm与所述压电驱动器P1、P2之间。为了给压电驱动器P1、P2放电并且为了保证空载运转（Freilauf），第二开关晶体管T2被布置在充电线圈Lm与能量源C的参考电位端子之间。选择晶体管TA1、TA2分别与压电驱动器P1、P2串联地被布置。

在图2中示出了在按照图1的电路装置的无故障的运行的情况下的充电电流EL的典型的变化过程。这样，充电过程应该在完全被放电的第一压电驱动器P1的情况下始于时间点t0。对此，一方面第一选择晶体管TA1并且另一方面第一开关晶体管T1由未示出的控制电路控制为导通的。经此，经充电线圈Lm缓冲（gebremst）的电流开始从储能电容器C流进第一压电驱动器P1。

为了限制电流，一方面预先给定最大电流Imax，所述最大电流Imax的变化过程在图2中以虚线被示出；然而，另一方面预先给定最小接通时间tmin，晶体管T1、TA1应该在所述最小接通时间tmin期间保持接通。经此，按照图2，在第一充电周期中出现充电电流IL的电流变化过程，所述充电电流IL随着最小接通时间tmin的期满达到第一最大值，其中，由于不但达到第一接通时间tmin而且超过最大电流值Imax而导致操控至少所述第一开关晶体管T1，所述操控使所述第一开关晶体管T1重新断开。

由于充电线圈Lm，充电电流IL继续维持进入第一压电驱动器P1，然而充电电流IL持续地降低，，直至或者达到预先给定的最小电流值Imin或者达到最大关断时间tmax。在所述第一充电周期的情况下，如可从图2识别的那样，第一开关晶体管T1和/或第一选择晶体管TA1由于达到最大关断时间tmax而进行重新接通，因此，所述第一开关晶体管T1和/或所述第一选择晶体管TA1重新被接通，而且所述充电电流IL重新开始升高。

对于第二充电周期，进行这一点直至达到最小接通时间tmin，而且紧随其后的空载运转阶段由于达到最大关断时间tmax而通过重新操纵（Betaetigen）第一开关晶体管T1和/或第一选择晶体管TA1重新被中断。

在紧随其后的充电周期中，由于经过充电电流IL的最大电流值Imax达到最大值MAX_I，第一压电驱动器P1与储能电容器C分开，而且不是在达到最大关断时间tmax时才重新接通第一开关晶体管T1和/或第一选择晶体管TA1，而是已经在达到预先给定的最小电流值Imin时也重新接通第一开关晶体管T1和/或第一选择晶体管TA1。

该过程在按规定的运行的情况下重复，直至最后结束第一压电驱动器P1的充电过程。在图2中，最大电流值Imax的最大值MAX_I用大约为10至20A的值来标明，其中此外还绘出大约为30A的故障电流Idiag，在有故障的过电流的情况下达到所述故障电流Idiag时，该充电过程由控制单元强制结束。

这种以在压电驱动器P1、P2上的短路为形式的故障在图3中被示出，而且应该在如对应于以时间点t0开始的图2的最初的变化过程之后进入到时间点t1。在这种情况下，充电线圈Lm中的磁场的衰减（Abbau）不再会受压电驱动器上的充电电压影响，使得电流降低始终以相同的速度进行，而且会明显更慢。第一开关晶体管T1在给第一压电驱动器P1充电的情况下的重新接通会始终在达到最大关断时间tmax之后进行，而不会达到预先给定的最小电流值Imin。

这一点的原因在于：增加的充电电流也会始终以相同的升高速度升高，因为这里也已略去（wegfallen）压电驱动器的充电电压的影响，并且因而会始终在达到最小接通时间tmin之后才切断第一开关晶体管T1，而不是在达到最大电流值Imax的最大值MAX_I时已经切断第一开关晶体管T1。如图3所示出的那样，，电流会以这种方式缓慢地增大，直至该电流会达到故障电流Idiag并且通过所述控制设备会进行应急切断。

然而，所述故障电流Idiag的选择必须在稳健的设计与由于相对应的器件的可能必要的载流能力而形成的成本之间找到妥协。然而，就新的PowerMOS技术来说，所述妥协越来越困难地被找到。由于针对微小的开关损耗来优化的结构，不仅所达到的电流值，而且可能的活跃的和空载运转的阶段都被监控，其方式相对应地调节最小接通时间tmin和最大关断时间tmax。然而，由于达到所述时间界限（Zeitschranke）的转接本身还不是系统中的故障，而是必需的运行状态。为了阻止内部的短路或限制出现的电流，超过故障阈虽然是用于切断系统的充分条件，然而大多太迟。

发明内容

因而，本发明的任务是说明针对该问题的解决方案。

该任务通过按照权利要求1所述的方法来解决。本发明的有利的扩展方案在从属权利要求中被说明。

因此，如果当最小接通时间期满并且充电电流事先已达到或者超过预先给定的最大电流值时进行分开，或者如果在由于达到预先给定的最大电流值而分开之后，当最大关断时间期满而不曾达到最小电流值时重新进行接通，那么过电流在上面所描述的用于识别在给压电驱动器充电时的过电流的方法的情况下被识别，其中所述充电通过周期性地经由充电线圈将压电驱动器接通到能量源或将压电驱动器与能量源分开来进行，使得在接通之后如果充电电流已达到预先给定的最大电流值并且最小接通时间期满则进行分开，而且如果或者达到预先给定的最小电流值或者最大关断时间期满则重新进行接通。

在本发明的扩展方案中，如果连续地，当最小接通时间在充电电流已达到或者超过预先给定的最大电流值之后期满时进行分开并且当最大关断时间期满而不曾达到最小电流值时紧接着重新进行接通，那么过电流才被识别。

通过对用于给压电驱动器充电的电路装置的开关晶体管的不同的接通和关断条件的按照本发明的分析，可以以可靠的方式识别：存在反常的运行状态，尤其是存在比在正常的运行状态下常见的电流值大的电流值。

在按照本发明的方法的有利的扩展方案中，只有当过电流已针对预先给定的数目的周期被识别时，才判定故障。借此，可实现系统的更高的稳健性并且避免故障识别。

在本发明的另一扩展方案中，每次识别过电流都导致故障计数器读数的提高，并且当所述故障计数器读数达到预先给定的值时才判定故障。

因此，如果仅超过最大电流值并且紧接着才达到最小接通时间，那么可以提高故障计数器读数而且于是进行分开，或者如果最大关断时间期满而不曾达到最小电流值，那么可以只提高故障计数器读数。在此，所述两个过电流条件可导致故障计数器读数的不同的提高，例如，所述故障计数器读数可以在由于最小接通时间期满而分开时仅被提高一，而如果已达到最大关断时间则所述故障计数器读数在接通时被提高二，或者所述故障计数器读数可以在由于最小接通时间期满而分开时仅被提高二，而如果已达到最大关断时间则所述故障计数器读数在接通时被提高一。对于故障识别，只有故障计数器读数本身起作用而不是过电流识别的类型起作用。

附图说明

图1示出了用于执行按照本发明的方法的相对应的电路装置，

图2示出了在按照图1的电路装置的无故障的运行的情况下的充电电流EL的典型的变化过程，和

图3示出了以在压电驱动器P1、P2上的短路为形式的故障。

具体实施方式

如在图3中所示出的那样，在充电电流IL的变化过程中，如已经在上面所说的那样，在压电驱动器上的短路出现在时间点t1，因此满足第一条件：在一方面达到或者超过最大电流值Imax而另一方面同样达到最小接通时间或最小接通时间期满的时间点将压电驱动器与能量源分开。现在，同样出现第二条件：在达到最大关断时间tmax、而不会达到预先给定的最小电流值之后，重新接通开关晶体管T1。

在所示出的例子中，所述情况出现在用3来标明的周期中。可明显地看出：相同的条件同样出现在随后的周期4、5和6中，其中在紧随其后的第七周期中会达到故障电流值Idiag。

然而，由于按照本发明的措施，已经可以例如在第四或者在第五周期中的更早的时间点判定：由于短路而存在过电流，并且可以切断系统，以便阻止构件的过热和损坏。

Claims (3)

1.用于识别在给压电驱动器（P1、P2）充电时的过电流的方法，其中，所述充电通过周期性地经由充电线圈（Lm）将压电驱动器（P1、P2）接通到能量源（C）或将压电驱动器（P1、P2）与能量源（C）分开来进行，使得在接通之后如果充电电流（IL）已达到预先给定的最大电流值（Imax）并且最小接通时间（tmin）期满则进行分开，而且如果或者达到预先给定的最小电流值（Imin）或者最大关断时间（tmax）期满则重新进行接通，

其中，如果当所述最小接通时间（tmin）期满并且所述充电电流（IL）事先已达到或者超过预先给定的最大电流值（Max_I）时进行分开

或者

如果在由于达到所述预先给定的最大电流值（Max_I）而分开之后，当所述最大关断时间（tmax）期满而不曾达到所述最小电流值（Imin）时重新进行接通，

则判定过电流，

其中，如果连续地，当所述最小接通时间（tmin）在充电电流（IL）已达到或者超过预先给定的最大电流值（Max_I）之后期满时进行分开并且当所述最大关断时间（tmax）期满而不曾达到所述最小电流值（Imin）时紧接着重新进行接通，那么过电流才被识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当过电流已针对预先给定的数目的周期被识别时，才判定故障。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，每次识别过电流都导致故障计数器读数的提高，并且当所述故障计数器读数达到预先给定的值时判定故障。