CN110249231B - 用于识别在桥式电路中的缓慢短路的电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别在桥式电路（10）中的缓慢短路的电路。该电路包括：用于在桥式电路（10）的电池侧连接端（21）处的损耗功率的第一检测装置（30），该第一检测装置具有第一计数寄存器（31）；和用于在桥式电路（10）的接地侧连接端（26）处的损耗功率的第二检测装置（35），该第二检测装置具有第二计数寄存器（36）。

Description

用于识别在桥式电路中的缓慢短路的电路和方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别在桥式电路中的缓慢（schleichend）短路的电路以及一种用于借助于该电路来识别缓慢短路的方法。本发明还涉及一种计算机程序，当该计算机程序在计算设备上运行时，该计算机程序实施所述方法的每个步骤；以及一种存储该计算机程序的机器可读存储介质。最后，本发明涉及一种电子计算设备，该电子计算设备被设立为实施按照本发明的方法。

背景技术

如今，电路、尤其是在汽车领域中的电路必须满足一定的安全要求。对短路的识别就属于这些要求。在这种情况下，对低欧姆短路与中等欧姆短路进行区分，所述低欧姆短路也被称作硬短路，所述中等欧姆短路被称作软短路或缓慢短路。在缓慢短路的情况下，有比在硬短路的情况下低得多的电流流动。电路中的短路可导致功能失误并且导致构件的过热。

在桥式电路中，两个分压器、也就是由电阻构成的串联电路并联并且借助于桥式分支来彼此连接。在实际中，在桥式电路运行几微秒时，出现电流强度大的峰值电流。为了确保桥式电路的完整的功能范围，必须容忍这种峰值电流，而不是错误地推断出短路。通常，这些峰值电流在识别短路时被考虑，并且当所检测到的电流强度高于峰值电流的特征性电流强度时才识别出短路。然而，如上文所描述的那样，缓慢短路具有低得多的电流强度，所述低得多的电流强度低于峰值电流的特征性电流强度或者与峰值电流的特征性电流强度同样大。

损耗功率表示（有功）功率在电构件中被转换成热的部分。借助于损耗功率可以推断出：这些电构件由于放热过强、也就是由于过热而受损。

发明内容

提出了一种用于识别在桥式电路中的缓慢短路的电路。该桥式电路具有：至少一个电池侧连接端，该至少一个电池侧连接端与电压供应装置、尤其是与电池连接；和接地侧连接端，该接地侧连接端与地连接。用于识别缓慢短路的电路包括用于在该桥式电路的电池侧连接端处的损耗功率的第一检测装置，其中该第一检测装置具有第一计数寄存器。该电路还包括用于在该桥式电路的接地侧连接端处的损耗功率的第二检测装置，其中该第二检测装置具有自己的第二计数寄存器。由此，得到如下优点：在这两个连接端处的损耗功率可以彼此独立地被检测并且因此可以识别在这两个损耗功率之间的偏差。

有利地，第一和第二检测装置被设立为：通过流经相应的连接端的电流的所测量的电流强度的平方来计算损耗功率。优选地，借助于所谓的I²t原理来进行计算，如其例如从申请号为DE 10 2016 215 324.2的未预先公开的德国申请中得知的那样。I²t原理基于损耗功率与电流强度的平方成比例。此外，损耗功率可以关于时间被积分，以便计算损耗能量，该损耗能量又可以被用于实现针对要保护的电路的关断条件。在从DE 10 2016 215324.2得知的电路装置中，一方面使用模拟-数字转换器，该模拟-数字转换器通过比较器来实现，该比较器的用于将电路关断的切换阈（Schaltschwelle）与负载电流匹配。另一方面，使用计数寄存器，以便实现积分器，通过该积分器来对损耗功率进行积分。计数寄存器的计数值根据电流强度和与此相关的阈来提高或降低。为了将电流强度平方以用于计算损耗功率，在这种情况下可以通过适当地选择切换阈和计数寄存器来放弃复杂的计算器。因此，在已知I²t原理的情况下，将所测量的电流平方，以便获得损耗功率。有利地，这可以通过从DE10 2016 215 324.2得知的模拟-数字转换器和计数寄存器的组合来实现。优选地，用于I²t原理的该实现的该计数寄存器对应于在当前电路中使用的计数寄存器，由此可以节省构件。

有利地，第一和第二计数寄存器被设立为：根据损耗功率来提高所述第一和第二计数寄存器的计数值，该损耗功率通过相应的与计数寄存器相关联的检测装置被检测到。该关系可具有原则上任意的功能关联，并且因而也可以通过与所检测到的损耗功率有关的参量、诸如相对应的能量或电流/电流强度来实现。

计数寄存器尤其具有最大计数值。该最大计数值表示临界的损耗能量，在该临界的损耗能量的情况下，所转换的热可能会导致所参与构件的过热。每个计数寄存器可具有自己的最大计数值，该最大计数值可以根据构件来选择。但是，优选地，如果在两个连接端处使用相同的构件，则在两个计数寄存器中使用相同的最大计数值，使得这两个计数寄存器能更好地相比较。该最大计数值优选地可以与上文描述的I²t原理相组合。

除此之外提出了一种用于借助于上文描述的电路来识别在桥式电路中的缓慢短路的方法。在该方法中，通过第一检测装置来检测在桥式电路的电池侧连接端处的损耗功率。于是，属于第一检测装置的第一计数寄存器的第一计数值根据在电池侧连接端处的损耗功率来提高。此外，通过第二检测装置来检测在桥式电路的接地侧连接端处的损耗功率。类似地，属于第二检测装置的第二计数寄存器的第二计数值根据在接地侧连接端处的损耗功率来提高。在此应注意：这两个计数值以相同的步幅并且以相同的程度来提高。但这并不意味着这两个计数值同时并且共同提高。更确切地说，如已经阐述的那样，第一计数值根据在电池侧连接端处的损耗功率来提高，并且第二计数值根据在接地侧连接端处的损耗功率来提高。如上文描述的那样，这里也适用的是：该关系可具有原则上任意的功能关联，并且因而也可以通过与所检测到的损耗功率有关的参量、诸如相对应的能量或电流/电流强度来实现。

接着，将第一计数寄存器的第一计数值与第二计数寄存器的第二计数值相互比较。在此过程中，识别在第一计数值与第二计数值之间的可能的偏差。为此，尤其可以计算第一计数值与第二计数值之差的数值或者反过来计算第二计数值与第一计数值之差的数值。如果第一计数值与第二计数值之间的偏差高于阈值，则识别出缓慢短路。该阈值被选择为使得例如材料的公差被考虑。该方法基于不同的损耗功率，所述不同的损耗功率由于缓慢短路而造成。而具有提高的电流强度的峰值电流可能会使在两个连接端处的损耗功率同样地提高。由此，相对于基于必须高于阈值的绝对值、诸如绝对电流强度对短路的识别，得到如下优点：即使在电流强度低时也识别出缓慢短路。此外，对其中出现（高于峰值电流的）高电流强度的硬短路的识别未受影响。

如上文所描述的那样，有利的是借助于相应的电流的电流强度的平方、尤其是借助于I²t原理来检测相应的损耗功率。

可选地，当第一计数值与第二计数值之一超过最大计数值时，才实施这两个计数值的比较。针对这两个计数寄存器的最大计数值相同的情况，在将第一计数值与第二计数值进行比较时，仅仅检查：在这两个计数值之一已经达到最大计数值的时间点，相应另一个计数值是否同样已经达到最大计数值，或者在两个计数值之间的偏差在该时间点是否小于阈值。在这种情况下，涉及例如由于峰值电流而提高的负载，该提高的负载导致在两个连接端处的更大的电流。但是，如果该偏差大于阈值，则识别出缓慢短路。这一方面具有更好的可识别性的优点，另一方面缓慢短路的识别在临界的损耗能量附近进行，在临界的损耗能量的情况下被转换的热可能会导致所参与的构件的过热。

为了保护所参与的构件免受由于在临界损耗能量情况下所转换的热引起的过热，如果计数值之一达到最大计数值，则可以按照一个方面关断桥式电路。

计算机程序被设立为：尤其是当该计算机程序在计算设备上执行时，执行所述方法的每个步骤。该计算机程序使得能够在传统的电子计算设备中实现所述方法，而不必在这方面进行结构上的改变。为此，该计算机程序存储在机器可读存储介质上。

通过将该计算机程序上载（Aufspielen）到传统的电子计算设备上，获得被设立为识别缓慢短路的电子计算设备。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在随后的描述中进一步予以阐述。

图1示出了按照本发明的电路的实施例的电路草图。

图2示出了按照本发明的方法的实施例的流程图。

图3示出了按照本发明的方法的另一实施例的流程图。

具体实施方式

按照本发明的电路在实施例中作为在图1中的电路草图来示出。桥式电路10具有四个电阻11、12、13和14，其中每两个电阻11和12或13和14串联并且它们又彼此并联，所述电阻能借助于桥式分支15来连接。该桥式电路还具有四个场效应晶体管16、17、18和19，例如金属氧化物半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，MOSFET），通过这四个场效应晶体管来调节桥式电路10。

桥式电路10通过在电池20与地25之间的电位差来供应电压。桥式电路10的电池侧连接端21与电池20连接并且具有电池侧分流器22（分流电阻）。桥式电路10的接地侧连接端26与地25连接并且具有接地侧分流器27。此外，第一检测装置30与电池侧连接端21连接，该第一检测装置30测量经过电池侧分流器22的电流的电流强度I_bat，并且从中借助于所谓的I²t原理借助于经过电池侧分流器22的电流的电流强度I_bat的平方来计算相对应的损耗功率。为此，第一检测装置30具有第一计数寄存器31和第一模拟-数字转换器32。其中，第一计数寄存器31的第一计数值Z₁根据在电池侧连接端21处的损耗功率来提高。同样，第二检测装置35与接地侧连接端25连接，该第二检测装置35同样测量经过接地侧分流器27的电流的电流强度I_gnd，并且从中借助于I²t原理借助于经过接地侧分流器27的电流的电流强度I_gnd的平方来计算相对应的损耗功率。同样地，第二检测装置35为此具有第二计数寄存器36和第二模拟-数字转换器37。其中，第二计数寄存器36的第二计数值Z₂根据接地侧连接端25的损耗功率来提高。第一检测装置30和第二检测装置35与电子计算设备40连接，该电子计算设备40可以将第一计数寄存器31的第一计数值Z₁与第二计数寄存器36的第二计数值Z₂彼此进行比较。

图2和3分别示出了按照本发明的方法的两个实施例的流程图。相同的附图标记表明相同的功能或工作步骤并且因而代表两幅图地一次性地被阐述。在两个实施例中，在开始时，借助于第一检测装置30来执行对经过电池侧分流器22的电流的电流强度I_bat的测量50。紧接着，借助于I²t原理借助于经过电池侧分流器22的电流的电流强度I_bat的平方来实施对在电池侧连接端21处的损耗功率的计算51，并且根据在电池侧连接端21处检测到的损耗功率来提高52第一计数寄存器31的第一计数值Z₁。同时，借助于第二检测装置35来执行对经过接地侧分流器27的电流的电流强度I_gnd的测量60。类似地，借助于I²t原理借助于经过接地侧分流器27的电流的电流强度I_gnd的平方来实施对在接地侧连接端26处的损耗功率的计算61，并且根据在接地侧连接端26处检测到的损耗功率来提高62第二计数寄存器36的第二计数值Z₂。将第一计数值Z₁和第二计数值Z₂彼此独立地与最大计数值Z_max进行比较53、63。因为按照本发明的方法的这些实施例在如图1中所示的电路中运行，其中在电池侧连接端21处的构件和在接地侧连接端26处的构件相对应，所以将共同的最大计数值Z_max用于两个计数寄存器31和36。

在图2中示出的实施例中，如果两个计数值Z₁或Z₂之一达到最大计数值Z_max，则将桥式电路10关断70并且结束71该方法。如果情况不是如此，则在另一步骤中，将第一计数值Z₁与第二计数值Z₂进行比较80，在此过程中，确定这两个计数值Z₁与Z₂之间的偏差A。为此，例如求两个计数值Z₁与Z₂之差，并且紧接着计算该差的数值。

在图3中示出的实施例中，如果这两个计数值Z₁或Z₂之一达到最大计数值Z_max，则同样将桥式电路10关断70。于是，针对这种情况，将第一计数值Z₁与第二计数值Z₂进行比较80，其中在这里确定相应另一计数值Z₁或Z₂是否同样已经达到最大计数值Z_max。如果相应另一计数值Z₁或Z₂还不曾达到最大计数值Z_max，则确定这两个计数值Z₁与Z₂之间的偏差A。这可以如结合图2已经表明的那样来实现。

在两个实施例中，紧接着将偏差A与阈值S进行比较81。该阈值S根据尤其是材料的公差来选择。如果第一计数值Z₁与第二计数值Z₂之间的偏差A高于阈值S，则识别出82缓慢短路。否则，偏差A仍处在公差范围中并且没有识别出83缓慢短路。关于在图3中的实施例，在后者的情况下，可以附加地以例如由于峰值电流而提高的负载为出发点，因为这两个计数值Z₁或Z₂之一已经达到最大计数值Z_max，并且相应另一计数值同样已经达到该最大计数值或者至少即将到达该最大计数值。

Claims (12)

1.用于识别在桥式电路（10）中的缓慢短路的电路，所述电路包括：

- 用于在所述桥式电路（10）的电池侧连接端（21）处的损耗功率的第一检测装置（30），所述第一检测装置具有第一计数寄存器（31）；和

- 用于在所述桥式电路（10）的接地侧连接端（26）处的损耗功率的第二检测装置（35），所述第二检测装置具有第二计数寄存器（36），

其中所述第一计数寄存器和所述第二计数寄存器被设立为，根据所检测的损耗功率来提高相应的计数值，

其中相应的计数值被设立为相互比较，

其中如果相应的计数值之间的偏差高于阈值，则识别出缓慢短路。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，用于损耗功率的检测装置（30、35）被设立为：通过所测量的电流强度的平方来计算所述损耗功率。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，用于损耗功率的检测装置（30、35）被设立为：借助于I²t原理通过所测量的电流强度的平方来计算所述损耗功率。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路，其特征在于，计数寄存器（31、36）被设立为：根据所检测到的损耗功率来提高所述计数寄存器的计数值（Z₁、Z₂）。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电路，其特征在于，计数寄存器（31、36）具有最大计数值（Z_max）。

6.用于借助于根据权利要求1至4中任一项所述的电路来识别在桥式电路（10）中的缓慢短路的方法，所述方法包括如下步骤：

- 通过第一检测装置（30）来检测在所述桥式电路（10）的电池侧连接端（21）处的损耗功率；

- 根据在所述电池侧连接端（21）处检测到的损耗功率来提高（52）所述第一检测装置（30）的第一计数寄存器（31）的第一计数值（Z₁）；

- 通过第二检测装置（35）来检测在所述桥式电路（10）的接地侧连接端（26）处的损耗功率；

- 根据在所述接地侧连接端（26）处检测到的损耗功率来提高（62）所述第二检测装置（35）的第二计数寄存器（36）的第二计数值（Z₂）；

- 将所述第一计数寄存器（31）的第一计数值（Z₁）与所述第二计数寄存器（36）的第二计数值（Z₂）进行比较（80）；

- 如果在所述第一计数值（Z₁）与所述第二计数值（Z₂）之间的偏差（A）高于阈值（S），则识别出（82）所述缓慢短路。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，相应的损耗功率借助于所测量的电流强度的平方来计算。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，借助于I²t原理来实施对所测量的电流强度的平方。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，当计数值（Z₁、Z₂）之一已经达到最大计数值（Z_max）时，才实施对所述第一计数寄存器（31）的第一计数值（Z₁）与所述第二计数寄存器（36）的第二计数值（Z₂）的比较（80）。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，如果计数值（Z₁、Z₂）之一达到最大计数值（Z_max），则将所述桥式电路（10）关断（70）。

11.机器可读存储介质，在其上存储有计算机程序，所述计算机程序被设立为执行根据权利要求6至9中任一项所述的方法的每个步骤。

12.电子计算设备（40），所述电子计算设备被设立为：借助于根据权利要求6至9中任一项所述的方法来识别缓慢短路。

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