DE102019125201A1 - Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems und einer Leistungsschaltung - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems beinhaltet: Verbinden einer externen Last mit einem Leistungsauslass des Leistungssystems, während ein Leistungsschalter des Leistungssystems ausgeschaltet ist, wobei der Leistungsschalter zwischen eine Leistungsversorgung des Leistungssystems und den Leistungsauslass gekoppelt ist; Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist; Bestimmen auf Basis der gemessenen einen oder mehreren elektrischen Charakteristika der externen Last, ob eine Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs für das Leistungssystem liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, Einschalten des Leistungsschalters.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Leistungssysteme und in besonderen Ausführungsformen Leistungssysteme mit einem Hilfsleistungsauslass (APO - Auxiliary Power Outlet), der ein Lastinduktivitätsmesssystem besitzt.
  • Hintergrund
  • Hilfsleistungsauslässe (APOs) finden in vielen verschiedenen Anwendungen breite Verwendung. Eine beispielhafte Anwendung sind die Leistungsauslässe in Fahrzeugen. Die APOs in dem Fahrzeug liefern elektrische Leistung von der Fahrzeugbatterie an mit den APOs verbundene elektrische Lasten (z. B. tragbare Elektronikeinrichtungen). Die APOs in dem Fahrzeug können auch verwendet werden, um elektrische Leistung für mit dem Fahrzeug verbundene Anhänger zu liefern.
  • Ein typischer APO besitzt einen elektrischen Schalter (der auch als ein Leistungsschalter bezeichnet werden kann), wie etwa einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), einen IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor), einen Galliumnitrid(GaN)-Transistor oder dergleichen. Der elektrische Schalter ist zwischen eine mit einem Eingangsport des APO verbundene Leistungsversorgung (z. B. die Fahrzeugbatterie) und die mit einem Ausgangsport des APO verbundene elektrische Last gekoppelt. Durch Ein- und Ausschalten des Leistungsschalters steuert das Leistungssystem, ob elektrische Leistung an die Last geliefert wird.
  • Trotz der weit verbreiteten Anwendungen für die APOs bleiben beim Design von Leistungssystemen mit den APOs Herausforderungen. In der Technik besteht ein Bedarf an Leistungssystemen mit APOs, die für einen großen Bereich von elektrischen Lasten sicher arbeiten können und mit einem geringeren Preis hergestellt werden können.
  • Kurzdarstellung
  • Es werden ein Verfahren, wie in Anspruch 1 oder 13 definiert, und eine Leistungsschaltung, wie in Anspruch 17 definiert, bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems: Verbinden einer externen Last mit einem Leistungsauslass des Leistungssystems, während ein Leistungsschalter des Leistungssystems ausgeschaltet ist, wobei der Leistungsschalter zwischen eine Leistungsversorgung des Leistungssystems und den Leistungsauslass gekoppelt ist; Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist; Bestimmen auf Basis der gemessenen einen oder mehreren elektrischen Charakteristika der externen Last, ob eine Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs für das Leistungssystem liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, Einschalten des Leistungsschalters.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems: Verbinden einer Last mit einem Ausgangsport des Leistungssystems, wobei die Last durch einen Leistungsschalter an eine Leistungsversorgung des Leistungssystems gekoppelt ist, wobei sich der Leistungsschalter in einem AUS-Zustand befindet, wenn die Last angeschlossen ist; Bestimmen, ob ein Widerstandswert der Last unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Widerstandswert der Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Bestimmen, ob eine Induktivität der Last über einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Induktivität der Last über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Halten des Leistungsschalters in dem AUS-Zustand.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Leistungsschaltung: einen Eingangsport; einen Ausgangsport; und ein Lastinduktivitätsmesssystem (LIMS), das zwischen den Eingangsport und den Ausgangsport gekoppelt ist, wobei das LIMS umfasst: eine erste Messschaltung, die ausgelegt ist zum Messen eines Widerstandswerts einer an den Ausgangsport gekoppelten externen Last, während ein zwischen eine Leistungsversorgung und den Ausgangsport gekoppelter Leistungsschalter ausgeschaltet ist; und eine zweite Messschaltung, die ausgelegt ist zum Messen einer Induktivität der externen Last, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist, wobei die Leistungsschaltung ausgelegt ist zum Einschalten des Leistungsschalters, wenn: der gemessene Widerstandswert der externen Last über einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; oder der gemessene Widerstandswert der externen Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und die gemessene Induktivität der externen Last unter einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Figurenliste
  • Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
    • 1 ein Blockdiagramm eines Leistungssystems mit einem APO mit einem Lastinduktivitätsmesssystem, in einer Ausführungsform;
    • 2 ein Flussdiagramm zum Betreiben des Leistungssystems von 1 in einer Ausführungsform;
    • 3A Beziehungen zwischen Lastwiderstandswert und der durch eine Lastinduktivität gespeicherten Energie in einigen Ausführungsformen;
    • 3B einen maximalen Laststrom, der in eine mit einem APO verbundene elektrische Last fließt, in einer Ausführungsform;
    • 4 eine schematische Ansicht des APO von 1 in einer Ausführungsform;
    • 5 eine RLC-Schaltung in einer Ausführungsform;
    • 6 die Spannungsantworten von verschiedenen RLC-Schaltungen in einigen Ausführungsformen;
    • 7 eine Beziehung zwischen der Anstiegszeit der RLC-Schaltung von 5 und der Lastinduktivität in einer Ausführungsform;
    • 8A, 8B, 8C und 8D Zeitsteuerdiagramme des unter verschiedenen Lastbedingungen arbeitenden Leistungssystems von 1 in einigen Ausführungsformen; und
    • 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Leistungssystems in einigen Ausführungsformen.
  • Ausführliche Beschreibung von veranschaulichenden Ausführungsformen
  • Die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen werden unten ausführlich erörtert. Es sei jedoch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte liefert, die in einer großen Vielfalt von spezifischen Kontexten verkörpert werden kann. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich spezifische Wege zum Herstellen und Verwenden der Erfindung und beschränken nicht den Schutzbereich der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung wird bezüglich Ausführungsbeispielen in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich einem Leistungssystem mit einem APO, wobei der APO ein Lastinduktivitätsmesssystem (LIMS) besitzt.
  • Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält ein Leistungssystem einen APO, der ein LIMS besitzt. Das LIMS wird verwendet, um eine oder mehrere elektrische Charakteristika (z. B. Widerstandswert und/oder Induktivität) einer externen Last zu messen, die mit einem Ausgangsport des APO verbunden ist, wenn sich ein Leistungsschalter des APO in einem AUS-Zustand befindet. Mit anderen Worten wird eine Messung der externen Last durchgeführt, bevor der Leistungsschalter des APO eingeschaltet wird. Falls die gemessene(n) eine oder mehreren elektrischen Charakteristika der externen Last außerhalb von vorbestimmten Bereichen liegen, wird bestimmt, dass das Leistungssystem aufgrund der Entmagnetisierungsenergie der Last möglicherweise nicht in der Lage ist, während einer Abschaltphase des Leistungsschalters sicher zu arbeiten, und deshalb bleibt der Leistungsschalter ausgeschaltet, so dass keine elektrische Leistung an die externe Last geliefert wird. Indem der Leistungsschalter ausgeschaltet gehalten wird, wird eine potentielle Beschädigung des Leistungssystems während der Ausschaltphase des Leistungsschalters vermieden. Der Leistungsschalter des APO wird erst dann eingeschaltet, wenn die eine oder die mehreren gemessenen elektrischen Charakteristika anzeigen, dass das Leistungssystem während der Ausschaltphase des Leistungsschalters sicher arbeiten kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird ein Widerstandswert der Last zuerst gemessen. Falls der gemessene Lastwiderstandswert über einem ersten Schwellenwert liegt, wird das Leistungssystem so eingeschätzt, dass es in der Lage ist, die Entmagnetisierungsenergie zu handhaben, und der Leistungsschalter des APO wird eingeschaltet, um Strom an die externe Last zu liefern. Falls der gemessene Lastwiderstand unter dem ersten Schwellenwert liegt, wird als Nächstes eine Induktivität der externen Last gemessen. Falls die gemessene Lastinduktivität unter einem zweiten Schwellenwert liegt, wird das Leistungssystem so eingeschätzt, dass es in der Lage ist, die Entmagnetisierungsenergie zu handhaben, und der Leistungsschalter des APO wird eingeschaltet, um Strom an die externe Last zu liefern. Falls die gemessene Lastinduktivität über dem zweiten Schwellenwert liegt, bleibt der Leistungsschalter des APO ausgeschaltet, um eine Beschädigung an dem Leistungssystem zu vermeiden.
  • Nunmehr wird wieder unter Bezugnahme auf 1 ein Blockdiagramm eines Leistungssystems 200 (auch als ein Hilfsleistungsversorgungssystem bezeichnet) gezeigt, das eine Leistungsversorgung 141, einen APO 100 und eine Entmagnetisierungsschutzeinrichtung 143 enthält. Die Leistungsversorgung 141 kann auch als eine Stromquelle bezeichnet werden und ist in 1 als eine Batterie (z. B. eine Fahrzeugbatterie) dargestellt, obwohl auch eine beliebige andere geeignete Stromquelle verwendet werden kann. Die Leistungsversorgung 141 ist mit einem Eingangsport 101 des APO 100 verbunden. In dem Beispiel von 1 ist die Entmagnetisierungsschutzeinrichtung 143 eine Freilaufdiode, die mit einem Ausgangsport 103 des APO 100 verbunden ist. Die Freilaufdiode ist natürlich ein nicht-beschränkendes Beispiel. Eine beliebige andere geeignete Schutzeinrichtung, wie etwa eine TVS(Transient Voltage Suppression)-Diode oder dergleichen, kann anstelle von oder zusätzlich zu der Freilaufdiode verwendet werden. Im Verlauf der ganzen Diskussion hier beziehen sich, sofern nicht etwas anderes angegeben ist, gleiche Zahlen auf dieselben oder ähnliche Elemente.
  • Der APO 100 in 1 enthält einen Treiber 104, einen Leistungsschalter 102 und ein LIMS 106. Der Treiber 104 wird verwendet, um den Leistungsschalter 102 zum Beispiel durch Liefern einer richtigen Gatesteuerspannung an den Leistungsschalter 102 einzuschalten oder auszuschalten. Der Treiber 104 kann ein beliebiger geeigneter Treiber sein, wie etwa ein Gate-Treiber, der Leistungs-MOSFETs ansteuern kann. Der Treiber 104 umfasst bei einigen Ausführungsformen diskrete Komponenten. Bei anderen Ausführungsformen umfasst der Treiber 104 eine integrierte Schaltung (IC). Der Leistungsschalter 102 in 1 besitzt eine bidirektionale Blockierstruktur, die zwei Leistungstransistoren (z. B. Leistungs-MOSFETs) mit entgegen Parallelschaltung geschalteten Körperdioden enthält. Es können auch andere Arten von Leistungsschaltern verwendet werden, wie etwa Leistungsschalter mit einer unidirektionalen Blockierstruktur. Der Leistungsschalter 102 kann unter Verwendung von einem oder mehreren MOSFETs, BJTs, GaN-Transistoren oder dergleichen gebildet werden. Das LIMS 106 ist ausgebildet zum Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika wie etwa des Widerstandswerts und der Induktivität der externen Last. Bei einigen Ausführungsformen enthält das LIMS 106 eine Lastwiderstandsmessschaltung 320 und eine Lastinduktivitätsmessschaltung 330, von denen Einzelheiten im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 erörtert werden. Obwohl 1 das LIMS 106 als eine Schaltung außerhalb des Treibers 104 (z. B. getrennt von dem Treiber 104) darstellt, kann das LIMS 106 in einem gleichen IC wie der Treiber 104 integriert sein.
  • 1 veranschaulicht weiter die externe Last 145 (auch als eine Last bezeichnet), die mit dem Ausgangsport 103 des APO 100 verbunden ist. In 1 ist die externe Last 145 als ein Widerstand R (z. B. ein Äquivalenzwiderstand der Last) mit einem Widerstandswert Rload (auch als Lastwiderstandswert bezeichnet) modelliert, der in Reihe mit einem Induktor L (z. B. einem Äquivalenzinduktor der Last) mit einer Induktivität Lload (auch als Lastinduktivität bezeichnet) gekoppelt ist. Das oben beschriebene Modell der externen Last 145 kann im Kontext des Entmagnetisierungsschutzes ausreichend und angemessen sein, wie ein Fachmann ohne weiteres versteht, obwohl die externe Last 145 verschiedene Arten von elektrischen Komponenten enthalten kann, die auf unterschiedliche Weisen zusammengeschaltet sind. Wie im Folgenden ausführlicher erörtert werden wird, werden der Lastwiderstand und die Lastinduktivität durch das LIMS 106 gemessen, um zu bestimmen, ob das Leistungssystem die Entmagnetisierungsenergie der Last sicher handhaben kann.
  • Weiter unter Bezugnahme auf 1 wird, wenn der Leistungsschalter 102 eingeschaltet ist, ein niederohmiger elektrischer Pfad zwischen Lastpfadanschlüssen (z. B. Source-/Drainanschlüssen) der Leistungsschalter 102 gebildet und die Leistungsversorgung 141 wird elektrisch an den Ausgangsport 103 gekoppelt, um elektrischen Strom (z. B. einen Laststrom) an die externe Last 145 zu liefern. Wenn der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet wird (z. B. unter Ausbildung eines hochohmigen elektrischen Pfads zwischen Lastpfadanschlüssen der Leistungsschalter 102), wird die Leistungsversorgung 141 von dem Ausgangsport 103 entkoppelt und liefert deshalb keinen elektrischen Strom an die externe Last.
  • Wenn bei einigen Ausführungsformen der Leistungsschalter 102 eingeschaltet wird, fließt elektrischer Strom durch den Induktor L der Last 145 und speichert elektromagnetische Energie im Induktor L; wenn der Leistungsschalter ausgeschaltet wird, kollabiert das elektromagnetische Feld des Induktors L und die im Induktor L der Last 145 gespeicherte elektromagnetische Energie muss abgeleitet werden. Die während der Ausschaltphase des Leistungsschalters abgeleitete elektromagnetische Energie kann auch als Entmagnetisierungsenergie bezeichnet werden. Bei einigen Ausführungsformen erzeugt der Induktor L der Last 145 während der Ausschaltphase des Leistungsschalters 102 eine Spannung mit umgekehrter Polarität (im Vergleich zu der Polarität der Leistungsversorgung 141) am Ausgangsport 103 des APO 100. Dies kann auch als das Gegen-Batterie-Problem bezeichnet werden. Das Gegen-Batterie-Problem kann eine hohe Spannung und/oder einen großen Strom verursachen, die, falls nicht ordnungsgemäß gehandhabt, empfindliche Halbleiterbauelemente (z. B. die Leistungsschalter 102) im Leistungssystem 200 beschädigen können. Die Entmagnetisierungsschutzeinrichtung 143 (z. B. eine Freilaufdiode) gestattet, dass der Entmagnetisierungsstrom durch sie hindurchfließt und die Entmagnetisierungsenergie durch sie hindurch abgeleitet wird, wodurch das Leistungssystem 200 während der Ausschaltphase des Leistungsschalters einen gewissen Schutzgrad erhält. Der durch die Entmagnetisierungsschutzeinrichtung 143 bereitgestellte Schutzgrad hängt von dem Nennstrom und/oder der Nennspannung der Entmagnetisierungsschutzeinrichtung 143 ab. Beispielsweise kann eine große Freilaufdiode einen höheren Strom und/oder eine höhere Spannung tolerieren, wodurch ein besserer Schutz vor dem Gegen-Batterie-Problem bereitgestellt wird. Eine große Freilaufdiode ist jedoch teurer und benötigt mehr Raum.
  • Eine Herausforderung bei der Auslegung und dem Betrieb von herkömmlichen Leistungssystemen betrifft die Tatsache, dass die Induktivität der externen Last möglicherweise unbekannt und unvorhersagbar ist. Beispielsweise kann der Benutzer eines Fahrzeugs Lasten mit einem großen Bereich an Induktivitäten an den Hilfsleistungsauslass anschließen. Lasten mit großen Lastinduktivitäten leiten starke Entmagnetisierungsenergie ab, da im Allgemeinen die Entmagnetisierungsenergie zu der Lastinduktivität proportional ist. Um das Leistungssystem zu schützen, verwenden Hersteller deshalb oftmals überdimensionierte Entmagnetisierungsschutzeinrichtungen (oder überdimensionierte Freilaufdioden), um vor dem Gegen-Batterie-Problem zu schützen. Das Bestimmen des Nennstroms und/oder der Nennspannung für die überdimensionierte Entmagnetisierungsschutzeinrichtung ist schwierig, und sogar eine überdimensionierte Entmagnetisierungsschutzeinrichtung ist möglicherweise nicht in der Lage, alle möglichen Lasten zu handhaben, die ein Benutzer möglicherweise an den Hilfsleistungsauslass anschließt. Falls die Entmagnetisierungsschutzeinrichtung während der Ausschaltphase aufgrund einer Last mit großer Induktivität, die an das Leistungssystem angeschlossen wird, ausgeblasen wird, wird das nächste Mal, wenn eine Last mit großer Induktivität angeschlossen wird, die Entmagnetisierungsenergie durch die Schaltung des Leistungssystems 200 (z. B. durch den Leistungsschalter 102) während der Ausschaltphase des Leistungsschalters abgeleitet, was das Leistungssystem 200 beschädigen und sogar zu einem Brand führen kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen behandelt die vorliegende Offenbarung das oben beschriebene Problem von herkömmlichen Leistungssystemen durch Messen der elektrischen Charakteristika (z. B. Lastwiderstand, Lastinduktivität) der Last unter Verwendung des LIMS 106, bevor der Leistungsschalter 102 eingeschaltet wird. Die gemessenen elektrischen Charakteristika werden mit vorbestimmten Schwellenwerten verglichen, um zu entscheiden, ob das Leistungssystem 200 die Entmagnetisierungsenergie der Last 145 während der Ausschaltphase des Leistungsschalters 102 sicher handhaben kann. Mit anderen Worten wird der Leistungsschalter 102 erst eingeschaltet, um elektrischen Strom an die Last 145 zu liefern, nachdem bestimmt ist, dass die Entmagnetisierungsenergie der Last 150 innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs des Leistungssystems 200 liegt. Falls die gemessenen elektrischen Charakteristika anzeigen, dass das Leistungssystem 200 die Entmagnetisierungsenergie nicht sicher handhaben kann, bleibt der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet und kein elektrischer Strom wird an die Last 145 geliefert.
  • Beispielsweise kann ein Schwellenwert TH1 für den Lastwiderstand Rload auf Basis eines maximalen Stroms Imax bestimmt werden, mit dem die Entmagnetisierungsschutzeinrichtung 143 sicher arbeiten kann, unter Verwendung der Gleichung TH1≥Vbat/Imax, Es wird vorübergehend auf 3A Bezug genommen, die die Beziehung zwischen dem Lastwiderstand Rload und der durch die Lastinduktivität Lload gespeicherten Energie darstellt, bevor der Leistungsschalter ausgeschaltet wird. In 3A sind vier verschiedene Kurven 210, 220, 230 und 240 dargestellt, die einer Lastinduktivität Lload von 500 µH, 1 mH, 1,5 mH bzw. 2 mH bei einer Spannung von 12 V für die Leistungsversorgung 141 (z. B. eine Batterie) entsprechen. Wie in 3A dargestellt, nimmt die durch den Lastinduktor L gespeicherte Energie schnell ab (z. B. um 1/Rload 2), wenn der Lastwiderstand Rload zunimmt. Wenn in dem dargestellten Beispiel von 3A der Lastwiderstand Rload über 2 Q liegt, konvergiert die durch den Lastinduktor L gespeicherte Energie unter einen kleinen Wert (z. B. kleiner als etwa 0,03 Joule) und tritt in einen etwa linearen Bereich ein. Deshalb kann der Schwellenwert TH1 bei einigen Ausführungsformen für eine große Vielzahl von externen Lasten 145 als 2 Q gewählt werden. Falls der gemessene Lastinduktor Rload über dem Schwellenwert TH1 liegt, dann wird bei der Ausschaltphase des Leistungsschalters abgeleitete Energie bei einigen Ausführungsformen unter einem erwarteten Energiepegel entsprechend dem Schwellenwert TH1 liegen.
  • Als ein weiteres Beispiel kann auf Basis des Nennstroms und/oder der Nennspannung der in dem Leistungssystem 200 verwendeten Entmagnetisierungsschutzeinrichtung 143 ein maximaler Grad an Entmagnetisierungsenergie (der einer maximalen Lastinduktivität Lmax der externen Last 145 entspricht), der durch das Leistungssystem 200 sicher gehandhabt werden kann, z. B. durch Berechnung und/oder Simulation bestimmt oder geschätzt werden. Die gemessene Lastinduktivität Lload kann dann mit der maximalen Lastinduktivität Lmax verglichen werden, um zu entscheiden, ob es sicher ist, den Leistungsschalter 102 anzuschalten. Einzelheiten bezüglich der Arbeit des Leistungssystems 200 werden im Folgenden erörtert.
  • Nunmehr unter Bezugnahme auf 2 wird ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Leistungssystems 200 von 1 dargestellt. In 2 beginnt das Flussdiagramm bei Block 410, wo der APO 100 anfangs ausgeschaltet ist (z. B. in einem Schlafmodus mit ausgeschaltetem Leistungsschalter 102). Bei Block 420 wird die Last 145 mit dem Ausgangsport 103 des APO 100 verbunden (z. B. eingesteckt). Der APO 100 kann die Verbindung der Last 145 durch Erfassen einer Spannung an dem Ausgangsport 103 detektieren, wie im Folgenden ausführlicher erörtert wird. Man beachte, dass, obwohl die Last 145 mit dem Ausgangsport 103 des APO 100 verbunden ist, der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet ist, so dass die Leistungsversorgung 141 elektrisch von der Last 145 entkoppelt ist und keinen elektrischen Strom an die Last 145 liefert.
  • Als Nächstes misst der APO 100 bei Block 430 den Lastwiderstand Rload der Last 145 unter Verwendung des LIMS 106 und vergleicht den gemessenen Lastwiderstand Rload mit dem Schwellenwert TH1 (siehe Erörterung oben bezüglich TH1).
  • Falls der Lastwiderstand Rload über dem Schwellenwert TH1 liegt, wird der durch die Entmagnetisierungsenergie verursachte Entmagnetisierungsstrom durch den Lastwiderstand Rload begrenzt und ein großer Teil der Entmagnetisierungsenergie wird durch den Lastwiderstand Rload abgeleitet. Deshalb wird bestimmt, dass das Leistungssystem 200 die Entmagnetisierungsenergie der Last 145 sicher handhaben kann. Infolgedessen geht die Verarbeitung zu Block 450, wo der Leistungsauslass durch Einschalten des Leistungsschalters 102 eingeschaltet wird, und die Leistungsversorgung 141 liefert einen Laststrom zum Ansteuern der Last 145, wie im Block 460 dargestellt.
  • Falls der gemessene Lastwiderstand Rload unter dem Schwellenwert TH1 liegt, dann misst der APO 100 die Lastinduktivität Lload der Last 145 unter Verwendung des LIMS 106 und vergleicht die gemessene Lastinduktivität Lload mit einem Schwellenwert TH2, wobei TH2 der oben erörterte Lmax sein kann, wie in Block 440 dargestellt. Falls die gemessene Lastinduktivität Lload unter dem Schwellenwert TH2 liegt, dann wird bestimmt, dass das Leistungssystem 200 die Entmagnetisierungsenergie der Last 145 sicher handhaben kann. Infolgedessen geht die Verarbeitung weiter zu Block 450, wo der Leistungsauslass durch Einschalten des Leistungsschalters 102 eingeschaltet wird, und als Nächstes liefert in Block 460 die Leistungsversorgung 141 einen Strom zum Ansteuern der Last 145.
  • Falls jedoch im Block 440 die gemessene Lastinduktivität Lload über dem Schwellenwert TH2 liegt, wird bestimmt, dass die Entmagnetisierungsenergie der Last 145 außerhalb des sicheren Arbeitsbereichs des Leistungssystems 200 liegt. Infolgedessen bleibt der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet und der Leistungsauslass bleibt ausgeschaltet. Im Block 480 wird die Last 145 von dem Ausgangsport 103 getrennt. Der APO 100 detektiert die Trennung der Last 145 und geht zurück zum Schlafmodus (zurück zu Block 410).
  • Man beachte, dass das Flussdiagramm von 2 dem Szenarium entspricht, wo ein Aktivierungssignal (siehe zum Beispiel Aktivierungssignal „En“ am Eingangsport 105 von 4) für den APO 100 aktiviert ist, wodurch der APO 100 funktionieren kann. Wenn das Aktivierungssignal deaktiviert wird, wird der APO 100 ungeachtet der Last 145 ausgeschaltet (z. B. wird der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet) und die Leistungsversorgung 141 wird von dem Ausgangsport 103 des APO 100 entkoppelt und liefert somit keinen elektrischen Strom dorthin. Das Aktivierungssignal des APO 100 liefert einen zusätzlichen Steuergrad für das Leistungssystem 200. In dem Beispiel des Hilfsleistungsauslasses in einem Fahrzeug kann das Aktivierungssignal aktiviert werden, wenn der Motor des Fahrzeugs eingeschaltet wird, und das Aktivierungssignal kann deaktiviert werden, wenn der Motor des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, um eine übermäßige Entladung der Fahrzeugbatterie zu verhindern.
  • 3B zeigt ein Beispiel für den maximalen Ladestrom, den das Leistungssystem 200 während des Betriebs an die Last 145 liefern lässt. Zur Zeit t0 ist der Leistungsschalter eingeschaltet, um einen Laststrom an die Last 145 zu liefern. Zwischen Zeit t0 und Zeit t1 wird ein größerer maximaler Strom von I1 durch das Leistungssystem 200 zugelassen, um eine schnelle Antwort (z. B. schnelles Hochfahren) des Laststroms zu gestatten. Nach einer Weile geht zur Zeit t1 der Laststrom in einen eingeschwungenen Zustand über und ein kleinerer maximaler Strom I2 wird gestattet, um das Leistungssystem 200 vor einem Überstrom zu schützen. Zur Zeit t3 wird der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet, kein Laststrom wird an die Last 145 geliefert.
  • 4 ist eine schematische Ansicht des APO 100 von 1 in einer Ausführungsform. Man beachte, dass, um ein Durcheinander zu vermeiden, in 4 nicht alle Merkmale des APO 100 dargestellt sind. Bei einigen Ausführungsformen ist der APO 100 als eine integrierte Schaltung (IC) oder Abschnitte eines IC umgesetzt. Wie in 4 dargestellt, besitzt der APO 100 einen Eingangsport 101, der ausgebildet ist, um mit der Leistungsversorgung 141 (siehe 1) mit einer Spannung Vbat verbunden zu werden, und besitzt einen Ausgangsport 103, der ausgebildet ist, um mit der Last 145 (siehe 1) verbunden zu werden. Außerdem besitzt der APO einen Eingangsport 105, der ausgebildet ist, um mit einem Aktivierungssignal „En“ verbunden zu werden, das den APO 100 aktiviert oder deaktiviert. Insbesondere wird das Aktivierungssignal „En“ mit einem Eingang eines AND-Gatters 113 verbunden, wobei der Ausgang des AND-Gatters 113 an den Treiber 104 gekoppelt wird, welcher Treiber 104 eine Gatter-Steuerspannung für den Leistungsschalter 102 liefert. Wenn das Aktivierungssignal „En“ einen Wert von logisch null besitzt, wird der Ausgang des AND-Gatters 113 auf ein logischen Low (z. B. mit einem logischen Wert von null) gezwungen, was den Treiber 104 anweist, eine Gatter-Steuerspannung auszugeben (z. B. eine Spannung mit einem logischen Low für einen Leistungsschalter vom Typ N-MOSFET), die den Leistungsschalter 102 in einem AUS-Zustand hält (oder den Leistungsschalter 102 ausschaltet, falls der Leistungsschalter 102 in einem EIN-Zustand war). Das Aktivierungssignal „En“ bestimmt auch, ob ein Schalter S3 aktiviert (z. B. geschlossen) werden kann oder nicht. Wenn beispielsweise das Aktivierungssignal „En“ gesetzt wird, kann der Schalter S3 geschlossen werden, wenn eine externe Last am Ausgangsport 103 detektiert wird, was eine (unten erörterte) Lastwiderstandsmessschaltung 320 des APO 100 aktiviert.
  • Der APO 100 besitzt verschiedene Schaltungen für unterschiedliche Funktionen. Beispielsweise ist eine Lastdetektionsschaltung 310 zum Detektieren der Last 145 in gestrichelten rechteckigen Gebieten 310A und 310B dargestellt, eine Lastwiderstandsmessschaltung 320 zum Messen des Lastwiderstands Rload ist in gestrichelten rechteckigen Gebieten 320A und 320B dargestellt, und eine Lastinduktivitätsmessschaltung 330 zum Messen der Lastinduktivität Lload ist in gestrichelten rechteckigen Gebieten 330A und 330B dargestellt. Einzelheiten der Lastdetektionsschaltung 310, der Lastwiderstandsmessschaltung 320 und der Lastinduktivitätsmessschaltung 330 werden im Folgenden erörtert.
  • Wie in 4 dargestellt, enthält die Lastdetektionsschaltung 310 einen Vorspannungsgenerator 311, der zum Generieren verschiedener Vorspannungen oder Referenzspannungen, die im APO 100 verwendet werden, verwendet werden kann. Die Lastdetektionsschaltung 310 enthält auch einen Vergleicher 313, der eine Spannung Vout am Ausgangsport 103 des APO mit Referenzspannungen Vref1 und Vref2 vergleicht. Bei einigen Ausführungsformen detektiert der APO 100 den Status der Last 145 durch Messen der Spannung Vout am Ausgangsport 103, während der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet ist. Insbesondere vergleicht der APO die Spannung Vout mit einem niedrigen Schwellenwert Vref1 und einem hohen Schwellenwert Vref2 , wobei Vref1 und Vref2 vorbestimmte Spannungswerte sind, die durch die Auslegung des APO 100 und Vref2 > Vbat-Vbias > Vref1 bestimmt sind, und Vbias ist die Spannung am Ausgang des Vorspannungsgenerators 311.
  • Falls beispielsweise die Spannung Vout am Ausgangsport 103 zwischen Vref1 und Vref2 liegt, bestimmt der APO 100 dann, dass keine Last an den Ausgangsport 103 angeschlossen ist. Wenn die Spannung Vout unter Vref1 liegt, zeigt dies an, dass die Last 145 mit dem Ausgangsport 103 verbunden ist, und der APO 100 führt weiter eine Lastwiderstandsmessung durch (siehe Block 430). Wenn die Spannung Vout über Vref2 liegt, zeigt dies an, dass der Ausgangsport 103 mit einer Leistungsversorgung (z. B. einer Batterie) verbunden ist, was in einem der beiden unten beschriebenen Szenarien auftreten könnte. Das erste Szenarium lautet, dass eine richtige externe Last an den Ausgangsport 103 angeschlossen ist, und der APO 100 schaltet den Leistungsschalter 102 ein, um elektrischen Strom an die externe Last zu liefern. Das zweite Szenarium lautet, dass der Leistungsschalter 102 anfänglich ausgeschaltet ist, und der Benutzer lädt die Leistungsversorgung 141 (z. B. eine Fahrzeugbatterie) durch Anlegen einer Ladespannung/eines Ladestroms an den Ausgangsport 103, wobei dann das Leistungssystem 200 in den Lademodus eintreten kann. In dem Lademodus wird ein logischer High-Wert von dem Vergleicher 313 an einen Eingangsanschluss eines OR-Gatters 125 geschickt und generiert ein logisches High am Ausgang des OR-Gatters 125. Der Ausgang des OR-Gatters 125 wird durch einen Flipflop 123 gespeichert, und der Ausgang des Flipflops 123 weist nach dem Durchlaufen des AND-Gatters 113 (unter der Annahme, dass das Aktivierungssignal „En“ gesetzt ist) den Treiber 104 an, den Leistungsschalter 102 einzuschalten. Infolgedessen fließt ein Ladestrom von dem Ausgangsport 103 durch den Leistungsschalter 102 und in die Leistungsversorgung 141, um die Leistungsversorgung 141 (z. B. eine Batterie) zu laden.
  • Bei einigen Ausführungsformen misst eine Stromerfassungsschaltung 121, um vor einem Überstrom zu schützen, den durch den Leistungsschalter 102 fließenden elektrischen Strom und vergleicht den gemessenen elektrischen Strom mit einem Referenzstrom Iref (siehe Bezeichnung 119) unter Verwendung eines Vergleichers 117. Falls der gemessene Strom über dem Referenzstrom Iref liegt, generiert der Vergleicher 117 ein logisches High-Signal, das nach dem Invertieren durch einen Inverter 115 ein logisches Low-Signal am Ausgang des AND-Gatters 113 erzeugt. Als Reaktion schaltet der Treiber 104 den Leistungsschalter 102 aus, um eine Beschädigung an dem Leistungssystem aufgrund eines Überstroms zu verhindern.
  • In 4 enthält die Lastwiderstandsmessschaltung 320 eine Stromquelle 321 und einen Vergleicher 323. Zur Durchführung der Lastwiderstandsmessung wird das Aktivierungssignal „En“ am Eingangsport 105 gesetzt und eine externe Last wird am Ausgangsport 103 detektiert und als Reaktion schließt der APO 100 den Schalter S3, um die Stromquelle 321 zu aktivieren. Die Stromquelle 321 liefert einen Strom Is durch den Ausgangsport 103 an die Last 145, während der Leistungsschalter 102 immer noch ausgeschaltet ist. Aufgrund des Lastwiderstands Rload der Last 145 ist die Spannung Vout am Ausgangsport 103 proportional zu Rload (z. B. Vout=Is × Rload unter der Annahme, dass die Stromquelle 321 eine ideale Stromquelle ist). Der Vergleicher 323 vergleicht Vout mit einer Referenzspannung Vr, wobei die Referenzspanung Vr durch Vr= Is × TH1 zu dem Schwellenwert TH1 in Beziehung steht (siehe Block 430 in 2). Mit anderen Worten vergleicht der Vergleicher 323 durch Vergleichen der Spannungen Vout und Vr (die proportional zu den jeweiligen Widerstandswerten sind) effektiv den gemessenen Lastwiderstand Rload mit dem Schwellenwert TH1. Wenn die Spannung Vout über der Referenzspannung Vr liegt, generiert der Vergleicher 323 einen logischen High-Ausgang, der nach dem Durchlaufen der oben beschriebenen Logikgatter (z. B. 127, 125, 123, 113) den Treiber 104 anweist, den Leistungsschalter 102 einzuschalten (siehe Block 450 in 2). In 4 wird ein Eingangsport 107 zum Setzen der Referenzspannung Vr verwendet (was äquivalent zu dem Setzen des Schwellenwerts TH1 für eine gegebene Stromquelle Is ist), wobei die Referenzspannung Vr eine Variable (z. B. programmierbare) Referenzspannung ist. Nachdem die Lastwiderstandsmessung beendet ist, wird der Schalter S3 wieder geöffnet. Eine Zeitsteuerschaltung 331 des APO 100 kann einen Zeitsteuerimpuls generieren, um den Schalter S3 nach Beendigung der Lastwiderstandsmessung zu öffnen.
  • Nachdem der Vergleicher 323 den logischen High-Ausgang generiert (z. B. Rload > TH1), kann der Leistungsschalter 102 eingeschaltet werden und somit besteht keine Notwendigkeit zum Durchführen der Lastinduktivitätsmessung. Der Komplement-Ausgang des Flipflop 123, der in diesem Fall eine logische Null ist, wird an Eingangsanschlüsse von AND-Gattern 129 und 131 geschickt, wodurch die Ausgänge der AND-Gatter 129 und 131 auf eine logische Null gezwungen werden. Der logische Null-Ausgang des AND-Gatters 129 wird verwendet, um die Schalter S1 und S2 offenzuhalten, wodurch die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 deaktiviert wird.
  • Falls der gemessene Lastwiderstand Rload unter dem Schwellenwert TH1 liegt, dann führt der APO 100 weiter eine Messung der Lastinduktivität Lload durch (siehe Block 440 von 2). In diesem Fall ist der Ausgang des Vergleichers 323 der Lastwiderstandsmessschaltung 320 ein logisches Low, der Komplement-Ausgang des Flipflop 123 ist ein logisches High, und der Ausgang des AND-Gatters 129 ist ein logisches High, so dass die Schalter S1 und S2 geschlossen werden, um die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 zu aktivieren. Man beachte, dass die Zeitsteuerschaltung 331 entsprechende Zeitsteuerimpulse (z. B. Impulse, die für das Steuern einer Zeitsteuerung verwendet werden) generiert, und mindestens einer der Zeitsteuerimpulse wird an das AND-Gatter 129 geschickt, so dass die Kombination aus dem Zeitsteuerimpuls und dem Komplement-Ausgang des Flipflop 123 am Ausgang des AND-Gatters 129 ein logisches High-Signal generiert, um die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 zu aktivieren. Zur Vereinfachung der Darstellung werden Einzelheiten der Zeitsteuerschaltung 331 hier nicht erörtert. In 4 ist das gestrichelte rechteckige Gebiet 330B gezeichnet, um Abschnitte der Zeitsteuerschaltung 331 abzudecken, um anzuzeigen, dass einige, aber nicht alle, der durch die Zeitsteuerschaltung 331 generierten Zeitsteuerimpulse durch die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 verwendet werden.
  • Immer noch unter Bezugnahme auf 4 misst die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 die Lastinduktivität Lload durch Liefern eines Spannungsimpulses (z. B. eine Stufenänderung bei der Spannung) an die Lastinduktivitätsmessschaltung, während der Leistungsschalter 102 ausgeschaltet ist, und durch Messen einer Dauer, die eine Spannung Vcdet an einem Knoten 335 der Lastinduktivitätsmessschaltung 330 zum Ansteigen auf einen vorbestimmten Schwellenwert benötigt. Wie oben erörtert, kann die Zeitsteuerschaltung 331 am Eingang des AND-Gatters 129 einen Zeitsteuerimpuls generieren, so dass der Ausgang des AND-Gatters 129 ein logisches High ist, und infolgedessen werden die Schalter S1 und S2 geschlossen, um die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 zu aktivieren. Die Schalter S1 und S2 können für eine Zeitperiode (z. B. einige wenige hundert Millisekunden) geschlossen bleiben, und nach Beendigung der Lastinduktivitätsmessung werden die Schalter S1 und S2 geöffnet.
  • Wie in 4 dargestellt, enthält die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 einen Transistor Q1 (z. B. einen BJT-Transistor), einen Kondensator Cdet , der zwischen einen Emitter des Transistors Q1 und den Ausgangsport 103 gekoppelt ist, eine Diode D1 (z. B. eine Zenerdiode), die zwischen die Basis des Transistors Q1 und den Ausgangsport 103 gekoppelt ist, und einen Widerstand R1, der zwischen den Kollektor des Transistors Q1 und die Basis des Transistors Q1 gekoppelt ist. Die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 enthält weiterhin einen Widerstand R2, einen Vergleicher 333 und die (Abschnitte der) Zeitsteuerschaltung 331. In der dargestellten Ausführungsform verhält sich die Spannungsantwort (an dem Knoten 335 gemessen) der Lastinduktivitätsmessschaltung 330 aufgrund des durch die Diode D1 (z. B. eine Zenerdiode) bereitgestellten Rückkopplungspfads als eine nichtlineare Funktion, und die Spannungsantwort ist von einem klassischen RLC-Filter zweiter Ordnung verschieden, wie im Folgenden ausführlicher erörtert werden wird.
  • In 5 ist eine RLC-Schaltung durch elektrische Komponenten (z. B. Transistor Q1, Diode D1, Widerstand R1 und Kondensator Cdet ) der Lastinduktivitätsmessschaltung 330 und elektrische Komponenten (den Lastwiderstand R und die Lastinduktivität L) der Last 145 gebildet. Insbesondere liefern der Lastwiderstand R und der Lastinduktor L und der Kondensator Cdet den Widerstand, den Induktor und den Kondensator der RLC-Schaltung. Man beachte, dass aufgrund der Rückkopplung der Diode D1 (z. B. eine Zenerdiode) die Spannungsantwort am Knoten 335 von der des klassischen RLC-Filters verschieden ist, wobei der Knoten 335 ein Knoten zwischen dem Transistor Q1 und dem Kondensator Cdet ist. In der folgenden Erörterung kann Cdet auch verwendet werden, um die Kapazität des Kondensators Cdet zu bezeichnen.
  • Unter Bezugnahme auf 6 zeigen die Kurven 513 und 523 die zeitliche Antwort der RLC-Schaltung von 5 (an dem Knoten 335 als Reaktion auf eine Stufenspannungseingabe gemessen) mit unterschiedlichen Werten für die Lastinduktivität Lload . Die x-Achse stellt die Zeit in Einheiten von Sekunden dar, und die y-Ache stellt die Spannung in Einheiten von Volt dar. Insbesondere entspricht die Kurve 523 einer größeren Lastinduktivität als die Kurve 513. Zum Vergleich zeigen die Kurven 510 und 520 die Spannungsantwort einer RLC-Schaltung ähnlich der von 5, aber ohne die Diode D1. Insbesondere entspricht die Kurve 510 der Kurve 513, und die Kurve 520 entspricht der Kurve 523, aber ohne die Diode D1. Es ist ersichtlich, dass eine größere Lastinduktivität einer langsameren Änderung bei der Spannungsantwort entspricht. Außerdem schwingt die Spannungsantwort (Kurven 513/523) der RLC-Schaltung von 5 nicht aufgrund des Spannungsklemmens der Zenerdiode (z. B. D1). Der Anfangsabschnitt (z. B. der Abschnitt vor den Frequenzantwortplateaus) der Frequenzantwortkurven (z. B. 513/523) kann zum Messen der Lastinduktivität verwendet werden, wie unten unter Bezugnahme auf 7 erörtert.
  • Unter Bezugnahme auf 7 kann die Beziehung zwischen der Lastinduktivität Lload und einer Anstiegszeit TR für die Spannung Vcdet , an dem Knoten 335 gemessen, als eine Kurve 710 aufgetragen (oder tabuliert werden), wobei die Anstiegszeit TR eine Dauer zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt ist, wobei der erste Zeitpunkt vorliegt, wenn ein Spannungsimpuls an dem Knoten 337 angelegt wird (wenn z. B. die Schalter S1 und S2 geschlossen sind), und der zweite Zeitpunkt ist, wenn die Spannung Vcdet einen vorbestimmten Schwellenwert (z. B. Vref2 ) erreicht. Bei einigen Ausführungsformen kann als empirische Regel die Anstiegszeit TR als von dem Lastwiderstand Rload unabhängig angesehen werden, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist: Lload/Rload ≥ 100 × Rload × Cdet. Da die Kapazität Cdet der Lastinduktivitätsmessschaltung 330 bekannt ist, ist es deshalb möglich, eine einzelne Kurve wie etwa die Kurve 710 zu verwenden, um die Beziehung zwischen der Lastinduktivität Lload und der Anstiegszeit TR zu beschreiben. Beispielsweise kann die Kurve 710 verwendet werden, um eine gemessene Anstiegszeit TR unabhängig von dem Lastwiderstand Rload in eine entsprechende Lastinduktivität Lload umzuwandeln, solange die obige Bedingung erfüllt ist. Die Umwandlung zwischen der Anstiegszeit und der Lastinduktivität ist aufgrund der Einszu-Eins-Abbildungsbeziehung zwischen der Anstiegszeit und der Lastinduktivität möglich, wie in 7 gezeigt. Bei anderen Ausführungsformen können mehrere Kurven ähnlich der Kurve 710 erzeugt werden (wobei jede einem anderen Lastwiderstand Rload entspricht) und kann zum Umwandeln einer gemessenen Anstiegszeit TR in eine entsprechende Lastinduktivität Lload verwendet werden, wobei die Kurve, die einem Lastwiderstand entspricht, die dem gemessenen Lastwiderstand am nächsten liegt, für die Umwandlung verwendet wird.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 4 wird während einer Messung der Lastinduktivität die Spannung Vcdet an dem Knoten 335 an einen Eingangsanschluss des Vergleichers 333 geschickt und mit der Referenzspannung Vref2 verglichen. Die Anstiegszeit TR , die die Dauer zwischen dem Zeitpunkt ist, zu dem der Spannungsimpuls angelegt wird (z. B. wenn die Schalter S1 und S2 geschlossen werden), und dem Zeitpunkt, zu dem Spannung Vcdet die Referenzspannung Vref2 erreicht (z. B. kreuzt oder darüber ansteigt), wird gemessen. Die Anstiegszeit TR wird dann in einigen Ausführungsformen unter Verwendung der Kurve 710 von 7 in die Lastinduktivität Lload umgewandelt. Die gemessene Lastinduktivität Lload wird bei einigen Ausführungsformen mit dem Schwellenwert TH2 (siehe Block 440 von 2) verglichen, um zu entscheiden, ob die Entmagnetisierungsenergie innerhalb eines sicheren Bereichs des Leistungssystems 200 liegt. Eine andere Ausführungsform, um zu bestimmen, ob die Entmagnetisierungsenergie innerhalb eines sicheren Bereichs des Leistungssystems 200 liegt, was möglicherweise leichter umzusetzen ist, wird im Folgenden erörtert.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird die maximale Lastinduktivität (z. B. TH2), die durch das Leistungssystem 200 sicher verarbeitet werden kann, z. B. unter Verwendung der Kurve 710 in eine maximale Anstiegszeit TRMAX umgewandelt. Unter Bezugnahme auf 4 wird während des Lastinduktivitätsmessprozesses ein Zeitgeber der Zeitsteuerschaltung 331, wie ein Abwärts-Zeitgeber, der nach einer eingestellten Zeitperiode abläuft (z. B. TRMAX ), gestartet, wenn der Spannungsimpuls an die RLC-Schaltung angelegt wird (wenn z. B. die Schalter S1 und S2 geschlossen werden). Der Zeitgeber kann einen Zeitsteuerimpuls (mit einem logischen High-Wert) erzeugen, der zu dem Zeitpunkt startet, wenn die Schalter S1 und S2 geschlossen werden, und nach einer Dauer von TRMAX stoppt.
  • Falls die Spannung Vcdet am Knoten 335 den vorbestimmten Schwellenwert erreicht (z. B. Referenzspannung Vref2 ), bevor der Zeitgeber abläuft (wenn z. B. der Zeitsteuerimpuls immer noch einen logischen High-Wert besitzt), wird der Ausgang des Vergleichers 333, der in diesem Fall ein logisches High ist, an einen ersten Eingangsanschluss des AND-Gatters 131 geschickt. Die Zeitgeberschaltung 331 sendet einen Zeitsteuerimpuls mit einem logischen High-Wert an einen zweiten Eingangsanschluss des AND-Gatters 131, während der Zeitgeber herunterzählt (und bevor er abläuft). Infolgedessen wird ein logisches High-Signal am Ausgang des AND-Gatters 131 generiert. Das logische High-Signal am Ausgang des AND-Gatters 131 weist nach dem Durchlaufen der Logikgatter (z. B. 125, 123, 113) den Treiber 104 an, den Leistungsschalter 102 einzuschalten.
  • Falls die Spannung Vcdet an dem Knoten 335 (aufgrund einer großen Lastinduktivität) zu langsam ansteigt und nicht vor Ablauf des Zeitgebers die Referenzspannung Vref2 erreicht, ist der Ausgang des AND-Gatters 131 ein logisches Low-Signal, das bewirkt, dass der Treiber 104 den Leistungsschalter 102 in einem AUS-Zustand hält.
  • 8A, 8B, 8C und 8D veranschaulichen bei einigen Ausführungsformen Zeitsteuerdiagramme des Leistungssystems 200 von 1, das unter verschiedenen Lastbedingungen arbeitet. Man beachte, dass in den 8A-8D Zeitpunkte mit der gleichen Kennzeichnung (z. B. Ta, Tb, Tc, Td und Te) aber in verschiedenen Figuren, sich auf eine unterschiedliche Zeit beziehen können. Beispielsweise kann sich der in 8A als Tc gekennzeichnete Zeitpunkt auf eine Zeit beziehen, die von dem als Tc in 8B bezeichneten Zeitpunkt verschieden ist. Die Spannung V in jeder der Figuren bezieht sich auf die Spannung an dem Knoten 335 von 4. Man beachte, dass durch alle einzelnen verschiedenen Stufen der Verarbeitung (z. B. Lastwiderstandsmessung, Lastinduktivitätsmessung) die Spannung V anderen gemessenen Spannungen entsprechen kann. Zum Beispiel ist während der Lastwiderstandsmessung die Spannung V gleich der Spannung Vout am Ausgangsport 103, und während der Lastinduktivitätsmessung ist die Spannung V gleich der Spannung Vcdet am Knoten 335. Außerdem ist, wenn der Leistungsschalter 102 eingeschaltet wird, die Spannung V gleich der Ladespannung an dem Ausgangsport 103 (z. B. Vbat) plus der Spannung Vcdet an dem Kondensator Cdet .
  • 8A veranschaulicht ein Zeitsteuerdiagramm für eine Ausführungsform, wo der Lastwiderstand Rload unter dem Schwellenwert TH1 liegt und die Lastinduktivität Lload unter dem Schwellenwert TH2 liegt. 8A stellt einen Fall dar, wo keine externe Last mit dem Ausgangsport 103 des APO 100 zur Zeit T0 verbunden ist, und die Spannung Vout am Ausgangsport 103 liegt zur Zeit T0 zwischen Vref1 und Vref2 . Der Leistungsschalter 102 ist anfänglich ausgeschaltet, wie durch den logischen Low-Wert des Treibers 104 zur Zeit T0 angezeigt. Zur Zeit Ta wird eine externe Last mit dem Ausgangsport 103 verbunden, und der APO 100 beginnt mit einer Messung des Lastwiderstands der Last 145 unter Verwendung der Lastwiderstandsmessschaltung 320. Die Stromquelle 321 (siehe 4) liefert einen Strom an die Last 145, was bewirkt, dass die Spannung Vout auf einen Wert proportional zu dem Lastwiderstand abfällt (z. B. Is × Rload) und unter der Schwellenwertspannung Vr liegt. Zur Zeit Tb ist die Lastwiderstandsmessung beendet. Da die Spannung Vout am Ausgangsport 103 unter der Schwellenwertspannung Vr liegt, entscheidet der APO 100, dass der Lastwiderstand Rload unter TH1 liegt, und somit muss eine Messung der Lastinduktivität durchgeführt werden. Deshalb wird die Lastinduktivitätsmessschaltung 330 zur Zeit Tb aktiviert, und der Zeitgeber in der Zeitsteuerschaltung 331 wird zur Zeit Tb gestartet. Die Spannung Vcdet am Knoten 335 steigt mit der Zeit und erreicht die Referenzspannung Vref2 zur Zeit Tc, bevor der Zeitgeber abläuft, was anzeigt, dass die Lastinduktivität Lload unter dem Schwellenwert TH2 liegt. Deshalb bestimmt der APO 100, dass die Entmagnetisierungsenergie innerhalb des sicheren Bereichs liegt und weist den Treiber 104 an, einen logischen High-Wert zum Einschalten des Leistungsschalters 102 zur Zeit Tc auszugeben. Infolgedessen wird die Leistungsversorgung 141 (z. B. eine Batterie) elektrisch zur Zeit Tc an den Ausgangsport 103 gekoppelt und die Spannung V an dem Knoten 335 beträgt nun Vbat + Vcdet. Außerdem fließt zur Zeit Tc ein Laststrom Iload von der Leistungsversorgung 141 in die Last 145, um elektrischen Strom zu liefern. Zur Zeit Td wird die Last 145 getrennt und der Laststrom Iload stoppt. Der APO 100 detektiert die Trennung der Last 145 und schaltet den Treiber 104 zur Zeit Te ab, und infolgedessen fällt die Spannung V zur Zeit Te zurück auf Vref2 .
  • 8B veranschaulicht ein Zeitsteuerdiagramm für eine Ausführungsform, wo der Lastwiderstand Rload unter dem Schwellenwert TH1 liegt und die Lastinduktivität Lload über dem Schwellenwert TH2 liegt. Das Zeitsteuerdiagramm bis zur Zeit Tb ist ähnlich dem von 8A. Der APO 100 führt eine Lastwiderstandsmessung zwischen Zeit Ta und Zeit Tb durch und bestimmt, dass der Lastwiderstand Rload unter dem Schwellenwert TH1 liegt. Infolgedessen wird die Lastinduktivitätsmessung zur Zeit Tb gestartet, und der Zeitgeber wird zur Zeit Tb gestartet. Aufgrund einer großen Lastinduktivität steigt jedoch die Spannung Vcdet an dem Knoten 335 langsam und erreicht nicht die Referenzspannung Vref2 , bevor der Zeitgeber zur Zeit Tc abläuft. Infolgedessen bestimmt der APO 100, dass die Entmagnetisierungsenergie außerhalb des sicheren Bereichs des Leistungssystems 200 liegt, das „Fehler“-Signal wird zur Zeit Tc High, um den Fehlerzustand anzuzeigen, und der Ausgang des Treibers 104 bleibt Low, wodurch die Leistungsschalter 102 ausgeschaltet bleiben. Zur Zeit Td wird die Last 145 getrennt, die Spannung Vout am Ausgangsport 103 fällt auf einen Wert zwischen Vref1 und Vref2 ab.
  • 8C veranschaulicht ein Zeitsteuerdiagramm für eine Ausführungsform, wo der Lastwiderstand Rload über dem Schwellenwert TH1 liegt. Zur Zeit Ta wird die Last 145 mit dem Ausgangsport 103 verbunden. Zwischen Zeit Ta und Tb wird die Lastwiderstandsmessung durchgeführt. Da die Spannung Vout am Ausgangsport 103 über der Schwellenwertspannung Vr liegt, zeigt dies an, dass der Lastwiderstand Rload über dem Schwellenwert TH1 liegt und es sicher ist, den Leistungsschalter 102 einzuschalten. Deshalb gibt der Treiber 104 zur Zeit Tb einen logischen High-Wert zum Einschalten des Leistungsschalters 102 aus. Infolgedessen wird die Leistungsversorgung 141 (z. B. eine Batterie) zur Zeit Tb elektrisch an den Ausgangsport 103 gekoppelt und die Spannung V beträgt nun Vbat + Vcdet. Zur Zeit Tb fließt ein Laststrom Iload von der Leistungsversorgung 141 in die Last 145, um elektrischen Strom zu liefern. Zur Zeit Tc wird die Last getrennt und der Laststrom Iload stoppt. Der APO 100 detektiert die Trennung der Last 145 und schaltet den Treiber 104 zur Zeit Td ab, und infolgedessen fällt die Spannung V zur Zeit Td zurück auf Vref2 ab.
  • 8D veranschaulicht ein Zeitsteuerdiagramm für eine Ausführungsform, wo der Benutzer die Leistungsversorgung 141 lädt. Zur Zeit Ta legt der Benutzer eine Ladespannung an, die über der Referenzspannung Vref2 liegt. Der APO 100 detektiert den Lademodus und gibt einen logischen High-Wert an dem Ausgang des Treibers 104 zum Einschalten des Leistungsschalters 102 aus, um das Laden zu gestatten. Der Ladestrom beginnt zur Zeit Ta, der von dem Ausgangsport 103 in die Leistungsversorgung 141 fließt und als ein negativer Strom dargestellt ist, um die umgekehrte Richtung des Stromflusses zu dem normalen Modus anzuzeigen. Das Laden geht weiter von Zeit Ta zur Zeit Tb, währenddessen die Spannung V am Knoten 335 gleich Vbat + Vcdet ist. Zur Zeit Tb endet das Laden, der Laststrom stoppt und die Spannung V fällt auf einen Wert zwischen Vref1 und Vref2 ab.
  • 9 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Betreiben eines Leistungssystems gemäß einigen Ausführungsformen. Es versteht sich, dass das in 9 dargestellte Ausführungsformverfahren lediglich ein Beispiel für viele mögliche Ausführungsformverfahren ist. Ein Durchschnittsfachmann würde viele Variationen, Alternativen und Modifikationen erkennen. Beispielsweise können verschiedene Schritte, wie in 9 dargestellt, hinzugefügt, entfernt, ersetzt, umgeordnet und wiederholt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 9 wird bei Block 1010 eine externe Last an einen Leistungsauslass des Leistungssystems angeschlossen, während ein Leistungsschalter des Leistungssystems ausgeschaltet ist, wobei der Leistungsschalter zwischen eine Leistungsversorgung des Leistungssystems und den Leistungsauslass gekoppelt ist. Bei Block 1020 werden eine oder mehrere elektrische Charakteristika der externen Last gemessen, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist. Bei Block 1030 wird auf Basis der gemessenen einen oder mehreren elektrischen Charakteristika der externen Last bestimmt, ob eine Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs für das Leistungssystem liegt. Bei Block 1040 wird als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, der Leistungsschalter eingeschaltet.
  • Ausführungsformen können Vorteile erzielen. Beispielsweise bestimmen Ausführungsformen des gegenwärtig offenbarten Leistungssystems, bevor der Leistungsschalter eingeschaltet wird, ob die Entmagnetisierungsenergie der Last innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs des Leistungssystems liegt. Der Leistungsschalter wird erst eingeschaltet, nachdem bestimmt ist, dass das Leistungssystem die Entmagnetisierungsenergie der Last sicher handhaben kann. Dies vermeidet oder reduziert die Möglichkeit, dass das Leistungssystem durch die Entmagnetisierungsenergie beschädigt wird. Aufgrund des offenbarten Verfahrens und der offenbarten Struktur ist es leichter, die Größe der Entmagnetisierungsschutzeinrichtungen, wie etwa der Freilaufdiode, zu bestimmen und sie brauchen nicht zu stark überdimensioniert zu werden, was Komponentenkosten einspart und die Größe des Leistungssystems reduziert.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden hier zusammengefasst. Andere Ausführungsformen lassen sich ebenfalls anhand der Gänze der Patentschrift und der hierin eingereichten Ansprüche verstehen.
  • Beispiel 1. Bei einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems: Verbinden einer externen Last mit einem Leistungsauslass des Leistungssystems, während ein Leistungsschalter des Leistungssystems ausgeschaltet ist, wobei der Leistungsschalter zwischen eine Leistungsversorgung des Leistungssystems und den Leistungsauslass gekoppelt ist; Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist; Bestimmen auf Basis der gemessenen einen oder mehreren elektrischen Charakteristika der externen Last, ob eine Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs für das Leistungssystem liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, Einschalten des Leistungsschalters.
  • Beispiel 2. Das Verfahren von Beispiel 1, wobei das Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last das Messen eines Widerstandswerts der externen Last umfasst.
  • Beispiel 3. Das Verfahren von Beispiel 2, wobei das Messen des Widerstandswerts der externen Last umfasst: Liefern eines Stroms durch den Leistungsauslass an die externe Last; und Messen eines Spannungsabfalls an der externen Last.
  • Beispiel 4. Das Verfahren von Beispiel 2, wobei das Bestimmen umfasst: Vergleichen des gemessenen Widerstandswerts der externen Last mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert; und Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn der gemessene Widerstandswert über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Beispiel 5. Das Verfahren von Beispiel 4, wobei das Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last weiterhin das Messen einer Induktivität der externen Last umfasst, wenn der gemessene Widerstandswert unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Beispiel 6. Das Verfahren von Beispiel 5, wobei das Bestimmen umfasst: Vergleichen der gemessenen Induktivität mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert; und Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn die gemessene Induktivität unter dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Beispiel 7. Das Verfahren von Beispiel 5, wobei das Messen der Induktivität der externen Last umfasst: Koppeln eines ersten Anschlusses eines Kondensators an den Leistungsauslass; Anlegen eines Spannungsimpulses an einen zweiten Anschluss des Kondensators; Starten eines Zeitgebers, wenn der Spannungsimpuls angelegt wird, wobei der Zeitgeber nach einer vorbestimmten Dauer abläuft; und Detektieren, ob eine Spannung an dem zweiten Anschluss des Kondensators einen vorbestimmten Spannungswert erreicht, bevor der Zeitgeber abläuft.
  • Beispiel 8. Das Verfahren von Beispiel 7, wobei das Bestimmen ein Bestimmen umfasst, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn die Spannung an dem zweiten Anschluss des Kondensators den vorbestimmten Spannungswert erreicht, bevor der Zeitgeber abläuft.
  • Beispiel 9. Das Verfahren von Beispiel 5, wobei das Messen der Induktivität der externen Last umfasst: Koppeln eines ersten Anschlusses eines Kondensators an den Leistungsauslass; Anlegen eines Spannungsimpulses an einen zweiten Anschluss des Kondensators; und Messen einer Dauer zwischen einem ersten Zeitpunkt, wenn der Spannungsimpuls angelegt wird, und einem zweiten Zeitpunkt, wenn eine Spannung an dem zweiten Anschluss des Kondensators einen vorbestimmten Spannungswert erreicht.
  • Beispiel 10. Das Verfahren von Beispiel 9, wobei das Messen der Induktivität der externen Last weiterhin ein Umwandeln der gemessenen Dauer in einen Induktivitätswert unter Verwendung einer vorbestimmten Beziehung zwischen der gemessenen Dauer und dem Induktivitätswert umfasst.
  • Beispiel 11. Das Verfahren von Beispiel 1, wobei das Bestimmen umfasst: Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last außerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn ein gemessener Widerstandswert der externen Last unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und eine gemessene Induktivität der externen Last über einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Beispiel 12. Das Verfahren von Beispiel 11, weiterhin umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last außerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, Ausgeschaltethalten des Leistungsschalters.
  • Beispiel 13. Ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems beinhaltet: Verbinden einer Last mit einem Ausgangsport des Leistungssystems, wobei die Last durch einen Leistungsschalter an eine Leistungsversorgung des Leistungssystems gekoppelt wird, wobei sich der Leistungsschalter in einem AUS-Zustand befindet, wenn die Last getrennt ist; Bestimmen, ob ein Widerstandswert der Last unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Widerstandswert der Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Bestimmen, ob eine Induktivität der Last über einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Induktivität der Last über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Halten des Leistungsschalters in dem AUS-Zustand.
  • Beispiel 14. Das Verfahren von Beispiel 13, weiterhin umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Widerstandswert der Last über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Einschalten des Leistungsschalters.
  • Beispiel 15. Das Verfahren von Beispiel 13, weiterhin umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Induktivität der Last unter dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Einschalten des Leistungsschalters.
  • Beispiel 16. Das Verfahren von Beispiel 13, wobei das Bestimmen, ob der Widerstandswert der Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, umfasst: Liefern eines Stroms an die Last durch den Ausgangsport, während sich der Leistungsschalter in dem AUS-Zustand befindet; und Vergleichen eines Spannungsabfalls an der Last mit einem vorbestimmten Spannungswert.
  • Beispiel 17. Das Verfahren von Beispiel 13, wobei das Bestimmen, ob die Induktivität der Last über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, umfasst: Liefern eines Spannungsimpulses an einen ersten Anschluss eines Kondensators, während sich der Leistungsschalter im AUS-Zustand befindet, wobei ein zweiter Anschluss des Kondensators mit dem Ausgangsport verbunden ist; und Detektieren, ob eine Spannung an dem ersten Anschluss des Kondensators innerhalb einer vorbestimmten Dauer auf einen vorbestimmten Spannungswert ansteigt.
  • Beispiel 18. Eine Leistungsschaltung enthält: einen Eingangsport; einen Ausgangsport; und ein Lastinduktivitätsmesssystem (LIMS), das zwischen den Eingangsport und den Ausgangsport gekoppelt ist, wobei das LIMS umfasst: eine erste Messschaltung, die ausgelegt ist zum Messen eines Widerstandswerts einer an den Ausgangsport gekoppelten externen Last, während ein zwischen eine Leistungsversorgung und den Ausgangsport gekoppelter Leistungsschalter ausgeschaltet ist; und eine zweite Messschaltung, die ausgelegt ist zum Messen einer Induktivität der externen Last, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist, wobei die Leistungsschaltung ausgelegt ist zum Einschalten des Leistungsschalters, wenn: der gemessene Widerstandswert der externen Last über einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; oder der gemessene Widerstandswert der externen Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und die gemessene Induktivität der externen Last unter einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Beispiel 19. Die Leistungsschaltung von Beispiel 18, weiterhin umfassend den Leistungsschalter, wobei der Leistungsschalter zwischen den Eingangsport und den Ausgangsport gekoppelt ist.
  • Beispiel 20. Die Leistungsschaltung von Beispiel 19, weiterhin umfassend die Leistungsversorgung, wobei die Leistungsversorgung an den Eingangsport gekoppelt ist und ausgelegt ist zum Liefern elektrischer Leistung an die externe Last, wenn der Leistungsschalter eingeschaltet ist.
  • Beispiel 21. Die Leistungsschaltung von Beispiel 18, wobei die Leistungsschaltung ausgebildet ist zum Messen der Induktivität der externen Last nach dem Bestimmen, dass der gemessene Widerstandswert unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Beispiel 22. Die Leistungsschaltung von Beispiel 18, wobei die Leistungsschaltung ausgebildet ist zum Ausgeschaltethalten des Leistungsschalters, wenn der gemessene Widerstandswert der externen Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und die gemessene Induktivität der externen Last über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinne ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich dem Fachmann bei Bezugnahme auf die Beschreibung. Deshalb sollen die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen oder Ausführungsformen einschließen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems, wobei das Verfahren umfasst: Verbinden einer externen Last mit einem Leistungsauslass des Leistungssystems, während ein Leistungsschalter des Leistungssystems ausgeschaltet ist, wobei der Leistungsschalter zwischen eine Leistungsversorgung des Leistungssystems und den Leistungsauslass gekoppelt ist; Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist; Bestimmen auf Basis der gemessenen einen oder mehreren elektrischen Charakteristika der externen Last, ob eine Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs für das Leistungssystem liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, Einschalten des Leistungsschalters.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last das Messen eines Widerstandswerts der externen Last umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Messen des Widerstandswerts der externen Last umfasst: Liefern eines Stroms durch den Leistungsauslass an die externe Last; und Messen eines Spannungsabfalls an der externen Last.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Bestimmen umfasst: Vergleichen des gemessenen Widerstandswerts der externen Last mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert; und Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn der gemessene Widerstandswert über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Messen einer oder mehrerer elektrischer Charakteristika der externen Last weiterhin das Messen einer Induktivität der externen Last umfasst, wenn der gemessene Widerstandswert unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen umfasst: Vergleichen der gemessenen Induktivität mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert; und Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn die gemessene Induktivität unter dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Messen der Induktivität der externen Last umfasst: Koppeln eines ersten Anschlusses eines Kondensators an den Leistungsauslass; Anlegen eines Spannungsimpulses an einen zweiten Anschluss des Kondensators; Starten eines Zeitgebers, wenn der Spannungsimpuls angelegt wird, wobei der Zeitgeber nach einer vorbestimmten Dauer abläuft; und Detektieren, ob eine Spannung an dem zweiten Anschluss des Kondensators einen vorbestimmten Spannungswert erreicht, bevor der Zeitgeber abläuft.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen ein Bestimmen umfasst, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last innerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn die Spannung an dem zweiten Anschluss des Kondensators den vorbestimmten Spannungswert erreicht, bevor der Zeitgeber abläuft.
  9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Messen der Induktivität der externen Last umfasst: Koppeln eines ersten Anschlusses eines Kondensators an den Leistungsauslass; Anlegen eines Spannungsimpulses an einen zweiten Anschluss des Kondensators; und Messen einer Dauer zwischen einem ersten Zeitpunkt, wenn der Spannungsimpuls angelegt wird, und einem zweiten Zeitpunkt, wenn eine Spannung an dem zweiten Anschluss des Kondensators einen vorbestimmten Spannungswert erreicht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Messen der Induktivität der externen Last weiterhin ein Umwandeln der gemessenen Dauer in einen Induktivitätswert unter Verwendung einer vorbestimmten Beziehung zwischen der gemessenen Dauer und dem Induktivitätswert umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Bestimmen umfasst: Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last außerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, wenn ein gemessener Widerstandswert der externen Last unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und eine gemessene Induktivität der externen Last über einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Entmagnetisierungsenergie der externen Last außerhalb des sicheren Arbeitsbereichs liegt, Ausgeschaltethalten des Leistungsschalters.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Leistungssystems, wobei das Verfahren umfasst: Verbinden einer Last mit einem Ausgangsport des Leistungssystems, wobei die Last durch einen Leistungsschalter an eine Leistungsversorgung des Leistungssystems gekoppelt wird, wobei sich der Leistungsschalter in einem AUS-Zustand befindet, wenn die Last getrennt ist; Bestimmen, ob ein Widerstandswert der Last unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Widerstandswert der Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Bestimmen, ob eine Induktivität der Last über einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Induktivität der Last über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Halten des Leistungsschalters in dem AUS-Zustand.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Widerstandswert der Last über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Einschalten des Leistungsschalters, und/oder als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Induktivität der Last unter dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, Einschalten des Leistungsschalters.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Bestimmen, ob der Widerstandswert der Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, umfasst: Liefern eines Stroms an die Last durch den Ausgangsport, während sich der Leistungsschalter in dem AUS-Zustand befindet; und Vergleichen eines Spannungsabfalls an der Last mit einem vorbestimmten Spannungswert.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, wobei das Bestimmen, ob die Induktivität der Last über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, umfasst: Liefern eines Spannungsimpulses an einen ersten Anschluss eines Kondensators, während sich der Leistungsschalter im AUS-Zustand befindet, wobei ein zweiter Anschluss des Kondensators mit dem Ausgangsport verbunden ist; und Detektieren, ob eine Spannung an dem ersten Anschluss des Kondensators innerhalb einer vorbestimmten Dauer auf einen vorbestimmten Spannungswert ansteigt.
  17. Leistungsschaltung, umfassend: einen Eingangsport; einen Ausgangsport; und ein Lastinduktivitätsmesssystem, das zwischen den Eingangsport und den Ausgangsport gekoppelt ist, wobei das Lastinduktivitätsmesssystem umfasst: eine erste Messschaltung, die ausgelegt ist zum Messen eines Widerstandswerts einer an den Ausgangsport gekoppelten externen Last, während ein zwischen eine Leistungsversorgung und den Ausgangsport gekoppelter Leistungsschalter ausgeschaltet ist; und eine zweite Messschaltung, die ausgelegt ist zum Messen einer Induktivität der externen Last, während der Leistungsschalter ausgeschaltet ist, wobei die Leistungsschaltung ausgelegt ist zum Einschalten des Leistungsschalters, wenn: der gemessene Widerstandswert der externen Last über einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt; oder der gemessene Widerstandswert der externen Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und die gemessene Induktivität der externen Last unter einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
  18. Leistungsschaltung nach Anspruch 17, weiterhin umfassend den Leistungsschalter, wobei der Leistungsschalter zwischen den Eingangsport und den Ausgangsport gekoppelt ist.
  19. Leistungsschaltung nach Anspruch 17 oder 18, weiterhin umfassend die Leistungsversorgung, wobei die Leistungsversorgung an den Eingangsport gekoppelt ist und ausgelegt ist zum Liefern elektrischer Leistung an die externe Last, wenn der Leistungsschalter eingeschaltet ist.
  20. Leistungsschaltung nach einem der Ansprüche 17-19, wobei die Leistungsschaltung ausgebildet ist zum Messen der Induktivität der externen Last nach dem Bestimmen, dass der gemessene Widerstandswert unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, und/oder wobei die Leistungsschaltung ausgebildet ist zum Ausgeschaltethalten des Leistungsschalters, wenn der gemessene Widerstandswert der externen Last unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und die gemessene Induktivität der externen Last über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt.
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