用於控制電氣部件的方法和控制單元的製作方法

2023-12-11 14:10:02 3

專利名稱：用於控制電氣部件的方法和控制單元的製作方法
用於控制電氣部件的方法和控制單元
現有技術本發明涉及具有電感性負載的電氣部件如繼電器、變壓器或電磁鐵的控制。這種電氣部件的一個例子是機動車啟動器的開關繼電器和接合繼電器。這種開關繼電器和/或接合繼電器可以構造有主繞組和卸除繞組。在此該主繞組承擔了送入繞組的功能，用於接合繼電器的送入。該第二繞組可以用作保持繞組。為了開關這兩個繞組而分別設置了一個場效應電晶體。根據申請人內部已知的現有技術，電氣部件具有兩個線圈，其中在卸除(LSschen)磁通時，能量基本由一個場效應電晶體來承擔。本發明的公開
本發明所基於的知識是，把在卸除時要釋放的能量分布到至少兩個場效應電晶體上，使得避免了單個場效應電晶體的過載。由於能夠為了卸除線圈電流而把能量分布到兩個場效應電晶體上，這兩個場效應電晶體可以設計得較小。此外還有利地省略了額外的部件來卸除線圈電流。
因此推薦了用於控制電氣部件的一種方法，其具有以下的步驟
該電氣部件提供有主繞組、作為該主繞組開關而構造的第一場效應電晶體(FET)以開關該主繞組、用於在斷開該主繞組時卸除該主繞組電感性負載的卸除繞組、以及作為該卸除繞組開關而構造的第二場效應電晶體(FET)以開關該卸除繞組，以及
在該卸除繞組的斷開過程中，在線性運行中運行該第一場效應電晶體，並在線性運行中或者在線性運行和斷開狀態之間的時鐘化(getakteten)運行中運行該第二場效應電晶體。
另外還推薦了一種用於控制電氣部件的控制單元，其中該電氣部件具有主繞組、作為該主繞組開關而構造的第一場效應電晶體以開關該主繞組、用於在斷開該主繞組時卸除該主繞組的電感性負載的卸除繞組、以及作為該卸除繞組開關而構造的第二場效應電晶體以開關該卸除繞組。在此該控制裝置適於，在該卸除繞組斷開過程中在線性運行中運行該第一場效應電晶體，並在線性運行中或者在線性運行和斷開狀態之間的時鐘化運行中運行該第二場效應電晶體。該控制單元可以在硬體技術上或者在硬體和軟體技術上來實施。在硬體技術實施中，該控制單元可以作為裝置比如作為微處理器、設備或者作為系統比如汽車控制設備的組成部分來構造。在硬體和軟體技術實施中，該控制單元可以作為電腦程式產品、作為函數、作為進程、作為程序代碼的組成部分或者作為可執行對象來構造。另外還推薦了具有上述控制單元的電氣部件。該電氣部件在此優選地是機動車的開關繼電器和/或接通繼電器。此外還推薦了具有一個或多個這種電氣部件的一種啟動器或啟動系統。在從屬權利要求中是在權利要求I中所述方法以及在權利要求8所述控制單元的有利擴展和改進。根據一個優選的改進，在卸除該主繞組之後並且在斷開該卸除繞組之前，在該卸除繞組的斷開過程中，該第一場效應電晶體在線性區域中被運行，該第二場效應電晶體在線性區域或在按時鐘區域中被運行。從而在卸除該主繞組時要釋放的能量被分布到這兩個場效應電晶體上，而沒有在斷開該卸除繞組時毀壞所述場效應電晶體之一的危險。根據另一優選的改進，該第一場效應電晶體和該第二場效應電晶體在該斷開過程期間在該線性運行中被運行。在此，優選地這兩個場效應電晶體的兩個過渡電阻或漏極/源極電阻被如此來調節，使得在整個斷開過程期間在兩個場效應電晶體中斷開能量的引入是相同的。根據另一優選的改進，在該斷開過程期間該第一場效應電晶體和該第二場效應電晶體被如此來控制，使得該第一場效應電晶體和該第二場效應電晶體的漏極/源極電阻如此來構造，使得在該斷開過程期間通過這兩個場效應電晶體所輸出的能量份額優選是相同的。
根據另一優選的改進，在斷開過程期間，以確定的漏極/源極電阻，該第一場效應電晶體在線性區域中被運行，該第二場效應電晶體在時鐘化運行中被運行。在此該時鐘化運行的時鐘優選地如此來調節，使得磁通被均勻地減少，並且流過主繞組和卸除繞組的電流持續地下降。從而有利地避免了電流可能再次增加。根據另一優選的改進，該時鐘化運行具有用於線性運行的脈衝間隔和脈衝。從而有利地不必給定固定的佔空比。如果由於場效應電晶體的確定布線而僅僅能夠調節確定的過渡電阻或源極/漏極電阻，那麼這尤其可能特別有利地被採用。根據該控制單元的另一優選的擴展，其設置用於在第一場效應電晶體接通和第二場效應電晶體關斷的運行狀態中、在該第一場效應電晶體關斷以及該第二場效應電晶體接通的卸除狀態中、在該第一場效應電晶體在線性區域並且該第二場效應電晶體在線性區域或在時鐘化運行中的斷開狀態中、以及在該第一場效應電晶體關斷並且該第二場效應電晶體關斷的靜止狀態中來運行該電氣部件。為了調節該運行狀態、卸除狀態、斷開狀態和靜止狀態，該控制單元有利地設置用於藉助第一控制信號來控制該第一 FET以及藉助第二控制信號來控制該第二 FET。在斷開過程中在這兩個FET的兩種運行情況中，也即在線性運行或在時鐘化運行中，本發明的效果所基於的是，通過在斷開該卸除繞組之前接通該主繞組使電流從該卸除繞組傳輸到該主繞組。由此該斷開能量被分布到這兩個FET上。尤其如果該主繞組的第一FET的過渡電阻不是足夠小，那麼該效果就可以通過短時地斷開該卸除繞組而被增強。本發明的其他實施例在附圖
中示出，並在下文說明中來更詳細解釋。其中
圖I示出了根據本發明的部件的一個示意電路框圖，
圖2示出了根據本發明的方法的一個第一實施例的示意流程圖，
圖3示出了根據本發明的方法的一個第二實施例的示意流程圖，
圖4示出了在圖3的方法中該第一 FET和第二 FET的漏極/源極電阻的時間曲線，
圖5示出了根據本發明的方法的一個第三實施例的示意流程圖，
圖6示出了在圖5的方法中該第一 FET和第二 FET的漏極/源極電阻的時間曲線。在圖I中示出了根據本發明的部件I的示意電路框圖。根據本發明的部件I具有主繞組2、第一 FET 3、卸除繞組4、第二 FET 5和磁芯6。該主繞組2具有預先確定的電感U、電阻R1和預先確定的匝數ni。類似地該卸除繞組3具有預先確定的電感L2、預先確定的電阻R2和預先確定的匝數n2。該主繞組2和該卸除繞組4圍繞共同的磁芯6來設置，尤其纏繞。該第一 FET 3作為開關來設置，以開關該主繞組2。另外該第二 FET 5作為開關來設置，以開關該卸除繞組4。在此該卸除繞組4尤其設置用於在斷開該主繞組2時來卸除該主繞組2的電感性負載。另外該部件I還具有控制單元7。該控制單元7設置用於在該卸除繞組4的斷開過程12中在線性運行8中來運行該第一 FET 3，並在線性運行8中或者在線性運行8與斷開狀態9之間的時鐘化運行10中來運行該第二 FET 5 (見圖4和6)。優選地，在該主繞組2的卸除過程之後並且在該卸除繞組4關斷之前，在該卸除繞組4的斷開過程12期間，該第一 FET 3在線性運行8中被運行，該第二 FET 5在線性運行8中或者在時鐘化運行10中被運行。為此該控制單元藉助一個第一控制信號S1來控制該第一 FET 3，並藉助一個第二控制信號S2來控制該第二 FET 5。 另外圖2示出了根據本發明方法的一個第一實施例的示意流程圖。圖2的實施例具有方法步驟201和202，並參照圖I來進行闡述。在方法步驟201中，該電子部件I被提供有主繞組2、作為該主繞組2的開關而構造的第一 FET 3以開關該主繞組2、卸除繞組4以卸除該主繞組2的電感性負載、以及作為該卸除繞組4的開關而構造的第二 FET 5以開關該卸除繞組4。在該方法步驟202中，在該卸除繞組4的斷開過程12中，該第一 FET 3在線性運行8中被運行，該第二 FET 5在線性運行8中或者在該線性運行8與斷開狀態9之間的一種時鐘化運行10中被運行。該斷開過程12位於該卸除過程11之後以及在這兩個FET 3和5的實際關斷13的時間點之前(見圖4和6)。圖3示出了本發明方法的一個第二實施例的示意流程圖。圖3的實施例具有方法步驟301至303，並參照圖4來進行闡述。圖4示出了在圖3的方法中該第一 FET 3及第二FET 5的漏極/源極電阻RSl和RS2的時間曲線。在此，圖4的時間軸t分為該部件I的卸除狀態11、斷開狀態12和靜止狀態13。在方法步驟301中，該部件I在卸除狀態11中被運行。在該卸除狀態11中該第一 FET 3處於斷開狀態9中，也即該漏極/源極電阻RSl是高歐姆的。另外在該卸除狀態11中，該第二 FET 3處於接通狀態14，也即該漏極/源極電阻RS2是低歐姆的，使得在斷開該主繞組2時所釋放的能量可以通過該卸除繞組4而被卸除。這尤其被稱作保持狀態。在該方法步驟302中，該部件I在斷開狀態12中被運行。在此該第一 FET 3在線性運行8中被運行。同樣該第二 FET 5在線性運行8中被運行。在該方法步驟303中該電氣部件I在靜止狀態13中被運行，也即兩個FET 3和5處於關斷狀態9中。圖5示出了本發明方法的一個第三實施例的示意流程圖。圖5的實施例具有方法步驟501至503，並參照圖6來進行闡述。圖6示出了在圖5的方法中該第一 FET 3及第二FET 5的漏極/源極電阻RSl和RS2的時間曲線。在此，圖6的時間軸t同樣分為該部件I的卸除狀態11、斷開狀態12和靜止狀態13。在方法步驟501中，該部件I在卸除狀態11中被運行。在該卸除狀態11中該第一 FET 3處於斷開狀態9中，也即該漏極/源極電阻RSl是高歐姆的。另外在該卸除狀態11中該第二 FET 3處於接通狀態14，也即該漏極/源極電阻RS2是低歐姆的。這尤其被稱作保持狀態。 在該方法步驟502中，該部件I在斷開狀態12中被運行。從而該第一 FET 3在線性運行8中被運行。另外該第二 FET 5在時鐘化運行10中被運行。在該時鐘化運行10中，在該線性運行8與斷開狀態9之間交替地切換。在該方法步驟503中，該電氣部件I在靜止狀態13中被運行，也即兩個FET 3和5處於關斷狀態9中。
權利要求
1.一種用於控制電氣部件(I)的方法，其具有 給該電氣開關(I)提供主繞組(2)、作為該主繞組(2)的開關而構造的第一場效應電晶體(3)以開關該主繞組(2)、用於在斷開該主繞組(2)時卸除該主繞組(2)電感性負載的卸除繞組(4)、以及作為該卸除繞組(4)的開關而構造的第二場效應電晶體(5)以開關該卸除繞組(4)，以及 在該卸除繞組(4)的斷開過程(12)中，在線性運行(8)中運行該第一場效應電晶體(3),並在線性運行(8)中或者在線性運行(8)和斷開狀態(9)之間的時鐘化運行(10)中運行該第二場效應電晶體(5 )。
2.根據權利要求I所述的方法，其中在卸除該主繞組(2)之後並且在關斷該卸除繞組(4)之前的斷開過程(12)期間，該第一場效應電晶體(3)在線性運行(8)中被運行，該第二場效應電晶體(5)在線性運行(8)中或者在時鐘化運行(10)中被運行。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其中在該斷開過程(12)期間，該第一場效應電晶體(3)和該第二場效應電晶體(5)在該線性運行(8)中被運行。
4.根據權利要求3所述的方法，其中在該斷開過程(12)期間，該第一場效應電晶體(3)和該第二場效應電晶體(5)被控制，使得該第一和第二場效應電晶體(3，5)的漏極/源極電阻(RS1，RS2)被構造為使得在該斷開過程(12)期間通過這兩個場效應電晶體(3，5)所輸出的能量基本是相同的。
5.根據權利要求I或2所述的方法，其中在該斷開過程(12)期間，以確定的漏極/源極電阻(RS1，RS2)，該第一場效應電晶體(3)在線性運行(8)中被運行，該第二場效應電晶體(5)在時鐘化運行(10)中被運行。
6.根據權利要求I或2所述的方法，其中在該斷開過程(12)期間，以確定的漏極/源極電阻(RS1，RS2)，該第一場效應電晶體(3)在線性運行(8)中被運行，該第二場效應電晶體(5)在時鐘化運行(10)中被運行，其中該時鐘化運行(10)的時鐘被調節為使得磁通被均勻地減少，並且流過主繞組(2)和卸除繞組(4)的電流持續地下降。
7.根據權利要求6所述的方法，其中該時鐘化運行具有用於線性運行(8)的脈衝間隔和脈衝。
8.一種用於控制電氣部件(I)的控制單元(7)， 其中該電氣開關(I)具有主繞組(2)、作為該主繞組(2)的開關而構造的第一場效應電晶體(3)以開關該主繞組(2)、用於在斷開該主繞組(2)時卸除該主繞組(2)電感性負載的卸除繞組(4)、以及作為該卸除繞組(4)的開關而構造的第二場效應電晶體(5)以開關該卸除繞組(4)， 其中該控制裝置(7)被設置用於，在該卸除繞組(4)的斷開過程(12)中，在線性運行(8)中運行該第一場效應電晶體(3)，並在線性運行(8)中或者在線性運行(8)和斷開狀態(9)之間的時鐘化運行(10)中運行該第二場效應電晶體(5)。
9.根據權利要求8所述的控制單元， 其中該控制單元(7)設置用於，在該第一場效應電晶體(3)接通並且該第二場效應電晶體(5)關斷的運行狀態中、在該第一場效應電晶體(3)關斷並且該第二場效應電晶體(5)接通的卸除狀態(11)中、在該第一場效應電晶體(3)處於線性運行(8)中並且該第二場效應電晶體(5 )處於線性運行(8 )中或者處於時鐘化運行(10 )中的斷開狀態(12 )中、以及在該第一場效應電晶體(3)關斷並且該第二場效應電晶體(5)關斷的靜止狀態(13)中來運行該電氣部件(I)。
10.根據權利要求9所述的控制單元， 其中該控制單元(7)為了調節該運行狀態、該卸除狀態(11)、該斷開狀態(12)以及該靜止狀態(13)而藉助第一控制信號(SI)來控制該第一場效應電晶體(3)，並藉助第二控制信號(S2 )來控制該第二場效應電晶體(5 )。
11.一種具有根據權利要求8至10之一所述的控制單元(7)的電氣部件(I)。
12.根據權利要求11所述的電氣部件，其中該電氣部件(I)作為機動車啟動器的開關繼電器和接合繼電器來構造。
13.一種具有根據權利要求12所述的電氣部件(I)的啟動器。
全文摘要
本發明提供了一種電氣部件，其具有主繞組(2)、作為該主繞組開關而構造的第一場效應電晶體(3)以開關該主繞組、用於在斷開該主繞組時卸除該主繞組電感性負載的卸除繞組(4)、以及作為該卸除繞組開關而構造的第二場效應電晶體(5)以開關該卸除繞組。在此，在該卸除繞組的斷開過程中，在線性運行中運行該第一場效應電晶體，並在線性運行中或者在線性運行和斷開狀態之間的時鐘化運行中運行該第二場效應電晶體。
文檔編號H01H50/44GK102725813SQ201180006017
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月13日 優先權日2010年1月14日
發明者H.許勒, S.哈特曼, S.圖姆巴克 申請人:羅伯特·博世有限公司