用於切換電負載的電路裝置的製作方法

2023-10-21 03:30:52 2

專利名稱：用於切換電負載的電路裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於藉助與電負載、尤其是電磁閥相關的開關裝置、尤其是電晶體來切換所述負載的電路裝置，其中該電路裝置具有至少一個分析電路。該分析電路包括至少一個與開關裝置串聯的測量電阻、至少一個用於確定與短路電流相對應的量的第一分析裝置以及至少一個用於確定與負載電流相對應的量的第二分析裝置。
背景技術：
用於藉助與電負載相關的開關裝置(尤其是電晶體)來切換所述負載和用於識別短路的電路裝置是公知的。短路的識別用於使開關裝置斷開，以便在(例如負載)短路的情況下避免由於過大的電流而損害開關裝置。為此常見的是，確定開關裝置上的電壓降並且依據該電壓降來確定短路。特別是在使用電晶體作為開關裝置的情況下，電晶體本身在閉合狀態下形成的電阻與電晶體的溫度有關。因此，在開關裝置上的電壓降與稱作短路電流的在短路情況下流動的電流之間沒有直接關係。另一方面，同樣常見的是，流經電負載的電流藉助分析電路來確定。依據這樣確定的電流同樣可以查明短路。這種分析電路被設計用於連續地確定與流經負載的電流相對應的量。依據該量確定是否存在短路在連接在分析電路下遊的分析設備中進行。這種具有多級分析電路的電路裝置通常對於查明短路而言過於緩慢，並且因而不可在開關裝置由於短路而被損害之前使該開關裝置斷開。

發明內容
與此相對，具有在權利要求1中所述的特徵的電路裝置具有如下優點與短路電流相對應的量單獨地、與溫度無關地並且足夠快速地被確定。為此，第一分析裝置與測量電阻並聯。根據本發明的電路裝置因此具有至少一個第一分析裝置和至少一個第二分析裝置，所述至少一個第一分析裝置被設計並且被優化以確定與短路電流相對應的量，所述至少一個第二分析裝置不同於第一分析裝置並且被設計和被優化以確定與負載電流相對應的量。短路電流被理解為在所施加的確定的電壓的情況下在短路情況下流經開關裝置的那個電流。負載電流被理解為在正常運行時、即未處於短路情況下流經電負載的電流。通過設置彼此分開地確定短路電流和負載電流的兩個分析裝置並且通過將第一分析裝置與測量電阻並聯，實現獨立且快速地確定和分析這兩個量。在此，不必考慮框架條件 (Rahmenbedingung)、譬如部件的溫度。負載例如是電磁閥，即感性負載。本發明的擴展方案規定，用於確定與負載電流相對應的量的第二分析裝置與測量電阻並聯。通過將第二分析裝置與測量電阻並聯，可以彼此獨立地確定短路電流和負載電流，其中僅使用唯一的測量電阻。該測量電阻也可以包括多個彼此組合的或連接的電阻。 通過採用兩個獨立的分析裝置來確定與短路電流相對應的量和與負載電流相對應的量，這些分析裝置可以根據相應的電流範圍被設計和被優化，以便可以實現對這兩個量的精確分析。本發明的擴展方案規定，分析電路具有另外的測量電阻，第二分析裝置與該另外的測量電阻並聯。在該電路裝置中，測量電阻與第一分析裝置一起並且另外的測量電阻與第二分析裝置一起形成分析電路。在此，測量電阻和第一分析裝置可以互相協調來使得可以確定與短路電流相對應的量或確定短路。另外的測量電阻和第二分析裝置可以互相協調來使得可以確定與負載電流相對應的量。通過分別將分析裝置與測量電阻並聯可以通過在相應的測量電阻上的電壓降來確定與相應的電流相對應的量。本發明的擴展方案規定，測量電阻的電阻小於另外的測量電阻的電阻。用於確定與短路電流相對應的量的測量電阻可以明顯小於用於確定與負載電流相對應的量的另外的測量電阻的電阻。因而，測量電阻優選地與另外的測量電阻相比是低歐姆的。在短路的情況下，比在負載正常運行時明顯更大的電流流動。因而，已經可以利用明顯更小的電阻足夠精確地確定與短路電流相對應的量。此外，在測量電阻上的電壓降可以這樣被最小化，由此該電路需要更少的能量。本發明的擴展方案規定，第一分析裝置具有比較器。用於確定與短路電流相對應的量的第一分析裝置首先要能夠快速地識別短路。為此，比較器是特別合適的分析裝置，因為比較器直接提供(例如電壓的)量比較的結果。因而可能的是，將與短路電流相對應的量直接與預先給定的量進行比較。該比較的結果給予關於是否存在短路的答覆。這樣，依據比較器的結果可以在不使用另外的分析裝置的情況下直接確定短路。在該情況下，通過比較器的輸出可以直接對開關裝置的激勵設備(Ansteuereinrichtimg)產生影響。本發明的擴展方案規定，第二分析裝置具有運算放大器、尤其是差分放大器。用於確定與負載電流相對應的量的第二分析裝置與第一分析裝置相比不應查明確定的狀態(即短路)，而是應(優選連續地)確定與負載電流相對應的量。為此，差分放大器尤其是特別合適的，因為差分放大器依據在與分析裝置並聯的電阻上降落的電壓而適於確定與負載電流相對應的量。本發明的擴展方案規定，測量電阻和另外的測量電阻串聯。這可以藉助連接線路來設置。通過這種將兩個測量電阻直接串聯例如可以實現針對這兩個電阻的共同散熱。本發明的擴展方案規定，共同的測量線路在測量電阻和另外的測量電阻之間分支，並且不僅與第一分析裝置而且與第二分析裝置連接。支路因此被設置在連接線路中。 通過與第一和第二分析裝置連接的共同的測量線路，兩個分析裝置可以利用僅僅三個測量線路而被連接到這兩個測量電阻上。如果這兩個分析裝置例如共同被布置在單獨的電路板上，則得到了在該電路板與測量電阻之間的連接的簡化，也就是說需要三個測量線路而不是四個測量線路。本發明的擴展方案規定，測量電阻以電路技術的方式與地連接。通過將用於確定與短路電流相對應的量的測量電阻與地連接，例如可能相對於地對在短路電阻上降落的電壓進行分析。這種分析尤其是與比較器組合而可以簡單地被實現。本發明的擴展方案規定，第一或第二分析裝置的輸入測量範圍與對應於短路電流的量或與對應於負載電流的量匹配。通過使輸入測量範圍匹配，可能不僅非常精確地測量與短路電流相對應的量，而且非常精確地測量與負載電流相對應的量。當測量電阻在沒有匹配分析裝置的輸入測量範圍的情況下不適合或者僅有條件地適合不僅確定與短路電流相對應的量而且確定與負載電流相對應的量時，這是特別有利的。


隨後依據在附圖中所示的實施形式闡述了本發明，而這些附圖並不表示對本發明的限制。其中
圖1示出了根據本發明的電路的第一實施例，以及圖2示出了根據本發明的電路的另外的實施例。
具體實施例方式圖1示出了具有電負載3的第一電路裝置1，該電負載3以電路技術的方式一方面與第一開關裝置5相連接。第一激勵設備9對第一開關裝置5產生影響，使得該開關裝置5 可以被斷開和被閉合。負載3在另一方面通過第二開關裝置11以電路技術的方式與電壓供給設備13處於連接。電壓供給設備13提供電壓UBatt。第二激勵設備15對第二開關裝置11產生影響，使得該第二開關裝置11可以被斷開和被閉合。當這兩個開關裝置5和11 被閉合時，電負載3被接通。一旦開關裝置5和11之一被斷開，負載3就被關斷。測量電阻17 —方面以電路技術的方式與地7連接，而另一方面通過連接線路19 與另外的測量電阻21連接。另外的測量電阻21通過開關裝置5與負載3連接。與測量電阻17並聯有第一分析裝置23，所述第一分析裝置23用於確定與短路電流相對應的量。與另外的測量電阻21並聯有第二分析裝置25，所述第二分析裝置25用於確定與負載電流相對應的量。在此，短路電流對應於在(例如負載3)短路時流經開關裝置5和11的電流。負載電流對應於在負載3正常運行時流經該負載3的電流。分析裝置23和25以共同的測量線路27被連接到測量電阻17和21的連接線路19上。第一分析裝置23示例性地與開關裝置5的第一激勵設備9以電路技術的方式連接，使得第一激勵設備9依據第一分析裝置23的信號可以使開關裝置5斷開，該第一分析裝置23的信號例如在查明短路時藉助分析裝置23被輸出。這樣，實現了直接且快速的短路保護，該短路保護與另外的參數、譬如部件的溫度無關地在短路情況下使開關裝置5斷開。由此同時保護了開關裝置11，因為在開關裝置5斷開時沒有電流可以流經開關裝置11。第二分析裝置25例如可以與此處未示出的控制和/或調節設備連接，所述控制和/或調節設備又可以對開關裝置5和11的激勵設備9和15或者直接對開關裝置5和11產生影響，由此在正常運行時可以控制和/或調節開關裝置5和/或11的斷開和閉合。為此，控制和/或調節設備提供第二分析裝置25的信號，所述第二分析裝置25的信號例如對應於與負載電流相對應的量的變化過程。因此， 例如，電流調節通過電壓的時鐘控制(Takten)來進行。此外可能的是，依據與負載電流相對應的量導出關於負載3的信息。在確定與負載電流相對應的量得到沒有電流流經負載3 的情況下，例如可以起因於負載3具有故障。此外，通過分析與負載電流相對應的量的變化過程例如可以查明構造為電磁閥的負載3的斷開或斷開時刻。第一電路裝置1附加地具有二極體四。通過將二極體四與負載3和測量電阻17和21並聯布置而實現了續流迴路 (Freilaufkreis) 31，該續流迴路31例如當電負載3具有感性特性時保護該電負載3不受損害。圖2示出了根據本發明的電路裝置1的第二電路裝置2。與圖1的元件相對應的元件被配備有相同的附圖標記。圖2同樣具有電負載3，該電負載3以電路技術的方式被布置在電壓供給設備13與第一開關裝置5之間。第一激勵設備9對開關裝置5產生影響，使得開關裝置5可以被斷開和被閉合。此外，測量電阻17與負載3串聯。測量電阻17此外還與地7連接。第一分析裝置23與測量電阻17並聯。第二分析裝置25與第一分析裝置 23不同，但同樣與測量電阻17並聯。用於確定與短路電流相對應的量的第一分析裝置23 對第一激勵設備9產生影響來使得該第一激勵設備9在短路情況下、尤其是當負載3具有短路時使開關裝置5斷開，以致該開關裝置5不受在短路情況下流動的電流損害。此外，這裡未示出的控制和/或調節設備可以對第一激勵設備9產生影響，該控制和/或調節設備在電路裝置2正常運行時通過第一激勵設備9使開關裝置5斷開或者閉合。用於確定與負載電流相對應的量的第二分析裝置25同樣可以與控制和/或調節設備連接。控制和/或調節設備這樣獲得與對應於負載電流的量的變化過程相對應的信號。通過該信號必要時可以依據開關裝置5來控制和/或調節負載3的正常運行。通過將確定與短路電流相對應的量和確定與負載電流相對應的量分開可以彼此獨立地確定負載電流和短路電流。為此可以設置的是，第一分析裝置23和第二分析裝置25的輸入測量範圍分別與對應於短路電流的量相匹配或與對應於負載電流的量相匹配，尤其是當測量電阻17不允許足夠精確地或者足夠快速地確定這兩個量時。
權利要求
1.一種用於藉助至少一個與電負載(3)、尤其是電磁閥相關的開關裝置(5)、尤其是電晶體來切換所述負載(3)的電路裝置，其中該電路裝置具有至少一個分析電路，所述至少一個分析電路具有至少一個與所述開關裝置(5)串聯的測量電阻(17)、至少一個用於確定與短路電流相對應的量的第一分析裝置(23)和至少一個用於確定與負載電流相對應的量的第二分析裝置(25)，其特徵在於，第一分析裝置(23)與測量電阻(17)並聯。
2.根據權利要求1所述的電路裝置，其特徵在於，第二分析裝置(25)與測量電阻(17) 並聯。
3.根據權利要求1所述的電路裝置，其特徵在於，分析電路具有另外的測量電阻(21)， 第二分析裝置(25)與所述另外的測量電阻(21)並聯。
4.根據權利要求3所述的電路裝置，其特徵在於，測量電阻(17)的電阻小於另外的測量電阻(21)的電阻。
5.根據上述權利要求之一所述的電路裝置，其特徵在於，第一分析裝置(23)具有比較ο
6.根據上述權利要求之一所述的電路裝置，其特徵在於，第二分析裝置(25)具有運算放大器、尤其是差分放大器。
7.根據權利要求3至6之一所述的電路裝置，其特徵在於，測量電阻和另外的測量電阻 (17,21)串聯。
8.根據權利要求7所述的電路裝置，其特徵在於，共同的測量線路(27)在測量電阻與另外的測量電阻(17，21)之間分支，並且不僅與第一分析裝置(23)而且與第二分析裝置 (25)連接。
9.根據上述權利要求之一所述的電路裝置，其特徵在於，測量電阻(17)以電路技術的方式與地(17)連接。
10.根據上述權利要求之一所述的電路裝置，其特徵在於，第一或第二分析裝置(23， 25)的輸入測量範圍與對應於短路電流的量相匹配或與對應於負載電流的量相匹配。
全文摘要
建議了一種用於藉助至少一個與電負載(3)、尤其是電磁閥相關的開關裝置(5)、尤其是電晶體來切換所述負載(3)的電路裝置。該電路裝置具有至少一個分析電路，所述至少一個分析電路包括至少一個與開關裝置(5)串聯的測量電阻(17)、至少一個用於確定與短路電流相對應的量的第一分析裝置(23)和至少一個用於確定與負載電流相對應的量的第二分析裝置(25)。該電路裝置的特點在於，第一分析裝置(23)與測量電阻(17)並聯。
文檔編號F16K37/00GK102511010SQ201080042616
公開日2012年6月20日 申請日期2010年9月8日 優先權日2009年9月24日
發明者B·舍林, G·赫格勒, M·奧恩塞爾, P·鮑爾, R·鮑爾, T·霍爾斯特, Y·喬維特 申請人:羅伯特·博世有限公司