專利名稱：監(jiān)控時鐘控制的負載回路的電性能的方法和用于執(zhí)行該方法的電路設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種用于監(jiān)控時鐘控制的負載回路的電性能的方法和一種用于執(zhí)行該方法的電路設(shè)備。
背景技術(shù)：
在時鐘控制的負載回路中通常存在對各個電路部件就其電性能并且由此就其運行能力(Fimktionsfaehigkeit)方面進行監(jiān)控的必要性。在此常用的是，對各個部件、譬如開關(guān)或者負載部件彼此分離地進行監(jiān)控。該方法方式導(dǎo)致分別僅對整個負載回路的電性能的部分方面進行監(jiān)控，而由此不能或至少非常費事地監(jiān)控整個負載回路的電性能以及基于此的故障分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種用于監(jiān)控時鐘控制的負載回路的電性能的方法來克服上面所描述的問題，其中負載回路具有至少一個歐姆部件和至少一個電感性部件，該方法具有如下步驟確定至少一個第一控制信號和至少一個第二控制信號，其中控制信號被確定為使得在以第一控制信號驅(qū)動負載回路時，負載回路的電感性特性占優(yōu)勢，而在以第二控制信號驅(qū)動負載回路時，負載回路的歐姆特性占優(yōu)勢；在以第一控制信號驅(qū)動負載回路時以及在以第二控制信號驅(qū)動負載回路時分別檢測與控制信號和所述一個/多個歐姆和/或電感性部件相關(guān)的測量量中的至少一個；確定所述測量量與基于電感性和歐姆部件的標稱值所期望的測量量的偏差；借助所確定的偏差對負載回路的狀態(tài)進行分類。根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的電路設(shè)備具有如下優(yōu)點整個負載回路的歐姆性能和/或電感性性能被完整地分析，并且由此可以非常可靠地發(fā)表關(guān)于整個負載回路的運行能力的見解以及必要時發(fā)表關(guān)于故障源的見解。優(yōu)選地，為了檢測測量量，使用了積分測量方法，如在較早的德國專利申請DE 10 2008 04 09 31中所描述的那樣。尤其是，在控制信號的脈沖持續(xù)時間短時，該測量方法提供了非常精確的結(jié)果。此外有利的是，根據(jù)本發(fā)明的方法不僅可以被用于在負載回路開始運轉(zhuǎn)之前的初始測試而且可以被用于監(jiān)控在連續(xù)運行中的負載回路。根據(jù)本發(fā)明的有利的實施形式，控制信號被確定為使得避免負載回路的機械激活。這在目前所使用的方法的情況下由于為此所需的控制脈沖的長度而會不能被保證，以致常常會發(fā)生對負載部件的不想要的激活，即例如發(fā)生電動機的起動或者閥的打開/閉合。
本發(fā)明的實施形式的其他特征和優(yōu)點從以下參照所附的附圖的描述中得到。


圖1示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的電路設(shè)備的示意圖， 圖2示出了測量量的與時間相關(guān)的變化曲線，
圖3示出了測量量的與脈沖持續(xù)時間相關(guān)的變化曲線，
圖4示出了測量量的與脈沖持續(xù)時間和歐姆性能以及電感性性能相關(guān)的變化曲線， 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程的示意圖。
具體實施例方式在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的方法可應(yīng)用于其上的負載回路的主要元件，以及示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的測量單元。負載回路100包括可控制的開關(guān)裝置101、電感性負載102和測量裝置103 (在最簡單的情況下為歐姆電阻(分流電阻)的形式)的串聯(lián)電路。開關(guān)裝置101的端子被連接到供電電壓UB上。測量裝置103的端子與地連接。測量裝置103被表示為歐姆電阻，但是也可以僅僅通過具有已知的電阻值的印制導(dǎo)線段來實現(xiàn)。開關(guān)裝置101由控制設(shè)備104加載有時鐘控制的脈寬調(diào)制過的控制信號，并且用于控制經(jīng)過負載回路100的通過電流，而且因此也控制經(jīng)過電感性負載102的通過電流。測量單元105可以檢測與控制信號以及負載回路100的歐姆部件和電感性部件相關(guān)的測量量中的一個或多個。測量量例如可以是測量裝置103中的電流、負載102上的電壓、開關(guān)裝置101 上的電壓降和/或供電電壓UB0這樣的負載回路100例如在控制電磁閥時出現(xiàn)。開關(guān)裝置101接著通常被實施為半導(dǎo)體開關(guān)，電感性負載102被實施為用于控制電磁閥的電磁線圈，而測量裝置103被實施為精密電阻。同樣，在控制直流電動機時出現(xiàn)這樣的負載回路。在此，開關(guān)裝置101例如被構(gòu)造為半導(dǎo)體開關(guān)。例如用于驅(qū)動液壓泵的直流電動機是負載102，并且具有已知的電阻的印制導(dǎo)線段用作測量裝置103。根據(jù)本發(fā)明的方法在下文中示例性地借助測量裝置103中的電流作為測量量來描述，但是類似地也可以被應(yīng)用于所有其他與控制信號以及負載回路的歐姆性能和電感性性能相關(guān)的測量量。在圖2中示意性地示出了在如下負載回路中的電流的典型變化曲線該負載回路僅由電感L和歐姆電阻R構(gòu)成。在接通時刻TO之后，電流I首先延遲地升高，這歸因于電感L，以便最后達到通過歐姆電阻R的值來確定的飽和值。因此，在具有短脈沖持續(xù)時間h 的控制脈沖的情況下，負載回路的電感性特性占優(yōu)勢，而在具有較長的脈沖持續(xù)時間^的控制脈沖的情況下，負載回路的歐姆特性占優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在為了監(jiān)控負載回路100的電性能在步驟S 501 (參見圖5)確定至少兩個控制信號，使得第一控制信號具有頻率和占空比，以致由負載回路100的電感性部件對在負載回路100中的通過電流產(chǎn)生影響，并且第二控制信號具有頻率和占空比，以致由負載回路100的歐姆部件對在負載回路100中的通過電流產(chǎn)生影響。頻率和占空比在此根據(jù)負載回路100的各個部件的標稱值來確定。在此，控制信號也可以被確定為使得避免負載回路100的機械激活，這在許多應(yīng)用情況下被期望。這樣，例如在檢查具有電動機作為負載部件的負載回路時應(yīng)絕對避免電機的不想要的起動。同樣，也不期望由于檢查而引起電磁閥的不想要的打開或者閉合。尤其是，在時鐘控制的負載回路中利用短的驅(qū)動脈沖測量相關(guān)的測量量是困難的且費事的。因此，在步驟S 502 (參見圖5)，為了檢測測量量而有利地采用積分測量方法， 如在較早的申請DE 10 2008 04 09 31中所描述的那樣。在下文中借助積分測量方法來描述根據(jù)本發(fā)明的方法，但是根據(jù)本發(fā)明的方法也可以類似地被應(yīng)用于對測量量的直接測量中。不僅負載回路100的電感性部件而且負載回路100的歐姆部件都具有所謂的標稱值Ltl或禮。如果以始終不變的電壓為前提，則得到作為負載回路100的電感性部件的標稱值Ltl、負載回路100的歐姆部件的標稱值R0以及控制信號的脈沖持續(xù)時間τ的函數(shù)F 的關(guān)于測量裝置103中的電流的電流積分/ Idt。因此，確定了電流積分的理論變化曲線 (Sollverlauf)(圖3)。由所使用的電部件的性能以及環(huán)境條件、譬如溫度所決定地，得到了圍繞理論變化曲線的公差范圍，允許起作用的負載回路100的電流積分f Idt的值在該公差范圍中移動。如果測量量在該公差范圍之外，則負載回路100可被分類為沒有運行能力的或者僅有限地有運行能力的。現(xiàn)在，如果兩個控制信號(如根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的那樣)被確定為使得針對第一控制信號，負載回路100的電感性特性占優(yōu)勢，而針對第二控制信號，負載回路的歐姆特性占優(yōu)勢，則電流積分/ Idt根據(jù)脈沖持續(xù)時間τ的變化曲線被分成兩個部分區(qū)域。在圖4中示意性地示出了用于純電感性負載回路的第一電流積分。如果又以始終不變的電壓為前提，則得到了作為函數(shù)Fl (L0, τ)的第一電流積分/ Idt，該函數(shù)Fl (L0, τ )僅僅還與負載回路的電感性部件的標稱值Ltl和控制信號的脈沖持續(xù)時間τ相關(guān)。此外，示出了針對純歐姆負載回路的第二電流積分，該第二電流積分在電壓恒定的前提條件下作為函數(shù)F2 (R0, τ )僅僅還與負載回路的歐姆部件的標稱值Rci和控制信號的脈沖持續(xù)時間τ相關(guān)。測量量的基于負載回路的電感性部件和歐姆部件的標稱值的理論變化曲線最后被用于進行分類。當然也針對這些理論變化曲線，基于所使用的電部件的性能和環(huán)境影響、諸如溫度得到公差范圍(此處未示出)，允許有運行能力的負載回路100的測量量在所述公差范圍中移動。然而，如果所測量的值在該公差范圍之外，則負載回路100可以被分類為沒有運行能力的或者僅有限地有運行能力的。為了進行分類，首先在步驟S 503 (參見圖5)確定了測量量與基于部件的標稱值所確定的理論變化曲線的偏差，也就是說，一方面確定了第一測量量與第一電流積分 / Idt=Fl (L0, τ )的偏差，以及另一方面確定了第二測量量與第二電流積分/ Idt=F2 (R0, τ)的偏差。根據(jù)這些偏差緊接著在步驟S 504 (參見圖5)對運行能力和有利地必要時也對故障源進行分類。該分類例如可以通過分類表、決策矩陣、特性曲線族或者也通過決策樹來實現(xiàn)。根據(jù)表、矩陣、特性曲線族或者樹的詳細程度，由此也可能進行非常詳細的故障診斷。例如，如果所測量的電流積分在電感性地發(fā)生影響的范圍中強烈偏離電感Ltl的標稱地期望的電流積分，則這指示電感性負載102中的線圈間短路(例如電機短路或者閥線圈短路)。而如果所測量的電流積分在歐姆地發(fā)生影響的范圍中具有與電阻Rtl的標稱地期望的電流積分的強烈偏差，則這指示開關(guān)裝置101的擊穿(Durchlegieren)。根據(jù)本發(fā)明的方法在組合不僅與所期望的電感性特性而且與所期望的歐姆特性的偏差時提供了特別的優(yōu)點。以這種方式，也可以識別出如下故障所述故障不能通過分析各個測量量被檢測到。這樣，例如電感性負載102 (例如直流電動機)的相對高歐姆的分流一方面導(dǎo)致了歐姆電阻的降低而另一方面也導(dǎo)致了電感的降低。僅通過同時觀察和分析與期望的標稱值的兩個偏差就能識別出這樣的故障。根據(jù)本發(fā)明的方法不僅可以用作在負載回路100開始運轉(zhuǎn)之前的初始測試而且可以用作對連續(xù)運行中的負載回路100的持續(xù)監(jiān)控。針對初始測試，在此，第一控制信號有利地被確定為具有相對高的頻率和相對小的脈沖持續(xù)時間的信號。第二控制信號被確定為具有相對低的頻率、但是具有比較大的、優(yōu)選地為中等的脈沖寬度的信號。而對于連續(xù)運行中的負載回路100的持續(xù)監(jiān)控，有利地在占空比始終不變的情況下周期地改變控制信號的頻率。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控時鐘控制的負載回路(100)的電性能的方法，其中負載回路(100)具有至少一個歐姆部件和至少一個電感性部件，該方法具有如下步驟-確定至少一個第一控制信號和至少一個第二控制信號，其中控制信號被確定為使得在以第一控制信號驅(qū)動負載回路(100)時，負載回路(100)的電感性特性占優(yōu)勢，而在以第二控制信號驅(qū)動負載回路(100)時，負載回路(100)的歐姆特性占優(yōu)勢，-在以第一控制信號驅(qū)動負載回路(100)時以及在以第二控制信號驅(qū)動負載回路(100)時，分別檢測與控制信號和所述一個/多個歐姆部件和/或電感性部件相關(guān)的測量量中的至少一個，-確定所述測量量與基于電感性部件和歐姆部件的標稱值所期望的測量量的偏差， -根據(jù)所確定的偏差對負載回路(100)的狀態(tài)進行分類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制信號中的至少一個包括至少兩個控制脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，為了檢測測量量而使用積分測量方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，負載回路(100)具有至少一個開關(guān)裝置(101)和至少一個電感性負載(102)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，負載(102)是直流電動機或者電磁閥的電磁線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，在開關(guān)裝置(101)上的電壓降、在負載(102) 上的電壓降和/或供電電壓(UB)用作測量量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的方法，其中，負載回路(100)具有測量裝置(103)，并且測量裝置(103)中的電流用作測量量。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，控制信號被確定為使得避免負載回路 (100)的不想要的機械激活。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，該方法被執(zhí)行為在負載回路(100)開始運轉(zhuǎn)之前的初始測試。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，第一控制信號和第二控制信號被確定為使得第一控制信號的頻率高于第二控制信號的頻率，并且第一控制信號的脈沖持續(xù)時間小于第二控制信號的脈沖持續(xù)時間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其中，該方法在負載回路(100)連續(xù)運行中被執(zhí)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，第一控制信號和第二控制信號被確定為使得在占空比始終不變的情況下周期地改變控制信號的頻率。
13.一種用于監(jiān)控時鐘控制的負載回路的電性能的電路設(shè)備，其中負載回路包括至少一個開關(guān)裝置(101)和至少一個電感性負載(102)，該電路設(shè)備具有-用于控制開關(guān)裝置(101)的控制設(shè)備(104)，以及 -用于檢測和分析測量量的測量單元(105)，其中該電路設(shè)備被設(shè)立來用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的監(jiān)控方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控時鐘控制的負載回路(100)的電性能的方法以及電路設(shè)備，其中負載回路具有至少一個歐姆部件和至少一個電感性部件，該方法具有如下步驟確定至少一個第一控制信號和至少一個第二控制信號，其中控制信號被確定為使得在以第一控制信號驅(qū)動負載回路(100)時，負載回路(100)的電感性特性占優(yōu)勢，而在以第二控制信號驅(qū)動負載回路(100)時，負載回路(100)的歐姆特性占優(yōu)勢；在以第一控制信號驅(qū)動負載回路(100)時以及在以第二控制信號驅(qū)動負載回路(100)時，分別檢測與控制信號和所述一個/多個歐姆部件和/或電感性部件相關(guān)的測量量中的至少一個；確定所述測量量與基于電感性和歐姆部件的標稱值所期望的測量量的偏差；根據(jù)所確定的偏差對負載回路(100)的狀態(tài)進行分類。
文檔編號G01R27/26GK102348992SQ201080010960
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者施米特萊因 A., 鮑姆格特納 R. 申請人:羅伯特·博世有限公司