專利名稱：操作控制電路、尤其是應用于汽車中的控制電路的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的前序部分所述的方法，以及一種根據(jù)并列的權利要求所述的計算機程序和電存儲介質。
背景技術：
脈寬調制過的信號(以下稱作PWM信號)在電氣工程學的各種各樣應用中是公知的。涉及具有兩個關聯(lián)的邏輯電平或電勢的信號。這些信號在時間軸中通?？梢詴r間離散地或者時間連續(xù)地出現(xiàn)。PWM信號的主要應用領域涉及在數(shù)字系統(tǒng)中表示模擬量，如例如在鑒相器的情況下在時鐘控制調節(jié)環(huán)(Taktregelschleife)中或者在本情況下在控制任務處借助功率電子裝置中的橋式電路發(fā)現(xiàn)的那樣。由EP 1 341 294 Bl公知了一種用于應用于汽車中的H橋式電路，在該H橋式電路中通過可控開關裝置中的多于一個的開關裝置的開關來調整驅動電壓的預先給定的被時鐘控制的變化過程。這些開關裝置在此被驅動來使得在第一工作模式中僅在第一可控開關裝置處進行切換過程(Schaltungvorgaenge)，而在第二工作模式的情況下僅在第二可控開關裝置處進行切換過程，并且在兩個工作模式之間周期地轉換，使得針對帶有保持不變的符號的驅動電壓交替地在兩個輸出之一上產(chǎn)生被周期地時鐘控制的信號而在兩個輸出的另一輸出上同時產(chǎn)生恒定的信號。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是改進在應用控制電路時的工作安全性。該任務通過根據(jù)權利要求1所述的方法以及通過根據(jù)并列的權利要求所述的計算機程序和電存儲介質來解決。此外，對于本發(fā)明重要的特征在以下的描述和在附圖中被找到，其中這些特征不僅單獨地而且以不同組合對于本發(fā)明而言是重要的，無需對此再次明確地指出。根據(jù)本發(fā)明，利用如下事實在根據(jù)H橋的方式并且利用可彼此獨立地被控制的開關裝置在使用控制單元的一個或多個靜態(tài)的或者動態(tài)的控制信號的情況下工作的控制電路中，針對相同的功率結果關于兩極的負載，多個工作模式也是可能的。由此，在特定的工作模式下在兩極的負載上的信號以開關裝置的開關狀態(tài)的在此出現(xiàn)的組合相對期望值進行比較，以便探測輸出對工作電壓的電勢的可能的短路。本發(fā)明的優(yōu)點是，兩個輸出在負載的任何工作情況下都動態(tài)地被驅動，并且這樣可以可靠地識別輸出對工作電壓的電勢的可能的短路。為此在工作期間利用或者造成如下狀態(tài)在該狀態(tài)下，負載的驅動電壓至少短時地并且至少大致為零，為此在第一情況下，兩個輸出經(jīng)過兩個開關裝置同時與第一電勢連接，并且在第二情況下同時與第二電勢連接，而且在此，輸出電勢的表征在輸出上的驅動電壓的差逐個情況地被檢測并且在控制和調節(jié)裝置中遭受比較。此外，當橋的輸出級包含分流電阻時，得到了有用的簡化，其中分流電阻不僅可以與兩個輸出串聯(lián)地被布置而且可以與四個形成橋的開關串聯(lián)地被布置。在此，在橋的所有開關狀態(tài)下，流過分流電阻的電流連續(xù)地被確定并且相對閾值或期望值進行比較，使得在超過所述值時可以進行報警或者可以被轉換到應急工作。通過探測短路的可能性提高在控制電路工作時的安全性，因為可以避免對要驅動的部件的損傷以及避免了部件的用戶不期望的工作狀態(tài)。在此有意義的是，在驅動電壓應至少短時地并且至少大致為零的狀態(tài)期間，至少一次在第一情況與第二情況之間或者在第二情況與第一情況之間進行轉換。由此，在針對在驅動電壓上的負載沒有不利情況的情況下，輸出電勢在最短時間內變動(wechseln)，使得可以非?？焖俚刈R別并且關聯(lián)兩個輸出對兩個電勢的所有四個短路可能性。本發(fā)明的有利的擴展方案是驅動電壓應至少短時地并且至少大致為零的這種階段根據(jù)確定的時鐘控制方案(Taktschema)—次通過第一情況造成而另一次通過第二情況造成。這例如可以嚴格交替地發(fā)生。由此避免了在第一情況與第二情況之間的緊接著彼此跟隨的轉換，并且同樣避免了與此相聯(lián)系的不期望的切換頻率加倍，使得可以將熱負荷保持得小。在相應輸出上的輸出電勢的差被考慮作為表征在這些輸出上的控制電壓的量。可替換地或者附加地，該量也可以包括在輸出上的輸出電勢形式的兩個分量。這些量可以容易地被檢測并且供應所有對于全面的短路識別所需的信息。此外有利的是，表征驅動電壓的量分別與期望值進行比較。由此可能的是，不僅識別當前的短路存在，而且也更詳細地檢測或甚至描述所述短路的范圍和/或所述短路的影響。本發(fā)明的另一有用的擴展方案是將輸出電勢的在第一情況下所檢測到的差與輸出電勢的在第二情況下所檢測到的差進行比較。由此可能的是，在沒有預給定的期望值的情況下也識別出并且更詳細地描述短路的存在。當所檢測到的量與期望值的不允許的偏差或者在第一情況下所檢測到的量與在第二情況下所檢測到的量的不允許的偏差或者缺少量的變動被確定、錄入到故障存儲器中時，得到了本方法的另一優(yōu)點。故障存儲器例如可以在維護時被讀取，這能夠實現(xiàn)面向目標的并且因此成本低廉的修理。如下擴展方案是特別有用的在探測到的干擾情況下、即當所檢測到的量與期望值的不允許的偏差或者在第一情況下所檢測到的量與在第二情況下所檢測到的量的不允許的偏差或者缺少量的變動被確定時，那么所述擴展方案適配控制電路的工作，以便將干擾情況的影響保持得小。例如，在輸出對工作電壓的電勢之一存在短路時，改變負載上的驅動電壓。必要時，根據(jù)所識別的短路的方向，負載的按規(guī)定的驅動通過改變的控制信號可以再次被造成，或者可以允許、造成偏離的驅動電壓或者驅動電壓可以被完全斷開。此外有利的是，至少有時在第一工作模式中，僅第一開關裝置以時鐘控制方式被切換，而在第二工作模式中，僅第二開關裝置以時鐘控制方式被切換，并且周期地在一個工作周期之內在兩個工作模式之間變動，使得在驅動電壓的符號相同的情況下在第一工作模式中僅在第一輸出上存在被時鐘控制的信號，而在第二工作模式中僅在第二輸出上存在被時鐘控制的信號，并且相應另外的輸出具有靜態(tài)信號。由此不僅能針對如下這種工作情況產(chǎn)生對識別短路所需的輸出電勢變動在所述情況下，通過開關裝置的脈寬調制想要負載上的驅動電壓小于由工作電壓電勢得到的差；而且通過脈寬調制引起的電損耗功率也被分配到兩個開關裝置上并且因此單獨地被減小。當不僅在第一情況下而且在第二情況下兩個輸出電勢彼此分離地被檢測并且遭受分別與期望值的比較時，得到有用的擴展方案。短路的四種可能的類型為了進行區(qū)分需要至少兩個二進制值的測量結果。驅動電壓僅為唯一的量，而兩個輸出電勢的同時分析在僅僅一個檢測中已經(jīng)供應了兩個二進制值的測量結果。而在純檢測驅動電壓的情況下，為了限制短路需要在不同的開關狀態(tài)下的至少兩個測量。


在下文中參照附圖闡述了本發(fā)明的示例性實施形式。在附圖中
圖1示出帶有根據(jù)本發(fā)明的用于提供兩個輸出電勢的控制電路的裝置的方框電路圖； 圖2示出輸出電勢在負載上有正電壓的情況下的時序圖(a)、(b)和(c)； 圖3示出輸出電勢在兩個工作模式之間變動的方法并且在負載上有正電壓的情況下的時序圖4示出在負載上有負電壓的情況下的類似于圖3的時序圖； 圖5示出輸出電勢在具有零值的驅動電壓的工作情況下的時序圖； 圖6示出用于在正驅動電壓的情況下表示四個可能的短路類型的影響的圖1的電路圖的部分；
圖7示出在負驅動電壓的情況下的類似于圖6的電路圖8示出在驅動電壓為零值并且電路在第一電勢上的情況下的類似于圖6的電路圖； 圖9示出在驅動電壓為零值并且電路在第二電勢上的情況下的類似于圖6的電路圖； 圖10示例性地示出了輸出電勢的并且在假定輸出對電勢短路之后的時間變化過程； 圖11示出了在假定輸出對電勢短路的情況下的用于驅動圖1的控制電路的方法的流程圖12示出了具有與輸出串聯(lián)的分流電阻的類似于圖1的控制電路的部分；以及圖13示出了具有與橋的開關串聯(lián)的分流電阻的類似于圖1的控制電路的部分。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的控制電路10的裝置的方框電路圖。示出了 具有包含在其中的第一可控開關裝置16和第二可控開關裝置18的控制電路10 ；由開關裝置16和18 操縱的開關32、34、36、38的示意圖，所述開關32、34、36、38可以是電機開關或者也可以是半導體裝置；第一電勢22，所述第一電勢22例如可以是汽車的地；第二電勢對，所述第二電勢M例如可以是汽車的電池電壓；具有驅動電壓20的第一輸出12和第二輸出14，用于連接到負載30 ；控制單元40，所述控制單元40具有電存儲介質50和計算機程序52 ；輸出電勢沈和28從輸出12和14至控制單元40的反饋；兩個控制信號42和兩個控制信號44， 用于通過控制單元40控制開關裝置16和18。圖2在最上部的子圖(a)中示例性地示出了在輸出12和14上的輸出電勢沈和 28在負載30上有正驅動電壓20的情況下針對大約百分之七十的平均驅動電壓20的時間變化過程。僅開關裝置12以時鐘控制方式工作，如對應于現(xiàn)有技術那樣。輸出14對電勢 22的短路因此不能被識別。
圖2的中部子圖(b)在與此的時間比較(Zeitvergleich)中示出了尤其是也在驅動電壓20應短時地為零的狀態(tài)53 (在該圖和其他圖中，該狀態(tài)多次出現(xiàn)，但是該狀態(tài)在相應的圖中僅在最左邊在該狀態(tài)在時間上首次出現(xiàn)時被配備有附圖標記)期間的工作。在該狀態(tài)53之外，輸出電勢沈具有值UB，輸出電勢觀具有零值。在所述的狀態(tài)53期間，在第一情況與第二情況之間反復轉換。在第一情況下，兩個輸出電勢沈和觀等于零，在第二情況下，兩個輸出電勢26和觀等于UB0轉換在此緊接著彼此跟隨地發(fā)生。
圖2的下部子圖(c)在與此的時間比較中示出了又在驅動電壓20應短時地為零的狀態(tài)53期間的工作。在上面已經(jīng)提及的第一情況與同樣已經(jīng)在上面提及的第二情況之間，交替地從狀態(tài)53轉換到其他狀態(tài)。由此，避免還在狀態(tài)53期間在第一情況和第二情況之間的緊接著彼此跟隨的轉換，并且同樣避免了與此相聯(lián)系的不希望的切換頻率加倍。圖3示出了與圖2 (c)等效的在負載30上具有平均大約百分之七十的正驅動電壓20的工作情況，其中周期地以半個工作周期46在兩個工作模式之間轉換。在圖3中被示出在左側并且持續(xù)第一半周期的第一工作模式中，第二輸出電勢觀恒定地為零。第一輸出電勢沈在等于UB的輸出電勢與等于零的輸出電勢之間被時鐘控制(脈寬調制)。在圖3 中被示出在右側并且持續(xù)第二半周期的第二工作模式中，第一輸出電勢沈恒定地在UB上， 并且第二輸出電勢觀以時鐘控制方式(以脈寬調制方式)工作在UB和零之間。如可看到的那樣，工作周期46為此需要脈寬調制過的信號(PWM信號)的兩個時鐘周期的最小時間長度，但是該工作周期46也可以被大得多地確定尺寸。圖4示出了與圖3類似的在負載30上具有平均大約百分之七十的驅動電壓20的工作情況，其中驅動電壓20但是是負的。圖5示出了在輸出12和14上的輸出電勢沈和28在輸出12和14在工作周期46 的循環(huán)中在電勢22和M之間的周期的并且同向的轉換時針對在負載30上的驅動電壓20 消失的情況下的無電流的工作情況的時間變化過程。在第一工作模式中，亦即兩個輸出電勢沈和28恒定地在UB處，在第二情況下恒定地在零處。圖6示出了圖1的電路圖的部分，即具有四個開關32、34、36、38和負載30的實際 H電路，用于根據(jù)兩個閉合的開關32、38和兩個打開的開關34、36的位置闡述在正驅動電壓 20的情況下的四個可能的短路類型的影響。用數(shù)字“1”和“4”標明的短路在所示的開關位置沒有不利影響并且也是不可探測的。而用數(shù)字“2”和“3”標明的短路在所示的開關位置根據(jù)其相對于兩個閉合的開關32、38的電導的歐姆電導而對驅動電壓20產(chǎn)生影響。得到的驅動電壓20在符號上為正并且在零與通過短路類型和通過第二電勢M確定的值之間， 所述第二電勢M在此是汽車的電池電壓UB0針對帶有數(shù)字“ 1”或“4”的短路情況，驅動電壓20 (在所描述的等式中用“UA”命名)相應地對應于電池電壓UB。對于具有數(shù)字“2” 或“3”的短路情況，驅動電壓20具有大于或等于零的值。用數(shù)字“2”和“3”標明的短路在所繪出的開關位置不能單獨地通過所得到的驅動電壓20的符號和數(shù)值來區(qū)分，而是為此需要至少一個與此不同的根據(jù)圖8或者圖9的開關狀態(tài)。為此下面還進一步詳細地深入介紹。而在不測量驅動電壓20而是測量輸出電勢沈和28的擴展方案中，短路已經(jīng)能利用唯一的測量與四個短路類型之一關聯(lián)，只要短路不是與在當前開關狀態(tài)下閉合的開關 32、34、36、38并行地起作用。應理解的是，與根據(jù)本發(fā)明的測量方法的應用無關，圖6中用數(shù)字“2”或“3”標明的短路類型始終導致在電勢22和M之間的高通過電流，對此要采取相對應的措施。圖7示出了開關(32-38)的位置相對于圖6改變的控制電路左上和右下的開關 (32，38)打開，另外的開關(34，36)閉合。針對具有數(shù)字“2”或“3”的短路情況，驅動電壓 20 (在所描述的等式中用“UA”命名)分別對應于負的電池電壓UB。針對具有數(shù)字“1”或 “4”的短路情況，驅動電壓20具有小于或等于零的值。圖8示出了開關32-38)的位置相對于圖6和圖7再次改變的控制電路。左上和右上的開關32、36打開，另外的開關34、38閉合。針對具有數(shù)字“3”或“4”的短路情況，驅動電壓20 (在所描述的等式中用“UA”命名)分別對應于零值。針對具有數(shù)字“1”的短路情況，驅動電壓20具有大于或等于零的值。針對具有數(shù)字“2”的短路情況，驅動電壓20具有小于或等于零的值。圖9示出了開關34、38的位置相對于圖6、圖7和圖8再次改變的控制電路。左下和右下的開關34、38打開，另外的開關32、36閉合。針對具有數(shù)字“ 1”或“2”的短路情況，驅動電壓20 (在所描述的等式中用“UA”命名)分別對應于零值。針對具有數(shù)字“4”的短路情況，驅動電壓20具有大于或等于零的值。針對具有數(shù)字“3”的短路情況，驅動電壓 20具有小于或等于零的值。圖10示例性地示出了輸出電勢沈和28在假定輸出14對電勢22短路(在圖6至 9中的第四短路)的情況下的時間變化過程。示出了工作周期46，并且虛線示出了作為輸出14對電勢22短路的結果而消失的切換過程48。從時刻M起，控制和調節(jié)裝置40介入。 此外，示出了在輸出電勢沈上的于是連續(xù)發(fā)出的脈沖序列56和在輸出電勢觀上的連續(xù)發(fā)出的第一電勢22。要認識到的是，在工作周期46的第二部分中，短路的脈沖48導致在負載 30上的為百分之一百的平均驅動電壓20，而不是所要求的百分之七十。隨著時刻M的開始，控制和調節(jié)裝置40與所假定的故障情況適配地因而轉換到脈沖序列，如在此在工作周期46的第一部分中已產(chǎn)生的那樣。同時，該結果被探測為干擾情況，被錄入到故障存儲器中并且被通知給汽車的隨后的裝置。圖11示例性地示出了在假定輸出14對電勢22短路的情況下用于操作控制電路 10的方法的流程圖。在塊120中開始之后，在塊122中被同步到工作周期46或者產(chǎn)生工作周期46。根據(jù)控制和調節(jié)裝置40針對所希望的工作情況的當前預給定，在塊IM和1 中各產(chǎn)生兩個針對工作周期46的第一部分的控制信號42和44。緊接著，在塊1 和130 中各產(chǎn)生兩個針對工作周期46的第二部分的控制信號42和44。在比較器132和134中檢查控制信號42和44與輸出電勢沈和28的因果一致性。邏輯電路136在需要時控制決策器(EntSCheider)138 :(在無故障的情況下)在塊120上的循環(huán)是否被繼續(xù)，或者(在故障情況下)借助塊140和142針對開關裝置16和18是否各產(chǎn)生兩個改變過的控制信號42b和 44b。在塊144中判定通過圖11所描述的部分程序是否繼續(xù)、是否重復或者是否利用返回到進行調用的主程序部分而結束。應理解的是，如果(如在本發(fā)明的實施形式中所說明的那樣)輸出電勢26和觀的純變動被考慮作為針對在輸出12或14上的短路的標準，則該流程圖獲得偏離的結構。圖12示出了類似于圖1的控制電路的部分。補充地，與輸出12和14串聯(lián)地插入兩個分流電阻58、60，用于進行電流測量。
假定相對電勢22為正的電勢24。表格示例性地闡明了分析
權利要求
1.一種用于操作控制電路(10)、尤其是應用于汽車中的控制電路(10)的方法，該控制電路(10)具有第一輸出(12)和第二輸出(14)并且具有關聯(lián)的第一開關裝置(16)和關聯(lián)的第二開關裝置(18)，其中在輸出(12，14)之間的用于操作負載(30)的驅動電壓(20)通過如下方式形成第一輸出(12)通過開關裝置(16)選擇性地與第一電勢(22)或者第二電勢(24)相連，而第二輸出(14)通過開關裝置(18)選擇性地與第一電勢(22)或者第二電勢(24)相連；其中驅動電壓(20)應至少短時地并且至少大致為零的狀態(tài)在第一情況下通過兩個輸出(12，14)經(jīng)過兩個開關裝置(16，18)同時與第一電勢(22)相連來造成，而在第二情況下通過兩個輸出(12，14)經(jīng)過兩個開關裝置(16，18)同時與第二電勢(24)相連來造成；其特征在于，在控制電路(10)工作時，所述兩種情況被造成至少一次；并且不僅在第一情況下而且在第二情況下，表征在輸出(12，14)上的驅動電壓(20)或者表征流經(jīng)與輸出 (12，14)串聯(lián)和/或與開關(32-38)串聯(lián)布置的至少一個分流電阻(58，60 ；62-68)的電流的量(26，28 )被檢測并且遭受比較。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在驅動電壓(20)應至少短時地并且至少大致為零的狀態(tài)期間，在第一情況與第二情況之間或者在第二情況與第一情況之間轉換至少一次。
3.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，驅動電壓(20)應至少短時地并且至少大致為零的階段根據(jù)確定的時鐘控制方案一次通過第一情況造成而另一次通過第二情況造成。
4.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，表征在輸出上的驅動電壓(20)的量包括在相應的輸出上的輸出電勢(26二8)的差。
5.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，表征在輸出上的驅動電壓(20)的量包括在相應的輸出上的輸出電勢(26二8)的絕對值。
6.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，量(26，28)分別與期望值進行比較。
7.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，輸出電勢(26二8)的在第一情況下所檢測到的差與輸出電勢(26二8)的在第二情況下所檢測到的差進行比較。
8.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所檢測到的量(26二8)與期望值的不允許的偏差或者在第一情況下所檢測到的量(26二8)與在第二情況下所檢測到的量 (26,28)的不允許的偏差或者缺少量(26J8)的變動導致錄入到故障存儲器中。
9.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，當所檢測到的量(26二8)與期望值的不允許的偏差或者在第一情況下所檢測到的量(26 二8)與在第二情況下所檢測到的量 (26,28)的不允許的偏差或者缺少量(26J8)的變動被確定時，那么控制電路(10)的工作被轉換到應急工作。
10.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，至少有時在第一工作模式中僅第一開關裝置(16)以時鐘控制方式被切換，而在第二工作模式中僅第二開關裝置(18)以時鐘控制方式被切換，其中周期地在兩個工作模式之間變動來使得在驅動電壓(20)的符號相同的情況下在第一工作模式中僅在第一輸出(12)上存在被時鐘控制的信號，而在第二工作模式中僅在第二輸出(14)上存在被時鐘控制的信號，并且相應的另外的輸出具有靜態(tài)信號。
11.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，不僅在第一情況下而且在第二情況下，兩個輸出電勢(26二8)彼此分離地被檢測并且遭受分別與期望值的比較。
12.—種計算機程序(52)，其特征在于，該計算機程序(52)被編程用于應用于根據(jù)上述權利要求之一所述的方法中。
13.一種用于汽車中的控制和/或調節(jié)裝置(40)的電存儲介質(50)，其特征在于，在該電存儲介質(50)上存儲有用于應用于根據(jù)權利要求1至11所述的方法中的計算機程序(52)。
全文摘要
用于操作具有第一輸出(12)和第二輸出(14)并且具有關聯(lián)的第一開關裝置(16)和關聯(lián)的第二開關裝置(18)的控制電路(10)的方法，其中在輸出(12，14)之間的用于操作負載(30)、尤其是汽車的驅動電壓(20)通過如下方式形成第一輸出(12)通過開關裝置(16)選擇性地與第一電勢(22)或者第二電勢(24)相連，而第二輸出(14)通過開關裝置(18)選擇性地與第一電勢(22)或者第二電勢(24)相連；其中驅動電壓(20)應至少短時地并且至少大致為零的狀態(tài)在第一情況下通過兩個輸出(12，14)經(jīng)過兩個開關裝置(16，18)同時與第一電勢(22)相連來造成，而在第二情況下通過兩個輸出(12，14)經(jīng)過兩個開關裝置(16，18)同時與第二電勢(24)相連來造成；并且其中在控制電路(10)工作時，這兩種情況被造成至少一次；并且其中不僅在第一情況下而且在第二情況下，兩個輸出電勢(26，28)的差被檢測并且遭受比較，所述兩個輸出電勢(26，28)的差表征在輸出(12，14)上的驅動電壓(20)或者表征流經(jīng)與輸出(12，14)串聯(lián)和/或與開關(32-38)串聯(lián)布置的至少一個分流電阻(58，60；62-68)的電流。
文檔編號H02P7/00GK102396147SQ201080016758
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權日2009年4月17日
發(fā)明者格羅斯曼 A., 哈洛爾 M. 申請人:羅伯特·博世有限公司