切换结构中的开路检测制造技术

一种供电设备，包括：切换结构，其被适配用于根据功率开关的至少一个操控信号来操纵电感负载中的直流电流，异常检测装置，其生成从负载到切换结构的接线处的开路类型的异常检测信息。所述异常检测装置包括：在电感负载中流通的电流的测量装置，连续地比较所测量的电流与阈值的装置；对在其期间所测量的电流以持续的方式保持小于阈值的持续时间进行计数的装置，其在如果所计数的持续时间大于参考持续时间以及如果操控信号的占空比大于阈值的情况下递送异常检测信息，所述参考持续时间是操控信号的周期的k倍，其中k＞1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及电感负载的操控。本专利技术更具体地涉及可能在诸如例如晶体管桥之类的切换结构的接线中出现的异常（如开路）的检测，所述切换结构被适配用于操纵在这样的电感负载中具有确定的值的电流。本专利技术特别是在机动车辆的领域中找到应用。本专利技术可以实施在例如集成了切换结构（诸如H式晶体管桥）的电子电路中。
技术介绍
在机动车辆工业中，这样的电路被用于操控在如（例如）电动机的电感负载中的电流的方向和/或强度。这些电动机可以使用在致动器的电子操控系统中。其可以涉及例如以下各项的操控设备：节气门（或ETC设备，“Electronic Throttle Control（电子节气门控制）”的英文缩写），或燃烧气体的再循环阀门（或“EGR设备”，EGR是“Exhaust Gas Recirculation（废气再循环）”的英语缩写），或在发动机控制或其它中使用的任何其它阀门。更一般地，其可以涉及由电动机致动的任何设备，诸如例如车门玻璃升降器。这样的电感负载的供电一般使用切换（commutation）结构，诸如H式的开关桥。H式的桥包括四个功率开关，即在正供电（例如产生正供电电压的电池）侧的两个“高侧”开关，以及在负供电或接地侧的两个“低侧”开关。每个开关一般包括功率MOS（“Metal Oxyde Semiconductor（金属氧化物半导体）”的英文首字母缩写）晶体管。在由切换电路递送的注入在电感负载中的电流的量一般由根据定值（consigne）操控信号所产生的用于操控四个晶体管的模拟信号的序列来被操控。定值操控信号和用于操控的模拟信号一般是脉冲宽度调制的信号，或PWM（英语“Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制）”）信号。电感负载的操控可以被划分成两个大阶段，所述阶段是操控阶段和空转（roue libre）阶段，在所述操控阶段中来自操控电路的电流根据确定的策略被注入到电感负载中，在所述空转阶段中来自电感负载的感应电流在电路中被排出。电流的流通方向以及在电感负载中递送的电流的量取决于占空比以及用于操控的模拟信号的状态的不同组合。以下详细描述根据层状架构的系统的功能分解的示例。层次中最高的、命名为“应用”层21的层使得能够选择（初始化）参数设置。定值操控信号在系统的称为“操纵”层22的层处生成，所述“操纵”层22置于“操控”层23之上，所述“操控”层23本身在由H桥的电子元件构成的“硬件”层24之上。在硬件和/或逻辑的实现方式中，“操控”层23和“硬件”层24可以实现在相同的集成电路中。“应用”层21和“操纵”层22可以实施在用于机动车辆的计算机的微处理器中。所确定的策略促使以定值操控信号的频率来在某些确定的配置中操控H桥。相反，其它配置是禁止的，如，例如这样一种配置：其中在电池和接地之间产生短路的高侧开关和低侧开关被同时闭合。在切换结构的接线处可能突然发生物理异常，如在H桥的输出端上的开路。这样的异常的出现在电感负载的操控阶段期间可能产生由H桥操纵的致动器的不良运转。在空转阶段期间，其可能阻止电感负载所感生的电流排出。这些异常在某些情况中可能对所操纵的致动器（电感负载）或H桥造成不可逆的损害。为了预防与致动器或H桥的降级或与甚至系统处的开路的存在有关的风险，存在一些技术来在诸如H桥之类的切换结构中检测开路。可能的技术在于借助于电流传感器、以欧姆表的方式来实现电流连续性的测量。在切换电路中施加的电流的强度被测量并且与阈值相比较。当所测量的电流的强度小于阈值时，那么确定在切换结构中存在开路。该技术简单并且有效，但是它必须在H桥的去激活状态中、也就是说在桥的正常运转之外实现。文献US 7,548,070中已知的方法与以上的技术相比具有的优势是其基于在H桥的激活状态中、也就是说在桥的正常运转期间在切换结构的输出端上对电压的连续测量的原理。在文献US 7,548,070中描述的技术的缺点在桥的负载是电动机、所述电动机由于具有大占空比的操控而达到高旋转速度时出现。在操控的之后的停止时，电动机的反-电动的力很大并且可能使得电流突然下跌，甚至成功地能使在H桥的两个输出端之间的电流的方向倒向。该现象，本质上是瞬变的，于是造成误检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于消除或至少减轻前述现有技术的缺点中的全部或部分。为此，本专利技术的第一方面提出一种电感负载的供电设备，包括：·诸如H桥之类的切换结构，其包括至少一个功率开关（诸如MOS晶体管）并且被适配用于根据所述至少一个功率开关的、经脉冲宽度调制的至少一个操控信号来操纵电感负载中的电流；·异常检测装置，所述异常具有从电感负载到切换结构的接线处的开路的类型，所述异常检测装置被适配用于生成至少一项异常检测信息。所述设备值得注意之处在于异常检测装置包括：·电流测量装置，其被适配用于连续地测量电感负载中的电流；·比较装置，其被适配用于连续地比较所测量的电流与电流的阈值；·计时装置，其用于对在其期间所测量的电流以持续的方式保持小于电流阈值的持续时间进行计数，并且用于仅仅在所计数的持续时间大于所确定的参考持续时间的情况下递送异常检测信息，所述所确定的参考持续时间是所述至少一个功率开关的操控信号的周期的k倍，其中k是大于一的数。所提出的解决方案有利地使得能够在H桥的激活状态中、也就是说在供电设备的正常运转期间检测开路。这使得能够连续地检测电感负载的接线处的开路类型的潜在异常。计时器使得能够对在其期间通过H桥的电流小于电流阈值的持续时间进行计数，并且这既在桥的操控阶段期间（当PWM信号处于高状态时）也在空转阶段期间（当PWM信号处于低状态时），但是在多于PWM信号的一个周期期间。因此，所得到的结果是在开路检测信息的时间中的滤波，其使得能够免除现有技术设备中的造成误检测的瞬变现象。在实施例中，所述设备可以被适配使得异常检测信息仅仅在此外操控信号的占空比大于阈值（例如10%）的情况下被递送。这使得能够免除当电感负载中所操控的电流很低时的潜在检测误差。事实上，电感负载中操控的小电流在某些使用条件中可能被解释为反映开路类型的异常并且因此生成误警报。根据所述设备的其它实施例，可以单独地或以组合地预见以下模态中的全部或部分：·所述设备可以此外包括串行通信装置，其被适配用于使得所述设备能够与设备外部的操控单元通信；·所述设备可以包括存储寄存器，其被适配用于存储从外部操控单元、经由串行通信装置、以与时间一致的值的形式所接收的占空比的阈值；·所述设备可以此外包括可编程的存储装置，其被适配用于存储电流阈值的可修改的值；·所述可编程的存储装置可以由外部操控单元经由串行通信装置来编程。本专利技术的第二方面涉及借助于一种设备来对电感负载进行供电的方法，所述设备包括：·诸如H桥之类的切换结构，其包括至少一个功率开关（诸如MOS晶体管）并且被适配用于根据所述至少一个功率开关的、经脉冲宽度调制的至少一个操控信号来操纵电感负载中的电流；以及·异常检测装置，所述异常具有从电感负载到切换结构的接线处的开路的类型，所述异常检测装置被适配用于生成至少一项异常检测信息，所述方法包括：-测量电感负载中的电流；-比较所测量的电流与电流阈值；-对在其期间所测量的电流以持续的方式保持小于电流阈值的持续时间进行计数；以及-仅仅在所计数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电感负载（3）的供电设备，包括：·切换结构（M1‑M4），其包括至少一个功率开关并且被适配用于根据所述至少一个功率开关的经脉冲宽度调制的至少一个操控信号（PWM）来操纵电感负载（3）中的直流电流，·异常检测装置，其被适配用于生成从电感负载（3）到切换结构（M1‑M4）的接线处的开路类型的至少一项异常检测信息，其中，所述异常检测装置包括：‑电流测量装置（DM1，DM2），其被适配用于连续地测量电感负载（3）中的电流（Imes_1，Imes_2），‑比较装置（6、8），其被适配用于连续地比较所测量的电流与电流阈值（I_seuil）；‑计数装置（7、9），其用于对在其期间所测量的电流（Imes_1、Imes_2）以持续的方式保持小于电流阈值（I_seuil）的持续时间进行计数，并且用于在以下情况下递送异常检测信息：·所计数的持续时间大于所确定的参考持续时间（T0），所述所确定的参考持续时间（T0）是所述至少一个功率开关的操控信号（PWM）的周期（T_PWM）的k倍，其中k是大于一的数，以及，·操控信号（PWM）的占空比大于阈值（）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 FR 14514201.一种电感负载（3）的供电设备，包括：·切换结构（M1-M4），其包括至少一个功率开关并且被适配用于根据所述至少一个功率开关的经脉冲宽度调制的至少一个操控信号（PWM）来操纵电感负载（3）中的直流电流，·异常检测装置，其被适配用于生成从电感负载（3）到切换结构（M1-M4）的接线处的开路类型的至少一项异常检测信息，其中，所述异常检测装置包括：-电流测量装置（DM1，DM2），其被适配用于连续地测量电感负载（3）中的电流（Imes_1，Imes_2），-比较装置（6、8），其被适配用于连续地比较所测量的电流与电流阈值（I_seuil）；-计数装置（7、9），其用于对在其期间所测量的电流（Imes_1、Imes_2）以持续的方式保持小于电流阈值（I_seuil）的持续时间进行计数，并且用于在以下情况下递送异常检测信息：·所计数的持续时间大于所确定的参考持续时间（T0），所述所确定的参考持续时间（T0）是所述至少一个功率开关的操控信号（PWM）的周期（T_PWM）的k倍，其中k是大于一的数，以及，·操控信号（PWM）的占空比大于阈值（）。2.根据权利要求1所述的设备，其中操控信号（PWM）的占空比的阈值至少等于10%。3.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，此外包括串行通信装置（417），所述串行通信装置（417）被适配用于使得所述设备能够与所述设备外部的操控单元（20）通信。4.根据权利要求3所述的设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A帕斯夸莱托，MN拉吕，
申请(专利权)人：法国大陆汽车公司，大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR