專利名稱：機(jī)動(dòng)車中電氣消耗件的故障檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車中電氣消耗件的故障檢測(cè)的故障檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所涉及的用于機(jī)動(dòng)車中電氣消耗件的故障檢測(cè)的故障檢測(cè)裝置，包括至少一個(gè)可切換地布置在第一電位與第二電位之間的電氣消耗件，所述電氣消耗件可切換地連接到第一電位并且連接到第二電位；第一開(kāi)關(guān)布置在第一電位與消耗件之間；以及第二開(kāi)關(guān)布置在第二電位與消耗件之間，并且第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)需要同時(shí)閉合以操作消耗件，其特征在于第一開(kāi)關(guān)包括電流監(jiān)控電路，并且故障檢測(cè)在消耗件看起來(lái)關(guān)閉時(shí)執(zhí)行；其特征在于與第二開(kāi)關(guān)并行布置有用于搭接第三電位的分壓器，并且故障檢測(cè)是通過(guò)評(píng)估第三電位以及第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的位置而確定的。在電路中，例如僅列舉幾個(gè)可以想象的變形，在提供于機(jī)動(dòng)車中用于操作照明設(shè)備(例如，燈光單元、頭燈和照明燈)；用于操作致動(dòng)器(例如，電動(dòng)可調(diào)外部后視鏡、電動(dòng)車窗升降機(jī)、電動(dòng)座椅調(diào)節(jié)裝置以及電動(dòng)或電子鎖定機(jī)構(gòu))；以及用于操作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(例如，泵、風(fēng)扇和壓縮機(jī))的這些電路中，布置有一個(gè)或多個(gè)電氣消耗件，其功能或未注意到的功能失常或者其意外故障可能關(guān)乎安全。因此人們期望監(jiān)控電路中電氣消耗件的功能和/或功能失常和/或故障，以便例如當(dāng)預(yù)計(jì)到功能失常時(shí)，當(dāng)存在無(wú)法直接靠視覺(jué)檢測(cè)到的故障時(shí)，或者當(dāng)功能受限時(shí)，向例如機(jī)動(dòng)車駕駛員提供警告。這種類型的監(jiān)控一般被稱為故障檢測(cè)。在這種情況下，故障檢測(cè)裝置除了運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)以外，還越來(lái)越多地包括空置監(jiān)控系統(tǒng)，其在消耗件不工作并且在空置中時(shí)檢測(cè)預(yù)期的功能或者功能失?；蛘吖收?。除了短路和燒毀以外，還應(yīng)當(dāng)越來(lái)越多地考慮到電氣消耗件可能不僅由于其自身的故障，還可能由于到端子連接線(也被簡(jiǎn)稱為端子)的中斷而失效，這種類型的故障被稱為開(kāi)路負(fù)載。因此，開(kāi)路負(fù)載與由開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的端子的有意中斷不同，因?yàn)橄募砷_(kāi)關(guān)主動(dòng)地與電源分離并從其斷開(kāi)，而當(dāng)端子被中斷時(shí)則存在電氣消耗件的無(wú)意的并因而不可預(yù)見(jiàn)的功能失常。電氣消耗件的故障檢測(cè)已知于US 7，280，333B2中。故障檢測(cè)裝置首先確定歐姆消耗件或者其端子是在正常工作還是存在故障。如果確定為有故障的狀態(tài)，那么故障檢測(cè)裝置隨后判明情況是開(kāi)路負(fù)載、對(duì)地短路還是對(duì)于電源電壓或相位的短路。故障檢測(cè)裝置還提供在確定了有故障的狀態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生改變的電氣消耗件參數(shù)，以便避開(kāi)有故障的狀態(tài)。 例如，改變流入或流出歐姆消耗件的電流的方向和/或強(qiáng)度。為了這一目的，故障檢測(cè)裝置包括連接到測(cè)量點(diǎn)的檢測(cè)電路。被提供用以監(jiān)控故障檢測(cè)的電氣消耗件在測(cè)量點(diǎn)上連接到地電位。檢測(cè)電路具有兩個(gè)比較器、開(kāi)關(guān)、兩個(gè)可變電源以及到測(cè)量點(diǎn)的連接線。兩個(gè)可變電源連接到連接線，電源中的一個(gè)關(guān)于地電位可變，而另一個(gè)關(guān)于電源電壓可變。開(kāi)關(guān)在一側(cè)上連接到連接線。在每種情況下，比較器的一個(gè)輸出以如下方式連接在開(kāi)關(guān)的另一側(cè)上， 該方式使得兩個(gè)比較器經(jīng)由一個(gè)輸入相互連接，并且可以可選地經(jīng)由連接線由開(kāi)關(guān)連接到測(cè)量點(diǎn)。一個(gè)比較器的剩余的可用輸入連接到地電位，而另一比較器的可用輸入連接到電源電壓。為了確定歐姆消耗件或者其端子是在正常工作還是存在故障而將開(kāi)關(guān)閉合，以使比較器連接到測(cè)量點(diǎn)。比較器因而監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)的電壓是否位于下限閾值以下或者上限閾值以上。輸出被讀取，如果兩個(gè)比較器的輸出均為低或0，則表示無(wú)故障正常工作狀態(tài)；并且如果輸出中的一個(gè)為高或1，則表示有故障的狀態(tài)。如果確定為有故障的狀態(tài)，則通過(guò)由可變電源所造成的對(duì)于流入或流出測(cè)量點(diǎn)的電流的預(yù)定方向和預(yù)定強(qiáng)度的改變而判明其情況為開(kāi)路負(fù)載、對(duì)地短路還是對(duì)于電源電壓或相位的短路。如果開(kāi)關(guān)閉合，那么比較器因此再次監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)的電壓是否位于下限閾值以下或者上限閾值以上。如果電壓位于下限閾值以下，那么歐姆消耗件為對(duì)地短路。如果電壓位于上限閾值以上，那么則嘗試允許電流流入測(cè)量點(diǎn)，以便允許測(cè)量點(diǎn)的電壓下降至上限閾值以下。如果這樣起作用，那么情況為開(kāi)路負(fù)載。如果這樣不起作用并且電壓仍高于上限閾值，那么消耗件對(duì)于電源電壓短路。這樣做的一個(gè)缺點(diǎn)是具有許多復(fù)雜和昂貴的組件的檢測(cè)電路以及對(duì)檢測(cè)電路中的組件和用于執(zhí)行和評(píng)估兩步故障檢測(cè)過(guò)程的詢問(wèn)算法的時(shí)間和邏輯控制的高成本。一種包括比較簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)的故障檢測(cè)系統(tǒng)已知于DE 10 2004045 435B4中。在這種情況下，電氣消耗件的電流或者功耗受到監(jiān)控，并且通過(guò)與上限閾值、中間閾值和下限閾值相比較而判斷是否存在短路，燈泡作為消耗件工作，發(fā)光二極管作為消耗件工作，或者是否沒(méi)有電流流動(dòng)并因而消耗件已被燒毀。為了這一目的，上限閾值設(shè)置在50W，高于該閾值則假定存在短路。中間閾值設(shè)置在10W，假定燈泡的工作具有IOW到50W之間的功耗。下限閾值為0. 1W，假定發(fā)光二極管的工作具有0. IW到IOW之間的功耗。假定電氣消耗件的故障在0. Iff的功耗以下。故障檢測(cè)的目標(biāo)是在例如機(jī)動(dòng)車的重復(fù)指示燈的發(fā)光二極管工作期間以這樣的方式連接電阻器使得在從機(jī)動(dòng)車的控制設(shè)備的角度看無(wú)需改造措施或者具有發(fā)光二極管或燈泡的任何可用性的情況下占用足夠大量的功率以便假定正常的燈泡工作， 并且仍然檢測(cè)出由短路或者燒毀或者功能失常所引起的故障。這種故障檢測(cè)裝置的一個(gè)相當(dāng)大的缺點(diǎn)是例如在檢測(cè)到短路之前的高功耗水平。一種故障檢測(cè)裝置已知于DE 10 2008 042 595B3中，并且也使用發(fā)光二極管作為現(xiàn)有機(jī)動(dòng)車中的照明裝置，而無(wú)需進(jìn)行任何改造措施。然而，在這種情況下，常規(guī)照明裝置的功耗不是由簡(jiǎn)單地空耗掉不需要的功率的電阻器所產(chǎn)生的，相反，功耗是被仿真出來(lái)的，操作發(fā)光二極管例如相較于燈泡而言所不需要的電功率在一點(diǎn)上從機(jī)動(dòng)車的板載電源輸出，并且在另一點(diǎn)上反饋。這種故障檢測(cè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)包括高水平的電流流動(dòng)連同電氣端子連接線的相應(yīng)地昂貴的尺寸設(shè)計(jì)。US20040004483A1公開(kāi)了一種電路，其包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)以及與這兩個(gè)開(kāi)關(guān)并行布置的分壓器。故障檢測(cè)通過(guò)在比較器中比較多個(gè)電位而實(shí)現(xiàn)。US20040145838A1公開(kāi)了一種電路，在其中經(jīng)由多個(gè)開(kāi)關(guān)搭接大量電位，用以檢測(cè)
引擎故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于開(kāi)發(fā)用于機(jī)動(dòng)車中的任何電氣消耗件的故障檢測(cè)裝置，該裝置能夠檢測(cè)所有的故障類型并且可以用簡(jiǎn)單并且成本高效的方式構(gòu)建和操作。
該目的是通過(guò)權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)的。用于機(jī)動(dòng)車中電氣消耗件的故障檢測(cè)裝置因此提供至少一個(gè)電氣消耗件，其可切換地布置在兩個(gè)不同電位(即，第一電位和第二電位)之間。電氣消耗件可切換地連接到第一電位并且連接到第二電位。第一開(kāi)關(guān)布置在第一電位與消耗件之間，并且第二開(kāi)關(guān)布置在第二電位與消耗件之間。第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)必須同時(shí)閉合以操作消耗件。故障檢測(cè)在消耗件看起來(lái)為關(guān)閉時(shí)進(jìn)行。相對(duì)于第二開(kāi)關(guān)并行布置有分壓器，在所述分壓器上搭接出第三電位。該第三電位充當(dāng)監(jiān)控變量并且被監(jiān)控用于故障檢測(cè)。故障檢測(cè)是通過(guò)監(jiān)控充當(dāng)監(jiān)控變量的第三電位以及第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的位置來(lái)進(jìn)行的。需要著重指出的是，對(duì)于表達(dá)形式“第一、第二和第三電位”和“第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)”以及其他一般用途，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”不表示序列，而是僅僅用于區(qū)分并且可以根據(jù)需要進(jìn)行互換。利用本發(fā)明所獲得的優(yōu)點(diǎn)包括可以以低成本生產(chǎn)為這一目的所需的電路布置這
一事實(shí)。所述故障檢測(cè)布置優(yōu)選地標(biāo)識(shí)出以下不同故障類型a)開(kāi)路負(fù)載；b)第一開(kāi)關(guān)對(duì)于第二電位的消耗件端短路或者第一開(kāi)關(guān)與消耗件之間的連接對(duì)于第二電位的短路，例如如果流經(jīng)閉合的第一開(kāi)關(guān)的電流超過(guò)預(yù)定電流閾值；c)第一開(kāi)關(guān)與第二開(kāi)關(guān)之間的短路或者第一開(kāi)關(guān)與消耗件之間的連接對(duì)于第二開(kāi)關(guān)與消耗件之間的連接的短路，例如，如果當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，流經(jīng)第一開(kāi)關(guān)的電流超過(guò)預(yù)定電流閾值，或者如果當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)閉合而第二開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，第三電位相對(duì)于第二電位的電壓位于預(yù)定第一電壓閾值以上，該預(yù)定第一電壓閾值例如可以對(duì)應(yīng)于第一電位相對(duì)于第二電位的電壓減去分壓器特定電壓降；d)第一開(kāi)關(guān)對(duì)于第一電位的消耗件端短路或者第一開(kāi)關(guān)與消耗件之間的連接對(duì)于第一電位的短路，例如如果第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)打開(kāi)并且第三電位相對(duì)于第二電位的電壓位于預(yù)定第二電壓閾值以上，所述預(yù)定第二電壓閾值例如可以對(duì)應(yīng)于第一電位相對(duì)于第二電位的電壓減去消耗件端電壓降并減去分壓器特定電壓降；e)第二開(kāi)關(guān)對(duì)于第二電位的消耗件端短路或者第二開(kāi)關(guān)與消耗件之間的連接對(duì)于第二電位的短路，例如如果第一開(kāi)關(guān)閉合而第二開(kāi)關(guān)打開(kāi)并且第三電位相對(duì)于第二電位的電壓位于預(yù)定第三電壓閾值以下；f)第二開(kāi)關(guān)對(duì)于第一電位的消耗件端短路或者第二開(kāi)關(guān)與消耗件之間的連接對(duì)于第一電位的短路，例如如果第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)打開(kāi)并且第三電位相對(duì)于第二電位的電壓位于第一電壓閾值以上，所述第一電壓閾值例如對(duì)應(yīng)于第一電位相對(duì)于第二電位的電壓減去分壓器特定電壓降?？梢栽诘谌娢慌c第二電位之間布置電抗。以這樣的方式設(shè)計(jì)分壓器的大小使得流經(jīng)與第二開(kāi)關(guān)并行安置的分壓器并且流經(jīng)可選地布置在第三電位與第二電位之間的電抗的電流至少不足以以明顯可辨識(shí)的方式操作電氣消耗件，該消耗件從由于打開(kāi)的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)而存在的空置或關(guān)閉狀態(tài)開(kāi)始，因而在閉合第一開(kāi)關(guān)或第二開(kāi)關(guān)時(shí)仍看起來(lái)保持在關(guān)閉或空置狀態(tài)。例如在照明裝置 (例如發(fā)光二極管)的情況中，這意味著照明裝置沒(méi)有以明顯可辨識(shí)的方式被點(diǎn)亮。例如在電動(dòng)機(jī)的情況中，這意味著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子并未轉(zhuǎn)動(dòng)并且保持靜止。分壓器的總電阻優(yōu)選地為50k Ω。分壓器的歐姆電阻在這種情況下特別優(yōu)選地為 50kΩ。像這樣的高電阻確保了電氣消耗件在通過(guò)搭接第三電位的故障檢測(cè)期間保持空置。 流經(jīng)分壓器的電流因而也限于這樣的低值使得損耗幾乎不存在。電氣消耗件可以是歐姆消耗件或者可以包括這種類型的消耗件。歐姆消耗件是其電阻與電壓、電流強(qiáng)度和頻率無(wú)關(guān)的電氣消耗件。對(duì)于任何電壓、電流和頻率，歐姆定律都適用于歐姆消耗件。在電流電壓圖中，施加在流經(jīng)歐姆消耗件的電流強(qiáng)度上的電壓形成通過(guò)原點(diǎn)的直線。被配置為歐姆消耗件的電氣消耗件例如可以包括串行連接的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。在其中第一開(kāi)關(guān)閉合而第二開(kāi)關(guān)打開(kāi)的情況下優(yōu)選地在歐姆消耗件中確認(rèn)開(kāi)路負(fù)載。如果第三電位相對(duì)于第二電位的電壓位于預(yù)定第三電壓閾值以下，那么存在開(kāi)路負(fù)載。如果第三電位相對(duì)于第二電位的電壓位于預(yù)定第二電壓閾值以上，那么不存在開(kāi)路負(fù)載并且端子是完好的。備選地或者附加地，電氣消耗件可以是電感型消耗件或者可以包括這種類型的消耗件。電感型消耗件具有也被稱為自感量、自感性或者自感的電氣性質(zhì)，這使其有可能在流經(jīng)電感型消耗件的電流中存在變化時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)抵消電流中的變化。被配置為電感型消耗件的電氣消耗件例如可以包括一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)。在電感型消耗件中可以通過(guò)當(dāng)在流經(jīng)電氣消耗件的電流中存在例如通過(guò)閉合或打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)或第二開(kāi)關(guān)所造成的變化時(shí)，監(jiān)控在第三電位相對(duì)于第二電位的電壓中的變化，而檢測(cè)出開(kāi)路負(fù)載。例如因此如果當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)第一開(kāi)關(guān)閉合，并且第三電位相對(duì)于第二電位的電壓在第一開(kāi)關(guān)于隨后打開(kāi)時(shí)保持不變，那么存在開(kāi)路負(fù)載；而相反，如果再次從打開(kāi)的第二開(kāi)關(guān)開(kāi)始，第一開(kāi)關(guān)閉合并且第三電位相對(duì)于第二電位的電壓在第一開(kāi)關(guān)于隨后打開(kāi)時(shí)至少暫時(shí)地增大，那么端子是完好的并且不存在開(kāi)路負(fù)載。第一開(kāi)關(guān)可以包括電流監(jiān)控電路。例如第一開(kāi)關(guān)可以是具有電流監(jiān)控電路的所謂智能開(kāi)關(guān)。還可以想象第一開(kāi)關(guān)作為供應(yīng)自第一電位的恒定電流源的一部分。電流監(jiān)控電路可以包括斷路器。第一開(kāi)關(guān)對(duì)于第二電位的消耗件端短路例如在這種情況下可以在第一開(kāi)關(guān)被致動(dòng)而第二開(kāi)關(guān)未被致動(dòng)時(shí)由電流監(jiān)控電路的斷路器檢測(cè)到。第一開(kāi)關(guān)與第二開(kāi)關(guān)之間的短路也可以在第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)由電流監(jiān)控電路的斷路器檢測(cè)到。因此， 在這兩種情況下電路都優(yōu)選地在電流閾值被超過(guò)時(shí)斷開(kāi)。多個(gè)電氣消耗件可以經(jīng)由公共第二開(kāi)關(guān)在各自包括第一開(kāi)關(guān)的多個(gè)并行支路中可切換地連接到第二電位。在這種情況下，各種故障類型的故障檢測(cè)在支路間按順序進(jìn)行。 因此可以想象，不同的電氣消耗件，例如比如歐姆消耗件和電感型消耗件之類的不同類型的電氣消耗件，布置在不同的支路當(dāng)中。不同的電流和/或電壓閾值可能因此與單個(gè)支路相關(guān)。本發(fā)明的其他特征將從其他權(quán)利要求、描述以及附圖中顯現(xiàn)。


在下文中將參考附圖中所示的實(shí)施方式而更為詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中，相似參考編號(hào)用于表示相似或在操作上相似的組件，并且其中圖1為故障檢測(cè)裝置的第一實(shí)施方式的電路裝置的示意圖。圖2為故障檢測(cè)裝置的第二實(shí)施方式的電路裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的故障檢測(cè)裝置例如由圖1中所示的電路裝置01來(lái)示例說(shuō)明。電路裝置01對(duì)被提供作為光源用以提供機(jī)動(dòng)車的照明功能(未更詳細(xì)地示出)并且被配置為發(fā)光二極管LED的多個(gè)照明裝置中的故障進(jìn)行檢測(cè)。三個(gè)發(fā)光二極管LED串行連接到支路 02。包含閉鎖二極管D和保護(hù)電阻器RS的保護(hù)電路可以集成到支路02之中。電路裝置01 的支路02是電路中任何電氣消耗件的典型示例。支路02可以可切換地布置在例如板載電源的第一電位UB與第二電位GND(例如，板載供電單元)之間。支路02可切換地連接到第一電位UB并且連接到第二電位GND。第一開(kāi)關(guān)03布置在第一電位UB與支路02之間，并且第二開(kāi)關(guān)03布置在第二電位GND與支路02之間。第一開(kāi)關(guān)03和第二開(kāi)關(guān)04必須同時(shí)閉合或致動(dòng)，以操作支路02的發(fā)光二極管LED。第二開(kāi)關(guān)04可被配置為晶體管T，其基極 B可以加載有例如如圖所示意性地示出的脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)信號(hào)PWM。如果第一開(kāi)關(guān)03是閉合的，那么支路02的發(fā)光二極管LED的亮度可以根據(jù)脈寬連續(xù)調(diào)節(jié)，從空置狀態(tài)起直至達(dá)到點(diǎn)亮狀態(tài)中的最大功耗和亮度。故障檢測(cè)在支路02看起來(lái)關(guān)閉，發(fā)光二極管LED不被以人眼可見(jiàn)的方式或者以可辨識(shí)的方式點(diǎn)亮?xí)r進(jìn)行。為了這一目的，與第二開(kāi)關(guān)04并行布置有分壓器05。其例如包括串行連接的兩個(gè)歐姆電阻器Rl和R2。分壓器05的從歐姆電阻器Rl和R2的單個(gè)電阻產(chǎn)生的歐姆電阻的大小優(yōu)選地為從IO4到IO5Ω，例如50kΩ。流經(jīng)第一電位UB與第二電位GND 之間的支路02的電流因此是如此之小，以至于支路02的發(fā)光二極管LED不會(huì)被以人眼可見(jiàn)的方式或者以可辨識(shí)的方式點(diǎn)亮，并且至少看起來(lái)停留在關(guān)閉狀態(tài)或者空置狀態(tài)。在分壓器05上搭接第三電位UC。例如由電容器C形成的電抗06可以布置在第三電位UC與第二電位GND之間。第一開(kāi)關(guān)03可以包括具有斷路器的電流監(jiān)控電路I。例如第一開(kāi)關(guān)03可以是智能開(kāi)關(guān)07的一部分，該智能開(kāi)關(guān)07包括具有斷路器的電流監(jiān)控電路I。故障檢測(cè)是通過(guò)監(jiān)控第三電位UC以及第一開(kāi)關(guān)03和第二開(kāi)關(guān)04的位置來(lái)進(jìn)行的。故障檢測(cè)可以標(biāo)識(shí)出以下不同故障類型a)開(kāi)路負(fù)載，b)第一開(kāi)關(guān)03對(duì)于第二電位GND的消耗件端短路，c)第一開(kāi)關(guān)03與第二開(kāi)關(guān)04之間的短路，d)第一開(kāi)關(guān)03對(duì)于第一電位UB的消耗件端短路，e)第二開(kāi)關(guān)04對(duì)于第二電位GND的消耗件端短路，以及f)第二開(kāi)關(guān)04對(duì)于第一電位UB的消耗件端短路。不論第二開(kāi)關(guān)04的位置如何，如果當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)03閉合時(shí)，流經(jīng)第一開(kāi)關(guān)03或者流經(jīng)其電流監(jiān)控電路I的電流超過(guò)預(yù)定電流閾值，那么就例如可以檢測(cè)到第一開(kāi)關(guān)03對(duì)于第二電位GND的消耗件端短路或者第一開(kāi)關(guān)03與支路02之間的連接(由HC+表示)對(duì)于第二電位GND的短路。因此，在第二開(kāi)關(guān)04打開(kāi)和閉合時(shí)，由電流監(jiān)控電路I測(cè)量到的電流都超過(guò)預(yù)定電流閾值。例如因此如果由電流監(jiān)控電路I測(cè)量到的電流超過(guò)電流閾值，那么優(yōu)選地反復(fù)打開(kāi)和閉合第二開(kāi)關(guān)04。如果電流監(jiān)控電路I所測(cè)量到的電流在第二開(kāi)關(guān) 04為打開(kāi)以及在其為閉合時(shí)均保持大于預(yù)定電流閾值，那么存在連接HC+對(duì)于第二電位的短路。第一開(kāi)關(guān)03對(duì)于第二電位GND的消耗件端短路可以在第一開(kāi)關(guān)03被致動(dòng)而第二開(kāi)關(guān)04未被致動(dòng)時(shí)，由具有斷路器的電流監(jiān)控電路I并且還可以由智能開(kāi)關(guān)07的斷路器檢測(cè)到。如果當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)03閉合并且第二開(kāi)關(guān)04也閉合時(shí)流經(jīng)第一開(kāi)關(guān)03或者流經(jīng)第一開(kāi)關(guān)03的電流監(jiān)控電路I的電流超過(guò)預(yù)定電流閾值，那么例如可以檢測(cè)出第一開(kāi)關(guān)03 與第二開(kāi)關(guān)04之間的短路或者第一開(kāi)關(guān)03與支路02之間的連接(由HC+表示)對(duì)于第二開(kāi)關(guān)04與支路之間的連接(由HC-表示)的短路。例如，在第一開(kāi)關(guān)03閉合并且第二開(kāi)關(guān)04也閉合時(shí)，第一開(kāi)關(guān)03與第二開(kāi)關(guān)04之間的短路也可以由智能開(kāi)關(guān)07的電流監(jiān)控電路I的斷路器檢測(cè)到。備選地或者附加地，如果當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)03閉合而第二開(kāi)關(guān)04打開(kāi)時(shí)，第三電位UC相對(duì)于第二電位GND的電壓位于預(yù)定第一電壓閾值(其例如可以對(duì)應(yīng)于第一電位UB相對(duì)于第二電位GND的電壓減去消耗件特定最小電壓降)以上，那么可以在第一開(kāi)關(guān)03與第二開(kāi)關(guān)04之間檢測(cè)出短路。例如在發(fā)光二極管LED的情況中，對(duì)于各發(fā)光 LED而言最小電壓降為1. 7V，保護(hù)二極管具有例如0. 3V到0. 7V的最小電壓降。消耗件特定最小電壓降例如可以是5V。第一電壓閾值可以通過(guò)對(duì)板載電源電壓(其對(duì)應(yīng)于第一電位 UB相對(duì)于第二電位GND的電壓)進(jìn)行監(jiān)控而動(dòng)態(tài)地適應(yīng)板載電源中的波動(dòng)。如果當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)03打開(kāi)并且第二開(kāi)關(guān)04也打開(kāi)時(shí)，第三電位UC相對(duì)于第二電位 GND的電壓位于預(yù)定第二電壓閾值(其例如對(duì)應(yīng)于第一電位UB相對(duì)于第二電位GND的電壓減去消耗件特定電壓降并減去分壓器特定電壓降)以上，那么可以檢測(cè)出第一開(kāi)關(guān)03對(duì)于第一電位UB的消耗件端短路或者第一開(kāi)關(guān)03與支路02之間的連接HC+對(duì)于第一電位UB 的短路。在機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中，第二電壓閾值的典型值例如為3. 5V，并且該值在商用車輛應(yīng)用中可以更高。第二電壓閾值還可以通過(guò)監(jiān)控板載電源電壓而動(dòng)態(tài)地適應(yīng)板載電源中的波動(dòng)。如果第一開(kāi)關(guān)03閉合并且第二開(kāi)關(guān)04打開(kāi)，而第三電位UC相對(duì)于第二電位GND 的電壓位于預(yù)定第三電壓閾值以下，那么例如可以檢測(cè)出第二開(kāi)關(guān)04對(duì)于第二電位GND的消耗件端短路或者第二開(kāi)關(guān)04與支路02之間的連接HC-對(duì)于第二電位GND的短路。在機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中第三電壓閾值的典型值例如為1.0V，并且同樣地，該值在商用車輛應(yīng)用中可以更高。在這種情況下第一開(kāi)關(guān)的電流監(jiān)控電路I既不指示開(kāi)路負(fù)載狀態(tài)，也不測(cè)量超過(guò)預(yù)定電流閾值的電流。無(wú)論第二開(kāi)關(guān)04是打開(kāi)的還是關(guān)閉的，如果電氣消耗件是完好的或者支路02中的發(fā)光二極管LED是完好的，那么當(dāng)閉合第一開(kāi)關(guān)時(shí)，消耗件將會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)或者發(fā)光二極管LED將會(huì)點(diǎn)亮。如果第一開(kāi)關(guān)03和第二開(kāi)關(guān)04 二者均打開(kāi)，并且第三電位UC相對(duì)于第二電位 GND的電壓位于第一電壓閾值以上，那么可以檢測(cè)出第二開(kāi)關(guān)04相對(duì)于第一電位UB的消耗件端短路或者第二開(kāi)關(guān)04與支路02之間的連接HC-對(duì)于第一電位UB的短路。由于發(fā)光二極管LED、保護(hù)二極管D以及包含保護(hù)電阻器RS的支路02為歐姆消耗件，或者由于支路02包括歐姆消耗件，因此如果閉合第一開(kāi)關(guān)03并打開(kāi)第二開(kāi)關(guān)04，則可以檢測(cè)開(kāi)路負(fù)載。如果第三電位UC相對(duì)于第二電位GND的電壓位于預(yù)定第三電壓閾值以下，則存在開(kāi)路負(fù)載。如果第三電位UC相對(duì)于第二電位GND的電壓位于預(yù)定第二電壓閾值以上，則不存在開(kāi)路負(fù)載，并且包含形成電路中的電氣消耗件的支路02的連接HC+和 HC-的端子是完好的。需要著重指出的是，在開(kāi)路負(fù)載的情況下，布置于第一開(kāi)關(guān)03之中的電流監(jiān)控電路I既不測(cè)量超過(guò)預(yù)定電流閾值的電流，也不測(cè)量流經(jīng)分壓器05的電流?？蛇x地配備有電流監(jiān)控電路I并因此也可被表示為智能開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)03在開(kāi)路負(fù)載的情況下可以發(fā)出信號(hào)，該信號(hào)例如可以由評(píng)估電路以傳輸意義或者用電路裝置01 的實(shí)際配置來(lái)進(jìn)行評(píng)估，該信號(hào)例如充當(dāng)所謂的標(biāo)符。該標(biāo)符優(yōu)選地在存在開(kāi)路負(fù)載之時(shí)產(chǎn)生，并且如果不存在開(kāi)路負(fù)載則不被發(fā)布。備選地或者附加地，可以想象到如果由電流監(jiān)控電路I所測(cè)量到的電流超過(guò)預(yù)定電流閾值，則智能第一開(kāi)關(guān)03發(fā)出另一信號(hào)來(lái)充當(dāng)另一標(biāo)符。圖2中所示電路裝置11以頗為類似的方式起作用，并且也可以用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的故障檢測(cè)過(guò)程。在電路裝置11中，多個(gè)由電動(dòng)機(jī)M構(gòu)成的電氣消耗件可以經(jīng)由公共第二開(kāi)關(guān)14， 在各自包括第一開(kāi)關(guān)13的多個(gè)并行支路12中可切換地連接到例如板載電源的第一電位UB 并且連接到例如板載供電單元的第二電位GND。第一開(kāi)關(guān)13各自為多路開(kāi)關(guān)，其可以各自產(chǎn)生到第一電位UB或者到第二電位GND 的連接。公共第二開(kāi)關(guān)14也是多路開(kāi)關(guān)，其可以可選地產(chǎn)生到第二電位GND或者到第一電位UB的連接。因此可以逆轉(zhuǎn)單個(gè)支路12中電動(dòng)機(jī)M的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。相應(yīng)支路12的第一開(kāi)關(guān)13和第二開(kāi)關(guān)14必須同時(shí)閉合或致動(dòng)，以操作單個(gè)支路 12的電動(dòng)機(jī)M。因此，根據(jù)電動(dòng)機(jī)M的期望的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，相應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)13產(chǎn)生到兩個(gè)電位UB或GND中之一的連接并且第二開(kāi)關(guān)14產(chǎn)生到相應(yīng)的另一電位GND或UB的連接。故障檢測(cè)在相應(yīng)支路12中的電動(dòng)機(jī)M看起來(lái)處于關(guān)閉狀態(tài)或者空置狀態(tài)中時(shí)進(jìn)行。因此，在空置狀態(tài)中電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)并保持靜止。分壓器15也與電路裝置11中的第二開(kāi)關(guān)14并行布置。如圖所示意性地示出，其也可以包括串行連接的兩個(gè)歐姆電阻器Rl和R2。通過(guò)累加歐姆電阻器Rl和R2的單個(gè)電阻產(chǎn)生的分壓器15的歐姆電阻的大小同樣可以從IO4到IO5 Ω，例如50k Ω。對(duì)于電動(dòng)機(jī)Μ， 特別是對(duì)于高功率電動(dòng)機(jī)M而言，分壓器15的歐姆電阻的大小可能相對(duì)較小。因此確保了流經(jīng)第一電位UB與第二電位GND之間的支路12的電流如此之小，以至于即使在第一開(kāi)關(guān) 14閉合到第一電位UB而第二開(kāi)關(guān)14打開(kāi)時(shí)，單個(gè)支路12的電動(dòng)機(jī)M仍然保持在空置狀態(tài)。同時(shí)在圖2中所示的電路裝置11的情況中，如圖1中的電路裝置01中那樣，在分壓器15上搭接第三電位UC。在第三電位UC與第二電位GND之間還可以布置例如由電容器 C形成的電抗16。優(yōu)選地配置為電容器C的電抗16充當(dāng)濾波元件，在本實(shí)施方式中作為低通濾波器元件。一般而言優(yōu)選地提供濾波器元件，其優(yōu)選地起低通濾波器元件的作用，并且例如如在圖1和圖2的實(shí)施方式中那樣，可被配置為布置在第三電位UC與第二電位GND之間的電容器C，例如作為布置于分壓器05、15之前或者分壓器05、15與第三電位之間的電感器， 或者例如作為此處所述之物的組合。故障檢測(cè)像在圖1中的電路裝置01中那樣，也在圖2中的電路裝置11中通過(guò)監(jiān)控第三電位UC以及第一開(kāi)關(guān)13和第二開(kāi)關(guān)14的位置來(lái)進(jìn)行。在這種情況下，各種故障類型的故障檢測(cè)在支路12間按順序進(jìn)行。由電路裝置11進(jìn)行的故障檢測(cè)也可以標(biāo)識(shí)出以下故障類型a)開(kāi)路負(fù)載，b)第一開(kāi)關(guān)03對(duì)于第二電位GND的消耗件端短路，c)第一開(kāi)關(guān)03與第二開(kāi)關(guān)04之間的短路，d)第一開(kāi)關(guān)03對(duì)于第一電位UB的消耗件端短路，e)第二開(kāi)關(guān)04對(duì)于第二電位GND的消耗件端短路，以及f)第二開(kāi)關(guān)04對(duì)于第一電位UB的消耗件端短路。由于圖1和圖2中所示的電路裝置01和11的故障檢測(cè)原理的相似性，所以不需要對(duì)用于在電路裝置11中檢測(cè)各種故障類型的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述。由圖2中所示的電路裝置所進(jìn)行的故障檢測(cè)相對(duì)于圖1中所示的電路裝置01的明顯區(qū)別歸因于由電動(dòng)機(jī)M形成的電氣消耗件為電感型消耗件這一事實(shí)。在具有由布置在并行支路12中的電動(dòng)機(jī)M所形成的電感型消耗件的電路裝置11 中，通過(guò)當(dāng)在流經(jīng)電氣消耗件(在這一情況中為支路12的電動(dòng)機(jī)M)的電流中存在變化時(shí)監(jiān)控第三電位UC相對(duì)于第二電位GND的電壓中的變化而檢測(cè)開(kāi)路負(fù)載。流經(jīng)支路12的電動(dòng)機(jī)M的電流中的變化可以例如在第二開(kāi)關(guān)14打開(kāi)并且如果第二開(kāi)關(guān)14既不產(chǎn)生到第一電位UB的連接也不產(chǎn)生到第二電位GND的連接時(shí)，通過(guò)閉合支路12的第一開(kāi)關(guān)13(并產(chǎn)生到第一電位UB的連接)并于隨后將其打開(kāi)而造成。在這種情況下，如果當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)14打開(kāi)時(shí)，閉合第一開(kāi)關(guān)13以產(chǎn)生到第一電位UB 的連接并且第三電位UC相對(duì)于第二電位GND的電壓在第一開(kāi)關(guān)13于隨后被打開(kāi)時(shí)保持不變，那么存在開(kāi)路負(fù)載。如果再次從打開(kāi)的第二開(kāi)關(guān)14開(kāi)始，閉合第一開(kāi)關(guān)13以產(chǎn)生到第一電位UB的連接，并且第三電位UC相對(duì)于第二電位GND的電壓在第一開(kāi)關(guān)13于隨后被打開(kāi)時(shí)至少暫時(shí)增大，那么同一支路12的端子是完好的并且不存在開(kāi)路負(fù)載。為了與被配置為多路開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)13的致動(dòng)方向無(wú)關(guān)地檢測(cè)開(kāi)路負(fù)載，可以在第二開(kāi)關(guān)14與第一電位UB之間的消耗件端上布置歐姆電阻器。第三開(kāi)關(guān)可以優(yōu)選地與該歐姆電阻器串行布置，以便避免空置狀態(tài)功率損耗。如果提供并閉合了這種類型的第三開(kāi)關(guān)，那么布置在第二開(kāi)關(guān)14與第一電位UB之間的消耗件端上的歐姆電阻器在第一開(kāi)關(guān) 13關(guān)閉并且第二開(kāi)關(guān)14也關(guān)閉時(shí)，將廣布于第二開(kāi)關(guān)14的消耗件端上的靜止電位增高到第一電位UB與第二電位GND之間的值。歐姆電阻優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于分壓器15的總電阻。因此， 電位中的增高大約對(duì)應(yīng)于第一電位UB與第二電位GND之間電壓的一半。作為這一措施的結(jié)果，可以例如與被配置為多路開(kāi)關(guān)的第一開(kāi)關(guān)13的致動(dòng)方向無(wú)關(guān)地檢測(cè)開(kāi)路負(fù)載。沒(méi)有布置于第二開(kāi)關(guān)14與第一電位UB之間的消耗件端上的電阻器的話，廣布于第二開(kāi)關(guān)14的消耗件端上的靜止電位將會(huì)對(duì)應(yīng)于第二電位，或者如果第三開(kāi)關(guān)打開(kāi)的話，一定對(duì)應(yīng)于第二電位，因?yàn)樵谶@些情況下分壓器15將第二電位強(qiáng)制作為第二開(kāi)關(guān)14的消耗件端上的靜止電位。應(yīng)當(dāng)著重指出的是，在所有實(shí)施方式中第三電位UC都可以連接到微控制器的模擬-數(shù)字(AD)輸入。還應(yīng)當(dāng)著重指出的是，除了第一開(kāi)關(guān)03、13，第二開(kāi)關(guān)04、14也可以被配置為智能開(kāi)關(guān)，各自具有帶有斷路器的電流監(jiān)控電路I。因此，尤其可以在高功率電氣消耗件(例如電動(dòng)機(jī)M)中更好地標(biāo)識(shí)各種故障類型。電氣消耗件一般可以被配置為電容型消耗件或者可以包括這種類型的消耗件。這樣做在例如由電容器所形成的電容型消耗件尚未滿載時(shí)尤其適用。這樣做的例子包括由電路中的電容器和/或蓄電池所形成的功率緩沖器。這些也可以集成在電氣消耗件中。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的尤其的優(yōu)點(diǎn)從以下事實(shí)中顯現(xiàn)在具有功率驅(qū)動(dòng)器的可用驅(qū)動(dòng)器組件的情況中，可以避開(kāi)為各種用途所需的應(yīng)用的最小電流，以安全地檢測(cè)開(kāi)路負(fù)載。利用本發(fā)明，可以在無(wú)需在不同故障類型的檢測(cè)中施加限制的情況下減低到這種類型的最小電流值以下。本發(fā)明易用于工業(yè)應(yīng)用，特別是用于對(duì)機(jī)動(dòng)車中的電氣消耗件進(jìn)行監(jiān)控的檢查電路的生產(chǎn)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)動(dòng)車中電氣消耗件的故障檢測(cè)的裝置，其包括至少一個(gè)可切換地布置在第一電位與第二電位之間的電氣消耗件，所述電氣消耗件可切換地連接到所述第一電位并且連接到所述第二電位；第一開(kāi)關(guān)布置在所述第一電位與所述消耗件之間；以及第二開(kāi)關(guān)布置在所述第二電位與所述消耗件之間，并且所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)必須同時(shí)閉合以操作所述消耗件，其特征在于所述第一開(kāi)關(guān)包括電流監(jiān)控電路并且故障檢測(cè)是在所述消耗件看起來(lái)關(guān)閉時(shí)進(jìn)行的；其特征在于用于搭接第三電位的分壓器與所述第二開(kāi)關(guān)并行布置，并且故障檢測(cè)是通過(guò)評(píng)估所述第三電位以及所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)的位置來(lái)確定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于在所述第三電位與所述第二電位之間布置有電抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于所述故障檢測(cè)裝置區(qū)分以下不同故障類型開(kāi)路負(fù)載；所述第一開(kāi)關(guān)對(duì)于所述第二電位的電氣消耗件端短路；所述第一開(kāi)關(guān)與所述第二開(kāi)關(guān)之間的短路；所述第一開(kāi)關(guān)對(duì)于所述第一電位的電氣消耗件端短路；所述第二開(kāi)關(guān)對(duì)于所述第二電位的電氣消耗件端短路；所述第二開(kāi)關(guān)對(duì)于所述第一電位的電氣消耗件端短路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于以這樣的方式設(shè)計(jì)所述分壓器的大小使得流經(jīng)其并且流經(jīng)可選地布置于所述第三電位與所述第二電位之間的電抗的電流如此之小，以至于所述電氣消耗件從在所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)存在的空置狀態(tài)開(kāi)始，在閉合了所述第一開(kāi)關(guān)或者所述第二開(kāi)關(guān)時(shí)仍然至少看起來(lái)保持空置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于至少所述分壓器的歐姆電阻被配置為50k Ω。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于所述電氣消耗件為歐姆消耗件或者包括這種類型的消耗件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于，為了檢測(cè)開(kāi)路負(fù)載，閉合所述第一開(kāi)關(guān)并且打開(kāi)所述第二開(kāi)關(guān)，如果所述第三電位相對(duì)于所述第二電位的電壓低于預(yù)定第三電壓閾值，那么存在開(kāi)路負(fù)載；如果所述電壓位于預(yù)定第二電壓閾值以上，那么所述端子是完好的。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于所述電氣消耗件為電感型消耗件或者包括這種類型的消耗件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于，為了檢測(cè)開(kāi)路負(fù)載，當(dāng)在流經(jīng)所述電氣消耗件的電流中存在變化時(shí)，對(duì)所述第三電位相對(duì)于所述第二電位的電壓中的變化進(jìn)行監(jiān)控。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的用于故障檢測(cè)的裝置，其特征在于多個(gè)電氣消耗件經(jīng)由公共第二開(kāi)關(guān)，在各自包括第一開(kāi)關(guān)的多個(gè)并行支路中可切換地連接到所述第二電位。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車中電氣消耗件的故障檢測(cè)，其包括至少一個(gè)可切換地布置于第一電位與第二電位之間的電氣消耗件。根據(jù)本發(fā)明，電氣消耗件可切換地連接到第一電位并且連接到第二電位。在第一電位與電氣消耗件之間布置有第一開(kāi)關(guān)，并且在第二電位與電氣消耗件之間布置有第二開(kāi)關(guān)。第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)必須同時(shí)閉合以操作該消耗件。故障檢測(cè)在消耗件看起來(lái)關(guān)閉時(shí)進(jìn)行，其中在與第二開(kāi)關(guān)并行布置的分壓器上搭接第三電位。故障檢測(cè)通過(guò)監(jiān)控第三電位以及第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的位置來(lái)進(jìn)行。
文檔編號(hào)B60Q11/00GK102180124SQ201110009960
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
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