CN100403035C - 电路***和一种电路的检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电路***和方法，用这种方法可检验一个电路的正确运行方式。在电路中设置了第一个和第二个电流传感器。在被检验一相中，第二个电流传感器与电路接通，随即引起电流通过第一和第二电流传感器，并通过第一和第二电流传感器测出电流强度，从比较中可识别该电流传感器的功能失效。本发明的电路***和本发明的方法特别适用于安全攸关的装置的使用。
Description
本发明涉及一种具有一用于向用电器供电的电路的电路***。在该电路中设置了一个电流传感器，设置了一个控制器，该控制器与电流传感器连接，而且控制器通过电流传感器测定流到用电器的电流。
本发明还涉及一种用于对一用电器进行供电的检验方法，该用电器通过一条输入线供给电流，其中在该输入线中设置了第一个电流传感器。
在各种技术领域中都要用电路来进行用电设备的供电。对一种用电设备的供电尤其是对汽车中执行安全攸关的功能的用电器的供电来说，供电的检验是一个重要的安全问题。供电对安全攸关的用电器的正确功能动作是必需的，因而必须对相关的停电或错误功率进行检验。
对安全攸关的***例如对汽车的机电式制动器已经提出在电路中设置一个电流传感器，并通过该电流传感器测定电路中流通的电流，与一个比较值比较，并根据比较结果识别电路的错误功能或正确功能。如果例如通过该电路驱动一个电子整流式电动机时，则通过该电流传感器测定相电流，并借助于相电流调节设定由该电动机输出的转矩。同时通过该电流传感器的电流测量来监控正确的功能。
本发明的目的在于提供一种用电器的供电电路***和方法，该方法可进行供电功能的可靠检验。
本发明的这个目的是通过一种具有一用于向用电器供电的电路的电路***来实现的，在该电路中设置了一个电流传感器，设置了一个控制器，该控制器与电流传感器连接，而且控制器通过电流传感器测定流到用电器的电流。根据本发明，设置了第二个电流传感器，控制器与第二个电流传感器连接，控制器通过第二个电流传感器测出流到用电器的电流并通过与由电流传感器测出的电流进行比较而检验电路。
本发明的这个目的还通过一种用于对一用电器进行供电的检验方法来实现，该用电器通过一条输入线供给电流，其中在该输入线中设置了第一个电流传感器。根据本发明，在用电器的前面或后面的电流中，设置了第二个电流传感器，通过第一个电流传感器和第二个电流传感器测定电流，把测出的电流相互比较，并根据比较结果识别功能失效。
本发明电路***的主要优点在于，在电路中设置了第二个电流传感器，并通过这个第二电流传感器可冗余地测出电路中流过的电流。所以可根据第二电流传感器检验第一电流传感器的正确功能。根据先有技术的实施方案，如果例如第一电流传感器提供一个故障信号，则该信号至少不被立即作为故障信号识别。与此相反，本发明权利要求1的实施方案具有不依赖第一电流传感器来检验电路的优点，所以对电路的正确监控提供了双重安全。
电路中的第二个电流传感器最好是可接通的，这样，第二个电流传感器只有在电路检验时才对该电路产生电影响。所以提供了可靠的监控，而对电路的电性能不产生负面影响。
在一个简单的实施方案中，设置了一个开关，通过该开关可将第二个电流传感器耦合到电路上。最好设置另一个开关，用它可把用电器与电路断开。这样，就可保证能够检验电路，而用电器对电路不产生电影响。
第二个电流传感器最好设计成一个电阻的形式。电阻两端的电压降可作为测量值测出，以便估算通过电路的电流。电阻作为电流传感器用是经济的，而且是一种可靠的方法。
本发明的电路***最好用来检测一种电传动装置尤其该电传动装置的线圈。本发明的电路***特别适用于检验汽车的安全攸关的用电器例如一个机电式制动器。
在一种优选的使用中，第二个电流传感器设置在两个上侧开关和到一个电子整流式电动机的绕组的相应馈线之间。在这个实施方案中，可省去一个用来接通或断开电流传感器的开关。通过有选择的连接，该电流传感器对电动机的运行没有明显影响。所以可经济地实现本发明的电路***，因为尤其是一个电阻形式的电流传感器可一起集成在一个集成电路中。
在检验通过电流时，第二个电流传感器最好与一个电子整流式电动机的一个绕组串联。所以除了可检验通过电流外，还可检验电动机的绕组的功能。
下面结合附图来详细说明本发明。
附图表示：
图1本发明电路***的示意图；
图2一个使用了本发明电路***的机电式制动器的控制单元的一部分。
本发明的基本原理可用于各种不同的技术领域。例如可用于建筑工程领域、航空领域、核电厂控制技术领域或汽车工程领域内的安全攸关的电路中。本发明的电路***和本发明的方法在检验电路时提高了安全而与使用领域无关。
下面结合汽车的一个机电式制动器的例子来详细说明本发明。
图1表示本发明电路***的基本原理的简化图。设置了一个可提供固定直流电压的直流电压源1。该直流电压源通过一根电线2和一个电流传感器5与一个电传动装置3连接。电传动装置3例如是一台具有绕组4的电子整流式电动机。电子整流式电动机是充分已知的，例如在Springer出版社出版的《电设备和机械手册》Egbert Hering，1999年，ISBN 3-540-65184-5章节A.5.1.3，203页以下进行了描述。传动装置3通过一根传动杆6与机电式制动器7的执行机构有效连接。传动装置3通过传动杆6控制机电式制动器7的功能。传动装置3通过第一个开关9与机壳电位连接。这个第一开关9最好设计成场效应晶体管并通过一条控制线10与一个控制器11连接。
在电流传感器5和传动装置3之间，第二个电流传感器12连接在电路2上。在一个简单的实施方案中，这个第二电流传感器12可设计成一个固定电阻的形式。第二个电流传感器12的一个输出端可通过第二开关13接地。第二开关13通过第二条控制线14与控制器11连接，而控制器11则连接在电流传感器5上。此外，设置了一个存储器15来存储控制信息和控制场。控制器11通过第三条控制线16与传动装置3连接。
控制器11按公知的方式根据电动机3的要求转速和供给机电式制动器7的要求的转矩控制电子整流式电动机3的绕组4。此外，应考虑布置了这种电路的汽车8的运行参数。而且控制器11通过电流传感器5测出经电线2供给传动装置3的电流，并将该电流与参考值比较，如果这个测出的电流与参考值相差大于一个预定的差值，则被判定为供电的功能失效。
第二个电流传感器12的输入端和输出端通过测量线36与一个模/数(A/D)转换器17连接，而模/数转换器17的一个输出端37则连接在控制器11上。
为了检验电流传感器5和传动装置3的供电，控制器11在一个检验相内把电阻12连接到电线2上，即控制器11接通第二开关13并由此使电阻12的输出端与地线连接。控制器11最好把在正常运行中接通的第一开关9转换到一个断开位置，这样，流通电流不再流经传动装置3，而是只通过第二电流传感器12流动。在该检验相内，控制器11既采集电阻12的输入端上的电压，又采集它的输出端上的电压。控制器11从电阻12两端的电压降中算出通过电流传感器5的电流。控制器11从电阻12的已知的电阻值中算出供给传动装置3的电流。通过第二电流传感器12测出的电流与通过电流传感器5测出的电流比较。如果这种比较得出由电流传感器5测出的电流与通过电阻12两端的电压降算出的电流不一致，控制器11便判定电流传感器5的功能失效，并例如向汽车8的显示***发出一个故障信号。控制器11可附加地转换到一个应急功能，以保证汽车8的可靠停止。
如果传动装置3不需要用来操作机电式制动器7，则最好总是进行周期性的检验。
图2表示最好集成在电子整流式电动机3的控制电路中的本发明电路***的另一个有利的实施方案。第二个电流传感器12以有利的方式集成在控制电路18中。所以可经济地实现这个电路***。电动机3只以三个绕组22、25、27的形式示意画出。
设置了一个直流电压源1，该电压源通过第三开关38与电流传感器5的一个输入端连接。而电流传感器5的一个输出端则与第一、第二和第三只晶体管19、20、21的输入端连接。第一只晶体管19的一个输出端连接在第一个绕组22的一个输入端上；第一个绕组22的一个输出端连接在第四只晶体管23的一个输入端上；而第四只晶体管23的一个输出端则与地线24连接。
第二只晶体管20的一个输出端与第二个绕组25的一个输入端连接，第二个绕组25的一个输出端与第五只晶体管26的一个输入端连接，第五只晶体管26的一个输出端与地线24连接。第三只晶体管21的一个输出端连接在第三个绕组27的一个输入端上，第三个绕组27的一个输出端连接在第六只晶体管28的一个输入端上，第六只晶体管的一个输出端连接在地线24上。第一、第二和第三个绕组22、25、27通过第一、第二或第三只二极管29、30、31与电流传感器5的输入端连接，而第一、第二和第三个绕组22、25、27的输入端则通过第四、第五和第六只二极管32、33、34与地线24连接。在地线24和电流传感器5的输入端之间连接了一个电容器C1。此外，平行于第四、第五或第六只二极管还分别连接检验电阻39。晶体管19、20、21、23、26、28的栅极引线通过控制线与控制器11连接。控制器11按公知的方式方法控制绕组22、25、27的流通电流，以便通过传动杆6把要求的转速和/或转矩供给机电式制动器7。
在所示实施例中，在第一个线圈22输入端和第二个线圈25的输入端之间的第二个电流传感器12设置成一个电阻的形式。第二个电流传感器12的引线通过地线36与控制器11的模/数转换器17连接。所以这个第二电流传感器12接入这个电路中不需要附加的开关。由于第二个电流传感器12布置在第一和第二线圈22、25的上侧场效应晶体管19、20之间，设计成电阻的第二个电流传感器12对正常的电动机整流来说没有明显干扰。
当最好在电动机停止的情况下进行电流传感器5的测试时，第一只晶体管19和第五只晶体管26导通，其余晶体管20、21、23、28截止。在这种电路状态下，测试电流通过电流传感器5、第一只晶体管19、第二个电流传感器12、第二个线圈25和第五只晶体管26流到地线24。流经第二个电流传感器12的电流通过在第二个电流传感器12两端测出的电压降算出；第二个电流传感器12的电阻值是已知的，所以该电流可以下式算出：
U＝R×I
式中U表示第二个电流传感器12两端的电压降，R表示第二个电流传感器12的电阻值，I表示电流强度。
不用图2所示的布置，也可把第二电流传感器12布置在第一个线圈22的输入端和第三个线圈27的输入端之间，或布置在第二个线圈25的输入端和第三个线圈27的输入端之间。根据第二个电流传感器12的布置，在检测时相应的晶体管接通，所以电流通过第二电流传感器12和一个线圈流动。
在测试时，既测出通过电流传感器5的电流，又测出通过第二个电流传感器12的电流。通过这两个测出的电流的比较便可判定第一个电流传感器5和/或第二个电流传感器12的故障。
Claims (12)
1.带有一个用于向用电器供电的电路的电路***，在该电路中设置了一个电流传感器(5)，设置了一个控制器(11)，该控制器与电流传感器(5)连接，而且控制器(11)通过电流传感器(5)测定流到用电器的电流，其特征为，设置了第二个电流传感器(12)，控制器(11)与第二个电流传感器(12)连接，控制器(11)通过第二个电流传感器(12)测出流到用电器的电流并通过与由电流传感器(5)测出的电流进行比较而检验电路。
2.按权利要求1的电路***，其特征为，设置了一个开关(9)，开关(9)与控制器(11)连接，且用电器(3)可通过开关(9)与电流断开。
3.按权利要求1或2的电路***，其特征为，设置了另一个开关(13)，该开关与控制器(11)连接，且第二个电流传感器(12)可通过该开关(13)接通电流。
4.按权利要求1的电路***，其特征为，第二个电流传感器(12)设计成一个电阻的形式，该电阻两端的电压降可获取，控制器(11)用该电压降来检验电路。
5.按权利要求1的电路***，其特征为，用电器是一个电传动装置(3)的一个线圈(4，22，25，27)。
6.按权利要求1的电路***，其特征为，用电器是一个机电式制动器(7)的一个传动装置(3)。
7.按权利要求5的电路***，其特征为：电传动装置(3)具有至少两个线圈(22，25，27)，每个线圈(22，25，27)都通过一根输入线与一个输入开关(19，20，21)连接，这些输入开关(19，20，21)与一个正电位连接；每个线圈分别通过一个输出开关(23，26，28)与一个负电位连接，并在两条输入线之间连接了第二个电流传感器(12)。
8.按权利要求7的电路***，其特征为，第二个电流传感器(12)设计成电阻，且至少一条输入线连接在控制器(11)的一个模/数转换器(17)上。
9.按权利要求7或8的电路***，其特征为，第二个电流传感器(12)与一个线圈(25)串联，并可从第二电流传感器(12)两端的电压降中算出在电路中流动的电流。
10.通过一条输入线供给电流的用电器的供电的检验方法，其中，在该输入线中设置了第一个电流传感器(5)，其特征为，在用电器(3)的前面或后面的电流中，设置了第二个电流传感器(12)，通过第一个电流传感器(5)和第二个电流传感器(12)测定电流，把测出的电流相互比较，并根据比较结果识别功能失效。
11.按权利要求10的方法，其特征为，第二个电流传感器(12)通过一个开关(13)接入电流中。
12.按权利要求10或11的方法，其特征为，用电器(3)通过一个开关(9)与电流断开。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080716 Termination date: 20130124 |
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