CN111823870B - 用于借助于机电继电器进行保护的低消耗设备及其在电动致动器pwm控制设备中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆中的电动致动器(200)的电子控制设备(100)，它包括电子控制模块(1)，该电子控制模块的输出端向所述电动致动器(200)输送脉冲宽度调制切换的供电电压，该电子控制设备包括用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)，该用于借助于机电继电器进行保护的设备的控制线圈(21)由脉冲宽度调制电压开关线圈控制设备(25)供电，并且其中，所述电子控制模块(1)在公共接地端与所述用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)的继电器输出端(24)之间被供电。

Description

用于借助于机电继电器进行保护的低消耗设备及其在电动致 动器PWM控制设备中的应用

技术领域

本发明涉及控制设备，其允许控制电动致动器的移动速度、特别是用于将空气吹过机动车辆的交换器和燃烧发动机以便冷却它们的直流(DC)电动机的转速。

背景技术

在机动车辆中，与冷却用于传递由燃烧发动机产生的热量的水相关联的热交换器通常通过串联放置在给定的冷却气流中而与用于排出由于用于空调的气体的压缩而产生的热的交换器联接。在这些交换器的前面或后面放置有一个由直流电机旋转的冷却风扇，以便产生必须通过以利于热交换的冷却气流。然后，该冷却空气流被引向燃烧发动机。

就与由发动机冷却交换器和空调交换器组成的这一对相关的空气流量而言，需求范围可以是：

-在燃烧发动机的温度低、对空调的需求适中并且车辆正在行驶且其移动速度因此已经产生空气流的情况下，缓和的空气流动；

-在车辆已在燃烧发动机在车辆长时间负载上坡之后比通常发热更多的状态下停止并且高外部温度使得对空调的需求大的情况下，最大限度的空气流动。

在大多数情况下，这种需求差异是通过改变冷却风扇的速度来解决的，这是使用在直流电机的电源端子上产生可变电压的控制设备来实现的。

已知类型的可变电压控制设备使用脉冲宽度调制(PWM)电压切换电子设备，该设备产生的输出电压在发生导通的步骤期间等于输入电压，或者在不发生导通的步骤期间等于零，并且其平均值通过改变发生导通的步骤和不发生导通的步骤的持续时间的比率而改变。因此，可以精细且逐渐地调节电动机的转速。例如在文献US 6 369 533 B1中描述了这种类型的电子脉冲宽度调制控制设备。

脉冲宽度调制(PWM)电压切换技术的主要优点在于，它允许在接近零速度运行和全速运行之间连续控制致动器的运行，同时限制电子控制设备本身中的能量损失。

除了对在电动致动器的端子上产生可变电压同时限制能量损失的电子控制模块的需求之外，在机动车辆中，还需要用于在驻车模式中可靠地将电子控制模块与车辆的电池电气地隔离的机电保护继电器。该机电继电器特别用于限制在车辆处于驻车模式时电子部件发生故障的情况下可能发生火灾的风险。如果电子模块的一个构件即使它未处于活动状态也消耗异常的残余电流，则该机电继电器还防止车辆的电池放电。在意外颠倒输入电压的极性的情况下，该机电继电器也可以保护电子模块。

现代(特别是混合动力)车辆的发展导致缺乏用于驱动***的各种部件的空间。结果是，机动车辆制造商目前正在寻求减少部件的体积，特别是电子控制模块的体积。

由于驱动***中空间的匮乏，当今的机动车辆的发动机趋于在越来越热的气氛和越来越局促的空间中运转。

可用空间的减小以及电子控制模块周围的气氛温度的总体升高使得难以除去电子控制模块中不可避免地产生的热量。结果，尽管由于使用了脉冲宽度调制(PWM)电压切换技术而降低了能量损失，但仍有高温的风险，这可能会降低电子控制模块的电子部件的使用寿命，特别是诸如绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)的电子部件，或者可能导致这些电子部件发生故障，从而可能带来车辆的着火风险。

为了减小电子控制模块的总体积，并且有利于将其安装在驱动***中，期望先验地将机电继电器结合到电子控制模块的壳体内。然而，机电继电器是本身也由于流经其控制线圈的致动电流而发热的构件。这种热量可进一步提高电子控制模块的电子部件的工作温度，这是非常不希望看到的。结果，在将这种机电继电器结合到要安装在现代机动车辆中的电子控制模块内时，确实存在困难。

为了减少由流过可在汽车中使用的机电继电器的控制线圈的致动电流所产生的热量，文献US 2009/0284889 A1教导了使用电子控制电路为机电继电器的线圈供电，所述电子控制电路允许产生足以接通机电继电器的接通电流，并且随后允许产生小于接通电流但足以保持机电继电器接通的保持电流。独立于机电继电器的状态为电子控制电路供电。

为了减少驱动电磁阀的线圈中的能量消耗，文献US 2006/0221534 A1教导了使用脉冲宽度调制(PWM)电压切换控制电路为线圈供电。独立于电磁阀的状态为切换控制电路供电。

然而，在这两个文献中，控制向机电继电器的线圈或电磁阀的线圈供电的控制电路均未提供有效的安全措施，以防止由于控制电路本身的部件故障而引起的火灾危险。具体地说，这些控制电路直接由主电源供电，并且不适合经由由线圈本身致动的继电器供电。

发明内容

本发明的一个目的是实质上减少机动车辆中结合在用于致动器的电子控制设备内的机电保护继电器中产生的能量损失。

同时，本发明的另一个目的是有效地限制可能由用于控制电路的电子部件中的故障引起的着火或异常高消耗的风险，从而允许减少电磁保护继电器的能量损失。

同时，本发明的另一个目的是使用低成本的控制电路经济地解决这些问题。

为了实现这些和其它目的，根据第一方面，本发明提出使用脉冲宽度调制(PWM)电压切换(电压开关)控制电路来为继电器线圈供电，并从继电器的电源触点下游向所述控制电路供电。以此方式，当机电继电器处于断开状态时、例如在车辆处于在驻车模式的情况下，机电继电器将线圈控制电路与主电源隔离，从而防止了在该控制电路的电子部件有故障的情况下发生火灾的危险。但是，然后有必要提供一种装置，使得尽管尚未被线圈致动的继电器处于断开状态，但一旦已与主电源建立连接，控制电路就能够为继电器的线圈供电。

因此，根据本发明的第一方面，用于借助于机电继电器进行保护的设备包括：

-机电继电器，它具有磁路，当在控制线圈的电输入端子之一上供应的电流流过所述控制线圈时，所述控制线圈在所述磁路中产生磁场，该机电继电器还具有触点电源电路，该触点电源电路可在所述磁场的作用下移动，以便当所述控制线圈未被供电时常开，而在所述控制线圈被供应高于接通电压的电能时闭合，所述触点串联地电连接在继电器输入端与继电器输出端之间，所述继电器输入端旨在连接到直流电源，所述继电器输出端旨在连接成向待保护的模块供电；

-线圈控制设备，即脉冲宽度调制(PWM)电压开关设备，它连接成以比所述直流电源的电压低的至少一个预定平均电压为所述控制线圈供电；

-所述线圈控制设备被布置为，在所述线圈控制设备已被供应来自所述直流电源的电能之后，在具有预定持续时间的接合步骤期间，向所述控制线圈输送比所述机电继电器的接通电压高的第一预定平均电压；

-所述线圈控制设备被布置为，在所述接合布置之后向所述控制线圈输送不比所述机电继电器的断开电压高多少的第二预定平均电压，并且只要所述线圈控制设备被供应来自所述直流电源的电能就维持所述第二预定平均电压，

-所述线圈控制设备被布置为，当所述线圈控制设备没有被供电时，防止(阻止)所述控制线圈被供电；

-所述线圈控制设备包括电子开关，该电子开关由控制电压发生器经由一接口驱动；

-所述控制线圈在一侧经由所述线圈控制设备的所述电子开关连接到所述继电器输入端，并且在另一侧经由处于所述用于借助于机电继电器进行保护的设备以外的主开关连接到公共接地端；

-所述控制电压发生器在所述公共接地端与所述继电器输出端之间被供电，使得它只有在所述机电继电器的所述触点闭合时才被供电并工作；

-所述电子开关被布置为，当所述主开关闭合时并且在没有从所述控制电压发生器接收到的信号的情况下处于闭合状态，以及在存在从所述控制电压发生器接收到的信号的情况下处于断开状态。

这种用于借助于机电继电器进行保护的设备可以介设在直流电源与要保护的模块—例如用于控制机动车辆中的电动机的模块—之间。当机电继电器被断开时，即当其触点断开时，该模块和用于控制机电继电器线圈的电路与直流电源安全地隔离，使得模块和控制装置的电子部件中的潜在故障不会带来导致车辆起火的危险。一旦主开关闭合，机电继电器的控制线圈便通过电子开关通电，使得机电继电器闭合并使控制电压发生器通电，以允许PWM电压切换设备正常工作。

同时，用于控制机电继电器的线圈的设备—该设备是脉冲宽度调制(PWM)电压切换设备并且以降低的平均电压为控制线圈供电—使得可以极大地限制机电继电器中的能量损失，并同时减少由用于借助于机电继电器进行保护的设备在其工作期间引起的发热。因此可以设想将用于借助于机电继电器进行保护的设备结合到也容纳待保护的模块的壳体内。

将第一预定平均电压选择为具有比直流电源的电压低但高于机电继电器的接通电压的值使得可以减少机电保护继电器的能量损失，同时确保一旦从直流电源向线圈控制设备供电机电继电器就可靠接合。同时，被选择为具有比机电继电器的断开电压略高的值(例如，比断开电压高一伏)的第二预定平均电压足以保持机电继电器在接合步骤之后接通，但低于第一预定平均电压。这引起机电保护继电器的能量损失进一步减少，但不会破坏机电继电器的正确操作。优选地，第一预定平均电压被保持预定的持续时间，该预定的持续时间尽可能短，但足够长以确保机电继电器的可靠接合。

在实践中，线圈控制设备可包括用于监测继电器输出端上存在的平均供电电压的装置、用于将该平均供电电压与预定电压设定值进行比较的装置、以及用于控制脉冲宽度调制(PWM)以便无论直流电源的电压有无变化都可以在控制线圈中维持预定和恒定值的平均电流的装置。

以这种方式，可以选择所述一个或多个预定平均电压以使其具有尽可能接近于机电继电器的接通和断开电压的值，而不会在直流电源的电压降至该电源的标称电压以下时有机电继电器发生故障的风险。类似地，当直流电源的电压上升到其标称值以上时，它不会增加机电继电器的能量损失，也不会增加机电继电器产生的热量。

电子开关有利地可以是开关晶体管，其发射极连接到继电器输入端，其集电极连接到控制线圈的第一电源端子，并且其基极经由偏置电阻(偏压电阻)连接到控制线圈的第二电源端子，该偏置电阻能够在主开关闭合时使所述开关晶体管饱和。

以这种方式，一旦机电继电器自身连接到主电源，就通过开关晶体管为机电继电器的控制线圈供电，这确保了机电继电器闭合，从而确保继电器线圈的控制电路被供电。

有利地，可以设想所述接口包括：

-第一接口晶体管，其基极接收来自控制电压发生器的信号，并且其发射极连接到公共接地端，以便在存在来自控制电压发生器的信号的情况下饱和，并且在没有来自控制电压发生器的信号的情况下断开；

-第二接口晶体管，其发射极连接到继电器输入端，其集电极连接到开关晶体管的基极，并且其基极经由泄漏电阻连接到第一接口晶体管的集电极，使得在存在从控制电压发生器接收到的信号的情况下，当第一接口晶体管本身饱和时，第二接口晶体管饱和并关断开关晶体管，而在不存在从控制电压发生器接收到的信号的情况下，当第一接口晶体管本身断开时，第二接口晶体管断开并且对开关晶体管没有影响。

根据第二方面，本发明提供了一种用于机动车辆中的致动器的电子控制设备，该设备包括具有输送用于致动器的供电电压的输出端的电子控制模块，并且该设备进一步包括用于借助于机电继电器(例如上述机电继电器)进行保护的设备，电子控制模块在公共接地端与所述用于借助于机电继电器进行保护的设备的继电器输出端之间被供电。

因此，在车辆处于驻车模式时，用于借助于机电继电器进行保护的设备可以提供针对可由电子控制模块的电子部件故障引起的火灾风险的保护。

优选地，电子控制模块是脉冲宽度调制(PWM)电压切换电子设备，其能够产生脉冲宽度调制切换的致动器供电电压。

以这种方式，电子控制模块的能量损失较低，这也降低了电子控制模块的组成电子部件的温度升高的风险。

在实践中，电子控制模块有利地可以包括：

-功率电子电路，它具有连接在公共接地端与用于借助于机电继电器进行保护的设备的继电器输出端之间的功率输入端，具有旨在连接到电动致动器的功率输出端，并且包括第一绝缘栅场效应晶体管，该第一绝缘栅场效应晶体管的源极-漏极电路在一侧连接到所述功率输入端，在另一侧通过输出导体连接到所述功率输出端，从而与电动致动器串联，该功率电子电路包括续流二极管(flyback diode)，该续流二极管以反向偏置(reverse-biased)的构型连接到所述功率输出端，从而当第一绝缘栅场效应晶体管断开时允许由电动致动器的感应部件产生的电流流过；

-开关控制装置，其能够在所述第一绝缘栅场效应晶体管的栅极上产生基本为方波宽度调制的控制信号。

根据本发明的电子控制设备有利地可以在同一个壳体中实施，该壳体既容纳所述电子控制模块，又容纳所述用于借助于机电继电器进行保护的设备。通过电子控制模块和用于借助于机电继电器进行保护的设备中产生的能量损失和热量的显著减少，可以实现这种组装。

附图说明

根据以下对特定实施例的描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得显而易见，该描述参考附图给出，在附图中：

图1是根据本发明的用于电动致动器的控制设备的一个实施例的电路的示意性表示；

图2示出了机动车辆中的直流电源电压随时间的可能变化；

图3示出了机电继电器的接通和断开电压；

图4示出了根据本发明的一个实施例的施加到机电保护继电器的控制线圈的平均电压的变化；以及

图5是根据本发明的一个实施例的具有减少的消耗的用于借助于机电继电器进行切换的设备的电路及其与电动致动器控制设备的连接的表示。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于电动致动器200的控制设备100的一个特定实施例的电路。在本例中，电动致动器200是电动机，但是绝不应将这视为对本发明的限制。

一般而言，控制设备100包括电子控制模块1，该电子控制模块向电动机200供电，并且被直流电源300经由用于借助于机电继电器2进行保护的设备供电。

电子控制模块1包括功率电子电路3，该功率电子电路具有旨在连接到直流电源300的功率输入端4和旨在连接到电动机200的功率输出端5。在这种情况下，电动机200用于使机动车辆的交换器和发动机通风以便冷却它们。因此，直流电源300由车辆的电池形成。

功率电子电路3包括第一绝缘栅场效应晶体管6，其源极-漏极电路在一侧连接到功率输入端4，而在另一侧通过输出导体7连接到功率输出端5以便与电动机200串联。功率电子电路3包括续流二极管8，该续流二极管以反向偏置的构型连接到功率输出端5。当第一绝缘栅场效应晶体管6断开(即，处于非导通状态)时，续流二极管8允许由电动机200的感应部件产生的电流流动。

在图1所示的实施例中，续流二极管8事实上由第二绝缘栅场效应晶体管16的结构二极管(structural diode)形成。

第一绝缘栅场效应晶体管6的存在允许脉冲宽度调制电压的切换，从而在电动机200的端子之间产生输出电压，该输出电压以大约20kHz的频率切换，并且在第一绝缘栅场效应晶体管6导通的步骤期间等于输入电压，或者在第一绝缘栅场效应晶体管6不导通的步骤期间基本上等于零，并且其平均值通过修改第一绝缘栅场效应晶体管6导通的步骤的持续时间与第一绝缘栅场效应晶体管6不导通的步骤的持续时间的比率而改变。因此，电动机200的速度被驱动以使其稳定地与车辆的冷却需求相匹配。

控制模块1包括微控制器19切换控制装置9，其能够在所述第一绝缘栅场效应晶体管6的栅极上生成大致方波宽度调制的控制信号。

微控制器19切换控制装置9还包括驱动装置，该驱动装置被配置为在第一晶体管6处于非导通状态时将第二绝缘栅场效应晶体管16切换到导通状态。

第一绝缘栅场效应晶体管6通过第一连接装置11a与输出导体7电连接。

第二绝缘栅场效应晶体管16通过第二连接装置11b与输出导体7电连接。

用于借助于机电继电器2进行保护的设备包括机电继电器20，该机电继电器具有磁路，由控制线圈21产生的磁场允许串联电连接在继电器输入端23与继电器输出端24之间的触点22在该磁路中移动。继电器输入端23旨在连接至直流电源300，而继电器输出端24旨在连接成向要保护的电子模块1供电。

控制线圈21由线圈控制设备25供电，该线圈控制设备是脉冲宽度调制(PWM)电压开关设备。

现在参考图2，其示意性地示出了车辆的车载电网电压—即直流电源300的端子之间的电压V300—的可能变化。在这种情况下，示出了从标称电压VN、例如13V下降到最小电压Vm、例如8V的变化，该最小电压可能在大量电负载的情况下在寒冷的天气中发生。接下来，示出了从最小电压Vm上升到最大电压VM、例如24V的变化，该最大电压例如可能在连接到外部电源的情况下发生。应当理解，尽管车辆的车载电网的电压V300可能有这些变化，但电动致动器控制设备必须能够正确运行。

现在参考图3，该图示意性地示出了用于机电继电器、例如结合在用于借助于机电继电器进行切换的设备2中的机电继电器20的操作条件。该图示出了施加到机电继电器20的控制线圈21的平均电压VB随时间的变化。在这种情况下，示出了电压VB的向上变化。一旦其达到接通电压VE(这是机电继电器20的特有特性)，继电器就接通，即其触点22闭合以便允许电流在继电器输入端23与继电器输出端24之间流动。接下来，示出了电压VB从高于接通电压VE的最大值开始的向下变化。一旦平均电压VB达到断开电压VD，机电继电器20便会断开，即其触点22断开(打开)并防止电流在继电器输入端23与继电器输出端24之间流动。可以看到，接通电压VE始终高于断开电压VD，这些电压是取决于机电继电器20的构型的固有特性。例如，断开电压VD可以是约3V，而接通电压可以是约5V。

通常，当想要使用机电继电器20来保护电子控制模块1时，有必要选择无论车辆的车载电网的电压V300如何都仍将接通和断开的机电继电器20。应当理解，如果车辆的车载电网的最小电压Vm高于接通机电继电器20所需的接通电压VE，则机电继电器20将显然仅接通。因此，对于车辆的车载电网中等于8V的最小电压Vm，有必要选择具有安全余量的接通电压低于8V的机电继电器20。可以选择在20℃时约为5V、即在110℃时约为6.7V(铜的电阻率随温度变化)的接通电压，在该电压上加上二极管的直流电压(1V)，使得安全余量为0.3V。

当车辆在运行时，保护设备的机电继电器20通常处于接通状态，使得必须为控制线圈21供电。在该状态下，控制线圈21是电阻元件，与施加到其端子的电压成比例的电流流过该电阻元件。应当理解，当车载电网电压接近于标称电压VN时，控制线圈21中消耗的功率(其本身与电流的平方成比例)已经大大超标，而当车载电网的电压超过标称电压VN时更是如此。这导致机电继电器20中不可忽略的能量损失以及相应的发热增加。

根据本发明，为了减少这些能量损失和相应的发热增加，线圈控制设备25是脉冲宽度调制(PWM)电压切换电子设备，该设备允许以可低于车载电网的标称电压VN的至少一个预定平均电压为控制线圈21供电，只要它保持高于机电继电器20的工作电压即可。

在本例中，将诸如图4所示的电压施加到控制线圈21可能是有利的：在时间t0，机动车辆点火开关接通，从而导致从直流电源300为线圈控制设备25供电。从该时间t0起，在具有终止于时间t1的预定持续时间的接合步骤期间，线圈控制设备25向控制线圈21输送比接通电压VE高的第一预定平均电压V1。从时间t1起，线圈控制设备25将不比断开电压VD高很多的第二预定平均电压V2输送到控制线圈21，以便在机动车辆运行的整个时间段内即直至时间t2保持机电继电器20接通。在时间t2，机动车辆点火装置被关断，这中断了向控制设备的供电，并且机电继电器20返回到其断开状态，触点22断开。

在实践中，电压V1可以等于车辆的车载电网的电压V300，因为如果接合步骤的持续时间短，则可以忽略在该步骤中消耗的功率。相反，为了限制损失和发热，必须将电压V2选择得尽可能低。例如，可以选择等于VD+1或2V的电压V2。

现在参考图5，其更详细地示出了根据本发明的一个实施例的用于借助于机电继电器进行保护的设备的电路图。该图示出了图1中所示的电动致动器200的控制设备100的大多数组成构件，并且相同的组成构件具有相同的附图标记。因此，存在机电继电器20、控制线圈21、触点22、继电器输入端23、继电器输出端24、直流电源300、功率电子电路3和微控制器19切换控制装置9。

在该实施例中，线圈控制设备包括电子开关，它有利地呈开关晶体管Q1的形式，它被主要由微控制器19形成的控制电压发生器9经由接口26驱动。控制线圈21利用串联的二极管D2经由所述电子开关Q1连接到继电器输入端23，而续流二极管D1以反向偏置的构型连接到控制线圈21的端子。控制线圈21还经由主开关401连接到公共接地端GND，该主开关本身在根据本发明的控制设备100的外部，并且例如构成发动机计算机400的一部分。

在公共接地端GND与继电器输出端24之间向微控制器19的控制电压发生器9供电。这样，微控制器19被供电，并且仅在机电继电器20的触点22闭合时才工作。

形成电子开关的晶体管Q1是开关晶体管，其发射极经由二极管D2连接到继电器输入端23，其集电极连接到控制线圈21的第一电源端子，并且其基极经由偏置电阻R1连接到控制线圈21的第二电源端子，所述偏置电阻的值被选择为在不存在由微控制器19产生的信号的情况下，当主开关401闭合时使所述开关晶体管Q1饱和。

接口26包括第一接口晶体管Q3，其基极接收来自微控制器19的信号，并且其发射极连接到公共接地端GND，以便在微控制器19的输出端上存在信号的情况下饱和，而在微控制器19的输出端上不存在这种信号的情况下断开。接口26包括第二接口晶体管Q2，该第二接口晶体管的发射极经由二极管D2连接到继电器输入端23，其集电极连接到开关晶体管Q1的基极，并且其基极通过泄漏电阻R4连接到第一接口晶体管Q3的集电极。以这种方式，在存在从微控制器19接收到的信号的情况下，当第一接口晶体管Q3自身饱和时，第二接口晶体管Q2饱和并断开开关晶体管Q1，而在没有从微控制器19接收到的信号的情况下，当第一接口晶体管Q3自身断开时，第二接口晶体管Q2断开并且对开关晶体管Q1没有影响。

在操作中，微控制器19将宽度调制的控制信号发送到第一接口晶体管Q3的基极，并且这些信号成形并通过接口26传输到开关晶体管Q1，因此开关晶体管以宽度调制的开关电压向控制线圈21供电。微控制器19与电压调节电路27相关联，它包括用于监测继电器输出端24上存在的供电电压的装置、用于将该供电电压与预定电压设定值(电压V1或电压V2)进行比较的装置、以及用于控制脉冲宽度调制(PWM)的装置，该用于控制脉冲宽度调制的装置由微控制器19驱动，以便当继电器输出端24上的供电电压降低时增加开关占空比，并且当继电器输出端24上的供电电压升高时减小开关占空比，从而不论通过直流电源300输送的电压是否有任何变化都在控制线圈21中维持预定值的平均电流(对应于平均供电电压V1或V2)。

在直流电源300的极性意外反转的情况下，机电继电器20还保护电子控制模块1。具体地，二极管D2然后防止激励电流流过控制线圈21，并防止电流反向流过接口26，使得机电继电器20的触点22保持断开，并防止向电子控制模块1供电。

如在图1中示意性地示出的，根据本发明的电子控制设备100优选地在同一壳体(100)中实施，该壳体容纳电子控制模块1和用于借助于机电继电器进行保护的设备2两者。电子控制模块1和用于借助于机电继电器进行保护的设备2的特定布置大大减少了能量损失和发热，从而允许这样在同一壳体(100)内实施而没有可能负面地影响或损坏控制设备100的组成电子部件过度发热的风险。

另外，根据一个有利的实施例，可以设想通过在控制线圈21与连接到继电器输入端23和继电器输出端24的功率电导体之间提供足够好的导热来冷却机电继电器20本身。

本发明不限于已经明确描述的实施例，而是包括落入以下权利要求书范围内的各种替代形式及其归纳。

Claims (8)

1.一种用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)，包括：

-机电继电器(20)，它具有当在控制线圈(21)的电输入端子之一上供应的电流流过所述控制线圈时由该控制线圈在其中产生磁场的磁路，并且具有触点电源电路(22)，所述触点电源电路能在所述磁场的作用下移动，以便当不向所述控制线圈(21)供电时常开，而当以高于接通电压(VE)的电压向所述控制线圈(21)供电时闭合，所述触点(22)串联地电连接在继电器输入端(23)与继电器输出端(24)之间，所述继电器输入端(23)旨在连接到直流电源(300)，所述继电器输出端(24)旨在连接成向待保护的电子控制模块(1)供电；

-线圈控制设备(25)，它连接成以比直流电源(300)的电压(V300)低的至少一个预定平均电压(V1，V2)向所述控制线圈(21)供电；

-所述线圈控制设备(25)布置成，在所述线圈控制设备(25)已被供应来自所述直流电源(300)的电能之后在具有预定持续时间的接合步骤期间向所述控制线圈(21)输送比所述机电继电器(20)的接通电压(VE)高的第一预定平均电压(V1)；

-所述线圈控制设备(25)布置成，在所述接合步骤之后向所述控制线圈(21)输送不比所述机电继电器(20)的断开电压(VD)高多少的第二预定平均电压(V2)，并且只要所述线圈控制设备(25)被供应来自所述直流电源(300)的电能就维持所述第二预定平均电压(V2)；

-所述线圈控制设备(25)布置成，当所述线圈控制设备(25)没有被供应电能时防止所述控制线圈(21)被供电；

-所述线圈控制设备(25)包括电子开关(Q1)，所述电子开关由控制电压发生器(9)经由接口(26)驱动；

其中：

-所述线圈控制设备(25)是脉冲宽度调制(PWM)电压开关设备；

-所述控制线圈(21)在一侧经由所述线圈控制设备(25)的所述电子开关(Q1)连接到所述继电器输入端(23)，而在另一侧经由在所述借助于机电继电器进行保护的设备(2)之外的主开关(401)连接到公共接地端(GND)；

-所述控制电压发生器(9)在所述公共接地端(GND)与所述继电器输出端(24)之间被供电，使得它只有当所述机电继电器(20)的所述触点(22)闭合时才被供电并工作；

-所述电子开关(Q1)布置成，当所述主开关(401)闭合时并且在没有从所述控制电压发生器(9)接收到的信号的情况下处于闭合状态，以及在存在从所述控制电压发生器(9)接收到的信号的情况下处于断开状态。

2.根据权利要求1所述的用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)，其中，所述电子开关(Q1)是开关晶体管，它的发射极连接到所述继电器输入端(23)，它的集电极连接到所述控制线圈(21)的第一电源端子，并且它的基极经由偏置电阻(R1)连接到所述控制线圈(21)的第二电源端子，所述偏置电阻能当所述主开关(401)闭合时使所述开关晶体管(Q1)饱和。

3.根据权利要求2所述的用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)，其中，所述接口(26)包括：

-第一接口晶体管(Q3)，它的基极接收来自所述控制电压发生器(9)的信号，它的发射极连接到所述公共接地端(GND)，以便在存在来自所述控制电压发生器(9)的信号时饱和，并且在没有来自所述控制电压发生器(9)的信号时断开；

-第二接口晶体管(Q2)，它的发射极连接到所述继电器输入端(23)，它的集电极连接到所述开关晶体管(Q1)的基极，并且它的基极经由泄漏电阻(R4)连接到所述第一接口晶体管(Q3)的集电极，使得当所述第一接口晶体管(Q3)本身在存在从所述控制电压发生器(9)接收到的信号的情况下饱和时，所述第二接口晶体管饱和(Q2)并关断所述开关晶体管(Q1)，以及使得当所述第一接口晶体管(Q3)本身在不存在从所述控制电压发生器(9)接收到的信号的情况下断开时，所述第二接口晶体管(Q2)断开并且对所述开关晶体管(Q1)没有影响。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)，其中，所述线圈控制设备(25)包括用于监测所述继电器上存在的供电电压的装置(27)、用于将该供电电压与预定电压设定值进行比较的装置、以及用于控制所述脉冲宽度调制(PWM)以便无论所述直流电源(300)的电压(V300)有无变化都在所述控制线圈(21)中维持恒定值的平均电流的装置(9)。

5.一种用于机动车辆中的致动器(200)的电子控制设备(100)，其中，它包括电子控制模块(1)，该电子控制模块具有输送用于所述致动器(200)的供电电压的输出端；以及其中，它包括根据权利要求1至3中任一项所述的用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)，其中，所述电子控制模块在公共接地端(GND)与所述用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)的继电器输出端(24)之间被供电。

6.根据权利要求5所述的电子控制设备(100)，其中，所述电子控制模块(1)产生脉冲宽度调制切换的致动器供电电压。

7.根据权利要求6所述的电子控制设备(100)，其中，所述电子控制模块(1)包括：

-功率电子电路(3)，它具有连接在所述公共接地端(GND)与所述用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)的继电器输出端(24)之间的功率输入端(4)，具有旨在连接到所述电动致动器(200)的功率输出端(5)，并且包括第一绝缘栅场效应晶体管(6)，该第一绝缘栅场效应晶体管的源极-漏极电路在一侧连接到所述功率输入端(4)，在另一侧通过输出导体(7)连接到所述功率输出端(5)，从而与所述电动致动器(200)串联，所述功率电子电路(3)包括续流二极管(8)，该续流二极管以反向偏置的构型连接到所述功率输出端(5)，从而当所述第一绝缘栅场效应晶体管(6)断开时允许由所述电动致动器(200)的感应部件产生的电流流过；

-开关控制装置(9)，它能在所述第一绝缘栅场效应晶体管(6)的栅极上产生基本为方波宽度调制的控制信号。

8.根据权利要求6所述的电子控制设备(100)，其中，它被实施在同一个壳体中，所述壳体容纳所述电子控制模块(1)和所述用于借助于机电继电器进行保护的设备(2)两者。