用于接触测量电路的系统和方法
【技术领域】
[0001 ]本发明大体涉及电气电路，并且在特定实施例中涉及用于接触测量电路的系统和方法。
【背景技术】
[0002]电气电路在技术上是普遍的，从而作为技术创新的启用驱动器和过去和现在的无数创新的主题两者而存在。一般地，电气电路包括已知的元件并且根据已知定律来理解。例如，电路元件常常包括电阻器、电容器、电感器、晶体管、二极管、变压器、电池和继电器，来举几例。另外，这些电路能够通常至少部分使用欧姆定律、基尔霍夫定律和各种其他电路窍门来理解。按照这些原则，大多数电路元件的相关属性中的一个是电阻抗或在简化的情况下为电阻，如下述简化的欧姆定律中示出的那样:
V = 1-R
其中，V是电压，R是电阻，并且I是电流。这里，在电路操作的最基本原则中，电阻R确定电压和电流的相互作用。
[0003]因此，理解电气元件的电阻常常对电气电路的操作有用。例如，当更高的电压被施加到电气元件时，在电气元件中消耗的功率可以随着更高的电阻而显著增大。另外，当电阻和功率消耗增大时，额外的热量被产生在电气元件中。如果太多热量被产生，则可能电气电路将在某些方面发生故障，诸如例如熔化、起火或失灵。因此，电气元件的电阻对电气电路具有影响并且由此对使用这些电路技术(例如从汽车到计算机)具有影响。
[0004]作为另一图示，电阻常常在接口处相关。在一些实例中，接口处的电阻被称为接触电阻。此外，接触电阻在处于多个尺度(即大的又小的)的许多电气电路中是相关的。例如，电气接触部被用来与处于例如微米(tun)尺度的半导体管芯对接并且还被用在可以传导或阻断来自例如1000伏特源的电流的机械继电器中。在小尺度或大尺度中，电接触部可以是在不同情况下的故障或改进操作的原因。因此，理解接触电阻是针对创新解决方案的相关目标。
【发明内容】
[0005]根据实施例，一种接触测量电路被配置为耦合在第一接触部和第二接触部之间，并且所述接触测量电路包括第一晶体管、控制电容器和电压测量单元。第一晶体管包括被配置为耦合到第一接触部的第一导电端子、第二导电端子和第一控制端子。控制电容器包括耦合到第二导电端子的第一电容器端子和耦合到第一控制端子的第二电容器端子。电压测量单元耦合到第一电容器端子和第二电容器端子，并且第二电容器端子被配置为耦合到第二接触部。
【附图说明】
[0006]为了更完整地理解本发明及其优点，现在对结合附图的下面描述进行参考，在附图中:
图1图示了实施例继电器系统的系统框图；
图2图示了可能的接触测量电路的示意图；
图3图示了另一可能的接触测量电路的示意图；
图4图示了实施例接触测量电路的示意图；
图5图不了另一实施例接触测量电路的不意图；
图6图示了实施例接触测量系统的系统框图；
图7a图不了另一实施例接触测量电路的不意图；
图7b图示了针对实施例接触测量电路的实施例晶体管实施方式的示意图；
图8图不了另一实施例接触测量系统的不意图；
图9a、9b、9c、9d、9e和9f图示了仿真操作中的实施例测量电路的电流和电压波形图；以及
图10图示了测量接触部的实施例方法的框图。
[0007]不同附图中的对应数字和标记总体上指代对应部分，除非另有指示。附图被绘制以清楚地图示实施例的有关方面并且不一定是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0008]下面详细讨论各种实施例的做出和使用。然而，应当领会的是，本文中描述的各种实施例可适用在各种各样的具体上下文中。讨论的具体实施例仅仅说明做出和使用各种实施例的具体方式，并且不应当被解释为在限制的范围中。
[0009]关于在具体上下文中的各种实施例(S卩，测量电路，并且更具体地，用于机械接触部的接触测量电路)进行描述。例如，本文中描述的各种实施例中的一些包括在诸如汽车应用的高电压应用中耦合到机械继电器的接触测量电路。在其他实施例中，方面还可以被应用到涉及根据如本领域中已知的任何样式的任何类型的测量电路的其他应用。
[0010]根据各种实施例，一种自保护的自动测量电路监控在电气元件的耦合处的接触电阻。例如，具有相关接触电阻的电气元件可以包括机械继电器、电熔丝、电开关和接触插头，以举几例。
[0011]图1图示了根据具体示例实施例的实施例继电器系统100的系统框图。在该具体示例实施例中，继电器系统100包括耦合在被描绘为高电压电池102的电压源和被描绘为用于汽车的电机104的负载之间的机械继电器105。在操作期间，机械继电器105将高电压电池102连接到电机104并且可以传导大约10或100安培的电流，所述高电压电池102可以生成在例如400 V和800 V之间的电源电压VSUP。
[0012]在这样的实施例中，机械继电器105具有电阻Rreiay，其大致等于在节点A和B之间的机械继电器105的接触电阻RAB。在理想情形下，接触电阻Rab为零。在实际应用中，电阻Rreiay-Rab可以是大约几毫欧姆(πιΩ )或微欧姆(μ Ω )。接触电阻Rab可以根据各种技术诸如调节接触化学性质并增大接触尺寸而被减小，这可能导致增加成本。然而，随时间对机械继电器105的使用可以引起使接触部退化的接触部磨损，并且氧化物或其他物质还可以累积使得性能被降低并且接触电阻Rab被增大。
[0013]作为示例，如果接触电阻Rab随时间通过磨损增大到IΩ，则流过继电器的40 A电流根据以下功率公式将消耗1600瓦特:
P = I2-R,
其中，P是消耗的功率，I是电流，并且R是电阻，其得到计算(40A)2.(I Ω ) = 1600 W。在这样的情况下，1600 W将被消耗在机械继电器105中，这可以引起过多热量和系统破坏并且可以是系统中的低效率的根源。因此，根据各种实施例，接触测量电路101测量在节点A和B之间的接触电阻Rab以便监控接触电阻并且防止故障或退化的性能。在一些实施例中，接触测量电路101是自保护且自动的，从而无需来自外部或额外的控制器的控制信号。在特定实施例中，接触测量电路101通过对常开型耗尽设备的操作自适应，如本文中以下参考晶体管108和109描述的那样。如以上讨论的，继电器系统100是具体指代电机、高电压电池和机械继电器的示例实施例。在其他实施例中，实施例接触测量电路可以被包含在具有诸如机械继电器、机械开关、电熔丝、(机械或电子的)电开关和接触插头，以举几例的任何类型的开关或电气元件的任何类型的电路或系统中。
[0014]图2图示了跨开关SI耦合的并且包括测量电容器Cl、电压测量单元106和具有耦合在节点A和B之间的电阻器R1、R2和R3的电阻分压器电路的接触测量电路1la的示意图。接触测量电路1la还可以包括与测量电容器Cl并联耦合的电压限制元件，诸如齐纳二极管114和116或变阻器112。
[0015]接触测量电路1la测量跨测量电容器Cl和电阻器R2的电压，该电压与跨耦合在节点A和B之间的开关SI的电压成比例地相关。跨开关SI的电压指示开关SI的电阻，包括在节点A和B之间的接触电阻RAB，因为基于欧姆定律电压与电阻成比例地增大。在该可能配置中，具有电阻器Rl、R2和R3的电阻分压器电路在高电压操作的情况下可以限制电压测量单元106有效地确定跨开关SI的电压，因为电阻器Rl和R3在高电压配置中可以是非常高的，诸如在500 kQ和50 M Ω之间，以便保护电压测量单元106免于大电压，诸如在400 V和1500 V之间，并且防止在开关SI打开时在接触测量电路1la中的在节点A和B之间的大电流。例如，电压测量单元106可以具有从100 mV到300 mV的操作范围并且可以包括高达3 V的电压容差。在其他应用中，电压测量单元106可以具有低于100 mV或高于300 mV的操作范围并且可以包括高于3 V的电压容差。在如图2中描绘的、其中电阻器Rl和R3是大的这样的情况下，可能难以使用跨测量电容器Cl和R2耦合的电压测量单元106来确定在节点A和B之间的毫伏特电平电压降。
[0016]为了提供完全DC阻断并且减小测量电路中的电阻器的尺寸，额外开关可以被并入到在节点A和B之间的测量电路电流路径中。图3图示了包括与测量电容器C2串联耦合的开关S2和在节点A和B之间的测量电阻器R4的另一接触测量电路1lb的示意图。测量电容器C2和测量电阻器R4并联耦合并且电压测量单元106耦合到C2和R4的并联组合并且被配置为测量跨C2和R4的并联组合的电压。当开关SI和S2被闭合时，电压测量单元106直接测量跨开关SI的电压，该电压取决于开关SI的电阻(包括接触电阻)可以是大约几毫伏或几伏。当开关SI打开时，开关S2还必须受控制单元110控制以也被打开。如果开关SI打开并且开关S2不被打开，则电压测量单元106可以在中等或大的电压被施加在节点A处的情况下被破坏。在各种实施例中，开关SI在闭合开关S2之前被闭合并且开关S2在打开开关SI之前被打开，以便防止对电压测量单元106的损坏或破坏。在由定时错误引起的开关SI或开关S2的故障的情况下，例如，电压测量单元10