专利名称：用于检测断线的方法和电路装置的制作方法
用于检观蜥线的方法和电路裝置
本发明涉及用于在全桥中连续检测断线的方法和电路装置，所述全桥包括 在供电电位与接地电位之间运行的四个开关装置并且控制负载，其中，对每个 开关装置分别并联二极管。
本发明的技术领i或涉及在全桥中对断线(Leitungsbruch)的检测。众所周 知保用全桥和H桥用于控制机动车中的直流电动机，例如节流阀、废气再循环 装置或者诸如此类，以便能够在在前向和反向上运行直流电动机。在此，出于 诊断曰的重要的是，也在直流电动机的运行期间检测在全桥或H桥中潜在的断线。
迄今己公知俩种方法来识别在全桥处的断线。第一种方法以电流测量为基 ，出。在这种情况下，对通过全桥的电流进行观糧并且与基准电流进行比较。如 果所测量的电流未超出基准电流，则公知地认为存在断线。然而，执行机构或 屯动机巾的电流J:升取决于其电特性。因此在切换时间调整为过短的情况下可 能出现错误的断线识另ll。这可以通过适当地选择过滤时间来避免。但因此产生 A耗费来使过滤时间对于相应的执行机构相匹配。也就是说，针对所使用的每
行机构相匹配，必须施加时间和匹酉己测试。在此弓胞用于;金测断线白邻付力ii成本。
第二种方法以电压测量为基础。为此在全桥的输出端处设置用于诊断的适 当装置。不利的是，在这种第二方法中必须确保全桥在诊断时处于断开状态。 据此在这种第二方法中，在执行机构的运行期间连续的断线识别、也即诊断是 不可能的。此外，在第二种方法中必须启动、也即促使用于断线识另啲电压测 量。该第二方法与第一种方法相比附加地需要进一步的时间耗费。
因此，本发明所基于的任务在于，在全桥^B^瑰续的断线识别，其中， 断线识别应该与流经感性负载的电流无关。
所提出的任务依据本发明通过具有权利要求1的特征的方法以及fflil具有 权利要求2的特征的电路装置来解决。
有利地，依据本发明育^)多在感性负载或感性执行机构的切换运行中实现连
续的断线检测。不必使依据本发明的方法或依据本发明的电路装置与相应的要 控制的负载或与相应的执行机构相匹配。此外，不必特意地为检测而启动电位 测量。由此本发明能够在全桥中简单地并因iJ:极成本低地检测断线。
本发明的有利扩展方案和改进方案由从属权利要求以及参照附图的说明得出。
依据本发明的一种优选改进方案，对每个开关装置的负载段分别并联布置 二极管。通过分别布置的二极管确保，在切换电路装置时、也就是在负载运行 时也nj以测量电位差。
依据本发明的一种优选扩展方案，控制电路分别为开关装置产生控制信 号，利用其可以分别转接开关装置，其中，控制电路将四个控制信号中的刚好 --个在其他控制信号之前传输用以切换至何预先确定的开关装置上。有利地， 控制电路根据方向设定和控制时钟(Ansteuertakt)产生控制，所述控制当在运 行方向之间和在接通与空转之间切换时防止贯穿电流(Querstr6me)。空转可以 通过在空转路径中所激活的开关主动地或者通过并联的二极管被动地实现。
依据另一tt^的扩展方案，比较装置具有
a) 第 比较器，所述第-此较器将在第一开关装置与负载之间的连接上所 施加的第 一 电位与供电电位进行比较并且如果两个所比较的电位在空转中不相 同，则在输出端侧提供正逻辑信号电平；
b) 第二比较器，所述第二比较器将在第二开关装置与负载之间的连接的第 :iU位与供电电位进行比较并且如果两个所比较的电位在空转中不相同，贝赃
输出端侧提供正逻辑信号电平；
c) 第三比较器，所述第三比较器将在第三开关装置与负载之间的连接的第 三电位与接地电位进行比较并且如果两个所比较的电位在空转中不相同，则在 输出端侧提供正逻辑信号电平；和
d) 第四比较器，所述第四比较器将在第四开关装置与负载之间的连接的 第四电位与接地电位进行比较并且如果两个所比较的电位在空转中不相同，则 在输出端侧提供正逻辑信号电平。
依据另一优选扩展方案，分析装置对由比较器在输出端侧所提供的信号电 平进行分析并且在此如果比较器在空转中不提供正信号电平，则确定断线。有 利地，分析电路在这种情况下评价控制是否足以产生空转(Freilauf)。
依据另一优选扩展方案，至少一个开关装置作为MOSFET、特别是作为 功率MOSFET来构成。由于MOSFET依赖于技术地己经具有空转二极管，在 使用MOSFET时有利地不必设置特意与开关装置并联的二极管。
依据另一tti^扩展方案，四个开关装置分别作为双极晶体管来构成并且相 应的二极管作为与双极晶体管并联的外部二极管来构成。
依据另一优选扩展方案，四个开关装置分别作为达林顿(Darlington)晶 体管来构成并且相应的二极管作为与达林顿晶体管并联的外部二极管来构成。
依据另-优选扩展方案，至少一个开关装置作为IGBT (绝缘栅双极晶体 符(Insulated Gate Bipolartransistor))来构成并且相应的二极管作为与相应的
IGBT并联的外部二极管来构成。
下面借助在示意性图中所示的实施例对本发明进行更详细的说明。其中
图1示出用于按照供电电位在空转时在全桥中连续检测断线的本发明电路
装置的"战实施例的示意框亂
图2示出依据图1用于按照接地电位在空转时在全桥中连续检测断线的本
发明^路装置的tt^:施例d^意l^^^及"j ^ 、 ^"、n 、」_程图。
在所有图中，只要没有其他说明，相同的或功能相同的元件和信号具有相 同的附图标记。
出于清楚明了的原因，提供图1和2用于示出依据本发明的电路體。在 阁1 q '示出比较装置90的比较器91和92，所述比较器按照供电电位6在负载 4空转时检测空转电压并将所检测的信号电平Pl、 P2传输到分析装置
(Auswerteeinrichtung) 10。而在图2中示出比较装置90的比较器93和94， 所述比较器按照接地电位5在负载4空转时检测空转电压并将所检测的信号电 平P3、 P4传输至吩丰碟置10。
也即图1示出用于按照供电电位6在空转时在全桥2中连纟，测断线1的 电路装置的优选实施例的示意框图。
该电路装置具有全桥2。全桥2由在供电电位Wat与接地电位U0之间运 行的四个开关装置31-34组成。给每个开关装置31-34分别并联二极管7。全 桥2用于控审憾性负载4。
依据本发明的电路装置此外具有控制电路8，所^M空制电路分别产生控制
信号S1-S4用于控制开关装置31-34，利用其可分别切换开关装置31-34。例如，
控制电路8借助第-一控制信号S1控制第一开关装置31 。此外，控制驢8以 短吋间延迟的方式传输四个控制信号Sl-S4中的刚好一个用以转接至何预先确 定的开关装置31-34上，从而避免贯穿电流。
依据木发明的电路设置此外具有第一比较器91 ，所述第一比较器将第一 开关装置31和负载4的连接的第一电位Ul与供电电位Ubat进行比较并且如 果第一电位Ul在空转中大于供电电位Ubat (Ul〉Ubat)，则在输出端侧提供正
逻辑信号电平P1。如果U^Ub加，那么第一比较器91提供负逻辑信号电平。 对丁 U2=Ubat，这类似地适用于比较器92。
依据本发明的电路装置还具有第二比较器92，所述第二比较器将第二开 关装覽32和负载4的第二电位U2与供电电位Ubat进行比较并且如果第二电 位U2人于供电电位W加(U2>Ubat)，贝赃输出端侧樹共正逻辑信号电平P2。
此外，依据本发明的电路装置具有分析装置10，戶/f述分析装置对由比较 器91 、 92在输出端侧提供的信号电平P1 、 P2进行分析并在此如果在控制周期 内没1Y;I观正信号脉冲P1或者P2，则确定断线1 。
图2示出用于按照接地电位5在空转吋在全桥2屮连续检测断线1的本发
明i乜路装肯的ii谜实施例的示意框图。
为/能够按照接地电位5在空转时确定断线i，本发明电路装置的比较装 覽90具有比较器93和94。在输出端侧，第三禾晚四比较器93、 94与第一比
较器91和第二比较器92 —样与分析装置10相连接。
第三比较器93将第三开关装置33和负载4的连接的第三电位U3与接地 电位U0进行比较并且如果第三电位U3小于接地电位UO (U3<U0)，则在输 出端侧提供正逻辑信号电平P3。如果U3^0，那么第三比较器93提供负逻辑 信号电平。对于U4^0，这类似ite用于比较器94。
第四比较器94将第四开关装置34和负载4的连接的第四电位U4与接地 电位UO进行比较并且如果第四电位U4小于接地电位UO (U4<U0)，贝赃输
出端侧提供正逻辑信号电平P4。
图3示出用于在全桥2中连续检测断线1的本发明方法的j微实施例的示 意流程图，该方法可借助于根据图1和2的电路装置来实施。
用于检测断线1的本发明方法在负载4运行时禾,控制时钟来执行。 方法步骤a:
断开或者转接全桥2，其中，首先切换(schalten)可预先确定的开关装装 置31-34。
方法歩骤b:
分接在首先切换的开关装置31-34与负载4之间的连接上所施加的电位
Ul-U4。
方法歩骤C:
如果首先切换的开关装置31-34与接地电位U0连接，则将分接的电位
Ul-U4与供电电位Ubat进行比较，或者如果首先切换的开关装置31-34与供电 电位(6)连接，则与接地电位UO进行比较。 方法歩骤d:
如果两个所比较的电位ul-U4、 uo、 W站在空转中没有不同，则确定断线l。
虽然.I:而借助"谜实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于此， 而是可以以各利'各样的方式予以修改。例如，也可以设想将不同于上述的晶体 符川作开光装置。此外，所衝加勺比较器也可以iK其他裝置(例如微处理器) 取代，所述其他装置比较相应的电位并在正的比较时提供正信号电平。此外， 也可以使信兮电平的逻辑相反。通过使开关装置的导电类型n对P (n^genp) 颠倒并且反之亦然而得出任意多个其他电路方案，而不偏离原则上本发明的构 思。
需要指出的是，在图i和2中所示的断线i此处仅视为示例性的。依据本
发明可以在电路的任意位置处检测任4可断线1并iMg当的分析来分酉己。
在图1和2中所示的四个开关装置31-34这里作为功率MGSFET来构成
并且相应的二极管7作为功率MOSFET的寄生二极管来构成。
然而，依据图1和2的四个开关装置31-34也可以通过任意其他的开关装
置、例如作为双极晶体管、作为达林顿晶体管或者作为IGBT来构成。
权利要求
1.用于在控制感性负载(4)的全桥(2)中连续地检测断线(1)的方法，所述全桥包括在供电电位(Ubat)与接地电位(U0)之间运行的四个开关装置(31-34)，具有以下步骤a)断开或者转接全桥(2)，其中，首先切换可预先确定的开关装置(31-34)；b)分接在首先切换的开关装置(31-34)与负载(4)之间的连接上所施加的电位(U1-U4)；c)如果首先切换的开关装置(33、34)与接地电位(U0)相连接，则将分接的电位(U1-U4)与供电电位(Ubat)进行比较，或者如果首先切换的开关装置(31、32)与供电电位(6)相连接，则与接地电位(U0)进行比较；以及d)如果两个所比较的电位(U1-U4、U0、Ubat)在空转中没有不同，则确定断线(1)。
2.用于在控制感性负载(4)的全桥(2)中连续地检测断线(1)的 屯路装置，所述全桥包括在供电电位(Ubat)与接地电位(uo)之间运行的四 个开关装覽(31-34)，具有a) 控制电路(8)，所述控制电路转接或者断开全桥(2)，其中，控制电路(8) ff先切换可预先确定的开关装置(31-34);b) 比较装置(90)，如果首先切换的开关装置(33、 34)与接地电位(U0) 相连接，贝l浙述比较装置将在首先转接的开关装置(31-34)与负载(4)之间 的连接上所施加的电位(U1_U4)与供电电位(Ubat)进行比较，或者如果首 先切换的开关驢(31、 32)与供电电位(Ubat)相连接，贝iJ与接地电位(U0) 进行比较，以及如果两个所比较的电位(U1-U4、 U0、 Ubat)在空转中没有不 同，则在输出端侧提供正信号电平(PI*4);以及d)分析装置(10)，所述分析装置在输入端侧接收所^j共的信号电平(P1-P4)并且如果所接收的信号电平(Pl-P4)在空转中不为正，则确定存在断线 (1)。
3. 按权利要求2所述的电路装置，其特征在于，分别使二极管(7)与每个开关装置(31-34)的负载段并联布置。
4. 按权利要求2所述的电路装置，其特征在于，控制电路(8)分别 为开关装置(31-34)产生控制信号(S1-S4)，利用其可以分别转接开关装置(31—34)，其中控制电路(8)将四个控制信号(Sl-S4)中的刚好一个在其他控制信号(S1-S4)之前传输用于转接到可预先确定的开关装置(31-34)上。
5. 按权利要求2戶服的电路装置，其特征在于，比较装置(90)具有:a) 第一比较器(91)，戶满第-一比较器将在第一开关装置(31)与负载(4) 之间的连接上所施加的第一电位(ul)与供电电位(U^at)进行比较并且如果 两个所比较的电位(U1、 在空转中不相同，贝赃输出端侧提供正逻辑信 她平(Pl);b) 第二比较器(92)，所述第二比较器将在第二开关装置(32)与负载(4) 之间的连接上所施加的第二电位(U2)与供电电位(Ubat)进行比较并且如果 两个所比较的电位(U2、 Ubat)在空转中不相同，则在输出端侧提供正逻辑信 ，平(P2);c) 第三比较器(93)，所述第三比较器将在第三开关装置(33)与负载(4)之间的连傻l:所施加的第三电位(U3)与接地电位(U0)进行比较并且如果 两个所比较的电位(U3、 U0)在空转中不相同，则在输出端侧提供正逻辑信 她平(P3);以及d) 第四比较器(94)，所述第四比较器将在第四开关装置(34)与负载(4) 之间的连接上所施加的第四电位(U4)与接地电位(U0)进行比较并且如果 两个所比较的电位(U4、 uo)在空转中不相同，则在输出端侧提供正逻辑信 兮电、f (P4)。
6. 按权利要求5所述的电路装置，其特征在于，分析装置(10)对由 比较器(91-94)在输出端侧提供的信号电平(Pl-P4)进行分析并且在此如果 在空转中比较器(91-94)不掛共正信号电平(P1-P4)，则确定断线(1)。
7. 按前述权利要求中的---个或者多个所述的电路装置，其特征在于， 至少一个开关装置(31-34)作为MOSFET、特别是作为功率MOSFET来构成。
8. 按前述权利要求中的一个或者多个所述的电路装置，其特征在于， 至少一个开关装置(31-34)作为具有空转二极管的双极晶体管来构成。
9. 按前述权利要求中的一个或者多个所述的电路装置，其特征在于， 至少一个开关装置(31-34)作为具有空转二极管的达林顿晶体管来构成。
10.按前述权利要求中的一个或者多个所述的电路装置，其特征在于，至少一个开关^^置(31-34)作为具有空转二极管的TGBT来构成。
全文摘要
本发明涉及用于在控制感性负载的全桥中连续地检测断线的方法和电路装置。在断开或者转接全桥时，其中首先切换依据本发明电路装置的可预先确定的开关装置，分接在首先切换的开关装置与负载之间的连接上所施加的电位。接着如果首先切换的开关装置与供电电位相连接，则将分接的电位与接地电位进行比较，或者如果首先切换的开关装置与接地电位相连接，则与供电电位进行比较。如果两个所比较的电位在空转中没有不同，则确定断线。
文档编号G01R31/02GK101185004SQ200680008442
公开日2008年5月21日 申请日期2006年1月25日 优先权日2005年3月17日
发明者G·沃尔法思, R·福斯特 申请人:西门子威迪欧汽车电子股份公司