用于電消耗器的功率控制或電壓控制的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于借助于功率終放級（16）對電消耗器進(jìn)行功率控制或電壓控制的方法，其中，所述功率控制或電壓控制經(jīng)由一具有能夠調(diào)節(jié)的占空比的脈沖寬度調(diào)制（PWM）來進(jìn)行并且由一接通區(qū)域、一斷開區(qū)域和兩個邊沿區(qū)域形成所述脈沖寬度調(diào)制的周期，在此規(guī)定，求得一經(jīng)由所述電消耗器的電壓曲線，從所述電壓曲線中計算出經(jīng)由所述電消耗器的實(shí)際有效的電壓，將所述實(shí)際有效的電壓與一預(yù)設(shè)的有效的額定電壓進(jìn)行比較并且以如下方式改變所述脈沖寬度調(diào)制的占空比，使得所述實(shí)際有效的電壓與所述預(yù)設(shè)的有效的額定電壓相應(yīng)。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施所述方法的裝置。所述方法和所述裝置能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制、尤其是在小的占空比的情況下的電消耗器的準(zhǔn)確的功率控制或電壓控制。
【專利說明】用于電消耗器的功率控制或電壓控制的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助于功率終放級對電消耗器進(jìn)行功率控制或電壓控制的方法，其中，所述功率控制或電壓控制經(jīng)由一具有可調(diào)節(jié)的占空比的脈沖寬度調(diào)制(PWM)來進(jìn)行，并且由一接通區(qū)域、一斷開區(qū)域和兩個邊沿區(qū)域形成所述脈沖寬度調(diào)制的一個周期。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于借助于功率終放級對電消耗器進(jìn)行功率控制或電壓控制的裝置，其中，所述功率控制經(jīng)由一具有可調(diào)節(jié)的占空比的脈沖寬度調(diào)制(PWM)來進(jìn)行，并且通過一接通區(qū)域、一斷開區(qū)域和兩個邊沿區(qū)域來形成所述脈沖寬度調(diào)制的一個周期。
【背景技術(shù)】
[0003]為了調(diào)節(jié)功率、有效電壓或有效電流，已知的是，經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制(PWM)來操控電消耗器。在此情況下，例如將電消耗器的恒定的供給電壓以一預(yù)設(shè)的占空比(TV)進(jìn)行接通和斷開。經(jīng)由所述接通時間與斷開時間的比可以調(diào)節(jié)向所述消耗器輸送的電功率、有效電壓和有效電流。
[0004]所述開關(guān)過程可以經(jīng)由一相應(yīng)地操控的功率終放級來進(jìn)行。在此情況下所述占空比可以受調(diào)節(jié)地或受控地進(jìn)行預(yù)設(shè)。
[0005]所述占空比的調(diào)節(jié)在受控的系統(tǒng)的情況下在假設(shè)所采用的電子構(gòu)件且因此向所述消耗器輸送的電壓的時間變化的理想行為的前提下進(jìn)行。例如通過限定的邊沿陡度或通過延遲時間引起的與理想行為的偏差直接對向消耗器輸送的功率或者說對有效電流和有效電壓產(chǎn)生影響。所述偏差的原因在此情況下可能在于某些情況下所采用的電子構(gòu)件的通過構(gòu)件公差所不同的響應(yīng)行為。所述邊沿陡度還可能通過關(guān)于電磁兼容性(EMV)方面的要求被限定。
[0006]與理想行為的偏差在脈沖寬度調(diào)制的小的占空比的情況下特別強(qiáng)烈地起作用。小的占空比可以例如通過如下方式得出，所述電消耗器以不同的供給電壓來運(yùn)行。DE102010001004A1描述了一種用于操控車載供電系統(tǒng)內(nèi)的促動器的方法,所述車載供電系統(tǒng)具有不同的運(yùn)行電壓或者說時間上的車載供電電壓變化。在此規(guī)定，所述一個或多個促動器以不同的脈沖寬度調(diào)制的操控信號進(jìn)行操控，其中，所述操控信號的脈沖寬度和周期持續(xù)時間可相互獨(dú)立地調(diào)節(jié)并且根據(jù)實(shí)際施加的車載供電電壓進(jìn)行匹配。
[0007]廢氣探測器、例如拉姆達(dá)探測器如今在現(xiàn)代的內(nèi)燃機(jī)中用于監(jiān)控和調(diào)節(jié)廢氣組分，其常常具有用于調(diào)節(jié)廢氣探測器的預(yù)設(shè)的運(yùn)行溫度的電加熱器。所述加熱功率通過一脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)，其例如被設(shè)計到12V的供給電壓上。所述廢氣探測器在24V的系統(tǒng)中的一種可能的應(yīng)用導(dǎo)致特別小的占空比。與所述脈沖寬度調(diào)制的理想行為的偏差將在受調(diào)節(jié)的運(yùn)行中從一確定的電池溫度(Ze 11 temperatur )開始通過一溫度調(diào)節(jié)器來平衡。在受控的運(yùn)行中，例如在所述廢氣探測器的測量值不可用于運(yùn)行所述調(diào)節(jié)期間，所描述的與理想行為的偏差會導(dǎo)致強(qiáng)烈的溫度偏差，以及由于錯誤運(yùn)行而導(dǎo)致的相應(yīng)的故障的高風(fēng)險。
[0008]為了仍然能夠?qū)崿F(xiàn)受控的運(yùn)行，可以采用快速的、被規(guī)定公差的功率終放級用于所述操控。然而這導(dǎo)致了不允許的高的EMV輻射。[0009]另一種可能性在于代替所述脈沖寬度調(diào)制使用DC/DC轉(zhuǎn)換器。這導(dǎo)致了高的費(fèi)用。其它的缺點(diǎn)在于大的位置需求以及在所述方法的情況下出現(xiàn)的高的熱損失。
[0010]同樣地，在測量和調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)碾娏髌骄禃r，在同時高的硬件耗費(fèi)的情況下產(chǎn)生了高的費(fèi)用和高的位置需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種方法，其即使在小的占空比的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)電消耗器的經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制的準(zhǔn)確的和成本低廉的功率控制。
[0012]本發(fā)明的任務(wù)還在于，提出一種相應(yīng)的裝置。
[0013]本發(fā)明的涉及所述方法的任務(wù)通過如下方式解決，即求得所述電消耗器上的電壓曲線，從所述電壓曲線中計算出所述電消耗器上的實(shí)際的有效電壓，將所述實(shí)際的有效電壓與一預(yù)設(shè)的有效額定電壓進(jìn)行比較并且以如下方式改變所述脈沖寬度調(diào)制的占空比，使得所述實(shí)際的有效電壓與所述預(yù)設(shè)的有效額定電壓相應(yīng)。
[0014]在此，如此地高分辨率地檢測所述電壓曲線，使得其也描述了在脈沖的邊沿區(qū)域中的實(shí)際的時間上的電壓曲線。
[0015]通過所述電消耗器、特別是歐姆消耗器上的實(shí)際的時間上的電壓曲線，在所述電消耗器的已知的負(fù)載電阻的情況下確定向所述消耗器實(shí)際輸送的電功率，并且通過由此計算出的實(shí)際電壓有效值進(jìn)行描述。通過所述實(shí)際的有效電壓與為了實(shí)現(xiàn)所希望的功率所預(yù)設(shè)的有效額定電壓的比較，可以識別到一功率偏差，如其通過所述脈沖寬度調(diào)制的不理想的行為引起的，并且通過所述脈沖寬度調(diào)制的占空比的相應(yīng)的匹配來進(jìn)行平衡。
[0016]即使沒有識別到所述負(fù)載電阻，例如通過在所述電消耗器的不同的溫度和相應(yīng)的溫度系數(shù)的情況下所述電消耗器的運(yùn)行引起的負(fù)載電阻，則這里也進(jìn)行所述實(shí)際的有效電壓與預(yù)設(shè)的有效額定電壓的直接的比較以及所述脈沖寬度調(diào)制的占空比的相應(yīng)的匹配，用于更好地控制所述電消耗器中的功率值。
[0017]所述占空比的匹配能夠?qū)崿F(xiàn)在電消耗器、特別是即使在特別小的占空比的情況下的準(zhǔn)確的功率控制或者說電壓控制?？梢栽跊]有對于構(gòu)件公差的特別要求的前提下采用成本低廉的終放級。受限地允許的邊沿陡度可以得到平衡且因此滿足對于EMV的要求。所述方法是成本低廉的并且能夠與一很小的硬件和軟件使用在同時很小的位置需求的情況下在一適當(dāng)?shù)碾娮与娐飞线M(jìn)行轉(zhuǎn)換。在此情況下，所述方法能夠與所采用的終放級類型(離散的、集成的、高邊的、底邊的)無關(guān)地來使用。其它的功能，利用用于診斷所采用的功率終放級，可以通過簡單的軟件擴(kuò)展來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0018]所述電壓曲線可以至少經(jīng)由所述脈沖寬度調(diào)制的一個周期或經(jīng)由所述脈沖寬度調(diào)制的至少一個脈沖或者經(jīng)由所述脈沖寬度調(diào)制的脈沖的至少一個邊沿來確定。由此可以根據(jù)所要求的所述功率控制的準(zhǔn)確度來減小所需的測量耗費(fèi)和計算耗費(fèi)。例如可以針對確定的應(yīng)用，在斷開狀態(tài)下忽略可能的電流，從而這里無需確定電壓曲線并且僅所述斷開時間被引入到實(shí)際有效的電壓的計算中。構(gòu)件差異(壓擺率上升、壓擺率下降、延遲等等)特別是在脈沖的邊沿區(qū)域中產(chǎn)生影響并且可以通過所述邊沿區(qū)域中的電壓曲線的相應(yīng)的測量來確定和修正。
[0019]經(jīng)由所述電消耗器的電壓曲線的簡單和成本低廉的確定是可以通過如下方式進(jìn)行的，即從利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)在預(yù)設(shè)的采樣時間點(diǎn)所確定的電壓值中求得所述電壓曲線，并且將所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采樣時間點(diǎn)與所期望的電壓曲線進(jìn)行匹配。
[0020]所述采樣時間點(diǎn)的預(yù)設(shè)確保了在確定電壓曲線、特別是在為了確定有效的實(shí)際電壓所需的區(qū)域中的足夠高的分辨率。因此可以規(guī)定，在所述脈沖寬度調(diào)制的脈沖的邊沿區(qū)域中設(shè)置一提高的采樣率并且在所述脈沖寬度調(diào)制的斷開區(qū)域以及接通區(qū)域中設(shè)置一減小的采樣率。從在斷開區(qū)域和在接通區(qū)域中的少量的測量中通?？梢酝茢喑鲞@些區(qū)域的剩余部分。由此可以在不限制脈沖持續(xù)時間的前提下大大地限制待檢測的測量點(diǎn)的范圍并且有效地轉(zhuǎn)換所述方法。如果可以忽略所述斷開區(qū)域中的電流，則在該區(qū)域中的采樣率可以置于零。
[0021]根據(jù)該方法的一種優(yōu)選的變型可以規(guī)定，所述電壓曲線在脈沖寬度調(diào)制的每個周期期間或者在預(yù)設(shè)選擇的周期期間進(jìn)行確定。在典型的PWM頻率和操控的情況下，通?？梢詮膯蝹€的脈沖推斷出大量的脈沖。所述操控的波動比較慢地發(fā)生，由此對于減少數(shù)量的脈沖的評價就足夠。待評價的脈沖的頻率取決于在功率控制時所要求的準(zhǔn)確度。通過減少數(shù)量的待評價的周期，可以明顯減少對于所采用的CPU的計算功率的要求。
[0022]所述消耗器上的有效的實(shí)際電壓的確定是可以通過如下方式來進(jìn)行的，對各采樣時間點(diǎn)的所述電消耗器上的電壓值進(jìn)行平方，將所述電壓值的平方與實(shí)際的采樣率以及所述脈沖寬度調(diào)制的周期持續(xù)時間關(guān)聯(lián)起來并且進(jìn)行總和，并且從如此獲得的總和的方根中確定實(shí)際的有效電壓。
[0023]取而代之可以規(guī)定，采用能夠變化的采樣率，對各采樣時間點(diǎn)的所述電消耗器上的電壓值進(jìn)行平方，從所述電壓值的平方與各兩個采樣時間點(diǎn)之間的時間差和所述脈沖寬度調(diào)制的周期持續(xù)時間之商的乘積中形成所述總和，并且從如此獲得的總和的方根中確定所述實(shí)際的有效電壓。在此情況下有利的是，例如所述脈沖寬度調(diào)制上的脈沖的可變的采樣率在確定電壓值時予以考慮。
[0024]所述占空比的簡單的修正可以通過如下方式進(jìn)行，即從在實(shí)際的有效電壓和預(yù)設(shè)的有效額定電壓的比中形成一因數(shù)，并且將所述脈沖寬度調(diào)制的占空比利用該因數(shù)進(jìn)行修正，或者從實(shí)際的有效電壓和預(yù)設(shè)的有效額定電壓的偏差中形成一偏移值，并且將所述脈沖寬度調(diào)制的占空比利用所述偏移值單獨(dú)地或結(jié)合所述方法進(jìn)行修正。在第一次修正之前，優(yōu)選將所述因數(shù)置于值1，將所述偏移值置于值O。所述因數(shù)的允許的范圍可以根據(jù)所采用的功率終放級來進(jìn)行限定。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的設(shè)計變型，為了確定所述電消耗器上的電壓值，在一斷開區(qū)域中確定所述功率終放級上的基準(zhǔn)電壓，并且從所述基準(zhǔn)電壓和在所述邊沿區(qū)域或所述接通區(qū)域期間確定的所述功率終放級上的測量電壓之間的差值中確定所述電壓值。在所述電消耗器和所述功率終放級串聯(lián)的情況下，其中，所述功率終放級單側(cè)地位于接地線上，所述基準(zhǔn)電壓相應(yīng)于所述供給電壓。在所述基準(zhǔn)電壓和實(shí)際地在所述功率終放級上施加的電壓之間的差別相應(yīng)于在各測量點(diǎn)在所述電消耗器上的電壓降。所述供給電壓的變化可以在確定所述電消耗器上的電壓曲線時予以考慮。在單側(cè)地位于運(yùn)行電壓上的終放級的情況下，以類似的方式進(jìn)行所述評價。
[0026]如果所述供給電壓超過了所采用的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測量范圍，可以規(guī)定，借助于用于與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測量范圍進(jìn)行匹配的分壓器來確定經(jīng)由所述功率終放級的電壓。
[0027]本發(fā)明的涉及所述裝置的任務(wù)通過如下方式解決，所述裝置包括一用于確定所述電消耗器上的電壓曲線的器件，所述裝置包括一用于從所述電壓曲線中計算所述電消耗器上的實(shí)際的有效電壓的程序流程，所述裝置包括一用于將所述實(shí)際的有效電壓與預(yù)設(shè)的有效額定電壓進(jìn)行比較的比較級，并且所述裝置設(shè)計用于以如下方式改變所述脈沖寬度調(diào)制的占空比，使得所述實(shí)際的有效電壓與所述預(yù)設(shè)的有效額定電壓相應(yīng)。所述裝置能夠?qū)崿F(xiàn)所述方法的實(shí)施。
[0028]簡單的待轉(zhuǎn)換的功率控制或者說電壓控制可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)，即所述電消耗器構(gòu)造成歐姆消耗器。
[0029]所述方法和所述裝置可以優(yōu)選地用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣管道中的廢氣探測器的電加熱器的功率控制或者說電壓控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]下面借助附圖中展示的實(shí)施例詳細(xì)闡釋本發(fā)明。其中:
圖1示出了用于電消耗器的功率控制的第一電路，
圖2示出了終放級電壓曲線，
圖3示出了加熱器電壓曲線，
圖4示出了具有分壓器的控制設(shè)備，
圖5示出了用于電消耗器的功率控制的第二電路。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1示出了用于電消耗器的功率控制的第一電路，在此，該實(shí)施例涉及拉姆達(dá)探測器的電加熱器14的功率控制，所述拉姆達(dá)探測器布置在柴油馬達(dá)的廢氣通道中。
[0032]所述電加熱器14與電壓源10并且經(jīng)由控制設(shè)備12與接地線17連接。去往電加熱器14的饋電線的導(dǎo)線電阻在示圖中以第一饋電線電阻13進(jìn)行概括。所述控制設(shè)備12實(shí)施成引擎控制單元(EOT)。這里也以第二饋電線電阻11來概括饋電線的導(dǎo)線電阻。所述控制設(shè)備12經(jīng)由所述第二饋電線電阻11并且經(jīng)由接地線與所述電壓源10連接。在所述電加熱器14和所述控制設(shè)備12之間設(shè)置第一測量接口 15。為了能夠平衡經(jīng)由第一饋電線電阻13的損失，可以替換地在所述第一饋電線電阻13和所述加熱器14之間設(shè)置附加的、未示出的測量接口。
[0033]所述控制設(shè)備12的示圖限于針對本發(fā)明的描述所重要的構(gòu)件。其包括以場效應(yīng)晶體管(FET)為形式的功率終放級(Leistungsendstufe) 16,所述場效應(yīng)晶體管具有一漏極接口 16.2、一柵極接口 16.1、一背柵接口 16.3和一源極接口 16.4。所述背柵接口 16.3和所述源極接口 16.4與接地線17連接，所述漏極接口 16.2與所述電加熱器14連接。
[0034]為了控制向所述電加熱器14輸送的電功率，在所述柵極接口 16.1上施加一脈沖寬度調(diào)制的信號(PWM信號)。在所述PWM信號接通時間期間，所述場效應(yīng)晶體管通電并且一電流從電壓源10經(jīng)過所述電加熱器14和所述功率終放級16流向所述接地線17。在斷開時間期間，所述電流是中斷的。經(jīng)由所述PWM信號的占空比來預(yù)設(shè)在所述電加熱器16中轉(zhuǎn)換的功率。相應(yīng)于所示的所述第一電路的構(gòu)造，所述功率終放級16實(shí)施成朝向所述接地線17的低邊開關(guān)。
[0035]圖2示出了一終放級電壓曲線21，如其在所述脈沖寬度調(diào)制的脈沖期間存在于所述第一測量接口 15和所述接地線17之間。所述終放級電壓曲線21在此相對于一電壓軸20和一時間軸22來繪制。
[0036]圖3示出了加熱器電壓曲線23。所述加熱器電壓曲線23相對于在圖2中引入的電壓軸20和時間軸22來繪制。由所述電壓源10提供的供電電壓24作為點(diǎn)劃線來標(biāo)記。所述加熱器電壓曲線23示出了在所述加熱器14上下降的電壓。其從所述供給電壓24和在圖2中所示的終放級電壓曲線21的差值中形成。
[0037]由于被操控的構(gòu)件、例如通過限定的邊沿陡度或延遲時間弓丨起的不理想的行為，加熱器電壓曲線23與具有矩形脈沖的理想的電壓曲線是有偏差的。通過構(gòu)件差異，所述偏差針對不同的功率終放級16可能是不同的。此外，所述邊沿陡度受到電磁兼容性(EMV)要求的限定。由于所述功率終放級16的內(nèi)阻，在接通狀態(tài)中，沒有在所述電加熱器14上施加全部的供給電壓24。
[0038]與理想的電壓曲線的偏差直接導(dǎo)致了在電加熱器14中轉(zhuǎn)換的電功率與預(yù)設(shè)的額定值的偏差。這在脈沖寬度調(diào)制的小的占空比的情況下產(chǎn)生特別強(qiáng)烈的效果。
[0039]針對所示的實(shí)施例規(guī)定，根據(jù)存在的車載電壓的不同，所述拉姆達(dá)探測器在12V或24V的標(biāo)稱的系統(tǒng)電壓下的供給電壓24的情況下來運(yùn)行。在24V的運(yùn)行情況下的占空比為相比于在12V的運(yùn)行情況下的值的1/4。特別是在所謂的拉姆達(dá)探測器的加熱保護(hù)的區(qū)域中在特別小的、受控地調(diào)節(jié)的功率的情況下，由此得到了在典型地〈1%的范圍中的特別小的占空比。所述加熱信號的開關(guān)邊沿在此具有對于在所述電加熱器14中實(shí)際轉(zhuǎn)換的功率的大的影響。在此，所述開關(guān)邊沿的陡度通過所采用的構(gòu)件、但也通過在24V時提高的電磁輻射來限定。由于不正確的操作，實(shí)際轉(zhuǎn)換的熱功率與預(yù)設(shè)值的偏差導(dǎo)致了現(xiàn)場故障導(dǎo)致的高風(fēng)險?！?br> [0040]因此根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，確定電加熱器、在該實(shí)施例中加熱器14上的實(shí)際的電壓曲線，與預(yù)設(shè)的電壓曲線進(jìn)行比較，并且在出現(xiàn)偏差的情況下對脈沖寬度調(diào)制的占空比進(jìn)行相應(yīng)地匹配。為了進(jìn)行比較，從實(shí)際的加熱器電壓曲線23中確定有效電壓，將其與預(yù)設(shè)的有效額定電壓進(jìn)行比較。
[0041]根據(jù)在圖1中所示的電路布設(shè)，在該實(shí)施例中實(shí)際的加熱器電壓曲線23從供給電壓24和在第一測量接口 15處測量到的在功率終放級16上的終放級電壓曲線21之間的差值中進(jìn)行確定。下面描述用于評價的一種可能的流程和一種替選的流程。
[0042]1.在關(guān)閉FET的情況下在預(yù)設(shè)數(shù)量的測量點(diǎn)上確定功率終放級16上的測量電壓U_mess_i。
[0043]2.計算所確定的測量值U_meSS_i的平均值作為基準(zhǔn)電&U_ref。所述基準(zhǔn)電壓U_ref對應(yīng)于所述供給電壓24。
[0044]3.在預(yù)設(shè)的采樣時間點(diǎn)測量所述終放級電壓曲線21(U_mess_i)。隨后針對各采樣時間點(diǎn):
〇計算所述加熱器14上的電壓降U_HeiZer_i作為所述基準(zhǔn)電壓和各電壓之間的差
值
U_mess: (U_Heizer_i = U_ref- U_mess_i)。〇形成U_Heizer_i的平方。
[0045]4.形成所述采樣時間點(diǎn)的U_Heizer_i的平方的總和。
[0046]5.與脈沖寬度調(diào)制的周期相關(guān)聯(lián):
〇 Signal_l=Summe ((U_Heizer_i)2/ (周期持續(xù)時間 PWM x f_sample))，其中，f_sample表示采樣率。
[0047]6.確定所述加熱器14上的有效電壓U_heff作為從Signal_l中求得的方根。所述有效電壓代表了所述加熱器電壓曲線23的實(shí)際特性，包括邊沿公差、延遲、電流限定和所述功率終放級16的內(nèi)阻。
[0048]7.通過形成因數(shù)F，與預(yù)設(shè)的有效額定電&U_hsoll進(jìn)行比較:
F = U_heff/U_hsoll。 [0049]8.基于因數(shù)F來修正所述脈沖寬度調(diào)制的占空比。
[0050]替選地，可以代替第4和5點(diǎn)采用下列的流程。該替選的流程顯示出如下優(yōu)點(diǎn)，即包含了經(jīng)由所述脈沖的可變的采樣率:
4a.計算U_Heizer的平方值。
[0051]5a.在考慮ADC的采樣的情況下計算總和值
Signal_l=Summer ((U_heizer_i)2* A t_ADC_i/ 周期持續(xù)時間 PWM),其中，A t_ADC_i描述了各信號段的持續(xù)時間。
[0052]圖4示出了在圖1中引入的控制設(shè)備12，其具有在所述功率終放級16上的附加的分壓器。所述分壓器由第一電阻30和第二電阻32構(gòu)成。第二測量接口 31布置在所述電阻30,32之間。
[0053]所述終放級電壓曲線21且因此所述加熱器電壓曲線23可以優(yōu)選以未示出的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)來測量。所述分壓器能夠?qū)崿F(xiàn)所述測量電壓與所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測量范圍的匹配。這種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器已經(jīng)設(shè)置在現(xiàn)代的、實(shí)施成引擎控制單元(ECU)的控制設(shè)備12中。通過所述控制設(shè)備12以所述分壓器的簡單的擴(kuò)展，可以將所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于確定終放級電壓曲線21。
[0054]圖5示出了用于電消耗器的功率控制的第二電路，在此，采用已經(jīng)在圖1中引入的相同的附圖標(biāo)記。與第一電路不同，所述功率終放級16實(shí)施成高邊開關(guān)并且經(jīng)由第一饋電線電阻13與電壓源10連接。所述加熱器14作為電消耗器布置在功率終放級16和接地線17之間。在第一測量接口 15處，可以確定直接經(jīng)由所述加熱器14至所述接地線的加熱器電壓曲線23。這里為了將測量電壓與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測量范圍進(jìn)行匹配，也可以采用分壓器。
[0055]該方法在控制設(shè)備12中很小的位置需求的情況下可以以很小的硬件耗費(fèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所述應(yīng)用不是綁定到廢氣探測器上的，所述方法和所述裝置可以針對許多其它的電消耗器并且與所采用的功率終放級16的類型無關(guān)地來使用。可以采用具有更高的公差的功率終放級且由此節(jié)省費(fèi)用。所述功率終放級16上的電壓曲線還可以用于所述功率終放級
16以及所述電消耗器的診斷。
[0056]為了節(jié)省計算功率，有利的是，所述采樣時間點(diǎn)與所期望的終放級電壓曲線21進(jìn)行匹配。如果例如所述電流在關(guān)閉的功率終放級16的情況下可以被忽略不計，則這里不檢測或僅檢測少量的測量點(diǎn)。[0057]構(gòu)件差異特別是在所述脈沖的邊沿的區(qū)域中是關(guān)系重大的，從而這里適宜高的采樣率。
[0058]在典型的PWM頻率和操控的情況下，從單個的或少量的脈沖的評價中可以推斷出大量的脈沖，從而僅須測量和評價所述脈沖的預(yù)設(shè)的份額。針對典型的寬帶拉姆達(dá)探測器，所述頻率在脈沖寬度調(diào)制的情況下位于大約100Hz。這里僅例如評價每100個脈沖就可以足夠，這導(dǎo)致所述測量耗費(fèi)和計算耗費(fèi)的明顯減小。
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助于功率終放級(16)對電消耗器進(jìn)行功率控制或電壓控制的方法，其中，所述功率控制或電壓控制經(jīng)由一具有能夠調(diào)節(jié)的占空比的脈沖寬度調(diào)制(PWM)來進(jìn)行，并且由一接通區(qū)域、一斷開區(qū)域和兩個邊沿區(qū)域形成所述脈沖寬度調(diào)制的一個周期，其特征在于，求得所述電消耗器上的電壓曲線，從所述電壓曲線中計算出所述電消耗器上的實(shí)際的有效電壓，將所述實(shí)際的有效電壓與預(yù)設(shè)的有效額定電壓進(jìn)行比較，并且以如下方式改變所述脈沖寬度調(diào)制的占空比，使得所述實(shí)際的有效電壓與所述預(yù)設(shè)的有效額定電壓相應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電壓曲線至少經(jīng)由所述脈沖寬度調(diào)制的一個周期或經(jīng)由所述脈沖寬度調(diào)制的至少一個脈沖或者經(jīng)由所述脈沖寬度調(diào)制的脈沖的至少一個邊沿來確定。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述電壓曲線從利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)在預(yù)設(shè)的采樣時間點(diǎn)確定的電壓值中求得并且將所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采樣時間點(diǎn)與所期望的電壓曲線進(jìn)行匹配。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述脈沖寬度調(diào)制的脈沖的邊沿區(qū)域中設(shè)置一提高的采樣率，并且在所述脈沖寬度調(diào)制的斷開區(qū)域以及接通區(qū)域中設(shè)置一減小的采樣率。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述電壓曲線在所述脈沖寬度調(diào)制的每個周期期間或在所述脈沖寬度調(diào)制的預(yù)設(shè)地選擇出的周期期間進(jìn)行確定。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對在各采樣時間點(diǎn)的所述電消耗器上的電壓值進(jìn)行平方，將所述電壓值的平方與所述實(shí)際采樣率和所述脈沖寬度調(diào)制的周期持續(xù)時間相關(guān)聯(lián)，并且求得總和，并且從如此獲得的總和的方根中確定實(shí)際的有效電壓。
7.按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用能夠變化的采樣率，對在各采樣時間點(diǎn)的所述電消耗器上的電壓值進(jìn)行平方，從所述電壓值的平方與如下的商的乘積中形成所述總和，所述商是各兩個采樣時間點(diǎn)之間的時間差與所述脈沖寬度調(diào)制的周期持續(xù)時間之商，并且從如此獲得的總和的方根中確定所述實(shí)際的有效電壓。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，分別單獨(dú)地或結(jié)合所述方法，從所述實(shí)際的有效電壓和所述預(yù)設(shè)的有效額定電壓的比中形成一因數(shù)，并且將所述脈沖寬度調(diào)制的占空比利用所述因數(shù)進(jìn)行修正，或者從所述實(shí)際的有效電壓和預(yù)設(shè)的有效額定電壓的偏差中形成一偏移值，并且將所述脈沖寬度調(diào)制的占空比利用所述偏移值進(jìn)行修正。
9.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了確定所述電消耗器上的電壓值，在斷開區(qū)域 中確定所述功率終放級(16)上的基準(zhǔn)電壓，并且從所述基準(zhǔn)電壓和在所述邊沿區(qū)域或所述接通區(qū)域期間在所述功率終放級(16)上確定的測量電壓之間的差值中確定所述電壓值。
10.按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于分壓器確定所述功率終放級(16)上的電壓，所述分壓器用于與所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測量區(qū)域進(jìn)行匹配。
11.一種用于借助于功率終放級(16)對電消耗器進(jìn)行功率控制或電壓控制的裝置，其中，所述功率控制經(jīng)由一具有能夠調(diào)節(jié)的占空比的脈沖寬度調(diào)制(PWM)來進(jìn)行，并且通過一接通區(qū)域、一斷開區(qū)域和兩個邊沿區(qū)域形成所述脈沖寬度調(diào)制的一個周期，其特征在于，所述裝置包括用于確定所述電消耗器上的電壓曲線的器件，所述裝置包括用于從所述電壓曲線中計算電消耗器上的實(shí)際的有效電壓的程序流程，所述裝置包括用于將所述實(shí)際的有效電壓與預(yù)設(shè)的有效額定電壓進(jìn)行比較的比較級，并且所述裝置設(shè)計用于以如下方式改變所述脈沖寬度調(diào)制的占空比，使得所述實(shí)際的有效電壓與所述預(yù)設(shè)的有效額定電壓相應(yīng)。
12.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述電消耗器構(gòu)造成歐姆消耗器。
13.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法和裝置用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣管道中的廢氣探測器的電加熱 器(14)進(jìn)行功率控制或電壓控制的應(yīng)用。
【文檔編號】H03K7/08GK103633972SQ201310363628
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】T.施米特, M.布奇霍滋 申請人:羅伯特·博世有限公司