用于电消耗器的功率控制或电压控制的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于借助于功率终放级（16）对电消耗器进行功率控制或电压控制的方法，其中，所述功率控制或电压控制经由一具有能够调节的占空比的脉冲宽度调制（PWM）来进行并且由一接通区域、一断开区域和两个边沿区域形成所述脉冲宽度调制的周期，在此规定，求得一经由所述电消耗器的电压曲线，从所述电压曲线中计算出经由所述电消耗器的实际有效的电压，将所述实际有效的电压与一预设的有效的额定电压进行比较并且以如下方式改变所述脉冲宽度调制的占空比，使得所述实际有效的电压与所述预设的有效的额定电压相应。本发明专利技术还涉及一种用于实施所述方法的装置。所述方法和所述装置能够实现经由脉冲宽度调制、尤其是在小的占空比的情况下的电消耗器的准确的功率控制或电压控制。

【技术实现步骤摘要】
用于电消耗器的功率控制或电压控制的方法和装置
本专利技术涉及一种用于借助于功率终放级对电消耗器进行功率控制或电压控制的方法，其中，所述功率控制或电压控制经由一具有可调节的占空比的脉冲宽度调制(PWM)来进行，并且由一接通区域、一断开区域和两个边沿区域形成所述脉冲宽度调制的一个周期。本专利技术还涉及一种用于借助于功率终放级对电消耗器进行功率控制或电压控制的装置，其中，所述功率控制经由一具有可调节的占空比的脉冲宽度调制(PWM)来进行，并且通过一接通区域、一断开区域和两个边沿区域来形成所述脉冲宽度调制的一个周期。
技术介绍
为了调节功率、有效电压或有效电流，已知的是，经由脉冲宽度调制(PWM)来操控电消耗器。在此情况下，例如将电消耗器的恒定的供给电压以一预设的占空比(TV)进行接通和断开。经由所述接通时间与断开时间的比可以调节向所述消耗器输送的电功率、有效电压和有效电流。所述开关过程可以经由一相应地操控的功率终放级来进行。在此情况下所述占空比可以受调节地或受控地进行预设。所述占空比的调节在受控的系统的情况下在假设所采用的电子构件且因此向所述消耗器输送的电压的时间变化的理想行为的前提下进行。例如通过限定的边沿陡度或通过延迟时间引起的与理想行为的偏差直接对向消耗器输送的功率或者说对有效电流和有效电压产生影响。所述偏差的原因在此情况下可能在于某些情况下所采用的电子构件的通过构件公差所不同的响应行为。所述边沿陡度还可能通过关于电磁兼容性(EMV)方面的要求被限定。与理想行为的偏差在脉冲宽度调制的小的占空比的情况下特别强烈地起作用。小的占空比可以例如通过如下方式得出，所述电消耗器以不同的供给电压来运行。DE102010001004A1描述了一种用于操控车载供电系统内的促动器的方法,所述车载供电系统具有不同的运行电压或者说时间上的车载供电电压变化。在此规定，所述一个或多个促动器以不同的脉冲宽度调制的操控信号进行操控，其中，所述操控信号的脉冲宽度和周期持续时间可相互独立地调节并且根据实际施加的车载供电电压进行匹配。废气探测器、例如拉姆达探测器如今在现代的内燃机中用于监控和调节废气组分，其常常具有用于调节废气探测器的预设的运行温度的电加热器。所述加热功率通过一脉冲宽度调制来调节，其例如被设计到12V的供给电压上。所述废气探测器在24V的系统中的一种可能的应用导致特别小的占空比。与所述脉冲宽度调制的理想行为的偏差将在受调节的运行中从一确定的电池温度(Ze 11 temperatur )开始通过一温度调节器来平衡。在受控的运行中，例如在所述废气探测器的测量值不可用于运行所述调节期间，所描述的与理想行为的偏差会导致强烈的温度偏差，以及由于错误运行而导致的相应的故障的高风险。为了仍然能够实现受控的运行，可以采用快速的、被规定公差的功率终放级用于所述操控。然而这导致了不允许的高的EMV辐射。另一种可能性在于代替所述脉冲宽度调制使用DC/DC转换器。这导致了高的费用。其它的缺点在于大的位置需求以及在所述方法的情况下出现的高的热损失。同样地，在测量和调节适当的电流平均值时，在同时高的硬件耗费的情况下产生了高的费用和高的位置需求。
技术实现思路
因此本专利技术的任务在于，提供一种方法，其即使在小的占空比的情况下也能够实现电消耗器的经由脉冲宽度调制的准确的和成本低廉的功率控制。本专利技术的任务还在于，提出一种相应的装置。本专利技术的涉及所述方法的任务通过如下方式解决，即求得所述电消耗器上的电压曲线，从所述电压曲线中计算出所述电消耗器上的实际的有效电压，将所述实际的有效电压与一预设的有效额定电压进行比较并且以如下方式改变所述脉冲宽度调制的占空比，使得所述实际的有效电压与所述预设的有效额定电压相应。在此，如此地高分辨率地检测所述电压曲线，使得其也描述了在脉冲的边沿区域中的实际的时间上的电压曲线。通过所述电消耗器、特别是欧姆消耗器上的实际的时间上的电压曲线，在所述电消耗器的已知的负载电阻的情况下确定向所述消耗器实际输送的电功率，并且通过由此计算出的实际电压有效值进行描述。通过所述实际的有效电压与为了实现所希望的功率所预设的有效额定电压的比较，可以识别到一功率偏差，如其通过所述脉冲宽度调制的不理想的行为引起的，并且通过所述脉冲宽度调制的占空比的相应的匹配来进行平衡。即使没有识别到所述负载电阻，例如通过在所述电消耗器的不同的温度和相应的温度系数的情况下所述电消耗器的运行引起的负载电阻，则这里也进行所述实际的有效电压与预设的有效额定电压的直接的比较以及所述脉冲宽度调制的占空比的相应的匹配，用于更好地控制所述电消耗器中的功率值。所述占空比的匹配能够实现在电消耗器、特别是即使在特别小的占空比的情况下的准确的功率控制或者说电压控制。可以在没有对于构件公差的特别要求的前提下采用成本低廉的终放级。受限地允许的边沿陡度可以得到平衡且因此满足对于EMV的要求。所述方法是成本低廉的并且能够与一很小的硬件和软件使用在同时很小的位置需求的情况下在一适当的电子电路上进行转换。在此情况下，所述方法能够与所采用的终放级类型(离散的、集成的、高边的、底边的)无关地来使用。其它的功能，利用用于诊断所采用的功率终放级，可以通过简单的软件扩展来进行转换。所述电压曲线可以至少经由所述脉冲宽度调制的一个周期或经由所述脉冲宽度调制的至少一个脉冲或者经由所述脉冲宽度调制的脉冲的至少一个边沿来确定。由此可以根据所要求的所述功率控制的准确度来减小所需的测量耗费和计算耗费。例如可以针对确定的应用，在断开状态下忽略可能的电流，从而这里无需确定电压曲线并且仅所述断开时间被引入到实际有效的电压的计算中。构件差异(压摆率上升、压摆率下降、延迟等等)特别是在脉冲的边沿区域中产生影响并且可以通过所述边沿区域中的电压曲线的相应的测量来确定和修正。经由所述电消耗器的电压曲线的简单和成本低廉的确定是可以通过如下方式进行的，即从利用模拟数字转换器(ADC)在预设的采样时间点所确定的电压值中求得所述电压曲线，并且将所述模拟数字转换器的采样时间点与所期望的电压曲线进行匹配。所述采样时间点的预设确保了在确定电压曲线、特别是在为了确定有效的实际电压所需的区域中的足够高的分辨率。因此可以规定，在所述脉冲宽度调制的脉冲的边沿区域中设置一提高的采样率并且在所述脉冲宽度调制的断开区域以及接通区域中设置一减小的采样率。从在断开区域和在接通区域中的少量的测量中通常可以推断出这些区域的剩余部分。由此可以在不限制脉冲持续时间的前提下大大地限制待检测的测量点的范围并且有效地转换所述方法。如果可以忽略所述断开区域中的电流，则在该区域中的采样率可以置于零。根据该方法的一种优选的变型可以规定，所述电压曲线在脉冲宽度调制的每个周期期间或者在预设选择的周期期间进行确定。在典型的PWM频率和操控的情况下，通常可以从单个的脉冲推断出大量的脉冲。所述操控的波动比较慢地发生，由此对于减少数量的脉冲的评价就足够。待评价的脉冲的频率取决于在功率控制时所要求的准确度。通过减少数量的待评价的周期，可以明显减少对于所采用的CPU的计算功率的要求。所述消耗器上的有效的实际电压的确定是可以通过如下方式来进行的，对各采样时间点的所述电消耗器上的电压值进行平方，将所述电压值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助于功率终放级（16）对电消耗器进行功率控制或电压控制的方法，其中，所述功率控制或电压控制经由一具有能够调节的占空比的脉冲宽度调制（PWM）来进行，并且由一接通区域、一断开区域和两个边沿区域形成所述脉冲宽度调制的一个周期，其特征在于，求得所述电消耗器上的电压曲线，从所述电压曲线中计算出所述电消耗器上的实际的有效电压，将所述实际的有效电压与预设的有效额定电压进行比较，并且以如下方式改变所述脉冲宽度调制的占空比，使得所述实际的有效电压与所述预设的有效额定电压相应。

【技术特征摘要】
2012.08.20 DE 102012214717.91.一种用于借助于功率终放级(16)对电消耗器进行功率控制或电压控制的方法，其中，所述功率控制或电压控制经由一具有能够调节的占空比的脉冲宽度调制(PWM)来进行，并且由一接通区域、一断开区域和两个边沿区域形成所述脉冲宽度调制的一个周期，其特征在于，求得所述电消耗器上的电压曲线，从所述电压曲线中计算出所述电消耗器上的实际的有效电压，将所述实际的有效电压与预设的有效额定电压进行比较，并且以如下方式改变所述脉冲宽度调制的占空比，使得所述实际的有效电压与所述预设的有效额定电压相应。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压曲线至少经由所述脉冲宽度调制的一个周期或经由所述脉冲宽度调制的至少一个脉冲或者经由所述脉冲宽度调制的脉冲的至少一个边沿来确定。3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电压曲线从利用模拟数字转换器(ADC)在预设的采样时间点确定的电压值中求得并且将所述模拟数字转换器的采样时间点与所期望的电压曲线进行匹配。4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述脉冲宽度调制的脉冲的边沿区域中设置一提高的采样率，并且在所述脉冲宽度调制的断开区域以及接通区域中设置一减小的采样率。5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述电压曲线在所述脉冲宽度调制的每个周期期间或在所述脉冲宽度调制的预设地选择出的周期期间进行确定。6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，对在各采样时间点的所述电消耗器上的电压值进行平方，将所述电压值的平方与所述实际采样率和所述脉冲宽度调制的周期持续时间相关联，并且求得总和，并且从如此获得的总和的方根中确定实际的有效电压。7.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，采用能够变化的采样率，对在各采样时间点的所述电消耗器上的电压值进行平方，从所述电压值...

【专利技术属性】
技术研发人员：T施米特，M布奇霍滋，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：