CN201184894Y - 检测电流强度的装置和车辆电气系统的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种检测电流强度的装置(10)，以及一种包括上述装置的车辆电气系统的结构。所述装置(10)允许对一个多通道电路的每条支路中流动的电流进行估计，其包括：多条联连的次支路(14)，它们各自接受一个电阻部件(18)；具有一个电阻部件(16)的一条主支路(12)，该主支路与这些次支路串联连接；以及一个控制单元(24)，用于分析跨每个电阻部件的两端所测量的电压，并从中导出流过它们的电流值。本实用新型允许以较低成本的方式在几个支路中测量电流。该实用新型还允许确定装置(10)的温度。

Description

检测电流强度的装置和车辆电气系统的结构

技术领域

本实用新型涉及一种允许对电流强度进行检测和估计的装置和方法。

背景技术

有许多系统需要了解电流的值。例如，防夹系统可以检测机动车门的窗子夹住了一个物体。值得注意的是这些系统通过检测提供给电动窗电机的电源电流的变化来检测被夹物品。因此，必须知道电流的强度。为此目的，可使用设置在电动机的电源提供电路中的一个分流器。该分流器是一个精确校准的电阻器，它允许通过测量跨分流器终端的电压来导出电机电源的电流值。优选以其电阻是精确已知且不作为温度的函数而改变的方式构成该分流器，因此，该分流器是一个昂贵的部件。

现在，例如在一台车辆中可能必须检测几个强度，车辆可以包括几个防夹系统、后视镜调整系统等，与这些系统中的每一个的操作相关的强度都可能被关注。

然而，如果这些系统中的每一个的电流强度都通过一个分流器来检测，则检测这些系统中的每一个的电流强度将非常昂贵。

因此，需要一种允许检测多个电流强度的低成本装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种检测电流强度的装置，该装置成本低，并允许在仅采用一台单一装置的情况下就能对多个电流强度进行检测。本实用新型涉及允许对一个多通道电路的每条支路中流动的电流进行估计的一种装置，该装置包括：

-多个平行的次支路，它们每个接受一个电阻部件；

-具有一个电阻部件的主支路，该主支路与这些次支路串联连接；以及

-一个控制单元，用于分析跨每个电阻部件测量的电压并从中导出流过它们的电流值。

根据一个变更例，该主支路的部件具有一个预定的电阻值。

根据一个变更例，该主支路的部件为一个分流器。

根据一个变更例，这些次支路的电阻部件具有作为温度的函数而改变的一种特性。

根据一个变更例，这些次支路的电阻部件具有作为温度的函数而改变的一个电阻值。

根据一个变更例，这些次支路的电阻部件是针对每个次支路中作为应当从其中流过的额定电流的一个函数来进行定制，所有这些电阻部件都根据相同的规律作为一个温度的函数而变化。

根据一个变更例，该控制单元还判断该装置的整体温度。

本发明还涉及包括如上所述的装置的一种车辆电气系统的结构。

根据一个变更例，至少一个次支路是选自以下的组，其中包括一个电动窗电机的供电电路、一个后视镜调节电机的供电电路、一个锁致动电机的供电电路、一个太阳窗致动电机的供电电路、以及一个座位致动电机的供电电路。

本发明还涉及在如上所述装置的每个支路中或在如上所述结构中确定电流强度的一种方法，包括以下步骤：

-检测在每一主和次支路中跨该电阻部件两端的电压；以及

-作为该主支路部件特性的一个函数来确定这些支路中的电流强度。

根据一个变更例，还确定该装置的温度。

本实用新型不要求在所有支路上都装配昂贵的已知特性的部件，而仅是在主支路上如此配备，这降低了装置的成本。而且，本实用新型设置了与主支路相配合的几个次支路以检测各个不同的电流强度，并因而允许以低成本的方式检测不同系统的电流强度。该装置也能用于测定装置的整体温度。

附图说明

通过阅读以下本发明各个实施例的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得很清楚，这些实施例仅通过举例并参照附图来表述，在附图中：

图1是根据本发明一个实例的结构。

具体实施方式

本发明涉及允许对一个多通道电路的每个支路中流动的电流进行估计的一种装置。该装置包括多个并联的次支路并且每条次支路中都接受一个电阻部件；该装置还包括具有一个电阻部件的主支路，该主支路与这些次支路串联连接。该装置还包括一个控制单元，用于分析跨每个电阻部件两端测量的电压，并从这些电压导出流过它们的电流值。因此，该装置允许以低成本的方式确定几个支路中的电流。确实，只有主支路包括一个已知特性的部件，因此较昂贵；而次支路包括具有例如随着温度改变的特性的部件，因此较便宜。这样，不是全部支路都配备一个昂贵部件，而只有主支路是如此配备。

图1示出的结构包括一个装置10。该装置10包括一个主电路支路12和多个次电路支路14。这些次支路14彼此并联，每个次支路14都与主支路12串联连接。该主支路包括一个具有预定特性的部件，这些次支路包括具有可变特性的部件，该可变特性根据相同的变化规律而改变。该装置还包括在这些支路中用于检测电压的一个辅助设备和用于确定这些支路中电流强度的一个控制单元24，该电流强度作为每条支路的电压和该主支路部件的预定特性的一个函数。次支路14的数量n大于等于二。n条支路被表示为141、142、…、14n。这些支路12、14都包括电阻部件16、18。

该主支路12的部件16具有一个预定且已知的特性。具体地说，该部件是具有一个预定电阻值的电阻部件。该特性是在它作为外部参数的一个函数而改变的意义上被预定，例如，该特性不作为温度的函数而改变。该部件可以是一个分流器(校准的电阻器)。分流器的电阻被预先确定并以精确的方式已知。优选地，将为分流器选择材料，使得分流器的电阻不会明显地作为温度的函数而改变。

每一次支路14的部件181、182、…、18n具有一种可变的特性。具体地说，该部件是一个电阻部件，具有阻值可变的一个电阻器。该特性是在它能够作为外部参数的一个函数而改变的意义上是可变的，例如，该特性可作为温度的函数而改变。相对于主支路12的部件16，每一次支路14的部件181、182、…、18n都具有精确性更低的特性。例如，该部件是一个低成本电阻器，在其使用期间期其性能可随(部件的，或者更全面地，装置的)温度而改变。虽然不期望这些部件181、182、…、18n的特性的改变，但这种改变使这些部件便宜。

尽管如此，部件181、182、…、18n具有按一种已知方式改变的特性，所根据的一种变化规律对于部件181、182、…、18n来说是相同的。例如，作为温度的一个函数而改变的电阻值可根据下列关系而改变：R＝R0(1+αT+βT²+…)，其中，R0是n条次支路的每个部件181、182、…、18n的额定电阻R1、R2、…、Rn，T是工作温度，并且α、β、…是取决于所用材料的已知温度因数(例如，对于铜，α＝0.4％/℃)。为了简单起见，将这些部件的可变电阻值写成KR1，KR2，…，KRn，其中，K为对应于变化条件或规则(1+αT+βT²+…)的温度系数，而R1，R2，…，Rn为每个部件181，182，…，18n的额定电阻。假设在该装置的操作过程中这些部件18处于相同的温度。如下所述，每个部件181，182，…，18n的额定电阻可以相同或可以不相同。优选地，这些部件181，182，…，18n的特性根据相同的变化规则而改变；具体地说，对于所有的部件181，182，…，18n来说，温度系数K是相同的、并且以相同的方式进行变化。该温度系数的变化使得这些部件181，182，…，18n的电阻值根据相同的规则变化。因此，这些部件181，182，…，18n的特性与这些特性的一个额定值的比率对于所有的分支都是以一个类似的方式来变化。

该装置还包括一个控制单元24，用于分析跨每个电阻部件的端子测量到的电压，并从中导出流经它们的电流值。换言之，该控制单元24将2这些次分支14中的电流强度确定为每个分支12，14中的电压以及该主分支的部件16的预定特性的一个函数。这就允许对这些次分支14中电流强度的变化进行监视。以下文中描述的方式来进行电流强度的确定。

根据图1，电流I1，I2，…，In流经这些次分支14中的每一个；由于这些次分支14各自与该主分支12串联，因此流经主分支12的电流I对应于流经这些次分支14的电流之和：I＝I1+I2+…+In。在每个次分支14的参考号为201，202，…，20n的点上，电位为V1，V2，…，Vn。在主分支12的参考号为22的点上，电位为V。在每个点201，202，…，20n，22处通过该装置的一个适合的附件(例如，一个电压计型的附件)来测量这些电位。跨每一个部件18的端子的电压对应于电位差V1-V，V2-V，…，Vn-V。跨部件16的端子的电压对应于点22处的电位与连接至主分支12的接地电位23之间的差；因为接地电位23为零，因此跨部件16的端子的电压为V。

跨每个部件181，182，…，18n的端子的电压是通过关系式U＝RI得到的，其中，U为跨部件端子的电压，R为相关分支的部件的电阻值，而I为流经该部件的电流。对于每个次分支14，将关系U＝RI写成：

V1-V＝KR1.I1；

V2-V＝KR2.I2；

...

Vn-V＝KRn.In.

对于主分支12，得到V＝R.I(其中，在该情况下，通过举例，K＝1，这是由于该部件对温度是稳定的)。

对应于n个次分支14得到了n个方程加上用于主分支12的一个方程(eq1，eq2，…，eqn加上eq(n+1))。通过考虑主分支12的电流I等于多个次分支14的电流之和eq(n+1)，得到以下矩阵：

由于主分支12包括具有预定特性的一个部件，并且具有等于流经多个次分支14的电流之和的一个电流，因此得到了n+1个方程和同样多的未知量(电流I1至In以及K)的一个系统。可以简单执行方程系统的解；相应地为控制单元24进行了编程。

该方程系统的解不仅允许准确地获得流经这些次分支的电流的强度值，而且还获得K＝(1+αT+βT²+…)。K的确定允许确定出这些部件18的温度，而无需利用专用的传感器，这降低了成本。所获得的温度的精度取决于由单元24所使用的温度系数α，β，…的数量。

图1示出了一种更通用的电气构造29，包括如前所述的装置10。例如，该构造用于一台机动车。该机动车可以包括一个或多个允许检测车窗移动路径中存在的物体的防夹型系统；该车辆还可以包括可调节系统，例如，用于调节后视镜、太阳窗、或者座位或锁的致动系统，其中，电流的测量值被用于控制操作。这些系统301、302、…、30n包括有由电流供电的多个电机或制动装置。该装置10的这些次支路14各自连接到这些系统的相应电源电路上；因此通过相应系统的电源电流为这些次支路供电。因此，为每条次支路14定制次该支路14的电阻部件181、182、…、18n，作为应当流过它的额定电流的一个函数，而所有的电阻部件181、182、…、18n均作为温度的函数而根据相同的规律来改变。该装置10允许确定系统的电源电流，并从其中得出结论。因此，如果装置10检测到这些次支路14的电流之一变化异常，则该装置10检测到相应系统的操作异常；例如，如果装置10检测到由一个电动窗系统的驱动电机消耗的电流增加，这可以解释为由该电动窗系统驱动的车窗路径中存在一个障碍物。该装置10提供了能够以较低成本检测这种操作异常的优点，条件是这些次支路具有低成本部件且只有主支路包括一个较昂贵的部件。

优选地，根据系统301、302、…、30n的电机来选择额定电阻R1、R2、…、Rn，其方式为获得跨部件181、182、…、18n两端的的电压具有接近的值。这允许在这些次支路中获得具有接近值的电压，以便于确定装置10的大小。这样，这些额定电阻R1、R2、…、Rn将与系统301、302、…、30n的电机功率成反比。流过这些次支路的电机供电电流越高，额定电阻的值就越低，反之亦然。

本发明还涉及一种在前面描述的装置的每条支路中或者前面描述的结构中用于检测电流强度的方法。在该方法中，对每个主和次支路的电阻部件两端的电压进行测量，并将支路中的电流强度确定为主支路部件的特性的一个函数；由于该主支路部件的预定特性，通过对系统的方程式求解来确定这些支路中的电流强度。换句话说，在用于确定前面描述的装置中的电流强度的该方法中，对跨这些支路中各部件两端的电压进行测量，并将支路中的电流强度确定为跨每条支路12、14的部件两端的电压的一个函数，并作为该主支路的部件16的预定特性的一个函数。该方法还允许进一步确定部件18的温度(假设所有部件18的温度均相同)。通过方法展现的优点与前面描述的这些优点相同。

本发明不限于所描述的示例性实施方案。这些部件181、182、…、18n的可变特定可以根据除温度之外的其他参数来改变。此外，通过举例方式在图1中示出的电路10和结构29，但本发明不限于该实例；因此，部件16的一端不是必须连接到地23，尽管这种结构比较简单。

Claims (8)

1.一种检测电流强度的装置(10)，其允许对一个多通道电路的每条支路中流动的电流进行估计，其特征在于：所述装置包括：

多条联连的次支路(14)，它们各自接受一个电阻部件(18)；

具有一个电阻部件(16)的一条主支路(12)，该主支路与这些次支路串联连接；以及

一个控制单元(24)，用于分析跨每个电阻部件的两端所测量的电压，并从这些电压中导出流过它们的电流的值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该主支路(12)的部件(16)具有一个预定的电阻值。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该主支路(12)的部件(16)是一个分流器。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，这些次支路(14)的电阻部件(18)具有作为温度的一个函数而改变的一种特性。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，这些次支路(14)的电阻部件(18)具有作为温度的一个函数而改变的一个电阻值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，这些次支路(14)中的电阻部件(18)是针对每一次支路(14)作为应当流过该电阻部件的额定电流的一个函数而定制，所有这些电阻部件(181、182、...、18n)根据作为温度的一个函数的相同规律而改变。

7.一种车辆电气系统的结构，其特征在于，所述结构包括根据权利要求1至6中任一项所述的装置。

8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于，这些次支路中的至少一个是选自以下的组，其中包括一个电动窗电机的供电电路、一个后视镜致动电机的供电电路、一个锁致动电机的供电电路、一个太阳窗致动电机的供电电路、和一个座位致动电动机的供电电路。

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