[发明专利]继电器控制器

说明书

优先权

本申请是于2009年5月14日提交的美国专利申请12/465,678的部分延续。美国专利申请12/465,678要求于2008年5月15日提交的德国专利申请102008023626.8的权益。在先提交的申请的全部内容因此被通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于驱动继电器的激励绕组的继电器控制器，以及一种用于切换负荷的继电器器件。

背景技术

当使用继电器时，使用了将继电器的激励绕组连接到工作电压的高压侧或低压侧开关。在这种情况下，术语高压侧或低压侧标识了相对于负荷开关的位置，在这种情况下所述负荷为继电器的激励绕组。高压侧开关通过一个端子连接到电池，而低压侧开关通过一个端子连接到参考电位，通常为地。图1中图示了具有高压侧开关的继电器。例如在汽车应用中，通过激励绕组的电流由激励绕组的线圈电阻来限制。这样的布置的缺点是在接通之后的高电流消耗、激励绕组的高成本以及激励绕组的高电感。由于具有细线的许多绕组具有高阻抗，导致了激励绕组的高电感，激励绕组的高电感使继电器的换流更难以达到，并且后果是继电器的继电器工作触点的慢释放。继电器的次级侧的慢释放可以使火花出现在继电器的继电器工作触点。此火花大大地减少继电器的服务寿命。

节省电流的继电器驱动系统在继电器电枢（relay armature）的引入（pull-in）后也就是接通后很快就减小电流，因此以便减小接通继电器的功耗。在DE4410819中公开了用于继电器的操作的这样的电路布置。在DE4410819中，开关T1桥接保持电阻器R4，保持电阻器R4设置继电器的激励绕组的保持电流。作为电阻器R4的桥接的结果，在接通激励绕组的第一时刻可得到更高的引入电流。

为了换流目的，换流电压必须经由激励绕组与电流方向相反地施加；所述换流电压越高，激励绕组的能量被减少得越快并且换流越快。横跨激励绕组反向连接的二极管可以用于换流目的，使得换流电流可以流过当时导通的二极管，如图3中所图示的那样。二极管具有正向偏置的二极管仅准许横跨激励绕组的低换流电压的缺点，结果换流慢慢地进行。如图3中所图示的那样，齐纳二极管也可以用于换流目的，所述齐纳二极管被连接到继电器的激励绕组使得换流电流可以流过承受击穿的齐纳二极管。齐纳二极管具有非常高的功率损失的缺点。此外，除在绕组中的能量之外开关中高比例的能量被从电池汲取并且转换。

如图3中所图示的那样，电阻器也可以用于换流目的，使得换流电流可以流过与激励线圈并联连接的电阻器。电阻器准许激励绕组上的高电压。激励绕组上的电压被选择的越高，激励电流下降得越快。继电器触点在激励线圈处的高换流电压的情况下比在低换流电压的情况下打开得更快。继电器触点的快速打开减小了继电器触点的侵蚀。电阻器具有高电压脉冲在断开之后很快就出现的缺点，该脉冲仅可用昂贵的高压半导体开关来控制。电阻器具有当继电器被接通时电流流过电阻器的进一步的缺点。

特别是在汽油消耗直接取决于所使用的电子设备的电流需求的汽车中，减小电子设备的电流消耗并因此减小汽车的CO2排放、制造廉价且具有长的服务寿命的解决方案正变得重要。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种继电器控制器和一种继电器器件，其中继电器的激励电流以简单的方式以节省电流的方式来控制。

用于控制继电器的激励电流的继电器控制器包括：第一端子，其被连接到所述继电器的激励绕组；第二端子，其被连接到所述继电器的换流器件；其中，当所述继电器被接通时，所述继电器控制器控制通过所述继电器的所述激励绕组的所述激励电流，使得通过所述激励绕组首先有引入电流流动，并且在引入时间已经流逝之后，通过所述激励绕组有小于所述引入电流的保持电流流动，以及其中当所述继电器被断开时，所述继电器控制器通过所述第一端子并且通过所述继电器控制器的所述第二端子将流过所述激励绕组的换流电流馈送给所述换流器件。

所述继电器控制器优选地位于所述继电器的续流路径中。所述继电器控制器控制所述继电器的所述引入操作的时间顺序。如果所述高压侧开关或低压侧开关断开所述继电器电路，则所述继电器控制器将所述续流电流或所述换流电流传导到所述换流器件。在所述继电器控制器的所述端子处的电压保持限制到低值。相反，所述激励绕组的所述开关侧端子可以自由地摇摆，其电压摆动优选地由所述开关的所述击穿电压来限制。还能够使用机械式或其它廉价的开关。