用于控制接触器装置的方法和控制单元的制作方法
【技术领域】
[0001]这里所公开的技术大体涉及电网络中使用的接触器的领域，并且特别地涉及接触器的操作由电子器件控制的接触器。
【背景技术】
[0002]在电网络内接触器经常被用于切换大电流。这些接触器被设计用于切换各种应用中在正常条件期间发生的负载电流。接触器被设计成以便能够使电流接通、传导和断开。
[0003]电磁操作的接触器典型地包括在两个端部位置之间移动的弹簧偏置的电枢。电枢是电磁电路的一部分。在第一端部位置电枢是打开的并且于是电流路径是打开的，并且在第二端部位置，电枢被闭合并且于是接触器被闭合，由此提供电路径。正常情况下接触器是单稳态装置并且休息的位置是打开位置，但相反的位置有时使用。在第一端部位置因此没有电路径并且电路是打开的，在第二位置电路径被闭合并且于是电路被闭合。电枢的移动通过给电磁电路的线圈通电来实现，线圈典型地围绕电枢的部分或者围绕电磁电路的固定部分卷绕。
[0004]这样的接触器的操作使施加电流至线圈成为必需，由此在电磁体中产生磁通。磁通吸引电枢，这迫使接触器的接触闭合。接触器在闭合(也经常称作“接通”或“使接通”)期间需要高的线圈电流，因为电磁体的两个磁体部件之间的气隙大并且需要克服电枢中弹簧的弹簧力。当保持接触器闭合、表示为“保持状态”时，气隙小并且低的线圈电流是足够的。
[0005]为了确保可靠的接触接通，在切换至具有低电流的保持状态之前，高电流被施加至线圈持续包括安全余量的固定时间段。闭合期间的高电流的施加创建了线圈中的损失和增加的温度，并且在接触器已闭合之后的具有高电流的时段导致浪费的能量。浪费的能量对应于不必要的附加的供给功率，伴随着势必造成增加的成本。操作能量经常由具有有限容量的源供给并且因此期望使所使用的能量最小化。浪费的能量还增加了线圈以及其他电子器件中的温度，这可能会不利地影响它们的功能并降低它们的操作时间。
【发明内容】
[0006]本教导的目的是解决或至少部分减轻以上提到的问题中的一个或多个。
[0007]目的根据第一方面通过一种在用于使接触器装置闭合的控制单元中执行的方法来实现。接触器装置可在电流被允许在电流路径中流动的闭合位置与电流路径被断开的打开位置之间移动。控制单元被配置成使得能够实现通过给电磁电路的线圈通电而在闭合位置与打开位置之间的移动。方法包括:跨线圈施加电压;在第一时间段期间确定经过线圈的电流和跨线圈的电压，并且基于其估计出针对预测如果接触器装置要停留在打开位置时的经过线圈的电流的行为的模型的模型参数;和在第一时间段结束之后测量经过线圈的电流并且确定在一方面测量出的电流与另一方面模型的预测电流之间的差异，并且重复测量和确定直到通过在电流上的差异检测到从打开位置到闭合位置的状态改变。
[0008]用于使接触器装置闭合的方法使得能够实现减低的吸合能量的使用，并且因此提供了较低的能量消耗。这可以通过减少功率供给的需要、例如通过对电容器组或其尺寸的减轻了的要求而降低了成本。减少的能量浪费还使得能够实现在线圈和其他电子器件上的降低的温度，延长了操作时间以及运转。这进而也允许接触器装置以较高操作频率、即较高间歇或占空比来运行。
[0009]目的根据第二方面通过一种用于使接触器装置闭合的控制单元来实现。接触器装置可在电流被允许在电流路径中移动的闭合位置与电流路径被断开的打开位置之间移动。控制单元被配置成使得能够实现通过给电磁电路的线圈通电而在闭合位置与打开位置之间的移动。控制单元被配置成:跨线圈施加电压;在第一时间段期间确定经过线圈的电流和跨线圈的电压，并且基于其估计出针对预测如果接触器装置要停留在打开位置时的经过线圈的电流的行为的模型的模型参数;和在第一时间段结束之后测量经过线圈的电流并且确定在一方面测量出的电流与另一方面模型的预测电流之间的差异，并且重复测量和确定直到通过在电流上的差异检测到从打开位置到闭合位置的状态改变。
[0010]本教导的进一步特征和优点将在阅读以下描述和附图时变得清楚。
【附图说明】
[0011]图1图示出电磁操作的接触器装置。
[0012]图2图示出闭合过程期间线圈电流和承载件移动的图形。
[0013]图3图示出作为承载件移动的函数的线圈的电感的图形。
[0014]图4图示出对于本教导的一方面的在闭合过程期间线圈电流和承载件移动的图形。
[0015]图5图示出呈流程图形式的本教导的一方面。
[0016]图6图示出接触器装置的参数化模型、测量和位置的呈图形形式的本教导的一方面。
[0017]图7图示出本教导的一方面、特别是测量与模型之间的差异。
[0018]图8图示出图1的接触器装置的电路图。
[0019]图9图示出在依照本教导的用于控制接触器装置的方法的步骤上的流程图。
[0020]图10图示出依照本教导的适于控制接触器装置的控制单元。
【具体实施方式】
[0021]在以下描述中，为了说明但非限制的目的，阐述了诸如特定体系结构、接口、技术等等的具体细节以便提供彻底的理解。在其他实例中，公知的装置、电路、组成部件和方法的详细描述被省略以便不会用不必要的细节使描述模糊不清。相同的附图标记贯穿描述是指相同或相似的元件。
[0022]图1图示出本教导可以应用于其上的电磁操作的接触器装置I。示例性接触器装置I包括被布置成使电路径3接通或断开例如以控制电路中的电路径的接触部分2。接触部分2包括移动接触元件4a，和在下文中表示为固定接触元件4b、4c的第一与第二固定接触元件4b、4c。当固定接触元件4b、4c与移动接触元件4a机械接触时，有闭合的电路径3，否则电路径被断开(打开)。
[0023]接触器装置I进一步包括电磁体10。电磁体10包括移动磁体部分5a、固定磁体部分5b和线圈6。在下文中，移动磁体部分5a和固定磁体部分5b的组合也表示为磁体5a、5b。磁体5a、5b可相对于彼此移动并且固定磁体部分5b可以例如被螺栓固定至墙壁或类似物。可以是U形的磁体5a、5b例如并且如本领域公认地被布置成使得移动U形磁体部分5a的两个腿部分具有与固定U形磁体部分5b的相应的两个腿部分基本上相同的轴向延伸。U形磁体5a、5b的腿部分因此具有相对的端表面，在其之间创建有气隙U。需要注意的是，电磁体10可以可替代地以任何其他传统方式来设计。因此在移动磁体部分5a与固定磁体部分5b之间有气隙11，其尺寸取决于接触器装置I的状态。
[0024]线圈6可以围绕磁体5a、5b的一个或多个部分卷绕。线圈6被连接至电压源9并且当给线圈6通电时在磁体5a、5b中产生磁场。
[0025]电磁体10被机械地连接至接触承载件8，在下文中表示为承载件8。特别地，电磁体10的移动磁体部分5a被机械地连接至承载件8。承载件8也被机械地连接至移动接触元件4a。弹簧元件15(也表示为接触弹簧)可以于是被布置在承载件8中，以便例如通过被布置在承载件8与移动接触元件4a之间而使移动接触元件4a偏置。
[0026]承载件8被布置成使接触部分2的移动接触元件4a与接触部分2的固定接触元件4b、4c分离，由此使电路径3断开。承载件8还被布置成使移动接触元件4a与固定接触元件4b、4c之间的接触闭合，由此使电路径3闭合并允许电流流动。承载件8被布置成通过可在两个端部位置之间移动来实现这个。移动进而借助于电磁体1来实现。
[0027]当线圈6未通电时、即当线圈6没有电流时，弹簧元件7a、7b(也表示为分离弹簧)被布置成将移动磁体部分5a推压远离固定磁体部分5b由此增加气隙11，并且使接触器装置I处于其打开位置、即移动