CN105431705A - 用于运行感应元件的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行感应元件(10)、尤其电磁的执行器(100)的方法,其中设置电容器(20),并且其中由所述感应元件(10)和开关机构(30)形成的第一串联(S1)与所述电容器(20)并联,其中开关机构(30)在第一时刻(t1)处被置于(400)导电的状态中,在该第一时刻处,电容器(20)的电压(Uc)具有对应于第一极性的第一电容器电压值(Uc_1),其中开关机构(30)在第二时刻(t2)处从导电的状态被置于(410)不导电的状态中,其特征在于,如此地选择第二时刻(t2),使得电容器电压(Uc)在位于第一时刻和第二时刻之间的时间间隔(T12)中至少n次转变其极性,其中n>=1。

Description

用于运行感应元件的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于运行感应元件、尤其是电磁执行器(例如电磁体的磁线圈)的方法,其中设置电容器,并且其中由所述感应元件和开关机构形成的第一串联与所述电容器并联,其中开关机构在第一时刻处(在该时刻处,电容器的电压具有对应第一极性的第一电容器电压值)被置于导电的状态中,其中开关机构在第二时刻处从导电的状态被置于不导电的状态中。
本发明还涉及一种用于运行感应元件的装置。
背景技术
已知的方法和装置设置了所谓的空载二极管,该空载二极管与感应元件并联,以便形成所谓的整流电路,该整流电路在将开关机构置于不导电的状态中时受控地减少在感应元件的磁场中储存的能量,而不产生过压。不利地,所减少的能量在此转换为热能,由此在热方面加载包含所述整流电路的系统,并且相应于此不再能够供用于感应元件的未来的电的触发。
此外已知的是,把在感应元件的通电时储存在该感应元件中的磁场能量的一部分回供至电容器中。对此必要的是繁琐的额外的线路布置,该线路布置进一步提高了所述装置的复杂性。
发明内容
相应于此,本发明的任务在于,如此程度地改善开文提到类型的装置,使得能够在同时比较小的线路技术方面的复杂性的情况下至少部分地回收或者说重新使用(例如用于之后的电的触发)储存在感应元件的磁场中的能量。
该任务对开文提到类型的方法而言根据本发明通过以下方式解决,即如此地选择第二时刻,使得电容器电压在位于第一时刻和第二时刻之间的时间间隔中至少n次转变其极性,其中n>=1。
这意味着,通过开关机构的导电状态标识的感应元件的“触发”根据本发明如此久地在第一时刻和第二时刻之间维持,使得电容器的提供电能以用于触发感应元件的电容器电压在所涉及的时间间隔中至少一次地(n>=1)变换其极性。在此,根据本发明有利地使用的事实是,在从电容器给感应元件通电时,首先流过感应元件的电流按照已知的物理方面的规律性升高至其最大值。由此这一点相同意义的是,在开始触发感应元件前储存在电容器中的电能现在完全地(必要时减去欧姆损失)储存在感应元件的磁场中(W=1/2*L*i2)。只要遵照根据本发明的原理如此地选择第二时刻,使得该第二时刻位于这样的时刻之后,在该时刻处总的电能储存在感应元件的磁场中,则据此存在的可行方案是,以已知的方式现在再次利用由感应元件(通过还总是闭合的开关机构)回流到电容器中的能量的至少一部分。对此,与感应元件串联的开关机构如此久地保留在其导电的状态中,直至施加在电容器处的电压(从在触发开始前的第一极性起始)至少一次地转变其极性。如果例如开关机构在这样的第二时刻处被置于其不导电的状态中(在该第二时刻处,电容器电压的数值最大),则能够重新使用之前在触发感应元件期间储存在感应元件的磁场中的电能的一大部分,这是因为该电能现在又储存在电容器中,但是带有相比于初始状态(在触发开始前)的相反的极性。
例如,能够在一个实施方式中因而如此地选择所述时刻,使得所述时刻大约与这样的时刻一致:在该时刻处电容器电压的数值在消减感应元件中的磁场之后是最大的。这种时刻能够例如直接在电容器电压处但是优选地在对流过感应元件的电流的电流测量的过程中被识别。
只要根据本发明运行的感应元件被装入目标系统中(其中不重要的是用于触发感应元件的电容器电压在开始触发感应元件时具有哪个极性(例如按照涡流原理的执行器)),则感应元件的第二触发能够直接在能量从感应元件的磁场回供至电容器之后完成。在该情况中,感应元件的第二触发通过开关机构的新的闭合也即被置于导电状态中被产生。在该情况中,现在被带有相反于第一极性的第二极性的电容器电压驱动,重新有电流流过感应元件并且如此地继续。
在一个尤其优选的实施方式中,如此选择第二时刻使得对第二时间间隔而言适用:0.7*T_LC2<=T_12<=1.3*T_LC2,其中T_12是第二时间间隔的值,其中T_LC2=,其中L是感应元件的电感值,并且其中C是电容器的电容值。在该情况中,在回供至电容器时实现了用于触发感应元件的电能的最佳的“回收”。
在本发明的另一个尤其优选的实施方式中设置的是,如此地选择第二时刻,使得电容器电压在所述时间间隔内至少两次变换其极性。由此,能够首先把储存在电容器中的电能为了触发感应元件在触发期间首先转到感应元件上,最后再返回振荡至电容器(现在带有相对于初始状态的相反的极性)。由于依旧保留在导电状态中的开关机构,电能现在能够带有第二极性地从电容器中又进入感应元件中,最后由感应元件重新回流至电容器,但是现在带有第一极性,正如该第一极性在触发开始前所被赋予的那样。在此,电容器电压在所观察的时间间隔中因而两次转变其极性。
因而在该情况中开关机构这时才再次被置于不导电的状态中或者说如此地选择第二时刻,使得能量能够由电容器振荡至电容器(相反的极性),由电容器振荡至感应元件且又由感应元件向回振荡至电容器。开关机构这时才再次被置于其不导电的状态中,从而定义了第二时刻。按照这样的触发,电容器又被充电至这样的电压,该电压对应通过根据本发明的方法所回收的能量。所回收的能量以数值的方式大约对应在触发开始时储存在电容器中的电能减去在触发期间感应元件的欧姆损失、电容器至第二极性的电荷反转和利用第一极性对电容器的重新充电或者说感应元件的重新加载,必要时还减去在触发感应元件时所获得的机械能。
在本发明的另一个实施方式中,线路布置能够设置用于整流所述电容器,从而能够如此选择第二时刻,使得电容器电压例如仅一次地转变其极性。之后,所回收的电能(带有第二极性)在电容器中供使用。只要期望利用第一极性的触发电压对感应元件进行新的触发,则通过在当前实施方式中设置的整流线路,电容器的接通或者说极性相对于感应元件被反转,从而前述的极性转变被补偿。
在另一个有利的实施方式中设置的是,如此地选择第二时刻,使得对第二时间间隔而言适用:0.8*T_LC<=T_12<=1.2*T_LC,其中T_12是第二时间间隔的值,其中T_LC=2,其中L是感应元件的电感值,并且其中C是电容器的电容值,其中尤其如此选择第二时刻,使得0.875*T_LC<=T_12<=1.125*T_LC。
在另一个有利的实施方式中设置的是,如此选择第二时刻,使得在第二时刻时流过电容器的电流的数值低于能够预先设定的阈值,例如电流的最大值的大约10%。
在另一个有利的实施方式中设置的是,如此选择第二时刻,使得在第二时刻时施加在电容器处的电压的数值超过能够预先设定的阈值,在触发开始时例如电容器的初始电压的例如大约20%。
前述的标准使用能够比较简单地求取的电的参量,以便确定第二时刻。
在另一个有利的实施方式中设置的是,至少另一个线路分支与电容器并联,其中至少另一个线路分支具有至少另一个感应元件以及与此电地串联的另一个开关机构。由此,在线路中在电容器和感应元件之间往复振荡的能量能够使用一个以上的感应路径,从而还能够影响用于对电容器进行电荷反转的时间常数。由此也能够必要时避免在电容器电压的第二(即负的)极性的情况下流过执行器的感应元件的电流流动。换而言之,对能量从电容器中向回振荡而言能够仅使用所述另一个感应元件,从而执行器的感应元件为此不必被通电。只要对所述另一个感应元件而言选择相对于执行器的感应元件的另外的电感值,则还能够影响用于能量向回振荡的时间特性。
在另一个有利的实施方式中设置的是,所述另一个开关机构a)被置于不导电的状态中,如果电容器电压具有第一极性,和/或b)至少暂时地被置于导电状态中,如果电容器电压具有不同于第一极性的第二极性。通过变型方案a)确保的是,储存在电容器中的总能量被提供给执行器的初级感应元件。通过变型方案b)能够控制第二感应元件用于对电容器进行新的电荷反转的程度(必要时附加于执行器的第一感应元件)。
尤其有利的是,将根据本发明的方法用于触发尤其机动车的喷射阀。
本发明的其它的特征、使用可行方案和优点由接下来结合附图所展示的对本发明的实施例的说明得出。在此,所有被描述或展示的特征单独地或以任意的组合构成本发明的内容,无关于其在专利权利要求中的综述或其引用关系,以及无关于其在说明书或者说在附图中的表述或者说展示。
附图说明
在附图中示出了:
图1示意示出了根据本发明的装置的第一实施方式,
图2示意示出了根据本发明的装置的第二实施方式,
图3示意示出了一个实施方式的各种运行参量的时间图表,
图4示意示出了根据另一个实施方式的线路布置,
图5a-5d示意示出了在不同的运行状态中的另一个实施方式,
图6示意示出了根据本发明的方法的一个实施方式的简化的流程图,并且
图7示意示出了根据本发明的方法的另一个实施方式的简化的流程图。
具体实施方式
图1示意示出了用于运行感应元件10的根据本发明的装置200的一个实施方式。感应元件10能够例如是电磁的执行器100的组成部分,正如该执行器例如被使用在用于流体的喷射阀中那样,该流体用于促动喷射阀的一个或多个能够移动的元件。
在一个优选的实施方式中,感应元件10通过电磁的执行器100的磁线圈形成。
优选地,在电容元件20中提供了用于触发感应元件10的电能,该电容元件能够例如包含一个或多个电容器。此外,装置200拥有开关机构30,该开关机构以任选的方式能够被置于导电状态中以及不导电状态中。正如从1中可见的那样,感应元件10和开关机构30在当前形成串联S1,该串联与电容元件20并联。
开关机构30的触发例如通过装置200的控制机构210完成。控制机构210能够例如具有状态自动装置,该状态自动装置通过分立的逻辑结构元件也或者通过能够编程的逻辑模块或此类的实现。作为替代方案或作为补充方案,控制机构210的功能也能够通过微控制器或数字的信号处理器(DSP)或此类的形成。
以一种已知的方式,感应元件10的通电能够通过以下方式提供,即开关机构30从不导电的状态出发被置于导电状态中。该通电能够被终止,办法是:开关机构30从其电导状态被置于不导电状态中。
在此,第一时刻定义了触发开始。在此,电容器20的电压具有对应第一极性的第一电容器电压值。因此,通过闭合开关机构30的闭合将电容器电压施加至感应元件10并且设定了通过感应元件10的电流流动。根据本发明,开关机构30如此久地保留在其能够导电的状态中,直至电容器电压在位于第一和第二时刻之间的时间间隔中至少一次地转变其极性。由此这一点相同意义的是,首先储存在电容器20中的电能(该电能在感应元件10通电时转到感应元件上)的至少一部分又回流到电容器20中且以这种方式被回收用于重新的触发。
图3对此示出了电容器电压Uc的和电容器电流Ic的时间图表。在第一时刻t1处,电容器20被充电至初始电压Uc_1。只要开关机构30被置于其导电状态中,则电容器20以已知的方式放电,并且电容器电流Ic并且由此流经感应元件10的电流也会升高。就此而言,根据本发明的装置200的运行对应于LC并联振荡回路。
根据本发明,如此选择第二时刻t2(在该时刻处,开关机构30从第一时刻t1起首次再次地被置于其不导电的状态中),使得产生电容器电压的极性的至少一个转变。在按照图3的时间图表中利用附图标记tp1标记在第一时刻t1之后的电容器电压Uc的第一极性转变的时刻。在时刻tp1处,装置200的总共的电的触发能量(减去欧姆损失和减去必要时基于执行器100的有效功率的取用)被储存在感应元件10的磁场中,并且电容器20被完全地放电。紧接着,也即在时刻tp1之后,电容器20由流经感应元件10的电流驱动地再次被充电,但是带有与初始电压Uc_1倒转的极性。电容器电流Ic在通常程度上减小,该电容器电流基于在图1中描绘的线路拓扑结构在当前描述的运行状态中与流经感应元件10的电流是相同的。
在时刻tLC2处,电容器20完全地用倒转的极性进行充电。在本发明的一个实施方式中,已经能够在该时刻tLC2处不导电地连接开关机构30,从而电容器20的电能能够用于感应元件10的新的触发。这一点能够例如当对感应元件10的之后的触发而言被用于触发的电容器电压Uc所具有的极性的种类不重要时被考虑。
相对于传统的系统(其中在感应元件的触发期间所建立的磁场能量通过传统的空载二极管消减并且由此散失),根据本发明的原理有利地实现了原始储存在电容器20的触发能量的尽量大部分的回收。但是如果对之后的感应元件10的第二触发而言不重要的是,触发性的电容器电压Uc具有哪个极性,则开关机构30根据本发明有利地能够从按照图3的时刻tLC2起继续保留在其导电状态中。在该情况中,电容器20重新放电至感应元件10中,其中在时刻tp2处总的电能被储存在感应元件10中。在时刻tp2之后,相应于此,电容器20再次被充电,这是因为感应元件10继续将电流推动至电容器20中。但是在此,从按照图3的时刻tp2起,所述充电利用初始极性也即第一极性(Uc>0)完成,从而此后电容器20再次被充电至初始电压UC_1。在前述的说明中忽略了欧姆损失(例如该损失产生于实际的结构元件10、20、30中),因此电容器电压在时刻tLC处能够被置于大约与初始电压UC_1相同。此外,在图3中描绘的示意图所基于的假设是,不通过执行器100取用有效功率。只要有效功率在触发感应元件10期间通过执行器100工作,则根据本发明的系统的能量平衡如此另外地形成,使得利用减小了的电压对电容器20的回供是可行的。但是在图3中为了清楚起见未示出这种事实。
在一个尤其优选的实施方式中,第二时刻t2(在该时刻处,开关机构30首次从时刻t1起再次被置于其不导电的状态中)因此极可能如此被选择,使得触发时长T12或者说所涉及的时间间隔大约对应于通过组件10、20所形成的LC并联振荡回路的振荡时间常数TLC。在该情况中,电的触发能量的最大的回收是可行的,从而在按照图3的时刻TLC处能够进行对感应元件10的重新的触发。
正如已经前述的那样,通过在触发感应元件10时的有效功率的取用以及通过所述装置在触发间隔T12期间的寄生的欧姆损失来取用能量,从而对第二触发而言首先相比于例如对第一触发而言在电容器20中准备有更少的能量。
这种效果能够通过在图1中未示出的供应线路被抑制。该供应线路能够例如同样通过控制机构210控制且例如在需要时将电容器20重新充电至初始电压UC_1。
图2示意示出了根据本发明的装置的另一个实施方式200a。额外于组件10、30的串联S1设置了另一个线路分支SZ,该线路分支优选地构造为另一个感应元件10a和另一个开关机构30a的串联。
在一个优选的实施方式中,开关机构30a不导电地连接,而电容器20具有第一极性。在该情况中,在闭合开关机构30时,电容器20如前述那样独自地放电至感应元件10,以便触发该感应元件。
在一个优选的实施方式中,导电地连接所述另一个开关机构30a,如果电容器电压20和由此在串联S1处施加(abfallen)的电压具有负的极性。由此,储存在电容器20中(在负的极性时)的能量通过两个线路分支S1、SZ向回振荡至所涉及的感应元件10、10a中且从该感应元件10、10a又流动至电容器20(在第一极性时)。
在该情况中,电流流动在运行阶段中(例如从按照图3的时刻tLC2起)分到两个线路分支S1、SZ。由此能够例如避免在该运行阶段中的执行器100的过强的通电和由此避免可能的利用负的极性的不被期望的触发。其实,现在额外地,第二感应元件10a作为临时的电能储存器起作用,以便实现将电容器20电荷反转至初始极性即第一极性。
作为替代方案,能够对带有负的电容器电压(Uc<0)的运行状态而言也仅导电地接通第二开关机构30a,以便实现能量从电容器20经过元件10a再次进入电容器20中(现在带有第一极性)的向回振荡。在该情况中,在此,第一开关机构30不导电地接通,从而完全不进行带有负的极性的执行器100的通电。换而言之,在本发明的另一个实施方式中,也能够设置的是,电荷反转过程从按照图3的时刻例如tLC2起仅在所述另一个线路分支SZ上完成。在该情况中,线路分支S1的开关机构30对该运行阶段而言高欧姆地接通,从而没有电流能够流过线路分支S1以及因而感应元件10。由此在该运行阶段期间不得到感应元件10的或者说执行器100的触发。
在图5a中绘出了根据本发明的装置的另一优选实施方式200b。在该实施方式中,第一线路分支又用附图标记S1标明。开关机构30在该实施方式中通过晶闸管32形成。给晶闸管32以已知的方式有利地配设了反平行连接的二极管34,该二极管实现了在线路分支S1上的在二极管34的允许流动方向上的电流流动,如果晶闸管32不导电。
作为对前述的实施方式的补充方案,在图5a中绘出了能量供应装置300,该能量供应装置不必是根据本发明的装置200b的组成部分。尤其优选地还设置了变压器40,该变压器的二级绕组w2有利地形成了按照前述说明的感应元件10a。所述另一个线路分支SZ的所述另一个开关机构30a在当前通过二极管形成。
在一个优选的实施方式中,变压器40的二级绕组w2与能量供应装置300如此相连,使得装置300能够使用合适的交流电压加载初级绕组w1。在该情况中,能够通过变压器40将电能以已知的方式传递至二级绕组w2,其中仅相应地在二级绕组w2中感应的电压的正的半波被允许通过二极管30a。也就是说,配置300、40、10a、30a形成了直流电压转换器,该直流电压转换器构造用于利用电能供应电容器20。
尤其优选地,变压器40的二级绕组w2除了其在变压器40内的功能之外同时也用作按照前述实施方式的感应元件10a。这意味着,在图5a中绘出的实施方式的线路分支SZ能够用于至少临时地储存电容器20中的电能且由此用于该电能从第二极性至第一极性的电荷反转。
在按照图5a的装置200b的第一运行状态中且依照在时刻t1和时刻tp1之间的按照图3的第一时间段,电容器电压Uc具有第一("正的")极性且晶闸管32是导通的。相应地,在时间t上得到了通过感应元件10的增大的“正的”线圈电流IL,正如在图5a中展示的那样。电流流动如下进行:从电容器20经过感应元件10经过晶闸管32并且返回至电容器20。在此,电容器电压Uc持续地下降直至零值。由此,电能从电容器20传递至感应元件10。在在图5a中展示的第一运行状态的结束处,电容器20的电能为零,且感应元件10的电能具有相对的最大值。
在按照图5b的装置200b的紧接着第一运行状态的第二运行状态中且依照在时刻tp1和时刻tLC2之间的参见图3的第二时间段,通过感应元件10的线圈电流IL为“正”且晶闸管32导通。相应地,在时间t上得到了带有相对于第一极性倒转的(“负的”)极性的增大的电容器电压Uc。电流流动如下进行:从感应元件10经过晶闸管32进入电容器20并且返回至感应元件10。在此,通过感应元件10的线圈电流IL持续地下降直至零值。由此,电能从感应元件10传递至电容器20。在在图5b中展示的第二运行状态的结束处,感应元件10的电能为零,且电容器20的电能具有相对的最大值。
以电容器电压Uc的负的极性为条件,在第二运行状态中(依据在变压器40的二级绕组w2处的交流电压的实时的当前值)二极管30a能够导通,从而也能够得到流经二极管30a和二级绕组w2的电流流动。这种电流流动还与二级绕组w2的电感和欧姆电阻有关且在图5b中为简单起见未被一同考虑。
在按照图5c的装置200b的紧接着第二运行状态的第三运行状态中且依照在时刻tLC2和时刻tp2之间的参见图3的第三时间段,电容器电压Uc的极性为负。晶闸管32由于在第三运行状态开始时存在的暂时的线圈电流IL的零值因而被截止。与晶闸管32并联的二极管34是导通的。相应地,得到了在时间t上下降的电容器电压Uc和在时间t上增大的负的线圈电流IL。电流流动如下进行:从电容器20经过与晶闸管32并联的二极管34经过感应元件10并且返回至电容器20。在此,电容器电压Uc持续地下降直至零值。由此,电能从电容器20传递至感应元件10。
以电容器电压Uc的负极性为条件,在第三运行状态中得到了另外的电流流动如下:从变压器40的二级绕组w2经过二极管30a经过电容器20并且返回至二级绕组w2。在在图5c中展示的第三运行状态的结束处,电容器20的电能为零,且感应元件10的电能具有相对的最大值。
在按照图5d的装置200b的紧接着第三运行状态的第四运行状态中且依照在时刻tp2和时刻TLC之间的参见图3的第四时间段,线圈电流IL为负且晶闸管32继续截止。二极管34继续导通。得到了在时间t上的带有正极性的增大的电容器电压Uc。电流流动如下进行:从感应元件10经过电容器20经过与晶闸管32并联的二极管34并且返回至感应元件10。在此,电容器电压Uc持续增大。由此,电能从感应元件10传递至电容器20。
依据实时的电容器电压Uc以及在二级绕组w2处的交流电压的实时值,在第四运行状态中得到了另外的电流流动如下:从变压器40的二级绕组w2经过二极管30a经过电容器20并且返回至二级绕组w2。在在图5b中展示的第四运行状态的结束处,感应元件10的电能至少大约为零,且电容器20的电能具有最大值。由此,电能从能量供应装置300传递至电容器20。
图6示意示出了根据本发明的方法的实施方式的简化的流程图。在第一步骤400中,开关机构30(图1)被置于导电状态中,以便引起感应元件10的触发和由此执行器100的触发。在之后的步骤410中(图6),开关机构30从其导电状态出发被置于不导电的状态中,以便结束所述触发。根据本发明,定义了前述的触发的结束的第二时刻t2被如此选择,使得在位于第一和第二时刻之间的时间间隔T12(图3)中电容器电压Uc至少一次地转变其极性。
只要对感应元件10的之后的触发而言,电容器电压Uc的极性不重要,则t2也能够例如选择为按照图3的大约tLC2。然后,第二触发例如在tLC2至大约tLC的时间间隔中进行,并且如此地继续。
只要始终对感应元件10的触发而言期望第一极性,则在另一个实施方式也能够设置整流机构40a、40b(图4),以便将储存了电的触发能量的电容器20a在线路节点N3、N4之间进行整流。由此,首先充电至第二极性的电容器20a通过开关机构40a、40b关于线路节点N3、N4的相应的转接而以已知的方式被接通至所期望的极性,以便产生带有期望极性的感应元件10(图1)的触发。
作为替代方案,在另一个实施方式中,也能够省去整流机构。在该情况中,如此选择时刻t2,使得电容器电压在时间间隔t12中(图3)至少(2*n)多次地即在简单情况中至少两次地转变其极性。在该情况中,第一触发的结束处优选地大概在按照图3的时间范围tLC中。
图7简化示出了根据本发明的方法的另一个实施方式的流程图。在第一步骤500中,首先放电了的电容器20或者说20a通过能量供应装置300(图5a)充电至初始电压Uc_1(图3)。紧接着,在步骤510中(图7)进行对感应元件10的根据本发明的触发。在一个实施方式中,按照图7的步骤510因此能够大约对应按照图6的方法步骤400、410。
紧接着,在按照图7的步骤520中,通过经过能量供应装置300对变压器40(图5a)的相应的触发实现对电容器20、20a的可能必要的补充充电。然后,根据本发明的方法或者说对感应元件10a的触发能够被重复。
在优选的实施方式中,开关机构30或者说30a能够具有下述的配电组件的至少任一:晶闸管、绝缘栅、双极晶体管、IGBT、场效应晶体管、开关、继电器、二极管。
在图4中绘出的开关机构或者说转接件40a、40b能够按照一个实施方式有利地也构造为半导体开关或者说构造为多个相应配置的且连接的半导体开关。
在另一个实施方式中能够如此构造控制机构210,使得该控制机构分别如此触发转接件40a、40b,使得保险地排除电容器20a的短路。
根据本发明的原理有利地实现了感应元件10例如电磁执行器100的灵活的触发,正如该执行器例如能够用在用于流体的喷射阀中那样。
尤其优选地,根据本发明的原理也适合用于电磁的执行器100的脉冲状的加载,其中最大的脉冲电流能够考虑为例如1000安培或者说最大的电容器电压能够考虑为大约1000伏特。相应于此,得到了百万瓦特范围中的相应的脉冲功率。
在另一个优选的实施方式中,能够如此构造装置200,使得该装置大约每秒200次地利用第一极性脉冲状地加载电磁的执行器100,其中唯一的触发(例如按照图3的时间间隔T12)能够要求占用大约50微秒至大约60微秒。
尤其优选地,根据本发明的原理实现了用于触发感应元件10的电能的在很大程度上的回收,从而再次给电容器20充电的能量供应装置300仅必须具有比较小的额定功率,或者说根据本发明的装置的损失功率相比于带有传统的整流电路或者说空载二极管的传统的脉冲充电系统相对而言比较小。
本发明除了用于触发电磁的执行器100之外,也能够考虑用于脉冲激光系统的和此类的电的能量供应。要注意的是,感应元件10或者说电磁的执行器100不必是根据本发明的装置200的组成部分。这一点在图1中通过虚线的图区200、100进行标明。

Claims (16)

1.一种用于运行感应元件(10)、尤其电磁的执行器(100)的方法,其中,设置电容器(20),并且其中,由所述感应元件(10)和开关机构(30)形成的第一串联(S1)与所述电容器(20)并联,其中开关机构(30)在第一时刻(t1)处被置于(400)导电的状态中,在该第一时刻处,电容器(20)的电压(Uc)具有对应于第一极性的第一电容器电压值(Uc_1),其中开关机构(30)在第二时刻(t2)处从导电的状态被置于(410)不导电的状态中,其特征在于,如此地选择第二时刻(t2),使得电容器电压(Uc)在位于第一时刻和第二时刻之间的时间间隔(T12)中至少n次转变其极性,其中n>=1。
2.按照权利要求1所述的方法,其中,如此选择第二时刻(t2),使得对第二时间间隔(T12)而言适用:0.7*T_LC2<=T_12<=1.3*T_LC2,其中T_12是第二时间间隔(T12)的值,其中T_LC2=,其中L是感应元件(10)的电感值,并且其中C是电容器(20)的电容值。
3.按照权利要求1所述的方法,其中如此选择第二时刻(t2),使得电容器电压(Uc)在时间间隔(T12)中至少(2*n)次地转变其极性。
4.按照权利要求1或3所述的方法,其中,如此选择第二时刻(t2),使得对第二时间间隔(T12)而言适用:0.8*T_LC<=T_12<=1.2*T_LC,其中T_12是第二时间间隔(T12)的值,其中T_LC=2,其中L是感应元件(10)的电感值,并且其中C是电容器(20)的电容值,其中尤其如此选择第二时刻(t2),使得0.875*T_LC<=T_12<=1.125*T_LC。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法,其中如此选择第二时刻(t2),使得在第二时刻处流过电容器的电流(IC_2)的数值低于能够预先设定的阈值。
6.按前述权利要求中任一项所述的方法,其中如此选择第二时刻(t2),使得在第二时刻处施加在电容器(20)处的电压(Uc_2)的数值超过能够预先设定的阈值。
7.按前述权利要求中任一项所述的方法,其中至少另一个线路分支(SZ)与电容器(20)并联,其中所述至少另一个线路分支(SZ)具有至少另一个感应元件(10a)以及与此电地串联的另一个开关机构(30a)。
8.按照权利要求7所述的方法,其中所述另一个开关机构(30a)a)被置于不导电的状态中,如果电容器电压(20)具有第一极性,和/或b)至少暂时地被置于导电状态中,如果电容器电压(20)具有不同于第一极性的第二极性。
9.一种把按前述权利要求中任一项所述的方法用于触发专用于机动车的喷射阀的使用方法。
10.一种用于运行感应元件(10)、尤其电磁的执行器(100)的装置(200),其中设置电容器(20),并且其中由所述感应元件(10)和开关机构(30)形成的第一串联(S1)与所述电容器(20)并联,其中所述装置(200)构造用于:把开关机构(30)在第一时刻(t1)处置于导电的状态中,在该第一时刻处,电容器(20)的电压(Uc)具有对应于第一极性的第一电容器电压值(Uc_1);并且把开关机构(30)在第二时刻(t2)处从导电的状态置于不导电的状态中,其特征在于,如此地选择第二时刻(t2),使得电容器电压(Uc)在位于第一时刻和第二时刻之间的时间间隔(T12)中至少n次转变其极性,其中n>=1。
11.按照权利要求10所述的装置(200),其中如此选择第二时刻(t2),使得电容器电压(Uc)在时间间隔(T12)中至少(2*n)次地转变其极性,其中n>=1。
12.按照权利要求10或11所述的装置(200),其中,如此选择第二时刻(t2),使得对第二时间间隔(T12)而言适用:0.8*T_LC<=T_12<=1.2*T_LC,其中T_12是第二时间间隔(T12)的值,其中T_LC=2,其中L是感应元件(10)的电感值,并且其中C是电容器(20)的电容值,其中尤其如此选择第二时刻(t2),使得0.875*T_LC<=T_12<=1.125*T_LC。
13.按权利要求中10至12中任一项所述的装置(200),其中至少另一个线路分支(SZ)与电容器(20)并联,其中所述至少另一个线路分支(SZ)具有至少另一个感应元件(10a)以及与此电地串联的另一个开关机构(30a)。
14.按照权利要求13所述的装置(200),其中变压器(40)设置用于利用电能供应电容器(20),并且其中所述另一个感应元件(10a)至少部分地通过变压器(40)的二级绕组形成。
15.按照权利要求10到14中任一项所述的装置(200),其中开关机构(30、30a)的至少任一具有下述的配电组件(32)的至少任一:晶闸管、绝缘栅、双极晶体管、IGBT、场效应晶体管、开关、继电器、二极管。
16.按照权利要求15所述的装置(200),其中二极管(34)与第一串联(S1)的配电组件(32)反平行地连接。
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CN104455654A (zh) * 2014-11-25 2015-03-25 成都措普科技有限公司 一种基于逻辑放大电路的触摸式节水龙头

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3405327A (en) * 1965-10-19 1968-10-08 Atomic Energy Commission Usa Pulse energizing and energy recovery system for an electromagnet
UA42852C2 (uk) * 1995-09-28 2001-11-15 Інджектайл Лімітед Пускова система для рідких снарядів (варіанти) і спосіб виклику фізіологічної реакції в живому організмі
DE19944733B4 (de) * 1999-09-17 2007-01-04 Siemens Ag Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
US6930408B2 (en) * 2001-08-29 2005-08-16 Tai-Her Yang Circuit for the generation of electric power of opposite polarity in a pulsating power supply
US7145762B2 (en) * 2003-02-11 2006-12-05 Taser International, Inc. Systems and methods for immobilizing using plural energy stores
RU2351064C1 (ru) * 2007-07-11 2009-03-27 Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН Способ рекуперации электрической энергии в импульсных установках и устройство для его осуществления

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