DE10041958A1

DE10041958A1 - Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil

Info

Publication number: DE10041958A1
Application number: DE2000141958
Authority: DE
Inventors: Daisuke Hirono; Kouki Yoshizawa
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2020-08-26
Also published as: JP4201928B2; JP2001065732A; DE10041958B4

Abstract

Eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil (A) weist ein elektromagnetisches Solenoid (1) mit einem Halbleiterschaltelement (2) und einer Schutzdiode (8) auf und enthält einen Stromspannungswandler (9), ein Tiefpaßfilter (10), einen Fehlerverstärker (11), einen Chopperwellengenerator (4), einen PWM-Komperator (5) und eine Halbleiterschaltelementtreiberschaltung (7). Die Steuerschaltung weist weiter eine Einrichtung (12) zum Addieren einer Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers (9), die durch Wandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen Solenoid (1) über die Schutzdiode (8) fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle (3) zu dem elektromagnetischen Ventil (A) fließt, ausgeschaltet ist, in eine Spannung durch den Stromspannungswandler (9) bestimmt wird, zu der Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers (9) ist, aufweist. Bei dieser Steuerschaltung kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Solenoid (1) fließt, genau gesteuert werden durch Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung (6), und der Betrieb des elektromagnetischen Ventils (A) kann genau gesteuert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil.

Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat bereits eine Steu erschaltung für ein elektromagnetisches Ventil in der Japani schen Patentanmeldung 10-30979 vorgeschlagen, wie in Fig. 1 ge zeigt ist. In Fig. 1 ist die Steuerschaltung für ein elektroma gnetisches Ventil A vorgesehen, das einen Verbindungspfad öff net/schließt, der eine Verbindung zwischen einer Auslaßkammer und einer Kurbelkammer eines Schiefscheibenkompressors variabler Verdrängung herstellt. Die Steuerschaltung weist ein elektroma gnetisches Solenoid 1, das belastungsgesteuert über ein Halblei terschaltelement 2 und das eine Spule 1a und einen in die Spule 1a eingeführten Kolben 1b aufweist, und eine Schutzdiode 8 für das Halbleiterschaltelement 2, die parallel zu dem elektromagne tischen Solenoid 1 geschaltet ist, auf. Die Steuerschaltung weist auf (a) einen Stromspannungswandler 9 zum Wandeln eines Rechteckimpulsstromes, der von einer Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, in eine Rechteckimpulsspan nung, (b) ein Tiefpaßfilter 10 zum Wandeln einer Rechteckimpuls spannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers 9 ist, in eine Gleichspannung, (c) einen Fehlerverstärker 11, an dessen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des Tief paßfilters 10 angelegt wird und an dessen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine externe eingegebene variable Spannung 6 angelegt wird, (d) einen Chopperwellengenerator 4, (e) einen PWM(Pulsbreitenmodulations-)Komperator 5, an dessen invertieren den Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des Chopperwellenge nerators (4) angelegt wird und an dessen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 angelegt wird, und (f) eine Treiberschaltung 7 für das Halblei terschaltelement 2, an das eine Rechteckwellenimpulsspannung, die eine Ausgabe des PWM-Komperators 5 ist, angelegt wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung wird eine Gleich spannung proportional zu einem mittleren Strom, das heißt ein Zeitmittel des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstrom quelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, an den in vertierenden Eingangsanschluß des Fehlerverstärkers 11 angelegt. Der Fehlerverstärker 11 vergleicht die an den invertierenden Eingangsanschluß angelegte Gleichspannung mit der extern einge gebenen variablen Spannung 6, die an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß angelegt wird, und gibt eine Gleichspannung entsprechend dem Vergleichswert aus. Die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 nimmt zunimmt ab als Reaktion auf die Zu nahme/Abnahme der extern eingegebenen variablen Spannung 6, wenn der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes, der in das elek tromagnetische Ventil A fließt, konstant ist, und nimmt zunimmt ab als Reaktion auf die Zunahme/Abnahme des mittleren Stromes des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, wenn die extern eingegebene variable Spannung 6 kon stant ist.

Die Chopperwellenausgangsspannung mit einer vorbestimmten Fre quenz "f" des Chopperwellengenerators 4 wird an den invertieren den Eingangsanschluß des PWM-Komperators 5 angelegt, und die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 wird an den nichtin vertierenden Eingangsanschluß des PWM-Komperators 5 angelegt. Der PWM-Komperator 5 vergleicht die Chopperwelleneingangsspan nung mit der Eingangsgleichspannung und gibt eine Rechteckspan nung der Frequenz (f) und einer EIN-Pulsbreite als Reaktion auf den Vergleichswert aus. Wenn die Eingangsgleichspannung größer wird, wird die EIN-Pulsbreite der Rechteckwellenausgangsspannung größer. Die Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 wird an das Halbleiterschaltelement 2 über die Treiberschaltung 7 für das Halbleiterschaltelement 2 ausgegeben.

Das Halbleiterschaltelement 2 wird durch die Rechteckausgangs spannung des PWM-Komperators 5 so gesteuert, daß es EIN/AUS ist, und ein Rechteckstrom mit der Frequenz "f" fließt in das elek tromagnetische Ventil A. Wenn die EIN-Pulsbreite der Rechteck ausgangsspannung des PWM-Komperators 5 größer wird, wird die Breite des EIN-Zustandes des Halbleiterschaltelementes 2 größer, die EIN-Pulsbreite des Rechteckimpulsstromes, der in das elek tromagnetische Ventil A fließt wird größer, der Auslaßgrad des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, wird größer, und der mittlere Strom wird größer. Wenn die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM- Komperators 5 kleiner wird, wird die Breite des EIN-Zustandes des Halbleiterschaltelementes 2 kleiner, die EIN-Pulsbreite des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, wird kleiner, der Auslaßgrad des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, wird kleiner, und der mittlere Strom wird kleiner.

Die Schutzdiode 8 verhindert einen Zustand, daß ein übermäßiger Strom das Halbleiterschaltelement 2 belastet, wenn sich das Halbleiterschaltelement 2 in der AUS-Bedingung befindet, wodurch ein Schaden an dem Halbleiterschaltelement 2 verhindert wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird bei der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung durch Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6 das Belastungsverhältnis des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, gesteuert und der mittlere Strom wird gesteuert, die Bewegung eines Tauchkolbens des elektromagnetischen Solenoids 1 wird gesteuert, and der Öff nungsgrad des elektromagnetischen Ventiles A wird gesteuert, der Fluß des Hochdruckgases, das von einer Auslaßkammer in eine Kur belkammer eingeführt wird, wird gesteuert, die Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck in der Kurbelkammer und dem Gasdruck in der Auslaßkammer wird gesteuert, der Neigungswinkel einer Schiefscheibe wird gesteuert, und als Resultat wird die Verdrän gung des Auslaßbetrages des Kompressors gesteuert. Bei der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung wird die extern eingegebene variable Spannung 6 gemäß der Korrelation zwischen dem Lastver hältnis des Rechteckimpulsstromes und des mittleren Stromes ge steuert.

Wenn die Spannung der Gleichspannung 3 zunimmt/abnimmt, nimmt der Wert des Stromes des EIN-Pulses des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, zu/ab. Wenn ande rerseits die Spannung der Gleichspannungsquelle 3 zu nimmt/abnimmt, nimmt die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 ab/zu, die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 nimmt abnimmt zu, die Breite des EIN- Zustandes des Halbleiterschaltelementes 2 nimmt abnimmt zu, die EIN-Pulsbreite des Rechteckimpulsstromes, der in das elektroma gnetische Ventil A fließt, nimmt abnimmt zu, und das Lastver hältnis des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, nimmt abnimmt zu. Wenn daher die extern einge gebene variable Spannung 6 konstant ist, selbst wenn die Span nung der Gleichspannungsquelle 3 zunimmt/abnimmt, heben sich die Zunahme/Abnahme des Wertes des Stromes des EIN-Pulses des Recht eckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A auf grund der Zunahme/Abnahme der extern eingegebenen variablen Spannung 6 fließt, und die Abnahme/Zunahme des Lastverhältnisses des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A aufgrund der Zunahme/Abnahme der extern eingegebenen variablen Spannung 6 fließt, gegeneinander auf, und der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, wird konstant gehalten.

Selbst wenn daher die Spannung der Gleichspannungsquelle 3 un stabil ist, kann bei der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes, der in das elek tromagnetische Ventil A fließt, stabil gesteuert werden durch Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6, und schließlich kann der Betrieb des elektromagnetischen Ventiles A stabil gesteuert werden, und die Verdrängung des Kompressors kann stabil gesteuert werden.

Bei solch einer Steuerschaltung, wie durch einen Pfeil in Fig. 1 gezeigt ist, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleich stromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, in dem AUS-Zustand ist, fließt ein Strom in das elektromagnetische So lenoid 1 über die Schutzdiode 8. Durch diesen in das elektroma gnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließenden Strom wird, wenn der Rechteckimpulsstrom, der in das elektromagneti sche Ventil A fließt, in dem AUS-Zustand ist, der Strom, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, ein Nicht- Rechteckimpulsstrom. Daher kann bei der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung, wenn die extern eingegebene variable Spannung 6 gemäß der Korrelation zwischen dem Lastverhältnis des Rechteck impulsstromes und dem mittleren Strom gesteuert wird, obwohl der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes, der in das elektroma gnetische Ventil A fließt, genau gesteuert werden kann, der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elek tromagnetische Solenoid 1 fließt, nicht genau gesteuert werden, der Betrieb des elektromagnetischen Ventiles A kann nicht ge steuert werden, und schließlich kann die Verdrängung des Kom pressors nicht genau gesteuert werden.

Folglich ist es eine Aufgabe des vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung vorzusehen, die genau einen mittleren Strom ei nes Nicht-Rechteckimpulsstromes steuern kann, der in ein elek tromagnetisches Solenoid fließt, in dem eine extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird, die genau den Betrieb eines elektromagnetischen Ventiles steuern kann, und die genau die Verdrängung des Kompressors steuern kann, wenn das elektromagne tische Ventil zum Beispiel als ein Verdrängungssteuerventil für einen Kompressor variabler Verdrängung benutzt wird, der Art der Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil mit einem über ein Halbleiterschaltelement lastgesteuerten elektromagneti schen Solenoid und einer Schutzdiode für das Halbleiterschalte lement, die parallel zu dem elektromagnetischen Solenoid ge schaltet ist, wobei die Steuerschaltung aufweist (a) einen Stromspannungswandler zum Wandeln eines Rechteckimpulsstromes, der von einer Gleichstromquelle zu dem elektromagnetischen Ven til fließt, in eine Rechteckimpulsspannung, (b) ein Tiefpaßfil ter zum Wandeln einer Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers ist, in eine Gleichspannung, (c) ei nen Fehlerverstärker, an dessen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters angelegt wird und an dessen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine extern eingege bene variable Spannung angelegt wird, (d) einen Chopperwellenge nerator, (e) einen PWM-Komperator, an dessen invertierenden Ein gangsanschluß eine Ausgangsspannung des Chopperwellengenerators angelegt wird und an dessen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers angelegt wird, und (f) eine Treiberschaltung für das Halbleiterschaltelement, an die eine Rechteckimpulsspannung angelegt wird, die eine Ausgabe des PWM-Komperators ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuerschaltung nach An spruch 1 oder 2.

Die Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein elektromagnetisches Solenoid, dessen Auslastungsgrad über ein Halbleiterschaltelement gesteu ert wird, und eine Schutzdiode für das Halbleiterschaltelement auf, die parallel zu dem elektromagnetischen Solenoid geschaltet ist. Die Steuerschaltung enthält (a) einen Stromspannungswandler zum Wandeln eines Rechteckimpulsstromes, der von einer Gleich spannungsquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, in ei ne Rechteckimpulsspannung, (b) ein Tiefpaßfilter zum Wandeln ei ner Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des Stromspannungs wandlers ist, in eine Gleichspannung, (c) einen Fehlerverstär ker, bei dem an einen invertierenden Eingangsanschluß eine Aus gangsspannung des Tiefpaßfilters eingegeben wird und an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine extern eingegebene va riable Spannung eingegeben wird, (d) einen Chopperwellengenera tor, (e) einen PWM-Komperator, bei dem an einen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des Chopperwellengenera tors eingegeben wird und an den nichtinvertierenden Eingangsan schluß eine Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers eingegeben wird, und (f) eine Treiberschaltung für das Halbleiterschaltele ment, an die eine Rechteckimpulsspannung eingegeben wird, die eine Ausgabe des PWM-Komperators ist. Die Steuerschaltung zeich net sich dadurch aus, daß sie eine Einrichtung zum Addieren ei ner Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungs wandlers aufweist, die durch Wandeln eines Stromes bestimmt wird, der in das elektromagnetische Solenoid über die Schutz diode fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleich spannungsquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, ausge schaltet ist, in eine Spannung durch den Stromspannungswandler, zu der Rechteckimpulsspannung, die von dem Stromspannungswandler ausgegeben wird.

Bei solch einer Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspan nungswandler, die durch Umwandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen Solenoid über die Schutzdiode fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichspannungsquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, ausgeschaltet ist, in ei ne Spannung durch den Stromspannungswandler bestimmt wird, zu der Rechteckimpulsspannung addiert, die eine Ausgabe des Strom spannungswandler ist. Da die EIN-Pulsbreite der Rechteckimpuls spannung des PWM-Komperators auf der Grundlage der Nicht- Rechteckimpulsspannung und der extern eingegebenen variablen Spannung nach der Addition gesteuert wird, kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagne tische Solenoid fließt, mit einem mittleren Zielstrom des Recht eckimpulsstromes übereinstimmen, in dem die extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird. Daher kann die Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung genau den mittleren Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes steuern, der in das elektromagneti sche Solenoid fließt, in dem die extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird, und sie kann genau den Betrieb des elektromagnetischen Ventiles steuern. Wenn folglich das elektro magnetische Ventil zum Beispiel als ein Verdrängungssteuerventil für einen Kompressor variabler Verdrängung benutzt wird, kann die Verdrängung des Kompressors genau gesteuert werden.

Eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch ein über ein Halbleiter schaltelement belastungsgesteuertes elektromagnetisches Solenoid und eine Schutzdiode für das Halbleiterschaltelement, die paral lel zu dem elektromagnetischen Solenoid geschaltet ist, aufwei sen. Die Steuerschaltung enthält (a) einen Stromspannungswandler zum Wandeln eines Rechteckimpulsstromes, der von einer Gleich stromquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, in eine Rechteckimpulsspannung, (b) ein Tiefpaßfilter zum Wandeln einer Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswand ler ist, in eine Gleichspannung, (c) einen Fehlerverstärker, bei dem an einen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspan nung des Tiefpaßfilters eingegeben wird und an einen nicht invertierenden Eingangsanschluß eine extern eingegebene variable Spannung eingegeben wird, (d) einen Chopperwellengenerator, (e) einen PWM-Komperator, bei dem an einen invertierenden Eingangs anschluß eine Ausgangsspannung des Chopperwellengenerators ein gegeben wird und an einen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers eingegeben wird, und (f) eine Treiberschaltung für das Halbleiterschaltelement, an der eine Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des PWM- Komperators ist, eingegeben wird. Die Steuerschaltung ist da durch ausgezeichnet, daß die Steuerschaltung eine Einrichtung zum Verstärken der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters in einem Verhältnis eines Zeitmittels eines Nicht-Rechteckimpulsstromes, der durch das elektromagnetische Solenoid fließt, zu einem Zeit mittel des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, aufweist.

Bei solch einer Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters verstärkt mit einem Verhältnis eines Zeitmittels des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der durch das elektromagnetische Solenoid fließt, zu einem Zeit mittel des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt. Da die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators auf der Grund lage der Spannung und der eingegebenen variablen Spannung nach der Verstärkung gesteuert wird, kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische So lenoid fließt, mit einem mittleren Zielstrom eines Rechteckim pulsstromes übereinstimmen, in dem die extern eingegebene varia ble Spannung gesteuert wird. Daher kann die Steuerschaltung ge mäß der vorliegenden Erfindung genau den mittleren Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes steuern, der in das elektromagneti sche Solenoid fließt, in dem die extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird, und sie kann genau den Betrieb des elektromagnetischen Ventiles steuern. Wenn folglich das elektro magnetische Ventil als zum Beispiel ein Verdrängungssteuerventil für einen Kompressor variabler Verdrängung benutzt wird, kann die Verdrängung des Kompressors genau gesteuert werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Er findung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3A u. 3B erläuternde Bilder zum Erläutern einer Bezie hung zwischen (a) einem Strom, der in ein elektromagnetisches Solenoid des elektromagne tischen Ventiles fließt, wenn ein Rechteckim pulsstrom, der in das elektromagnetische Ven til fließt, AUS ist, und (b) einer Spannung, die in einer Spannungsadditionsschaltung der Steuerschaltung erzeugt wird, wenn der Recht eckimpulsstrom, der in das elektromagnetische Ventil fließt, AUS ist, bei der Steuerschal tung gemäß der ersten Ausführungsform, wobei

Fig. 3A ein erläuterndes Bild zum Erläutern des Stro mes ist, der in das elektromagnetische So lenoid des elektromagnetischen Ventiles fließt, und

Fig. 3B ein erläuterndes Bild zum Erläutern der Span nung ist, die in der Spannungsadditionsschal tung der Steuerschaltung erzeugt wird;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen (a) einem mittleren Strom 11 eines Rechteckimpuls stromes, der von einer Gleichstromquelle in ein elektromagnetisches Ventil fließt, und (b) einem mittleren Strom 12 eines Nicht- Rechteckimpulsstromes, der in ein elektroma gnetisches Solenoid fließt, zeigt.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 2 und 3, eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung wird erläutert. Wie aus dem Vergleich zwischen Fig. 2 und 1 verständlich wird, ist bei der Steuerschaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung eine Spannungsadditionsschaltung 12 zwischen den Stromspannungswandler 9 und das Tiefpaßfilter 10 geschaltet. Die Spannungsadditionsschaltung 12 weist eine Diode 12a, die auf einem Draht vorgesehen ist, der den Stromspannungswandler 9 und das Tiefpaßfilter 10 verbindet, einen Kondensator 12b, der vor gesehen ist, indem er von dem Draht, der den Stromspannungswand ler 9 und das Tiefpaßfilter 10 verbindet, an einer Position stromabwärts von der Diode 12a abzweigt, und einen Widerstand 12c, der vorgesehen ist, indem er von dem Draht, der den Strom spannungswandler 9 und das Tiefpaßfilter 10 verbindet, an einer Position stromabwärts von dem Kondensator 12b abzweigt, auf. Der Kondensator 12b und der Widerstand 12c liegen beide auf Masse. Andere Abschnitte mit der Ausnahme des obigen Aufbaues sind im wesentlichen die gleichen wie jene der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung.

Wenn bei dieser Steuerschaltung der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, in dem AUS-Zustand ist, wird elektrische Ladung von dem Kondensator 12b der Spannungsadditionsschaltung 12 über den Wi derstand 12c freigegeben, und eine Spannung E(t)' wird erzeugt. Die Spannung E(t)' ist eine Spannung gleich einer Ausgangsspan nung des Stromspannungswandlers 9, die durch Wandeln eines Stro mes, der zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 über die Schutz diode 8 fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 1 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in eine Spannung durch den Stromspannungswandler 9 be stimmt ist.

Die Bedingung wird betrachtet, die erfüllt, daß die Spannung E(t)' gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers 9 wird, die durch Wandeln eines Stromes bestimmt ist, der zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in eine Span nung durch den Stromspannungswandler 9.

Wie in Fig. 3A gezeigt ist, fließt, wenn der Rechteckimpuls strom, der von der Gleichstromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, aus ist, Strom I(t) in das elektromagnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8. Zu der Zeit wird die Bezie hung zwischen der Spannung E(t), die an das elektromagnetische Solenoid 1 angelegt ist, und dem Strom I(t), der in das elektro magnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, durch die folgende Gleichung dargestellt:

I(t) = (R₁/L₁) ∫ [E(t)/R₁ - I(t)]dt 1

wobei R1 eine Widerstandswert des elektromagnetischen Solenoids 1 ist und L1 ein Induktanzwert der Spule 1a des elektromagneti schen Solenoids 1 ist.

Wie in Fig. 3B gezeigt ist, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, aus ist, fließt ein Strom I(t)' von dem Kondensator 12b zu dem Widerstand 12c. Zu der Zeit wird die Beziehung zwischen dem elektrischen Potential E(t)' des Kondensators 12b und des elektrischen Potentiales E(t)" an der stromabwärtigen Seite des Widerstandes 12c durch die folgende Gleichung dargestellt:

E(t)' = (1/(R₂C₂)) ∫ [E(t)" - E(t)']dt 2

wobei R2 ein Widerstandswert des Widerstandes 12c ist und C2 die Kapazität des Kondensators 12b ist.

Wenn die folgenden Gleichungen 3 und 4 für die oben beschriebe nen Gleichungen 1 und 2 eingesetzt werden, kann die folgende Gleichung 5 erhalten werden:

R₁/L₁ = 1/(R₂C₂) 3

E(t)/R₁ = AE(t)" 4

I(t) = AE(t)' 5

wobei A eine willkürliche Konstante ist.

Da bei den obigen Gleichungen E(t) = 0 ist und der Widerstand 12c auf Masse liegt und E(t)" = 0 ist, kann die Gleichung 4 eingesetzt werden. Wenn daher die Kapazität C₂ des Kondensators 12b und der Widerstandswert R2 des Widerstandes 12c in der Span nungsadditionsschaltung 12 so eingestellt werden, daß die Glei chung 3 gilt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleich stromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, aus ist, kann eine Spannung E(t)' proportional zu dem Strom I(t), der in das elektromagnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, in der Spannungsadditionsschaltung 12 erzeugt werden.

Wenn andererseits der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleich stromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, ein ist, erfüllt die Beziehung zwischen dem Strom i(t), der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, und der Ausgangsspannung ε des Stromspannungswandlers 9 die folgende Gleichung:

i(t) = a ε(t) 6

Zu einem Moment, an dem der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, ausgeschaltet wird, gilt a = A, da i(t) = I(t) und ε(t) = E(t). Da "a" eine innere Umwandlungskonstante des Stromspannungswandlers 9 ist, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A fließt, aus ist, wird der Schutzdiode 8 fließt, in eine Spannung E(t)' bei einer Umwand lungskonstanten A gleich der inneren Umwandlungskonstanten a des Stromspannungswandlers 9 gewandelt.

Wie aus der obigen Erläuterung zu verstehen ist, wenn die Kapa zität C₂ des Kondensators 12b und der Widerstandswert R₂ des Wi derstandes 12c in der Spannungsadditionsschaltung 12 so einge stellt werden, daß die Gleichung 3 gilt, wenn der Rechteckim pulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in das elektromagne tische Ventil fließt, aus ist, kann die Spannungsadditionsschal tung 12 eine Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Strom spannungswandlers 9 erzeugen, die bestimmt wird aus dem Wandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, in eine Spannung durch den Stromspan nungswandler 9, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist.

Bei der Steuerschaltung gemäß der oben beschriebenen Ausfüh rungsform wird eine Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers 9, die durch Wandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstrom quelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in eine Spannung durch den Stromspannungswandler 9 bestimmt wird, zu der Rechteckimpulsspannung addiert, die ein Ausgang des Stromspannungswandlers 9 ist. Da die EIN-Pulsbreite der Recht eckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 auf der Grundlage der Nicht-Rechteckimpulsspannung und der extern eingegebenen varia blen Spannung 6 nach der Addition gesteuert wird, kann der mitt lere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elektro magnetische Solenoid 1 fließt, mit einem mittleren Zielstrom des Rechteckimpulsstromes durch Steuern der extern eingegebenen va riablen Spannung 6 zusammenfallen.

Im einzelnen, in dem eine Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers 9, die durch Wandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 schließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstrom quelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in einen Strom durch den Stromspannungswandler 9 bestimmt wird, zu der Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des Stromspannungs wandlers 9 ist, erhöht sich die Ausgangsspannung des Tiefpaßfil ters 10 um den Betrag der addierten Spannung. Folglich nimmt das Lastverhältnis der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 um den Betrag der addierten Spannung im Vergleich mit einem Wert ab, der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet wird, und das Lastverhältnis des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ven til A fließt, nimmt ebenfalls um den Vergleich der addierten Spannung ab im Vergleich mit einem Wert, der von der extern ein gegebenen variablen Spannung 6 erwartet wird. Die Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, die durch den Zustand verursacht wird, bei dem das Lastverhältnis des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, abnimmt im Vergleich mit einem Wert, der von der extern eingege benen variablen Spannung 6 erwartet wird, gleicht sich mit der Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes aus, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, die durch den Strom verur sacht wird, der in das elektromagnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist. Als Resultat wird der mittlere Strom des Pulsstromes, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, ein Zielwert, der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet wird.

Daher kann bei der Steuerschaltung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der mittlere Strom des Nicht- Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, genau durch Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6 gesteuert werden, und der Betrieb des elektromagneti schen Ventiles A kann genau gesteuert werden. Wenn folglich das elektromagnetische Ventil A zum Beispiel als ein Verdrängungs steuerventil für einen Kompressor variabler Verdrängung benutzt wird, kann die Verdrängung des Kompressors genau gesteuert wer den.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 4 und 5, eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung wird erläutert. Wie aus dem Vergleich zwischen Fig. 4 und Fig. 1 verständlich ist, ist bei der Steuerschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung eine Verstärkungsschaltung 13 zwischen dem Tiefpaßfilter 10 und dem Fehlerverstärker 11 vorgesehen. Eine Auslastgraderfassungsschaltung 14 ist an einer Position, die von dem Draht abzweigt, der die Halbleiterschaltelementtreiberschal tung 7 und das Halbleiterschaltelement 2 verbindet, vorgesehen und eine Verstärkerverhältnisbestimmungsschaltung 15 ist mit der Auslastgraderfassungsschaltung 14 verbunden. Die Verstärkungs schaltung 13 ist mit der Verstärkergraderfassungsschaltung 15 verbunden. Andere Abschritte mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaues sind im wesentlichen die gleichen wie jene der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung.

Bei der Steuerschaltung gibt es, wie in Fig. 5 gezeigt ist, folgende Beziehung zwischen dem mittleren Strom I₁ des Rechteck impulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektroma gnetischen Ventil A fließt, und den mittleren Strom I₂ des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische So lenoid 1 fließt:

A₂/I₁ = f(Auslastverhältnis der Rechteck- Ausgangsspannung des PWM-Komperators 5) 7

Die Funktion (f) hängt von der Eigenschaft des elektromagneti schen Ventiles A ab, und wenn die Eigenschaft des elektromagne tischen Ventiles A entschieden ist, kann sie durch Messen von I₂/I₁ bei verschieden geänderten Auslastverhältnissen der Recht eckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 bestimmt werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigten durch Experiment daß, wenn die Eigenschaft des elektromagnetischen Ventiles A entschieden ist, die Funktion (f) nur von dem Auslastverhältnis der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 abhängt, und sie wird nicht durch Änderung der Spannung der Gleichstromquelle 3 beeinflußt.

Bei der Steuerschaltung gemäß dieser Ausführungsform erfaßt die Auslastgraderfassungsschaltung 14 den Auslastgrad der Rechteck ausgangsspannung des PWM-Komperators 5 und die Verstärkungsgra derfassungsschaltung 15 entscheidet I₂/I₁ auf der Grundlage der voreingestellten Funktion "f", durch Messen und den Auslastgrad der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5, der von der Auslastgraderfassungsschaltung 14 erfaßt wurde. Die Verstär kungsschaltung 13 verstärkt die Ausgangsspannung des Tiefpaßfil ters 10 mit einem Grad von I₂/I₁.

Bei der Steuerschaltung wird die Ausgangsspannung des Tiefpaß filters 10 mit einem Verhältnis von I₂/I₁ des mittleren Stromes I₂ des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagneti sche Solenoid 1 fließt, zu dem mittleren Strom I₁ des Rechteck impulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektroma gnetischen Ventil A fließt, verstärkt, und da die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 auf der Grundlage der verstärkten Spannung und der extern eingegebenen variablen Spannung 6 gesteuert wird, kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische So lenoid 1 fließt, mit einem mittleren Zielstrom und des Rechteck impulsstromes übereinstimmen durch Steuern der extern eingegebe nen variablen Spannung 6.

Genauer, da die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 10 mit einem Verhältnis I₂/I₁ verstärkt wird, nimmt der Auslastgrad der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 um einen Betrag der Verstärkung im Vergleich mit dem Wert ab, der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet wird, und der Aus lastgrad des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquel le 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, nimmt ebenfalls um den Betrag der Verstärkung ab im Vergleich mit einem Wert, der durch die extern eingegebene variable Spannung 6 erwartetet wird. Die Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, die durch den Zustand verursacht wird, bei dem der Auslastgrad des Rechteckimpulsstro mes, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil A fließt, abnimmt im Vergleich mit einem Wert, der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet wird, gleicht sich mit der Zunahme des mittleren Stromes des Pulsstro mes aus, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, der durch den Strom verursacht wird, der in das elektromagnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, wenn der Rechteckim pulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagne tischen Ventil A fließt, ausgeschaltet ist. Als Resultat wird der mittlere Strom des Pulsstromes, der in das elektromagneti sche Solenoid 1 fließt, ein Zielwert, der von der extern einge gebenen variablen Spannung 6 erwartet wird.

Daher kann bei der Steuerschaltung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der mittlere Strom des Nicht- Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, genau durch Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6 gesteuert werden, und der Betrieb des elektromagneti schen Ventiles A kann genau gesteuert werden. Wenn folglich das elektromagnetische Ventil A als zum Beispiel ein Verdrängungs steuerventil für einen Kompressor variabler Verdrängung benutzt wird, kann die Verdrängung des Kompressors genau gesteuert wer den.

Claims

1. Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil (A) mit einem über ein Halbleiterschaltelement (2) lastgesteuerten elek tromagnetischen Solenoid (1) und einer Schutzdiode (8) für das Halbleiterschaltelement (2), die parallel zu dem elektromagneti schen Solenoid (1) geschaltet ist, mit:

a) einem Stromspannungswandler (9) zum Wandeln eines Rechteck impulsstromes, der von einer Gleichstromquelle (3) an das elek tromagnetische Ventil (A) geliefert wird, in eine Rechteckim pulsspannung,
b) einem Tiefpaßfilter (10) zum Wandeln einer Rechteckimpuls spannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswardlers (9) ist, in eine Gleichspannung,
c) einem Fehlerverstärker (11), wobei an einen invertierenden Eingangsanschluß davon eine Eingangsspannung des Tiefpaßfilters (10) angelegt wird und an einen nichtinvertierenden Eingangsan schluß davon eine extern eingegebene variable Spannung (6) ange legt wird,
d) einem Chopperwellengenerator (4),
e) einem PWM-Komperator (5), wobei an einen invertierenden Ein gangsanschluß davon eine Ausgangsspannung des Chopperwellengene rators (4) angelegt wird und an einen nichtinvertierenden Ein gangsanschluß davon eine Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers (11) angelegt wird, und
f) einer Treiberschaltung (7) für das Halbleiterschaltelement (2), an die eine Rechteckimpulsspannung, das heißt eine Ausgabe des PWM-Komperators (5), angelegt wird,

gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (12) zum Addieren einer Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers (9), die durch Wan deln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen Solenoid (1) über die Schutzdiode (8) fließt, wenn der Rechteckimpulsstrom ausgeschaltet ist, der von der Gleichstromquelle (3) zu dem elektromagnetischen Ventil (A) fließt, in eine Spannung von dem Stromspannungswandler (9) bestimmt wird, zu der Rechteckimpuls spannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers (9) ist.

2. Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil (A) mit einem über ein Halbleiterschaltelement (2) auslastgesteuerten elektromagnetischen Solenoid (1) und einer Schutzdiode (8) für das Halbleiterschaltelement (2), die parallel zu dem elektroma gnetischen Solenoid (1) geschaltet ist, mit:

a) einem Stromspannungswandler (9) zum Wandeln eines Rechteck impulsstromes, der von einer Gleichstromquelle (3) an das elek tromagnetische Ventil (a) geliefert wird, in eine Rechteckim pulsspannung,
b) einem Tiefpaßfilter (10) zum Wandeln einer Rechteckimpuls spannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers (9) ist, in eine Gleichspannung,
c) einem Fehlerverstärker (11), wobei an einen invertierenden Eingangsanschluß davon eine Eingangsspannung des Tiefpaßfilters (10) angelegt wird und an einen nichtinvertierenden Eingangsan schluß davon eine extern eingegebene variable Spannung (6) ange legt wird,
d) einem Chopperwellengenerator (4),
e) einem PWM-Komperator (5), wobei an einen invertierenden Ein gangsanschluß davon eine Ausgangsspannung des Chopperwellengene rators (4) angelegt wird und an einen nichtinvertierenden Ein gangsanschluß davon eine Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers (11) angelegt wird, und
f) einer Treiberschaltung (7) für das Halbleiterschaltelement (2), an die eine Rechteckimpulsspannung, das heißt eine Ausgabe des PWM-Komperators (5), angelegt wird,

gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (13) zum Verstärken der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters (10) mit einem Verhältnis eines Zeitmittels eines Nicht-Rechteckimpulsstromes, der durch das elektromagnetische Solenoid (1) fließt, zu einem Zeitmittel des Rechteckimpulsstro mes, der von der Gleichstromquelle (3) zu dem elektromagneti schen Ventil (A) fließt.