DE102007059114A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers (102) weist einen ersten Zwischenspeicher (104) auf, der ausgebildet ist, um einen ersten Energiebetrag zum Aufladen des Energiespeichers bereitzustellen, und einen zweiten Zwischenspeicher (106) auf, der ausgebildet ist, um einen zweiten Energiebetrag zum Aufladen des Energiespeichers bereitzustellen. Ferner weist die Vorrichtung eine Steuerung (118) auf, die ausgebildet ist, um eine zeitversetzte Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags an den Energiespeicher zu bewirken.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 196 34 342 A1 ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung zweier elektromagnetischer Verbraucher bekannt. Wenigstens ein Verbraucher ist jeweils einer ersten und einer zweiten Gruppe zugeordnet. Erste Schaltmittel sind zwischen einem ersten Anschluss einer Versorgungsspannung und einem gemeinsamen Anschluss der Verbraucher einer Gruppe angeordnet. Zweite Schaltmittel sind zwischen einem zweiten Anschluss eines zugeordneten Verbrauchers und dem zweiten Anschluss der Spannungsversorgung angeordnet. Jeder Gruppe ist wenigstens ein Speichermittel zugeordnet, in dem eine beim Öffnen eines der Schaltmittel freiwerdende Energie speicherbar ist. Bei den Verbrauchern kann es sich um Magnetventile zur Steuerung einer Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine handeln.
  • In Großserien von Common Rail Endstufen erfolgt ein Nachladen eines Gleichspannungszwischenkreises über induktive Energiespeicher. Das Nachladen nimmt dabei eine gewisse Zeit in Anspruch, die einen möglichen Energietransfer pro Zeiteinheit verringert.
  • Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers, weiterhin ein Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Nachladung eines Energiespeichers zwei Zwischenspeicher zu verwenden, die antiparallel geschaltet werden. Dadurch lässt sich eine Verringerung der Nachladezeit nach einem Energieverlust in dem Energiespeicher erzielen. Damit lässt sich eine Erhöhung eines möglichen Energietransfers pro Zeiteinheit von einer Spannungsversorgung auf den Energiespeicher erreichen. Zusätzlich lässt sich dadurch eine Erhöhung einer Anzahl von Entladevorgängen des Energiespeichers pro Zeiteinheit erzielen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers mit:
    einem ersten Zwischenspeicher, der ausgebildet ist, um einen ersten Energiebetrag zum Aufladen des Energiespeichers bereitzustellen;
    einem zweiten Zwischenspeicher, der ausgebildet ist, um einen zweiten Energiebetrag zum Aufladen des Energiespeichers bereitzustellen; und
    einer Steuerung, die ausgebildet ist, um eine zeitversetzte Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags an den Energiespeicher zu bewirken.
  • Die Steuerung kann ausgebildet sein, um die zeitversetzte Bereitstellung wiederholt durchzuführen. Dadurch kann der Energiespeicher in mehreren Aufladeschritten aufgeladen werden.
  • Ferner kann die Steuerung ausgebildet sein, um einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter anzusteuern, wobei der erste Energiebetrag an den Energiespeicher bereitstellbar ist, wenn sich der erste Schalter in einem ersten Schalterzustand befindet und wobei der zweite Energiebetrag an den Energiespeicher bereitstellbar ist, wenn sich der zweite Schalter in dem ersten Schalterzustand befindet. Die Schalter bieten eine kostengünstige und zuverlässige Steuerungsmöglichkeit des Aufladevorganges.
  • Der erste Zwischenspeicher kann über eine Energiequelle aufladbar sein, wenn sich der erste Schalter in einem zweiten Schalterzustand befindet und der zweite Zwischenspeicher kann über die Energiequelle aufladbar sein, wenn sich der zweite Schalter in dem zweiten Schalterzustand befin det. Somit kann über die Schalter sowohl ein Aufladen als auch ein Entladen der Zwischenspeicher gesteuert werden.
  • Die Steuerung kann ausgebildet sein, um den ersten Schalter und den zweiten Schalter so anzusteuern, dass der erste Schalter und der zweite Schalter zu unterschiedlichen Zeiten den ersten Schalterzustand einnehmen. Dadurch kann ein fortlaufendes Aufladen des Energiespeichers abwechselnd über den ersten und zweiten Zwischenspeicher realisiert werden.
  • Beispielsweise kann die Steuerung ausgebildet sein, um den ersten Schalter und den zweiten Schalter so anzusteuern, dass der erste Schalter und der zweite Schalter jeweils unterschiedliche Schalterzustände aufweisen. Somit kann immer einer der Zwischenspeicher nachgeladen werden, während der andere Zwischenspeicher seine zwischengespeicherte Energie an den Energiespeicher abgibt.
  • Die Steuerung kann ausgebildet sein, um die Schalterzustände des ersten Schalters und des zweiten Schalters jeweils nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu ändern. Somit lassen sich geeignete Zeitdauern für das Laden und Entladen der Zwischenspeicher sowie des Energiespeichers einstellen.
  • Die Steuerung kann ausgebildet sein, um die Schalterzustände des ersten Schalters und des zweiten Schalters jeweils nach einem in den Zwischenspeichern vorhandenen Energiebetrag zu ändern. Der Energiebetrag in den Zwischenspeichern wird über geeignete Messmittel ermittelt. Zur Erläuterung sei in diesem Zusammenhang angegeben, dass die Schalter zeitgesteuert ohne Verwendung eines Messmittels oder über eine Strommessung gesteuert werden können. Über eine Strom messung kann indirekt die Energie während des Ladevorgangs der Zwischenspeicher ermittelt werden. Bei einem wählbaren Stromniveau wird der eine bzw. der andere Schalter abgeschaltet, so dass der Strom nicht weiter ansteigt und die Energie des jeweiligen Zwischenspeichers in den Energiespeicher transferiert wird. Die vorliegende Anmeldung umfasst somit sowohl ein zeitgesteuertes Verfahren ohne Messmittel als auch ein stromgesteuertes Verfahren mit entsprechenden Messmitteln.
  • Ferner kann die Vorrichtung eine Messeinrichtung zum Erfassen eines Ladezustands des Energiespeichers aufweisen und die Steuerung kann ausgebildet sein, um die Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags abhängig von dem Ladezustands zu steuern. Somit lässt sich der Aufladevorgang abhängig von einem Ladezustand des Energiespeichers steuern.
  • Beispielsweise kann die Steuerung ausgebildet sein, um die Bereitstellung des ersten und/oder zweiten Energiebetrags zu beenden, wenn der Ladezustand einen vorbestimmten Wert aufweist. Somit kann ein Überladen des Energiespeichers verhindert bzw. die Aufladung des Energiespeichers beendet werden sobald der Energiespeicher einen erforderlichen Energiebetrag aufweist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann mindestens einer der Zwischenspeicher ein induktiver Energiespeicher sein. Induktive Energiespeicher können sich anbieten, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung für einen Einsatz in einem Einspritzsteuergerät vorgesehen ist.
  • Der Energiespeicher kann ein kapazitiver Energiespeicher sein. Dadurch können beispielsweise Kondensatoren als Energiespeicher eingesetzt werden.
  • Der erste und der zweite Schalter können als Transistoren ausgebildet sein. Transistoren sind kostengünstig und zuverlässig.
  • Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers mit den folgenden Schritten:
    Bereitstellen eines ersten Energiebetrags zum Aufladen des Energiespeichers;
    Bereitstellen eines zweiten Energiebetrags zum Aufladen des Energiespeichers; und
    Bewirken einer zeitversetzten Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags an den Energiespeicher. Die Schritte können beispielsweise über ein Computerprogramm oder eine andere technische Vorrichtung durchgeführt werden. Hierzu sei als Erläuterung angegeben, dass die Steuerung der Schalter auch in Hardware realisiert werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm mit Programmcodemitteln ist dazu ausgelegt alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn dieses Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, durchgeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, wenn dieses Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, durchgeführt wird.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2 zeigt Kennlinien von Stromverläufen und Spannungsverläufen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 3 zeigt weitere Kennlinien von Stromverläufen und Spannungsverläufen einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist einen ersten Zwischenspeicher 104, einen zweiten Zwischenspeicher 106 und eine Steuerung 108 auf.
  • Bei den Zwischenspeichern 104, 106 handelt es sich jeweils um Energiespeicher, die ausgebildet sind, um einen Energiebetrag zwischenzuspeichern und zum Aufladen des Energiespeichers 102 bereitzustellen. Die Steuerung 108 ist ausgebildet, um eine zeitlich versetzte Bereitstellung der Energiebeträge aus den Zwischenspeichern 104, 106 an den Energiespeicher 102 zu bewirken. Ferner kann die Steuerung 108 ausgebildet sein, um eine wiederholte Bereitstellung der Energiebeträge aus den Zwischenspeichern 104, 106 zu bewirken.
  • Zur Steuerung der Bereitstellung der Energiebeträge kann die Vorrichtung einen ersten Schalter 114 und einen zweiten Schalter 116 aufweisen. Angesteuert durch die Steuerung 108 können die Schalter 114, 116 jeweils einen ersten Schalterzustand und einen zweiten Schalterzustand einnehmen. Der erste Schalter 114 kann den ersten Zwischenspeicher 104 und der zweite Schalter 116 kann dem zweiten Zwischenspeicher 106 zugeordnet sein. Befindet sich der erste Schalter 114 in dem ersten Schalterzustand, so kann der in dem ersten Zwischenspeicher 104 gespeicherte Energiebetrag an den Energiespeicher 102 bereitgestellt werden. Befindet sich der erste Schalter 114 dagegen in dem zweiten Schalterzustand, so kann der erste Zwischenspeicher 104 aufgeladen werden. Dazu kann der erste Zwischenspeicher 104 mit einer Energiequelle 120 gekoppelt sein, die den ersten Zwischenspeicher 104 mit Energie versorgt. In gleicher Weise kann der in dem zweiten Zwischenspeicher 106 gespeicherte Energiebetrag an den Energiespeicher 102 bereitgestellt werden, wenn sich der zweite Schalter 116 in dem ersten Schalterzustand befindet. Befindet sich der zweite Schalter 116 in dem zweiten Schalterzustand, so kann der zweite Zwischenspeicher 106 aufgeladen werden. Dazu kann der zweite Zwischenspeicher 106 ebenfalls mit der Energiequelle 120 oder mit einer weiteren Energiequelle gekoppelt sein.
  • Die Steuerung 108 kann ausgebildet sein, um den ersten Schalter 114 und den zweiten Schalter 116 so anzusteuern, dass der erste Schalter 114 den ersten Schalterzustand zeitversetzt zu dem zweiten Schalter 116 einnimmt. Beispielsweise kann die Steuerung 108 ausgebildet sein, um den ersten Schalter 114 und den zweiten Schalter 116 so anzusteuern, dass der erste Schalter 114 den ersten Zustand einnimmt, wenn der zweite Schalter 116 den zweiten Zustand einnimmt, und umgekehrt. Dazu kann die Steuerung 108 ausgebildet sein, um den ersten Schalter 114 und den zweiten Schalter 116 gleichzeitig anzusteuern. In diesem Fall weisen die Schalter 114, 116 jeweils unterschiedliche Schalterzustände auf. Auf diese Weise kann beispielsweise der zweite Zwischenspeicher 106 nachgeladen werden, während der erste Zwischenspeicher 104 den ersten Energiebetrag an den Energiespeicher 102 bereitstellt. Umgekehrt kann der erste Zwischenspeicher 104 nachgeladen werden, während der zweite Zwischenspeicher 106 den zweiten Energiebetrag an den Energiespeicher 102 bereitgestellt. Die Steuerung 108 kann ferner ausgebildet sein, um ein Umschalten des ersten Schalters 114 und des zweiten Schalters 116 jeweils nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu bewirken. Die vorbestimmte Zeitdauer kann so gewählt sein, dass ein Nachladen der Zwischenspeicher 104, 106 bzw. ein Aufladen des Energiespeichers 102 gewährleistet ist.
  • Ferner kann die Vorrichtung eine Messeinrichtung 122 aufweisen. Die Messeinrichtung 122 kann mit dem Energiespeicher 102 gekoppelt sein und ausgebildet sein, um einen Ladezustand des Energiespeichers 102 zu erfassen. Die Steuerung 108 kann wiederum ausgebildet sein, um die Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags abhängig von dem Ladezustand zu steuern. Dazu kann die Messeinrichtung 122 ausgebildet sein, um den Ladezustand fortlaufend oder bei Erreichen eines Schwellwertes an die Steuereinrichtung 108 bereitzustellen. Beispielsweise kann die Steuerung 108 ausgebildet sein, um ein weiteres Aufladen des Energiespeichers 102 zu beenden, wenn der Energiespeicher 102 einen vorbestimmten Ladezustand erreicht hat. Dazu kann die Steuerung 108 ausgebildet seien, um den ersten Schalter 114 und den zweiten Schalter 116 so anzusteuern, dass diese beide den ersten Schalterzustand einnehmen. Zur Erläuterung sei angegeben, dass während des ersten Schalterzustandes Energie der Zwischenspeicher in den Energiespeicher 102 transferiert wird. Der Strom verringert sich bis auf 0 A. Die Schalter 114 und 116 sind offen. Alternativ kann die Steuerung 108 auch ausgebildet sein, um ein weiteres Aufladen des Energiespeichers 102 oder ein Nachladen der Zwischenspeicher 104, 106 mittels zusätzlicher Schaltmittel zu unterbrechen wenn der Ladezustand, des Energiespeichers 102 einen vorbestimmten Wert erreicht hat.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher 102 als Kapazität bzw. Kondensator realisiert. Der erste Zwischenspeicher 104 weist eine Induktivität oder Spule L2 auf, der zweite Zwischenspeicher 106 weist eine Induktivität oder Spule L1 auf. Bei der Energiequelle 120 handelt es sich um eine Spannungsversorgung. Ein Ausgang der Spannungsversorgung ist mit einem Eingang des ersten Zwischenspeichers 104 und einem Eingang des zweiten Zwischenspeichers 106 verbunden. Ein Ausgang des ersten Zwischenspeichers 104 ist über den ersten Schalter 114 mit Masse verbunden. Befindet sich der erste Schalter 114 in dem ersten Schalterzustand, so ist der erste Schalter 114 geöffnet und der Ausgang des ersten Energiespeichers 104 ist nicht mit Masse verbunden. Befindet sich der erste Schalter 114 in dem zweiten Schalterzustand, so ist der erste Schalter 114 geschlossen und der Ausgang des ersten Energiespeichers 104 ist mit Masse verbunden. Somit kann der erste Zwischenspeicher 104 durch einen Stromfluss von der Energiequelle 120 über den ersten Zwischenspeicher 104 und den ersten Schalter 114 nach Masse nachgeladen werden. Ein Steuereingang des ersten Schalters 114 ist mit einem ersten Ausgang der Steuerung 108 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Zwischen speichers 106 ist über den zweiten Schalter 116 mit Masse verbunden. Befindet sich der zweite Schalter 116 in dem ersten Schalterzustand, so ist der zweite Schalter 116 geöffnet und der Ausgang des zweiten Energiespeichers 106 ist nicht mit Masse verbunden. Befindet sich der zweite Schalter 116 in dem zweiten Schalterzustand, so ist der zweite Schalter 116 geschlossen und der Ausgang des zweiten Energiespeichers 106 ist mit Masse verbunden. Ein Steuereingang des zweiten Schalters 116 ist mit einem zweiten Ausgang der Steuerung 108 verbunden.
  • Der Ausgang des ersten Zwischenspeichers 104 ist ferner über eine in Durchlassrichtung geschaltete Diode D2 mit einem Eingang des Energiespeichers 102 verbunden. Weist der erste Schalter 114 den ersten Schalterzustand auf, so kann der erste Energiebetrag von dem ersten Zwischenspeicher 104 über die Diode an den Energiespeicher 102 bereitgestellt werden. In entsprechender Weise ist der Ausgang des ersten Zwischenspeichers 106 über eine in Durchlassrichtung geschaltete Diode D1 mit dem Eingang des Energiespeichers 102 verbunden.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Eingang des Energiespeichers 102 mit der Messeinrichtung 122 verbunden. Bei der Messeinrichtung 122 kann es sich um ein Messmittel handeln, dass ausgebildet ist, um einen Energieinhalt des Energiespeichers 102 über eine Spannungsmessung zu messen. Die Messeinrichtung 122 ist ausgebildet, um an die Steuerung 108 ein Steuerungssignal bereitzustellen.
  • Die Steuerung 108 kann eine Spannungsquelle 144 und einen Inverter 148 aufweisen. Somit kann die Steuerung 108 als eine Signalgenerierung fungieren, die Signale zur Ansteue rung des ersten Schalters 114 und des zweiten Schalters 116 bereitstellen kann. Bei den Schaltern 114, 116 kann es sich um beliebige, geeignete Schaltmittel handeln.
  • Ein Ausgang des ersten Schalters 114 ist über einen Verbindungspunkt mit einem Ausgang des zweiten Schalters 116 verbunden. Der Verbindungspunkt ist mit Masse verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt und Masse kann ein weiteres Messmittel geschaltet sein, das zur Steuerung der Vorrichtung eingesetzt werden kann.
  • Der Eingang des ersten Zwischenspeichers 104 ist über einen weiteren Verbindungspunkt mit dem Eingang des zweiten Zwischenspeichers 106 verbunden. Der weitere Verbindungspunkt ist mit dem Ausgang der Energiequelle 120 verbunden. Zwischen dem Ausgang der Energiequelle 120 und dem weiteren Verbindungspunkt kann ein weiteres Schaltmittel angeordnet sein, dass zur Steuerung der Vorrichtung eingesetzt werden kann.
  • Nach einem Energieverlust in dem Energiespeicher 102 kann entweder der erste Zwischenspeicher 104 oder der zweite Zwischenspeicher 106 mehrfach ein- und ausgeschaltet werden, bis der Energieverlust in dem Energiespeicher 102 ersetzt ist.
  • 2 zeigt eine Spannungskennlinie und eine Stromkennlinie der in 1 gezeigten Vorrichtung für den Fall, dass eine Aufladung des Energiespeichers 102 allein mittels des zweiten Zwischenspeichers 106 durchgeführt wird. Gezeigt sind der Stromfluss im zweiten Zwischenspeicher 106 und die Spannung an einem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Zwischenspeicher 106 und dem zweiten Schalter 116. Der er ste Zwischenspeicher 104 wird dabei nicht verwendet. Genauer gesagt, zeigt die obere Kennlinie der 2 den Stromverlauf in dem Zwischenspeicher 106. Jeder Zacken stellt dabei jeweils einen Auflade- und Entladevorgang des zweiten Zwischenspeichers 106 dar. Die untere Kennlinie zeigt den zugehörigen Spannungsverlauf über die Induktivität L1 des zweiten Zwischenspeichers 106.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lässt sich mit der in 1 gezeigten Vorrichtung der Energietransfer pro Zeiteinheit von der Energiequelle 120 über die Zwischenspeicher 104, 106 auf den Energiespeicher 102 erhöhen, indem beide Zwischenspeicher 104, 106 zum Energietransfer wechselseitig benutzt werden.
  • Dazu kann der Energiespeicher 102 mit einem Messmittel 122 zur Messung des Energieinhalts und einseitig mit Masse oder mit einem weiteren Messmittel zur Messung des Energietransfers in Form von Strom verbunden sein. Das weitere Messmittel kann zwischen dem Verbindungspunkt der Ausgänge der Schalter 114, 116 und Masse angeordnet sein.
  • Zu Beginn des Energietransfers auf den Energiespeicher 102 kann der erste Zwischenspeicher 104 eingeschaltet und nach einer festgelegten Zeit oder Erreichen eines festgelegten Stromniveaus abgeschaltet werden. Nach Abschalten des ersten Zwischenspeichers 104 kann der erste Zwischenspeicher 104 seine Energie in den Energiespeicher 102 transferieren. Gleichzeitig kann der zweite Zwischenspeicher 106 eingeschaltet werden. Nach einer weiteren festgelegten Zeit oder Erreichen eines festgelegten Stromniveaus kann der zweite. Zwischenspeicher 106 abgeschaltet und gleichzeitig der erste Zwischenspeicher 104 wieder eingeschaltet werden. Die ser Vorgang kann sich mehrfach wiederholen. Mit dem Messmittel 122 kann die Energie im Energiespeicher 102 gemessen werden. Der Energietransfer kann abgeschaltet werden, wenn die Energie im Energiespeicher 102 ein vorgewähltes Maß erreicht.
  • Eine Signalgenerierung kann in der Steuerung 108 erfolgen, die somit einen Funktionsblock Signalgenerierung darstellen kann. Die Signalgenerierung kann durch unterschiedliche Verfahren, wie beispielsweise durch die Verwendung von Mikroprozessoren, durchgeführt werden.
  • 3 zeigt die entsprechenden Stromverläufe und Spannungsverläufe an den Zwischenspeichern 104, 106 und dem Energiespeicher 102 bei wechselseitiger Benutzung der Zwischenspeicher.
  • 4 zeigt eine Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung ist zur Verwendung in einer Common Rail Endstufe geeignet. Der Energiespeicher 102 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit Masse verbunden.
  • Entsprechend der unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Vorrichtung weist die in 4 gezeigte Vorrichtung einen Energiespeicher 102, einen ersten Zwischenspeicher 104, einen zweiten Zwischenspeicher 106, einen ersten Schalter 114, einen zweiten Schalter 116, eine Energiequelle 120, eine Steuerung 108, eine Messeinrichtung 122 und Dioden D1, D2 auf. Die Zwischenspeicher 104, 106 können als Energiespeicher in Form von Induktivitäten realisiert sein. Die Schalter 114, 116 können als Schaltermittel in Form von Transistoren realisiert sein.
  • Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 108 der Vorrichtung eine Signal- bzw. Energiequelle 442 und einen Inverter 448 aufweisen. Bei der Signal- bzw. Energiequelle 442 kann es sich um eine steuerbare Spannungsquelle handeln, die beispielsweise abhängig von einem Messergebnis der Messeinrichtung 122 gesteuert wird. Ein Ausgang der Signal- bzw. Energiequelle 442 kann mit dem Steuereingang des ersten Schalters 114 verbunden sein. Ferner kann der Ausgang der Signal- bzw. Energiequelle 442 mit einem Eingang des Inverters 448 verbunden sein. Der Ausgang des Inverters 448 kann mit dem Steuereingang des zweiten Schalters 116 verbunden sein.
  • Ferner kann die Vorrichtung einen dritten Schalter 456, einen vierten Schalter 458, ein zweites Messmittel 464 und eine dritte Diode D3 aufweisen. Bei dem dritten Schalter 456 und dem vierten Schalter 458 kann es sich jeweils um Schaltmittel handeln, die als Transistoren realisiert sind. Ein Eingang des dritten Schalters 456 kann mit dem Eingang des Energiespeichers 102 verbunden sein. Ein Ausgang des dritten Schalters 456 kann mit dem Eingang des zweiten Zwischenspeichers 106 verbunden sein. Der vierte Schalter 458 kann zwischen der Energiequelle 120 und dem Eingang des zweiten Zwischenspeichers 104 angeordnet sein. Das Messmittel 464 kann einen Widerstand aufweisen, der zwischen dem Verbindungspunkt der Ausgänge der Schalter 114, 116 und Masse angeordnet sein kann. Ein Messergebnis des Messmittels 464 kann ebenfalls zum Ansteuern der Energiequelle 442 verwendet werden. Die dritte Diode D3 kann zwischen dem Verbindungspunkt der Eingänge der Zwischenspeicher 104, 106 und Masse geschaltet sein.
  • 5 zeigt eine Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung ist ebenfalls zur Verwendung in einer Common Rail Endstufe geeignet.
  • Im Unterschied zu dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher 102 gemäß dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Messmittel 464 verbunden. Somit kann ein Eingang des Messmittels 464 sowohl mit dem Verbindungspunkt der Ausgänge der Schalter 114, 116 sowie mit einem Ausgang des Energiespeichers 102 verbunden sein. Ein Ausgang des Messmittels 464 kann mit Masse verbunden sein.
  • 6 zeigt eine Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung ist ebenfalls zur Verwendung in einer Common Rail Endstufe geeignet.
  • Im Unterschied zu dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher 102 gemäß dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem weiteren Messmittel 466 verbunden. Ein Ausgang des Messmittels 466 kann mit Masse verbunden sein.
  • Die anhand der Figuren beschriebenen Vorrichtungen sind ausgebildet, um alle erforderlichen Schritte eines Verfahrens zum Aufladen eines Energiespeichers umzusetzen. Insbesondere ermöglichen die Vorrichtungen ein antiparalleles Rechargen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können beispielsweise im Zusammenhang mit Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, bei denen eine Kraftstoffzumessung mittels elektromagnetischer Ventile gesteuert wird. Die Ventile können dabei mittels der in dem Energiespeicher gespeicherten Energie angesteuert werden.
  • Die gezeigten Schaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Aufladen eines Energiespeichers sind lediglich beispielhaft gewählt. Die gezeigten Bauelemente sowie ihre Verschaltung können durch geeignete andere Bauelemente und Verschaltung ersetzt werden.
  • 102
    Energiespeicher
    104, 106
    Zwischenspeicher
    108
    Steuerung
    114, 116
    Schalter
    120
    Energiequelle
    122
    Messeinrichtung
    144
    Energiequelle
    148
    Inverter
    442
    Signal- bzw. Energiequelle
    448
    Inverter
    456, 458
    Schalter
    464, 466
    Messmittel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19634342 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers (102), gekennzeichnet durch: einen ersten Zwischenspeicher (104), der ausgebildet ist, um einen ersten Energiebetrag zum Aufladen des Energiespeichers bereitzustellen; einen zweiten Zwischenspeicher (106), der ausgebildet ist, um einen zweiten Energiebetrag zum Aufladen des Energiespeichers bereitzustellen; und eine Steuerung (118), die ausgebildet ist, um eine zeitversetzte Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags an den Energiespeicher zu bewirken.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (118) ausgebildet ist, um die zeitversetzte Bereitstellung wiederholt durchzuführen.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (118) ausgebildet ist, um einen ersten Schalter (114) und einen zweiten Schalter (116) anzusteuern, wobei der erste Energiebetrag an den E nergiespeicher (102) bereitstellbar ist, wenn sich der erste Schalter in einem ersten Schalterzustand befindet und wobei der zweite Energiebetrag an den Energiespeicher bereitstellbar ist, wenn sich der zweite Schalter in dem ersten Schalterzustand befindet.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zwischenspeicher (104) über eine Energiequelle (120) aufladbar ist, wenn sich der erste Schalter (114) in einem zweiten Schalterzustand befindet und, dass der zweite Zwischenspeicher (106) über die Energiequelle (120) aufladbar ist, wenn sich der zweite Schalter (116) in dem zweiten Schalterzustand befindet.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (108) ausgebildet ist, um den ersten Schalter (104) und den zweiten Schalter (106) so anzusteuern, dass der erste Schalter und der zweite Schalter zu unterschiedlichen Zeiten den ersten Schalterzustand einnehmen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (108) ausgebildet ist, um den ersten Schalter (104) und den zweiten Schalter (106) so anzusteuern, dass der erste Schalter und der zweite Schalter jeweils unterschiedliche Schalterzustände aufweisen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (108) ausgebildet ist, um die Schalterzustände des ersten Schalters (104) und des zweiten Schalters (106) jeweils nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu ändern.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (108) ausgebildet ist, um die Schalterzustände des ersten Schalters (104) und des zweiten Schalters (106) jeweils nach Erreichen eines vorbestimmten Stromniveaus zu ändern.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Messeinrichtung (122) zum Erfassen eines Ladezustands des Energiespeichers (102) aufweist und dass die Steuerung (108) ausgebildet ist, um die Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags abhängig von dem Ladezustand zu steuern.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (108) ausgebildet ist, um die Bereitstellung des ersten und/oder zweiten Energiebetrags zu beenden, wenn der Ladezustand einen vorbestimmten Wert aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Zwischenspeicher (104, 106) ein induktiver Energiespeicher ist, und/oder der Energiespeicher (102) ein kapazitiver Energiespeicher ist, und/oder der erste und der zweite Schalter (116, 114) als Transistoren ausgebildet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (108) mittels Hardwarekomponenten realisiert ist.
  13. Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers (102), gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen eines ersten Energiebetrags zum Aufladen des Energiespeichers; Bereitstellen eines zweiten Energiebetrags zum Aufladen des Energiespeichers; und Bewirken einer zeitversetzten Bereitstellung des ersten und zweiten Energiebetrags an den Energiespeicher.
  14. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens gemäß Anspruch 13 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit ausgeführt wird.
  15. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach Anspruch 13 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Rechnereinheit ausgeführt wird.
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