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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.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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Vorteile der Erfindung
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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.
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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.
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Die
Steuerung kann ausgebildet sein, um die zeitversetzte Bereitstellung
wiederholt durchzuführen. Dadurch kann der Energiespeicher
in mehreren Aufladeschritten aufgeladen werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Energiespeicher kann ein kapazitiver Energiespeicher sein. Dadurch
können beispielsweise Kondensatoren als Energiespeicher
eingesetzt werden.
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Der
erste und der zweite Schalter können als Transistoren ausgebildet
sein. Transistoren sind kostengünstig und zuverlässig.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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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.
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 zeigt
Kennlinien von Stromverläufen und Spannungsverläufen
einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
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3 zeigt
weitere Kennlinien von Stromverläufen und Spannungsverläufen
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
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6 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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3 zeigt
die entsprechenden Stromverläufe und Spannungsverläufe
an den Zwischenspeichern 104, 106 und dem Energiespeicher 102 bei wechselseitiger
Benutzung der Zwischenspeicher.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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