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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für n Schütze, wobei die Ansteuerschaltung eine einstellbare Haltespannungsquelle umfasst, mit welcher die Ansteuerspulen der n Schütze in einem Haltemodus verbindbar sind, sowie ein Verfahren zur Ansteuerung von n Schützen.
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Stand der Technik
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Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen als auch bei Fahrzeugen wie Hybrid- und Elektrofahrzeugen vermehrt Batteriesysteme beziehungsweise Batterien zum Einsatz kommen werden, an welche sehr hohe Anforderungen bezüglich der Zuverlässigkeit gestellt werden. Hintergrund hierfür ist, dass ein Ausfall der Batterie zu einem sicherheitsrelevanten Problem führen kann. Um die für eine jeweilige Anwendung gewünschten Leistungen zur Verfügung zu stellen, werden üblicherweise eine hohe Zahl von Batteriezellen innerhalb einer Batterie in Reihe geschaltet, wodurch sich eine hohe Ausgangsspannung der Batterie ergibt, welche ohne geeignete Maßnahmen dauerhaft an den entsprechenden Versorgungsleitungen der durch die Batterie versorgten Vorrichtung anliegt und eine Gefährdung für Wartungspersonal oder Benutzer bedeuten kann. Aus diesem Grund werden in der Regel Schütze vorgesehen, um die Batterie elektrisch abkoppeln zu können. Bei Kraftfahrzeugen mit elektrischem Antriebsmotor werden gewöhnlich sowohl am Pluspol wie auch am Minuspol der Batterie Schütze verbaut, welche für die hohe Spannung der Batterie ausgelegt sind und auch bei Kurzschlussströmen von über 1000 A zuverlässig die Batterie abtrennen können müssen.
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Das Ein- und Ausschalten der Schütze geschieht gewöhnlich über eine elektronische Endstufe beziehungsweise über eine Ansteuerschaltung, welche die Ansteuerspulen der Schütze mit Strom versorgt. Die Ansteuerleistung ist dabei nicht vernachlässigbar gering. Beim Einschaltvorgang werden zum zuverlässigen Anziehen der Schütze jedoch weitaus höhere Ansteuerströme benötigt als zum anschließenden Halten der Kontakte im geschlossenen Zustand. Aus diesem Grund ist es üblich, die Ansteuerung der Schütze in zwei Modi zu unterteilen, den Anzugsmodus und den Haltemodus (oder auch Anzugs- beziehungsweise Haltephase). Bezeichnend für den jeweiligen Modus ist die Höhe des Ansteuerstroms, der während des Anzugsmodus höher ist als während des Haltemodus. Hierbei wird vom Anzugs- und vom Halteniveau gesprochen. Dabei wird der Anzugsmodus nur für das Einschalten (Schließen) der Schütze benötigt und ist von relativ kurzer Dauer. Den überwiegenden Teil der Einsatzzeit werden die Schütze im leistungssparenderen Haltemodus betrieben. Eine Ansteuerschaltung für die Ansteuerung von Schützen soll daher in der Lage sein, beide Betriebsmodi darzustellen.
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Aus der
DE 10 2010 041 018 A1 ist eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Schützes bekannt, welche eine Haltestromeinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen Haltestrom für die Ansteuerspule eines Schützes an einen ihrer ausgangsseitigen Ausgänge auszugeben. Mit der in der
DE 10 2010 041 018 A1 offenbarten Vorrichtung kann die Ansteuerung mindestens eines Schützes während der Anzugsphase sowie der Haltephase mit unterschiedlichen Spannungsniveaus konstanter Spannungen in vorteilhafter Weise vorgenommen werden.
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Allerdings weisen die, zum Beispiel innerhalb der in der
DE 10 2010 041 018 A1 offenbarten Vorrichtung verwandten Bauteile, insbesondere die Wicklungswiderstände der Ansteuerspulen der Schütze, eine Temperaturabhängigkeit sowie jeweils eine herstellungsbedingte Streuung ihrer Bauteilparameter auf. Ferner wird die von der Haltestromeinheit erzeugte Haltespannung auf einen zur Produktionszeit festgelegten Wert eingestellt.
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Die verwandten Bauteile müssen daher so ausgelegt werden, dass der notwendige Haltestrom auch bei Vorliegen extremer Temperaturen von der Haltestromeinheit bereitgestellt werden kann. Da aber die Leitfähigkeit der Bauteile und dadurch der Stromfluss durch selbige, wie beispielsweise durch die Ansteuerspule des Schützes, temperaturbedingt schwankt, ist es notwendig, die Bauteile größer zu dimensionieren, als dies für den eigentlich gewünschten Strom notwendig wäre. Beispielsweise die in dem Haltekreis der in der
DE 10 2010 041 018 A1 offenbarten Vorrichtung verwandten Bauteile müssen aus diesem Grund um bis zu 66 % größer dimensioniert werden, was den notwendigen Bauraum sowie die Kosten für die Bauteile stark erhöht.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Ansteuerschaltung für n Schütze zur Verfügung gestellt, welche einen ersten und einen zweiten Eingang zur Verbindung mit einem Energiespeicher umfasst. Ferner umfasst die Ansteuerschaltung n erste und n zweite Anschlüsse, wobei jeweils ein erster und ein zweiter Anschluss mit jeweils einem der beiden Anschlüsse jeweils einer Ansteuerspule eines der n Schütze verbindbar ist. Des Weiteren umfasst die Ansteuerschaltung n erste Schaltmittel, deren jeweils erster Anschluss mit dem ersten Eingang verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des i-ten ersten Schaltmittels mit dem i-ten ersten Anschluss der Ansteuerschaltung verbunden ist. Die Ansteuerschaltung weist n zweite Schaltmittel auf, deren jeweils erster Anschluss mit dem zweiten Eingang verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des i-ten zweiten Schaltmittels mit dem i-ten zweiten Anschluss der Ansteuerschaltung verbunden ist, wobei der i-te zweite Anschluss mit dem (i+1)-ten ersten Anschluss verbunden ist und wobei 0 < i ≤ n gilt und i, n natürliche Zahlen aus der Menge der natürlichen Zahlen N sind. Erfindungsgemäß umfasst die Ansteuerschaltung ferner eine einstellbare Haltespannungsquelle, deren erster Pol mit dem zweiten Eingang und deren zweiter Pol mit dem ersten der ersten Anschlüsse verbunden ist.
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Der Vorteil einer solchen Ansteuerschaltung ist darin gegeben, dass sie den Betrieb von n, vorzugsweise identisch ausgeführten Schützen, in einem Anzugsmodus und einem Haltemodus unter reduziertem Bauteilaufwand ermöglicht. Durch die Serienschaltung der Ansteuerspulen der Schütze während des Haltemodus wird unabhängig von der Anzahl der Schütze nur eine einstellbare Haltespannungsquelle benötigt, durch welche die genaue Einstellung des Stromflusses beziehungsweise des Haltestroms durch die mit der Ansteuerschaltung verbundenen Ansteuerspulen ermöglicht wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es über die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung möglich, n Schütze mit lediglich einer einzigen einstellbaren Haltespannung im Haltemodus zu betreiben. Dadurch, dass die Ansteuerspulen der n Schütze innerhalb der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung in Serie schaltbar sind, ist nur eine Stromregelschleife für den Betrieb von n Schützen im Haltemodus notwendig.
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Bevorzugt ist die einstellbare Haltespannungsquelle mit einer Mess- und Stelleinheit verbunden, welche dazu ausgelegt ist, den durch die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pol der einstellbaren Haltespannungsquelle und dem zweiten Eingang der Ansteuerschaltung fließenden Ist-Strom zu messen und mit einem vorbestimmten Soll-Strom zu vergleichen und die Haltspannung der einstellbaren Haltespannungsquelle in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs einzustellen. Somit lässt sich der Haltestrom durch die Ansteuerspulen der Schütze zu jeder Zeit auf einen optimalen Wert einstellen, wodurch Energie und Kosten eingespart werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung ferner n Dioden, wobei die i-te Diode in der elektrischen Verbindung zwischen dem i-ten zweiten Anschluss mit dem (i+1)-ten ersten Anschluss liegt, wobei die Anode der i-ten Diode mit dem zweiten Anschluss des i-ten zweiten Schaltmittels verbunden ist, während die Kathode der i-ten Diode mit dem zweiten Anschluss des (i+1)-ten ersten Schaltmittels verbunden ist.
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Bevorzugt weist die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Pol der einstellbaren Haltespannungsquelle und dem ersten der ersten Anschlüsse eine Diode auf, deren Anode mit dem zweiten Pol der einstellbaren Haltespannungsquelle und deren Kathode mit dem ersten der ersten Anschlüsse verbunden ist. Durch eine derartige Anordnung von Dioden kann der Strom innerhalb der Ansteuerschaltung nur in einer Richtung fließen.
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Vorzugsweise umfasst die Ansteuerschaltung ferner n – 1 Freilaufdioden, wobei die i-te Freilaufdiode zu dem i-ten zweiten Schaltmittel parallel geschaltet ist, wobei i ≤ n – 1 ist. Vorteil der Verwendung von Freilaufdioden ist, dass durch sie hohe Ströme sehr genau auf einen vorbestimmten Wert begrenzt beziehungsweise zur Masse abgeführt werden können. Außerdem bieten die Freilaufdioden Ausgleichspfade an, die während der Zeiten benötigt werden, in denen sich der Strom der Steuerspule i von seinem Anzugswert kommend dem Haltestrom des Schützes (i – 1) anpasst.
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Bevorzugt sind die n Freilaufdioden als Zenerdioden ausgeführt und ist eine weitere Zenerdiode zu dem n-ten zweiten Schaltmittel parallel geschaltet, wobei die Anode dieser Zenerdiode mit dem zweiten Eingang der Ansteuerschaltung verbunden ist. Durch eine Zenerdiode lassen sich Spannungen sehr genau auf einen zuvor festgelegten Wert begrenzen. Ferner ermöglicht eine derartige Realisierung der Ansteuerschaltung eine optimierte Abschaltung der Schütze.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der n-te zweite Anschluss mit der Anode einer weiteren Diode verbunden, deren Kathode mit dem ersten Eingang der Ansteuerschaltung verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst die Ansteuerschaltung ferner n weitere Freilaufdioden, wobei die Kathoden der weiteren Freilaufdioden mit dem ersten Eingang der Ansteuerschaltung verbunden sind, während die Anode der i-ten weiteren Freilaufdiode mit der Kathode der i-ten Freilaufdiode, der Anode der i-ten Diode und dem i-ten zweiten Anschluss verbunden ist. Auch eine derartige Ausführung der Ansteuerschaltung ermöglicht eine optimierte Abschaltung der Schütze.
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Ferner wird ein Verfahren zur Ansteuerung von n Schützen bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Beginnen eines Einschaltvorgangs, Parallelschalten der Ansteuerspule eines ersten der n Schütze zu einem Energiespeicher durch eine erste Gruppe von jeweils zwei Schaltmitteln, In-Reihe-Schalten der Ansteuerspule des ersten der n Schütze zu einer einstellbaren Haltespannungsquelle sowie Unterbrechen der Parallelschaltung aus der Ansteuerspule und dem Energiespeicher durch die erste Gruppe von jeweils zwei Schaltmitteln nach Ablauf einer vorbestimmten Dauer T, Parallelschalten einer weiteren Ansteuerspule eines weiteren der n Schütze zu dem Energiespeicher durch eine weitere Gruppe von jeweils zwei Schaltmitteln, In-Reihe-Schalten der weiteren Ansteuerspule des weiteren der n Schütze zu der einstellbaren Haltespannungsquelle und zu der zuvor in Reihe geschalteten Ansteuerspule sowie Unterbrechen der Parallelschaltung aus der weiteren Ansteuerspule und dem Energiespeicher durch die weitere Gruppe von jeweils zwei Schaltmitteln nach Ablauf einer vorbestimmten Dauer T, Erhöhung der durch die einstellbare Haltespannungsquelle generierten Haltespannung, erneutes Beginnen des Verfahrens mit dem Schritt des Parallelschaltens einer weiteren Ansteuerspule eines weiteren der n Schütze, Beenden des Einschaltvorgangs, sobald die Ansteuerspulen aller n Schütze in Reihe zueinander und in Reihe zu der einstellbaren Haltespannungsquelle geschaltet sind und die durch die einstellbare Haltespannungsquelle generierte Haltespannung nach dem In-Reihe-Schalten der Ansteuerspule des n-ten Schützes erhöht wurde.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung des obigen Verfahrens zur Ansteuerung von n Schützen ergibt sich in den Schritten des In-Reihe-Schaltens der Ansteuerspule des ersten der n Schütze sowie des In-Reihe-Schaltens der weiteren Ansteuerspule die vorbestimmte Dauer T aus der Gleichung T = LSi/RSi, wobei LSi der Induktivität der jeweils in Reihe zu schaltenden Ansteuerspule und RSi dem Ersatzwiderstand der jeweils in Reihe zu schaltenden Ansteuerspule entspricht. T entspricht mit anderen Worten ausgedrückt also der Zeitkonstante, nach welcher sich der Anzugsstrom durch ein Schütz auf einen Wert von 69,3 % des vollen Anzugstromes aufgebaut hat.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung des obigen Verfahrens zur Ansteuerung von n Schützen wird in dem Schritt der Erhöhung der durch die einstellbare Haltespannungsquelle generierten Haltespannung die Haltespannung soweit erhöht, dass der durch die Reihenschaltung aus einstellbaren Haltespannungsquelle und Ansteuerspulen fließende Ist-Strom einem vorbestimmten Soll-Strom entspricht.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung des obigen Verfahrens zur Ansteuerung von n Schützen umfasst das Verfahren ferner die Schritte des Beginnens eines Abschaltvorgangs sowie des Abkoppelns der in dem Schritt des In-Reihe-Schaltens der weiteren Ansteuerspule zuletzt hinzugeschalteten Ansteuerspule von der einstellbaren Haltespannungsquelle durch Öffnung der Schaltmittel der entsprechenden Gruppe von jeweils zwei Schaltmitteln. Des Weiteren umfasst das Verfahren die Schritte des Verringerns der durch die einstellbare Haltespannungsquelle generierten Haltespannung sowie des Abkoppelns derjenigen Ansteuerspule von der einstellbaren Haltespannungsquelle, die vor der zuletzt abgekoppelten Ansteuerspule in dem Schritt des In-Reihe-Schaltens der weiteren Ansteuerspule zuletzt hinzugeschaltet wurde, durch Öffnung der Schaltmittel der entsprechenden Gruppe von jeweils zwei Schaltmitteln. Ferner umfasst das Verfahren die Schritte des weiteren Verringerns der durch die einstellbare Haltespannungsquelle generierten Haltespannung sowie des erneuten Beginnens des Verfahrens mit dem Schritt des Abkoppelns derjenigen Ansteuerspule von der einstellbaren Haltespannungsquelle, die vor der zuletzt abgekoppelten Ansteuerspule in dem Schritt des In-Reihe-Schaltens der weiteren Ansteuerspule zuletzt hinzugeschaltet wurde.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren die Schritte des Abkoppelns der in dem Schritt des In-Reihe-Schaltens der Ansteuerspule des ersten der n Schütze hinzugeschalteten, ersten Ansteuerspule von der einstellbaren Haltespannungsquelle sowie des Beendens des Abschaltvorgangs, sobald die erste Ansteuerspule von der einstellbaren Haltespannungsquelle abgekoppelt ist.
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Des Weiteren wird eine Batterie mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung bereitgestellt, wobei die Batterie besonders bevorzugt als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Vorteile solcher Batterien sind unter anderem in ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte sowie ihrer großen thermischen Stabilität gegeben. Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien ist, dass diese keinem Memory Effekt unterliegen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, und
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2 ein spezielles Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 dargestellt. Diese weist einen ersten Eingang 11 und einen zweiten Eingang 12 zur Verbindung mit einem Energiespeicher, beispielsweise einer Spannungsquelle, auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 40 rein beispielhaft drei erste und drei zweite Anschlüsse 14 und 15 auf, wobei jeweils ein erster und ein zweiter Anschluss 14, 15 ein Anschlusspaar bilden. Über die ersten und zweiten Anschlüsse 14, 15 ist die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 40 mit den Anschlüssen in diesem Ausführungsbeispiel dreier Ansteuerspulen von drei Schützen verbindbar. In diesem Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung drei erste Schaltmittel 1 und drei zweite Schaltmittel 2 auf. Jeweils ein erstes Schaltmittel 1 und ein zweites Schaltmittel 2 sind einem Anschlusspaar zugeordnet. Die ersten Anschlüsse der ersten Schaltmittel 1 sind mit dem ersten Eingang 11 der Ansteuerschaltung 40 verbunden. Die zweiten Anschlüsse der ersten Schaltmittel 1 sind jeweils mit dem ersten Anschluss 14 des ihnen zugeordneten Anschlusspaars verbunden. Die ersten Anschlüsse der zweiten Schaltmittel 2 sind mit dem zweiten Eingang 12 der Ansteuerschaltung 40 verbunden, während die zweiten Anschlüsse der zweiten Schaltmittel 2 jeweils mit dem zweiten Anschluss 15 des ihnen zugeordneten Anschlusspaares verbunden sind. Ferner ist der zweite Anschluss 15 des ersten Anschlusspaares der Ansteuerschaltung 40 mit dem ersten Anschluss 14 des zweiten Anschlusspaares verbunden, während der zweite Anschluss 15 des zweiten Anschlusspaares mit dem ersten Anschluss 14 des dritten Anschlusspaares verbunden ist. Sind die Anschlüsse 14, 15 der drei Anschlusspaare also jeweils mit einem der Anschlüsse von je Anschlusspaar einer Ansteuerspule verbunden, liegen die insgesamt drei Ansteuerspulen innerhalb der Ansteuerschaltung 40 in Reihe. Die Ansteuerschaltung 40 weist ferner eine einstellbare Haltespannungsquelle 20 auf, deren erster Pol mit dem zweiten Eingang 12 der Ansteuerschaltung 40 verbunden ist, während der zweite Pol der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 mit dem ersten der ersten Anschlüsse 14, also dem ersten Anschluss 14 des ersten Anschlusspaares, verbunden ist. Ist die Ansteuerschaltung 40 also mit drei Ansteuerspulen verbunden, lassen sich diese je nach Schaltzustand der ersten und zweiten Schaltmittel 1, 2 entweder zu einem, sofern angeschlossen, Energiespeicher parallel oder zu der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 in Reihe schalten. In der Anzugsphase können rein beispielhaft die Anschlüsse der ersten Ansteuerspule durch das Schließen des ersten ersten und des ersten zweiten Schaltmittels 1, 2 direkt mit den Eingängen 11, 12 der Ansteuerschaltung 40 verbunden werden. Ist die Ansteuerschaltung 40 mit einem Energiespeicher, beispielsweise einer Spannungsquelle, verbunden, kann also die erste Ansteuerspule parallel zu dieser Spannungsquelle geschaltet werden. Sie wird dann von einem Anzugstrom durchflossen, so dass ihr zugehöriges Schütz sicher anzieht beziehungsweise schließt. Ist das Schütz angezogen, kann die Ansteuerspule durch das Öffnen des ersten ersten Schaltmittels 1 sowie die Inbetriebnahme der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 zu selbiger in Reihe geschaltet werden, so dass sie von einem geringeren Haltestrom durchflossen wird.
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In der 2 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 dargestellt. Diese erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 40 ist im Wesentlichen identisch zu der in 1 gezeigten, weist jedoch eine weitere Beschaltung durch verschiedene Komponenten beziehungsweise Einheiten auf. Die gleich bezeichneten Komponenten in 2 entsprechen also jenen des ersten Ausführungsbeispiels der 1, so dass das dort Gesagte bezüglich dieser Komponenten auch auf das zweite Ausführungsbeispiel der 2 zu übertragen ist. Auf die meisten der gleich bezeichneten Komponenten wird daher in der Beschreibung zu der 2 kein Bezug genommen. In dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 der 2 ist die Ansteuerschaltung 40 mit insgesamt drei Ansteuerspulen 50 sowie mit einem als Spannungsquelle ausgeführten Energiespeicher 60 verbunden. Weder die Ansteuerspulen 50 noch der Energiespeicher 60 sind Teil der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 ist die einstellbare Haltespannungsquelle 20 mit einer optionalen Mess- und Stelleinheit 25 verbunden. Diese ist dazu ausgelegt, den durch die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pol der Haltespannungsquelle 20 und dem zweiten Eingang 12 der Ansteuerschaltung 40 fließenden Ist-Strom zu messen und mit einem vorbestimmten Soll-Strom zu vergleichen. Die Mess-und Stelleinheit 25 ist ferner dazu ausgebildet, die durch die einstellbare Haltespannungsquelle 20 erzeugte Haltespannung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Ist- und dem Soll-Strom einzustellen. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 40 in diesem Ausführungsbeispiel drei Dioden 4, wobei jeweils eine Diode 4 einem Anschlusspaar zugeordnet ist. Die erste der Dioden 4 ist in der elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Pol der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 und dem ersten der ersten Anschlüsse 14, also dem ersten Anschluss 14 des ersten Anschlusspaares, angeordnet. Die verbleibenden Dioden 4 liegen jeweils in den elektrischen Verbindungen zwischen jeweils dem zweiten Anschluss 15 eines ersten Anschlusspaares mit dem jeweils ersten Anschluss 14 eines zweiten, benachbarten Anschlusspaares. Dabei sind die Kathoden der drei Dioden 4 jeweils mit einem zweiten Anschluss desjenigen ersten Schaltmittels 1 verbunden, welches demjenigen Anschlusspaar zugeordnet ist, welches auch der jeweiligen Diode 4 zugeordnet ist. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung in diesem Ausführungsbeispiel zwei Freilaufdioden 5, welche jeweils zu dem ersten und dem zweiten zweiten Schaltmittel 5 parallel geschaltet sind. Dabei sind die Anoden der Freilaufdioden 5 jeweils mit dem zweiten Eingang 12 der Ansteuerschaltung 40 verbunden, während die Kathoden der Freilaufdioden 5 jeweils mit den elektrischen Verbindungen zwischen jeweils dem zweiten Anschluss 15 eines jeweils ersten Anschlusspaares mit dem jeweils ersten Anschluss 14 eines jeweils zweiten, benachbarten Anschlusspaares verbunden sind. Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 40 in dem Ausführungsbeispiel der 2 zwei weitere Freilaufdioden 7 auf, wobei die erste weitere Freilaufdiode 7 dem zweiten Anschlusspaar und die zweite weitere Freilaufdiode 7 dem dritten Anschlusspaar zugeordnet ist. Dabei sind die Kathoden der weiteren Freilaufdioden 7 mit dem ersten Eingang 11 der Ansteuerschaltung 40 verbunden, während die Anoden der weiteren Freilaufdioden 7 jeweils mit der Kathode der demselben Anschlusspaar zugeordneten Freilaufdiode 5, der Anode der demselben Anschlusspaar zugeordneten Diode 4 und dem zweiten Anschluss 15 des der weiteren Freilaufdiode 7 zugeordneten Anschlusspaares verbunden sind. Ferner ist der letzte zweite Anschluss 15 des letzten, dritten Anschlusspaares mit der Anode einer weiteren Diode 6 verbunden, während die Kathode dieser weiteren Diode 6 mit dem ersten Eingang 11 der Ansteuerschaltung 40 verbunden ist.
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Ein möglicher Betrieb der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 in dem Ausführungsbeispiel der 2 startet mit dem Beginn eines Einschaltvorgangs.
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Dazu wird zunächst die erste Ansteuerspule 50 des ersten der drei Schütze durch das Schließen des ersten ersten Schaltmittels 1 und des ersten zweiten Schaltmittels 2 zu dem Energiespeicher 60 parallel geschaltet. Ist die genannte erste Ansteuerspule 50 zu dem Energiespeicher 60 parallel geschaltet, wird sie von einem hohen Anzugsstrom durchflossen, so dass das zu der ersten Ansteuerspule 50 zugehörige erste Schütz anzieht. Daraufhin wird die erste Ansteuerspule 50 des ersten der drei Schütze zu der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 in Reihe geschaltet und die oben beschriebene Parallelschaltung nach Ablauf einer vorbestimmten Dauer T, welche in diesem Ausführungsbeispiel dem Verhältnis aus der Induktivität der ersten Ansteuerspule 50 des ersten Schützes zu dem Ersatzwiderstand der ersten Ansteuerspule 50 des ersten Schützes entspricht, unterbrochen. Dazu wird das erste erste Schaltmittel 1 geöffnet und die einstellbare Haltespannungsquelle 20 in Betrieb genommen. Das erste zweite Schaltmittel 2 bleibt zunächst geschlossen. Dadurch ist die erste Ansteuerspule 50 des ersten Schützes mit der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 in Reihe geschaltet und wird von einem Haltestrom durchflossen, so dass das erste Schütz im geschlossenen Zustand gehalten wird. Dann wird eine weitere Ansteuerspule 50, hier die zweite Ansteuerspule 50 des zweiten Schützes, zu dem Energiespeicher 60 parallel geschaltet, indem das erste und das zweite Schaltmittel 1, 2 der zweiten Gruppe von jeweils zwei Schaltmitteln 1, 2, also das zweite erste und das zweite zweite Schaltmittel 1, 2 geschlossen werden. Somit zieht auch das zweite Schütz an. Nach einer vorbestimmten Dauer T, die nun dem Verhältnis aus der Induktivität der zweiten Ansteuerspule 50 des zweiten Schützes zu dem Ersatzwiderstand der zweiten Ansteuerspule 50 des zweiten Schützes entspricht, werden das zweite erste Schaltmittel 1 und das erste zweite Schaltmittel 2 geöffnet, wodurch die zweite Ansteuerspule 50 ausschließlich in Reihe zu der ersten Ansteuerspule 50 und der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 geschaltet ist. Die durch die einstellbare Haltespannungsquelle 20 generierte Haltespannung wird so erhöht, dass der durch die Ansteuerspulen 50 fließende Haltestrom beziehungsweise der Ist-Strom stets einem vorbestimmten Soll-Strom entspricht. Dazu misst und vergleicht die Mess- und Stelleinheit 25 den durch die Reihenschaltung aus Ansteuerspulen 50 und einstellbarer Haltespannungsquelle 20 fließenden Ist-Strom mit einem vorbestimmten Soll-Strom und erhöht bei Abweichung den Ist-Strom so lange, bis dieser dem Soll-Strom entspricht. Als Nächstes wird dann wie oben bereits für die erste und zweite Ansteuerspule 50 beschrieben, die dritte Ansteuerspule 50 nach vorhergehender Parallelschaltung zu dem Energiespeicher 60 in Reihe zu der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 geschaltet und die durch die einstellbare Haltespannungsquelle 20 generierte Haltespannung weiter erhöht. Der Einschaltvorgang ist beendet, sobald die drei Ansteuerspulen 50 der drei Schütze in Reihe zueinander und in Reihe zu der einstellbaren Haltespannungsquelle 20 geschaltet sind und der durch die Ansteuerspulen 50 fließende Haltestrom, also der durch die Ansteuerspulen 50 fließende Ist-Strom, dem vorbestimmten Soll-Strom entspricht. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der vorbestimmte Soll-Strom rein beispielhaft einem zur Haltung der Schütze während der Haltephase minimal benötigten Haltestrom. Sollen die drei Schütze geöffnet werden, werden die Ansteuerspulen 50 in umgekehrter Reihenfolge ihrer Hinzuschaltung zu der Reihenschaltung von der Haltespannungsquelle 20 abgekoppelt. Dazu werden nacheinander jeweils die Schaltmittel 1, 2 innerhalb der Gruppen von jeweils zwei Schaltmitteln 1, 2 geöffnet, wobei mit der letzten Gruppe, also dem dritten ersten und dem dritten zweiten Schaltmittel 1, 2 begonnen wird. Ist die dritte Ansteuerspule 50 abgekoppelt, verringert die einstellbare Haltespannungsquelle 20 den Ist-Strom auf den Soll-Strom. Dann wird die zweite Ansteuerspule 50 wie oben für die dritte Ansteuerspule 50 beschrieben, abgekoppelt und der Haltestrom beziehungsweise der Ist-Strom durch die Reihenschaltung erneut verringert. Zuletzt wird die erste der Ansteuerspulen 50 in beschriebener Weise abgekoppelt und die einstellbare Haltespannungsquelle 20 abgeschaltet.
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In dem speziellen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 der 2 sind alle Dioden 4, alle Freilaufdioden 5, die weitere Diode 6 sowie die weiteren Freilaufdioden 7 für die Realisierung einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 optional. Es können auch erfindungsgemäße Ansteuerschaltungen 40 ohne die Dioden 4, 5, 6, und 7 realisiert werden. Ferner ist die Anordnung der Dioden 4, 5, 6 und 7 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft gewählt. Die Dioden 4, 5, 6 und 7 können auch an anderer Stelle innerhalb der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 angeordnet sein. Ferner ist die Mess- und Stelleinheit 25 für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 40 optional.
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In allen Ausführungsbeispielen kann eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung 40 auch mehr als drei, beispielsweise 10 oder n Anschlusspaare zur Verbindung mit n Ansteuerspulen 50 aufweisen. Der Betrieb der Ansteuerschaltung 40 kann dann nach beschriebener Art und Weise für beispielsweise diese 10 oder n Anschlusspaare beziehungsweise für 10 oder n Ansteuerspulen 50 erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010041018 A1 [0004, 0004, 0005, 0006]
