-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Magnetaktoranordnung, bei der eine Aktorspule mit einem Energiespeicherelement über zumindest ein erstes Schaltmittel zur Betätigung des Aktors und mit dem Energiespeicherelement über zumindest ein zweites Schaltmittel zur Rekuperation der bei einer Bestromung der Aktorspule in der Aktorspule gespeicherten Energie verbunden ist.
-
Ein solches Verfahren ist aus der
US 6,948,461 B1 bekannt. Dort ist das als Kondensator ausgebildete Energiespeicherelement über ein drittes Schaltelement mit der Aktorspule einer Magnetaktoranordung, die als elektrisch betätigtes Ein- oder Auslassventil dient, verbunden, die außerdem mit einer weiteren Energiequelle verbunden ist. Das zweite Schaltelement ist als Diode ausgebildet und fungiert als Freilaufelement, um die nach dem Abschalten des Magnetaktors in der Aktorspule gespeicherte magnetische Energie über das zweite Schaltelement in das Energiespeicherelement zu rekuperieren. Zur weiteren Betätigung des Magnetaktors oder der Betätigung eines weiteren mit dem Energiespeicherelement verbundenen Magnetaktors kann die im Energiespeicherelement gespeicherte Energie genutzt werden.
-
Aus der
DE 10 2009 003 977 B3 ist eine Magnetaktoranordnung als Spulenantrieb eines Ventils bekannt, bei der eine Aktorspule zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltelement mit einer Boostenergiequelle und zwischen einem dritten und dem zweiten Schaltelement mit einer Versorgungsenergiequelle verbunden ist. Die Aktorspule ist außerdem zwischen einer ersten und einer zweiten Diode mit der Boostenergiequelle verbunden, wobei das erste und das zweite Schaltelement und die erste und die zweite Diode in einer H-Brücke verschaltet sind. Hierdurch kann beim Trennen der Aktorspule entweder von der Boostenergiequelle oder der Versorgungsenergiequelle die in der Aktorspule gespeicherte magnetische Energie über die erste und die zweite Diode in die Boostenergiequelle zurück rekuperiert werden.
-
In beiden Fällen wird allerdings zum Aufladen des Energiespeicherelements bzw. der Boostenergiequelle lediglich die magnetische Energie genutzt, die in den im Verhältnis zu ihrer Dauer weit auseinanderliegenden Betätigungszeiten der Magnetaktoren in den Aktorspulen gespeichert wird.
-
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine solche Magnetaktoranordnung zur besseren Ladung des Energiespeicherelements nutzt.
-
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Demnach wird bei einem Verfahren zum Betreiben einer Magnetaktoranordnung, bei der eine Aktorspule mit einem Energiespeicherelement über zumindest ein erstes Schaltmittel zur Betätigung des Aktors und mit dem Energiespeicherelement über zumindest ein zweites Schaltmittel zur Rekuperation der bei einer Bestromung der Aktorspule in der Aktorspule gespeicherten Energie verbunden ist, in Zeitabschnitten, in denen keine Betätigung des Aktors erfolgen soll, periodisch eine Spannung an die Aktorspule angelegt, deren Höhe und/oder Dauer für eine Betätigung des Aktors nicht ausreicht, um das Energiespeicherelement zu laden.
-
Es erfolgt also in Zeiten, in denen der Magnetaktor nicht in bestimmungsgemäßer Weise betätigt wird, um beispielsweise eine Ventilöffnung zu bewirken, eine ausreichend kurze oder geringe Bestromung der Aktorspule, um mittels der dadurch in der Aktorspule gespeicherten magnetischen Energie das Energiespeicherelement stärker aufzuladen, als dies allein durch Rekuperation der während der bestimmungsgemäßen Betätigung gespeicherten magnetischen Energie erfolgen könnte. Es werden hierdurch also die im Verhältnis zur Dauer der bestimmungsgemäßen Betätigung langen Betätigungspausen genutzt, um die Aktorspule als Spule eines DC-DC-Wandlers zu nutzen.
-
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine Magnetaktoranordnung nach dem Stand der Technik, und
- 2 den Verlauf des Stromes und der Spannung an der Aktorspule bei einem erfindungsgemäßen Verfahren.
-
Die 1 zeigt eine Magnetaktoranordnung mit zwei Aktorspulen inj1, inj2 von als Kraftstoffinjektoren ausgebildeten Magnetaktoren. Diese sind jeweils zwischen einem Highside-Anschluss HS und einem ersten bzw. zweiten Lowside-Anschluss LS1 bzw. LS2 verschaltet. Zwischen dem Highside-Anschluss HS und einem ersten Anschluss eines nicht dargestellten Energiespeicherelements, das der Ausgangskondensator eines DC-DC-Wandlers sein kann und an dem eine Boostspannung Vboost anliegt, ist ein erstes Schaltmittel Tboost angeordnet. Zwischen einem ersten Anschluss einer Batteriespannung Vbat und dem Highside-Anschluss HS ist die Serienschaltung aus einer ersten Diode Dbat und einem zweiten Schaltmittel Tbat verschaltet. Zwischen dem Highside-Anschluss HS und dem zweiten Anschluss des Energiespeicherelements bzw. der Batteriespannung Vbat, der als Masseanschluss GND fungiert, ist eine in Sperrrichtung gepolte zweite Diode DGND angeordnet.
-
Der erste Lowside-Anschluss LS1 und der zweite Lowside-Anschluss LS2 sind jeweils über eine dritte Diode Dboostl bzw. eine vierte Diode Dboost2 mit dem ersten Anschluss des Energiespeicherelements und über ein drittes Schaltmittel TLS1 bzw. ein viertes Schaltmittel TLS2 mit dem ersten Anschluss eines Shuntwiderstands Rshunt, der der Strommessung dient, mit dem zweiten Anschluss des Energiespeicherelements verbunden.
-
Das erste Schaltmittel Tboost und das dritte Schaltmittel TLS1 sowie die zweite Diode DGND und die dritte Diode Dboostl bilden eine erste H-Brücke, in deren Brückenzweig die erste Aktorspule inj1 angeordnet ist. In gleicher Weise bilden das erste Schaltmittel Tboost und das vierte Schaltmittel TLS2 mit der zweiten Diode DGND und der vierten Diode Dboost2 eine zweite H-Brücke, in deren Brückenzweig die zweite Aktorspule inj2 verschaltet ist. Durch diese beiden H-Brücken kann jeweils die erste Aktorspule inj1 oder die zweite Aktorspule inj2 aus dem Energiespeicherelement mit der daran anliegenden Spannung Vboost bestromt werden, wie es in der 2 im rechten Teil dargestellt ist. Durch die relativ hohe Spannung Vboost steigt der Strom durch die Aktorspulen inj1 bzw. inj2 relativ schnell an und fällt nach dem Abschalten des ersten Schaltmittels Tboost und/oder des dritten Schaltmittels TLS1 bzw. vierten Schaltmittels TLS2 wieder ab.
-
Statt des ersten Schaltmittels Tboost kann auch das zweite Schaltmittel Tbat geschaltet werden, das entsprechend mit dem dritten Schaltmittel TLS1 bzw. vierten Schaltmittel TLS2 und der zweiten Diode DGND sowie der dritten Diode Dboostl bzw. vierten Diode Dboost2 zwei weitere H-Brücken bilden kann, die jedoch aus der Batteriespannung Vbat gespeist werden. Da die Batteriespannung Vbat kleiner ist als die Spannung Vboost am Energiespeicherelement, verhindert die erste Diode Dbat eine Entladung des Energiespeicherelements in die Batterie.
-
Im rechten Teil der 2 ist ebenfalls dargestellt, wie nach der Boostphase, in der die Aktorspulen inj1 bzw. inj2 aus dem Energiespeicherelement gespeist werden, nunmehr die Batteriespannung Vbat durch geregeltes Schalten einen Haltestrom in den Aktorspulen inj1 bzw. inj2 erzeugt. Nach dem Abschalten auch dieses Bestromungspfades wird die magnetische Energie, die in den Aktorspulen inj1 bzw. inj2 gespeichert ist, über die zweite Diode DGND sowie die dritte Diode Dboostl bzw. vierte Diode Dboost2 in das Energiespeicherelement rekuperiert. Dies ist in der 1 durch eine Stromflusslinie I dargestellt.
-
Die durch diese bekannte Boost- und Haltephasen erzeugten Stromflüsse in den Aktorspulen inj1, inj2, die zu einer Betätigung der entsprechenden Magnetaktoren führen, entsprechen der bestimmungsgemäßen Betätigung solcher Magnetaktoren, wobei zwischen diesen Betätigungen regelmäßig Pausen liegen, deren Dauern deutlich größer als die Betätigungsdauern sind.
-
In erfindungsgemäßer Weise sollen nun zwischen diesen Betätigungsphasen die Aktorspulen inj1 oder inj2 in einer Weise bestromt werden, dass einerseits magnetische Energie in den Aktorspulen inj1 oder inj2 gespeichert wird, die dann als elektrische Energie in das Energiespeicherelement zurückgespeichert werden kann, um dieses auf diese Weise nachzuladen, auf der anderen Seite soll die Höhe der an die Aktorspulen inj1 bzw. inj2 angelegten Spannungen und/oder deren Dauer so gewählt sein, dass die Magnetaktoren nicht betätigt werden können.
-
Hierzu wird in vorteilhafter Weise die Batteriespannung Vbat durch Betätigen des zweiten Schaltelements Tbat sowie des dritten oder vierten Schaltelements TLS1 bzw. TLS2 an die Aktorspulen inj1 oder inj2 angelegt, und nach einer entsprechend kurzen Zeit, die eine Betätigung der Magnetaktoren nicht ermöglicht, wieder abgeschaltet. Hierdurch entstehen die in der 2 skizzierten kurzen und nicht zu hohen Strompulse, die jedoch in den Betätigungspausen des Magnetaktors ein Nachladen des Energiespeicherelements ermöglichen, sodass mittels der Aktorspulen inj1 bzw. inj2 im Prinzip DC-DC-Wandler gebildet sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 6948461 B1 [0002]
- DE 102009003977 B3 [0003]
