DE19617264A1 - Device and method for controlling an electromagnetic consumer - Google Patents
Device and method for controlling an electromagnetic consumerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung wenigstens zweier elektromagnetischer Verbraucher gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen AnsprücheThe invention relates to an apparatus and a method to control at least two electromagnetic Consumers according to the generic terms of the independent Expectations
Aus der DE-OS 19 507 222 ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird die beim Abschalten freiwerdende Energie in einen Kondensator zurückgespeichert und beim nächsten Einschaltvorgang wieder verwendet.From DE-OS 19 507 222 a device for Control of at least one electromagnetic Known to the consumer. In this device, the Switch off released energy in a capacitor saved and the next time it is switched on used.
Des weiteren ist aus der DE-OS 44 13 240 eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers mit tels einer Halbbrücke bekannt. Dort ist zwischen der Halb brücke und einer Spannungsquelle ein energiespeicherndes Element angeordnet.Furthermore, DE-OS 44 13 240 is a device to control an electromagnetic consumer with known as a half-bridge. There is between the half bridge and a voltage source an energy storage Element arranged.
Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß mit dieser Vor richtung ein sogenanntes Nachladen nicht möglich ist. A disadvantage of this device is that with this before so-called reloading is not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrich tung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers eine möglichst einfach aufgebaute Einrichtung bereit zu stellen, bei der der Einschaltvorgang beschleunigt und der Gesamtenergieverbrauch minimiert wird.The invention has for its object in a Vorrich device for controlling an electromagnetic consumer a simple set-up ready places where the start-up process accelerates and the Total energy consumption is minimized.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche weist den Vorteil auf, daß sich eine verlustfreie Löschung ergibt. Des weiteren kann, durch Wiederverwendung der beim Löschvorgang gespeicherten Energie beim Einschalten, der Stromanstieg beschleunigt werden. Dies führt wiederum dazu, daß sich die Magnetventilschaltzeit verringert. Diese Vorteile werden bei einem geringen Bau teileaufwand erreicht. Des weiteren ist durch die Nach lademöglichkeit eine Aufladung des Ladekondensators auf be liebige Spannungswerte möglich. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The circuit arrangement according to the invention with the features of the independent claims has the advantage that results in lossless deletion. Furthermore, by Reuse of the energy stored during the extinguishing process when switched on, the current rise can be accelerated. This in turn leads to the solenoid valve switching time decreased. These advantages are with a small construction parts expenditure reached. Furthermore is by the night charging possibility to charge the charging capacitor on be any tension values possible. Further advantageous Ausge Events are characterized in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen die Fig. 1 eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung, die Fig. 2 eine Schaltungsanordnung einer weiteren Ausgestaltung und Fig. 3 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale.The device according to the invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing. 1, there is shown in FIGS., A circuit arrangement of the device according to the invention, Fig. 2 shows a circuit arrangement of a further embodiment and Fig. 3 different plotted over time signals.
Die erfindungsgemäße Einrichtung wird bevorzugt bei Brenn kraftmaschinen, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraft maschinen, eingesetzt. Dort wird die Kraftstoffzumessung mittels elektromagnetischer Ventile gesteuert. Diese elek tromagnetischen Ventile werden im folgenden als Verbraucher bezeichnet. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt, sie kann überall dort eingesetzt werden, wo schnell schaltende elektromagnetische Ventile eingesetzt werden.The device according to the invention is preferred at Brenn Engines, especially with self-igniting internal combustion machines, used. There is the fuel metering controlled by electromagnetic valves. This elec tromagnetic valves are referred to below as consumers designated. However, the invention is not for this application limited, it can be used wherever fast switching electromagnetic valves are used will.
Bei solchen Anwendungen legen der Öffnungs- und Schließzeit punkt eines Magnetventils den Einspritzbeginn bzw. das Ein spritzende fest. Üblicherweise wird der Zeitraum zwischen der Ansteuerung des Magnetventils und dem tatsächlichen Öffnen bzw. Schließen des Magnetventils als Schaltzeit be zeichnet. Insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen ist es wünschenswert, daß die Schaltzeit möglichst gering ist.In such applications set the opening and closing times point of a solenoid valve the start of injection or the on splashing tight. Usually the period between the control of the solenoid valve and the actual Opening or closing the solenoid valve as switching time draws. It is especially with diesel internal combustion engines it is desirable that the switching time is as short as possible.
Zur Erzielung möglichst kleiner Schaltzeiten ist ein mög lichst schneller Kraftaufbau bzw. Kraftabbau im Verbraucher erforderlich. Ein solcher schneller Kraftauf- bzw. Kraft abbau kann durch einen entsprechend schnellen Stromaufbau bzw. Stromabbau erzielt werden.To achieve the shortest possible switching times, one is possible The fastest possible build-up of power or loss of power in the consumer required. Such a quick force or force degradation can be achieved by a correspondingly rapid build-up of electricity or electricity reduction can be achieved.
Insbesondere bei einer sogenannten Voreinspritzung, bei der vor der eigentlichen Haupteinspritzung eine geringe Menge Kraftstoff eingespritzt wird, ist zur Erzielung kurzer Schaltzeiten eine sehr hohe Spannung erforderlich.In particular with a so-called pre-injection, in which a small amount before the main injection Fuel injected is shorter to achieve Switching times require a very high voltage.
Die in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung basiert auf dem bekannten Halbbrückenkonzept. Des weiteren ist ein Speicherkondensator über eine Seriendiode parallel zur versorgenden Spannungsquelle geschaltet. The device according to the invention shown in the figure is based on the well-known half-bridge concept. Furthermore is a storage capacitor across a series diode in parallel switched to the supplying voltage source.
In der Figur sind die wesentlichsten Elemente der erfin dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Mit 101 und 102 sind zwei anzusteuernde Verbraucher bezeichnet. Die erfindungs gemäße Vorgehensweise ist nicht auf zwei Verbraucher be schränkt. Die dargestellte Vorrichtung kann bei einer beliebigen Anzahl von Verbrauchern angewendet werden.The figure shows the most important elements of the device according to the invention. 101 and 102 designate two consumers to be controlled. The procedure according to the invention is not limited to two consumers. The device shown can be used with any number of consumers.
Des weiteren ist eine Spannungsquelle 110 vorgesehen, die über ein Hochsetznetzwerk 115 mit einer Halbbrücke 120 verbunden.Furthermore, a voltage source 110 is provided, which is connected to a half-bridge 120 via a step-up network 115 .
Das Spannungshochsetznetzwerk 115 besteht im wesentlichen aus einer ersten Diode D1, einer zweiten Diode D2, einem Schaltmittel S1 und einem Kondensator C1. Die Anode der Di ode D1 steht mit dem positiven Pol der Spannungsversorgung 110 und dem ersten Anschluß des Schaltmittels S1 in Verbin dung. Die Kathode der Diode D1 steht mit einem ersten An schluß eines Kondensators C1 in Verbindung. Der zweite An schluß des Kondensators steht mit dem Minuspol der Span nungsversorgung 110 in Kontakt. Der Kondensator C1 ist parallel zur Spannungsquelle 110 geschaltet.The voltage step-up network 115 essentially consists of a first diode D1, a second diode D2, a switching means S1 and a capacitor C1. The anode of the diode D1 is connected to the positive pole of the voltage supply 110 and the first connection of the switching means S1. The cathode of the diode D1 is connected to a first circuit of a capacitor C1. The second connection of the capacitor is in contact with the negative pole of the voltage supply 110 . The capacitor C1 is connected in parallel to the voltage source 110 .
Der negative Pol bzw. der zweite Anschluß des Kondensators C1 steht über ein zweites Schaltmittel S2 mit einem ersten Anschluß des Verbrauchers 102 und über ein drittes Schalt mittel S3 mit einem ersten Anschluß des Verbrauchers 101 in Kontakt. Der zweite Anschluß der Verbraucher 101 und 102 steht über ein Schaltmittel S4 mit der Kathode der Diode D1 in Kontakt.The negative pole or the second connection of the capacitor C1 is in contact via a second switching means S2 with a first connection of the consumer 102 and via a third switching means S3 with a first connection of the consumer 101 . The second connection of the consumers 101 and 102 is in contact with the cathode of the diode D1 via a switching means S4.
Des weiteren ist der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Anschluß der Verbraucher und dem Schaltmittel S4 mit einer Kathode einer Diode D5 verbunden, deren Anode mit dem nega tiven Pol der Spannungsversorgung in Kontakt steht. Ferner stehen der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Schalt mittel S2 und dem ersten Anschluß des Verbraucher 102 mit dem Anodenanschluß einer Diode D3 in Verbindung. Die Verbin dungsleitung zwischen dem Schaltmittel S3 und dem Verbrau cher 101 steht mit der Anode einer Diode D4 in Kontakt.Furthermore, the connection point between the second connection of the consumers and the switching means S4 is connected to a cathode of a diode D5, the anode of which is in contact with the negative pole of the voltage supply. Furthermore, the connection point between the second switching means S2 and the first connection of the consumer 102 are connected to the anode connection of a diode D3. The connec tion line between the switching means S3 and the consumer 101 is in contact with the anode of a diode D4.
Die Kathodenanschlüsse der Diode D3 und der Diode D4 stehen mit dem Kathodenanschluß der Diode D1 bzw. mit dem zweiten Anschluß des Schaltmittels S4 in Verbindung.The cathode connections of the diode D3 and the diode D4 are with the cathode connection of the diode D1 or with the second Connection of the switching means S4 in connection.
Die Schaltmittel S1 bis S4 sind vorzugsweise als integrierte Schalter insbesondere als Transistoren bzw. Feldeffekttran sistoren realisiert. Sie werden von einer Steuereinheit 130 mit Ansteuersignalen beaufschlagt.The switching means S1 to S4 are preferably implemented as integrated switches, in particular as transistors or field effect transistors. A control unit 130 applies control signals to them.
Die Schaltmittel S2 und S3 werden üblicherweise als Low- Side-Schalter, das Schaltmittel S4 als High-Side-Schalter, und das Schaltmittel S1 als Nachladeschalter bezeichnet.The switching means S2 and S3 are usually used as low Side switch, the switching means S4 as a high-side switch, and the switching means S1 referred to as a reload switch.
Die Anordnung der Dioden D3, D4 und D5 sowie der Schalt mittel S2, S3 und S4 wird üblicherweise als Halbbrücke bezeichnet.The arrangement of the diodes D3, D4 and D5 and the switching Medium S2, S3 and S4 is usually used as a half bridge designated.
Bei der Funktionsweise dieser Anordnung werden verschiedene Phasen unterschieden.The way this arrangement works will be different Phases.
Zu Beginn ist der Kondensator C1 entladen und das Schalt mittel S4 in seinem geöffneten Zustand. In der ersten Phase befinden sich das Schaltmittel S1 und die Schaltmittel S2 oder S3 in ihrem geschlossenen Zustand. Dies bewirkt einen Stromfluß vom positiven Pol der Spannungsquelle 110 über das Schaltmittel S1, die Diode D2, durch die Verbraucher 101 und/oder 102, durch die Schaltmittel S2 und/oder S3 zurück zum negativen Pol der Spannungsversorgung 110. Während dieser Zeit wird elektrische Energie in die Verbraucher eingespeichert. In dieser Phase steigt der durch die Verbraucher fließende Strom linear an.At the beginning, the capacitor C1 is discharged and the switching means S4 in its open state. In the first phase, the switching means S1 and the switching means S2 or S3 are in their closed state. This causes a current to flow from the positive pole of the voltage source 110 via the switching means S1, the diode D2, through the consumers 101 and / or 102 , through the switching means S2 and / or S3 back to the negative pole of the voltage supply 110 . During this time, electrical energy is stored in the consumer. In this phase, the current flowing through the consumers increases linearly.
In der ersten Phase erfolgt die Ansteuerung so kurz, daß die Ansteuerung nicht ausreicht, um den Verbraucher reagieren zu lassen. Hierbei wird die Eigenschaft von Magnetventilen aus genutzt, daß infolge der Federkraft bis zu einem bestimmten Stromniveau die aus diesem Strom resultierenden Kräfte auf die beweglichen Teile des Magnetventils nicht ausreichen, um dieses in Bewegung zu setzen, so daß bis zu diesem Strom niveau das Magnetventil praktisch nur als Speicherdrossel eingesetzt wird.In the first phase, the control is so short that the Control is insufficient to react to the consumer to let. Here, the property of solenoid valves used that due to the spring force up to a certain Current level the forces resulting from this current the moving parts of the solenoid valve are insufficient to to set this in motion so that up to this current level the solenoid valve practically only as a storage throttle is used.
In der sich anschließenden zweiten Phase wird die in den Magnetventilen gespeicherte Energie in den Kondensator C1 zurückgeladen. Hierzu werden alle Schaltmittel in ihren ge öffneten Zustand gebracht. Dadurch fließt der Strom von einem ersten Anschluß der Verbraucher 101, 102 durch die Dioden D3, D4 über den Kondensator C1 und die Diode D5 und den Verbraucher.In the subsequent second phase, the energy stored in the solenoid valves is reloaded into the capacitor C1. For this purpose, all switching means are brought into their open state. As a result, the current flows from a first connection of the consumers 101 , 102 through the diodes D3, D4 via the capacitor C1 and the diode D5 and the consumer.
Mit dem Beginn der Ansteuerung des Verbrauchers, die die Kraftstoffzumessung bewirkt, beginnt eine dritte Phase. In der dritten Phase wird, die im Kondensator gespeicherte Energie in das Magnetventil umgeladen. Hierzu wird das Schaltmittel S1 in seinen geöffneten sowie die Schaltmittel S4, S2 und/oder S3 in ihren geschlossenen Zustand überführt. Dabei bildet sich ein Stromfluß von dem Kondensator durch das Schaltmittel S4, die Verbraucher 101 und/oder 102 sowie die Schaltmittel S2 bzw. S3 zurück in den Kondensator C1 aus. Hierbei ist durch die Entladung des Kondensators ein schneller Stromaufbau und damit ein schneller Kraftaufbau möglich, welcher zur Erzielung kurzer Schaltzeiten erforderlich ist. Im kaufe der dritten Phase beginnt die Zumessung von Kraftstoff. A third phase begins when the consumer starts triggering the fuel metering. In the third phase, the energy stored in the capacitor is transferred to the solenoid valve. For this purpose, the switching means S1 is brought into its open state and the switching means S4, S2 and / or S3 into their closed state. A current flow from the capacitor through the switching means S4, the consumers 101 and / or 102 and the switching means S2 or S3 forms back into the capacitor C1. Discharging the capacitor enables a quick build-up of current and thus a quick build-up of power, which is necessary to achieve short switching times. The metering of fuel begins in the third phase.
In einer vierten Phase besitzt das Hochsetznetzwerk 115 keine Funktion, und der Strom fließt von der Spannungsver sorgung 110 über die Diode D1 durch das Schaltmittel S4, die Verbraucher 101 und/oder 102, die Schaltmittel S2 bzw. S3 zurück in die Spannungsversorgung 110. Durch Ansteuern des Schaltmittels S4 oder S2 und/oder S3 kann eine Regelung des Stroms, der durch die Verbraucher fließt, erfolgen. Der jeweils anzusteuernde Verbraucher, dem ein Zylinder zugeordnet ist, in dem die Kraftstoffzumessung erfolgen soll, erfolgt durch die den Verbrauchern zugeordneten Schaltmitteln S2 bzw. S3. Nach dem Ende der Zumessung werden die Schaltmittel S4 und die dem jeweiligen Verbraucher zugeordneten Schaltmittel S2 bzw. S3 geöffnet. Dadurch wird die Kraftstoffzumessung beendet.In a fourth phase, the step-up network 115 has no function, and the current flows from the voltage supply 110 via the diode D1 through the switching means S4, the consumers 101 and / or 102 , the switching means S2 and S3 back into the voltage supply 110 . By controlling the switching means S4 or S2 and / or S3, the current flowing through the consumers can be regulated. The consumer to be controlled in each case, to which a cylinder is assigned in which the fuel metering is to take place, is carried out by the switching means S2 or S3 assigned to the consumers. After the end of the metering, the switching means S4 and the switching means S2 or S3 assigned to the respective consumer are opened. This stops the fuel metering.
Nach Beendigung der eigentlichen Kraftstoffzumessung kann durch mehrmaliges Wiederholen der Phasen 1 und 2 der Konden sator auf eine vorgebbare Spannung aufgeladen werden.After completion of the actual fuel metering, the capacitor can be charged to a predetermined voltage by repeating phases 1 and 2 several times.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Nachladebetrieb in mehreren parallel betriebenen Magnetventilen erfolgt. Da durch kann die Geschwindigkeit der Nachladung wesentlich vergrößert werden. Durch die Nachladung des Kondensators kann die Spannung am Kondensator wesentlich erhöht werden, was zu einer schnelleren Schaltzeit führt. Durch den Nach ladebetrieb ist theoretisch eine beliebig hohe Spannung am Kondensator C1 und damit zu Beginn der Ansteuerung möglich. Um den Nachladebetrieb zu ermöglichen, muß die Halbbrücken schaltung lediglich um wenige Bauelemente, insbesondere das Schaltmittel S1, die Diode D2 und den Kondensator C1 erwei tert werden.It is particularly advantageous if the reload operation in several solenoid valves operated in parallel. There through, the speed of reloading can be significant be enlarged. By recharging the capacitor the voltage across the capacitor can be increased significantly, which leads to a faster switching time. Through the night charging operation is theoretically any voltage at Capacitor C1 and thus possible at the beginning of the control. To enable reloading, the half bridges must be used circuit by just a few components, especially that Switching means S1, the diode D2 and the capacitor C1 expire be tert.
In der vierte Phase ist das Hochsetznetzwerk 115 ohne Funktion. In dieser Phase erfolgt eine Stromregelung durch ansteuern des Schaltmittels S4. Alternativ kann auch eine Stromregelung bei geschlossenem Schaltmittel S4 durch antakten der Schaltmittel S2 und/oder S3 erfolgen. Die beim Öffnen des Schaltmittels S4 frei werdende Energie wird dabei in Wärme umgesetzt. Eine Ausnutzung dieser Energie ist mit der Schaltung gemäß Fig. 1 nicht möglich. In Fig. 2 ist eine Abwandlung dieser Schaltung dargestellt, bei der die beim Öffnen des Schalters S4 frei werdende Energie in den Kondensator C2 umgeladen wird.In the fourth phase, the step-up network 115 has no function. In this phase, current regulation takes place by activating the switching means S4. Alternatively, current control can also be carried out with the switching means S4 closed by contacting the switching means S2 and / or S3. The energy released when switching device S4 is opened is converted into heat. It is not possible to use this energy with the circuit according to FIG. 1. FIG. 2 shows a modification of this circuit in which the energy released when switch S4 is opened is transferred to capacitor C2.
In Fig. 2 sind die entsprechenden Elemente der Fig. 1 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Der wesentliche unterschied zu der Schaltung gemäß Fig. 1 liegt darin, daß der Kondensator, der in Fig. 1 mit C1 bezeichnet ist, zwischen der Kathode der Diode D1 und der Anode der Diode D2 geschaltet ist. Dies bedeutet, daß der Kondensator C2 parallel zu dem Schalter S4 geschaltet ist. Dabei besteht eine Parallelschaltung zwischen der Reihenschaltung aus Kondensator C2 und Diode D2 zu dem Schalter S4. Entsprechend ist der Kondensator C2 parallel zum Schalter S1 geschaltet.In Fig. 2, the corresponding elements of Fig. 1 are designated by corresponding reference numerals. The main difference from the circuit according to FIG. 1 is that the capacitor, which is designated C1 in FIG. 1, is connected between the cathode of diode D1 and the anode of diode D2. This means that the capacitor C2 is connected in parallel to the switch S4. There is a parallel connection between the series connection of capacitor C2 and diode D2 to the switch S4. Accordingly, the capacitor C2 is connected in parallel to the switch S1.
Die Funktionsweise dieser Anordnung wird anhand der Fig. 3 beschrieben. In Fig. 3 sind verschiedene Signale über der Zeit t aufgetragen. In Teilfigur 3a ist die Spannung U, die an der Diode D5 anliegt, über der Zeit t aufgetragen. Diese Spannung entspricht im wesentlichen der über die Verbraucher 101 bzw. 102 abfallenden Spannung. In Teilfigur 3b ist der Strom, der durch den Verbraucher 101 bzw. 102 fließt über der Zeit aufgetragen. In Teilfigur 3c ist die Spannung UC, die am Kondensator C2 anliegt aufgetragen. Entsprechend ist in Teilfigur 3c der Verlauf des Stroms IC, der durch den Kondensator C2 fließt über der Zeit t aufgezeichnet.The operation of this arrangement is described with reference to FIG. 3. In Fig. 3 different signals are plotted against time t. In sub-figure 3a, the voltage U, which is present at the diode D5, is plotted against the time t. This voltage essentially corresponds to the voltage drop across the consumers 101 and 102, respectively. The current flowing through consumer 101 or 102 is plotted over time in sub-figure 3b. The sub-figure 3c shows the voltage UC applied to the capacitor C2. Correspondingly, the course of the current IC flowing through the capacitor C2 over time t is recorded in sub-figure 3c.
Zum Zeitpunkt t0 beginnt die Ansteuerung des Verbrauchers. In diesem ersten Abschnitt, der dritten Phase der Fig. 1 entspricht, wird die im Kondensator gespeicherte Energie in das Magnetventil umgeladen. Hierzu werden das Schaltmittel S1, das Schaltmittel S4 und das Schaltmittel S2 bzw. das Schaltmittel S3 in ihren geschlossenen Zustand überführt. Dabei bildet sich ein Stromfluß von der Versorgungsspannung 110, durch das Schaltmittel S1, den Kondensator C2, das Schaltmittel S4, den Verbraucher 101 bzw. 102 und das Schaltmittel S2 bzw. S3 zurück in die Versorgungsspannung 110 aus.Control of the consumer begins at time t0. In this first section, which corresponds to the third phase of FIG. 1, the energy stored in the capacitor is transferred to the solenoid valve. For this purpose, the switching means S1, the switching means S4 and the switching means S2 or the switching means S3 are brought into their closed state. A current flow forms from the supply voltage 110 through the switching means S1, the capacitor C2, the switching means S4, the consumer 101 and 102 and the switching means S2 and S3 back into the supply voltage 110 .
Bei dieser Ansteuerung werden die Versorgungsspannung und der geladene Kondensator in Reihe geschaltet. Die an der Diode D5 abfallende Spannung entspricht der Summe UC+Ubat der Spannung UC am Kondensator und der Versorgungsspannung Ubat. Die Versorgungsspannung wird um die Kondensatorspannung erhöht. Hierdurch ergibt sich ein schneller Anstieg des Stroms, der durch den Verbraucher fließt, und damit eine kurze Schaltzeit des Magnetventils.With this control, the supply voltage and the charged capacitor connected in series. The on the Diode D5 dropping voltage corresponds to the sum UC + Ubat the voltage UC at the capacitor and the supply voltage Ubat. The supply voltage is around the Capacitor voltage increased. This results in a rapid increase in electricity by the consumer flows, and thus a short switching time of the solenoid valve.
Zum Zeitpunkt t1 ist der Kondensator entladen. Dies bedeutet, die Spannung über die Diode D5 ist auf Batteriespannung Ubat abgefallen.The capacitor is discharged at time t1. This means the voltage across diode D5 is up Ubat battery voltage dropped.
Zwischen dem Zeitpunkt t0 und t1 steigt der Strom I, der durch das Magnetventil fließt, an. Die am Kondensator C2 anliegende Spannung UC fällt auf 0 ab. Der Strom IC, der durch den Kondensator fließt, fällt auf einen negativen Wert ab.Between time t0 and t1, the current I increases flows through the solenoid valve. The capacitor C2 applied voltage UC drops to 0. The current IC that flowing through the capacitor drops to a negative value from.
Ab dem Zeitpunkt t1 wird das Schaltmittel S1 derart angesteuert, daß es sperrt. Der Strom aus der Versorgungsspannung 110 fließt nun über die Diode D1, das Schaltmittel S4, den Verbraucher 101 bzw. 102, das Schaltmittel S2 bzw. S3 zurück in die Versorgungsspannung 110. From time t1, the switching means S1 is activated in such a way that it blocks. The current from the supply voltage 110 now flows back into the supply voltage 110 via the diode D1, the switching means S4, the consumer 101 or 102 , the switching means S2 or S3.
Während dieser Phase bleibt die Spannung an der Diode D5 auf einem konstanten Wert, welcher der Batteriespannung entspricht. Der Strom I durch den Verbraucher steigt weiter an. Die Spannung am Kondensator C2 verbleibt auf 0, ebenso der Strom IC, der durch den Kondensator C2 fließt.During this phase, the voltage on diode D5 remains on a constant value, which is the battery voltage corresponds. The current I through the consumer continues to rise on. The voltage across capacitor C2 remains at 0, as well the current IC flowing through the capacitor C2.
Ist ein vorgegebener Stromwert für den Strom I, der durch den Verbraucher fließt, erreicht, wird durch periodisches Ein- und Ausschalten des Schaltmittels S4 der Strom auf einen vorgegebenen Wert geregelt.Is a predetermined current value for the current I passing through flows to the consumer, is achieved by periodic Switching the switching means S4 on and off the current regulated a predetermined value.
Ab dem Zeitpunkt t2 wird der Kondensator C2 nachgeladen, da er zur dem Schaltmittel S4 einen Bypass bildet und der Strom auf diesen Kondensator C2 kommutiert. Hierzu werden die Schalter derart angesteuert, daß das Schaltmittel S1 und S4 in ihrem gesperrten Zustand und das Schaltmittel S2 bzw. S3 in ihrem geschlossenen Zustand sind. Dies hat einen Stromfluß von der Versorgungsspannung 110 durch die Diode D1, den Kondensator C2 die Diode D2 den Verbraucher 101 bzw. 102 und das Schaltmittel S2 bzw. S3 zurück in die Versorgungsspannung 110 zur Folge.From time t2, the capacitor C2 is recharged, since it forms a bypass to the switching means S4 and the current commutates to this capacitor C2. For this purpose, the switches are controlled such that the switching means S1 and S4 are in their locked state and the switching means S2 and S3 are in their closed state. This results in a current flow from the supply voltage 110 through the diode D1, the capacitor C2, the diode D2, the consumer 101 or 102 and the switching means S2 or S3 back into the supply voltage 110 .
Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 fällt die Spannung U an der Diode D5 auf 0 ab, die Spannung UC am Kondensator C2 steigt an. Der Strom I, der durch den Kondensator C2 fließt, steigt kurzzeitig auf einen sehr hohen positiven Wert an. In dieser Phase liegen der Kondensator C2 und der Verbraucher 101 und/oder 102 in Reihe, so daß in dem Kondensator C2 und dem Verbraucher gleich hohe Ströme fließen.Between times t2 and t3, the voltage U on the diode D5 drops to 0, the voltage UC on the capacitor C2 increases. The current I flowing through the capacitor C2 briefly rises to a very high positive value. In this phase, the capacitor C2 and the consumer 101 and / or 102 are in series, so that equally high currents flow in the capacitor C2 and the consumer.
Im Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wird durch weiteres Öffnen und Schließen des Schaltmittels S4 der Strom geregelt. Dieser Abschnitt entspricht der vierten Phase der Schaltung gemäß Fig. 1. Das Schaltmittel S1 wird derart angesteuert, daß es sperrt.In the period between the times t3 and t4, the current is regulated by further opening and closing of the switching means S4. This section corresponds to the fourth phase of the circuit according to FIG. 1. The switching means S1 is activated in such a way that it blocks.
Ist der Strom kleiner als sein Sollwert für den Haltestrom, werden die Schaltmittel S4 und S2 bzw. S3 derart angesteuert, daß der Strom fließt. Der Strom aus der Versorgungsspannung 110 fließt nun über die Diode D1, das Schaltmittel S4, den Verbraucher 101 bzw. 102, das Schaltmittel S2 bzw. S3 zurück in die Versorgungsspannung 110. Dies entspricht dem Zeitabschnitt zwischen t1 und t2.If the current is less than its setpoint for the holding current, the switching means S4 and S2 or S3 are activated in such a way that the current flows. The current from the supply voltage 110 now flows back into the supply voltage 110 via the diode D1, the switching means S4, the consumer 101 or 102 , the switching means S2 or S3. This corresponds to the time period between t1 and t2.
Ist der Strom größer als sein Sollwert werden die Schaltmittel derart angesteuert, daß das Schaltmittel S1 und S4 in ihrem gesperrten Zustand und das Schaltmittel S2 bzw. S3 in ihrem geschlossenen Zustand sind. Dies hat einen Stromfluß von der Versorgungsspannung 110 durch die Diode D1, den Kondensator C2 die Diode D2 den Verbraucher 101 bzw. 102 und das Schaltmittel S2 bzw. S3 zurück in die Versorgungsspannung 110 zur Folge. Dies entspricht dem Zeitabschnitt t2 bis t3.If the current is greater than its setpoint, the switching means are controlled in such a way that the switching means S1 and S4 are in their blocked state and the switching means S2 and S3 are in their closed state. This results in a current flow from the supply voltage 110 through the diode D1, the capacitor C2, the diode D2, the consumer 101 or 102 and the switching means S2 or S3 back into the supply voltage 110 . This corresponds to the time period t2 to t3.
Zum Zeitpunkt t4 endet die Ansteuerung. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schaltmittel S4 und S2 bzw. S3 in ihren gesperrten Zustand gebracht. In diesem Zustand sind alle Schaltmittel in ihrem gesperrten Zustand. Dabei bildet sich ein Stromfluß vom Verbraucher durch die Diode D4 den Kondensator C2 die Diode D2 zurück in den Verbraucher 101 bzw. 102 aus. Diese Phase wird auch als Schnellöschung bezeichnet. Die im Verbraucher gespeicherte Energie wird zur weiteren Aufladung des Kondensators C2 verwendet. Dies hat zur Folge, daß zum Zeitpunkt t4 die Spannung U an der Diode D5 wieder auf 0 abfällt, der Strom durch den Verbraucher I fällt ebenfalls auf 0 ab und die Spannung am Kondensator C2 steigt wieder auf ihren Ausgangswert vor der Ansteuerung an. Entsprechend steigt zum Zeitpunkt t4 der Strom IC, der durch den Kondensator fließt, kurzfristig an und fällt dann wieder auf 0 ab.The activation ends at time t4. At this time, the switching means S4 and S2 or S3 are brought into their locked state. In this state, all switching devices are in their locked state. A current flow from the consumer through the diode D4, the capacitor C2 and the diode D2 back into the consumer 101 and 102 is formed. This phase is also known as quick erasure. The energy stored in the consumer is used to further charge the capacitor C2. As a result, at time t4, the voltage U on the diode D5 drops back to 0, the current through the consumer I also drops to 0 and the voltage on the capacitor C2 rises again to its initial value before activation. Correspondingly, the current IC flowing through the capacitor briefly rises at time t4 and then drops again to 0.
Bei der nächsten Ansteuerung des Verbrauchers wiederholt sich der gesamte Vorgang.Repeated the next time the consumer is activated the whole process.
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