DE19728221A1 - Verfahren und Apparat zum Hochgeschwindigkeits-Treiben einer elektromagnetischen Last - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, das bzw. der einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb einer elektromagnetischen Last, die ein induktives Element, zum Beispiel ein Solenoidventil bzw. Magnetventil beinhaltet, ermöglicht, und betrifft genauer ein Treibverfahren und einen Treibapparat für eine elektromagnetische Last, bei welchem eine Hochspannung, die in einem Kondensator gespeichert ist, an die elektromagnetische Last in der Anfangstreibstufe angelegt wird, an die elektro­ magnetische Last danach ein konstanter Haltestrom angelegt wird, um die elektromagnetische Last in einem ständigen Betriebszustand zu halten, und die elektromagnetische Last, wenn das Treiben der elektromagnetischen Last beendet ist, gegenerregt wird, um rasch verbliebene bzw. restliche magnetische Flüsse auszulöschen bzw. zu beseitigen, wodurch die Betriebs-Erholungszeit der elektro­ magnetischen Last verkürzt wird.

Die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. Hei 6-26589 lehrt ein Verfahren, um eine elektromagnetische Last, zum Beispiel ein Solenoidventil, das ein elektromagnetisches Solenoid (ein induktives Element) enthält, in seinen Nenn- Erregungszustand so schnell wie möglich zu bringen, indem es anfänglich in einem Hochspannungs-Anlegemodus getrieben wird, indem eine hohe Spannung an die elektromagnetische Last für eine kurze Zeitdauer angelegt wird und dann in einen Haltemodus umgeschaltet wird, in dem die erregte Last in einem stabilen Betriebszustand mit einem minimalen Energieverbrauch gehalten wird. Auf der anderen Seite stellt es eine gut bekannte Praxis dar, einen Umkehrstrom durch ein Solenoidventil zu der Zeit hindurchzuleiten, zu der sein Betrieb bzw. seine Operation endet, um dadurch schnell einen Rest-Magnetfluß auszulöschen und um den Betrieb des Solenoidventils schnell anzuhalten.

Fig. 16 stellt ein schematisches Diagramm dar, das ein Solenoidventil nach dem Stand der Technik zeigt, das einen Apparat treibt, der ein Hochgeschwindigkeits- Solenoidventil-Treiben erzielt, indem das Verfahren verwendet wird, bei dem eine hohe Spannung angelegt wird, um das Solenoidventil in der anfänglichen Treiberstufe schnell zu betreiben, und zu der Zeit der Operationsbeendung wird das Solenoid­ ventil schnell gestoppt, indem eine Gegenerregung angelegt wird. In Fig. 16 bezeichnet das Bezugszeichen 501 die Solenoidspule eines Solenoidventils 500, 502 bezeichnet eine Hochspannungs-Versorgungseinheit mit einem Energiespeicher- Kondensator, um eine hohe Spannung zu speichern, 503 zeichnet eine Haltestrom- Versorgungseinheit, um die Solenoidspule 501 mit einem Haltestrom zu versorgen, der ausreichend ist, um das Solenoidventil 500 in dem Betriebszustand zu halten, und 504 bezeichnet eine Umkehrstrom-Versorgungseinheit, um die Solenoidspule 501 des Solenoidventils 500 mit einem Strom zur Gegenerregung zu versorgen. Das Bezugszeichen 505 bezeichnet eine Steuersignal-Erzeugungseinheit, die als eine Schaltung gestaltet ist, die auf ein Treibsignal a anspricht, das in Fig. 17 gezeigt ist, um ein erstes Steuersignal b zur Steuerung der Hochspannungs-Versorgungsein­ heit 502, ein zweites Steuersignal c zur Steuerung der Haltestrom-Versorgungsein­ heit 503 und ein drittes Steuersignal d zur Steuerung der Umkehrstrom- Versorgungseinheit 504 zu erzeugen (siehe Fig. 17 (B), (C) und (D)).

Die Konfiguration gemäß dem Stand der Technik, die in Fig. 16 gezeigt ist, kann die erforderliche Solenoidventil-Treiboperation durchführen, indem das erste bis dritte Steuersignal b, c und d verwendet wird, die von der Steuersignal-Erzeugungs­ einheit 505 ausgegeben wird, um aufeinanderfolgend die Versorgungseinheit 502-504 jeweils für eine erforderliche Zeitdauer zu betreiben. Die Konfiguration, die in Fig. 16 gezeigt ist, ist jedoch nachteilig, da das Erfordernis für die Steuersignal- Erzeugungseinheit 505 zusätzlich zu den Versorgungseinheiten 502-504 den Apparat vergrößert. Darüberhinaus dient die Konfiguration, die in Fig. 16 gezeigt ist, zum Treiben eines einzigen Solenoidventils. Wenn das Treiben von mehreren Solenoidventilen notwendig ist, wird die Größe des Apparats noch größer und der Apparat ebenso merklich teurer.

Der Apparat benötigt ebenso eine Einrichtung, um mit dem Problem fertig zu werden, daß in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt, zu dem ein Umschalten von einem Hochspannungs-Anlegemodus zu einem Haltemodus auftritt, der Spitzenstrom stärker ansteigen kann, als es von der elektromagnetischen Last benötigt wird, was den Energieverlust erhöht, oder es kann im entgegengesetzten Fall sein, daß nicht der gewünschte Wert bzw. Pegel erreicht wird, was einen schnellen Betrieb unmöglich macht. Techniken zur Überwindung dieses Problemes sind aus der japanischen Nationalveröffentlichung der übersetzten Version ("Japanese National-Publication-of­ translated-version") Nr. 4-500399, die eine Konfiguration zur Steuerung der Zeitdauer lehrt, während der der Spitzenstrom fließt und aus der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. Sho 63-36044 bekannt, die eine Konfiguration zur Detektion des Spitzenstromes lehrt, wobei ein Stromdetektions­ widerstand verwendet wird, der in Reihe mit der elektromagnetischen Last vorgesehen ist, und wobei der Haltemodus verschoben wird, wenn der detektierte Spitzenstrom einen vorgeschriebenen Wert überschreitet.

Das Vorgenannte ist jedoch sehr schwierig in der tatsächlichen Praxis zu realisieren, weil eine Varianz in der Reaktanzkomponente und in der Widerstandskomponente der elektromagnetischen Last und in der Hochspannung berücksichtigt werden muß, um die Zeitablaufsteuerung zu erzielen, die in der Lage ist, die Länge der Hochspannung-Anlegemodus-Zeitdauer zu optimieren. Das letztere ist keine befriedigende Lösung, weil der Widerstand, der in Reihe mit der elektromagneti­ schen Last zur Stromdetektion angeschlossen werden muß, einen Energieverlust erzeugt.

Die japanische Patentanmeldungsnummer Sho 57-27301 lehrt ein Gegenerregungs­ verfahren zur Kürzung einer elektromagnetischen Last-Erholungszeit, das die Schritte beinhaltet, wonach eine Ladung eines Kondensators vorab gespeichert wird und die elektrische Ladung, die in dem Kondensator gespeichert ist, in der zum normalen Treiben der elektromagnetischen Last entgegengerichteten Richtung hindurchgeleitet wird, um die elektromagnetische Last gegenzuerregen und schnell den restlichen magnetischen Fluß auszulöschen. Diese Technik nach dem Stand der Technik verwendet eine Schaltung, bei der eine Reihenschaltung einer Hochspannungs- Erzeugungsspule zum Laden des Kondensators und eine Umkehrstrom-Verhin­ derungsdiode parallel zu dem Kondensator geschaltet ist. Eine Energie, die in der Hochspannungs-Erzeugungsspule gespeichert ist, wird auf den Kondensator übertragen, indem ein Strom durch die Hochspannungs-Erzeugungsspule für eine feste Zeitdauer hindurchgeführt wird und dann die Stromversorgung abgeschnitten wird.

Die Konfiguration hat den Nachteil, daß die Spannung der Kondensatorladung von Zeit zu Zeit variiert, weil eine Variation in den physikalischen Konstanten der Hochspannungs-Erzeugungsspule, die durch Temperaturfluktuationen erzeugt wird, eine Variation in der Spannung und der gleichen Änderungen in dem Strom erzeugt, der durch die Hochspannungs-Erzeugungsspule fließt. Da diese Variation in der Ladungsspannung den magnetischen Fluß-Auslöschstrom durch die elektro­ magnetische Last verändert, wird die elektromagnetische Last-Erholungszeit ungleichmäßig. Deshalb kann zum Beispiel in dem Fall der Steuerung des Solenoidventils eines Motorkraftstoff-Einspritzventils, die Quantität des Kraftstoffes, der eingespritzt wird, nicht genau gesteuert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last bereitzustellen, das bzw. der die vorgenannten Probleme des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll ein Verfahren und ein Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last bereitgestellt werden, das bzw. der ohne eine spezielle Hardware zur Erzeugung mehrerer Steuersignale das Treiben einer elektromagnetischen Last so steuern kann, daß eine hohe Spannung angelegt wird, um schnell die elektromagnetische Last in einem Anfangstreibstadium zu betreiben, daß danach in einen Konstantstrom-Treibzustand übergegangen wird und zu der Zeit der Beendung des Treibens der elektromagnetischen Last eine Gegenerregung angelegt wird, um schnell den Betrieb der elektromagnetischen Last zu beenden.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und 16 sowie durch den Apparat nach Anspruch 2, 17 und 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Gemäß der Erfindung wird vorteilhafterweise ein Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last bereitgestellt, der mittels einer einfachen Schaltung optimal die Lange einer Hochspannungs-Treibperiode in einem Anfangstreibstadium der elektromagnetischen Last steuert.

Vorteilhafterweise wird gemäß der Erfindung ein Apparat zum Treiben der elektromagnetischen Last bereitgestellt, bei welchem die Ladungsspannung eines Kondensators zum Speichern einer elektrischen Energie zur Gegenerregung bei einem vorbestimmten Wert aufrechterhalten wird, und zwar ungeachtet von Änderungen in der Temperatur, Batteriespannung und dergleichen, wodurch eine gleichförmige Erholungszeit zu der Zeit einer Beendigungsoperation der elektromagnetischen Last bzw. nach dem Ende des Treibens der elektromagnetischen Last gewährleistet wird und eine genaue Treibsteuerung der elektromagnetischen Last ermöglicht wird.

Vorzugsweise wird gemäß einem Aspekt der Erfindung folgendes bereitgestellt:
Verfahren zum Treiben einer elektromagnetischen Last, indem in Antwort auf ein gegebenes Steuerpulssignal eine Hochspannung an die elektromagnetische Last in einem Anfangstreiberstadium angelegt wird, um die elektromagnetische Last schnell zu betätigen, indem danach auf einen konstanten Strom-Treiberzustand übergegangen wird, und indem eine Gegenerregung an die elektromagnetische Last angelegt wird, nachdem das Treiben derselben beendet worden ist, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
in Antwort auf ein Steuerpulssignal wird eine Hochspannung an die elektromagnetische Last für eine vorgeschriebene Zeitdauer, beginnend mit einem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales angelegt,
in Antwort auf eine gegenelektromotorische Kraft, die in der elektro­ magnetischen Last nach dem Unterbrechen des Anlegens der Hochspannung an die elektromagnetische Last erzeugt wird, wird die elektromagnetische Last mit einem konstanten Strom versorgt, der zum Halten des Betriebs der elektromagnetischen Last bis zu einem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales benötigt wird,
die gegenelektromotorische Kraft, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, wird verwendet, um eine elektrische Energie in der Energiespeichereinrichtung zu speichern, und
in Antwort auf das Steuerpulssignal wird damit begonnen, eine elektrische Energie, die in der Energiespeichereinrichtung gespeichert ist, der elektro­ magnetischen Last als einen Gegenerregungsstrom zu dem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales zuzuführen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird folgendes bereitgestellt:
Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, der an der Hochspannungsseite der elektromagnetischen Last bzw. hochseitig der elektromagnetischen Last vorgesehen ist, von der ein Anschluß mit der Erde verbunden ist, und der auf ein gegebenes Steuerpulssignal anspricht, um schnell die elektromagnetische Last durch Anlegen einer Hochspannung in einem Anfangs-Treiberstadium zu betätigen, danach in einen Konstantenstrom-Treiberzustand überzugehen und eine Gegenerregung nach Beendigung des Treibens zu bewirken, wobei der Apparat folgendes aufweist:
einen Hochspannungs-Versorgungsabschnitt zum Erzeugen einer Hochspannung zum Anlegen an die elektromagnetische Last,
eine Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung, die auf das Steuerpulssignal zum Steuern des Hochspannungs-Versorgungsabschnittes anspricht, um ihn zu veranlassen, eine Hochspannung an die elektromagnetische Last für eine vorgeschriebene Zeitdauer anzulegen, die mit einem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales beginnt,
einen Haltestrom-Zufuhrabschnitt, der auf die gegenelektromotorische Kraft anspricht, die in der elektromagnetischen Last nach dem Unterbrechen der Hochspannung erzeugt wird, die an die elektromagnetische Last durch den Hochspannungs-Versorgungsabschnitt angelegt wird, zum Starten der Zufuhr eines Betriebshaltestroms bzw. Operationshaltestroms zu der elektromagnetischen Last und zum Fortsetzen der Zufuhr davon bis zu einem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales, wodurch ein Konstantenstrom-Treiben der elektromagnetischen Last bewirkt wird,
eine Energiespeicherschaltung zum Speichern einer elektrischen Energie, die die gegenelektromotorische Kraft verwendet, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, und
eine Gegenerregungs-Stromzufuhr-Steuerschaltung, die auf das Steuerpuls­ signal anspricht, zum Starten der Zufuhr einer elektrischen Energie, die in der Energiespeicherschaltung gespeichert ist, zu der elektromagnetischen Last als Gegenerregungsstrom zum Zeitpunkt der Hinterflanke des Steuerpulssignals.

Mit dieser Konfiguration arbeitet die Hochspannungs-Anlegungs-Steuerschaltung bei dem Vorderflanken-Zeitpunkt des angelegten Steuerpulssignals, um an die elektromagnetische Last eine Hochspannung von dem Hochspannungs-Versorgungs­ abschnitt anzulegen. Dieser betätigt schnell die elektromagnetische Last. Wenn das Anlegen der Hochspannung an die elektromagnetische Last gestoppt wird, wird eine gegenelektromotorische Kraft in der elektromagnetischen Last erzeugt. Der Haltestrom-Versorgungsabschnitt beginnt mit dem Betrieb in Antwort auf die gegenelektromotorische Kraft, um die elektromagnetische Last mit einem Haltestrom zu versorgen, um deren benötigten Betrieb aufrechtzuerhalten. Der Haltestrom treibt die elektromagnetische Last mit einem konstanten Strom. Die Versorgung des Haltestromes setzt sich bis zum Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales fort. Zum Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales wird die Versorgung des Haltestroms mit der elektromagnetischen Last beendet und die Gegenerregungs- Stromzuführ-Steuerschaltung antwortet auf die Hinterflanke des Steuerpulssignals, indem ein Gegenerregungs-Strom der elektromagnetischen Last von der Energiespeicherschaltung zugeführt wird. Dies beendet schnell den Betrieb der elektromagnetischen Last.

Vorzugsweise wird gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weiter insbesondere folgendes bereitgestellt:
Verfahren zum Treiben einer elektromagnetischen Last durch Anlegen einer Hochspannung an die elektromagnetische Last für eine vorgeschriebene Zeitdauer, um sie bei einem Anfangs-Treiberstadium davon zu treiben, danach wird der Strom, der durch die elektromagnetische Last hindurchgelangt, verringert, der Schwungrad­ strom zu der elektromagnetischen Last von einer Schwungradschaltung ab der Zeit der Unterbrechung der Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Last am Ende der vorgeschriebenen Zeitdauer bis zu der Zeit der Beendung des Treibens der elektromagnetischen Kraft zugeführt, ein Kondensator wird geladen, indem eine selbstinduzierte Energie, die in der elektromagnetischen Last durch das Unterbrechen der Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Last erzeugt wird, verwendet wird, und eine Ladespannung des Kondensators wird an die elektromagnetische Last zum Gegenerregen der elektromagnetischen Last nach dem Beenden des Treibens derselben angelegt, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
eine Steuerung wird basierend auf dem Absolutwert der Ladespannung des Kondensators bewirkt, nachdem das Treiben der elektromagnetischen Last durch das Anlegen einer Hochspannung geendet hat, um die Versorgung des Schwungrad­ stromes zu der elektromagnetischen Last durch die Schwungradschaltung zu stoppen und um den Kondensator durch die selbstinduzierte Energie zu laden, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators gleich oder weniger wird, als ein vorgeschriebener Wert, und um eine Zufuhr des Schwungradstromes zu der elektromagnetischen Last durch die Schwungradschaltung durchzuführen und um ein Laden des Kondensators zu sperren bzw. zu deaktivieren, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators größer als der vorgeschriebene Wert wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird folgendes bereitgestellt:
Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, der folgendes aufweist:
einen Stromsteuerabschnitt zum Ein/Aus-Steuern eines Stromes, der durch die elektromagnetische Last fließt, um die elektromagnetische Last mit einem erforderlichen konstanten Strom zu treiben,
eine Schwungradschaltung, um einen Schwungradstrom zu der elektro­ magnetischen Last zuzuführen, wenn die Stromversorgung zu der elektromagneti­ schen Last durch den Stromsteuerabschnitt abgeschaltet wird, und
eine Gegenerregungsschaltung, die einen Kondensator enthält, der durch die selbstinduzierte Energie geladen wird, die in der elektromagnetischen Last durch eine Unterbrechung des Treiberstromes zu der elektromagnetischen Last erzeugt wird, und die die Ladespannung des Kondensators zu der elektromagnetischen Last zur Gegenerregung der elektromagnetischen Last nach Beendigung des Treibens der elektromagnetischen Last anlegt,
wobei die Zufuhr des Schwungradstromes durch die Schwungradschaltung zu der elektromagnetischen Last gestoppt wird und der Kondensator geladen wird, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators gleich oder weniger wird, als ein vorgeschriebener Wert, und wobei eine Zufuhr eines Schwungradstromes zu der elektromagnetischen Last durch die Schwungradschaltung durchgeführt wird und ein Laden des Kondensators gesperrt bzw. deaktiviert wird, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators größer wird, als der vorgeschriebene Wert.

Mit dieser Konfiguration steuert der Stromsteuerabschnitt den Strom, der durch die elektromagnetische Last hindurchgelangt, ein bzw. aus, so daß die elektro­ magnetische Last getrieben wird. Wenn der Absolutwert der Kondensatorladungs­ spannung gleich oder weniger als der vorgeschriebene Wert ist, wird der Betrieb der Schwungradschaltung gestoppt. Das Laden des Kondensators wird somit verbessert bzw. verstärkt, da die selbstinduzierte Energie, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, wenn der Strom dort hindurch abgeschaltet wird, zum Kondensator­ laden verwendet wird. Wenn der Absolutwert der Kondensatorladungsspannung größer ist, als der vorgeschriebene Wert, arbeitet die Schwungradschaltung und es wird kein Laden des Kondensators durchgeführt, indem die selbstinduzierte Energie verwendet wird, die in der elektromagnetischen Last aufgrund der Unterbrechung des Stromes, der dieser zugeführt wird, erzeugt wird. Infolgedessen ist die Ladespan­ nung, die dem Kondensator zugeführt wird, im wesentlichen konstant, so daß die Gegenerregung der elektromagnetischen Last durch die Ladungsspannung immer stabil bzw. sicher unter denselben elektrischen Bedingungen durchgeführt werden kann.

Die Schwungradschaltung kann so gestaltet werden, daß sie eine Schwungraddiode, eine Schaltvorrichtung zur Steuerung des Einschaltens bzw. Ausschaltens des Stromes, der durch die Schwungraddiode fließt, und eine Schwungrad-Steuer­ schaltung zum Ein-/Aussteuern der Schaltvorrichtung bzw. zum Ein- und Ausschalten der Schaltvorrichtung beinhaltet. In diesem Fall kann eine Konfiguration übernommen werden, bei der die Schwungrad-Steuerschaltung die Umschaltschaltung bzw. Schaltschaltung nur einschaltet, wenn der Absolutwert der Spannung des Kondensators für die Gegenerregung größer ist, als ein vorgeschriebener Wert, und die gegenelektromotorische Kraft, die in der elektromagnetischen Last während des Ein-/Ausbetriebs zum Einstellen des Mittelwertes des Stromes der durch die elektromagnetische Last fließt, wird verwendet, um den Kondensator zur Energiespeicherung für die Gegenerregung zu laden.

Vorzugsweise wird gemaß einem anderen Aspekt der Erfindung insbesondere folgendes bereitgestellt:
Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, der eine Hochspannung an die elektromagnetische Last während einem Anfangs-Treiberstadium anlegt, um die elektromagnetische Last bei einer hohen Geschwindigkeit zu betätigen, und der danach einen Haltestrom mit einem erforderlichen bzw. benötigten konstanten Pegel an die elektromagnetische Last anlegt, um sie in einem Dauerbetriebszustand zu halten, wobei der Apparat folgendes aufweist:
einen Hochspannungs-Versorgungsabschnitt, der einen Kondensator enthält, um eine Hochspannungsenergie für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb der elektromagnetischen Last zu speichern,
eine Schalteinrichtung, die zwischen dem Kondensator und der elektro­ magnetischen Last vorgesehen ist, um eine Hochspannungsenergie von dem Kondensator zu der elektromagnetischen Last zu führen, und
eine Steuerschaltungseinrichtung, die auf ein elektrisches Signal zum Starten des Treibens einer elektromagnetischen Last und die Ausgangsspannung des Kondensators zum Steuern der Schalteinrichtung anspricht, um vom Anlegen des elektrischen Signals bis zum Fallen der Ausgangsspannung auf einen vorgeschriebe­ nen Wert einzuschalten.

Bevor das elektrische Signal an den Apparat angelegt wird, um die elektro­ magnetische Last zu treiben, ist die Schalteinrichtung aus und die elektromagnetische Last befindet sich in einem unerregten Zustand. Wenn ein elektrisches Signal eingegeben wird, antwortet die Steuerschaltung darauf, um die Schalteinrichtung einzuschalten. Die Hochspannungsenergie, die in dem Kondensator gespeichert ist, wird deshalb der elektromagnetischen Last durch die Schalteinrichtung zugeführt. Da die Hochspannungsenergie von dem Kondensator in der Art und Weise zugeführt wird, daß sie über die elektromagnetische Last entladen wird, nimmt die Ausgangsspannung von dem Kondensator allmählich mit der Zeit bzw. mit dem Zeitverlauf ab. Wenn sie auf einen vorgeschriebenen Pegel gefallen ist, antwortet die Steuerschaltung darauf, indem die Schalteinrichtung ausgeschaltet wird. Infolgedes­ sen wird die elektromagnetische Last mit hoher Geschwindigkeit in den Anfangs- Treibzustand bzw. in das Anfangs-Treibstadium getrieben. Danach wird die elektromagnetische Last mit einem vorgeschriebenen konstanten Strom zugeführt, der in einem stabilen Betriebszustand durch einen niedrigpegeligen Strom gehalten wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offenbart. Dabei können verschiedene Merkmale bzw. Untermerkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Weiter wird auf die prioritätsbegründenden japanischen Patentanmeldungen Nr. Hei 8-189919, 8-189920 und 8-214110 hingewiesen, die in der Anlage beigefügt sind und die hiermit in die Offenbarung mit aufgenommen werden.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Solenoidventil-Antriebsapparat zeigt, der eine Ausführungsform der Erfindung ist.

Fig. 2 ist ein detailliertes Diagramm einer Anfangsstrom-Anlege-Umschalt­ schaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 3 ist eine detaillierte Darstellung einer Hochspannungs-Anlege­ Steuerschaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 4 ist eine detaillierte Darstellung einer Thyristor-Antriebsschaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 5 ist eine detaillierte Darstellung einer Haltestrom-Versorgungs­ schaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 6 ist eine detaillierte Darstellung einer Gegenerregungs-Stromzufuhr­ schaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das Wellenformen von Signalen bei verschiedenen Abschnitten des Solenoidventil-Treiberapparats zeigt, der in Fig. 1 gezeigt ist, um dessen Betrieb zu erklären.

Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine modifizierte Version der Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung zeigt, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das einen Solenoidventil-Treibapparat zeigt, der eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Fig. 10 ist ein Diagramm, das Wellenformen von Signalen bei unterschiedli­ chen Abschnitten des Solenoidventil-Treiberapparats zeigt, der in Fig. 9 gezeigt ist, und zwar zur Erklärung dessen Betriebs.

Fig. 11 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine spezifische Konfiguration des Solenoidventil-Treiberapparats zeigt, der in Fig. 9 gezeigt ist.

Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das einen anderen Solenoidventil-Treiber­ apparat zeigt, der eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Fig. 13 ist ein Diagramm, das Wellenformen von Signalen bei verschiedenen Abschnitten des Solenoidventil-Treiberapparats zeigt, der in Fig. 12 gezeigt ist, und zwar zur Erklärung seines Betriebes.

Fig. 14 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 15 ist ein Diagramm, das Wellenformen von Signalen bei verschiedenen Abschnitten des Solenoidbetätigungs-Treiberapparats zeigt, der in Fig. 14 gezeigt ist, und zwar zur Erklärung dessen Betriebs.

Fig. 16 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Solenoidventil- Treiberapparats nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Wellenformen von Signalen bei ver­ schiedenen Abschnitten des Solenoidventil-Treiberapparats gemäß dem Stand der Technik, der in Fig. 16 gezeigt ist, zur Erklärung seines Betriebs zeigt.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Solenoidventil-Treiberapparat 1 zeigt, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der Solenoidventil-Treiberapparat 1 ist hochseitig bzw. hochspannungsseitig der Solenoidspulen mehrerer Solenoidventile angeordnet. In dem Anfangs-Treibstadium betätigt er schnell jedes Solenoidventil, indem eine hohe Spannung an die Solenoidspule (elektromagnetische Last) angelegt wird. Er führt dann eine Konstantstrom-Treibersteuerung durch, um einen vorgeschriebenen konstanten Strom durch die Solenoidspule hindurchzuleiten, um so den Betrieb des Solenoidventils zu halten. Unmittelbar nach der Beendigung der Konstantstrom-Treibersteuerung gegenerregt er die Solenoidspule. Der Solenoidventil-Treiberapparat 1 dieser Ausführungsform antwortet auf sechs Steuerpulssignale PS1-PS6, um in der vorerwähnten Art und Weise sechs entsprechende Solenoidventile SV1-SV6 von sechs Kraftstoff-Einspritzventilen zu treiben, die jeweilig mit einem der Zylinder eines Sechszylinder-Verbrennungsmotors in Beziehung stehen. Fig. 1 ist vereinfacht, um nur zwei Solenoidventile SV1 und SV6 der insgesamt sechs Solenoidventile bzw. Magnetventile zu zeigen.

Das Bezugszeichen 2 in Fig. 1 bezeichnet eine Spannung-Aufwärtsschaltung bzw. eine Spannung-Step-up-Schaltung in einer herkömmlichen Konfiguration, die schrittweise eine Gleichspannung bzw. DC-Spannung VB von einer Gleichstrom­ versorgungseinheit (nicht gezeigt) auf eine Hochspannung VP von ungefähr 160 V erhöht und sie in einem Kondensator 2C zur Ausgabe bzw. Abgabe speichert. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Anfangsstrom-Anlege-Umschaltschaltung 3 zum Anlegen der Hochspannung VP von der Spannungs-Aufwärts-Schaltung 2 an die Solenoidspulen bzw. Magnetspulen SC1-SC6 der Solenoidventile bzw. Magnetventile SV1-SV6 im Anfangsstadium des Solenoidventiltreibens, um den erforderlichen Anfangsstrom dort hindurch zu führen. Die Spannungs-Aufwärtsschaltung 2 und die Anfangsstrom-Anlege-Umschaltschaltung 3 bilden zusammen einen Spannungs­ versorgungsabschnitt 4. Der einzige Spannungsversorgungsabschnitt 4 bedient alle sechs Solenoidventile SV1-SV6 und liefert selektiv die Hochspannung zu jenem Solenoidventil, das gegenwärtig durch eine erste Auswahlschaltung 5 ausgewählt ist.

Die erste Auswahlschaltung 5 beinhaltet sechs Thyristoren 5A-5F, die so vorgesehen sind, daß sie jeweilig den Solenoidspulen SC1-SC6 zugeordnet sind.

Sechs Thyristor-Treiberschaltungen 6A-6F werden jeweilig den Thyristoren 5A-5F zugeordnet. Jeder der Steuerpulssignale PS1-PS6 wird in die entsprechende Thyristor-Treiberschaltung 6A-6F eingespeist. Die Thyristortreiberschaltung 6A spricht auf die Vorderflanke des Steuerpulssignales PS1 an, indem simultan ein Triggersignal 6AT an einen Triggeranschluß 5AT des Thyristors 5A ausgegeben wird. Wie die Thyristortreiberschaltung 6A antworten die anderen Thyristortreiber­ schaltungen 6B-6F in ähnlicher Weise auf die Vorderflanken der Steuerpulssignale PS2-PS6, indem gleichzeitig Triggersignale 6BT, 6FT an die Triggeranschlüsse 5BT- 5FT zugeordneter Thyristoren 5B-5F ausgegeben werden.

Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltungen 7A-7F sind jeweilig in Zuordnung zu den Solenoidventilen SV1-SV6 vorgesehen. Ihre Ausgänge sind miteinander und mit der Anfangsstrom-Anlegeumschaltschaltung 3 verbunden, wie weiter später erklärt wird.

Die Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung 7A spricht auf das Steuerpulssignal PS1 an, indem die Anfangsstrom-Anlege-Umschaltschaltung 3 für eine vorgeschriebene Zeitdauer eingeschaltet wird, und zwar beginnend mit dem Vorderflankenzeitpunkt des Steuerpulssignals PS1. Jeder der Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltungen 7B- 7F antwortet in ähnlicher Weise auf das jeweilig entsprechende Steuerpulssignal PS2-PS6, indem die Anfangsstrom-Anlege-Umschaltschaltung 3 für eine vorbestimmte Zeitdauer beginnend mit dem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales eingeschaltet wird.

Die Bezugszeichen 8A-8C bezeichnen Haltestrom-Zufuhrschaltungen, die jeweilig zwei Solenoidventilen zugeordnet sind, die nicht simultan getrieben werden. Die Haltestrom-Zufuhrschaltungen 8A-8C sind mit einer Energiespeicherschaltung 9 verbunden, die aus einer Diode D und einem Kondensator C besteht. Die Energiespeicherschaltung 9 dient zum Speichern elektrischer Energie, die durch eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt wird, die in jeder der Solenoidspule bzw. Magnetspulen auftritt und die zur Gegenerregung der Solenoidspulen verwendet werden soll. Jede der Haltestrom-Versorgungsschaltungen 8A-8C detektiert, ob oder ob nicht ein Ladestrom, der in den Kondensator C fließt, und auf eine gegenelektro­ motorische Kraft zurückzuführen ist, die in der Solenoidspule eines Solenoidventiles erzeugt wird, das damit in Beziehung steht, einen vorgeschriebenen Pegel überschritten hat, um dadurch die Anwesenheit/Abwesenheit der gegenelektro­ motorischen Kraft in der Solenoidspule zu bestimmen bzw. zu unterscheiden, und, wenn eine gegenelektromotorische Kraft auftritt, liefert jede der Haltestrom- Versorgungsschaltungen 8A-8C einen Haltestrom zu der Solenoidspule des Solenoidventils, die durch eine zweite Auswahlschaltung 10 betroffen ist bzw. ausgewählt ist, um den Betrieb des Solenoidventils aufrechtzuerhalten.

Ähnlich wie die erste Auswahlschaltung 5 umfaßt die zweite Auswahlschaltung 10 ebenso sechs Thyristoren (10A-10F), die jeweilig den Solenoidventilen SV1-SV6 zugeordnet sind. Die zweite Auswahlschaltung 10 unterscheidet sich jedoch von der ersten Auswahlschaltung 5 dahingehend, daß ihre Thyristoren in Thyristorenpaare 10A-10B, 10C-10D und 10E-10F aufgeteilt sind und daß eine der Haltestrom- Zufuhrschaltungen 8A, 8B und 8C mit beiden Gliedern jedes Paares verbunden ist.

Jede der Haltestrom-Zufuhrschaltungen 8A-8C antwortet auf das entsprechende Steuerpulssignal, indem ein konstanter Strom geführt wird, der von dem Zeitpunkt des Auftretens der gegenelektromotorischen Kraft in der Solenoidspule bis zum Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales treibt, indem insbesondere ein vorgeschriebener konstanter Strom der Solenoidspule zugeführt wird, um den Betrieb des Solenoidventils zu halten.

Die Bezugszeichen 11A-11F bezeichnen Gegenerregungsstrom-Zufuhrschaltungen, die jeweilig den Solenoidventilen SV1-SV6 zugeordnet sind und in Antwort auf entsprechende Steuerpulssignale PS1-PS6 arbeiten. Zu dem Hinterflanken-Zeitpunkt der entsprechenden Steuerpulssignale legt jeder der Gegenerregungs-Strom­ versorgungsschaltungen 11A-11F die Spannung an, die in dem Kondensator C der Energiespeicherschaltung 9 gespeichert ist, und zwar an die Solenoidspule bzw. Magnetspule des zugeordneten Solenoidventils in die Gegenrichtung von jener des normalen Betriebs, wodurch die Solenoidspule gegenerregt wird.

Die Anfangsstrom-Anlege-Umschaltschaltung 3, die Hochspannungs-Anlege­ Steuerschaltung 7A, die Thyristor-Treiberschaltung 6A, die Haltestrom-Zufuhr­ schaltung 8A und die Gegenerregungs-Stromzufuhrschaltung 11A, die in Blöcken in Fig. 1 gezeigt sind, werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 erklärt.

Fig. 2 stellt ein detailliertes Diagramm der Anfangsstrom-Anlege-Umschalt­ schaltung 3 dar. Die Anfangsstrom-Anlege-Umschaltschaltung 3 weist Transistoren 31, 32, Widerstände 33, 34 und eine Zenerdiode 35 auf, die wie gezeigt verbunden sind. An den Emitter des Transistors 31 wird die Hochspannung VP angelegt und sein Kollektor ist mit den Anoden der Thyristoren 5A-5F der ersten Auswahl­ schaltung 5 verbunden. Wenn die Emitterspannung des Transistors 32 fällt, was auf dem Betrieb irgendeiner der Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltungen 7A-7F zurückzuführen ist, wie später erklärt wird, schalten sich die Transistoren 31, 32 beide an, um die Hochspannung VP an die Anoden der Thyristoren 5A-5F der ersten Auswahlschaltung 5 anzulegen. Die Funktion der Zenerdiode 35 ist es, den Basisstrom, der zu dem Transistor 32 fließt, auszuschalten, um automatisch die Transistoren 31, 32 auszuschalten, wenn die Hochspannung VP unterhalb eines vorgeschriebenen Wertes fällt, nachdem der Transistor 32 einmal eingeschaltet worden ist. In dieser Ausführungsform beträgt die Zenerspannung der Zenerdiode 35 20 V.

Fig. 3 ist ein detailliertes Diagramm einer Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung 7A. Die Bezugszeichen 71, 72 bezeichnen Transistoren, 73-76 Widerstände und 77 einen Kondensator. Der Widerstand 74 und der Kondensator 77 bilden eine Integrationsschaltung. Aufgrund des Betriebs dieser Integrationsschaltung erreicht die Basisspannung des Transistors 72 einen vorgeschriebenen Pegel und der Transistor 72 schaltet sich aus, wenn eine vorgeschriebene Zeitdauer abgelaufen ist, die dem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales PS1 folgt. Der Transistor 71 schaltet sich bei dem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignals PS1 ein, und schaltet sich deshalb aus, wenn der Transistor 72 sich nach dem Ablauf einer Zeitdauer einschaltet, der durch die Zeitkonstante der Integrationsschaltung bestimmt wird, die durch den Widerstand 74 und den Kondensator 77 gebildet ist. Der Transistor 71 verbleibt somit für eine feste Zeitdauer, die dem Anlegen des Steuerpulssignales PS1 folgt, auf ein und die Transistoren 31, 32 der Anfangsstrom-Anlege-Umschalt­ schaltung 3 schalten sich aufgrund des sich ergebenden Abfalls der Kollektor­ spannung des Transistors 71 (siehe Fig. 2) ein.

Infolgedessen wird die Hochspannung VP über den Transistor 31 zu der ersten Auswahlschaltung 5 für eine feste Zeitdauer weitergegeben, die der Eingabe des Steuerpulssignales PS1 folgt. Da, wie später gezeigt wird, der Thyristor 5A, der dem Steuerpulssignal PS1 zugeordnet ist, durch die Thyristor-Treiberschaltung 6A zu dieser Zeit auf ein gehalten wird, wird die Hochspannung VP an die Solenoidspule SC1 des Solenoidventils SV1 angelegt. Der Anfangsstrom fließt deshalb durch die Solenoidspule SC1, um den Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Solenoidventils SV1 zu starten. Da die Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltungen 7B-7F im wesentlichen in derselben Art und Weise wie die Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung 7A konfiguriert sind, die zuvor erklärt wurde, wird sie nicht detailliert erklärt.

Fig. 4 ist ein detailliertes Diagramm der Thyristortreiberschaltung 6A. Die Bezugszeichen 61, 62 bezeichnen Transistoren, 63-67 Widerstände und 68 eine Diode. Wenn der Pegel des Steuerpulssignales PS1, das in die Thyristor- Treiberschaltung 6A eingegeben wird, auf hoch geht, schaltet sich der Transistor 61 ein, der Transistor 62 schaltet sich ein, die Anodenspannung der Diode 68 wird ungefähr gleich der Gleichspannung VP und der Triggeranschluß 5AT des zugeordneten Thyristors 5A wird in den hohen Zustand verbracht, der dazu erforderlich ist, um den Thyristor 5A leitend zu machen. Der Thyristor 5A verbleibt leitend, bis das Steuerpulssignal PS1 auf einen niedrigen Pegel fällt. Da die Thyristor-Treiberschaltungen 6B-6F im wesentlichen in derselben Art und Weise konfiguriert sind, wie die Thyristor-Treiberschaltung 6A, die zuvor erklärt worden ist, werden sie nicht detailliert erklärt.

Fig. 5 ist ein detailliertes Diagramm der Haltestrom-Versorgungsschaltung bzw. Haltestrom-Zufuhrschaltung 8A. Die Haltestrom-Zufuhrschaltung 8A besteht aus einem Konstantstrom-Steuerabschnitt 80 und aus einer Schwungradschaltung 90. Der Konstantstrom-Steuerabschnitt 80 ist in Reihe mit einem Schalttransistor 81 und einem Stromdetektionswiderstand 82 geschaltet. Die Gleichspannung VB wird an den zugeordneten Thyristor 10A der zweiten Auswahlschaltung 10 über diese Reihenverbindung bzw. Reihenschaltung angelegt. Wenn sich der Thyristor 10A einschaltet, fließt der Strom, der veranlaßt wurde, durch die zugeordnete Solenoidspule SC1 zu fließen, aufgrund des Anlegens der Gleichspannung VB ebenso simultan durch den Stromdetektionswiderstand 82. Die Detektionsspannung VR, die dadurch über den Stromdetektionswiderstand 82 erzeugt wird, wird in die Konstantstromschaltung 83 als ein Detektionssignal eingegeben, das den Pegel des Solenoidstromes ES anzeigt. Während einer Konstantstrom-Treiber-Steuerperiode, die festgelegt ist, wie später erklärt wird, und innerhalb der Zeitdauer, zu der das Steuerpulssignal PS1, das an die Konstantstromschaltung 83 angelegt wird, sich auf einem hohen Pegel befindet, spricht die Konstantstromschaltung 83 auf die Detektionsspannung VR an, um den Schalttransistor 81 ein- und auszuschalten bzw. entsprechend zu steuern, um den konstanten Strom, der zum Treiben der Solenoidspule SC1 des Solenoidventils SV1 erforderlich ist, hindurchzuführen.

Die Schwungradschaltung 90 dient dazu, Schwungradstrom zu der Solenoidspule SC1 zu liefern, wenn der Schalttransistor 81 des Konstantstrom-Steuerabschnittes 80 aus ist. Das Bezugszeichen 91 bezeichnet eine Schwungraddiode, 92 einen Schalt­ transistor zum Freigeben/Desaktivieren bzw. Sperren einer Passage des Schwungrad­ stromes von der Schwungraddiode 91 durch die Solenoidspule SC1 des Solenoid­ ventils SV1. Die Bezugszeichen 93 und 94 bezeichnen Umschalttransistoren, 95-100 Widerstände, 101 eine Diode, 102 eine Zenerdiode und 103 einen Widerstand. Bei dieser Ausführungsform wird das Steuerpulssignal PS1 über den Widerstand 95 an die Basis des Umschalttransistors 93 angelegt und die Kondensatorspannung VC, die Spannung über den Anschlüssen des Kondensators C, wird an die Schwungrad­ schaltung 90 als ein Schwungrad-Steuersignal VC angelegt bzw. in diese eingegeben. Das Schwungrad-Steuersignal FC wird über den Widerstand 100 und über die Zenerdiode 102 an den Emitter des Schalttransistors 93 angelegt. Der Emitter des Schalttransitors 93 wird über die Diode 101 geerdet.

Mit dieser Konfiguration wird die Zenerdiode 102 nicht leitend und der Schalttransistor 93 wird nicht leitend, es sei denn, die Kondensatorspannung ist niedrig (weist einen großen negativen Wert auf). Mit anderen Worten verbleibt, wenn die Kondensatorspannung VC gleich ist oder größer ist als ein vorgeschriebe­ ner Wert von zum Beispiel -70 V, der durch die Zenerspannung der Zenerdiode 102 bestimmt ist, der Schalttransistor 93 auf aus, selbst wenn das Steuerpulssignal PS1 sich bei einem hohen Pegel befindet, so daß die Schwungraddiode 91 nicht in einen leitenden Zustand verbracht werden kann, um die Schwungradschaltung 90 zu betreiben. Auf der anderen Seite schalten, wenn der Pegel des Steuerpulssignales PS1 hoch ist und die Kondensatorspannung VC niedriger ist, als der vorgeschriebene Pegel (zum Beispiel -70 V) die Schalttransistoren 93, 94 auf ein, der Schalttransistor 92 wird leitend und der Schwungradstrom von der Schwungraddiode 91 fließt über die Solenoidspule SC1 des Solenoidventiles SV1.

Wenn der Pegel des Steuerpulssignales PS1 hoch ist und eine große gegenelektro­ motorische Kraft in der Solenoidspule SC1 auftritt, wodurch der Kondensator C geladen wird und die Kondensatorspannung VC veranlaßt wird, unterhalb dem vorgeschriebenen Wert zu fallen, gibt somit die Haltestrom-Zufuhrschaltung 8A dem Betrieb der Schwungradschaltung 90 frei, um ein Konstantstrom-Treiben der Solenoidspule SC1 durchzuführen. Die Haltestrom-Zufuhrschaltung 8A führt in ähnlicher Weise ein Konstantstrom-Treiben eines anderen Solenoidventiles (SV4, nicht gezeigt) durch, das nicht simultan mit dem Solenoidventil SV1 mit einem Konstantstrom getrieben wird. Die Haltestrom-Zufuhrschaltungen 8B und 8C sind in der im wesentlichen selben Art und Weise gestaltet, wie die Haltestromzufuhr­ schaltung 8A, die zuvor erklärt worden ist.

Fig. 6 ist ein detailliertes Diagramm der Gegenerregungs-Stromzufuhrschaltung 11A. Die Gegenerregungs-Stromzufuhrschaltung 11A beinhaltet einen Thyristor 110 mit einem Kondensator 111 und einem Widerstand 112, der parallel zwischen seinem Triggeranschluß 110T und seiner Kathode angeschlossen ist. Die Komponenten, die gemeinsam durch das Bezugszeichen 120 bezeichnet sind, bilden eine Triggersteuer­ schaltung zum Anlegen eines Triggersignals an den Thyristor 110, um den Thyristor 110 an dem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignals PS1 leitend zu machen. Die Triggersteuerschaltung 120 besteht aus einem Transistor 121, Widerständen 122- 125 und Kondensatoren 126, 127, die in der Art und Weise verbunden sind, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Das Steuerpulssignal PS1 wird an die Basis des Transistors 121 über den Kondensator 126 und den Widerstand 122 angelegt. Da die Eingangsschaltung des Transistors 121 somit mit einer Konstantstromschaltung versehen ist, die durch den Kondensator 126 und den Widerstand 122 gebildet ist, und mit einer anderen Zeitkonstantenschaltung versehen ist, die durch die Widerstände 123, 124 und den Kondensator 127 gebildet ist, fließt der Basisstrom zu dem Transistor 121 für eine kurze Zeitdauer nach dem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales PS1, wo das Steuerpulssignal PS1 sich von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel ändert. Der Transistor 121 und folglich der Thyristor 110 befinden sich deshalb in einem Einzustand während dieser Periode bzw. Zeitdauer. Infolgedessen fließt die Ladung, die in dem Kondensator C gespeichert ist, durch den Thyristor 110, um durch die Solenoidspule SC1 in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung während des Normalbetriebes hindurchzugelangen, wodurch die Solenoidspule SC1 gegenerregt wird. Die Haltestrom-Zufuhrschaltung 8A wird zu der Zeit gestoppt, zu der die Gegenerregung bewirkt wird. Die Gegenerregungs- Stromzufuhrschaltungen 11B, 11F sind im wesentlichen derselben Art und Weise konfiguriert, wie die Gegenerregungs-Stromzufuhrschaltung 11A, die zuvor erklärt worden ist.

Der Betrieb des Solenoidventil-Treiberapparats, der in Fig. 1 gezeigt ist, wird nun unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm der Fig. 7 erklärt. Die horizontale Achse in Fig. 7 stellt die von dem Zeitpunkt, zu dem das Steuerpulssignal PS1 von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ansteigt (die Vorderflanke des Steuerpulssignales PS1), verstrichene Zeit T dar, wenn das Steuerpulssignal PS1 von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel bei T = 0 ansteigt (Fig. 7(A)), schalten sich die Transistoren 71, 32, 31 ein (Fig. 7(B), (D), (E)). Da die Thyristortreiberschaltung 6A ebenso zu dieser Zeit arbeitet, wird das Triggersignal 6A gleichzeitig an den Triggeranschluß 5AT des Thyristors 5A und den Triggeranschluß 10AT des Thyristors 10A angelegt. Da die Zeitkonstante der Zeitkonstanten-Schaltung (Kondensator 5AC und Widerstand 5AR), die an den Triggeranschluß 5AT des Thyristors 5A angeschlossen ist, jedoch kleiner ist, als die Zeitkonstante der Zeitkonstantenschaltung (Kondensator 10AC und Widerstand 10AR), die an den Triggeranschluß 10AT des Thyristors 10A angeschlossen ist, wird der Thyristor 10A der zweiten Auswahlschaltung 10 unveränderlich leitend, nachdem der Thyristor 5A der ersten Auswahlschaltung 5 leitend geworden ist. Obwohl die Zeitkonstantenschaltungen (Widerstände und Kondensatoren) nur für manche der Thyristoren der ersten Auswahlschaltung 5 und der zweiten Auswahlschaltung 10 in der vereinfachten Fig. 1 gezeigt sind, wird tatsächlich eine Zeitkonstanten- Schaltung (Widerstand und Kondensator) für jeden Thyristor der ersten Auswahlschaltung 5 und der zweiten Auswahlschaltung 10 bereitgestellt. Der Betrieb der anderen Thyristorpaare 5B und 10B, 5C und 10C, . . . ist deshalb der gleiche, wie jener der Thyristoren 5A und 10A, der zuvor erklärt wurde.

Deshalb nimmt, obwohl die Hochspannung VP an die Solenoidspule SC1 des Solenoidventils SV1 bei T = 0 angelegt wird, der Pegel der Hochspannung VP allmählich mit dem Zeitablauf ab, was auf eine Entladung des Hochspannungs- Speicherkondensators 2C zurückzuführen ist, der in der Spannungs-Aufwärts- Schaltung 2 vorgesehen ist. Wenn die Hochspannung VP auf 20 V bei T = T1 gefallen ist, schalten die Transistoren 32, 31 aus. Aufgrund der Integrationsoperation des Widerstandes 74 und des Kondensators 77 bezüglich des Steuerpulssignales PS1 schaltet sich bei T = T2 der Transistor 72 ein und der Transistor 71 aus (Fig. 7 (B), (C)), womit somit die Anfangstreiboperation, wonach eine Hochspannung an das Solenoidventil SV1 angelegt wird, beendet wird. Die Fig. 7(G), (H) zeigt, wie die Pegel des Solenoid-Ventilstromes S1, der durch die Solenoidspule SC1 des Solenoidventils SV1 fließt, und der Solenoidventilspannung SV, die an die Solenoidspule SC1 angelegt wird, sich ändern.

Wenn der Transistor 31 ausgeschaltet wird, fällt der Pegel der Solenoidventil­ spannung SV schnell. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Solenoidventilspannung SV negativ wird, wird Strom zu dem Solenoidventil von dem Kondensator C zugeführt. Zu der Zeit T = T3, wenn die Solenoidventilspannung SV die Spannung erreicht, die durch die Zenerspannung der Zenerdiode 102, -70 V dieser Ausführungsform, festgelegt ist, erreicht, schalten die Transistoren 93, 94 ein (Fig. 7(I)) und die Solenoidspule SC1 wird mit dem Strom i versorgt, der von der Erde über die Schwungraddiode 91 und dem Stromdetektionswiderstand 82 fließt (Fig. 7(J)). Da der Strom, der durch die Solenoidspule SC1 zu dieser Zeit fließt, gleich ist oder größer ist als ein vorgeschriebener Wert, verbleibt der Schalttransistor 81 auf ein.

Jedoch arbeitet die Konstantenstromschaltung 83 intermittierend zwischen der Zeit, zu der die Solenoidventil-Spannung SV nahe Null erreicht, und der Zeit, zu der die Schwungraddiode 91 anfängt, Strom zu liefern. Insbesondere schaltet, sobald der Schalttransistor 81 eingeschaltet ist und der Strom der Solenoidspule SC1 über den Stromdetektionswiderstand 82 zugeführt wird, der Schalttransistor 81 sofort wieder in den Auszustand, da der Strom, der durch die Solenoidspule SC1 fließt, sich bereits bei oder über dem vorgeschriebenen Pegel befindet. Dieser Betrieb tritt wiederholt auf.

Wenn der Strom, der durch die Solenoidspule SC1 fließt, d. h. der Solenoidventil­ strom SI, auf oder unter einen vorgeschriebenen Pegel fällt, schaltet der Schalttransistor 81 ein und die Gleichspannung VB wird an die Solenoidspule SC1 angelegt. Wenn dies verursacht, daß der Solenoidventilstrom SI größer als der vorgeschriebene Wert wird, schaltet sich der Schalttransistor 81 durch die Konstantstromschaltung 83 aus und die Solenoidspule SC1 wird mit Strom von der Erde über die Schwungraddiode 91 versorgt. Wie in Fig. 7 (G) gezeigt ist, wird der Pegel des Solenoidventilstromes SI im wesentlichen bei einem vorgeschriebenen konstanten Wert gehalten, um ein Konstantenstrom-Treiben des Solenoidventils SV1 zu bewirken. Wenn sich das Steuerpulssignal PS1 von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel bei T = T4 ändert, schaltet die negative Spannung, die in der Solenoidspule SC1 des Solenoidventils SV1 zu dieser Zeit erzeugt wird, den Transistor 121 und den Thyristor 110 ein. Danach, nach dem Ablauf einer vorgeschriebenen Zeitdauer zur Zeit T = TS, schalten sich der Transistor 121 und der Thyristor 110 aus. In dem Zeitraum T4 < T < TS wird die Spannung, die in dem Kondensator C geladen ist, über den Transistor 121 an die Spule SC1 in einer Umkehrpolarität angelegt, um eine Gegenerregung der Solenoidspule SC1 zu bewirken. Da der Betrieb der Haltestrom-Zufuhrschaltung 8A aufgrund des Abfalls des Steuerpulssignales PS1 auf einen Niedrigpegel bei T = T4 gestoppt wurde, fließt der Schwungradstrom nicht. Die diskret zeitgesteuerten Operationen der anderen Solenoidventile SV2-SV6 sind identisch mit jener des Solenoidventils SV1 und werden nicht detailliert erklärt.

Wie dies klar von der vorhergehenden Erklärung ist, ermöglicht eine reine Anlegung des Steuerpulssignales PS1 an den Solenoidventil-Treiberapparat 1, daß der Spannungsversorgungsabschnitt 4, die Haltestrom-Zufuhrschaltung 8A und die Gegenerregungs-Stromzufuhrschaltung 11A interaktiv bzw. zusammenwirkend mit einer optimalen Zeitsteuerung arbeiten, um aufeinanderfolgend und mit der erforderlichen Zeitsteuerung das Anfangstreiben des Solenoidventiles SV1 durch die Hochspannung VP, die darauffolgende Operation durch die Zufuhr des Haltestromes und die Gegenerregung der Solenoidspule SC1 zu bewirken, unmittelbar nachdem das Treiben des Solenoidventiles SV1 geändert hat. Da der Solenoidventil- Treiberapparat 1 deshalb nicht eine Signalerzeugungsschaltung erfordert, die der Steuersignal-Erzeugungseinheit 505 der Fig. 16 entspricht, kann es durch eine einfachere Schaltungskonfiguration realisiert werden.

Obwohl die Zeitsteuerung des Anfangstreibens des Solenoidventils SV1 durch die Hochspannung VP gesteuert wird, indem eine Zeitsteuerschaltung verwendet wird, erfordert diese Zeitsteuerschaltung keine hohe Genauigkeit und kann aus günstigen Komponenten gebildet werden. Sie trägt deshalb nicht wesentlich zu den Kosten des Solenoidventil-Treiberapparats bei. Diese Zeitsteuerschaltung braucht nicht als eine C-R-Zeitkonstanten-Schaltung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, gebildet zu werden, sondern sie kann, wie in Fig. 8 gezeigt ist, stattdessen als eine Logikschaltung gebildet werden, die eine UND-Schaltung 78 aufweist, die an ihrer Eingangsseite mit einer Zeitsteuerung 79 versehen ist.

Da der Betrieb des Solenoidventil-Treiberapparats 1 durch irgendeine Veränderung in den Charakteristiken der Solenoidventile, die während ihrer Herstellung auftreten, unbeeinflußt bzw. unbeeinträchtigt ist, gewährleistet dies darüberhinaus einen glatten Übergang von dem Anfangstreiben durch die Hochspannung VP zu dem Konstant- Strom-Treiben durch den Haltestrom, wodurch ein sehr stabiles und verläßliches Treiben der Solenoidventile ermöglicht wird. Die Stabilität der Operation wird weiter durch die Tatsache verbessert, daß sie nicht wesentlich durch Änderungen in der Umgebungstemperatur oder andere Betriebsumgebungsfaktoren beeinflußt bzw. beeinträchtigt wird.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das einen Solenoidventil-Treiberapparat 200 zeigt, der eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der Solenoidventil- Treiberapparat 200, der in Fig. 9 gezeigt ist, spricht auf ein Solenoidventil- Treibersignal DS an, der von der Außenseite angelegt wird, um die Öffnung und das Schließen eines Solenoidventiles SV zu steuern. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 211 eine Spannungs-Aufwärtsschaltung um die Gleichspannung von einer Gleichstrom-Versorgungseinrichtung (nicht gezeigt) aufwärtszustufen bzw. hochzutreiben und 212 bezeichnet einen Hochspannungsschalter, um eine Hochspannung zuzuführen, die von der Spannungs-Aufwärtsschaltung 211 geliefert wird, und zwar zu der Solenoidspule 221 des Solenoidventils SV. Das Bezugszeichen 213 bezeichnet eine Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung 213, die auf das Solenoidventil-Treibersignal DS zum Ausgeben eines Zeitsteuersignales So anspricht, das die Zeitdauer anzeigt, während der der Hochspannungsschalter 212 geschlossen gehalten werden soll. Der Hochspannungsschalter 212 wird geschlossen gehalten, während der Pegel des Zeitsteuersignales So auf Hoch ist, um die Hochspannung von der Spannungs-Aufwärtsschaltung 211 über den Hochspannungsschalter 212 an die Solenoidspule 121 des Solenoidventils SV anzulegen.

Das Bezugszeichen 214 bezeichnet einen Niedrigspannungs-Schalter zum Anlegen einer Gleichspannung von einer Gleichspannungs-Versorgungseinrichtung (nicht gezeigt) an die Solenoidspule 212 des Solenoidventils SV, um so den erforderlichen Konstantstrom durch die Solenoidspule 212 hindurchzuführen. Ein Stromdetektions­ abschnitt 215 ist vorgesehen, um den Pegel des Solenoidstromes IS zu detektieren, der durch die Solenoidspule 221 hindurchfließt, und eine Konstantenstromschaltung 216 ist zum Ein/Aus-Steuern des Niedrigspannungs-Schalters 214 vorgesehen, um das Solenoidventil SV bei einem gewissen konstanten Strom in Antwort auf das Solenoidventil-Treibersignal DS zu treiben und um die Detektionsausgabe von dem Stromdetektionsabschnitt 215 zu berücksichtigen. Der Niedrigspannungs-Schalter 214, der Stromdetektionsabschnitt 215 und die Konstantenstromschaltung 216 bilden zusammen einen Stromsteuerabschnitt 217. Der Stromsteuerabschnitt 217 funktioniert ebenso, um den Strom zu reduzieren, der durch die Solenoidspule 221 hindurch­ geführt wird, nachdem die Solenoidspule 221 durch die Hochspannung von der Solenoidspule 221 getrieben worden ist. Dies wird später weiter erklärt werden.

Das Bezugszeichen 218 bezeichnet eine Schwungrad-(FW für "flywheel")Schaltung, die auf das Solenoidventil-Treibersignal DS zum Zuführen eines Schwungradstromes zu dem Solenoidventil SV anspricht, wenn der Niedrigspannungs-Schalter 214 während der Treiberzeitdauer aus ist, die durch das Solenoidventil-Treibersignal DS festgelegt wird. Das Bezugszeichen 219 ist eine Gegenerregungsschaltung, die einen Kondensator 220 enthält, der durch Energie geladen wird, die in der Solenoidspule 221 selbst induziert wird, und zwar nach der Unterbrechung des Treiberstromes zu dem Solenoidventil SV. Nach dem Ende des Treibens des Solenoidventiles SV legt die Gegenerregungsschaltung 219 die Spannung, die in dem Kondensator 220 geladen ist, an die Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV an, um die Solenoidspule 221 gegenzuerregen. Ein FW-Steuersignal FC, das auf der Anschlußspannung des Kondensators 220 der Gegenerregungsschaltung 219 basiert, wird von der Gegenerregungsschaltung 219 an die FW-Schaltung 218 als ein Steuersignal zum Freigeben/Sperren der Schwungrad-Strom-Versorgungsoperation der FW-Schaltung 218 angelegt.

Die Operation des Solenoidventil-Treiberapparats 200, die in Fig. 9 gezeigt ist, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 erklärt. Die horizontale Achse in Fig. 10 stellt die abgelaufene Zeit T dar. Der Betrieb des Solenoidventiles SV beginnt bei T = T21, wenn das Solenoidventil-Treibersignal DS sich von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel ändert (Fig. 10(A)). Das Zeitsteuersignal So (Fig. 10(B)) wird von der Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung 213 ausgegeben und an den Hochspannungsschalter 212 in Antwort auf den Anstieg des Solenoidventil- Treibersignals DS angelegt (T = T21). Die Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung 213 kann zum Beispiel aus einer monostabilen Multivibratorschaltung gebildet werden.

Das Zeitsteuersignal S₀ ist zum Bestimmen der Zeitdauer des Anlegens der Hochspannung von der Spannungs-Aufwärtsschaltung 211 an das Solenoidventil SV während des Anfangstreibens des Solenoidventils SV. Der Hochspannungsschalter 212 bleibt geschlossen (ON bzw. "EIN") (Fig. 10(C)), während das Zeitsteuer­ signal S_o sich auf einen hohen Pegel befindet, um die Hochspannung von der Spannungs-Aufwärtsschaltung 211 an das Solenoidventil SV anzulegen. Wie in Fig. 10 gezeigt ist (E), wird die Solenoidventilspannung VS, die von der Solenoidspule 221 angelegt wird, unmittelbar nachdem der Hochspannungsschalter 212 schließt, hoch und nimmt dann allmählich mit dem Zeitverlauf ab. Dies liegt daran, daß die Ladungsspannung eines Kondensators (nicht gezeigt), der in der Spannungs- Aufwärtsschaltung 211 beeinhaltet ist, als Solenoidventilspannung VS verwendet wird. Wie in Fig. 10(F) gezeigt, steigt der Solenoidstrom IS mit dem Zeitablauf von T = T21 an und erreicht seine Spitze bei T = T22, wenn der Hochspannungs­ schalter 212 ausschaltet. Da ein großer Solenoidstrom IS somit von der Spannungs- Aufwärtsschaltung 211 durch die Solenoidspule 221 während der Zeitdauer T21 < T < T22 gelangt, arbeitet das Solenoidventil SV bei einer hohen Geschwindigkeit während des Anfangs-Treiberstadiums.

Da eine große gegenelektromotorische Kraft in der Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV erzeugt wird, wenn sich der Hochspannungsschalter 212 bei T = T22 öffnet (ausschaltet), wird die Solenoidventilspannung VS in der negativen Richtung groß. Da der Kondensator 220 der Gegenerregungsschaltung 219 durch die negative Spannung geladen wird, die durch diese gegenelektromotorische Kraft erzeugt wird, fällt ihre Anschlußspannung schnell (wird in der negativen Richtung groß), wobei sie einen vorgeschriebenen Wert, zum Beispiel um die -60 V, bei T = T23 erreicht. Während der Zeitdauer T22 < T < T23 wird der Solenoidstrom IS allmählich verringert.

Das FW-Steuersignal FC liegt bei einem niedrigen Pegel (gesperrter bzw. desaktivierter Zustand), wenn der Absolutwert der Kondensatorspannung VC, d. h. die Ladespannung des Kondensators 220, bei oder unterhalb des vorgeschriebenen Wertes von 60 V liegt, und ist bei einem hohen Pegel (freigegebener Zustand), wenn der Absolutwert der Kondensatorspannung VC höher ist, als der vorgeschriebene Wert von 60 V (siehe Fig. 10(G), (H)).

Bei dieser Ausführungsform wird das Hochspannungs-Treiben bei T = T22 beendet und das FW-Steuersignal FC wird ein hoher Pegel (Freigabezustand) bei T = T23, um die FW-Schaltung 218 freizugeben, um zu arbeiten, um den Schwungradstrom durch die Solenoidspule 221 des Solenoidventils SV hindurchzuleiten. Dies markiert den Start des Konstantstrom-Treibens. Wenn der Solenoid IS unterhalb einem vorgeschriebenen Pegel bei T = T24 abnimmt, wird diese Abnahme durch den Stromdetektionsabschnitt 215 detektiert und der Niedrigspannungs-Schalter 214 wird eingeschaltet (Fig. 10(D)), und zwar durch die Konstantstromschaltung 216. Die Solenoidventilspannung VS wird deshalb dieselbe, wie die Ausgangsspannung der Gleichstromsversorgungseinheit (nicht gezeigt), wodurch der Solenoidstrom IS wieder zunimmt. Wenn der Solenoidstrom IS oberhalb eines vorgeschriebenen Wertes ansteigt, schaltet der Niedrigspannungs-Schalter 214 wieder aus. Die Solenoidspule 221 wird somit mit einem ungefähr konstanten Treiberstrom versorgt. Die Ein/Aus-Steuerung des Niedrigspannungs-Schalters 214 für das zuvor erwähnte Konstantenstrom-Treiben durch den Strom-Steuerabschnitt 217 setzt sich fort, bis das Solenoidventil-Treibersignal DS einen niedrigen Pegel bei T = T25 erreicht.

Die FW-Schaltung 218 ist derartig konfiguriert, daß der Schwungradstrom durch die Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV nur hindurchgeführt werden kann, während sowohl das FC-Steuersignal FC als auch das Solenoidventil-Treibersignal DS sich bei einem hohen Pegel befinden (Fig. 10(A), (H), (I)). Während der Zeitdauer T23 < T < T25, wird, wenn die FW-Schaltung 218 Strom von der Erde in Richtung auf die hohe Seite des Solenoidventiles SV während der Zeitdauer, während der der Niedrigspannungs-Schalter 214 aus ist, zuführt, die Anschluß­ spannung des Solenoidventiles SV ungefähr gleich dem Erdungspegel, so daß der Kondensator 220 in der Gegenerregungsschaltung 219 nicht geladen ist.

Wenn das Solenoidventil-Treibersignal DS auf den niedrigen Pegel bei T = T25 fällt, wird die Versorgung von Schwungradstrom durch die FW-Schaltung 218 gleichzeitig mit der Beendigung der konstanten Strom-Treibersteuerung durch den Stromsteuerungsabschnitt 217 beendet. Die Gegenerregungsschaltung 219 arbeitet in Antwort auf das Abfallen des Solenoidventil-Treibersignales DS auf einen niedrigen Pegel bei T = T25, um dadurch das Anlegen der hochnegativen Spannungsenergie, die in dem Kondensator 220 gespeichert ist, an die Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV zu ermöglichen bzw. freizugeben. Der Gegenerregungsstrom wird deshalb durch die Solenoidspule 221 als Strom zum Auslöschen eines magnetischen Flusses hindurchgeführt.

Wie aus der obigen Erklärung klar wird, wird, da das Laden des Kondensators 220 durch die gegenelektromotorische Kraft, die in der Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV aufgrund des Umschaltens des Hoch-Spannungsschalters 212 von Ein auf Aus erzeugt wird, in der vorerwähnten Art und Weise gesteuert wird, die Ladungsspannung des Kondensators 220 bei einem vorgeschriebenen konstanten Wert ungeachtet von Fluktuationen in den Temperaturkoeffizienten der unterschiedlichen Komponenten und/oder in der Stromversorgungsspannung gehalten. Die Gegenerregung der Solenoidspule 221 kann deshalb immer bei einer vorgeschriebe­ nen konstanten Spannung durchgeführt werden. Da das Gegenerregungs-Treiben zum Kürzen der Erholungszeit des Solenoidventiles SV deshalb mit derselben Energie jedesmal ausgeführt werden kann, kann die Varianz in der Solenoidventil-SV- Erholungszeit merklich reduziert werden, um eine hochgenaue Steuerung des Öffnens und des Schließens des Solenoidventiles zu ermöglichen. Andere Vorteile der Konfiguration, die in Fig. 9 gezeigt ist, beinhalten folgendes:

• (a) Die Schaltung ist einfach und niedrig in den Kosten, weil das Laden des Kondensators zum Speichern der Gegenerregungs-Energie nicht zeitgesteuert werden muß.
• (b) Das Zusammenbrechen von Komponenten bzw. Bauelementen kann verhindert werden, da der Kondensator zum Speichern der Gegenerregungsenergie niemals überladen wird.
• (c) Ein kompakter Solenoidventil-Treiberapparat kann mit niedrigen Kosten hergestellt werden, indem günstige Komponenten verwendet werden, da ein Überladen des Kondensators zum Speichern der Gegenerregungsenergie verhindert wird.

Fig. 11 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine bestimmte Konfiguration des Solenoidventil-Treiberapparats 200, der in Fig. 9 gezeigt ist, zeigt. Die Abschnitte in Fig. 11, die den Abschnitten entsprechen, die in Fig. 9 gezeigt sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wie jene in Fig. 9 und werden nicht weiter erklärt werden. Die Spannungs-Aufwärtsschaltung 211 umfaßt einen Transistor 211B, der das Anlegen einer Versorgungsspannung VB an eine Spule 211A ein-/aussteuert bzw. deren Ein- und Ausschalten steuert, um eine hohe Spannung zu erzeugen, die über die Diode 211C weitergegeben wird, um in einem Kondensator 211D gespeichert zu werden. Dies stellt eine gutbekannte Konfiguration dar. Die hohe Spannung, die über die Anschlüsse des Kondensators 211 erzeugt wird, wird an die Solenoidspule 211 des Solenoidventiles SV über den Hochspannungsschalter 212 angelegt, der als ein Schalttransistor gestaltet ist, der bezüglich seines Ein- und Auszustandes durch das Zeitsteuersignal S_o gesteuert wird.

Der Stromsteuerabschnitt 217 umfaßt den Niedrigspannungs-Schalter 214, der als ein Schalttransistor gestaltet ist, und den Stromdetektionswiderstand 215A, der damit in Reihe geschaltet ist. Die Spannungsversorgung VB wird über diese Reihenschaltung und eine Diode 217A zum Verhindern eines Umkehrstromflusses zu der Hochseite der Solenoidspule 221 angelegt, deren anderer Anschluß mit der Erde verbunden ist. Der Stromfluß durch die Solenoidspule 221 aufgrund des Anlegens der Strom­ versorgungsspannung VB gelangt deshalb ebenso gleichzeitig durch den Stromdetektionswiderstand 215A. Die Detektionsspannung VR, die über dem Stromdetektionswiderstand 215 infolgedessen erzeugt wird, wird zu der Konstantstromschaltung 216 als ein Detektionssignal eingegeben, das den Pegel des Solenoidstromes IS anzeigt. Während der konstanten Strom-Treiber-Steuerungs­ periode, die innerhalb der Periode bzw. Zeitdauer fällt, während der sich das Solenoidventil-Treibersignal DS auf einen hohen Pegel befindet, antwortet die Konstantstromschaltung 216 auf die Detektionsspannung VR, um den Niedrig­ spannungs-Schalter 214 ein-/auszusteuern, um einen konstanten Strom durch das Solenoidventil SV hindurchzuführen.

Die Gegenerregungs-Schaltung 219 weist eine Diode 219A und einen Thyristor 219B zusätzlich zu dem Kondensator 220 auf. Diese Bestandteile werden verbunden, wie in Fig. 11 gezeigt. Die gegenelektromotorische Kraft, die in der Solenoidspule 221 des Solenoidventils SV erzeugt wird, wenn der Hochspannungsschalter 212 von Ein auf Aus schaltet, ladet deshalb den Kondensator 220 durch die Diode 219A in der Polarität, die in der Zeichnung gezeigt ist. Die gespeicherte Ladung wird aufrechterhalten, ohne zu der Solenoidspule 221 zu fließen, und zwar aufgrund des Vorhandenseins der Diode 219A. Wenn sich das Solenoidventil-Treibersignal DS von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel ändert, wird der Thyristor 219B getriggert und wird so leitend, daß die Ladung, die in dem Kondensator 220 gespeichert ist, durch den Thyristor 219B und die Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV hindurchgelangt, wodurch der Strom zum Gegenerregen durch die Solenoidspule 221 fließt.

Die FW-Schaltung 218 umfaßt eine Schwungraddiode 218A und einen Umschalt­ transistor 218B, der den Durchgang des Schwungradstromes von der FW-Schaltung 218 an die Solenoidspule 221 des Solenoidventiles Sv freigibt/sperrt. Die Bezugszeichen 218C und 218D bezeichnen Schalttransistoren, 218E-218J Widerstände, 218K eine Diode und 218L eine Zenerdiode. Bei dieser Ausführungs­ form wird das Solenoidventil-Treibersignal DS an die Basis des Schalttransistors 218D über den Widerstand 218H angelegt und die Kondensatorspannung VC wird an das Schwungrad-Steuersignal FC über den Widerstand 218J und die Zenerdiode 218L an den Emitter des Schalttransistors 218D angelegt, dessen Emitter mit der Erde über die Diode 218K verbunden ist.

Mit dieser Konfiguration wird die Zenerdiode 218L nicht leitend und dement­ sprechend wird der Schalttransistor 218D nicht leitend, es sei denn, die Kondensatorspannung VC, d. h. die Anschlußspannung des Kondensators 220, wird niedrig (groß in der negativen Richtung). Mit anderen Worten bleibt, wenn die Kondensatorspannung VC gleich oder größer ist, als ein vorgeschriebener Wert von zum Beispiel -60 V, der durch die Zenerspannung der Zenerdiode 218 bestimmt wird, der Schalttransistor 218D selbst dann aus, wenn das Solenoidventil- Treibersignal DS auf einem hohen Pegel ist, so daß die Schwungraddiode 218B nicht in einen leitenden Zustand gezogen werden kann, um die FW-Schaltung 218 zu betreiben. Auf der anderen Seite, wenn die Kondensatorspannung VC geringer ist, als der vorgeschriebene Pegel (z. B. -60 V), schalten die Schalttransistoren 218D, 218C in Antwort auf einen Anstieg des Solenoidventil-Treibersignals DS auf einen hohen Pegel ein, der Schalttransistor 218B wird leitend und der Schwungradstrom von der Schwungraddiode 218A fließt durch das Solenoidventil SV.

Da der Betrieb des Solenoidventil-Treiberapparats 200 gemäß der Fig. 11 derselbe ist, wie jener, der zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 10 erklärt worden ist, und zwar bezüglich des Solenoidventil-Treiberapparats 200, der in Fig. 9 gezeigt ist, wird diese Erklärung bzw. Erläuterung hier nicht wiederholt.

Die Ausführungsform, die in den Fig. 9 und 11 gezeigt ist, die zuvor erklärt worden ist, bezieht sich auf eine Konfiguration, die mit der Spannungs-Aufwärts­ schaltung 211 und dem Hochspannungsschalter 212 zum Anlegen einer hohen Spannung an das Solenoidventil SV in einem Anfangsstadium des Treibens des Solenoidventils SV vorgesehen ist, bei welchem die gegenelektromotorische Kraft, die in dem Solenoidventil SV nach dem Beenden des Hochspannungs-Anlegens durch diese Glieder erzeugt wird, verwendet wird, um den Kondensator 220 der Gegenerregungsschaltung 219 zu laden.

Die Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Solenoidventil-Treiberschaltung zeigt, die eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt, bei welcher das Konstantstrom-Treiben des Solenoidventils SV bewirkt wird, ohne eine Hoch­ spannung während des Anfangstreiberstadiums und der Gegenerregung anzulegen, und zwar am Ende des Konstantstrom-Treibens. Der Solenoidventil-Treiberapparat 300, der in Fig. 12 gezeigt ist, wird konfiguriert, indem die Spannungs- Aufwärtsschaltung 211, der Hochspannungsschalter 212 und die Zeitsteuer- Signalerzeugungs-Schaltung 213 von dem Solenoidventil-Treiberapparat 200, der in Fig. 9 gezeigt ist, entfernt bzw. beseitigt wird. Die Abschnitte in Fig. 12, die den Abschnitten, die in Fig. 9 gezeigt sind, entsprechen, werden denselben Bezugszeichen wie jenen in Fig. 9 zugeordnet und werden nicht näher erklärt.

Bei den Konfigurationen der Fig. 9 und 11 lädt die gegenelektromotorische Kraft, die in der Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV erzeugt wird, wenn der Hochspannungsschalter 212 von Ein auf Aus schaltet, den Kondensator 220 auf eine vorgeschriebene Spannung zu einer Zeit. Die Konfiguration, die in Fig. 12 gezeigt ist, unterscheidet sich von dieser darin, daß sie die gegenelektromotorische Kraft, die von der Solenoidspule 221 der Solenoidspannung SV jedesmal erzeugt wird, wenn der Niedrigspannungsschalter 214 zum Konstantstromtreiben von Ein auf Aus schaltet, um wiederholt den Kondensator 220 Stück für Stück zu laden, bis der vorgeschriebene Spannungswert erreicht ist.

Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 erklärt. Die horizontale Achse in Fig. 13 stellt die verstrichene bzw. abgelaufene Zeit T dar. Wenn der Pegel des Solenoidventil-Treibersignals DS sich von niedrig auf hoch bei T = TA (Fig. 13 (A)) ändert, beginnt der Stromsteuerabschnitt 217 mit dem Konstantstrom-Treiben des Solenoidventiles SV und der Niedrigspannungsschalter 214 schaltet ein (Fig. 13(B)). Infolgedessen wird die Stromversorgungsspannung an die Solenoidspule 221 des Solenoidventils SV (Fig. 13(D)) angelegt und der Solenoidstrom IS steigt allmählich (Fig. 13(C)). Zu der Zeit T = TB, wenn der Stromdetektionsabschnitt 215 detektiert, daß der Solenoidstrom IS den vorgeschriebenen Pegel für Konstantstrom-Treiben erreicht hat, schaltet die Konstantstromschaltung 216 den Niedrigspannungsschalter 214 aus.

Da die gegenelektromotorische Kraft, die in der Solenoidspule 221 des Solenoid­ ventils SV zu dieser Zeit erzeugt wird, den Kondensator 220 lädt, erhöht sich die Kondensatorspannung VC über die Anschlüsse des Kondensators 220 erheblich in der negativen Richtung (Fig. 13(E)). Da die Spannung nicht angelegt wird, weil der Niedrigspannungsschalter 214 aus ist und da die Kondensatorspannung VC noch nicht den vorgeschriebenen Pegel erreicht hat, befindet sich die FW-Schaltung 218 in einen gesperrten Betriebszustand bzw. in einem Operation-Gesperrt-Zustand (Fig. 13(F)). Der Pegel des Solenoidstromes IS nimmt deshalb mit einer relativ kurzen Zeitdauer ab. Der Niedrigspannungsschalter 214 schaltet sich in Antwort auf diese Abnahme bei T = TC ein, wodurch die Solenoidventilspannung VS wiederum auf die Stromversorgungsspannung ansteigt.

Die Konstantstrom-Treibersteuerung wird durch wiederholtes Einschalten und Ausschalten des Niedrigspannungsschalters 214 in dieser Art und Weise bewirkt. Wenn die Kondensatorspannung VC des Kondensators 220 einen vorgeschriebenen Pegel (-60 V bei dieser Ausführungsform) bei T = TD erreicht, wird der Betrieb der FW-Schaltung 218 freigegeben, wonach die Konstantstrom-Treibersteuerung mit dem Fließen des Schwungradstromes andauert, bis das Solenoidventil-Treibersignal DS auf einen niedrigen Pegel bei T = TE fällt. Der Pegel des Solenoidventil- Treibersignals DS ändert sich von hoch auf niedrig bei T = TE. Dies beendet die Konstantstrom-Treibersteuerung. Zu derselben Zeit arbeitet die Stromerregungs­ schaltung 219, um den Gegenerregungsstrom über die Solenoidspule 221 des Solenoidventiles SV hindurchzuführen, wodurch die Erholung der Solenoidventil-SV- Operation beschleunigt wird. Dies ist dasselbe, wie in dem Fall des Solenoidventil- Treiberapparats 200 der Fig. 9.

Bei jeder der Ausführungsformen der Fig. 9, 11 und 12 kann der Stromdetek­ tionsabschnitt 215 und die Konstantenstromschaltung 216 des Stromsteuerabschnittes 217 durch einen Pulsgenerator ersetzt werden, der Pulse einer gewünschten Frequenz und mit einem gewünschten Tastverhältnis erzeugt. Dies vereinfacht die Konfiguration. Wenn das Laden des Kondensators 220 ungenügend ist, kann eine Konfiguration verwendet werden, die die Konfigurationen der Fig. 9, 11 und 12 kombiniert.

Fig. 14 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen anderen Solenoidventil-Treiber­ apparat zeigt, der eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Ausführungsform, die in Fig. 14 gezeigt ist, ist eine Anwendung der Erfindung auf einen Solenoidbetätigungs-Treiberapparat 400, der konfiguriert ist bzw. gestaltet ist, um den Solenoidbetätiger (elektromagnetische Last) zum Treiben eines Kraftstoff- Einspritzventiles zum Versorgen eines Fahrzeugmotors mit Kraftstoff durch Einspritzen treibt.

Der Solenoidbetätiger-Treiberapparat 400 dient zum Treiben des Solenoidbetätigers 411 eines Kraftstoff-Einspritzventiles (nicht gezeigt) zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Motor mittels Einspritzen. Der Solenoidbetätiger-Treiberapparat 400 spricht auf ein Paar von Treibersteuersignalen S an, die von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) zugeführt werden, um einen Erregerstrom I zu einer Solenoidspule 412 des Solenoidbetätigers 411 zuzuführen, der mit der Ausgangsseite des Solenoidbetätiger- Treiberapparates 400 als eine elektromagnetische Last verbunden ist. Der Erregerstrom I wird von einem Hochspannungs-Versorgungsabschnitt 420 und einen Konstantstrom-Zufuhrabschnitt 430 zugeführt, wie im folgenden erklärt wird.

Der Hochspannungs-Versorgungsabschnitt 420 ist mit einer Spule 421 und einem Schalttransistor 422 ausgestattet, die eine Aufwärtsschaltung darstellen bzw. bilden, um eine Spannung von einer Boardbatterie 413 auf eine Hochspannung von 100 und einigen 10 V hochzustufen bzw. aufwärts zu transformieren. Die Hochspannungsaus­ gabe, die von der Aufwärtsschaltung erhalten wird, wird über die Diode 423 weitergegeben und in einem Kondensator 424 als Hochspannungsenergie zum Betreiben des Solenoidbetätigers 411 bei einer hohen Geschwindigkeit gespeichert. Die Hochspan 14428 00070 552 001000280000000200012000285911431700040 0002019728221 00004 14309nung VP, die in dem Kondensator 424 gespeichert ist, wird deshalb von dem Hochspannungs-Versorgungsabschnitt 420 zu der Solenoidspule 412 als Hochspannungsenergie für eine Hochgeschwindigkeitsoperation des Solenoid­ betätigers 411 zugeführt.

Ein Ende 424A des Kondensators 424 ist mit einem Ende 412A der Solenoidspule 412 des Solenoidbetätigers 411 über eine Umschaltschaltung 440 verbunden. Das andere Ende 412B der Solenoidspule 412 ist mit der Erde verbunden, wodurch sie elektrisch mit dem Anschluß der Batterie 413 verbunden ist. Die Umschaltschaltung 440 umfaßt einen Umschalttransistor 441 und einen Widerstand 442, 443, die verbunden sind, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Der leitende Zustand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Umschalttransistors 411 wird durch den Strom gesteuert, der durch die Basis davon durch den Widerstand 443 fließt. Das Fließen von Hochspannungsenergie von dem Kondensator 424 zu dem Solenoidbetätiger 411 wird durch diesen leitenden Zustand gesteuert.

Der Konstantstrom-Zufuhrabschnitt 430 wird mit Leistung von der Batterie 413 versorgt und versorgt die Solenoidspule 412 mit einem konstanten Strom, der zum Halten des Dauerbetriebszustandes des Solenoidbetätigers 411 benötigt wird. Die negative Ausgabeleitung 430A des Konstantstrom-Zufuhrabschnittes 430 ist mit Erde verbunden und die positive Ausgabeleitung 430B davon ist mit einem Ende 412A der Solenoidspule 412 verbunden und beinhaltet eine Diode 414, die in der Polarität angeschlossen ist, die in der Zeichnung gezeigt ist. Der vorgeschriebene konstante Strom wird deshalb von dem Konstantstrom-Zufuhrabschnitt 430 zu dem Solenoidbetätiger 411 nur zugeführt, wenn die Spannung an der positiven Ausgabeleitung 430B größer wird, als die Hochspannung VP, um so die Vorspannung der Diode 414 weiterzugeben. Wie weiter unten erklärt wird, wird die Zufuhr des Konstantstromes vom dem Konstantstrom-Zufuhrabschnitt 430 in Antwort auf ein zweites Steuersignal S2 (eines von dem Paar der Treibersteuersignale S) gesteuert.

Das Bezugszeichen 450 bezeichnet eine Steuerschaltung, die in Antwort auf die Hochspannung VP und ein erstes Steuersignal S1 (eines von dem Paar der Treibersteuersignale S, das die maximale Entladezeit des Kondensators 424 des Hochspannungs-Zufuhrabschnittes bzw. des Hochspannungs-Versorgungsabschnittes 420 festlegt) arbeitet, um die Umschaltschaltung 440 so zu steuern, daß eine Hochspannungsenergie von dem Kondensator 424 zu der Solenoidspule 412 nur während des Anfangs-Treiberstadiums des Solenoidbetätigers 411 zugeführt wird.

Die Steuerschaltung 450 umfaßt Schalttransistoren 451, 452, einen Widerstand 453 und eine Zenerdiode 454, die wie in der Zeichnung gezeigt, angeschlossen ist. Das erste Steuersignal S1 wird an die Basis des Schalttransistors 451 angelegt, um dessen Ein-/Ausoperation zu steuern. Die Hochspannung VP wird an die Basis des Umschalttransistors bzw. Schalttransistors 453 durch die Zenerdiode 454 und den Widerstand 453 angelegt. Der Widerstand 443, der mit der Basis des Schalt­ transistors 441 verbunden ist, wird mit der Erde über die Kollektor-Emitter- Schaltungen der Schalttransistoren 451, 452 verbunden.

Deshalb ist der Schalttransistor 451 aus, wenn das erste Steuersignal S1 sich auf einem niedrigen Pegel befindet, und die Emitterspannung des Schalttransistors 452 ist nicht festgelegt bzw. unbestimmt. Da die Schalttransistoren 451, 452 deshalb aus sind, wird der Schalttransistor 441 selbst dann nicht leitend, wenn der Pegel der Hochspannung VP hoch genug ist, um die Zenerdiode 454 in der Umkehrrichtung leitend zu machen. Der Kondensator 424 hält deshalb seine Hochspannungs­ energieladung. Wenn der Pegel des ersten Steuersignales S1 sich dann von niedrig auf hoch ändert, schaltet sich der Schalttransistor 451 ein. Da die Emitterspannung des Schalttransistors 452 bestimmt wird, schaltet der Schalttransistor 452 ein. Der Schalttransistor 441 schaltet deshalb ein und die Hochspannung VP, die in dem Kondensator 424 gespeichert ist, wird an die Solenoidspule 412 durch den Schalttransistor 441 angelegt.

Der Betrieb des Solenoidbetätiger-Treiberapparats 400 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 15 erklärt. Die horizontale Achse in Fig. 15 stellt die Zeit dar. Die Änderungen mit abgelaufener bzw. verstrichener Zeit T in dem Pegel des ersten Steuersignales S1 ist durch (A) gezeigt, jene in dem Pegel des zweiten Steuersignales S2 durch (B), jene in dem Ein/Aus-Zustand des Schalttransistors 451 durch (C), jene in dem Ein/Aus-Zustand des Schalttransistors 452 durch (D), jene in dem Ein/Aus- Zustand des Schalttransistors 441 durch (E), jene in dem Pegel der Hochspannung VP durch (F) und jene in dem Pegel des Erregungsstromes (E) durch (G).

Die Pegel des ersten Steuersignales S1 und des zweiten Steuersignales S2 steigen von niedrig auf hoch bei T = T40. Die Schalttransistoren 451, 452, 441 schalten deshalb im wesentlichen simultan von Aus auf Ein, wodurch die Hochspannung VP, die in dem Kondensator 424 gespeichert ist, an die Solenoidspule 412 durch den Schalttransistor 441 der Umschaltschaltung 440 angelegt wird. Obwohl der Konstantstrom-Versorgungsabschnitt 430 ebenso simultan betreibbar bzw. betätigbar gemacht wird, fließt kein Strom von dem Konstantstrom-Versorgungsabschnitt 430 zu der Solenoidspule 412, da der Pegel der Hochspannung VP ausreichend hoch ist, um die Diode 414 in dem umgekehrt vorgespannten Zustand zu halten.

Die Ladung, die in dem Kondensator 424 gespeichert ist, wird schnell mit dem Zeitablauf von T40 entladen und der Pegel der Hochspannung VP fällt dement­ sprechend. Bei T = T41 fällt die Hochspannung VP auf ungefähr denselben Pegel wie die Zenerspannung ZD der Zenerdiode 454 (auf ZD = 20 V in dieser Ausführungsform festgelegt). Da die Zenerdiode 454 deshalb umgekehrt vorgespannt ist, wird die Zufuhr eines Basisstroms zu dem Umschalttransistor 452 unterbrochen und der Umschalttransistor 452 schaltet sich aus.

Da das erste Steuersignal S1 sich immer noch bei einem hohen Pegel zu dieser Zeit befindet, wird der Schalttransistor 451 in einem leitenden Zustand gehalten. Bei T = T42 schaltet sich der Umschalttransistor 451 jedoch ebenso aus, und zwar in Antwort auf die Abnahme bzw. das Fallen des ersten Steuersignales S1 auf einen niedrigen Pegel. Fig. 15 zeigt, daß VP sogar abnimmt, obwohl der Schalttransistor 441 abgeschaltet hat. Dies liegt an der Bauelement-Operationsverzögerung bzw. Bauelement-Betriebsverzögerung. Die Diode 414 wird danach in einem vorwärts vorgespannten Zustand gehalten, so daß der Konstantstrom-Versorgungsabschnitt 430 einen konstanten Strom als einen Operations-Haltestrom zum Halten des Daueroperationszustands der Solenoidspule 412 zuführt, bis das zweite Steuersignal S2 auf einen niedrigen Pegel abfällt.

Der Pegel des Erregungsstromes I, der zu der Solenoidbetätigungseinrichtung bzw. zu dem Solenoidbetätiger 411 zugeführt wird, nimmt deshalb von T = T40 schnell zu, um eine Hochgeschwindigkeitsoperation des Solenoidbetätigers 411 bei dem Anfangs-Treiberstadium zu ermöglichen. Der Erregungsstrom I erreicht seinen Höhepunkt bei T = T42, wenn die Hochspannung VP auf Null fällt, nachdem sie zuerst auf den vorgeschriebenen Pegel abgefallen ist, der durch die Zenerspannung ZD der Zenerdiode 454 festgelegt ist. Der Konstantenstrom-Zufuhrabschnitt 430 führt danach einen konstanten Strom der Solenoidspule 412 als Erregungsstrom zu.

Wie zuvor erklärt worden ist, ist der Solenoidbetätiger-Treiberapparat 400 so gestaltet, daß er zuerst die hohe Spannung VP an die Solenoidspule 412 anlegt und dann den Konstantenstrom-Treibermodus umschaltet, wenn die Hochspannung VP von dem Kondensator 424 auf einen vorgeschriebenen Pegel abgefallen ist. Es liegt deshalb an der einfachen Konfiguration und darüberhinaus ist es in Übereinstimmung mit dem Pegel der Hochspannung VP, daß ein optimaler Spitzenstrom ermöglicht wird, der durch die Hochspannung erzeugt wird, die zum schnellen Betrieb in dem Anfangs-Treiberstadium auferlegt wird. Wie man von Fig. 15 sehen kann, kann deshalb, falls die Zeit T42, die der Hinterflanke des ersten Steuersignales S1 entspricht, etwas verspätet festgelegt ist, eine Schaltung, die in der Lage ist, mit der Varianz bzw. Veränderung der Reaktanzkomponente und in der Widerstands­ komponente der Solenoidspule 412 fertig zu werden, leicht gestaltet bzw. designed werden. Zusätzlich ist der Energieverlust gering, da kein Stromdetektionswiderstand in Reihe mit der Solenoidspule 412 vorgesehen ist, und da eine strenge Zeitsteuerung nicht erforderlich ist, ist die Verwendung von teuren, Hochpräzisionsbauelementen nicht notwendig, womit die Kosten reduziert werden. Da die Lange der Spitzenstromzeitdauer auf das notwendige Minimum beschränkt ist bzw. gehalten wird, kann darüberhinaus das Hochstufen bzw. Hochfahren für den nächsten Zyklus prompt begonnen werden, was das Verkürzen der Treiberzeitdauer ermöglicht und andere Vorteile bereitstellt.

Die Erfindung läßt sich insbesondere wie folgt zusammenfassen:

Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, indem eine Hochspannung während des Anfangs-Treibstadiums angelegt wird und danach ein konstanter Haltestrom angelegt wird. Der Apparat weist einen Schalter zum Zuführen einer Hochspannungsenergie zu der elektromagnetischen Last von einem Kondensator zum Speichern der Hochspannungsenergie und eine Steuer­ schaltung auf, die auf ein elektrisches Signal zum Starten des Treibens der elektromagnetischen Last und auf die Ausgangsspannung des Kondensators anspricht. Die Steuerschaltung schaltet beim Anlegen des elektrischen Signals ein und bleibt auf "EIN" bis die Ausgangsspannung einen vorgeschriebenen Pegel bzw. einen vorbestimmten Pegel erreicht. Der Apparat dieser Konfiguration ermöglicht mit einer einfachen Schaltung ein optimales Timing beim Umwechseln von einem Hochspannungsanlege-Modusbetrieb zu einem Haltemodus-Betrieb.

Bezugszeichenliste

Fig. 1
2 Spannungs-Aufwärtsschaltung
3 Anfangsstrom-Anlege-Umschaltschaltung
4 Hochspannungsversorgungsabschnitt
5 Erste Auswahlschaltung
6A Tyristor-Treiberschaltung
7A Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung
8A Haltestrom-Zuführschaltung
10 Zweite Auswahlschaltung
11A Gegenerregungs-Stromzufuhrschaltung

Fig. 7
(A) Steuerpulssignal PS1
(B) Transistor 71
(C) Transistor 72
(D) Transistor 32
(E) Transistor 31
(F) Hochspannung VP
(G) Solenoidventilstrom S1
(H) Solenoidventilspannung SV
(I) Schalttransistoren 92, 93, 94
(J) Strom i, der durch den Stromdetektionswiderstand 82 fließt
(K) Transistor 81
(L) Transistor 121, Thyristor 110

Fig. 9
211 Spannungs-Aufwärts-Schaltung
212 Hochspannungsschalter
213 Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung
214 Niedrigspannungs-Schalter
215 Stromdetektionsabschnitt
216 Konstantstromschaltung
218 FW-Schaltung
219 Gegenerregungsschaltung
SV Solenoidventilspannung

Fig. 10
(A) Solenoidventil-Treibersignal DS
(B) Zeitsteuersignal So
(C) Hochspannungsschalter 212
(D) Niedrigspannung-Schalter 214
(E) Solenoidventilspannung VS
(F) Solenoidventilstrom IS
(G) Kondensatorspannung VC
(H) FW-Steuersignal FC
(I) Zustand der FW-Schaltung 218

Fig. 11
213 Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung
216 Konstantenstromschaltung

Fig. 12
214 Niedrigspannung-Schalter
215 Stromdetektionsabschnitt
216 Konstantenstromschaltung
218 FW-Schaltung
219 Gegenerregungsschaltung
SV Solenoidventilspannung

Fig. 13
(A) Solenoidventil-Treibersignal DS
(B) Niedrigspannung-Schalter
(C) Solenoidstrom IS
(D) Solenoidventilspannung VS
(E) Kondensatorspannung VC
(F) Zustand der FW-Schaltung 218

Fig. 14
430 Konstantenstrom-Zufuhrabschnitt

Fig. 15
(C) Transistor 451
(D) Transistor 452
(E) Transistor 441

Fig. 16
502 Hochspannungs-Versorgungseinheit
503 Haltstrom-Zufuhreinheit
504 Umkehrstrom-Zufuhreinheit
505 Steuersignal-Erzeugungseinheit

Claims (20)

1. Verfahren zum Treiben einer elektromagnetischen Last, indem in Antwort auf ein gegebenes Steuerpulssignal eine Hochspannung an die elektromagnetische Last in einem Anfangstreiberstadium angelegt wird, um die elektromagnetische Last schnell zu betätigen, indem danach auf einen konstanten Strom-Treiberzustand übergegangen wird, und indem eine Gegenerregung an die elektromagnetische Last angelegt wird, nachdem das Treiben derselben beendet worden ist, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
in Antwort auf ein Steuerpulssignal wird eine Hochspannung an die elektromagnetische Last für eine vorgeschriebene Zeitdauer, beginnend mit einem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales angelegt,
in Antwort auf eine gegenelektromotorische Kraft, die in der elektro­ magnetischen Last nach dem Unterbrechen des Anlegens der Hochspannung an die elektromagnetische Last erzeugt wird, wird die elektromagnetische Last mit einem konstanten Strom versorgt, der zum Halten des Betriebs der elektromagnetischen Last bis zu einem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales benötigt wird,
die gegenelektromotorische Kraft, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, wird verwendet, um eine elektrische Energie in der Energiespeichereinrichtung zu speichern, und
in Antwort auf das Steuerpulssignal wird damit begonnen, eine elektrische Energie, die in der Energiespeichereinrichtung gespeichert ist, der elektro­ magnetischen Last als einen Gegenerregungsstrom zu dem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales zuzuführen.

2. Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, der an der Hochspannungs­ seite der elektromagnetischen Last bzw. hochseitig der elektromagnetischen Last vorgesehen ist, von der ein Anschluß mit der Erde verbunden ist, und der auf ein gegebenes Steuerpulssignal anspricht, um schnell die elektromagnetische Last durch Anlegen einer Hochspannung in einem Anfangs-Treiberstadium zu betätigen, danach in einen Konstantenstrom-Treiberzustand überzugehen und eine Gegenerregung nach Beendigung des Treibens zu bewirken, wobei der Apparat folgendes aufweist:
einen Hochspannungs-Versorgungsabschnitt zum Erzeugen einer Hochspannung zum Anlegen an die elektromagnetische Last,
eine Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung, die auf das Steuerpulssignal zum Steuern des Hochspannungs-Versorgungsabschnittes anspricht, um ihn zu veranlassen, eine Hochspannung an die elektromagnetische Last für eine vorgeschriebene Zeitdauer anzulegen, die mit einem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales beginnt,
einen Haltestrom-Zufuhrabschnitt, der auf die gegenelektromotorische Kraft anspricht, die in der elektromagnetischen Last nach dem Unterbrechen der Hochspannung erzeugt wird, die an die elektromagnetische Last durch den Hochspannungs-Versorgungsabschnitt angelegt wird, zum Starten der Zufuhr eines Betriebshaltestroms bzw. Operationshaltestroms zu der elektromagnetischen Last und zum Fortsetzen der Zufuhr davon bis zu einem Hinterflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales, wodurch ein Konstantenstrom-Treiben der elektromagnetischen Last bewirkt wird,
eine Energiespeicherschaltung zum Speichern einer elektrischen Energie, die die gegenelektromotorische Kraft verwendet, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, und
eine Gegenerregungs-Stromzufuhr-Steuerschaltung, die auf das Steuerpuls­ signal anspricht, zum Starten der Zufuhr einer elektrischen Energie, die in der Energiespeicherschaltung gespeichert ist, zu der elektromagnetischen Last als Gegenerregungsstrom zum Zeitpunkt der Hinterflanke des Steuerpulssignals.

3. Apparat nach Anspruch 2, bei welchem der Hochspannungs-Versorgungsabschnitt eine Aufwärtsschaltung bzw. Hochstufschaltung zum Erzeugen einer Hochspannung und eine Umschaltschaltungseinrichtung zum Steuern des Anlegens der Hoch­ spannung, die durch die Aufwärtsschaltung bzw. Hochstufschaltung erzeugt wird, an die elektromagnetischen Last, aufweist.

4. Apparat nach Anspruch 3, bei welchem die Umschaltschaltungseinrichtung eine Halbleiterschaltungsvorrichtung beinhaltet, deren leitender Zustand in Antwort auf eine Steuerausgabe von der Hochspannungs-Anlege-Steuerschaltung gesteuert wird, und die Hochspannung an die elektromagnetische Last angelegt wird, wenn die Halbleiterumschaltvorrichtung leitend gemacht wird.

5. Apparat nach Anspruch 4, bei welchem die Umschaltschaltungseinrichtung weiter eine Leitungs-Steuerschaltungseinrichtung, die auf die Hochspannung anspricht, und die Steuerausgabe zum Steuern des leitenden Zustands der Halbleiterumschaltvor­ richtung bzw. des Halbleiterumschaltbauelements in Übereinstimmung mit der Steuerausgabe, nur wenn die Hochspannung gleich oder größer als ein vor­ geschriebener Wert ist, umfaßt.

6. Apparat nach Anspruch 4, bei welchem die Steuerausgabe von der Hochspan­ nungs-Anlege-Steuerschaltung ein Signal ist, um die Halbleiterumschaltvorrichtung nur für eine vorgeschriebene Zeitdauer in einen leitenden Zustand zu verbringen, die mit dem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales beginnt.

7. Apparat nach Anspruch 5, bei welchem die Steuerausgabe von der Hochspan­ nungs-Anlege-Steuerschaltung ein Signal ist, um die Halbleiterumschaltvorrichtung nur für eine vorgeschriebene Zeitdauer in einen leitenden Zustand zu verbringen, die mit dem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignales beginnt.

8. Apparat nach Anspruch 2, bei welchem die Hochspannungs-Anlege-Steuer­ schaltung eine Integrationsschaltung zum Integrieren des Steuerpulssignals, eine erste Schalttransistorvorrichtung, deren leitender Zustand für eine vorbestimmte Zeitdauer beginnend mit dem Vorderflanken-Zeitpunkt des Steuerpulssignals in Antwort auf die Ausgabe bzw. das Ausgangssignal der Integrationsschaltung bei einem leitenden Zustand aufrechterhalten wird, und eine zweite Schalttransistorvorrichtung aufweist, die eine Eingangsschaltung aufweist, in die das Steuerpulssignal eingegeben wird und mit der die erste Schalttransistorvorrichtung verbunden ist, wodurch die zweite Schalttransistorvorrichtung eine Steuersignal zum Steuern des Hochspannungs- Versorgungsabschnittes in Antwort auf das Steuerpulssignal und den leitenden Zustand der ersten Schalttransistorvorrichtung ausgibt.

9. Apparat nach Anspruch 2, bei welchem die Energiespeicherschaltung einen Kondensator umfaßt, der durch die gegenelektromotorische Kraft geladen wird, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird.

10. Apparat nach Anspruch 9, bei welchem die Energiespeicherschaltung weiter eine Diode zwischen dem Kondensator und der elektromagnetischen Last umfaßt, um einen Pfad zum Laden durch die gegenelektromotorische Kraft, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, zu verwirklichen bzw. aufzubauen.

11. Apparat nach Anspruch 9, bei welchem der Haltestrom-Zufuhrabschnitt eine Schwungradschaltung zum Zuführen eines Schwungradstromes zu der elektro­ magnetischen Last umfaßt, wenn die Ladespannung des Kondensators kleiner wird, als ein vorgeschriebener negativer Wert während einer elektromagnetischen Lasttreiber-Zeitdauer, die durch das Steuerpulssignal festgelegt ist, und der einen Konstant-Strom-Steuerabschnitt umfaßt, um den Wert des Stromes zu detektieren, der der elektromagnetischen Last zugeführt wird, und um, wenn der detektierte Stromwert gleich oder weniger ist, als ein vorgeschriebener Basiswert, den Treiberstrom der elektromagnetischen Last zuzuführen, um die elektromagnetische Last mit dem erforderlichen im wesentlichen konstanten Strom zu versorgen.

12. Apparat nach Anspruch 11, bei welchem die Schwungradschaltung eine Schwungraddiode zum Ausbilden eines Strompfades zum Zuführen eines Schwungradstromes zu der elektromagnetischen Last, eine Ein/Aus-Schaltein­ richtung, die mit der Schwungraddiode in Reihe geschaltet ist, um den Schwungrad­ strom ein- und auszuschalten, und eine Ein/Aus-Steuereinrichtung umfaßt, die auf das Steuerpulssignal und die Ladespannung des Kondensators zum Steuern der Ein/Aus-Schalteinrichtung anspricht, um den Schwungradstrom auszuschalten, wenn, während eines elektromagnetischen Lasttreibe-Zeitabschnittes, der durch das Steuerpulssignal festgelegt ist, die Ladespannung bzw. die Ladungsspannung des Kondensators kleiner wird, als ein vorgeschriebener negativer Wert.

13. Apparat nach Anspruch 11, bei welchem der Konstantenstrom-Steuerabschnitt eine Stromdetektionseinrichtung zum Detektieren des Werts des Stromes umfaßt, der durch die elektromagnetische Last hindurchgeführt wird, und eine Einrichtung umfaßt, die auf eine Detektionsausgabe der Stromdetektionseinrichtung anspricht, um eine Gleichstrom-Spannung an die elektromagnetische Last anzulegen, um den Antriebsstrom dadurch hindurchzuleiten, wenn der detektierte Stromwert gleich oder niedriger ist, als der vorgeschriebene Basisstromwert.

14. Apparat nach Anspruch 13, bei welchem die Stromdetektionseinrichtung ein Widerstand ist, der mit der elektromagnetischen Last in Reihe geschaltet ist.

15. Apparat nach Anspruch 2, bei welchem die Gegenerregungs-Stromversorgungs- Steuerschaltung eine Thyristorvorrichtung umfaßt, die zwischen der Energiespeicher­ schaltung und der elektromagnetischen Last angeschlossen ist, und eine Triggersignal-Erzeugungseinrichtung umfaßt, um ein Triggerpulssignal zu dem Zeitpunkt der Hinterflanke des Steuerpulssignales zu erzeugen, wobei die Thyristorvorrichtung bzw. das Thyristorbauelement in den leitenden Zustand durch das Triggerpulssignal geschaltet wird, um die elektrische Energie, die in der Energiespeicherschaltung gespeichert ist, der elektromagnetischen Last zuzuführen, um die elektromagnetische Last gegenzuerregen.

16. Verfahren zum Treiben einer elektromagnetischen Last durch Anlegen einer Hochspannung an die elektromagnetische Last für eine vorgeschriebene Zeitdauer, um sie bei einem Anfangs-Treiberstadium davon zu treiben, danach wird der Strom, der durch die elektromagnetische Last hindurchgelangt, verringert, der Schwungrad­ strom zu der elektromagnetischen Last von einer Schwungradschaltung ab der Zeit der Unterbrechung der Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Last am Ende der vorgeschriebenen Zeitdauer bis zu der Zeit der Beendung des Treibens der elektromagnetischen Kraft zugeführt, ein Kondensator wird geladen, indem eine selbstinduzierte Energie, die in der elektromagnetischen Last durch das Unterbrechen der Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Last erzeugt wird, verwendet wird, und eine Ladespannung des Kondensators wird an die elektromagnetische Last zum Gegenerregen der elektromagnetischen Last nach dem Beenden des Treibens derselben angelegt, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
eine Steuerung wird basierend auf dem Absolutwert der Ladespannung des Kondensators bewirkt, nachdem das Treiben der elektromagnetischen Last durch das Anlegen einer Hochspannung geendet hat, um die Versorgung des Schwungrad­ stromes zu der elektromagnetischen Last durch die Schwungradschaltung zu stoppen und um den Kondensator durch die selbstinduzierte Energie zu laden, die in der elektromagnetischen Last erzeugt wird, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators gleich oder weniger wird, als ein vorgeschriebener Wert, und um eine Zufuhr des Schwungradstromes zu der elektromagnetischen Last durch die Schwungradschaltung durchzuführen und um ein Laden des Kondensators zu sperren bzw. zu deaktivieren, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators größer als der vorgeschriebene Wert wird.

17. Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, der folgendes aufweist:
einen Stromsteuerabschnitt zum Ein/Aus-Steuern eines Stromes, der durch die elektromagnetische Last fließt, um die elektromagnetische Last mit einem erforderlichen konstanten Strom zu treiben,
eine Schwungradschaltung, um einen Schwungradstrom zu der elektro­ magnetischen Last zuzuführen, wenn die Stromversorgung zu der elektromagneti­ schen Last durch den Stromsteuerabschnitt abgeschaltet wird, und
eine Gegenerregungsschaltung, die einen Kondensator enthält, der durch die selbstinduzierte Energie geladen wird, die in der elektromagnetischen Last durch eine Unterbrechung des Treiberstromes zu der elektromagnetischen Last erzeugt wird, und die die Ladespannung des Kondensators zu der elektromagnetischen Last zur Gegenerregung der elektromagnetischen Last nach Beendigung des Treibens der elektromagnetischen Last anlegt,
wobei die Zufuhr des Schwungradstromes durch die Schwungradschaltung zu der elektromagnetischen Last gestoppt wird und der Kondensator geladen wird, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators gleich oder weniger wird, als ein vorgeschriebener Wert, und wobei eine Zufuhr eines Schwungradstromes zu der elektromagnetischen Last durch die Schwungradschaltung durchgeführt wird und ein Laden des Kondensators gesperrt bzw. deaktiviert wird, wenn der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators größer wird, als der vorgeschriebene Wert.

18. Apparat nach Anspruch 17, bei welchem die Schwungradschaltung eine Schwungraddiode zum Ausbilden eines Strompfades zum Leiten bzw. Führen des Schwungradstromes zu der elektromagnetischen Last, eine Ein/Aus-Schaltein­ richtung, die in Reihe mit der Schwungraddiode geschaltet ist, um den Schwungrad­ strom ein- und auszuschalten, und eine Ein/Aus-Steuerschaltung umfaßt, die zum Steuern der Ein/Aus-Schalteinrichtung auf die Ladespannung des Kondensators anspricht, um den Schwungradstrom auszuschalten, wenn, während der Zeitdauer des Treibens der elektromagnetischen Last, der Absolutwert der Ladespannung des Kondensators kleiner wird, als ein vorgeschriebener Wert.

19. Apparat zum Treiben einer elektromagnetischen Last, der eine Hochspannung an die elektromagnetische Last während einem Anfangs-Treiberstadium anlegt, um die elektromagnetische Last bei einer hohen Geschwindigkeit zu betätigen, und der danach einen Haltestrom mit einem erforderlichen bzw. benötigten konstanten Pegel an die elektromagnetische Last anlegt, um sie in einem Dauerbetriebszustand zu halten, wobei der Apparat folgendes aufweist:
einen Hochspannungs-Versorgungsabschnitt, der einen Kondensator enthält, um eine Hochspannungsenergie für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb der elektromagnetischen Last zu speichern,
eine Schalteinrichtung, die zwischen dem Kondensator und der elektro­ magnetischen Last vorgesehen ist, um eine Hochspannungsenergie von dem Kondensator zu der elektromagnetischen Last zu führen, und
eine Steuerschaltungseinrichtung, die auf ein elektrisches Signal zum Starten des Treibens einer elektromagnetischen Last und die Ausgangsspannung des Kondensators zum Steuern der Schalteinrichtung anspricht, um vom Anlegen des elektrischen Signals bis zum Fallen der Ausgangsspannung auf einen vorgeschriebe­ nen Wert einzuschalten.

20. Apparat nach Anspruch 19, bei welchem die Steuerschaltungseinrichtung ein erstes Transistorbauelement bzw. eine erste Transistorvorrichtung, das bzw. die auf das elektrische Signal zum Ausführen einer Ein/Aus-Steuerung anspricht, ein zweites Transistorbauelement bzw. eine zweite Transistorvorrichtung, das bzw. die zwischen der ersten Transistorvorrichtung und der Schaltvorrichtung vorgesehen ist, und eine Diodenvorrichtung bzw. ein Diodenbauelement umfaßt, um den Pegel der Ausgangsspannung von dem Kondensator zu verschieben und sie auf einen Steuereingang der zweiten Transistorvorrichtung anzulegen, wobei die ersten und zweiten Transistorvorrichtungen sich einschalten und die Schaltungseinrichtung auf einen Einzustand gesteuert wird bzw. eingeschaltet wird, wenn die erste Transistorvorrichtung durch das elektrische Signal eingeschaltet wird und der Pegel der Ausgangsspannung gleich oder größer ist, als ein vorgeschriebener Wert, der größer ist, als der Wert der Pegelverschiebung durch das Diodenbauelement.