EP0704097B1 - Process and device for controlling electromagnetic consumers - Google Patents

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EP0704097B1
EP0704097B1 EP19950913053 EP95913053A EP0704097B1 EP 0704097 B1 EP0704097 B1 EP 0704097B1 EP 19950913053 EP19950913053 EP 19950913053 EP 95913053 A EP95913053 A EP 95913053A EP 0704097 B1 EP0704097 B1 EP 0704097B1
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EP
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energy
switching means
phase
capacitor
characterized
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EP19950913053
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Torsten Henke
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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    • H01F7/1805Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H01F7/1816Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current making use of an energy accumulator
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
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    • F02D2041/2006Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening by using a boost capacitor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2041/2024Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
    • F02D2041/2027Control of the current by pulse width modulation or duty cycle control
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    • F02D2041/2068Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements
    • F02D2041/2072Bridge circuits, i.e. the load being placed in the diagonal of a bridge to be controlled in both directions

Abstract

A process and device are disclosed for controlling an electromagnetic consumer (100), in particular an electrovalve for controlling the amount of injected fuel. An energy-storage element (145) is arranged between a half bridge and a voltage source (Ubat).

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to an apparatus and a method for driving an electromagnetic load according to the preambles of the independent claims.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers ist aus der US 3 896 346 bekannt. An apparatus and a method for driving an electromagnetic load is known from US 3,896,346. Diese Schrift zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers mittels einer Halbbrücke. This document shows a method and a device for actuating an electromagnetic load by means of a half-bridge. Dabei ist vorgesehen, daß zwei Verbraucher abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet werden. It is provided that two consumers are alternately turned on and off. Dabei wird die beim Ausschalten des einen Verbrauchers freiwerdende Energie in den gleichzeitig einzuschaltenden anderen Verbraucher umgeladen. The released when turning the one consumer of energy transferred at the same time to be switched on other consumers. Da der Stromabfall und der Stromanstieg nicht völlig deckungsgleich sind, wird ein kleiner Teil der Energie in einem Kondensator zwischengespeichert. Since the current drop and the current rise are not completely congruent, a small part of the energy is temporarily stored in a capacitor. Dieser Kondensator ist parallel zur Halbbrücke bzw. parallel zu der Spannungsquelle geschaltet. This capacitor is connected in parallel to the half-bridge and parallel to the voltage source.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß sich die Vorteile dieser Schaltung nur dann ergeben, wenn zwei Verbraucher komplementär geschaltet werden. A disadvantage of this arrangement is that the advantages of this circuit only arise if two loads are switched complementary. Sollen zwei Verbraucher unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden, so kann diese Anordnungen nicht verwendet werden. If two loads are switched independently of each other and off, these arrangements can not be used.

Die EP 088 445 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers. The EP 088 445 shows a method and a device for controlling a consumer. Hier wird eine H-Brückenschaltung verwendet. Here is an H-bridge circuit is used. Dies erfolgt mit Blick auf die Aufgabgenstellung, daß ein Stromfluß in unterschiedliche Richtungen durch den Verbraucher gewünscht wird. This is done with a view to Aufgabgenstellung that a current flow is desired in different directions by the consumer. Die Problematik, daß der Verbraucher möglichst schnell einschalten soll, wird nicht angesprochen. The problem that the consumer should switch as quickly as possible, is not addressed.

Ferner sind Vorrichtungen und Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers (100), insbesondere eines Magnetventils zur Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, mittels einer Halbbrücke bekannt. Furthermore, devices and methods for actuating an electromagnetic load (100), in particular a solenoid valve for controlling the fuel quantity, by means of a known half bridge. Bei diesen Vorrichtungen wird die beim Abschalten freiwerdende Energie mittels Zenerdioden in Wärme umgesetzt und geht verloren. In these devices, the released when switching off energy is converted into heat by means of Zener diodes and lost.

Eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbraucher ist aus der DE-OS 37 02 680 bekannt. A device for driving an electromagnetic consumer is known from DE-OS 37 02 680th Dort wird eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers beschrieben. There, a circuit arrangement for driving an electromagnetic load is described. Eine in Reihe zum Verbraucher angeordnetes elektronisches Schaltelement ist durch einen Löschkreis überbrückbar. A arranged in series to the consumer electronic switching element is bridged by a quenching circuit. Dieser Löschkreis enthält einen Energiespeicher in Form eines Kondensators zur Aufnahme, der im Verbraucher gespeicherten Energie. This turn-off circuit includes an energy storage in the form of a capacitor for receiving the energy stored in the consumer. Nachteilhaft bei dieser Schaltungsanordnung ist, daß sie bauteileaufwendig ist und zur Energiezwischenspeicherung einen voluminösen Kondensator erfordert, der ständig mindestens auf Versorgungsspannung geladen ist. A disadvantage of this circuit arrangement is that it is complicated and components for intermediate storage of energy requires a bulky capacitor which is continuously charged at least on supply voltage. Neben dem Kondensator sind wenigstens zwei Seriendioden erforderlich. In addition to the capacitor, two series diodes are at least required.

Bei dieser Einrichtung wird bei jedem Schaltvorgang, die in dem Verbraucher gespeicherte Energie in einem Kondensator gespeichert. With this device with each gear change, the information stored in the consumer energy stored in a capacitor. Diese zwischengespeicherte Energie wird bei der nächsten Ansteuerung in einen zweiten Verbraucher geleitet. This temporarily stored energy is directed at the next control in a second consumer.

Ferner ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers aus der DE-OS-37 34 415 bekannt. Furthermore, a device for controlling a consumer from DE-OS 37 34 415 is known. Dort wird die beim Abschalten frei werdende Energie in einem Kondensator gespeichert. There, the heat released during turn-off energy is stored in a capacitor. Beim Einschalten wird die gespeicherte Energie dem Verbraucher zugeführt. When you turn the stored energy is delivered to the consumer. Hierzu sind gegenüber einer Einrichtung ohne Energierückführung wenigstens zwei weitere Schaltmittel erforderlich. For this purpose, at least two further switching means are required with respect to a device without energy recovery.

Aufgabe der Erfindung OBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers eine möglichst einfach aufgebaute Einrichtung bereitzustellen, mit der der Einschaltvorgang beschleunigt und der Gesamtenergieverbrauch minimiert wird. The invention has for its object to provide a simply constructed means possible in a device for actuating an electromagnetic load, with the switch-accelerated and the total energy consumption is minimized.

Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche weist den Vorteil auf, daß sich eine verlustfreie Löschung ergibt. The inventive circuit arrangement with the features of the independent claims has the advantage that there is a lossless deletion. Desweiteren kann, durch die Wiederverwendung der beim Löschvorgang gespeicherten Energie beim Einschalten, der Stromanstieg vergrößert werden. Furthermore, by reusing the stored energy during the erasing operation, the current rise, when switching on can be increased. Dies führt wiederum dazu, daß sich die Magnetventilschaltzeit verringert. This in turn means that the solenoid valve switching time decreases. Diese Vorteile werden bei einem geringen Bauteileaufwand erreicht. These advantages are achieved with a low component count. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further advantageous embodiments are characterized in the subclaims.

Zeichnung drawing

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird nachstehend anhand den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. The inventive device is explained below with reference to the shown in the drawings embodiments. Es zeigen Figur 1 eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung, Figur 2 verschiedene über der Zeit aufgetragenen Signale und die Figuren 3 und 4 verbesserte Schaltungsanordnungen. 1 shows a circuit arrangement of the device according to the invention, FIG 2 different applied over the time signals and the Figures 3 and 4. improved circuitry.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of Embodiments

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird bevorzugt bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen, eingesetzt. The device of the invention is preferably used in internal combustion engines, especially in compression-ignition internal combustion engines. Dort wird die Kraftstoffzumessung mittels elektromagnetischer Ventile gesteuert. There, the fuel metering is controlled by means of electromagnetic valves. Diese elektromagnetischen Ventile werden im Folgenden als Verbraucher bezeichnet. These electromagnetic valves are referred to as consumers. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt, sie kann überall dort eingesetzt werden, wo schnell schaltende elektromagnetische Ventile benötigt werden. The invention is not limited to this application, it can be used everywhere where fast-switching solenoid valves are needed.

Bei solchen Anwendungen legen der Öffnungs- und Schließzeitpunkt eines Magnetventils den Einspritzbeginn bzw. das Einspritzende fest. In such applications, the opening and closing time set a solenoid valve determines the start of injection and the end of injection.

Üblicherweise wird der Zeitraum zwischen der Ansteuerung des Magnetventils und dem tatsächlichen Öffnen bzw. Schließen des Magnetventils als Schaltzeit bezeichnet. Typically, the time period between the actuation of the solenoid valve and the actual opening or closing of the solenoid valve is referred to as switching time. Insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen ist es wünschenswert, daß die Schaltzeit möglichst gering ist. In particular with diesel engines, it is desirable that the switching time is minimized.

Zur Erzielung möglichst kleiner Schaltzeiten ist ein möglichst schneller Kraftaufbau bzw. Kraftabbau im Verbraucher erforderlich. To achieve the smallest possible switching times fast as possible force structure and force reduction in the load is required. Ein solcher schneller Kraftaufbau bzw. Kraftabbau kann durch einen entsprechend schnellen Stromaufbau bzw, Stromabbau erzielt werden. Such rapid force build-up and power degradation can or by a correspondingly rapid current build-up, power loss can be achieved.

In Figur 1 sind die wesentlichsten Elemente der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. In Figure 1 the essential elements of the device according to the invention are shown. Mit 100 ist der anzusteuernde Verbraucher bezeichnet. With 100 to be driven consumer is referred. Ein erster Anschluß des Verbrauchers 100 steht mit einem Verknüpfungspunkt 105 und der zweite Anschluß mit einem Verknüpfungspunkt 110 in Verbindung. A first terminal of the load 100 is connected to a junction point 105 and the second terminal connected to a node 110 in communication. Der Verknüpfungspunkt 105 ist über ein erstes Schaltmittel 115 mit dem Masseanschluß 120 verbunden. The connection point 105 is connected via a first switching means 115 to the ground terminal 120th Der zweite Verknüpfungspunkt 110 steht mit der Kathode einer ersten Diode 125 in Kontakt. The second connection point 110 is connected to the cathode of a first diode 125 in contact. Die Anode der ersten Diode 125 liegt auf Massepotential. The anode of the first diode 125 is connected to ground potential.

Des weiteren steht der Verknüpfungspunkt 105 mit der Anode einer zweiten Diode 130 in Kontakt. Furthermore is the point of attachment 105 to the anode of a second diode 130 in contact. Der Verknüpfungspunkt 110 steht über ein zweites Schaltmittel 135 mit der Kathode der zweiten Diode 130 in Kontakt. The connection point 110 is connected via a second switching means 135 to the cathode of the second diode 130 in contact.

Der Verbindungspunkt zwischen der Kathode der zweiten Diode 130 und dem Schaltmittel 135 steht zum einen mit der Kathode einer dritten Diode 140 und dem einen Anschluß eines Kondensators 145 in Kontakt. The connection point between the cathode of the second diode 130 and the switching means 135 is the one connected to the cathode of a third diode 140 and to one terminal of a capacitor 145 in contact. Der zweite Anschluß des Kondensators 145 und die Anode der dritten Diode 140 stehen mit einer Spannungsquelle in Verbindung, die diese mit Versorgungsspannung U bat beaufschlagt. The second terminal of the capacitor 145 and the anode of the third diode 140 are connected to a voltage source in combination, these asked applied supply voltage U.

Die Anordnung des Verbrauchers 100, der beiden Schaltmittel 115 und 135 sowie der ersten und zweiten Diode 125 und 130 wird üblicherweise als Halbbrücke bezeichnet. The arrangement of the consumer 100, the two switching means 115 and 135 as well as the first and second diodes 125 and 130 is commonly referred to as half-bridge.

Üblicherweise werden bei der Kraftstoffzumessung in Brennkraftmaschinen mehrere Magnetventile benötigt. Usually, several solenoid valves are required in the fuel metering in internal combustion engines. Gestrichelt ist eine Ausführungsform mit zwei Magnetventilen dargestellt. Dashed line shows an embodiment with two solenoid valves. In diesem Fall ist die Kathode einer weiteren Diode 131 mit der Kathode der Diode 130 verbunden. In this case, the cathode of another diode 131 with the cathode of diode 130 is connected. Die Anode der weiteren Diode 131 steht mit einem Schaltmittel 116 und dem einen Anschluß des weiteren Verbrauchers 101 in Kontakt. The anode of another diode 131 is connected to a switching means 116 and to one terminal of the further consumer 101 in contact. Über das Schaltmittel 116 steht die Anode der Diode 131 und der eine Anschluß des Verbrauchers 101 mit Masse in Verbindung. Via the switching means 116, the anode of the diode 131 and one terminal of the load 101 to ground is connected. Der zweite Anschluß des Verbrauchers 101 ist mit der Kathode der Diode 125 bzw. mit dem Verknüpfungspunkt 110 kontaktiert. The second terminal of the load 101 is contacted with the cathode of diode 125 and to the connection point 110th

In entsprechender Weise können noch weitere Verbraucher beschaltet werden. Correspondingly, more consumers can still be connected.

Bei der Ansteuerung des Verbrauchers in dieser Schaltungsanordnung mit charakteristischem Stromprofil kann man verschiedene Phasen unterscheiden. In the control of the consumer in this circuit arrangement, with a characteristic power profile may be distinguished different phases. In einer ersten Phase, die in der Regel lediglich beim ersten Einschalten, bei entladenem Kondensator 145 auftritt, sind das erste Schaltmittel 115 und das zweite Schaltmittel 135 geschlossen und geben den Stromfluß durch den Verbraucher frei. In a first phase, which usually occurs only when you first turn in a discharged capacitor 145, the first switching means 115 and the second switching means 135 are closed and give the current flow through the consumer free. In dieser Phase fließt der Strom über den Pfad bestehend aus der dritten, Diode 140, dem zweiten Schaltmittel 135, dem Verbraucher 100 und dem ersten Schaltmittel 115. In this phase, the current flows through the path consisting of the third diode 140, the second switching means 135, the consumer 100 and the first switching means 115th

In einer zweiten Phase, die auch als Löschphase bezeichnet wird, sind das erste Schaltmittel 115 und das zweite Schaltmittel 135 in ihrem geöffneten Zustand. In a second phase, which is also referred to as erasing phase, the first switching means 115 and the second switching means 135 in its opened state. In dieser Phase fließt ein Strom über den Pfad bestehend aus der ersten Diode 125, dem Verbraucher 100, der zweiten Diode 130 und dem Kondensator 145. Während dieser Phase wird die im Verbraucher 100 gespeicherte Energie in den Kondensator 145 sowie der Spannungsquelle umgeladen. In this phase, a current flows through the path consisting of the first diode 125, the consumer 100, the second diode 130 and the capacitor 145. During this phase, the stored energy in the load 100 in the capacitor 145 and the voltage source is recharged. Ziel der Löschphase ist es, den durch den Verbraucher fließenden Strom in möglichst kurzer Zeit auf den Wert Null zu verringern. The aim of the clearing phase is to reduce the current flowing through the load as quickly as possible to zero.

In einer dritten Phase ist das erste Schaltmittel 115 und das zweite Schaltmittel 135 geschlossen und der Strom fließt durch den Pfad bestehend aus dem Kondensator 145, dem zweiten Schaltmittel 135, dem Verbraucher 100 und dem ersten Schaltmittel 115. In dieser Phase wird die im Kondensator 145 gespeicherte Energie in den Verbraucher zurückgeführt sowie Energie aus der Spannungsquelle in den Verbraucher übertragen. In a third phase, the first switching means 115 and the second switching means 135 is closed and the current flows through the path consisting of the capacitor 145, the second switching means 135, the consumer 100 and the first switching means 115. In this phase, in the capacitor 145 stored energy back into the consumer and transfer energy from the power source to the consumer. Diese Phase wird auch als Anzugsphase bezeichnet. This phase is also called the tightening phase. Deren Ziel es ist, durch ein hohes Stromniveau die Schließzeit des Magnetventils möglichst gering zu halten. The aim of which is to keep by a high current level, the closing time of the solenoid valve as low as possible.

In einer vierten Phase fließt der Strom über den Pfad bestehend aus der dritten Diode 140, dem zweitem Schaltmittel 135, dem Verbraucher 100 und dem erstem Schaltmittel 115. In dieser Phase wird die Verlustenergie von der Spannungsquelle bereitgestellt. In a fourth phase, the current flows through the path consisting of the third diode 140, the second switching means 135, the consumer 100 and the first switching means 115. In this stage, the loss of energy is provided by the voltage source. Die dritte Diode 140 verhindert, daß sich der Kondensator 145 positiv auflädt. The third diode 140 prevents the capacitor 145 is charging positive.

In einer fünften Phase, der sogenannten Haltestromphase verbleibt das zweite Schaltmittel 135 in seinem geschlossenen Zustand und das Schaltmittel 115 wird getaktet betrieben, dies bedeutet, es wird abwechselnd geöffnet und geschlossen. In a fifth phase, the so-called holding current phase, the second switch means remains closed in its state 135 and the switching means 115 is operated in a clocked, this means, it is alternately opened and closed. Diese erfolgt in der Regel derart, daß sich im zeitlichen Mittel ein bestimmter Stromwert einstellt. This takes place in such a rule that sets a certain current value in the time average. Während dieser Taktungsphase, in der zwischen Bestromen und Freilauf abgewechselt wird, verbleibt der Kondensator 145 in seinem entladenen Zustand. During this clock phase, is alternated between in the energizing and freewheeling, the capacitor 145 remains in its discharged state. In der Haltestromphase, wird die Verlustleistung durch Absenken des Soll-Stromniveaus und durch das Takten reduziert. In the holding current phase, the power loss is reduced by reducing the desired current level and through the bars.

Die Funktionsweise dieser Anordnung wird im folgenden anhand der Figur 2 beschrieben. The operation of this arrangement will be described below with reference to FIG. 2 In Figur 2 sind verschiedene Signale über der Zeit aufgetragen. 2 shows various signals are plotted versus time. In der ersten Zeile ist ein Ansteuersignal für das zweite Schaltmittel 135 aufgetragen, das die Ansteuerung des Magnetventils und damit den Beginn und das Ende der Kraftstoffzumessung definiert. In the first line of a drive signal for the second switching means 135 is applied, which defines the driving of the solenoid valve and thus the beginning and end of fuel metering. In der zweiten Zeile ist, der durch das Magnetventil fließende Strom, und in der dritten Zeile, die an der Kathode der Diode 140 gegen Masse anliegende Spannung, aufgetragen. , Is applied through the solenoid valve the current flowing, and in the third line, which at the cathode of diode 140 to ground voltage applied in the second line. Diese Spannung entspricht bei geschlossenem ersten Schalter 115 und zweitem Schalter 135, der über dem Magnetventil anliegenden Spannung. This voltage corresponds to closed first switch 115 and second switch 135, the voltage present across the solenoid valve voltage.

In Figur 2 sind ferner die verschiedenen Phasen dargestellt. the various phases are also shown in FIG. 2 Zum Zeitpunkt T1 gibt ein nicht dargestellte Ansteuereinheit, das in der ersten Zeile der Figur 2 dargestellte Steuersignal ab. At time T1, a drive unit, not shown, the control signal shown in the first line of Figure 2 outputs. Bei Vorliegen dieses Signals schließt das Schaltmittel 135. Bei Vorliegen des in der zweiten Zeile aufgetragenen Signals gibt das erste Schaltmittel 115 den Stromfluß frei. In the presence of this signal, the switching means includes 135. In the presence of the applied signal in the second line of the first switching means 115 is current flow freely.

Ist der Kondensator 145 bereits von einer früheren Löschphase aufgeladen, so beginnt zum Zeitpunkt T1 die dritte Phase. The capacitor 145 already charged from a previous erase phase, the third phase starts at time T1. Dies bedeutet, der in der dritten Zeile aufgetragene Strom I, der durch das Magnetventil fließt, steigt sinusförmig an. That is, the applied in the third line current I flowing through the solenoid valve increases sinusoidally. Gleichzeitig fällt die an der Kathode der dritten Diode 140 gegen Masse anliegende Spannung U K , die in der vierten Zeile dargestellt ist, cosinusförmig ab. At the same time at the cathode of the third diode 140 to ground voltage U K, which is shown in the fourth line falls off cosinusoidally. Zum Zeitpunkt T2 endet diese dritte Phase. At time T2, this third phase ends.

Zum Zeitpunkt T2 ist die an der Kathode der dritten Diode 140 anliegende Spannung U k bis auf einen Wert U bat abgefallen. At time T2, the applied voltage 140 at the cathode of the third diode is U k to a value U bat dropped. Dies bedeutet, der Kondensator 145 wird nicht mehr weiter entladen, da die am Kondensator anliegende Spannung U c den Wert Null annimmt. This means the capacitor 145 is no longer being discharged, since the voltage across the capacitor U c becomes zero. Des weiteren verhindert die dritte Diode 140 eine positive Aufladung des Kondensators 145. Furthermore, the third diode 140 prevents a positive charging of the capacitor 145th

Ab dem Zeitpunkt T2 bis zu dem Zeitpunkt T3 befindet sich die Einrichtung in der vierten Phase, in der die Versorgungsspannung die erforderliche Energie bereitstellt. From the time T2 to the time T3, the device is in the fourth phase, in which the power supply provides the required energy. Die an der dritten Diode 140 bzw. am Kondensator 140 anliegende Spannung bleibt auf dem Wert Null. The voltage applied to the third diode 140 and the capacitor 140 voltage remains at the value zero. Der Strom steigt während dieser Phase linear über der Zeit an, bis er seinen vorgegebenen Anzugstromsollwert i 1 erreicht. The current increases during this phase linearly over time until it reaches its predetermined starting current value i. 1

Abhängig von dem Typ des elektromagnetischen Verbrauchers 100 kann auch vorgesehen sein, daß in dieser Phase der Strom auf den Anzugstromsollwert i 1 entsprechend wie in der fünften Phase eingeregelt wird. Depending on the type of the electromagnetic load 100 can also be provided that is controlled in this phase of the current to the inrush current target value i 1 corresponding as in the fifth phase.

Zum dem Zeitpunkt T3 erreicht die Einrichtung die fünfte Phase, die sogenannte Taktungsphase. To time T3, the device reaches the fifth stage, called the timing phase. In dieser Phase wird durch Öffnen und Schließen des ersten Schaltmittels 115 der Strom, der durch den Verbraucher fließt, auf einen vorgebbaren Haltestromsollwert i 2 eingeregelt. In this phase, is adjusted to a predetermined holding current value i 2 by opening and closing the first switching means 115, the current flowing through the load.

Vorzugsweise wird hier ein Zweipunktregler eingesetzt, der den durch den Verbraucher fließenden Strom mit einem vorgebbaren Wert vergleicht. Preferably, a two-point regulator is used here, which compares the current flowing through the load current with a predeterminable value. Überschreitet der Strom einen oberen Wert, so öffnet lediglich das Schaltmittel 115. Unterschreitet der Strom einen unteren Wert, so öffnet das Schaltmittel 115. Dies führt dazu, daß der Strom in dieser fünften Phase zwischen dem oberen und dem unteren Wert hin und her pendelt. If the current exceeds an upper value, so only the switching means opens 115 the current falls below a lower value, the switch means 115 opens, this causes the current in this fifth phase between the upper and the lower value of traveling back and forth. In dieser fünften Phase bleibt das zweite Schaltmittel 135 geschlossen, daher findet keine Energieumladung zwischen Kondensator 140 und Verbraucher 100 statt. In this fifth phase, the second switching means 135 remains closed, therefore does not Energieumladung between capacitor 140 and load 100 instead.

An die Taktungsphase schließt sich ab dem Zeitpunkt T4 die zweite Phase an. At the timing phase, the second phase will follow from the time T4. Zum Zeitpunkt T4 enden, die in der ersten und zweiten Zeile der Figur 2 aufgetragenen Ansteuersignale. ends at the time T4, the applied in the first and second line of the Figure 2 drive signals. Dies bedeutet, daß beide Schaltmittel geöffnet werden. This means that both switching means are opened. Dies hat zur Folge, daß der Strom sinusförmig abnimmt. This has the consequence that the current decreases sinusoidally. Gleichzeitig steigt die Spannung U k am Kondensator 145 bzw. an der Kathode der dritten Diode 140 auf einen Wert U D oberhalb der Versorgungsspannung U bat an. At the same time, the voltage U k increases on the capacitor 145 and to the cathode of the third diode 140 to a value above the supply voltage U D U bat on. Dies bedeutet, der Kondensator wird wieder aufgeladen. This means the capacitor is recharged.

Erfindungsgemäß bilden der Kondensator 145 und der Verbraucher 100 einen Schwingkreis, bei dem die Energie in der zweiten Phase vom Verbraucher in die Spannungsquelle und den Kondensator 145 und in der dritten Phase aus der Spannungsquelle und dem Kondensator 145 in den Verbraucher umgeladen wird. According to the invention, the capacitor 145 and the load 100 form a resonant circuit, wherein the energy of the second phase by the consumer in the voltage source and the capacitor 145 and in the third phase from the voltage source and the capacitor is transferred at the consumer 145th Während der Taktung in der fünften Phase erfolgt keine Umladung zwischen dem Verbraucher und dem Kondensator. During the timing, in the fifth phase, no charge reversal between the consumer and the capacitor occurs.

Hieraus ergibt sich der Vorteil daß bei Beginn und Ende der Bestromung des Verbrauchers in den Phasen zwei und drei sich eine schnelle Änderung des durch den Verbraucher fließenden Stroms ergibt, was zu sehr kurzen Schaltzeiten des Verbrauchers führt. This provides the advantage that at the beginning and end of the energization of the consumer a rapid change of the current flowing through the load current results in the second and third phases resulting in very short response times of the consumer. Dadurch, daß zusätzlich zum Kondensator 145 auch die Spannungsquelle einen Teil des Schwingkreises bildet, verkürzt sich die Löschphase und die Anzugsphase und damit auch die Schaltzeiten zusätzlich. Characterized in that in addition to the capacitor 145 and the voltage source forms a part of the resonant circuit, the erasing phase and the pull-up phase and thus also the switching times shortened additionally. Dadurch ergibt sich bei gleicher Schaltzeit eine kleinere Bauform. Thus, a smaller design results with the same switching time.

Neben den verkürzten Ein/Ausschaltzeiten treten keine Energieverluste durch den Löschvorgang auf. In addition to the shortened on / off times, no energy losses occur by the deletion. Die beim Löschvorgang in den Kondensator zurückgeführte Energie wird beim Einschalten zurückgewonnen. The recycled during the erasing operation in the capacitor energy is recovered at startup.

Diese Vorteile ergeben sich im wesentlichen durch die erfindungsgemäßen Kombination einer Halbbrücke und einem geeignet geschalteten energiespeichernden Element sowie der Diode 140. Dieses energiespeichernde Element 145 ist in Reihe zwischen der Versorgungsspannung und der Halbbrücke geschaltet. These advantages result essentially by the inventive combination of a half-bridge and a suitably-connected energy-storing element, and the diode 140. This energy-storing element 145 is connected in series between the supply voltage and the half-bridge.

In der Regel ist die Selbstentladung des Kondensators 145 sehr gering. In general, the self-discharge of the capacitor 145 is very small. Lediglich beim in Gang setzen kann der Fall eintreten, daß der Kondensator teilentladen ist. Only when set in motion, it may happen that the capacitor is partially discharged. Dies führt dazu, daß beim Bestromen des Verbrauchers dieser erste Stromaufbau langsamer erfolgt. As a result, that occurs when current is supplied to the consumer of this first current build slowly. Um diesen Nachteil zu beheben wird die in Figur 3a dargestellte weitere Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen. In order to eliminate this disadvantage the embodiment shown in Figure 3a further embodiment of the invention is proposed.

Neben den bereits in Figur 1 beschriebenen Bauelementen, die gleich wie in Figur 1 bezeichnet sind, ist ein weiteres Schaltmittel 200 zwischen der Versorgungsspannung und dem Kondensator 145 angeordnet. In addition to those already described in Figure 1 components that are the same as indicated in Figure 1, a further switching means 200 is disposed between the supply voltage and the capacitor 145th Der Verbindungspunkt zwischen diesem Schaltmittel 200 steht ein zusätzliches Schaltmittel 220 mit Masse in Verbindung. The connection point between said switching means 200 is an additional switch means 220 connected to ground. Um den Kondensator aufzuladen, werden die Schaltmittel 135 und 115 geöffnet, das zusätzliche Schaltmittel 220 geschlossen und das weitere Schaltmittel 200 ebenfalls geöffnet. To charge the capacitor, the switching means are opened 135 and 115, the additional switching means 220 are closed and the further switching means 200 is also opened. Dadurch wird der Kondensator auf Versorgungsspannung aufgeladen, so daß für den ersten Stromaufbau nach längerem Stillstand zusätzliche Energie zur Beschleunigung des Stromaufbaus zur Verfügung steht. Thereby, the capacitor is charged to the supply voltage, so that is available for the first stream structure after a prolonged standstill additional energy to accelerate the current buildup.

In Figur 3b ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. 3b shows a further embodiment. Neben den bereits in Figur 3a gezeigten Elementen ist zwischen dem zusätzlichen Schaltmittel 220 und dem weiteren Schaltmittel 200 eine Induktivität 210 angeordnet. Apart from the already shown in figure 3a elements 220 and the further switching means 200 is arranged an inductor 210 between the additional switching means. Diese Schaltung besitzt den Vorteil, daß der Kondensator durch den aus Induktivität 210 und Kondensator 145 gebildeten Schwingkreis auf eine Spannung aufgeladen wird, die der doppelten Versorgungsspannung entspricht. This circuit has the advantage that the capacitor is charged by the inductor 210 and capacitor 145 of the resonant circuit formed on a voltage which corresponds to twice the supply voltage.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Figure 4 shows a further embodiment of the invention. Neben den bereits in Figur 1 beschriebenen Bauelementen, die gleich wie in Figur 1 bezeichnet sind, ist ein weiteres Schaltmittel 200 zwischen der Versorgungsspannung und dem Kondensator 145 angeordnet. In addition to those already described in Figure 1 components that are the same as indicated in Figure 1, a further switching means 200 is disposed between the supply voltage and the capacitor 145th Der Verbindungspunkt zwischen diesem Schaltmittel 200 und dem Kondensator 145 steht mit dem Verbindungspunkt zwischen Diode 130, Verbraucher 100 und Schaltmittel 115 in Kontakt. The connection point between said switching means 200 and the capacitor 145 is connected to the junction between diode 130, load 100 and switching means 115 in contact.

Ferner steht der Verbindungspunkt 110 über ein Schaltmittel 400 mit Masse in Verbindung. Further, the connection point 110 via a switching means 400 is connected to ground.

Um den Kondensator 145 aufzuladen, werden die Schaltmittel 135 und 115 geöffnet, die Schaltmittel 200 und 400 geschlossen. To charge the capacitor 145, the switching means are open 135 and 115, the switching means 200 and 400 closed. Dadurch wird der Kondensator auf eine Spannung, die der doppelten Versorgungsspannung entspricht aufgeladen. Thereby, the capacitor is charged to a voltage which corresponds to twice the supply voltage. Bei dieser Ausführungsform übernimmt der Verbraucher 100 die Aufgaben der Drossel 210. In this embodiment, the consumer acquires 100 the tasks of the throttle 210th

Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, daß eine entsprechende Aufladung des Kondensators, wie bei der Einrichtung gemäß Figur 3b möglich ist, wobei aber keine zusätzliche Drossel benötigt wird. In this embodiment, it is advantageous that an appropriate charging of the capacitor, as in the apparatus of FIG 3b is possible, however, no additional reactor is needed.

Die Schaltmittel sind vorzugsweise als Transistoren, insbesondere als Feldeffekttransistoren, realisiert. The switching means are preferably implemented as transistors, in particular as field effect transistors. Die Schaltmittel werden von einer nicht dargestellten Steuereinheit mit Ansteuersignalen beaufschlagt. The switching means are acted upon by a not shown control unit with drive signals.

Claims (10)

  1. Apparatus for driving an electromagnetic load (100) in particular a solenoid valve for controlling the amount of fuel to be injected, by means of a half-bridge, characterized in that an energy-storage element (145) is arranged in series between the half-bridge and a voltage source (Ubat).
  2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a capacitor is used as the energy-storage element (145).
  3. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a diode (140) is connected in parallel with the energy-storage element (145).
  4. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a further switching means (200) is arranged between the energy-storage element (145) and the voltage source.
  5. Method for driving an electromagnetic load (100), in particular a solenoid valve for controlling the amount of fuel to be injected, by means of a half-bridge, characterized in that switching means in the half-bridge can be driven such that an energy-storage element (145) which is arranged in series between the half-bridge and the voltage source Ubat and/or a voltage source exchange energy with the load (100).
  6. Method according to Claim 6, characterized in that, in a second phase (quenching phase), energy is transferred from the load (100) to the energy-storage element (145) and/or to the voltage source.
  7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the second phase, the first switching means (115) and the second switching means (135) can be driven in such a manner that current flows in a path comprising a first diode (125), the load (100), a second diode (130) and the energy-storage element (145) and/or the voltage source.
  8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in a third phase, energy is transferred from the energy-storage element (145) and/or the voltage source to the load (100).
  9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in a third phase, the first switching means (115) and the second switching means (135) can be driven in such a manner that current flows via a diode (140) in a path comprising the energy-storage element (145), the second switching means (135), the load (100) and the first switching means (115).
  10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that switching means (200, 220) are driven in such a manner that the energy-storage element (145) is supplied, in one phase with energy from the voltage source.
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