JP2002502546A - 負荷の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 負荷（１００）たとえば電磁的な負荷の制御装置に関する。この装置は、負荷を流れる電流を検出する手段（１２０）と、負荷と並列に接続された制御手段（１１０）とを備えており、この制御手段は負荷を流れる電流に依存して制御される。さらに、前記制御手段（１１０）と並列にスイッチング手段（１４０）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 負荷の制御装置 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の負荷の制御装置に関する。 この種の制御装置はたとえばドイツ連邦共和国特許出願第３８０５０３１号明 細書により公知である。そこには、負荷たとえば電磁的な負荷を制御するための 装置について述べられている。電流実際値測定により負荷を流れる電流が測定さ れ、目標値に合わせて調整される。この場合、負荷を流れる電流に依存して、負 荷と並列に設けられているスイッチが制御される。 スイッチとしてたとえばパワートランジスタが用いられる。アナログ調整によ り電流が調整されると、パワートランジスタにおいて著しく大きな電力損失が発 生する。トランジスタの消費電力は実質的に、最大許容温度と周囲への熱伝導と に依存する。電力損失がトランジスタの最大消費電力を越えるときには、通常、 より高い最大電力損失のトランジスタが用いられ、および／または、電力損失が 複数のトランジスタに分配される。このような措置は高価すぎることが多いし、 あるいはこれでは十分でない。 本発明の課題 したがって本発明の課題は、冒頭で述べた形式の負荷の制御装置において、パ ワートランジスタの電力損失を低減できるようにすることにある。 この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。 発明の利点 本発明による装置によれば、著しく僅かな最大消費電力のパワートランジスタ を用いることができ、つまりは著しく安価なトランジスタを用いることができる 。 図面 第１図には、本発明による装置の基本構成素子が示されている。第２図には、 この装置において生じる種々の信号が示されている。 実施例の説明 この実施例の場合には負荷として、内燃機関への燃料調量に作用を及ぼす電磁 弁のコイルが用いられている。この電磁弁の制御により、噴射開始、噴射終了、 さらには噴射される燃料量を制御することができる。この目的で、電磁弁が所定 の時点で開閉されることが必要である。さらに必要とされるのは、この電磁弁が 制御信号の送出に応じてできるかぎり迅速にその新たな最終位置に達することで ある。 第１図には、本発明による装置の基本構成素子が略示されている。参照符号１ ００により電磁的な負荷が 示されている。この負荷の一方の端子はバッテリ電圧と接続されている。さらに この負荷の他方の端子は制御手段１１０と接続されている。 制御手段１１０として有利にはトランジスタが用いられ、たとえば電界効果ト ランジスタが用いられる。この場合、負荷の第２の端子は電界効果トランジスタ １１０のドレイン端子と接続されている。さらにこのトランジスタ１１０のソー ス端子は、負荷に流れる電流を検出するために電流測定手段１２０と接続されて いる。電流測定手段１２０の第２の端子はアースと接続されている。 これら３つの素子の配置構成は、単に実例として示したにすぎない。したがっ て、これらの素子を別の順序で配置してもよい。つまりたとえばアースとバッテ リ端子とを取り替えることもできる。 負荷１００の第２の端子と制御手段１１０との間の接続点に、抵抗１５０の第 １の端子が接続されている。抵抗１５０の第２の端子はスイッチング手段１４０ と接続されている。スイッチング手段１４０として有利にはトランジスタが用い られ、たとえば電界効果トランジスタが用いられる。この場合、抵抗１５０の第 ２の端子はトランジスタ１４０のドレイン端子と接続されている。さらにトラン ジスタ１４０のソース端子は、制御手段１１０と電流測定手段１２０との間の接 続点と接続されている。 トランジスタ１４０のゲート端子とトランジスタ１１０のゲート端子には、制 御ユニット１３０により制御信号が印加される。 電流測定手段１２０は有利には抵抗として実現される。抵抗１２０の両方の端 子は制御ユニット１３０により走査される。両方の電圧値は電流検出部３２へ供 給され、ここにおいて抵抗１２０における電圧降下に基づき電流実際値Ｉ_istが 得られる。この実際値Ｉ_istは調整器１３３へ実際値として供給される。この調 整器１３３の第２の端子は目標値設定部１３１と接続されており、これにより第 ２の入力側へ目標値Ｉ_sollが印加される。そして調整器１３３の出力側からトラ ンジスタ１１０のゲートへ、相応の信号が加えられる。 制御信号を形成するために、制御装置１３０はセンサ１３５からの種々の出力 信号を評価する。 次に、この装置の機能を第２図を参照して説明する。この図の第１列目には制 御手段１１０に対する制御信号が、第２列目にはスイッチング手段１４０に対す る制御信号が示されており、さらに第３列目にはスイッチング手段１４０中を流 れる電流が破線で、電磁弁１００中を流れる全電流が実線で、それぞれ示されて いる。 時点Ｔ１における制御の開始において、スイッチング手段１４０と制御手段１ １０が完全に導通状態にな る。電磁弁中を流れる電流は、投入電流に対する目標値Ｉ_soll1になるまで上昇 する。時点Ｔ２でこの投入電流に到達する。時点Ｔ１とＴ２との間で制御手段１ １０が導通状態にある間、制御手段１１０の抵抗値は、スイッチング手段１４０ および抵抗１５０の抵抗値と等しいか、あるいはそれよりも小さい。この時相で は、電流の大部分が制御手段１１０を通って流れ、スイッチング手段１４０中に はごくわずかな部分しか流れない。 時点Ｔ２からは、制御手段１１０の制御が衰えている。このことは制御手段１ １０の抵抗値が大きくなることを意味する。その結果、スイッチング手段１４０ 中を流れる電流が上昇する。 時点Ｔ３において、電流に対する目標値が保持電流レベルＩ_soll2に低減され る。つまり、制御手段１１０の制御がさらにいっそう低減されることを意味する 。このことにより、制御手段１１０の抵抗値つまりはスイッチング手段１４０中 を流れる電流が上昇する。 時点Ｔ４において電磁弁の制御が終了する。このことが意味するのはたとえば 、スイッチング手段１４０が開放され、スイッチング手段１１０中を流れる電流 がゆっくりとゼロまで戻るよう制御手段１１０が制御されることである。 抵抗１５０は、時点Ｔ３からはスイッチング手段１ ４０と抵抗１５０中を大部分の電流が流れるように設計されている。この場合、 制御手段１１０にはごく僅かな電流部分しか流れない。このことは、Ｔ３とＴ４ の間の期間中、抵抗手段１５０とスイッチング手段１４０から成る分岐が制御手 段１１０よりも小さい抵抗を有するように構成することで達成される。 このことは、抵抗手段１５０とスイッチング手段１４０から成る分岐は電力損 失の大部分も受容することを意味している。投入電流に対する目標値に達した後 、制御手段は、制御手段１１０中を流れる電流が目標値Ｉ_sollとスイッチング手 段１４０中を流れる電流との差値に対応するよう、調整し戻される。 スイッチング手段１４０はそのつど完全に導通状態になり、スイッチとして動 作する。そしてこのスイッチング手段１４０中を電流の大部分が流れる。抵抗１ ５０とスイッチング手段１４０から成る分岐は、電力損失の大部分も受容する。 制御手段１１０はアナログ電流調整器として動作する。制御手段１１０は、目標 値とスイッチング手段１４０中を流れる電流との差電流を受け取る。 エネルギー損失の大部分は抵抗１５０において転換され、トランジスタにおい ては転換されない。抵抗はトランジスタに比べて、同じコストであれば著しく高 い温度用に設計できる。僅かなコストで、周囲ないし冷却体への良好な熱伝導を 達成できる。終段の制御は 、電力損失を複数のパワートランジスタに配分する場合に必要な回路コストに比 べて簡単である。 制御手段１１０が電流調整を行うため、電力用抵抗１５０は狭い許容範囲を有 する必要はない。さらに、抵抗１５０を制御機器の外部に、たとえば負荷１００ の近くに取り付けることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．負荷を流れる電流を検出する手段（１２０）と、前記負荷と直列に接続さ れた制御手段（１１０）とを備え、該制御手段は負荷を流れる電流に依存して制 御される、負荷（１００）たとえば電磁的な負荷の制御装置において、 前記制御手段（１１０）と並列にスイッチング手段（１４０）が設けられてい ることを特徴とする、負荷を制御する装置。 ２．前記スイッチング手段（１４０）と直列に抵抗手段（１５０）が設けられ ている、請求項１記載の装置。 ３．前記制御手段（１１０）はアナログ電流調整器として動作する、請求項１ または２記載の装置。 ４．前記制御手段（１１０）は、前記負荷（１００）を流れる電流と目標電流 との比較に依存して制御される、請求項３記載の装置。 ５．前記スイッチング手段（１４０）はスイッチとして動作する、請求項１〜 ４のいずれか１項記載の装置。 ６．制御の開始において、前記スイッチング手段（１４０）と制御手段（１１ ０）は完全に導通制御される、請求項１〜５のいずれか１項記載の装置。 ７．前記抵抗手段（１５０）は、該抵抗手段（１５ ０）とスイッチング手段（１４０）から成る分岐が前記制御手段（１１０）より も小さい抵抗値を有するように設計されている、請求項１〜６のいずれか１項記 載の装置。