JP2004173494A - 少なくとも１つの電気負荷を制御する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断の際に負荷からエネルギ供給器へと回復される電流が、エネルギ蓄積器の充電状態に依存せずに検知されることなく、且つ、エネルギ蓄積器から電流を流している間の電磁弁における電流の流れ及びエネルギ蓄積器を再充電するための電流の流れとがそれぞれ共通のアース線路を介して結合されない、少なくとも１つの電気負荷を制御する装置を提供する。
【解決手段】第２の電流測定手段及び／又は第３の電流測定手段が直接的にエネルギ蓄積器と接続されていることにより解決される。
【選択図】なし

Description

本発明は、エネルギ蓄積器を備えた、少なくとも１つの電気負荷を制御する装置であって、前記エネルギ蓄積器は、第１の切替手段が開かれると誘導性素子のエネルギを受け取り、少なくとも１つの負荷を第２の切替手段を介して該エネルギ蓄積器の第１の端子と接続し、少なくとも１つの負荷を第３の切替手段を介して該エネルギ蓄積器の第２の端子と接続し、電流の流れを第２の電流測定手段及び／又は第３の電流測定手段を介して検出する形式の、エネルギ蓄積器を備えた、少なくとも１つの電気負荷を制御する装置に関する。

少なくとも１つの電子負荷を制御するための装置及び方法がＤＥ １００ ２２ ９５４から公知である。この刊行物では、内燃機関における燃料調量用の電磁弁を制御するための制御回路が記載されている。個々の負荷はそれぞれ１つの共通のハイサイドスイッチを介して、またそれぞれ１つのロウサイドスイッチを介してコンデンサであるエネルギ蓄積器と接続されている。コンデンサは外部の供給電圧部から誘導性負荷並びに切替手段を介して充電される。ロウサイドスイッチは測定手段を介してアース線路と接続されている。このアース線路でもって負荷は別の電流測定手段を介してエネルギ蓄積器と接続されている。この配置構成の欠点は、遮断時に負荷からエネルギ供給器へと回復される電流が、エネルギ蓄積器の充電状態に依存せずに検出されてしまう可能性があることである。さらに、エネルギ蓄積器から電流を流している間の電磁弁における電流の流れ及びエネルギ蓄積器を充電するための電流の流れとがそれぞれ共通のアース線路を介して結合されている。
ＤＥ １００ ２２ ９５４

本発明の課題は、遮断の際に負荷からエネルギ供給器へと回復される電流が、エネルギ蓄積器の充電状態に依存せずに検知されることなく、且つ、エネルギ蓄積器から電流を流している間の電磁弁における電流の流れ及びエネルギ蓄積器を充電するための電流の流れとがそれぞれ共通のアース線路を介して結合されない、少なくとも１つの電気負荷を制御する装置を提供することである。

この課題は、第２の電流測定手段及び／又は第３の電流測定手段が直接的にエネルギ蓄積器と接続されていることにより解決される。

１つの電流測定手段ないし複数の電流測定手段がエネルギ蓄積器と接続されていることによって、エネルギ蓄積器を充電するための電流回路は負荷を制御するための電流回路に依存しない。この際種々の電流測定手段を用いる電流の検出は相互に依存しない。さらに、遮断過程の間及び負荷からのエネルギの回復及びエネルギ蓄積器へのフィードバックの際に電流を検出することができる。

本発明を以下図面に基づき説明する。図１から３には本発明の構成の種々の実施形態が示されている。

図１には、本発明による構成の第１の実施形態が示されている第１の電流測定手段１１０は第１の切替手段２１０を介して誘導性素子３２０と接続されている。これら３つの素子は、供給電圧部の２つの端子の間に配置されている直列回路を形成する。誘導性エネルギ蓄積器３２０と第１の切替手段２１０との間の接続点はダイオード４００を介してエネルギ蓄積器３１０及び第２の電流測定手段１２０と接続されている。第１のエネルギ蓄積器３１０は有利にはコンデンサとして形成されている。構成素子２１０、３１０、３２０及び４００はＤＣ／ＤＣ変換器を形成する。

第２の電流測定手段１２０の第２の端子は、第２の切替手段２２０を介して第１の負荷５３０及び第２の負荷５４０と接続されている。さらに電流測定手段１２０の第２の端子は消弧ダイオード４３０を介して負荷５３０の第２の端子と接続されている。相応にして第２の電流測定手段１２０の第２の端子は別の消弧ダイオード４４０を介して第２の負荷５４０の第２の端子と接続されている。第１の負荷５３０の第１の端子及び第２の負荷５４０の第１の端子は、さらにフリーホイーリングダイオード４１０を介してエネルギ蓄積器３１０の第２の端子と接続されている。第１の負荷５３０の第２の端子は、ロウサイドスイッチとも称される第３の切替手段及び第３の電流測定手段１３０を介してエネルギ蓄積器３１０の第２の端子と接続されている。相応にして、第２の負荷５４０の第２の端子は第２のロウサイドスイッチ２４０及び第３の電流測定手段１３０を介して同様に、エネルギ蓄積器３１０の第２の端子と接続されている。

図示された実施形態では２つの負荷のみが示されている。本発明による構成は、より多くの個数またはより少ない個数の負荷を使用することができる。有利な実施形態では、負荷の第１の端子がハイサイドスイッチとも称される共通の切替手段２２０及び第２の電流測定手段１２０を介してエネルギ蓄積器３１０の第１の端子と接続されている。変形した実施形態では、各負荷に対して切替手段２２０が設けられている、ないし複数の負荷または負荷のグループに対して切替手段２２０が設けられている。相応の事がロウサイドスイッチにも該当する。ここでは同様に、負荷のグループを共通のロウサイドスイッチでもって制御することもできる。

この実施形態の殊に有利な点は、全ての電流測定手段が直接エネルギ蓄積器と接続されていることである。これによって、エネルギ蓄積器へと流れる、またはエネルギ蓄積器から流れる全ての電流を相互に依存させずに検出できる。

第１の切替手段２１０が閉じられることによって、供給電圧部における電流が誘導性素子３２０を流れる。この際に流れる電流を第１の電流測定手段１１０を用いて検出することができ、必要に応じて所定の値に調整される。第１の切替手段２１０が開かれると、誘導性素子３２０に蓄積されたエネルギはダイオード４００を介して、エネルギ蓄積器３１０を充電するために移される。これによってエネルギ蓄積器３１０は供給電圧部に比べて高い電圧に充電される。

負荷は有利には、燃料調量に使用される電磁弁である。燃料調量が行われる場合には、第２の切替手段２２０並びに、燃料を調量すべき負荷に配属されているそれぞれのロウサイドスイッチが閉じられる。このことはエネルギ蓄積器３１０から第２の電流測定手段１２０を介してハイサイドスイッチ２２０、負荷及び相応のロウサイドスイッチ並びに第３の電流測定手段１３０を通過しエネルギ蓄積器３１０へと戻る電流の流れを惹起する。第２の切替手段２２０の開閉により、負荷を流れ且つ第３の電流測定手段１３０によって検出される電流が所定の値に調整される。切替手段２２０が開かれると、自由になったエネルギがフリーホイーリングダイオード４１０、第３の電流測定手段１３０、相応のロウサイドスイッチ及び相応の負荷を流れる。

制御の終了時ないし高い電流値から低い電流値への移行時には、少なくとも１つの切替手段２２０または２３０ないし２４０が開かれる。負荷のエネルギをエネルギ蓄積器へとフィードバックするために、また負荷を流れる電流を迅速に減少させるために、負荷の相応のロウサイドスイッチ及びハイサイドスイッチ２２０が開かれる。このことは消弧ダイオード４３０、４４０、第２の電流測定手段１２０、エネルギ蓄積器３１０及びフリーホイーリングダイオード４１０を通過する電流の流れを惹起する。これによって負荷において自由になったエネルギがエネルギ蓄積器３１０へと戻るように導かれる。この際に流れる電流は第２の電流測定手段１２０によって検出される。

このことは、図示した配置構成においてはＤＣ／ＤＣ変換器を用いたエネルギ蓄積器の充電過程の際に電流測定が可能であるということを意味している。さらに、通常のように電流が流れる場合には、負荷からエネルギ蓄積器３１０にエネルギが再充電される際に、その際に生じる電流を測定することができる。ＤＣ／ＤＣ変換器の電流及び負荷から流れる電流を、相互に依存させずにいつでも測定することができる。

図２の簡単な実施形態は、第２の電流測定手段１２０によって第２の切替手段２２０が消弧ダイオードとエネルギ蓄積器３１０との間の接続点と接続されているという点で図１の実施形態とは異なる。このことは、この配置構成では負荷からエネルギ蓄積器３１０へとエネルギが再充電されている間に、エネルギ蓄積器３１０の充電過程に依存しない電流測定は行われないということを意味している。

この配置構成の利点は、第１の測定手段１１０を流れる電流は負荷を流れる電流、したがって第３の電流測定手段１３０を流れる電流に依存しないということである。このことは、電流測定手段１３０とフリーホイーリングダイオード４１０との間の接続点がアースではなく、電流測定手段１１０と第１の切替手段２１０との間の接続点に接続されている、ないし第３の切替手段１３０及びフリーホイーリングダイオード４１０との間の接続点が直接エネルギ蓄積器３１０と接続されていることによって達成される。したがって、ＤＣ／ＤＣ変換器を介してエネルギ蓄積器３１０を充電するための電流回路は、負荷を制御するための電流回路に依存しないことが保証されている。すなわち、エネルギ蓄積器３２０からエネルギ蓄積器３１０の充電のために必要とされる電流のみが第１の電流測定手段１１０を流れる。第３の電流測定手段１３０には、ロウサイドスイッチが閉じられた際に負荷を流れる電流のみが流れる。

図３の実施形態は、第３の電流測定手段１３０とフリーホイーリングダイオード４１０との間の接続点が直接アースと接続されているという点で図１の実施形態とは異なるが、電流測定手段１２０は図１と同様に配置されている。すなわち、電流測定手段１２０は消弧ダイオード４３０及び４４０を流れる電流も検出する。この配置構成は、弁の遮断過程の間に電流測定手段１２０を用いて電流を測定することが可能であるという利点を有する。

全ての実施形態に共通することは、電流測定手段１２０または１３０のうちの少なくとも１つは直接エネルギ蓄積器３１０と接続されており、エネルギ蓄積器へとまたはエネルギ蓄積器から流れる電流値を検出するということである。第２の電流測定手段１２０が直接エネルギ蓄積器に配置されている場合には、負荷からエネルギ蓄積器３１０に流れる電流の検出が可能である。第３の電流測定手段１３０が直接エネルギ蓄積器に配置されている場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器の作用を受けずに、負荷を流れる電流を検出することができる。したがって、それぞれの電流測定手段は直接に、すなわち間に接続される別の構成素子を要せずにエネルギ蓄積器３１０と接続される。

図１及び図２による実施形態では、第３の電流測定手段１３０によってロウサイドスイッチは直接エネルギ蓄積器３１０と接続されている。図１及び図２の実施形態によれば、フリーホイーリングダイオード４１０は同様に、エネルギ蓄積器３１０と接続されている。図１及び図３の実施形態では、第２の電流測定手段１２０によって第２の切替手段２２０並びに消弧ダイオード４３０ないし４４０はエネルギ蓄積器３１０と接続されている。

本発明による構成の第１の実施形態である。 本発明による構成の第２の実施形態である。 本発明による構成の第３の実施形態である。

符号の説明

１１０ 第１の電流測定手段、 １２０ 第２の電流測定手段、 １３０ 第３の電流測定手段、 ２１０ 第１の切替手段、 ２２０ 第２の切替手段、 ２３０ 第１のロウサイドスイッチ、 ２４０ 第２のロウサイドスイッチ、 ３１０ エネルギ蓄積器、 ３２０ 誘導性素子、 ４００ ダイオード、 ４１０ フリーホイーリングダイオード ４３０ 第１の消弧ダイオード、 ４４０ 第２の消弧ダイオード、 ５３０ 第１の負荷、 ５４０ 第２の負荷

Claims (5)

1. エネルギ蓄積器（３１０）を備えた、少なくとも１つの電気負荷（５３０、５４０）を制御する装置であって、
   前記エネルギ蓄積器（３１０）は、
   第１の切替手段（２１０）が開かれると誘導性素子（３２０）のエネルギを受け取り、
   少なくとも１つの負荷（５３０、５４０）を第２の切替手段（２２０）を介して該エネルギ蓄積器（３１０）の第１の端子と接続し、
   少なくとも１つの負荷（５３０、５４０）を第３の切替手段（２３０、２４０）を介して該エネルギ蓄積器（３１０）の第２の端子と接続し、
   電流の流れを第２の電流測定手段（１２０）及び／又は第３の電流測定手段（１３０）を介して検出する形式の、エネルギ蓄積器（３１０）を備えた、少なくとも１つの電気負荷（５３０、５４０）を制御する装置において、
   前記第２の電流測定手段（１２０）及び／又は前記第３の電流測定手段（１３０）が直接的に前記エネルギ蓄積器と接続されていることを特徴とする、少なくとも１つの電気負荷（５３０、５４０）を制御する装置。
2. 前記第３の電流測定手段（１３０）は、前記第３の切替手段（２３０、２４０）を直接的に前記エネルギ蓄積器（３１０）と接続する、請求項１記載の装置。
3. 前記第２の電流測定手段（１２０）は前記第２の切替手段（２２０）を直接的に前記エネルギ蓄積器（３１０）と接続する、請求項１または２記載の装置。
4. 前記第３の電流測定手段（１３０）及びフリーホイーリングダイオード（４１０）は前記エネルギ蓄積器（３１０）と接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記第２の電流測定手段（１２０）は消弧ダイオード（４３０、４４０）を前記エネルギ蓄積器（３１０）と接続する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。

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