JP6023341B2 - Drive circuit for at least two contactors and method for driving at least two contactors - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも2つの接触器のための駆動回路であって、当該接触器の駆動コイルを通る電流を閉ループ制御する閉ループ制御回路を有する上記駆動回路に関する。 The present invention relates to a driving circuit for at least two contactors, the driving circuit having a closed loop control circuit for performing closed loop control of a current passing through a driving coil of the contactors.
将来的に、定置型の適用において、さらに、例えばハイブリッド自動車または電気自動車のような車両において、信頼性に関する要求が非常に高いバッテリシステムがますます使用されるようになることは明らかである。その理由は、バッテリの故障が、安全性に関わる問題に繋がる可能性があるからである。各適用のために望まれる電力を提供するために、通常では、数多くのバッテリセルが直列に接続され、これによりバッテリの高い出力電圧が得られるが、この高い出力電圧は、適切な措置が取られなければ、バッテリにより電力供給される装置の対応する供給線に継続的に印加され、保守員またはユーザにとっては危険を意味しうる。このような理由から、通常では、バッテリを電気的に分離できるように接触器が設けられる。電動機を備えた車両の場合、通常では、バッテリの陽極および陰極に、バッテリの高い電圧のために設計された接触器が組み込まれているが、この接触器は、短絡回路電流が1000Aを超える場合にもバッテリを確実に分離できなければならない。 It is clear that in the future, battery systems with very high reliability requirements will be increasingly used in stationary applications and in vehicles such as hybrid cars or electric cars, for example. The reason is that a battery failure may lead to safety-related problems. In order to provide the desired power for each application, a number of battery cells are usually connected in series, resulting in a high output voltage for the battery, but this high output voltage is taken with appropriate measures. If not, it is continuously applied to the corresponding supply line of the device powered by the battery, which can represent a danger to maintenance personnel or users. For this reason, a contactor is usually provided so that the battery can be electrically separated. In the case of a vehicle equipped with an electric motor, the contactor designed for the high voltage of the battery is usually incorporated in the anode and cathode of the battery, but this contactor has a short-circuit current exceeding 1000 A. In addition, it must be possible to reliably separate the batteries.
接触器の作動および停止は、通常では、電子的な最終段を介して、または、接触器の駆動コイルに電流を供給する駆動回路を介して行われる。その際、制御出力は、注目に値するほど僅かである。しかしながら、作動過程では、接触器を確実に始動させるために、接触部を閉鎖した状態に引き続き保つためよりも高い動作電流が必要となる。この理由から、通常では、接触器の駆動は2つのモードに分けられ、すなわち、始動モードと保持モード(または、始動段階または保持段階)に分けられる。各モードについて特徴的なことは、保持モードの間よりも、始動モードの間の動作電流の方が高いことである。ここでは、始動レベルおよび保持レベルについて述べている。その際に、始動モードは、接触器の作動(閉鎖)のためにのみ必要とされ、時間が比較的短い。稼働時間の大部分の間は、接触器は、より電力を節約する保持モードにおいて駆動される。したがって、接触器の駆動のための駆動回路は、2つの駆動モードを提供できる状態にあるべきである。 Activation and deactivation of the contactor is usually done via an electronic final stage or via a drive circuit that supplies current to the drive coil of the contactor. At that time, the control output is so small that it is notable. However, in the process of operation, a higher operating current is required to keep the contactor closed in order to start the contactor reliably. For this reason, the drive of the contactor is usually divided into two modes: a start mode and a hold mode (or start or hold phase). What is characteristic for each mode is that the operating current during the start mode is higher than during the hold mode. Here, the starting level and the holding level are described. In so doing, the start-up mode is only required for contactor operation (closure) and the time is relatively short. During most of the run time, the contactor is driven in a holding mode that saves more power. Therefore, the drive circuit for driving the contactor should be ready to provide two drive modes.
独国特許出願公開第102010041018号明細書では、保持電流ユニットを備えた接触器を駆動する装置が開示されており、上記保持電流ユニットは、接触器の駆動コイルのための保持電流を、自身の出力側の出力口のうちの1つで出力するよう構成される。独国特許出願公開第102010041018号明細書で開示される装置によって、始動段階および保持段階の間の少なくとも1つの接触器の駆動が、有利に、様々な電圧レベルの定電圧を用いて行われる。 German patent application DE 102010041018 discloses a device for driving a contactor with a holding current unit, which holds the holding current for the drive coil of the contactor. It is configured to output at one of the output ports on the output side. By means of the device disclosed in DE 102010041018, the driving of at least one contactor during the starting phase and the holding phase is advantageously performed using constant voltages of various voltage levels.
ただし、例えば独国特許出願公開第102010041018号明細書で開示された装置で利用される構成要素は、すなわち、特に接触器の駆動コイルの巻線抵抗は、温度に対する依存性を有し、さらに、製造上の公差により、その構成要素パラメータにばらつきがある。さらに、保持電流ユニットにより生成される保持電圧は、製造時に設定された値に調整される。したがって、上記利用される構成要素は、極端な温度の場合にも保持電流ユニットによって必要な保持電流が提供可能であるように、設計されなければならない。しかしながら、構成要素の伝導性と、例えば接触器の駆動コイルを通る電流の流れのような、構成要素を通る電流の流れとは、温度によって変動するため、本来の所望の電流のために必要である寸法よりも大きく、構成要素の寸法を定める必要がある。このような理由から、例えば、独国特許出願公開第102010041018号明細書で開示された装置の保持回路内で利用される構成要素は、66%に至るまで寸法をより大きく定める必要があり、必要な設置空間と、構成要素のためのコストとが増大する。 However, for example, the components used in the device disclosed in DE 102010041018, i.e. in particular the winding resistance of the drive coil of the contactor has a temperature dependence, Due to manufacturing tolerances, the component parameters vary. Further, the holding voltage generated by the holding current unit is adjusted to a value set at the time of manufacture. Therefore, the components utilized must be designed so that the required holding current can be provided by the holding current unit even in extreme temperatures. However, the conductivity of the component and the current flow through the component, such as the current flow through the drive coil of the contactor, varies with temperature and is necessary for the original desired current. It is necessary to define the dimensions of the component larger than a certain dimension. For this reason, for example, the components used in the holding circuit of the device disclosed in DE 102010041018 need to be dimensioned larger up to 66% Additional installation space and cost for components increases.
本発明に基づいて、少なくとも2つの接触器のための駆動回路であって、当該駆動回路がエネルギー貯蔵装置の極端子とそれを介して接続可能な第1の端子および第2の端子を備える、上記駆動回路が提供される。さらに、駆動回路は、当該駆動回路が少なくとも2つの接触器のための少なくとも2つの駆動コイルの端子とそれを介して接続可能な少なくとも1つの第1の出力口および少なくとも2つの第2の出力口を備える。上記少なくとも2つの第2の出力口は、それぞれの送電線を介して第2の端子と接続される。さらに、駆動回路は、保持電圧ユニットを備え、保持電圧ユニットは、出力口と、制御信号を受信するための入力口とを有し、自身の出力口を介して少なくとも1つの第1の出力口と接続され、駆動コイルの保持電流を設定するための保持電圧を、自身の出力口で提供するよう構成される。本発明に基づいて、駆動回路は、閉ループ制御回路を有し、閉ループ制御回路は、送電線と接続され、および、保持電圧ユニットの入力口と接続され、送電線を流れる電流に依存した制御信号を生成して、保持電圧ユニットに伝達するよう構成される。 In accordance with the invention, a drive circuit for at least two contactors, the drive circuit comprising a first terminal and a second terminal connectable via a pole terminal of the energy storage device, The drive circuit is provided. Furthermore, the drive circuit comprises at least one first output port and at least two second output ports to which the drive circuit is connectable via at least two drive coil terminals for at least two contactors. Is provided. The at least two second output ports are connected to the second terminal via the respective power transmission lines. Further, the drive circuit includes a holding voltage unit, and the holding voltage unit has an output port and an input port for receiving a control signal, and at least one first output port via its output port. And is configured to provide a holding voltage for setting a holding current of the drive coil at its output port. In accordance with the invention, the drive circuit has a closed loop control circuit, the closed loop control circuit being connected to the transmission line and connected to the input of the holding voltage unit and a control signal depending on the current flowing through the transmission line Is generated and transmitted to the holding voltage unit.
このような駆動回路の利点は、閉ループ制御回路を介した、接触器の駆動コイルを通って流れる電流に依存した、保持電圧ユニットの再調整が可能なことである。したがって、保持電圧ユニットにより提供される保持電圧、または、駆動回路と接続された駆動コイルを通る、提供された保持電圧により生じる保持電流を、当該駆動コイル自身を通る電流の流れ自体に依存させて設定することが可能である。すなわち、駆動コイルを通る電流をどの時点にも厳密に設定できることが保証される。その場合、駆動回路を実現するために使用される構成要素の寸法を、もはや暫定的に過剰に大きく定める必要はなく、これにより、駆動回路の実現のためのコストおよび必要な設置空間を大幅に削減することが可能である。 The advantage of such a drive circuit is that the holding voltage unit can be readjusted depending on the current flowing through the drive coil of the contactor via a closed loop control circuit. Therefore, the holding voltage provided by the holding voltage unit or the holding current generated by the provided holding voltage passing through the driving coil connected to the driving circuit depends on the current flow itself through the driving coil itself. It is possible to set. That is, it is guaranteed that the current passing through the drive coil can be set precisely at any time. In that case, the dimensions of the components used to implement the drive circuit no longer need to be provisionally oversized, which greatly increases the cost and the required installation space for the implementation of the drive circuit. It is possible to reduce.
有利な実施形態において、保持電圧ユニットは、制御信号を受信した際には、当該制御信号に対応して、自身の出力口で提供される保持電圧の値を変更するよう構成される。これにより、例えば、保持電圧ユニットへの線形の閉ループ制御、または、提供される保持電圧および第1の出力口に出力される保持電流への線形の閉ループ制御が可能である。その際に、制御信号の属性によって、保持電流の変更の形態が決定される。 In an advantageous embodiment, the holding voltage unit is configured to change the value of the holding voltage provided at its output when responsive to the control signal. Thereby, for example, a linear closed-loop control to the holding voltage unit or a linear closed-loop control to the provided holding voltage and the holding current output to the first output port is possible. At that time, the mode of changing the holding current is determined by the attribute of the control signal.
好適に、閉ループ制御回路は、最小電流選択回路を備え、この最小電流選択回路は、出力口を有し、送電線を通って流れる電流の実際値を測定して、電流の測定された実際値のうち最小実際値lminを、自身の出力口を介して出力するよう構成される。 Preferably, the closed loop control circuit comprises a minimum current selection circuit, the minimum current selection circuit having an output and measuring the actual value of the current flowing through the transmission line to determine the measured actual value of the current Is configured to output the minimum actual value l min through its output port.
好適に、最小電流選択回路は、抵抗器を有し、および送電線ごとにダイオードを1つずつ有し、送電線はそれぞれ、ダイオードのカソードと接続され、ダイオードのアノードは、抵抗器の端子と接続される。このようなダイオード回路によって、最小電流の選択が実現可能である。なぜならば、ダイオード回路の出力口では常に、入力口に存在する入力値のうち最小入力値が出力されるからである。 Preferably, the minimum current selection circuit comprises a resistor and one diode per transmission line, each transmission line connected to the cathode of the diode, the anode of the diode being connected to the terminal of the resistor Connected. With such a diode circuit, selection of the minimum current can be realized. This is because the minimum input value among the input values existing at the input port is always output at the output port of the diode circuit.
特に有利に、最小電流選択回路は、抵抗器を有し、および送電線ごとに、2つの入力口と1つの出力口とを備える精密整流器を有し、送電線はそれぞれ、精密整流器の一方の入力口と接続され、各精密整流器の各他方の入力口は、各精密整流器の出力口へと戻されており、その際に、全ての精密整流器の出力口は、抵抗器の端子と接続される。 Particularly advantageously, the minimum current selection circuit has a resistor and a precision rectifier with two inputs and one output for each transmission line, each transmission line being one of the precision rectifiers. Connected to the input port, the other input port of each precision rectifier is returned to the output port of each precision rectifier. At that time, the output ports of all the precision rectifiers are connected to the terminals of the resistors. The
有利に、精密整流器は、帰還型演算増幅器として実現され、演算増幅器の帰還線はダイオードを1つずつ有し、ダイオードのカソードは、それぞれが属する演算増幅器の出力口と接続され、ダイオードのアノードは、それぞれが属する演算増幅器の反転された入力口と接続される。このような静密整流器によって、同様に最小電流の選択が実現され、加えて、室温の際の、挿入されたダイオードの順方向バイアス、すなわちダイオードのオフセットが補正される。これにより、ダイオードを備えた精密整流器によって実現される最小電流選択回路が提供され、この最小電流選択回路によって、送電線を通る電流の実際値を非常に正確に測定することが可能である。さらに、ここで利用される演算増幅器は、短絡に強く、周波数補正を必要とせず、入力電圧の範囲が広く、僅かな電力しか消費しない。 Advantageously, the precision rectifier is realized as a feedback operational amplifier, the feedback line of the operational amplifier has one diode, the cathode of the diode is connected to the output of the operational amplifier to which each belongs, and the anode of the diode is , Connected to the inverted input of the operational amplifier to which each belongs. With such a static rectifier, a minimum current selection is likewise achieved, and in addition, the forward bias of the inserted diode at room temperature, ie the diode offset, is corrected. This provides a minimum current selection circuit realized by a precision rectifier with a diode, which makes it possible to measure the actual value of the current through the transmission line very accurately. Furthermore, the operational amplifier used here is resistant to short circuits, does not require frequency correction, has a wide input voltage range, and consumes little power.
本実施形態の有利な発展において、閉ループ制御回路は、第1の調整回路を備え、第1の調整回路の入力口は、最小電流選択回路の出力口と接続され、第1の調整回路の出力口は、保持電圧ユニットの入力口と接続される。好適に、この第1の調整回路は、自身の入力口へと流れる電流を基準値と比較し、当該比較の結果に従って、保持電圧ユニットの保持電圧を調整するための第1の制御信号を生成して、保持電圧ユニットへと伝達するよう構成される。これにより、フィードバックされる、駆動コイルを通る保持電流によって動作し、外側の一次的電流調整器と見なされる外側の制御ループが、駆動回路内に実現される。 In an advantageous development of this embodiment, the closed-loop control circuit comprises a first adjustment circuit, the input port of the first adjustment circuit being connected to the output port of the minimum current selection circuit, and the output of the first adjustment circuit. The port is connected to the input port of the holding voltage unit. Preferably, the first adjustment circuit compares the current flowing to its input port with a reference value, and generates a first control signal for adjusting the holding voltage of the holding voltage unit according to the result of the comparison. And configured to transmit to the holding voltage unit. This provides an outer control loop in the drive circuit that operates with a holding current through the drive coil that is fed back and is considered the outer primary current regulator.
本実施形態の有利な発展形態において、基準値は、駆動される接触器の最小限必要な保持電流lHminに相当する。これにより、保持電圧ユニットにより提供される保持電圧、または、駆動回路と接続された接触器の駆動コイルを通る、保持電圧ユニットにより生成される保持電流が、最小限必要な保持電流lHmimと等しく、または、最小限必要な保持電流lHminよりも大きい値を常に有するように、保持電圧ユニットを制御することが可能である。その際に、lHminは、保持段階の間各接触器を始動された状態に保つために、少なくとも駆動コイルを通って流れる必要がある電流である。 In an advantageous development of this embodiment, the reference value corresponds to the minimum required holding current l Hmin of the driven contactor. Thereby, the holding voltage provided by the holding voltage unit or the holding current generated by the holding voltage unit passing through the drive coil of the contactor connected to the drive circuit is equal to the minimum required holding current l Hmim. Or the holding voltage unit can be controlled to always have a value greater than the minimum required holding current l Hmin . In this case, l Hmin is the current that must flow through at least the drive coil in order to keep each contactor activated during the holding phase.
本実施形態の有利な発展において、第1の制御信号は、保持電圧ユニットの出力口での最小限必要な保持電圧を設定するために必要な、保持電圧ユニットのための制御信号に常に相当する。このようにして、最小限必要な保持電流lHminが常に駆動コイルを通って流れることが、第1の調整回路を介してさらに保証される。このような実施形態によって、内側の制御ループに介入する外乱変数、例えば、保持電圧ユニットの入力電圧の変動が、この区間で直接的に補正されうる。内側の制御ループは、保持電圧ユニットにより提供される保持電圧と目標値との差分に対して直接的に応答するが、このことによって、駆動コイルを通る保持電流の差分、および、外側の制御ループに介入する外乱変数が生じることはない。その際に、最小限必要な保持電圧は、駆動回路と接続された接触器の各駆動コイル内で、少なくとも最小限必要な保持電流lHminにその値が相当する電流の流れを起こすために必要な、保持電圧ユニットの出力口での電圧に相当する。 In an advantageous development of this embodiment, the first control signal always corresponds to the control signal for the holding voltage unit, which is necessary for setting the minimum required holding voltage at the output of the holding voltage unit. . In this way, it is further ensured via the first adjustment circuit that the minimum required holding current l Hmin always flows through the drive coil. With such an embodiment, disturbance variables intervening in the inner control loop, for example fluctuations in the input voltage of the holding voltage unit, can be corrected directly in this interval. The inner control loop responds directly to the difference between the holding voltage provided by the holding voltage unit and the target value, which allows the difference in holding current through the drive coil and the outer control loop. Disturbance variables that intervene in do not occur. At this time, the minimum required holding voltage is necessary to cause a current flow corresponding to at least the minimum required holding current l Hmin in each driving coil of the contactor connected to the driving circuit. This corresponds to the voltage at the output port of the holding voltage unit.
好適に、閉ループ制御回路は、第2の調整回路を備え、第2の調整回路は、第1の調整回路により生成された第1の制御信号を、保持電圧ユニットの出力口で提供される保持電圧と比較し、当該比較の結果に従って、第1の制御信号にさらなる別の制御信号を重畳するよう構成される。これにより、保持電圧ユニットの出力口で提供される保持電圧によって動作し、二次的な内側の電圧調整器と見なされる内側の制御ループが、駆動回路内に実現される。その際に、第2の調整回路の制御量または入力量は、第1の調整回路により生成された第1の制御信号である。内側の閉ループ制御は、外側の制御ループからの自身の入力値に関係している。 Preferably, the closed loop control circuit includes a second adjustment circuit, and the second adjustment circuit holds the first control signal generated by the first adjustment circuit at the output of the holding voltage unit. A further control signal is superimposed on the first control signal according to the result of the comparison with the voltage. This implements an inner control loop in the drive circuit that operates with the holding voltage provided at the output of the holding voltage unit and is considered a secondary inner voltage regulator. At that time, the control amount or the input amount of the second adjustment circuit is the first control signal generated by the first adjustment circuit. The inner closed loop control is related to its own input value from the outer control loop.
好適に、第2の調整回路が、相前後して連続する2つのさらなる別の制御信号を生成する間に掛かる平均的な時間T2は、第1の調整回路が、相前後して連続する2つの第1の制御信号を生成する間に掛かる平均的な時間T1よりも倍数Xの分だけ短く、ただし、0<X<1である。これにより、第1の調整回路および第2の調整回路の応答時間は、互いにXを介して設定され、その際に、第1の調整回路は、第2の調整回路よりも常に遅く動作する。換言すれば、このような実施形態では、内側の制御ループが、外側の制御ループよりも速い。したがって、第1の調整回路により生成され伝達される第1の制御信号を、常に第2の調整回路によって検査し、場合によって補正することが可能である。 Preferably, the average time T2 taken by the second adjustment circuit to generate two additional control signals that are consecutive in succession is such that the first adjustment circuit is continuous in succession. The average time T 1 required to generate the two first control signals is shorter than the average time T 1 by a multiple X, where 0 <X <1. As a result, the response times of the first adjustment circuit and the second adjustment circuit are set to each other via X. At this time, the first adjustment circuit always operates slower than the second adjustment circuit. In other words, in such an embodiment, the inner control loop is faster than the outer control loop. Therefore, the first control signal generated and transmitted by the first adjustment circuit can always be inspected by the second adjustment circuit and corrected in some cases.
好適に、保持電圧ユニットは、スイッチングレギュレータとして実現される。 The holding voltage unit is preferably realized as a switching regulator.
さらに、少なくとも2つの接触器を駆動するための少なくとも2つの駆動コイルと、当該少なくとも2つの駆動コイルと接続され、自身の出力口で生成される保持電圧によって、少なくとも2つ駆動コイルを通る電流の流れを起こすよう構成された保持電圧ユニットとを含む、少なくとも2つの接触器を駆動する方法が提供される。本方法は、以下の処理工程を含み、すなわち、保持電圧ユニットにより、少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる始動電流を提供する工程と、保持電圧ユニットにより、少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる保持電流を提供する工程と、少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる保持電流を互いに比較し、および/または、少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる保持電流のうち最小保持電流を選択する工程と、保持電流のうちの最小保持電流と基準電流とを比較する工程と、少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる保持電流の最小保持電流と基準電流との間の比較の結果に従って、保持電圧ユニットの出力口での保持電圧を制御するために、保持電圧ユニットのための第1の制御信号を生成する工程と、第1の制御信号と保持電圧ユニットの出力口での保持電圧とを比較する工程と、第1の制御信号と保持電圧ユニットの出力口の保持電圧との間の比較の結果に従って、保持電圧ユニットの出力口での保持電圧を制御するために、保持電圧ユニットのための第2の制御信号を生成する工程とを含む。 In addition, at least two drive coils for driving the at least two contactors, and a holding voltage connected to the at least two drive coils and generated at its output, the current flowing through the at least two drive coils A method of driving at least two contactors is provided that includes a holding voltage unit configured to cause flow. The method includes the following processing steps: providing a starting current flowing through the at least two drive coils by the holding voltage unit and holding flowing through the at least two drive coils by the holding voltage unit. Providing a current, comparing holding currents flowing through the at least two drive coils with each other and / or selecting a minimum holding current out of the holding currents flowing through the at least two drive coils, and holding According to the result of comparing the minimum holding current of the current with the reference current and the comparison between the minimum holding current of the holding current flowing through the at least two drive coils and the reference current, the output port of the holding voltage unit Generating a first control signal for the holding voltage unit, and controlling the holding voltage at And the holding voltage at the output of the holding voltage unit and the result of the comparison between the first control signal and the holding voltage at the output of the holding voltage unit according to the result of the comparison between the first control signal and the holding voltage at the output of the holding voltage unit. Generating a second control signal for the holding voltage unit to control the holding voltage.
好適に、始動電流は、保持電流よりも大きな値を有する。
本発明の有利な発展形態が、従属請求項において示され、以下の明細書に記載される。
Preferably, the starting current has a value greater than the holding current.
Advantageous developments of the invention are indicated in the dependent claims and are described in the following specification.
本発明の実施例が、図面、および、以下の明細書の記載によって詳細に解説される。
図1には、従来技術による駆動回路30が示されている。駆動コイル50のみそれらに関して示される2つの接触器を駆動する駆動回路30は、第1の端子11および第2の端子12を介して電圧源60と接続され、電圧源60は、駆動回路30に電力供給し、さらに、接触器を駆動するための、駆動回路30により制御される電流も提供する。接触器の駆動コイル50は、第1の出力口15および2つの第2の出力口16を介して駆動回路30と接続されている。駆動回路30は、第1のスイッチ41と、2つの第2のスイッチ42を有し、第1のスイッチ41は、電圧源60の第1の極端子と駆動回路30の第1の出力口15との間に接続され、一方、2つの第2のスイッチ42はそれぞれ、電圧源60の第2の極端子と駆動回路30の2つの出力口16のうちの1つとの間に接続され、すなわち、各送電線8内に、出力口16のうちの1つと第2の端子12との間に存在する。この3つのスイッチ41、42が同時に閉鎖される場合には、駆動コイル50が電圧源60と直接的に接続され、駆動コイル50を始動させるために十分な大きさの最大電流が流れ始め、接触器は導電状態に遷移する。
FIG. 1 shows a
さらに、駆動回路30は、同じように電圧源60によって電力供給される保持電圧ユニット10を有する。保持電圧ユニット10は、始動段階の後に続く保持段階の間に接触器が閉鎖されたまま保たれるようにする保持電流の流れを起こす。その際に、始動段階の間のように、電気機械的な接触器の慣性質量を克服する必要がないため、接触器を閉鎖した状態で保つためにはより僅かな電流で十分であり、したがって、有利に、電力が節約される。したがって、保持段階の間、第1のスイッチ41は再び解放され(および、場合によっては、保持電圧ユニット10が作動され)、保持電流が駆動コイル50を通って流れる。その際に、保持電流はダイオード45を介して流れ、このダイオード45は、保持電圧ユニット10と駆動コイル50との間に接続され、保持電圧ユニット10の出力口への電流の流れを防止するというタスクを有する。
Furthermore, the
追加的に、図1には、フライホールダイオード46が備えられ、このフライホールダイオード46は、保持電流が止められた場合に、駆動コイル50へと流れる電流のためのフライホイール電流経路を提供するものである。第2のスイッチ42も解放され、場合により追加的に保持電圧ユニット10も停止されることにより、上記の停止段階は開始される。駆動コイル50は、その誘導性により、自身を通って流れる電流の変化に抗して作用するため、供給電圧から切断された後にも、フライホイールダイオード46と、直列回路であるためダイオード45とを接続する電流の流れを起こす。駆動コイル50の第2の端子もこの電流を案内する必要があるため、当該第2の端子では、端子電圧要素47として機能するツェナーダイオードの故障に繋がる高い負の電圧が発生する。駆動コイル50内の電気の流れが直ぐに低減され、したがって、駆動コイル50の磁場も低減され、各接触器が落ち、これにより接触器は解放される。
Additionally, FIG. 1 includes a
第1のスイッチ41と、第2のスイッチ4と、場合により、保持電圧ユニット10とは、制御ユニット35によって制御される。
The
図2には、2つの接触器のための本発明に係る駆動回路30が示されている。本発明に係る駆動回路30は、第1の端子11および第2の端子12を有し、この第1の端子11および第2の端子12を介して、駆動回路30は、エネルギー貯蔵器の極端子と接続可能であり、例えば、低電圧バッテリの端子と接続可能である。さらに、本発明に係る駆動回路30は、第1の出力口15と2つの第2の出力口16を有し、この第1の出力口15と2つの第2の出力口16を介して、駆動回路30は、2つの接触器のための2つの駆動コイルの端子と接続可能である。その際に、第1の出力口15は、2つの駆動コイルの第1の末端または第1の端子と接続可能であり、第1の駆動コイルの第2の末端は、第2の出力口16のうちの第1の出力口16と接続可能であり、第2の駆動コイルの第2の末端は、第2の出力口16のうちの第2の出力口16と接続可能である。その際に、この2つの第2の出力口16はそれぞれ送電線8を介して、駆動回路30の第2の端子12と接続される。さらに、本発明に係る駆動回路30は、保持電圧ユニット10を有し、この保持電圧ユニット10は、出力口6と、制御信号を受信するための入力口9とを備える。出力口6を介して、保持電圧ユニット10は、第1の出力口15と接続されている。保持電圧ユニット10は、駆動コイルの保持電流を設定するための保持電圧を、自身の出力口6で提供するよう構成される。換言すれば、保持電圧ユニット10は、駆動コイルが駆動回路30に接続される際に当該駆動コイルを通る電流の流れを起こす保持電圧を、自身の出力口6を介して出力するよう構成される。本発明に基づいて、駆動回路30は、閉ループ制御回路20をさらに有し、この閉ループ制御回路20は、入力側では送電線8と接続され、出力側では保持電圧ユニット10の入力口9と接続される。換言すれば、閉ループ制御回路20は、自身の入力口を1つずつ介して、駆動回路30の送電線8の1つと接続され、自身の出力口によって、保持電圧ユニット10の入力口9と接続される。閉ループ制御回路20は、送電線8を流れる電流と、駆動回路30と接続される場合に駆動コイルを流れる電流とに依存した制御信号を生成し、保持電圧ユニット10に供給するよう構成される。換言すれば、閉ループ制御回路20は、接続線8を通る電流に依存する制御信号を生成して、入力口9を介して保持電圧ユニット10に供給するよう構成される。すなわち、閉ループ制御回路20により生成される制御信号の特性、すなわち例えば振幅は、送電線8を通る電流に依存する。
FIG. 2 shows a
その際に、本発明に係る駆動回路30は、2つの接触器の駆動に限定されない。本発明に係る駆動回路30は、さらなる別の数の接触器の駆動のために、すなわち2つより多い駆動コイルと接続可能な例えば、4個、8個、またはn個の接触器の駆動のために実現されてもよい。
At that time, the driving
図3は、本発明に係る駆動回路30の特別な実施例を示している。本実施例は、基本的に、図1に係る駆動回路30を示しているが、当該駆動回路30は、図2で示したように、さらに実現された閉ループ制御回路20の分だけ補完されている。閉ループ制御回路20または当該閉ループ制御回路20に該当する事態および関係から外れる構成要素についての記載は、図1および図2についての明細書の記載、または、図1および図2そのものから得られる。すなわち、図3で同じ符号が付された構成要素は、図2の第1の実施例の構成要素および図1の従来技術による駆動回路30の例の構成要素に対応し、当該構成要素に関する図1および図3での記載は、図3の第2の実施例にも転用される。本実施例では、駆動回路30は、自身の第1の出力口15および自身の第2の出力口16を介して2つの駆動コイル50と接続される一方、自身の第1の端子11および第2の端子12を介して、電圧源として実現されたエネルギー貯蔵器60と接続される。その際に、駆動コイル50も、エネルギー貯蔵器60も、駆動回路30の一部とは見なされない。
FIG. 3 shows a special embodiment of the
図3に示される本発明に係る駆動回路30の実施例では、本発明に係る駆動回路30は、閉ループ制御回路20を有し、この閉ループ制御回路20は、最小電流選択回路5と、第1の調整回路1と、第2の調整回路2とを有する。本実施例では、最小電流選択回路5は、送電線8ごとに分路抵抗器を有し、その際に、各送電線8内の分路抵抗器は、それぞれ、各送電線8の切替手段42と駆動回路30の端子12との間に存在する。最小電流選択回路5は、その入力口によって、分路抵抗器の測定端子と接続され、その際、最小電流選択回路5の入力口は、送電線8ごとの、精密整流器7の入力口と同一である。換言すれば、最小電流選択回路5は、送電線8ごとに精密整流器7を1つずつ有し、その際に、精密整流器7の各入力口は、分路抵抗器の測定端子を介して1つの送電線8と接続されている。さらに、精密整流器7は、第2の入力口と、出力口と、を有し、その際に、各第2の入力口は、各精密整流器7の出力口へと戻して案内される。最小電流選択回路5は、抵抗器4をさらに有し、その際に、全ての精密整流器7の出力口は、当該抵抗器4の第1の端子と接続されている。すなわち、最小電流選択回路5内の各精密整流器7は、自身の各出力口を介して、抵抗器4の同じ端子に接続されている。
In the embodiment of the
本実施例では、精密整流器7は、帰還型演算増幅器として実現され、その際に、演算増幅器の反転された入力口は、各演算増幅器の出力口へと戻して案内される。演算増幅器の帰還線またはフィードバック内にはダイオード3が1つずつ配置され、当該ダイオード3のアノードは、各演算増幅器の各反転された入力口と接続され、または、抵抗器4の端子と接続され、一方、ダイオード3のカソードはそれぞれ、属する演算増幅器の出力口と接続されている。精密整流器7が接続されていない抵抗器4の他方の端子は、最小電流選択回路5の出力口と接続され、この出力口を介して、最小電流選択回路5は、第1の調整回路1の入力口と接続される。最小電流選択回路5は、送電線8を通って流れる電流の実際値を、本実施例では分路抵抗器を介して測定し、電流の測定された実際値のうち最小実際値lminを、最小電流選択回路5の出力口を介して出力するよう構成される。最小電流の選択は、本実施例は、精密整流器7内のダイオード3を介して実現される。どの時点にも最小電流選択回路5の出力口を介して、精密整流器7の入力口での入力値のうち最小の入力値が出力される。電流の実際値を測定するための分路抵抗器の利用も、精密整流器7の利用も、本発明に係る駆動回路30の最小電流選択回路5の実現のために任意に選択される。ダイオード3を備えた演算増幅器としての精密整流器7の実現も、本実施例では純粋に例として選択されている。別の形態で実現された最小電流選択回路5を備えた本発明に係る駆動回路30を、例えばダイオード3を引き続き利用して実現することも可能であり、その際には、送電線8を通る電流の実際値の測定も、分路抵抗器を介する測定と異なる形態で行われてもよい。
In this embodiment, the precision rectifier 7 is realized as a feedback operational amplifier. At this time, the inverted input port of the operational amplifier is guided back to the output port of each operational amplifier. One diode 3 is arranged in the feedback line or feedback of the operational amplifier, and the anode of the diode 3 is connected to each inverted input port of each operational amplifier or to the terminal of the resistor 4. On the other hand, each cathode of the diode 3 is connected to the output port of the operational amplifier to which the diode 3 belongs. The other terminal of the resistor 4 to which the precision rectifier 7 is not connected is connected to the output port of the minimum current selection circuit 5, and the minimum current selection circuit 5 is connected to the output of the first adjustment circuit 1 through this output port. Connected to the input port. The minimum current selection circuit 5 measures the actual value of the current flowing through the transmission line 8 through a shunt resistor in this embodiment, and the minimum actual value l min among the measured actual values of the current is It is configured to output via the output port of the minimum current selection circuit 5. The selection of the minimum current is realized through the diode 3 in the precision rectifier 7 in this embodiment. At any time, the minimum input value among the input values at the input port of the precision rectifier 7 is output via the output port of the minimum current selection circuit 5. The use of the shunt resistor for measuring the actual value of the current and the use of the precision rectifier 7 are arbitrarily selected to realize the minimum current selection circuit 5 of the
最小電流選択回路5の出力口を介して、最小電流選択回路5は、電流の測定された実際値のうち最小実際値lminを第1の調整回路1へと伝達し、この調整回路1の出力口は、保持電圧ユニット10の入力口9と接続されている。第1の調整回路1は、本実施例では、その入力口を介して自身へと伝達された、電流の測定された実際値のうちの最小実際値lminを、本実施例では純粋に例として基準センサ13によって自身に提供される基準値と比較するよう構成される。換言すれば、本実施例では第1の調整回路1は、自身の入力口にフィードバックされた電流を基準値と比較するよう構成される。本実施例において基準値とは、駆動される接触器の最小限必要な保持電流lminであり、すなわち、接触器を保持状態に保てるように、すなわち保持段階の間閉鎖された状態に保てるように、少なくとも接触器の駆動コイル50を通って流れなければならない電流である。さらに、第1の調整回路1は、保持電圧ユニット10の保持電圧を調整するための第1の制御信号であって、測定された電流の実際値のうちの最小実際値lHminと、最小限必要な保持電流lminとの間の比較の結果に依存した上記第1の制御信号を生成して、入力口9を介して保持電圧ユニット10へと伝達するよう構成される。その際に、第1の調整回路1により生成される第1の制御信号は、その特性が上記比較の結果に対応している。例えば本実施例では、電流の測定された実際値の最小実際値lminと、最小限必要な保持電流lHminとの差分が大きいほど、第1の制御信号の値は大きくなる。すなわち、第1の調整回路1は、本実施例では、電流の測定された実際値の最小実際値lminと、本実施例では接触器の最小限必要な保持電流lHminに相当する基準値との間の比較結果に特に値および時間の点で依存する第1の制御信号を生成し、保持電圧ユニット10に供給するよう設計される。保持電圧ユニット10は、本実施例では、第1の制御信号を受信した際には、自身により自身の出力口6で提供される保持電圧の値、および、第1の出力口15へと流れる保持電流の値を、当該第1の制御信号に対応して変更するよう構成される。本実施例では、保持電圧ユニット10は純粋に例として、スイッチングレギュレータとして実現され、第1の制御信号は、スイッチングレギュレータの調整度合を決めるデューティサイクルに相当する。保持電流への閉ループ制御は、本実施例では純粋に例として、獲得された第1の制御信号に対応した、保持電圧ユニット10の出力口での保持電圧の変更を介して行われる。さらに、駆動回路30は、第2の調整回路2を有し、この第2の調整回路2は、第1の調整回路1により生成された第1の制御信号と、保持電圧ユニット10の出力口6で当該保持電圧ユニット10により提供される保持電圧とを比較し、当該比較の結果に従って、第1の制御信号にさらなる別の制御信号を重畳するよう構成される。換言すれば、第2の調整回路2を介して、第1の調整回路1により生成された第1の制御信号が、補正信号の重畳により補正される。その際に、本実施例で保持電圧ユニット10により提供される保持電圧と比較される第1の制御信号は、純粋に例として、保持電圧ユニット10の出力口6で最小限必要な保持電圧を設定するために必要な、保持電圧ユニット10のための制御信号に相当する。換言すれば、第1の制御信号は、保持電圧ユニット10が自身の出力口6で最小限必要な保持電圧を提供するために当該保持電圧ユニット10の入力口9に印加される必要がある信号に常に相当する。その際に、最小限必要な保持電圧は、保持段階の間各接触器を始動された状態に保つために十分な電流の流れが、全ての接触器の駆動コイル50を通って流れるように、保持電圧ユニット10の出力口6に少なくとも存在する必要がある電圧である。その際に、本実施例では、第2の調整回路2が、相前後して連続する2つのさらなる別の制御信号を生成する間に掛かる平均的な時間T2は、第1の調整回路1が、相前後して連続する2つの第1の制御信号を生成する間に掛かる平均的な時間T1よりも倍数Xの分だけ短く、ただし、0<X<1である。換言すれば、第1の調整回路1は、第2の調整回路2よりも遅く動作し、これにより、第2の調整回路2は常に、第1の調整回路1により生成された制御信号を補正することができる。
Through the output port of the minimum current selection circuit 5, the minimum current selection circuit 5 transmits the minimum actual value l min of the measured actual values of the current to the first adjustment circuit 1, and the adjustment circuit 1 The output port is connected to the
最小電流選択回路5と、第1の調整回路1と、第2の調整回路2との協働を介して、駆動回路30内には2ループ型またはカスケード型の閉ループ制御系が実現され、当該閉ループ制御系によって、送電線8を通る電流、および、特に接触器の保持段階の間に駆動コイル50を通る電流が任意の値に調整される。その際に、第1の調整回路1は、駆動回路30と接続された駆動コイル50を通る保持電流を制御量として利用する外側の制御ループを閉じ、第2の調整回路2は、保持電圧ユニット10により提供される保持電圧を制御量として利用する内側の制御ループを閉じる。
Through the cooperation of the minimum current selection circuit 5, the first adjustment circuit 1, and the second adjustment circuit 2, a two-loop type or cascade type closed-loop control system is realized in the
ただし、本発明に係る駆動回路30のために、第1の調整回路1も、第2の調整回路2も任意に選択される。本発明に係る駆動回路30は、これら構成要素が無い閉ループ制御回路20を備えて実現されてもよく、このような構成でも、例えば、送電線8を通る最小電流が調整または制御されうる。本実施例では、第1の調整回路1および第2の調整回路2は、継続的に動作し、従って、その入力値と各基準値との比較を継続的に行い、当該比較の結果に従って制御信号を継続的に生成して伝達する。
However, the first adjustment circuit 1 and the second adjustment circuit 2 are arbitrarily selected for the
Claims (10)
−前記駆動回路(30)がエネルギー貯蔵装置の極端子とそれを介して接続可能な第1の端子および第2の端子(11、12)と、
−前記駆動回路(30)が少なくとも2つの接触器のための少なくとも2つの駆動コイルの端子とそれを介して接続可能な、少なくとも1つの第1の出力口(15)および少なくとも2つの第2の出力口(16)であって、前記少なくとも2つの第2の出力口(16)は、それぞれの送電線(8)を介して前記第2の端子(12)と接続される、前記少なくとも1つの第1の出力口(15)および前記少なくとも2つの第2の出力口(16)と、
−出力口(6)と、制御信号を受信するための入力口(9)とを有し、自身の出力口(6)を介して前記少なくとも1つの第1の出力口(15)と接続され、前記駆動コイルの保持電流を設定するための保持電圧を、自身の出力口(6)から提供するよう構成された保持電圧ユニット(10)と、
を備える、前記駆動回路(30)において、
前記駆動回路(30)は、閉ループ制御回路(20)を有し、
前記閉ループ制御回路(20)は、前記送電線(8)と接続され、および、前記保持電圧ユニット(10)の前記入力口(9)と接続され、前記送電線(8)を流れる電流に依存した制御信号を生成して、前記保持電圧ユニット(10)に伝達するよう構成され、
前記閉ループ制御回路(20)は、最小電流選択回路(5)を備え、
前記最小電流選択回路(5)は、出力口を有し、前記送電線(8)を通って流れる前記電流の実際値を測定して、前記電流の測定された実際値のうちの最小実際値lminを、自身の出力口を介して出力するよう構成されることを特徴とする、駆動回路(30)。 A drive circuit (30) for at least two contactors, comprising:
A first terminal and a second terminal (11, 12), wherein the drive circuit (30) is connectable via a pole terminal of the energy storage device, and
At least one first output port (15) and at least two second second electrodes, through which the drive circuit (30) is connectable with and via terminals of at least two drive coils for at least two contactors; The at least one second output port (16), wherein the at least two second output ports (16) are connected to the second terminal (12) via respective power transmission lines (8). A first output port (15) and the at least two second output ports (16);
-An output port (6) and an input port (9) for receiving a control signal, connected to said at least one first output port (15) via its output port (6); A holding voltage unit (10) configured to provide a holding voltage for setting a holding current of the drive coil from its output port (6);
In the drive circuit (30) comprising:
The drive circuit (30) has a closed loop control circuit (20),
The closed loop control circuit (20) is connected to the power transmission line (8) and connected to the input port (9) of the holding voltage unit (10) and depends on a current flowing through the power transmission line (8). Configured to generate and transmit the control signal to the holding voltage unit (10) ,
The closed loop control circuit (20) includes a minimum current selection circuit (5),
The minimum current selection circuit (5) has an output port, measures an actual value of the current flowing through the transmission line (8), and determines a minimum actual value of the measured actual values of the current A drive circuit (30), characterized in that lmin is configured to be output via its output port .
送電線(8)はそれぞれ、ダイオード(3)のカソードと接続され、前記ダイオード(3)のアノードは、前記抵抗器(4)の端子と接続される、請求項1、または2に記載の駆動回路(30)。 The minimum current selection circuit (5) has a resistor (4), and one diode (3) for each transmission line (8),
Drive according to claim 1 or 2 , wherein each transmission line (8) is connected to the cathode of a diode (3), the anode of the diode (3) being connected to a terminal of the resistor (4). Circuit (30).
送電線(8)はそれぞれ、精密整流器(7)の一方の入力口と接続され、各前記精密整流器(7)の各他方の入力口は、各前記精密整流器(7)の前記出力口へと戻されており、全ての精密整流器(7)の前記出力口は、前記抵抗器(4)の端子と接続され、
前記精密整流器(7)は、帰還型の演算増幅器であり、
前記演算増幅器の帰還線は、ダイオード(3)を1つずつ有し、前記ダイオードのカソードは、それぞれが属する前記演算増幅器の前記出力口と接続され、前記ダイオードのアノードは、それぞれが属する前記演算増幅器の反転された入力口と接続される、請求項1、または2に記載の駆動回路(30)。 The minimum current selection circuit (5) has a resistor (4) and a precision rectifier (7) with two input ports and one output port for each transmission line (8),
Each of the transmission lines (8) is connected to one input port of the precision rectifier (7), and the other input port of each precision rectifier (7) is connected to the output port of each precision rectifier (7). The output ports of all precision rectifiers (7) are connected to the terminals of the resistors (4) ,
The precision rectifier (7) is a feedback operational amplifier.
The feedback line of the operational amplifier has one diode (3), the cathode of the diode is connected to the output port of the operational amplifier to which each belongs, and the anode of the diode belongs to the arithmetic to which each belongs. 3. The drive circuit (30) according to claim 1 or 2 , connected to an inverted input of an amplifier .
前記第1の調整回路(1)の入力口は、前記最小電流選択回路(5)の前記出力口と接続され、前記第1の調整回路(1)の出力口は、前記保持電圧ユニット(10)の前記入力口(9)と接続され、
前記第1の調整回路(1)は、自身の入力口へと流れる電流を基準値と比較し、前記比較の結果に従って、前記保持電圧ユニット(10)の保持電圧を調整するための第1の制御信号を生成して、前記保持電圧ユニット(10)へと伝達するよう構成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の駆動回路(30)。 The closed loop control circuit (20) includes a first adjustment circuit (1),
The input port of the first adjustment circuit (1) is connected to the output port of the minimum current selection circuit (5), and the output port of the first adjustment circuit (1) is connected to the holding voltage unit (10 ) And the input port (9),
The first adjustment circuit (1) compares a current flowing to its input port with a reference value, and adjusts a holding voltage of the holding voltage unit (10) according to a result of the comparison. The drive circuit (30) according to any one of the preceding claims , wherein the drive circuit (30) is configured to generate and transmit a control signal to the holding voltage unit (10).
前記第2の調整回路(2)は、前記第1の調整回路(1)により生成された前記第1の制御信号を、前記保持電圧ユニット(10)の前記出力口(6)で提供される前記保持電圧と比較し、前記比較の結果に従って、前記第1の制御信号にさらなる別の制御信号を重畳するよう構成される、請求項5〜7のいずれか1項に記載の駆動回路(30)。 The closed loop control circuit (20) includes a second adjustment circuit (2),
The second adjustment circuit (2) provides the first control signal generated by the first adjustment circuit (1) at the output port (6) of the holding voltage unit (10). The drive circuit (30) according to any one of claims 5 to 7 , configured to superimpose a further control signal on the first control signal according to a result of the comparison compared to the holding voltage. ).
−前記少なくとも2つの駆動コイルと接続され、自身の出力口で生成される保持電圧によって、前記少なくとも2つ駆動コイルを通る電流の流れを起こすよう構成された保持電圧ユニット(10)と、
を含む、少なくとも2つの接触器を駆動する方法であって、
前記方法は、以下の処理工程を含み、すなわち、
−前記保持電圧ユニット(10)により、前記少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる始動電流を提供する工程と、
−前記保持電圧ユニット(10)により、前記少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる保持電流を提供する工程と、
−前記少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる前記保持電流を互いに比較し、および、前記少なくとも2つの駆動コイルを通って流れる前記保持電流のうち最小保持電流を選択する工程と、
−前記保持電流のうちの前記最小保持電流と、基準電流とを比較する工程と、
−前記少なくとも2つの前記駆動コイルを通って流れる前記保持電流の前記最小保持電流と前記基準電流との間の前記比較の結果に従って、前記保持電圧ユニット(10)の前記出力口での前記保持電圧を制御するために、前記保持電圧ユニット(10)のための第1の制御信号を生成する工程と、
−前記第1の制御信号と、前記保持電圧ユニット(10)の前記出力口での前記保持電圧とを比較する工程と、
−前記第1の制御信号と、前記保持電圧ユニット(10)の前記出力口の前記保持電圧との間の前記比較の結果に従って、前記保持電圧ユニット(10)の前記出力口での前記保持電圧を制御するために、前記保持電圧ユニット(10)のための第2の制御信号を生成する工程と、
を含む、方法。 -At least two drive coils for driving at least two contactors;
A holding voltage unit (10) connected to the at least two drive coils and configured to cause a current flow through the at least two drive coils by a holding voltage generated at its output;
A method of driving at least two contactors, comprising:
The method includes the following processing steps:
Providing a starting current flowing through the at least two drive coils by the holding voltage unit (10);
Providing a holding current flowing through the at least two drive coils by the holding voltage unit (10);
- said at least two of said holding current compared with each other to flow through the driving coil, and a step of selecting the minimum holding current of the holding current flowing through the at least two drive coils,
-Comparing the minimum holding current of the holding currents with a reference current;
The holding voltage at the output of the holding voltage unit (10) according to the result of the comparison between the minimum holding current of the holding current flowing through the at least two drive coils and the reference current; Generating a first control signal for the holding voltage unit (10) to control
-Comparing the first control signal with the holding voltage at the output of the holding voltage unit (10);
The holding voltage at the output of the holding voltage unit (10) according to the result of the comparison between the first control signal and the holding voltage of the output of the holding voltage unit (10); Generating a second control signal for the holding voltage unit (10) to control
Including a method.
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