JPH02230702A

JPH02230702A - 電流制御方法及び回路

Info

Publication number: JPH02230702A
Application number: JP1332511A
Authority: JP
Inventors: Anthony Thomas Harcombe; アンソニー　トーマス　ハーコンブ
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1990-09-13
Also published as: GB8829902D0; EP0376493A1; KR900010844A; BR8906712A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、使用時アーマチュアがソレノイドの励磁詩に
可動部材に接続され、ストップに接触されるアーマチュ
アを有する電磁アクチュエータのソレノイドの電流の流
れを制御する方法及び制御回路に係る。

アーマチュア及びそれに結合された部材を急速に動作さ
せる為、アーマチュア、特に部材をストツプと接触させ
て保持するのに要求されるよりさらに高いンレノイドへ
の駆動電圧を印加することが従来行なわれていた。高電
圧は、アクチュエータの磁気回路の磁束を急速に増すこ
とになるソレノイドの電流の高速度の増加を生じる。通
常の方法は、ソレノイドが電源から遮断されるのに続く
ピーク値まで電流を増し、これにより電流はフライホイ
ールダイオードにより比較的低速度で減少する。電流が
所定の低い値になる際、ソレノイドは連続的保持電流を
供給する制御された電圧源に再接続されるか或いは電源
が平均保持電流を維持するよう切換えられる。

７−マチ１ア及び部材の動作は電流の増加の後に遅れる
。これは磁束のある値がアーマヂュア及び部材が動き始
める前に要求されるからである。

７−マチュアが動き始めるにつれ、ギャップは減少し、
磁気吸引は増え、これによりアーマチュア及び部材の慣
性を考慮しても、アーマチュア及び部材はストップに向
って加速される。ストップは、バウンシング動作を起こ
すがなりの速度で接触される。例えば部材が燃料１１Ｊ
ＩＩ｝弁の弁部材である場合、圧力波は何時弁が閉じら
れるかを決めるのを困雌にするほか、燃料にキャビテー
ションを起こす圧力波が設定されつる。

バランスの問題を最小化する為、アーマチュアの加速を
最小化し流体制動も提供することが行なわれてきた。し
かし、用いられるダンピングの量及σ加速の減少には実
用的制限がある。その理由はこれらの結果の両方は速度
の減少をもたらし動作が一致するからである。電流のピ
ーク値に達する前にアーマチュア及び部材が動き始める
一方、Ｎ流を減少された後まで、ストップは係合されず
、バランスの期間より低い保持電流がソレノイドを流れ
る後まで、完了しないことに注意すべきである。

電流のピーク値の達成及び保持電流に対する切換間にソ
レノイドを流れる電流を修正することにより、アクチュ
エータの動作の本質的改良が得られることが分かった。

本発明によると、アクチュエータのソレノイドの電流の
流れを制卯する方法は、ソレノイド巻線に流れる電流で
急速な増加を得る為、ソレノイドを高電圧源に接続し、
電流のピーク値が巻線を流れる際、電源からソレノイド
を遮断し、ソレノイドの電流を第１の速度で減少させ、
電流が電流の保持値以下の値になるまで電流の減少の速
度を増し、次に保持値への電流を増すことがらなる。

本発明の他の特微によると、７ｒｉ磁アクチュエータの
ソレノイドの電流の流れを制御する制御回路は、夫々第
１及び第２の電源端子にソレノイドの第１及び第２の端
部を接続する第１及び第２のスイッチと、ソレノイドの
第１及び第２の端部と第２及び第１の靖子の間に接続さ
れた第１及び第２のダイオードと、電流のピーク値にな
るまで、ソレノイドの電流の急速な増加をなすよう初め
に該スイッチを開成するよう制御信号の受信時に動作可
能な制郭手段とよりなり、使用時の該端“ｆは電源に接
続され、該ダイオードは該第１及び第２のスイッチの閉
成が電源から第１及び第２のダイオードを通って流れる
電流を生じないよう磁付を有し、次に電流を第１の速度
で減少させるよう該第１のスイッチを開成し、次に電流
を増加した速度で減少させるよう該第２のスイッを開成
し、次にソレノイドに流れる電流を保持値に戻すよう少
なくても１つのスイッチを開成する。

第１図及び第２図は、従来方法で制御されるアクチュエ
ータの電流及びアーマチュアリフトを示すグラフで、制
御パルスは９で示される。ソレノイドを流れる電流■が
高速でピーク電流値ＩＰに増える間の期間Ａがあり、次
にソレノイドは電源を断たれ、電流が減少する間の期間
Ｂが続くのが第１図から分かる。期間Ｂの間、巻線の電
流は通常のフライホイールダイオードを流れる。電流は
保持値ＩＨになるのが許容され、そしてこの値になった
際、ソレノイドは、保持電流Ｉ　Ｈの連続的値又は良く
知られているスイッチング技術，平均値のうちいずれか
を維持するよう電源に再び接続される。保持電流は期間
Ｃの間接続され、制御パルス９が除かれる際に起こる期
間Ｃの終りに電流は後述する特別なスイッチング装置に
より急激に減衰する。第２図から分かる如く、アーマチ
ュアの動作は期間八の途中まで行なわれないし、そして
ストップが係合されるまで期間Ｂで続き、前述のバラン
スが起こる。

第３図及び第４図は同等のグラフを示すが電流が本発明
に応じて制御されることを示す。同じ期間Ａ．Ｂ及びＣ
が識別されるが期間Ｂは短かく、期間Ｂ及びＣの間には
２つの別な期間Ｄ及びＥがあることがわかる。期間Ｄに
おいて、電流は期間Ｂより高い速度で落ち、後述の回路
によりなされる。電流は保持電流１ｆ−ｆ以下の値ＩＬ
まで落ちることが許容され、期間Ｅにおいて、電流は値
ｆＨになるまで、期間Ａと同じ電圧により都合よく作ら
れた高速度で増える。第４図からアーマチュアがストッ
プに近づくにつれ上昇曲線は第２図よりさらに丸くなり
、実際アーマチ１アは減速速度でストップに近づくこと
が分かる。バランスは除去され、アーマチュアがストッ
プに到るよう所片的により長くなるといえども、アクチ
１エータの動作はより予測可能であることがわかる。

ここで、第５図を参照するに、回路は直流電源１２の正
及び負の靖子に接続する為の端子１ｏ及び１１を含む。

アクチュエータのソレノイド巻線は１３で示され、その
一方の端子はスイッチｓｗ１を介して電源端子１１に接
続される。巻線の他の靖Ｉは、電流感知装置１４を介し
てスイッチＳＷ２の一方の端子へ接続され、その他端子
は電流喘子１０に接続される。第１のダイオードＤ１は
、巻線の一方の゜端子に接続されるアノード及び電源端
子１０に接続されるカソードを有し、第２のダイオード
０２は、電源端子１１に接続される７ノード及び巻線の
該他喘子に接続されるカソードを有する。

スイッチＳＷＩ及びＳＷ２はリレー接点として示される
が実際半導体装置であり、その伝導は制卯回路１５によ
りＩＩＪ（１ｌされる。回路は入カ１６に制御パルス９
を受け、更にＮ流感知装置１４がらの信号を受ける他の
入力を有する。回路もスイッチＳＷ２と平行に接続され
るとして示される電流あり卯装置１７の動作をｉｔ＋１
１罪する。

動作中、υｔｌＩｌパルスを受けた際、スイッチＳＷ１
及びＳＷ２は、巻線１３が電源端子に直接接続されるよ
う開成される。ソレノイドの電流は急激に増え、期ｆｉ
ｌｌＡの終りで、ピーク電流値ＩＰが感知された際、ス
イッチＳＷ１は開成され、ダイオード０１は、巻線の電
流が低速度で減衰するようフライホイールダイオードと
して作用する。期間Ｂの終りで、スイッチＳＷ２は開成
され、両ダイオードは導通し、電流はより急速に減衰し
、巻線の１ネルギーは電源に戻る。期間Ｄの終りで、両
スイッチは閉成し、巻線は電流が急速に増えるよう電源
に再び接続され、そして期間Ｅの終りで、電流の保持値
ＩＨが検出された際、スイッチＳＷ２は同成し、電流制
御装置１７は動作を起こす。

′ｉｉＩＩｔｌｏハルスカ除カレタ際、スイッチＳＷ１
ハｒＭＩｉｉし、電流制御装ｆｌｌ７はスイッチオフさ
れ、これにより両ダイオードは導通し、電流は、電源に
戻る巻線から得たエネルギーで急速に落ちる。

スイッチＳＷ１及びＳＷ２の役別は逆転されつるがこの
場合において、電流制御装置がスイッチＳＷＩと平列に
接続されることが理解されよう。

別な電流ｔｉｌＪＩＩＩ装置１７に対する代替として、
それと平行に接続されるスイッチは平均保持電流を供給
するようスイッチオン及びオフされる。このスイッチは
、より困難な役目を行なわなければならないことに鑑み
他のスイッチより高い品−の部品でなければならない。

実際、複数のソレノイドを制御することが要求され、第
５図は、その一方の端子がスイッチＳＷ３を介して電源
端子１１に接続される他の巻線１３Ａを示す。他のダイ
オードＤ３は巻線１３Ａが圓する限りは、ダイオードＤ
１と同じ様に作用するよう設けられており、スイッチＳ
Ｗ３はスイツヂＳＷ１と同じ役割を有する。

第６図は、上記スイッチ及び電流制御装置１７への出力
を有するスイッチＩｌｌｗＪ回路１８を含む制御口路１
５の一例を示す。それは、多ソレノイド装置のソレノイ
ドが励磁されるのを決める入力１９も有する。回路は電
流センサー１４からの信号を受信する電流レベル検出器
２０とピーク電流ＩＰ及び保持電流ＩＨを設定する２つ
の別な入力も含む。回路はタイマー２１も含む。電流レ
ベル検出器２０は、ピーク電流ＩＰ及び保持電流ＩＨが
得られる際、制ＩＩ１回路１８に信号を供給する。

タイマーはｆ！１）ｔｌｍパルスの始まり又はピーク電
！ＩＰの達成に応答しつる。タイ冫ーは期間を決定する
。スイッチＳＷＩは従ってピーク電流ＩＰの検出時に開
成し、タイマーは、制御パルスの開始後の所定の時間が
ピーク電流の達１１１の所定の時間のうちいずれかでｆ
ｆｉｍＤの間スイッチＳＷ２の開成を行なう。セット入
力検出器２０及びタイマー２１も調整可能として示され
る。実際、それらは少なくてもプリセットされるか固定
値部品により置き換えられる。

υ１ｍ回路１５の代替型を第７図に示す。同図中、スイ
ツヂｉｉＩ１御回路１８はピーク値ＩＰ．保持値ＩＨ及
びｆｆｉｔｌＢ及びＤの終りで所望の電流レベルがプリ
セットされるレベル検出鼎２２のより複雑な型によりυ
１１１１される。

第１図及び第３図のグラフを比較すると、ビ−ク電流Ｉ
Ｐが本質的に同じであれば、第３図の保持電流ＩＨが減
少することが分かる。これはバランスの減少又は除去で
、保持電流により決められる如く、保持力は減少される
ことによる。必要なら、ピーク電流ＩＰは、アーマチ１
アのより急速な動作を行なう為に増加される。通常の５
Ａ置により、これはバランスの可能性を増すが上記制御
方法により、バランスは最小化される。必要なら、保持
電流［　Ｈは、アーマチｌアを制皿するよう増加した力
を提供するよう増される。これは、アーマチｌアがその
ストップに近づいた時のみ保持電流レベルに達するので
可能である。アーマチュアは従ってかかる極端な加速は
受けず、そして高保持力はそのストップに対してアーマ
ヂュアをラッチしがちにある。

第７図の例において、電流感知だけは、スイッチＩＩＩ
ｍ回路の勅作をｌｂＩＩｔＩｌするのに用いられること
が分かる。第６図の例において、タイマーは期間Ｂ及び
ＤをｉＩＩＩａするのに用いられるがこの制御は電流感
知によりなされつる。さらに、期間Ａ及びＥはタイマー
を用いて決められる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は公知の制御方法によりｆｆ＋ｌＪ　
ｔｉｌされるアクチｌ工一夕の電流及びリフＩ・を示す
グラフ、第３図及び第４図は第１図及び第２図に対応するが、ア
クチュエータが本発明により制御される場合に得られる
グラフ、第５図は７クチュエータ用の電気制御回路図、第６図は
第５図のちり郊回路のより詳細な部分図、第７図は制御
回路の各部分の変形例を示す図である。９・・・ｔｉＩ１四バルス、１０．１１・・・電源端子
、１２・・・直流電源、１３．１３Ａ・・・ソレノイド
巻線、１４・・・感知装置、１５・・・制御回路、１６
．１９・・・入力、１７・・・電流制御装置、１８・・
・スイッチ制御回路、２０・・・電流レベル検出器、２
１・・・タイマー２２・・・レベル検出器。ＦＩＧ　３．ＦＩＧ．４，ＦＩＧＦＩＧ　２．

Claims

【特許請求の範囲】

１．ソレノイド巻線（１３）に流れる電流に急速な増加
を得る為、ソレノイド巻線を高電圧源（１２）に接続し
、電流のピーク値が巻線を流れる際、電源からソレノイ
ド巻線を遮断し、ソレノイド巻線（１３）の電流を減少
させソレノイド巻線の電流の保持値を維持するようソレ
ノイド巻線を電源に再接続し、電流は初めに第１の速度
で減少させられ、次に第１の速度より大なる第２の速度
で減少させられ、ソレノイド巻線が電流の保持値を維持
するよう電源に再接続される前に、ソレノイド巻線の電
流が保持値以下になるアクチュエータのソレノイド巻線
の電流の流れを制御する方法。
２．巻線を電源（１２）に接続するよう動作する第１及
び第２のスイッチと、該スイッチの動作を制御する制御
手段（１５）とよりなり、該第１及び第２のスイッチ（
ＳＷ１，ＳＷ２）は夫々にソレノイド巻線（１３）の第
１及び第２の端部を第１及び第２の電源端子（１１，１
０）に接続し、回路は更に夫々ソレノイド巻線の第１及
び第２端部と第２及び第１の電源端子（１０，１１）の
間に接続された第１及び第２のダイオード（Ｄ１，Ｄ２
）を含み、該ダイオードは、第１及び第２のスイッチ（
ＳＷ１，ＳＷ２）の閉成が電源端子からダイオードを通
つて電流が流れることにならないよう極性を有し、該制
御手段（１５）は制御信号（９）の受信時、ピーク値（
ＩＰ）になるまで、ソレノイド巻線（１３）の電流の急
速な増加をなすよう該スイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）を閉
じ、次に第１の速度で電流を減少させるよう該第１のス
イッチ（ＳＷ１）を開成させ、次に増加した速度で電流
を減少させるよう該第２のスイッチ（ＳＷ２）を開成さ
せ、次に少なくともスイッチの１つを閉成し、ソレノイ
ド巻線（１３）に流れる電流を保持値（ＩＨ）に戻すこ
とよりなり、電磁アクチュエータのソレノイド巻線（１
３）の電流の流れを制御する制御回路。
３．該制御手段（１５）は第１のスイッチ（ＳＷ１）を
閉じ、ソレノイド巻線（１３）の電流を保持値（ＩＨ）
にするよう第２のスイッチ（ＳＷ２）を周期的に閉成さ
せる請求項２記載の制御回路。
４．該制御手段（１５）は第１のスイッチ（ＳＷ１）を
閉成させ、第２のスイッチ（ＳＷ２）と並列に接続され
た電流制御装置（１７）の動作をさせる請求項２記載の
制御回路。
５．ソレノイド巻線（１４）に流れる電流を感知する為
の感知手段（１４）を有し、制御手段（１５）はスイッ
チ（ＳＷ１，ＳＷ２）への出力を有するスイッチ制御回
路（１８）と、該手段（１４）により供給される信号に
応じた電流レベル検出器（２０）とよりなり、該検出器
（２０）は電流のピーク値（ＩＰ）及び保持値（ＩＨ）
の得るのに該スイッチ制御回路（１８）に夫々出力を供
給する請求項２記載の制御回路。
６．該電流レベル検出器（２２）は、ソレノイド巻線（
１３）の電流が第１の速度及び増加した速度で減少する
期間の終りで所望の電流値を得るのに出力を夫々該スイ
ッチ制御回路（１８）に供給する請求項５記載の制御回
路。
７．制御回路（１８）はソレノイド巻線（１３）を流れ
る電流が該増加した速度で減少する期間を決めるタイマ
ー（２１）を含む請求項５記載の制御回路。
８．制御手段（１５）は期間Ａ，Ｂ，Ｄ及びＥを決める
よう動作可能なタイマーを含む請求項２記載の制御回路
。