KR101259789B1 - 전류원 및 제어 장치 - Google Patents

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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 제어 입력(54)을 구비하고 전류원(48)의 출력측상 출력 흐름(I A)이 제어 입력(54)상 제어 신호에 따라 조절될 수 있도록 구현되고 배열된 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)를 포함하는 전류원에 관한 것이다. 상기 전류원은 기준 저항(R S) 보다 큰 전위 차가 출력 흐름(I A)에 나타나도록 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)에 전기적으로 결합된 기준 저항(R S)을 또한 포함한다. 조절기 유닛(52)의 조절 신호는 기준 저항(R S) 보다 큰 전압 차에 의존하고, 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 제어 신호이고, 출력 흐름(I A)의 제 1 값을 최대 지속기간으로 제한하고 그 다음 출력 흐름(I A)의 상기 출력 흐름의 제 1 값을 감소시키는 시간 기능 엘리먼트(58)를 포함한다.

Description

전류원 및 제어 장치{CURRENT SOURCE AND CONTROL DEVICE}
본 발명은 전류원 및 제어 장치에 관한 것이다. 이들 전류원들은 특히 하나 또는 몇몇 피에조 작동기에 사용하기 위하여 제공된 제어 장치에 사용된다.
차량들에 배열된 내연 엔진들의 허용된 오염 방출에 관한 보다 엄격한 법률 규정들은 점점 다양한 측정들을 받을 필요가 있게 하고, 이에 따라 오염 방출은 감소된다. 시작은 공기/연료 혼합의 내연 과정 동안 생성된 오염 방출물들을 감소시키는 것이다. 탄소 입자 물질의 형성은 필수적으로 내연 엔진의 각각의 실린더에서 공기/연료 혼합을 조절하는 것에 크게 의존한다. 매우 우수한 혼합 준비를 달성하기 위하여, 연료는 점점 매우 높은 압력하에 부가된다. 디젤 내연 엔진들의 경우, 연료 압력들은 2000 바(bar)에 달한다. 이들 사용 동안, 분사 밸브들은 작동기로서 피에조 작동기가 점점 사용된다. 피에조 작동기들은 매우 짧은 반응 시간들을 특징으로 한다. 따라서 이런 형태의 분사 밸브들은 내연 엔진의 실린더 작동 사이클 내에서 여러 번 연료를 계량하는데 적당하다.
특히 우수한 혼합 준비는 만약 하나 이상의 사전 분사가 기준 분사라 불리는 주 분사 이전에 발생하면 달성될 수 있고, 여기서 매우 작은 양의 연료가 개별 사전 분사를 위하여 계량된다. 분사 밸브의 정밀한 파일롯팅(piloting)은 특히 이들 경우들에서 중요하다.
분사 밸브의 정밀한 파일롯팅과 관련하여, 중요한 임무는 피에조 작동기의 충전 및 방전에 따른다. 이런 목적을 위하여, 실행 종료 단계는 규칙적으로 제공되지만, 방전 과정 동안 피에조 작동기를 완전히 방전시킬 수 없거나 요구되고 이용할 수 있는 기간들에 상기 방전을 수행할 수 없다. 완전한 방전을 위하여, 스위칭 엘리먼트는 이와 관련하여 이 목적을 책임질 수 있도록 제공될 수 있지만, 이로 인해 열적 로드들에 영향을 받는다. 스위칭 엘리먼트는 또한 전류원이라 불릴 수 있는 전류 싱크(sink)의 일부이다.
본 발명의 목적은 간단하고 신뢰성 있는 전류원 및 제어 장치를 생성하는 것이다.
이 목적은 독립항들의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에서 특징 지어진다.
본 발명은 제어 입력부를 가지며 출력 전류가 제어 입력부의 제어 신호의 함수로서 전류원의 출력측에서 조절될 수 있도록 형성 및 배열된 제 1 스위칭 엘리먼트를 가진 전류원을 특징으로 한다. 기준 저항기는 기준 저항기를 통한 전압 강하가 출력 전류를 나타내도록 제 1 스위칭 엘리먼트에 전기적으로 결합된다. 조절기 유닛은 제공되고, 상기 조절기의 입력 신호는 기준 저항기를 통한 전압 강하에 따른다. 조절기 유닛의 입력 신호는 제 1 스위칭 엘리먼트의 제어 신호이다. 조절기 유닛은 출력 전류의 제 1 양을 최대 지속기간 제한하고 그 후 출력 전류의 양을 감소시키는 타이밍 릴레이를 포함한다. 최대 지속기간의 적당한 설정으로, 높은 양의 출력 전류는 제 1 스위칭 엘리먼트에 열적으로 손상을 입히지 않고 최대 지속기간 동안 조절될 수 있다. 제 1 스위칭 엘리먼트는 최대 지속기간 후 발생하는 출력 전류의 감소에 의한 공급 전위로 인해 전류원의 출력부에서 단락 회로가 발생하는 경우 열적 파괴에 대해 추가로 보다 잘 보호된다. 특히, 열적 파괴에 대해 매우 높은 보호는 출력 전류의 적당한 감소에 의해, 즉 과도한 배선 노력 없이 보장될 수 있고, 이에 따라 매우 경제적인 전류원이 가능하다. 따라서 전류원은 특히 출력부에서 단락 회로 내구력을 부여한다.
본 발명은 제어 장치에 관련하여 상기 전류원의 사용에 의해 달성된다. 전류원의 바람직한 실시예에 따라, 최대 지속기간은 출력 전류의 적분에 따른다. 따라서, 제 1 스위칭 엘리먼트의 열적 과부하는 출력 전류를 중간에 스위칭 오프할 때에도 신뢰성 있게 방지될 수 있다.
전류원의 다른 바람직한 실시예에 따라, 출력 전류의 제 1 양은 주어진 방출(relaxation) 지속기간 후에 다시 조절될 수 있다. 이것은 제 1 양이 방출 지속기간의 적당한 선택으로 다시 빠르게 조절될 수 있고 제 1 스위칭 엘리먼트의 열적 손상이 이런 방식으로 동시에 방지될 수 있는 장점을 가진다.
전류원의 다른 바람직한 실시예에 따라, 전류원은 방출 지속기간이 출력 전류를 구동하는 외부 소스의 제거로부터 시작하는 방식으로 구현된다. 외부 소스가 예컨대 피에조 작동기일 수 있거나 또한 예컨대 배선 시스템 공급기 같은 전압원일 수 있다. 따라서, 피에조 작동기의 목표된 단락 회로 방지 방전은 특히 신뢰성 있는 방식으로 가능하다.
전류원의 다른 바람직한 실시예에 따라, 타이밍 릴레이는 전기적으로 직렬로 배열된 저항기 및 캐패시터에 의해 형성된 RC 부재를 포함한다. RC 부재는 기준 저항기와 전기적으로 병렬로 배열된다. 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트의 제어 입력부는 RC 부재의 저항기 및 캐패시터 사이에 전기적으로 놓이는 RC 부재의 측정 가능한 탭 지점에 전기적으로 결합된다. 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트는 상기 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트의 제어 신호의 함수로서 조절기 유닛의 입력 신호에 영향을 미치는 방식으로 배열된다. 타이밍 릴레이는 특히 이런 방식으로 간단하게 형성된다.
전류원의 다른 바람직한 실시예에 따라, 타이밍 릴레이는 전기적으로 직렬로 배열된 저항기 및 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트를 포함한다. 저항기는 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트에 의해 기준 저항기에 전기적으로 병렬 방식으로 접속될 수 있다. 추가 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트의 제어 입력부는 저항기 및 보조 시간 릴레이 스위칭 엘리먼트 사이에 전기적으로 놓이는 측정 가능 탭 지점에 전기적으로 결합된다. 추가 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트는 상기 추가 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트의 제어 신호의 함수로서 조절기 유닛의 입력 신호에 영향을 미치는 방식으로 배열된다. 따라서 간단한 배선 구현은 가능하다.
이것과 관련하여, 만약 제어 유닛의 제어 출력부가 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트의 제어 입력부에 전기적으로 결합되면 특히 바람직하다. 따라서 이런 제어 입력부는 간단히 사용될 수 있고, 다른 영향을 미치는 크기들은 최대 지속기간 또는 가능하면 방출 지속기간의 조절 동안 고려될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 개략적인 도면들을 참조하여 하기에 설명된다.
도 1은 전류원을 포함하는 제어 장치를 가진 분사 밸브를 도시한다.
도 2는 전류원을 가진 제어 장치의 보다 상세한 도면을 도시한다.
도 3은 전류원의 다른 실시예를 도시한다.
동일한 구성 또는 기능을 가진 엘리먼트들은 모든 도면들에서 동일한 참조 번호들로 표시된다.
분사 밸브(도 1)는 피에조 작동기(PAKT1), 즉 트랜스듀서(6)에 결합된 피에조 작동기가 삽입되는 리세스를 가진 분사기 하우징(1)을 가진다. 트랜스듀서(6)는 누설 공간(8) 내에 배열된다. 바람직하게 서보 밸브로서 형성된 스위칭 밸브(10)는 스위칭 위치에 따라, 이 실시예에서 바람직하게 연료인 누설 흐름의 에너지를 끊는 방식으로 배열된다. 스위칭 밸브는 트랜스듀서(6)를 통하여 피에조 작동기(PAKT1)에 결합되고, 구동된다, 즉 스위칭 밸브(10)의 스위칭 위치는 피에조 작동기(PAKT1)에 의해 조절된다.
피에조 작동기(PAKT1)는 트랜스듀서(6)의 상호접속 없이 스위칭 밸브(10)상에서 또한 작동할 수 있다. 스위칭 밸브(10)는 밸브 판(12) 내에 배열된다. 상기 스위칭 밸브(10)는 밸브 부재를 포함하고, 상기 밸브 부재의 위치는 피에조 작동기(PAKT1)에 의해 조절될 수 있고, 상기 밸브 부재는 스위칭 위치에서 밸브 판과 인접하여 있고 이런 방식으로 누설 공간 쪽으로 연료의 에너지 끊김을 방지한다. 추가 스위칭 위치에서, 스위칭 밸브는 밸브 판(12)의 벽으로부터 이격되고 이런 방식으로 누설 공간(8) 쪽으로 연료의 에너지 공급을 끓을 수 있다. 피에조 작동기는 60개의 피에조 엘리먼트들의 스택을 포함한다. 60개의 피에조 엘리먼트들의 스택은 예컨대 서로 적층된 200개의 피에조 엘리먼트들을 포함한다. 60개의 피에조 엘리먼트들의 스택은 바람직하게 트랜스듀서(6) 및 폐쇄 엘리먼트 사이에 60개의 피에조 엘리먼트들의 스택을 클램핑하는 관식 스프링에 의해 둘러싸인다.
분사 밸브는 바늘 가이드 몸체(14) 및 노즐 몸체(16)를 더 포함한다. 밸브 판(12), 바늘 가이드 몸체(14) 및 노즐 몸체(16)는 노즐 클램핑 너트(18)에 의해 분사기 하우징(1)에 고정된 노즐 구성요소 어셈블리를 형성한다.
바늘 가이드 몸체(14)는 노즐 몸체(16)에서 노즐 몸체(16)의 리세스로서 구성되고, 노즐 바늘(24)이 배열된 리세스를 가진다. 노즐 바늘(24)은 바늘 가이딩 몸체(14) 내에서 가이드 된다. 노즐 스프링(26)은 노즐 바늘(24)을 폐쇄 위치에 클램핑하고, 이 위치에서 분사 구멍(28)을 통한 연료 흐름을 방지한다.
제어 공간(30)은 밸브 판(12)과 면하는 노즐 바늘(24)의 축방향 단부에 형성되고, 상기 공간은 입구 스로틀(31)에 의해 고압 보어(32)에 수력으로 결합된다. 만약 스위칭 밸브(10)가 폐쇄 위치에 있다면, 제어 공간(30)은 누설 공간(8)으로부터 수력적으로 분리된다. 이것은 제어 공간(30)의 압력이 스위칭 밸브(10)의 폐쇄 후 고압 보어(32)의 압력에 필수적으로 적응하게 한다. 고압 보어(32)는 내연 엔진의 분사 밸브 사용 동안 고압 연료 저장소에 수력적으로 결합되고 이런 방식으로 예컨대 2000 바의 압력하에서 연료를 공급받는다.
제어 공간(30)의 연료 압력으로 인해, 제어 공간(30)을 통해 노즐 바늘(24)의 폐쇄 방향으로 노즐 바늘(24)의 전면 표면에 힘이 인가된다. 노즐 바늘(24)은 개방 방식으로 작용하는 힘이 노즐 바늘(24)상, 즉 폐쇄 방향과 반대로 작용하는 방식으로, 고압 보어(32)를 통하여 흐르는 유체가 충전되는 전면 표면으로부터 축방향으로 이격된 어깨부를 더 포함한다. 폐쇄 위치에서, 노즐 바늘(24)은 분사 노즐(28)을 통하여 연료 흐름을 방지한다. 만약 노즐 바늘(24)이 폐쇄 위치로부터 시작하여 제어 공간(30)으로 이동하면, 특히 개방된 위치에서 분사 노즐(28)을 통한 연료 흐름이 방출되고, 이런 개방 위치에서 상기 노즐 바늘은 밸브 판(12)에 의해 형성된 제어 공간(30)의 벽의 영역과 인접하여 있는다.
연료 보급 압력에 의해 노즐 바늘(24)의 어깨부에 생성된 힘이 노즐 스프링(26)에 의해 생성된 힘보다 큰지 또는 작은지 및 노즐 바늘(24)의 전면 표면상에 작용하는 압력에 따라, 노즐 바늘(24)은 개방 또는 폐쇄 위치에 있는다.
만약 스위칭 밸브(10)가 개방 위치에 있으면, 유체는 제어 공간(30)으로부터 스위칭 밸브(10)를 통하여 누설 공간(8)으로 흐른다. 입구 스로틀의 적당한 크기로 인해, 제어 공간(30)의 압력은 떨어지고, 최종적으로 개방된 위치로 노즐 바늘의 움직임을 유도한다. 누설 공간(8)에서 유체의 압력은 고압 보어 내의 유체의 압력보다 확실히 작다.
제어 장치(38)는 분사 밸브에 할당된다. 제어 장치(38)는 분사 밸브의 피에조 작동기(PAKT1)에 대한 입력 신호(SG)를 생성하도록 구현된다. 제어 장치(38)는 바람직하게 추가 분사 밸브들에 할당된 추가 작동기들(PAKT2-4)에 대한 입력 신호들을 생성하도록 추가로 구현된다.
입력 신호(SG)는 바람직하게 펄스-높이가 변조되는 전류 신호이다. 충전 과정의 시작으로부터 시작하여, 예컨대 20인 주어진 펄스들의 수는 바람직하게 충전 처리가 완료될 때까지 주어진 지속기간 및 기간으로 생성된다. 충전 처리 동안 피에조 작동기(PAKT1)에 공급될 전기 에너지는 각각의 펄스 높이를 통하여 조절된다. 충전 처리(LV) 동안 피에조 작동기(PAKT1)에 공급될 에너지는 동작 파라미터들의 함수로서 결정된다. 피에조 작동기(PAKT1)에 공급된 에너지는 축 상승 및 이에 따른 제어 공간(30) 압력의 진행에 영향을 준다.
제어 장치(40)는 피에조 작동기(PAKT1)의 방전 처리를 수행하기 위하여 추가로 구현된다. 주어진 수의 방전 펄스들은 바람직하게 이를 위하여 생성되고, 예컨대 상기 방전 펄스들의 수는 주어진 시간 지속기간 및 기간을 가진 20이다. 방전 처리 동안 피에조 작동기(PAKT1)로부터 제거된 전기 에너지는 각각의 방전 펄스들의 높이를 통하여 조절된다. 작동기로부터 제거된 에너지는 축 상승 감소에 영향을 준다.
제어 장치(38)의 일부는 도 2에 따라 도시된다. 제어 장치(38)는 DC/DC 트랜스듀서라 불리는 전압 증폭기(42)를 포함하고, 상기 전압 증폭기(42)는 주어진 전압을 전압 증폭기(42)에 공급하도록 구현되고 전압원을 형성하는 배선 시스템(40)에 전기적으로 결합된다. 배선 시스템은 예컨대 차량 배터리를 포함한다.
전압 증폭기(42)는 수행 단부 스테이지(performance end stage)(46)에 전기적으로 결합된다. 캐패시터(44)는 바람직하게 중간에 전기 에너지가 각각의 피에조 작동기들(PAKT1 내지 PAKT4)의 방전 처리 동안 캐패시터(44)에 저장될 수 있고 추가 충전 처리들을 위해 사용될 수 있는 방식으로 상호접속된다.
제어 장치(38)의 수행 단부 스테이지(46)는 제어 장치(38)로부터 분리되어 구현되고, 즉 분사 밸브들에 있는 피에조 작동기들(PAKT1 내지 PAKT4)에 전기적으로 결합된다. 하나의 수행 단부 스테이지(46)는 바람직하게 비용 문제로 인해 몇몇 피에조 작동기들(PAKT1 내지 PAKT4)에 할당된다. 충전 또는 방전될 각각의 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)의 선택은 바람직하게 선택 스위칭 엘리먼트들(TSEL1 내지 TSEL4)을 통하여 발생한다.
수행 단부 스테이지(46)에 의해 제어되는 방전 처리 동안, 잔류 전하는 주어진 수의 방전 펄스들 이후 각각의 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)에 남아있는다. 만약 이런 잔류 전하가 각각의 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)로부터 제거되면, 제어 장치(38)의 전류원(48)은 이런 목적을 위하여 제공되도록 작동된다.
전류원(48)은 조절기 유닛(52) 및 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)를 포함한다. 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)는 출력 전류(I_A)가 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 제어 입력부(54)에서의 제어 신호에 따라 전류원(48)의 출력측에서 조절될 수 있는 방식으로 구현 및 배열된다. 출력 전류(I_A)는 도시된 전류 방향으로 그 자체를 조절한다. 이것은 각각의 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)에 대한 방전 전류를 나타낸다. 상기 동작 동안, 조절기 유닛(52)은 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 제어 신호인 입력 신호를 상기 조절기 유닛의 출력부에서 생성한다.
전류원(48)은 기준 저항기(R_S)를 통한 전압 강하가 출력 전류(I_A)를 나타내는 방식으로 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)에 전기적으로 결합된 기준 저항기(R_S)를 더 포함한다. 저항기들(R1 및 R2)을 포함하는 분압기는 기준 저항기(R_S)에 전기적으로 병렬 방식으로 배열된다. 제 2 스위칭 엘리먼트(T2)의 제어 입력(56)은 저항기들(R1 및 R2) 사이에 전기적으로 놓이는 측정 가능한 탭 지점에 전기적으로 결합된다. 따라서 제 2 스위칭 엘리먼트(T2)의 제어 입력부는 바람직하게 전압(U1)인 제어 신호로 로딩된다.
제 2 스위칭 엘리먼트(T2)는 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 제어 입력부(54)상 제어 신호로서 동작하는 조절기 유닛(52)의 입력 신호에 영향을 준다. 제 2 스위칭 엘리먼트는 바람직하게 저항기(R3)를 통하여 발생하는 전류에 결합하는 이미터 회로의 바이폴라 트랜지스터이다. 조절기 유닛의 출력부(57)는 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 입력부에 전기적으로 결합되고, 저항기(R7)에 결합되고, 다시 공급 전위(U_V)에 접속된다. 따라서 저항기(R7)는 직렬 저항기로서 동작한다. 따라서 스위칭 엘리먼트(T2)는 기준 저항기(R_S)를 통한 전압 강하에 따라 제 1 스위칭 엘리먼트의 제어 입력부(54)에 대한 입력 신호를 생성한다. 특히, 스위칭 엘리먼트(T2)는 저항기(R7)를 통한 전류를 구동하고, 상기 전류의 양은 기준 저항기(R_S)에서의 전압 강하에 따른다. 상기 양은 저항기들(R1 및 R2), 저항기(R3), 및 또한 저항기(R7)와, 공급 전위(U_V)에 의해 형성된 분압기의 대응 크기 결정에 의해 조절될 수 있다.
저항기(R7)를 통한 전류 흐름은 저항기(R7)를 통한 전압 강하를 유도하고 따라서 바람직하게 제 1 트랜지스터의 제어 입력부(54)에서 제어 신호를 형성하는 제 1 트랜지스터의 제어 입력부(54)에서의 전압(U2)을 조절한다. 따라서 전류원(48)의 출력 전류(I_A)의 목표된 제 1 양은 저항기들(R1,R2,R3,R7) 및 기준 저항기(R_S), 추가로 제 2 스위칭 엘리먼트(T2) 및 제 1 스위칭 엘리먼트(T1) 및 공급 전위(U_V)의 적당한 크기결정에 의해 조절될 수 있다.
출력 전류의 제 1 양은 예컨대 2 및 5A 사이일 수 있다. 출력 전류(I_A)의 제 1 양은 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)에 높은 열 입력을 유도한다. 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)는 열적 손상의 위험 없이 제한된 지속기간 동안만 출력 전류(I_A)의 제 1 양을 수용할 수 있는 방식으로 열 저장 능력 및 열 제거와 관련하여 크기가 결정된다. 이에 따라 수행 단부 스테이지(46)에 의해 제어되는 주어진 수의 방전 펄스들의 완료 후 각각의 피에조 작동기들(PAKT1 내지 PAKT4)의 잔류 전하의 방전이 전류원(48)을 통하여 출력 전류(I_A)의 제 1 양 만큼 방전할 수 있는 방식으로 크기가 설정된다.
제 3 스위칭 엘리먼트(T3)는 제 1 스위칭 엘리먼트의 제어 신호가 출력 전류(I_A)의 흐름을 허용하지 않는 제 1 스위칭 엘리먼트에 의해 제어 입력부(64)에서의 제어 신호의 함수로서 스위칭 오프 값이 될 수 있는 방식으로 동작되는 출력 전류(I_A)를 스위칭 온 및 오프하기 위하여 제공된다. 그러므로 제 3 스위칭 엘리먼트(T3)는 바람직하게 출력측에서 저항기(R7)에 전기적으로 결합되고, 스위칭 위치에 따라 기준 전위(GND)에 전기적으로 결합된다. 이것은 저항기(R7)가 제 3 스위칭 엘리먼트(T3)를 통하여 기준 전위(GND)에 전기적으로 결합되는 제 3 스위칭 엘리먼트의 스위칭 위치에서, 전압(U2)이 기준 전위(GND) 근처의 낮은 전압 레벨을 차지하여, 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)를 차단하는 것을 발생시킨다. 그러나, 만약 제 3 스위칭 엘리먼트(T3)가 기준 전위(GND)에 저항기(R7)를 결합하지 않는 스위칭 위치에 있다면, 전압(U2)은 조절기 유닛(52)에 의해 조절될 수 있다. 제 3 스위칭 엘리먼트(T3)는 바람직하게 전류원의 제어 유닛의 출력부 또는 제어 입력부(64)를 가진 제어 장치의 출력부에 전기적으로 결합된다. 제어 신호는 바람직하게 전압(U4)을 제어 입력부(64)에 인가한다.
조절기 유닛(52)은 타이밍 릴레이(58)를 더 포함한다. 타이밍 릴레이(58)는 출력 전류(I_A)의 제 1 양을 최대 지속기간까지 제한하고 그 후 출력 전류(I_A)의 양을 감소시키도록 형성된다. 타이밍 릴레이는 저항기(R5) 및 캐패시터(C1)의 전기 직렬 접속인 RC 부재를 포함한다. RC 부재는 기준 저항기(R_S)와 전기적으로 병렬 방식으로 배열된다. 타이밍 릴레이(58)는 저항기(R5) 및 캐패시터(C1) 사이의 RC 부재에 전기적으로 결합된 제어 입력부(62)를 가진 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)를 더 포함한다. 전압(U3)은 바람직하게 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 제어 입력부(62)에 입력 신호로서 인가된다. 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)는 출력측상에서 조절기 유닛(52)의 출력부(57)에 전기적으로 결합되어 조절기 유닛의 입력 신호 및 이에 따라 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 제어 신호에 영향을 미친다. 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)는 바람직하게 이미터 회로에 배열되고 저항기(R4)에 의한 전류에 대해 결합되는 바이폴라 트랜지스터이다. 따라서 제어 입력부(62)에서 전압(U3)에 따른 저항기(R7)를 통한 전류를 구동시킨다.
만약 제 3 스위칭 엘리먼트(T3)가 기준 전위(GND)에 저항기(R7)를 결합하는 스위칭 위치에서 시작하여 기준 전위로부터 저항기(R7)를 분리하는 스위칭 위치로 제어되면, 출력 전류(I_A)의 제 1 양은 첫째 그 자체를 조절할 것이고, 즉 제 2 스위칭 엘리먼트(T2)에 의해 제어될 것이고, 기준 저항기(R_S), 및 이에 따른 병렬로 접속된 RC 부재를 통한 대응 전압 강하를 유발한다. 이것은 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 제어 입력부에서의 전압(U3)이 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트의 상호접속을 유도할 때까지 캐패시터(C1)의 충전을 발생시킨다.
따라서 저항기(R7)를 통한 전류는 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 제어 입력부(62)에서의 전압(U3)에 따라 영향을 받고, 이에 따라 캐패시터(C1) 및 저항기(R5) 또는 저항기(R4 및 R7) 및 기준 저항기(R_S)의 적당한 크기 결정으로 출력 전류(I_A)의 양의 감소를 유발한다.
따라서 최대 지속기간은 적당한 크기 결정에 의해 조절될 수 있고, 출력 전류는 제 1 양을 채택할 수 있다. RC 부재의 적분 작용에 의해, 출력 전류의 중간 스위칭 오프 또는 출력 전류의 중간 감소는 고려될 수 있다. 따라서 최대 지속기간은 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 열적 손상이 출력 전류(I_A)의 제 1 양만큼 도입되는 열 입력에 의해 방지될 수 있는 방식으로 적당하게 제공된다.
타이밍 릴레이(58)의 컴포넌트, 즉 저항기들(R4,R5), 캐패시터(C1) 및 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 크기 결정에 의해, 출력 전류(I_A)의 감소 양은 최대 지속기간의 만료 후 추가로 조절될 수 있고, 따라서 예컨대 100 내지 200㎃의 적당히 작은 출력 전류의 제 2 양은 조절될 수 있고, 이에 따라 각각의 피에조 작동기들(PAKT1 내지 PAKT4)의 완전히 로딩된 상태로부터 완전한 방전은 예컨대 단부 스테이지의 결함의 경우 가능하거나, 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)의 열적 파괴는 또한 전류원(48)의 출력의 단락 회로 동안 배선 시스템(40)에 대해 신뢰성 있게 방지된다.
그러나 타이밍 릴레이(58)에 의해 발생된 출력 전류(I_A)의 감소는 기준 저항기(R_S)를 통한 전압 강하의 감소를 다시 발생시킨다.
RC 부재, 저항기(R4) 및 기준 저항기(R_S)는 상호접속된 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)를 가질 때에도, 전류가 외부 소스를 통해 전류원의 출력 전류로서 구동되는 한, 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)가 상호접속되어 있는 값으로 전압(U3)이 유지되는 방식으로 크기가 결정된다. 외부 소스는 예컨대 각각의 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4), 또는 전압원(40)일 수 있다.
그 다음 방출 기간은 기준 전위(GND)와 저항기(R7)를 결합한 제 3 스위칭 엘리먼트(T3)의 스위칭 위치를 차지함으로써 발생될 수 있는 외부 소스의 제거로부터만 시작된다.
이런 방식으로, 방출 지속기간은 적당한 방식으로 조절될 수 있고, 그 후 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)는 다시 차단되고 따라서 출력 전류의 제 1 양은 다시 조절될 수 있다. 방출 지속기간의 적당한 선택에 의해, 출력 전류(I_A)의 제 1 양은 한편으로 가능한 한 빨리 다시 조절될 수 있지만, 또한 다른 한편으로 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)가 열적으로 과부하되지 않는 것이 보장될 수 있다.
저항기(R6)는 보호 회로로서 제공된다.
전류원(48)(도 3 참조)의 제 2 실시예에서, 타이밍 릴레이(58)는 저항기(R5)가 RC 부재 대신 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)와 직렬로 접속되고, 즉 저항기(R5)가 기준 전위와의 결합을 통하여 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)의 스위칭 위치에서 기준 저항기(R_S)에 병렬로 전기적으로 접속되고, 보조 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)의 추가 스위칭 위치에서 기준 전위(GND)로부터 전기적으로 분리되는 방식으로 접속된다. 이 경우, 보조 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)의 제어 입력부(66)는 바람직하게 타이머 출력이라 불리는 제어 유닛의 추가 출력부에 전기적으로 결합되고, 제 1 양의 감소는 대응 제어 신호들을 통하여 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)의 제어 입력부(66)에서 조절될 수 있다. 이를 위하여, 제어 유닛(53)은 바람직하게 출력 전류(I_A) 또는 이를 나타내는 크기를 감지하고, 대응 최대 지속기간 또는 방출 지속기간을 통합 및 결정하기 위하여 적당하게 설계된다. 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)의 제어 입력(66)에서 제어 신호는 바람직하게 전압(U5)이다. 게다가 저항기(R8)는 바람직하게 제공된다.
물론, 타이밍 릴레이는 또한 선택적으로 최대 지속기간이 출력 전류의 적분에 따르지 않고 예컨대 출력 전류(I_A)의 스위칭 온에만 관련되도록 구현될 수 있다. 동일한 것은 또한 방출 지속기간 동안 적용된다.

Claims (8)

  1. 전류원으로서,
    제어 입력부(54)를 가지고, 상기 전류원(48)의 출력측에서 출력 전류(I_A)가 제어 신호의 함수로서 상기 제어 입력부(54)에서 조절될 수 있도록 구현되고 배열되는 제 1 스위칭 엘리먼트(T1);
    기준 저항기(R_S) ― 상기 기준 저항기(R_S)는 상기 기준 저항기(R_S)를 통한 전압 강하가 상기 출력 전류(I_A)를 나타내는 방식으로 상기 제 1 스위칭 엘리먼트(T1)에 전기적으로 결합됨 ―; 및
    조절기 유닛(52)
    을 가지며,
    상기 조절기 유닛(52)의 입력 신호는 상기 기준 저항기(R_S)를 통한 전압 강하에 따르고(depend on), 상기 조절기 유닛(52)의 상기 입력 신호는 상기 출력 전류(I_A)의 제어 신호를 포함하며, 상기 조절기 유닛(52)은 상기 출력 전류(I_A)의 제 1 양을 최대 지속기간까지 제한하고 후속하여 상기 출력 전류(I_A)의 양을 감소시키는 타이밍 릴레이(58)를 포함하는,
    전류원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최대 지속기간은 상기 출력 전류(I_A)의 적분에 따르는,
    전류원.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 출력 전류(I_A)의 제 1 양은 주어진 방출(relaxation) 지속기간 이후에 다시 조절될 수 있는,
    전류원.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류원은 상기 방출 지속기간이 상기 출력 전류(I_A)를 구동하는 외부 소스의 제거로 시작하는 방식으로 구현되는,
    전류원.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 타이밍 릴레이(58)는 직렬로 전기적으로 배열된 저항기(R5) 및 캐패시터(C1)에 의해 형성된 RC 부재를 포함하고,
    상기 RC 부재는 상기 기준 저항기(R_S)에 전기적으로 병렬 방식으로 배열되며,
    타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 제어 입력부(62)는 상기 RC 부재의 상기 저항기(R5) 및 상기 캐패시터(C1) 사이에 전기적으로 놓이는 상기 RC 부재의 측정 탭 지점에 전기적으로 결합되고, 그리고
    상기 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)는 상기 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 제어 신호에 따라 상기 조절기 유닛(52)의 입력 신호에 영향을 미치는 방식으로 배열되는,
    전류원.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 타이밍 릴레이(58)는 전기적으로 직렬로 배열되고, 저항기(R5) 및 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)를 포함하며,
    상기 저항기(R5)는 상기 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)에 의해 상기 기준 저항기(R_S)에 전기적으로 병렬로 접속될 수 있고,
    추가 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 제어 입력부는 상기 저항기(R5) 및 상기 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG) 사이에 전기적으로 놓이는 측정 탭 지점과 전기적으로 결합되며, 그리고
    상기 추가 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)는 상기 추가 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_ZG)의 제어 신호에 따라 상기 조절기 유닛(52)의 입력 신호에 영향을 미치는 방식으로 배열되는,
    전류원.
  7. 제6항에 있어서,
    제어 유닛(53)의 제어 출력부는 상기 보조 타이밍 릴레이 스위칭 엘리먼트(T_HZG)의 제어 입력부에 전기적으로 결합되는,
    전류원.
  8. 제1항 또는 제2항에 따른 전류원(48)을 갖는 제어 장치로서,
    상기 제어 장치는 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)를 제어하기 위하여 제공되고,
    상기 전류원(48)은 상기 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)를 방전할 수 있는 방식으로 상기 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)에 결합될 수 있고,
    상기 제어 장치는 상기 전류원(48)에 전기적으로 병렬로 배열된 상기 피에조 작동기(PAKT1 내지 PAKT4)를 충전 및 방전하기 위한 수행(performance) 단부 스테이지(46)를 포함하는,
    제어 장치.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005040531A1 (de) * 2005-08-26 2007-03-22 Siemens Ag Stromquelle, Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben der Steuervorrichtung
CN101524965B (zh) * 2008-03-03 2011-04-06 株洲南车时代电气股份有限公司 一种电力机车过电压抑制吸收系统
DE102008018012B3 (de) * 2008-04-09 2009-07-09 Continental Automotive Gmbh Schaltungsanordnung zum Betreiben einer kapazitiven Last sowie Verwendung einer derartigen Schaltungsanordnung
DE102016206997B4 (de) * 2016-04-25 2023-08-10 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Betreiben eines Piezoaktuators als Sensor und Kraftfahrzeug

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990015922A1 (de) 1989-06-20 1990-12-27 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zum betrieb von elektromagnetischen verbrauchern
US6859022B2 (en) 2002-02-15 2005-02-22 Motorola, Inc. Timer circuit and battery protection circuit using same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4491744A (en) * 1982-08-02 1985-01-01 Burroughs Corporation Current source direct base drive for transistor power switches
US5041959A (en) * 1990-08-14 1991-08-20 General Electric Company Control system for a current source converter supplying an AC bus
DE19814594A1 (de) * 1998-04-01 1999-10-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements
DE19952950A1 (de) * 1999-11-03 2001-06-07 Siemens Ag Ansteuereinheit für ein kapazitives Stellglied
DE10043482A1 (de) * 2000-09-04 2002-03-14 Infineon Technologies Ag Current-Mode-Schaltregler
JP4604356B2 (ja) 2001-01-23 2011-01-05 株式会社デンソー ピエゾアクチュエータ駆動回路および燃料噴射装置
DE10158553A1 (de) * 2000-11-30 2002-06-13 Denso Corp Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator und Kraftstoffeinspritzsystem
EP1489291B1 (de) * 2003-06-18 2006-05-17 VW Mechatronic GmbH & Co. KG Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines kapazitiven Stellgliedes
JP2005039990A (ja) * 2003-06-24 2005-02-10 Nippon Soken Inc ピエゾアクチュエータ駆動回路
DE10331057B4 (de) * 2003-07-09 2006-12-28 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors
DE10336633B4 (de) * 2003-08-08 2007-01-04 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines kapazitiven Stellgliedes
JP4148124B2 (ja) 2003-12-09 2008-09-10 株式会社デンソー 容量負荷素子の駆動装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990015922A1 (de) 1989-06-20 1990-12-27 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zum betrieb von elektromagnetischen verbrauchern
US6859022B2 (en) 2002-02-15 2005-02-22 Motorola, Inc. Timer circuit and battery protection circuit using same

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