本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行活塞泵的方法，該活塞泵借助電磁體的線圈驅(qū)動，其中，借助電磁體可使活塞泵的活塞抵抗復(fù)位力地運(yùn)動。在開啟時長期間給線圈加載電壓，使得該電壓引起通過線圈的電流。線圈引起磁力并且使活塞加速。本發(fā)明還涉及一種用于活塞泵的操控裝置以及具有操控裝置的活塞泵。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中已知一種活塞泵，該活塞泵借助電磁體的線圈可驅(qū)動。該活塞泵例如可用作燃料泵。例如，這種泵在一個實施方案中示出為圖1中的行程銜鐵泵。活塞泵包括線圈1、具有活塞底4的活塞2、缸3、具有支座6的螺旋彈簧5、和閥單元7。當(dāng)電流流過線圈1時，引起通過線圈內(nèi)部的磁通。由此使活塞2電磁地從閥單元7遠(yuǎn)離地運(yùn)動，由此將螺旋彈簧5抵抗其支座6預(yù)緊。閥單元7和活塞底4之間的容積變大，由此發(fā)生抽吸過程?？筛械卦诘竭_(dá)工作行程的位于止擋件8處的最大位置之后將線圈1中的電流關(guān)斷，使得活塞停留在止擋件8處，以使得能將抽吸過程完全地實施?；钊?隨后通過螺旋彈簧5的預(yù)緊而朝閥單元7的方向運(yùn)動，由此發(fā)生推出過程，其中，待泵送的流體被推到閥單元7中。也可設(shè)想以下泵，其中，所述推出借助電磁作用而所述抽吸借助彈簧作用實施。例如，這種行程銜鐵活塞泵可用作用于內(nèi)燃機(jī)的燃料泵。

對該泵的操控一般通過矩形電壓進(jìn)行，該矩形電壓具有預(yù)給定的操控頻率和每個泵行程的開啟時長以及快速消除。通過對所述泵的這種操控，在線圈中產(chǎn)生電流，該電流通過線圈的電磁作用即使在去除驅(qū)動電壓的情況下仍進(jìn)一步流動。電流的消退與空載回路(freilaufstromkreis)中的電阻有關(guān)，線圈中的電流經(jīng)由所述空載回路在消退的情況下進(jìn)一步流動。這稱為“消除過程”。通過下述方式引起快速消除：將電流經(jīng)由結(jié)構(gòu)元件傳導(dǎo)，該結(jié)構(gòu)元件將線圈中的能量快速地轉(zhuǎn)化為熱量。而通過短路或極高的電阻僅可帶走線圈中少量的能量。因而需要合適的阻抗以進(jìn)行快速消除。取代歐姆電阻地也可使用半導(dǎo)體電阻。用于這些過程的操控電路作為現(xiàn)有技術(shù)在圖2中示出。所用的電路具有半導(dǎo)體開關(guān)，借助該半導(dǎo)體開關(guān)在第一運(yùn)行狀態(tài)中給線圈通電并且在第二運(yùn)行狀態(tài)中切換到線圈的經(jīng)由穩(wěn)壓二極管的空載回路，這通過將線圈中的能量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓二極管上的熱量而導(dǎo)致通過線圈的電流的快速消除。在圖3中示出線圈上的電壓u關(guān)于單位為秒的時間t的變化過程。在開啟時長之后，在該開啟時長結(jié)束之后進(jìn)行電壓降落，該電壓降落通過從線圈帶走能量而隨著時間向電壓零變化。在圖4中示出在與圖3相同的時間段通過線圈的電流i。電流i在電壓u的開啟時長期間上升并且在到達(dá)開啟時長的終點之后強(qiáng)地下降，使得該電流在短時間之后為零。該解決方案的缺點是，電流被驟然消除并且活塞因而僅短時間地留在強(qiáng)轉(zhuǎn)向位置中。該時長可由于液壓系統(tǒng)的慣性在某些情況下不足以將泵容積最佳地充注。此外，在強(qiáng)通電的情況下并且在具有相對小的液壓阻力的運(yùn)行狀態(tài)中，活塞會止擋在止擋件上，這可能導(dǎo)致發(fā)出極大的噪聲。

此外已知進(jìn)行電流調(diào)節(jié)的最終階段，但該最終階段的成本非常高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了消除提到的這些缺點，根據(jù)本發(fā)明提出，使用兩種不同的用于線圈中的電流的消除方法。第二消除方法極大地擴(kuò)展了電流關(guān)斷的可能性，但不像電流調(diào)節(jié)那么貴。也可設(shè)想使用多于兩種的、不同的用于線圈中的電流的消除方法。

例如可首先將活塞加速，由此活塞到達(dá)止擋件。借助第一消除方法例如可引起活塞保持在止擋件上。通過該方式可引起，為待泵送的流體提供充足的時間來充注泵容積。通過該方式改善泵的容積效率，其中，容積效率理解為缸中實際存在的流體容積與理論上最大可能的充注的比例。為了在保持時間之后引起活塞快速地從止擋件松脫，例如可使用另一第二消除方法，該第二消除方法快速地消除線圈中的電流。接著，活塞通過復(fù)位力運(yùn)動到以下位置：活塞從該位置出發(fā)重新朝止擋件方向加速。

從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展方案。

在一實施方式中提出，在活塞加速之后首先使用弱消除方法然后使用強(qiáng)消除方法。稱為弱消除方法的是以下消除方法，其中，通過線圈的電流僅慢地減小。相應(yīng)地，由線圈產(chǎn)生的磁力僅慢地減小。為此在空載回路中存在小的電阻，尤其是至少近似短路。而在強(qiáng)消除方法中引起：通過線圈的電流與在弱消除方法的情況相比極快地減小。由此，由線圈產(chǎn)生的磁力與在弱消除方法的情況相比可快速地減小。為此，在空載回路中可設(shè)置一阻抗，在該阻抗上在存在電壓和電流時高的電功率被轉(zhuǎn)換成熱量。所述阻抗也可由半導(dǎo)體結(jié)提供。在很多行程銜鐵活塞泵中，磁力沿著活塞的路線累進(jìn)，其中，磁力在止擋件處最大。因而，在止擋件處，通過線圈的小電流就足以將活塞保持在止擋件上。因而如果線圈通過弱消除方法僅被帶走少量能量，則這足以將活塞保持在止擋件上。在另一實施方式中可設(shè)想，當(dāng)活塞還處于朝止擋件運(yùn)動期間，使用弱消除方法?；钊ㄟ^其慣性并且在某些情況下也通過在使用弱消除方法期間余留的線圈電磁作用到達(dá)止擋件。為了將活塞從止擋件松脫，則使用強(qiáng)消除方法，其引起通過線圈的電流的強(qiáng)下降。將活塞也在不同的運(yùn)行狀態(tài)中以簡單方式限定地從止擋件松脫的可能性，使得能實現(xiàn)泵的很靈活并且有效率的控制。尤其能確定使用弱和強(qiáng)消除方法的時間點，使得得到盡可能最佳的泵性能。

在另一實施方式中，泵的性能還能以下述方式進(jìn)一步優(yōu)化：借助測量方法求取時間點，在該時間點活塞處于運(yùn)動中并且作為對此的反應(yīng)將開啟時長結(jié)束。存儲在線圈中的內(nèi)能優(yōu)選足以使得由此產(chǎn)生的電磁作用使活塞運(yùn)動直至止擋件。通過這種方法良好地利用由線圈產(chǎn)生的磁能量。在識別活塞的運(yùn)動時結(jié)束開啟時長是有利的，因為活塞的運(yùn)動與其靜止?fàn)顟B(tài)相比可良好地探測，尤其是出現(xiàn)在線圈中的反向電壓方面，該反向電壓由活塞運(yùn)動產(chǎn)生。優(yōu)選，活塞在其運(yùn)動之前貼靠在靜止止擋件上，該靜止止擋件與前面提到的止擋件不同。

在所述方法的一種實施方式中，在弱消除方法的情況下通過半導(dǎo)體開關(guān)使線圈短路。在線圈中流動的電流因而可經(jīng)由空載回路流動，這導(dǎo)致從線圈損失的能量相對小。斷開的半導(dǎo)體開關(guān)的電阻以及線圈的內(nèi)電阻以及可能存在的顯著的導(dǎo)線電阻將線圈的能量的一部分轉(zhuǎn)換成熱量。整體上得到通過線圈的電流強(qiáng)度的慢的減小，優(yōu)選與開啟時長期間的電流上升具有相同的尺度。

在另一實施方式中，為了執(zhí)行強(qiáng)消除方法，將線圈連接到布置有電阻的空載回路中，在該電阻上，線圈中的能量很大程度上轉(zhuǎn)換為熱量。這導(dǎo)致線圈中的電流強(qiáng)度的強(qiáng)減小。半導(dǎo)體結(jié)、例如穩(wěn)壓二極管的半導(dǎo)體結(jié)在該意義上也視為電阻。此外當(dāng)空載回路延伸經(jīng)過的半導(dǎo)體開關(guān)切換到半傳導(dǎo)性狀態(tài)中，使得其具有以下電阻，在該電阻上線圈中的電流很大程度上轉(zhuǎn)換為熱量時，可實現(xiàn)強(qiáng)電流消除。

替代或附加于前一實施方式可設(shè)想的是，在強(qiáng)消除方法的情況下將線圈中的電流饋給到電流供應(yīng)裝置中，該電流供應(yīng)裝置尤其是以下電流供應(yīng)裝置，在開啟時長期間已從其帶走用于線圈的電流。在此則涉及饋回。

所述線圈也可以連接到h橋中，其中，線圈布置在兩個支路的分壓點之間。支路的端點相互連接。在h橋的兩個支路的端點之間施加供應(yīng)電壓，優(yōu)選該供應(yīng)電壓來自于電流供應(yīng)裝置。優(yōu)選施加直流電壓。在這兩個支路中分別連接至少一個半導(dǎo)體開關(guān)，其中，其中一個半導(dǎo)體開關(guān)在一個子支路中附接到供應(yīng)電壓上而另一個在另一子支路中接地。在該變型中，在余留的、從分壓點到支路的相應(yīng)的另一端點的兩個子支路中分別布置二極管，該二極管關(guān)于供應(yīng)電壓沿截止方向極化。在開啟時長期間，兩個半導(dǎo)體開關(guān)切換為導(dǎo)通，使得電流可流過它們和線圈。為了執(zhí)行弱消除方法，將所述半導(dǎo)體開關(guān)中的一個閉合，而另一個斷開。然后可通過斷開的半導(dǎo)體開關(guān)和二極管中的一個構(gòu)造空載回路。為了將線圈中的電流饋回到電流供應(yīng)裝置中，將兩個半導(dǎo)體開關(guān)斷開。線圈電流引起線圈上的電壓增大，該電壓增大帶動通過兩個二極管和電流供應(yīng)裝置的回路。

在具有h橋的另一變型中，前述子支路中的每個二極管通過半導(dǎo)體開關(guān)替換。由此可確定通過線圈的電流的方向，其方式是，針對一個方向，已在前述基礎(chǔ)變型中存在的兩個半導(dǎo)體開關(guān)切換為導(dǎo)通，而附加的半導(dǎo)體開關(guān)截止。針對另一方向，附加的半導(dǎo)體開關(guān)可被切換為導(dǎo)通，而基礎(chǔ)變型的半導(dǎo)體開關(guān)截止。通過對半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行主動控制，可模仿用于空載運(yùn)行的二極管的功能。半導(dǎo)體開關(guān)具有的優(yōu)點是，半導(dǎo)體開關(guān)在饋回運(yùn)行中可具有比二極管小的內(nèi)電阻。

在前一方案變型的基礎(chǔ)上構(gòu)造的另一變型中，半導(dǎo)體開關(guān)中的每個都設(shè)有空載二極管?？蛰d二極管關(guān)于供應(yīng)電壓沿截止方向連接并且分別附接到其半導(dǎo)體開關(guān)的源極和漏極上。通過該情況，通過將半導(dǎo)體開關(guān)相應(yīng)地切換而引起：在空載回路中，或者半導(dǎo)體開關(guān)的內(nèi)電阻或者二極管的半導(dǎo)體結(jié)的電阻或者二極管的電阻沿截止方向有效。由此得到更多的可能性和運(yùn)行方式。弱消除過程因而通過具有切換為導(dǎo)通的兩個半導(dǎo)體開關(guān)的空載回路實現(xiàn)，這兩個半導(dǎo)體開關(guān)在h橋的同一端部互連。尤其在此，另兩個半導(dǎo)體開關(guān)切換為截止。由于所接的半導(dǎo)體開關(guān)的優(yōu)選小的電阻，所述半導(dǎo)體開關(guān)決定由半導(dǎo)體開關(guān)和其空載二極管組成的并聯(lián)電路的總電阻，使得總電阻小。具有稍微強(qiáng)些的消除作用的同樣弱的消除過程通過下述方式實現(xiàn)：在空載回路中連接閉合的半導(dǎo)體開關(guān)和沿導(dǎo)通方向連接的二極管，以取代上述的兩個半導(dǎo)體開關(guān)。為此，與傳導(dǎo)的二極管并聯(lián)的第二半導(dǎo)體開關(guān)可切換為截止，使得盡管二極管電壓更高但空載電流仍需流過空載二極管?？蛰d回路在此具有稍微更高的電阻。為此使用以下二極管，該二極管在空載回路中處于導(dǎo)通方向。這是哪個二極管，與通過線圈的電流方向有關(guān)并且與空載回路在子支路中是在供應(yīng)電壓電勢上延伸還是在地電勢上延伸有關(guān)。通過所有的半導(dǎo)體開關(guān)截止，可連接用于強(qiáng)消除方法的空載回路。在此，空載回路通過空載二極管中的兩個和電流供應(yīng)裝置構(gòu)成，該電流供應(yīng)裝置的高的能量接收能力導(dǎo)致線圈電流的極快速的消除。哪些空載二極管在此截止或傳導(dǎo)，與通過線圈的電流方向有關(guān)。為了提高饋回的效率可替代地將與傳導(dǎo)的二極管并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)切換為導(dǎo)通。

優(yōu)選，用于以電流供應(yīng)線圈的h橋電路實施為芯片上的集成電路。

優(yōu)選，在將能量饋回到電流供應(yīng)裝置中的運(yùn)行方式中，將弱消除方法的激活時間縮短，使得活塞僅短地保持在止擋件上。雖然容積效率稍微變差，但可將更多的能量饋回到電流供應(yīng)裝置中，因為在弱消除方法期間較少的能量被轉(zhuǎn)換成熱量。

在另一實施方式中，根據(jù)泵的運(yùn)行點和/或特性來調(diào)整開啟時長的長度和/或保持時長的長度。尤其，根據(jù)活塞泵的機(jī)械特性和/或液壓特性來調(diào)整開啟時長和/或保持時長的長度。該調(diào)整優(yōu)選以下述方式進(jìn)行，使得活塞泵的容積效率盡可能好。運(yùn)行點根據(jù)輸送量和泵頻率限定。

在另一實施方式中，根據(jù)活塞泵的供應(yīng)電壓和/或線圈的電阻調(diào)整開啟時長的長度，使得在開啟時長結(jié)束之后，預(yù)給定的電流在線圈中流動。通過該方式可在線圈中引入以下這么多的能量，使得該能量例如足以將活塞驅(qū)動直至止擋件并且將活塞優(yōu)選足夠長地保持在止擋件上。在此可預(yù)給定合適的開啟時長，使得不必測量電流。但替代地也可設(shè)想電流測量。在計算開啟時長時可使用以下公式：

t＝-l/r·ln(1-(i·r)/u))

在此，t表示開啟時長，l表示線圈的電感，r表示線圈的內(nèi)電阻，u表示施加到線圈上的電壓，并且i表示待實現(xiàn)的電流強(qiáng)度。

在所述方法的另一實施方式中，求取線圈的溫度并且借助溫度信息執(zhí)行對算出的時間的修正。為此可算出電阻的基于溫度波動的偏差并且將進(jìn)行溫度修正過的電阻值用在上述公式中，使得算出溫度修正過的開啟時長t。對電阻的由于溫度影響而產(chǎn)生的變化的計算是電子技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員的基本知識。

在另一實施方式中，活塞泵構(gòu)造為用于內(nèi)燃機(jī)的燃料泵。為了節(jié)省用于泵的運(yùn)行的能量，可將活塞泵的泵頻率適配于所需的燃料量。在此，優(yōu)選將泵頻率調(diào)整為使得活塞泵輸送的燃料比內(nèi)燃機(jī)所需的稍多。與泵具有持續(xù)滿負(fù)荷的設(shè)計相比，極大地節(jié)省能量。附加地或替代地也通過泵行程的調(diào)整來引起燃料輸送量的變化。為此，可將線圈的開啟時長適配于所需的燃料量。在此優(yōu)選將泵行程調(diào)整成使得燃料泵提供的燃料稍多于內(nèi)燃機(jī)所需的燃料量。開啟時長的計算例如可在內(nèi)燃機(jī)的控制器中實施。所需的用于供應(yīng)內(nèi)燃機(jī)的最小輸送體積流可例如在發(fā)動機(jī)控制裝置中由轉(zhuǎn)速、噴射器的噴射時間和在給定或設(shè)置的噴射壓力情況下的穩(wěn)態(tài)流量計算。為此可使用以下公式:

q＝azyl/2·nmot·ti·qinj,stat

在此，q表示燃料輸送體積，azyl表示內(nèi)燃機(jī)的氣缸數(shù)量，nmot表示內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，ti表示有效噴射時間，并且qinj,stat表示通過打開的噴射器的燃料體積流量?；钊玫念l率優(yōu)選在需要的體積流極小時不下降到近似零，而是限于最小頻率，在該最小頻率的情況下泵還穩(wěn)定工作。最小頻率例如可為30赫茲。為了將泵頻率適配于所需的燃料體積流，可使用以下公式：

fpump,opt＝fpump,max·qengine/qpump,max

在此，fpump,opt表示最佳泵頻率，fpump,max表示可能的最大泵頻率，例如100赫茲，qengine表示為內(nèi)燃機(jī)所需的燃料體積流，并且qpump,max表示泵最大可提供的體積流。

還已知，在行程銜鐵活塞泵在恒定的頻率和增大的輸送體積流的情況下，在磁回路中活塞和例如止擋件之間的氣縫變大，因為需要更大的活塞行程。相應(yīng)地，所需的用于吸引活塞的電流更強(qiáng)。在將線圈的開啟時長適配于內(nèi)燃機(jī)的燃料需求并從而適配于為此所需的電流時，可使用修正系數(shù)。修正系數(shù)可預(yù)先算出并且例如存放在發(fā)動機(jī)控制器中。若干或全部的前述各操控參數(shù)，尤其是最佳操控參數(shù)，可或者在發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間在控制器中算出或者根據(jù)變量，例如運(yùn)行電壓、線圈溫度和/或所需的燃料體積流，存放在一個或多個特征曲線場中。所述操控可借助算出的或讀取的值相應(yīng)地參數(shù)化。

在另一實施方式中，根據(jù)所需的體積流可調(diào)整開啟時長，在該開啟時長期間將電壓施加到線圈上。更大的體積流通過泵的更大的行程可實現(xiàn)，該更大的行程需要更長的開啟時長。開啟時長的長度可作為體積流的函數(shù)存儲。

在另一實施方式中，開啟時長可根據(jù)施加到線圈上的電壓調(diào)整。典型地，施加到線圈上的電壓與活塞泵的供應(yīng)電壓有關(guān)。由此存在以下危險：活塞在電壓過小并且開啟時長不被延長的情況下不再被吸引。通過合適地選擇開啟時長，可確保具有小的損失功率的運(yùn)行方式，其中，活塞電磁地運(yùn)動。為此，可根據(jù)線圈電壓或供應(yīng)電壓調(diào)整開啟時長。

在另一實施方式中，活塞泵的操控頻率可根據(jù)所需的體積流調(diào)整，泵以所述操控頻率實施泵行程。泵頻率和體積流之間的相應(yīng)關(guān)聯(lián)可為了借助開關(guān)裝置進(jìn)行應(yīng)用而存儲。也可設(shè)想，根據(jù)所需的體積流同時適配開啟時長和操控頻率。

在本發(fā)明的另一方面提出一種用于運(yùn)行可借助電磁體的線圈驅(qū)動的活塞泵的電路組件，該活塞泵具有活塞。根據(jù)本發(fā)明，所述電路組件具有半導(dǎo)體開關(guān)裝置，該半導(dǎo)體開關(guān)裝置具有至少兩個半導(dǎo)體開關(guān)。半導(dǎo)體開關(guān)裝置設(shè)計用于實現(xiàn)活塞泵的不同運(yùn)行方式或者說消除方法。在此，半導(dǎo)體開關(guān)裝置可在開啟運(yùn)行方式中以電壓加載線圈，這導(dǎo)致電流流過線圈。為此，線圈可連接到電流供應(yīng)裝置的電源和地線之間的電流路徑中。在電流流過線圈時使活塞加速。

在半導(dǎo)體開關(guān)裝置的另一運(yùn)行方式中，半導(dǎo)體開關(guān)裝置引起：在線圈中發(fā)生弱電流消除。為此可將線圈從用于開啟運(yùn)行方式的電流路徑切換出并且替代地通過一個或多個半導(dǎo)體開關(guān)短路。這如在涉及根據(jù)本發(fā)明的方法時描述的那樣導(dǎo)致通過線圈的電流僅慢地減小。在以強(qiáng)電流消除實現(xiàn)的第三運(yùn)行方式中，半導(dǎo)體開關(guān)裝置設(shè)計用于將線圈連接到電流路徑中，該電流路徑包括能量接收裝置。線圈中的能量由此傳遞到能量接收裝置中。

在電路組件的一種實施方式中，能量接收裝置構(gòu)造為蓄能器，該蓄能器適合用于接收電路組件中的能量。所述能量接收裝置尤其可為電容和/或電池或蓄電池。能量接收裝置也可以是附接有可接收能量的其他用電器的電網(wǎng)。特別優(yōu)選，能量接收裝置是機(jī)動車的汽車電網(wǎng)。在替代的實施方式中，能量接收裝置可設(shè)計用于將所接收的能量轉(zhuǎn)換成熱量。相應(yīng)的能量接收裝置可例如為歐姆電阻或半導(dǎo)體結(jié)。

在另一實施方式中提出，所述電路組件設(shè)計用于實施前述方法中的一個方法。

在本發(fā)明的另一方面中提出一種活塞泵，該活塞泵在操控裝置中具有根據(jù)前述方面的電路組件。在此可設(shè)想，操控裝置與泵在空間上分隔開并且與該泵通過線路已連接或可連接。還可設(shè)想，操控裝置的若干部件布置在活塞泵上，而其他部件與活塞泵遠(yuǎn)離地布置。還可設(shè)想，操控裝置的一部分布置在活塞泵上，而另一部分與活塞泵遠(yuǎn)離地布置并且與活塞泵通過線路已連接或可連接。

附圖說明

在后面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。附圖示出:

圖1根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的行程銜鐵活塞泵的截面，

圖2現(xiàn)有技術(shù)已知的用于行程銜鐵活塞泵的操控電路，

圖3線圈上的電壓的已知的變化過程的曲線圖，該線圈通過圖2的操控電路操控，

圖4在通過圖2的操控電路在與圖3相同的時間段期間操控線圈時，電流關(guān)于時間的已知變化過程的曲線圖，

圖5a根據(jù)本發(fā)明的操控電路的第一實施方式，

圖5b根據(jù)本發(fā)明的操控電路的第二實施方式，

圖5c根據(jù)本發(fā)明的操控電路的第三實施方式，

圖5d根據(jù)本發(fā)明的操控電路的第四實施方式，

圖6在通過在圖5a或5b中示出的操控電路在所述時間期間進(jìn)行操控時，線圈上的電壓的變化過程的曲線圖，

圖7電流關(guān)于時間的曲線圖，該電流由線圈上的圖6所示的電壓產(chǎn)生，其中，示出與圖6中相同的時間區(qū)段，

圖8a根據(jù)本發(fā)明的操控電路的第三實施方式，其中，將線圈電流饋回到電流供應(yīng)裝置中，

圖8b根據(jù)本發(fā)明的操控電路的第四實施方式，其中，將線圈電流饋回到電流供應(yīng)裝置中，

圖9在通過在圖5a或5b所示的操控電路在所述時間期間進(jìn)行操控時，線圈上的電壓的變化過程的曲線圖，以及

圖10電流在時間上的曲線圖，該電流由線圈上的圖6所示的電壓產(chǎn)生，其中，示出與圖6相同的時間區(qū)段。

具體實施方式

圖5a示意性地以接線圖示出根據(jù)本發(fā)明的操控電路。在電路中央的是從正供應(yīng)電壓+ub直至地線接頭gnd的電流路徑。在該路徑中，在供應(yīng)電壓+ub處開始時沿導(dǎo)通方向布置穩(wěn)壓二極管zd1，接著沿截止方向串聯(lián)布置傳統(tǒng)二極管d1并且接著串聯(lián)布置第一半導(dǎo)體開關(guān)ls1。并聯(lián)于穩(wěn)壓二極管zd1地連接有第二半導(dǎo)體開關(guān)hs1。線圈l_coil和內(nèi)電阻r_coil與所示電流路徑可連接，其方式是，線圈可與由二極管zd1和d1組成的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。半導(dǎo)體開關(guān)hs1優(yōu)選構(gòu)造為p通道m(xù)osfet。其可經(jīng)由串聯(lián)電阻rv2借助操控電壓va2操控。半導(dǎo)體開關(guān)ls1優(yōu)選是自鎖的n通道m(xù)osfet。其可經(jīng)由串聯(lián)電阻rv1借助操控電壓va1操控。在開啟運(yùn)行中，線圈被加載以電壓，使得在其中產(chǎn)生增大的電流，其中，將半導(dǎo)體開關(guān)ls1閉合，為此該半導(dǎo)體開關(guān)通過操控電壓va1操控。由此可構(gòu)成從供應(yīng)電壓+ub通過線圈和半導(dǎo)體開關(guān)ls1朝地線gnd的電流。經(jīng)過二極管zd1和d1的路徑區(qū)段被截止，因為二極管d1沿截止方向連接。半導(dǎo)體開關(guān)hs1的狀態(tài)的變化在該電流方面不變，因為通過半導(dǎo)體開關(guān)hs1的電流同樣通過二極管d1被截止。按照弱電流消除方法，將半導(dǎo)體開關(guān)ls1斷開，其方式是，操控電壓va1被置于低電勢。半導(dǎo)體開關(guān)hs1被閉合，其方式是，在其門極上施加具有低電勢的操控電壓va2。線圈l_coii中的磁能量引起通過二極管d1的電流沿其導(dǎo)通方向進(jìn)一步通過斷開的半導(dǎo)體開關(guān)hs1并且返回到線圈l_coil，其中，線圈的內(nèi)電阻r_coil在由此形成的空載回路中也有效。該空載回路中的電阻引起：通過線圈的電流慢地減弱，就像在圖7中在約0.0035秒處的峰值之后可看到的下降那樣。此外，可在操控電路中使用強(qiáng)消除方法，其方式是，半導(dǎo)體開關(guān)ls1以及半導(dǎo)體開關(guān)hs1都截止。通過線圈l_coil的電流在此不再通過經(jīng)由半導(dǎo)體開關(guān)hs1的空載回路并從而流過穩(wěn)壓二極管zd1，該穩(wěn)壓二極管與半導(dǎo)體開關(guān)hs1相比具有較高的反向電壓。借助通過穩(wěn)壓二極管的電流得到穩(wěn)壓二極管上的損失功率，該損失功率將線圈l_coil中的能量帶走，這又導(dǎo)致線圈電流的快速下降。這在圖7中的電流曲線在時間0.0065秒時的陡下降方面可識別。通過該方式可在短時間內(nèi)將線圈電流消除。專業(yè)人員清楚，取代提到的半導(dǎo)體類型也可考慮其他半導(dǎo)體，尤其是用于半導(dǎo)體開關(guān)的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體類型的變化通過操控電勢的相應(yīng)變化補(bǔ)償，以維持功能性。

圖5b示出根據(jù)本發(fā)明的第二操控電路，其與圖5a的操控電路稍微不同。在后面僅描述區(qū)別。相同的元件帶有相同的附圖標(biāo)記并且不再次特別解釋。與圖5a的操控電路不同，圖5b的操控電路取代穩(wěn)壓二極管zd1具有歐姆電阻r1。因而，取代在穩(wěn)壓二極管中的半導(dǎo)體結(jié)上，線圈l_coil中的能量歐姆地在電阻r1中轉(zhuǎn)換成熱量。

圖5c示出圖5a的實施方式，但具有以下區(qū)別，穩(wěn)壓二極管zd1并不連接在半導(dǎo)體開關(guān)hs的漏極和源極之間，而是作為穩(wěn)壓二極管zd1′連接在半導(dǎo)體開關(guān)ls的漏極和源極之間。在半導(dǎo)體開關(guān)ls1斷開的情況下由線圈l_coil帶動的電流流經(jīng)空載回路，該空載回路包括穩(wěn)壓二極管zd1′和電流供應(yīng)裝置，該電流供應(yīng)裝置提供電壓+ub。

圖5d示出圖5a的實施方式，但具有以下區(qū)別，穩(wěn)壓二極管zd1并不連接在半導(dǎo)體開關(guān)hs的漏極和源極之間，而是作為穩(wěn)壓二極管zd1″連接在半導(dǎo)體開關(guān)ls的漏極和半導(dǎo)體開關(guān)ls1的門極之間。在該路徑中還連接有另一二極管d2，該另一二極管用于使得半導(dǎo)體開關(guān)ls1保持可操控，其方式是，在半導(dǎo)體開關(guān)ls1的門極上能夠構(gòu)建電壓。為了結(jié)束半導(dǎo)體開關(guān)ls1的開啟時長而將其斷開。半導(dǎo)體開關(guān)ls實施為n通道m(xù)osfet，使得在該狀態(tài)中在門極上存在小的電壓。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)hs1閉合時，具有弱電流消除的空載回路通過半導(dǎo)體開關(guān)hs1和二極管d1構(gòu)成。如果半導(dǎo)體開關(guān)hs1斷開，而線圈還具有能量，則穩(wěn)壓二極管zd1″的負(fù)極上的電壓基于線圈電壓而跳到提高的電勢。由此半導(dǎo)體開關(guān)ls1的門極上的電勢升高，使得半導(dǎo)體開關(guān)ls1部分閉合。得到具有強(qiáng)消除作用的空載回路，線圈、部分閉合的半導(dǎo)體開關(guān)ls和能量供應(yīng)裝置在該空載回路中延伸，所述半導(dǎo)體開關(guān)具有電阻，該電阻在很大程度上將電流轉(zhuǎn)換成熱量，該能量供應(yīng)裝置提供供應(yīng)電壓電勢。因而通過改變半導(dǎo)體開關(guān)hs1的切換狀態(tài)可在強(qiáng)和弱消除作用之間轉(zhuǎn)換。

半導(dǎo)體開關(guān)hs1的源極和門極之間的電壓由二極管d1上的電壓，穩(wěn)壓二極管zd1上的電壓、二極管d1上的電壓以及串聯(lián)電阻rv2上的電壓的相互作用得到。電壓源va2的輸出在此是低歐的。通過半閉合的半導(dǎo)體開關(guān)hs1，電壓下降，該下降的電壓導(dǎo)致線圈電流的快速消除。替代地，可將半導(dǎo)體開關(guān)hs1完全閉合，使得得到弱消除過程。

圖6示出圖5a和5b中的線圈l_coil上的電壓的變化過程。在大致三毫秒的時間范圍內(nèi)施加約12伏的電壓。這相當(dāng)于開啟運(yùn)行期間的開啟時長。在3.5至6.5毫秒之間的范圍內(nèi)使用弱消除方法期間，線圈上的電壓稍小于0伏，因為盡管電流流過線圈，但半導(dǎo)體開關(guān)和在沿導(dǎo)通方向連接的二極管d1僅具有小的二極管電壓或者說僅在半導(dǎo)體開關(guān)hs1上具有小的內(nèi)電阻。在約6.5毫秒時，操控電路過度到具有強(qiáng)消除方法的運(yùn)行中。在此得到強(qiáng)負(fù)電壓，該強(qiáng)負(fù)電壓顯著地大于供應(yīng)電壓+ub。在數(shù)百微秒之后電壓近似漸進(jìn)地降回到約0伏。

圖7示出在圖5a或5b的操控電路之一運(yùn)行時的電流變化過程。在從0至3.5毫秒的開啟運(yùn)行中，得到電流近似恒定地增大直至電流峰值。在實施弱消除方法期間，線圈電流緩慢地減小，減小的量為在3.5毫秒時的最大值的約3/4。在6.5毫秒時，操控電路的運(yùn)行過渡到強(qiáng)消除方法。在數(shù)百微秒之內(nèi)，電流下降到0并且保持在那里。

圖8a以操控電路形式示出本發(fā)明的第五實施方式，該操控電路可將線圈電流饋回到電流供應(yīng)裝置中，該電流供應(yīng)裝置向操控電路供應(yīng)以供應(yīng)電壓+ub。從基本構(gòu)造出發(fā)，操控電路涉及h橋電路。在該橋的在圖8a中在左側(cè)示出的支路中，在供應(yīng)電壓+ub的一側(cè)存在半導(dǎo)體開關(guān)hs1。在左支路中，傳統(tǒng)的、沿截止方向極化的二極管d2與該半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)。h橋的右支路與左支路類似地構(gòu)造，但二極管d1附接到供應(yīng)電壓+ub上，該二極管同樣關(guān)于供應(yīng)電壓+ub沿截止方向連接。而半導(dǎo)體開關(guān)ls1接地。因而，半導(dǎo)體開關(guān)hs1和二極管d1在供應(yīng)電壓+ub上互連，而二極管d2和半導(dǎo)體開關(guān)ls1在地線gnd上互連。具有內(nèi)電阻r_coil的線圈l_coil已附接或能附接在兩個支路的分壓點上。半導(dǎo)體開關(guān)hs1和ls1分別借助操控電壓va1或va2通過對應(yīng)配屬的串聯(lián)電阻rv1或rv2可操控。半導(dǎo)體開關(guān)hs1是自鎖的p通道m(xù)osfet，而半導(dǎo)體開關(guān)ls1是自鎖的n通道m(xù)osfet?？稍O(shè)想在這里也可使用其他半導(dǎo)體開關(guān)，其中，操控邏輯可針對它們進(jìn)行適配。在開啟運(yùn)行中，兩個半導(dǎo)體開關(guān)hs1和ls1切換為導(dǎo)通。因而，電流可從供應(yīng)電壓+ub經(jīng)由半導(dǎo)體開關(guān)hs1通過線圈l_coil并且進(jìn)一步通過半導(dǎo)體開關(guān)ls1流向地線。由此在線圈l_coil中生成增大的電流。在后面的弱消除方法中將半導(dǎo)體開關(guān)hs1和ls1中的一個切換為截止。通過線圈的電流的路線通過斷開的半導(dǎo)體開關(guān)和二極管中的一個，即在半導(dǎo)體開關(guān)ls1斷開時通過二極管d1并且在半導(dǎo)體開關(guān)hs1斷開時通過二極管d2。在空載回路中分別存在僅一個二極管電壓和導(dǎo)通的半導(dǎo)體開關(guān)的內(nèi)電阻，這導(dǎo)致通過線圈l_coil的電流的慢地減小。這在圖10中可看到，其中，關(guān)于時間t示出通過線圈的電流i。從約3.5毫秒的時間點起直至6.5毫秒的時間點可看到電流的由于弱消除方法的運(yùn)行形成的、較均勻的下降。為了執(zhí)行強(qiáng)消除方法，將兩個半導(dǎo)體開關(guān)ls1、hs1截止。由此僅給線圈l_coil中的電流留下沿二極管d1和d2的導(dǎo)通方向的路線，這些二極管將線圈沿充電方向連接到供應(yīng)電壓+ub和地線之間。在線圈l_coil上得到充電電壓，借助該充電電壓將能量給出到能量供應(yīng)裝置中，該能量供應(yīng)裝置提供供應(yīng)電壓+ub。通過能量的強(qiáng)給出，線圈l_coil中的電流很快消除，就像在圖10中在強(qiáng)消除方法在6.5毫秒時的啟動之后的情況下那樣。通過該方式，線圈中的能量并不轉(zhuǎn)換成損失熱量，而是饋回到電流供應(yīng)裝置中。

圖8b以操控電路的形式示出本發(fā)明的實施方式。該操控電路構(gòu)造為h橋，其中，h橋的兩個支路分別具有兩個半導(dǎo)體開關(guān)，即在左支路中的hs1和ls1，以及在右支路中的hs2和ls2。在半導(dǎo)體開關(guān)hs1和ls1或hs2和ls2之間的分壓點之間連接線圈l_coil與其內(nèi)電阻r_coil。線圈可從回路中取出，例如通過插頭觸點。h橋構(gòu)型在供應(yīng)電壓+ub和地線gnd之間。半導(dǎo)體開關(guān)hs1，hs2，ls1和ls2中的每個分別與一個傳統(tǒng)二極管d1，d2，d3或d4并聯(lián)，其中，這些二極管分別附接到源極和漏極上。這些二極管關(guān)于供應(yīng)電壓+ub沿截止方向布置。在開啟運(yùn)行中，或者半導(dǎo)體開關(guān)hs1和ls2或者半導(dǎo)體開關(guān)hs2和ls1切換為導(dǎo)通。通過分別附接到ub上并且切換為導(dǎo)通的半導(dǎo)體開關(guān)hs1或hs2和互補(bǔ)的同樣切換為導(dǎo)通的半導(dǎo)體開關(guān)ls2或ls1，完成從供應(yīng)電壓+ub通過線圈朝地線gnd的電流路徑。通過存在于線圈l_coil上的供應(yīng)電壓+ub在線圈l_coil中產(chǎn)生增大的電流。在半導(dǎo)體開關(guān)hs1和ls2切換為導(dǎo)通時，線圈中的電流在圖8b中向右指向，而在半導(dǎo)體開關(guān)hs2和ls1切換為導(dǎo)通時電流向左指向。為了引起線圈電流的弱電流消除，可將半導(dǎo)體開關(guān)ls1或ls2導(dǎo)通并且將hs1和hs2關(guān)斷。替代地，可將半導(dǎo)體開關(guān)hs1或hs2導(dǎo)通并且將ls1和ls2關(guān)斷。通過該方式得到空載回路，在該空載回路中存在線圈內(nèi)電阻r_coil和半導(dǎo)體開關(guān)以及二極管的內(nèi)電阻。這導(dǎo)致線圈電流慢地減小。如關(guān)于圖8a已描述過的那樣，這可在時間點3.5毫秒至6.5毫秒之間在圖10中看到。對于以強(qiáng)電流消除方法進(jìn)行的運(yùn)行而言，將全部的四個半導(dǎo)體開關(guān)hs1，hs2，ls1和ls2截止。線圈電流僅可沿導(dǎo)通方向通過二極管中的兩個流到電流供應(yīng)裝置中，該電流供應(yīng)裝置提供供應(yīng)電壓+ub，即在通過線圈l_coii的向左指向的電流的情況下通過二極管d1和d4，而在通過線圈l_coil的電流向右指向的情況下通過二極管d2和d3。通過該方式發(fā)生線圈電流饋回到電流供應(yīng)裝置中。

半導(dǎo)體開關(guān)hs1和hs2是自鎖的p通道m(xù)osfet，而半導(dǎo)體開關(guān)ls1和ls2是自鎖的n通道m(xù)osfet。但也可使用其他半導(dǎo)體開關(guān)類型，其中，可相應(yīng)地適配操控邏輯。

圖9關(guān)于時間t示出線圈上的電壓。在0秒至3.5毫秒之間的開啟運(yùn)行期間，供應(yīng)電壓+ub作用于線圈上。在開啟時長在3.5毫秒時結(jié)束之后電壓u近似下降到0。該電壓由于斷開的半導(dǎo)體開關(guān)的內(nèi)電阻而略小于零。在實施強(qiáng)電流消除方法之后電壓強(qiáng)地下降，其中，該電壓可到達(dá)一負(fù)值，該負(fù)值大于供應(yīng)電壓+ub的數(shù)值。在這種強(qiáng)負(fù)電壓的情況下，電壓至少近似漸進(jìn)地逼近0伏。

圖10示出曲線圖，其中，關(guān)于時間t示出通過線圈的電流，其中，示出的是與圖9相同的時間段?？煽吹?，從時間0秒開始直至?xí)r間點3.5毫秒發(fā)生電流強(qiáng)度的近似恒定的上升。這相應(yīng)于圖8a和8b中的操控電路的開啟運(yùn)行。弱電流消除方法在時間點3.5毫秒至6.5毫秒之間使用，由此電流強(qiáng)度i慢地下降到在3.5毫秒時的峰值的約3/4。在時間點6.5毫秒時，圖8a和8b的操控電路過渡到強(qiáng)消除方法。這引起電流在數(shù)百微秒之內(nèi)的強(qiáng)下降并且接著漸進(jìn)地逼近無電流狀態(tài)，其中，僅出現(xiàn)極小的電流強(qiáng)度。