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进口电磁阀驱动方法

发布时间:2013-11-08 来源地:http://www.51fm.net

进口电磁阀驱动方法

技术领域

本发明涉及进口电磁阀驱动电路,该进口电磁阀驱动电路用于在第一期间中通过对进口电磁阀的进口电磁阀线圈施加第一电压来驱动进口电磁阀,以及用于在第一期间之后的第二期间中通过对进口进口电磁阀线圈施加第二电压来维持进口电磁阀的驱动状态,本发明还涉及具有这样的进口电磁阀驱动电路的进口电磁阀,以及进口电磁阀驱动方法。

背景技术

迄今为止,已经广泛地实行沿着流道在中途设置进口电磁阀,以及通过对来自进口电磁阀驱动电路的进口电磁阀的进口进口电磁阀线圈施加电压来激励进口电磁阀以便打开和关闭流道。在这种情况下,在第一期间(起动时间)中,通过对来自进口电磁阀驱动电路的进口电磁阀线圈施加第一电压来起动进口电磁阀,以及在第一期间之后的第二期间(维持时间)中,通过对来自进口电磁阀驱动电路的进口电磁阀线圈施加第二电压,使得进口电磁阀被保持在驱动状态中。

近年来,在上述类型的进口电磁阀中,已经希望用低电耗来驱动进口电磁阀。在日本专利N0.4359855中,已经提出通过基于流过进口电磁阀线圈的电流使开关接通和断开,来控制电源和进口电磁阀线圈之间的导通(电连接),借此能够使用更低的耗电量使进口电磁阀保持在驱动状态中。

另一方面,也有这样的担心,当长时间使用进口电磁阀时,会使进口电磁阀的驱动性能下降。因此,在日本专利N0.3530775中,已经提出了检测进口电磁阀的操作时间,以及通过判断进口电磁阀的切换操作是否正常,而能够在进口电磁阀出现严重的故障之前预先通知进口电磁阀的功能是否异常。

顺便说一下,在进口电磁阀被起动的第一期间中,较大量的电能(电力)被提供给进口电磁阀线圈以便快速地起动进口电磁阀,而在进口电磁阀被维持在驱动状态的第二期间中,较小量的电能被提供给进口电磁阀线圈,借此在第一期间被起动的进口电磁阀被维持在驱动状态中。

关于第二期间,如上所述,利用日本专利N0.4359855的技术,能够充分地获得低电耗。

然而,与此相反,关于较大量的电能被提供给进口电磁阀线圈的第一期间,根据提供具有低电耗的进口电磁阀的观点,已经希望能够使用低电能来起动进口电磁阀,或者更具体地说,用小的起动电流值并且用短的起动时间来起动进口电磁阀。

发明内容

本发明的目的是实现进一步地减少第一期间中的电耗。

此外,本发明的另一个目的是改进进口电磁阀的低电耗,以及通过进口电磁阀的使用期限(寿命)的自诊断来提高进口电磁阀的可靠性。

为了实现上述目的,在根据本发明的进口电磁阀驱动电路和进口电磁阀中,进口电磁阀驱动电路通过在第一期间中对进口电磁阀的进口电磁阀线圈施加第一电压来驱动进口电磁阀,以及通过在第一期间之后的第二期间中对进口电磁阀线圈施加第二电压来维持进口电磁阀线圈的驱动状态。

进口电磁阀驱动电路包含用于检测流入进口电磁阀线圈的电流的检流器,用于计算电流的时间变化率的时间变化率计算单元,和用于基于时间变化率判定从第一期间向第二期间的转移的维持状态转移判定单元。

此外,根据本发明的进口电磁阀驱动方法的特征在于,通过在第一期间中对进口电磁阀的进口电磁阀线圈施加第一电压来驱动进口电磁阀,以及通过在第一期间之后的第二期间中对进口电磁阀线圈施加第二电压来维持进口电磁阀线圈的驱动状态。

上述方法包含以下步骤:检测流入进口电磁阀线圈的电流,计算电流的时间变化率,和基于时间变化率判定从第一期间向第二期间的转移。

根据本发明,由于流入进口电磁阀线圈的电流被检测,检测到的电流的时间变化率被计算,以及基于计算出的时间变化率来判定从第一期间向第二期间转移的时刻,因此,第一期间能够被设定成与进口电磁阀的规格和状态相对应的合适的时段。

以这样的方式,通过优化与进口电磁阀的起动时间相对应的第一期间,能够缩短第一期间(起动时间),与此同时还能够使起动进口电磁阀所需的电流值(起动电流值)更小。结果,能够实现在第一期间中的较低的电耗。

此外,由于从第一期间向第二期间转移的时刻能够被判定,所以在进口电磁阀的操作时间(由第一期间和第二期间的总和构成的进口电磁阀的起动时间)已经被预先设定的情况中,如果第一期间变得异常地长,则能够判定进口电磁阀接近于它的使用期限。更具体地说,通过识别从第一期间向第二期间转移的时刻,能够进行进口电磁阀已经到达它的使用期限的自诊断。

于是,用本发明,第一期间被优化,借此能够实现进口电磁阀的低电耗。此外,通过识别从第一期间向第二期间转移的时刻,能够进行进口电磁阀的使用期限(寿命)的自诊断。结果,能够提高进口电磁阀的可靠性。

由这个事实,用本发明,即使在诸如位置传感器(例如,如日本专利N0.3530775中揭示的位置传感器)的电子元件没有被安装在进口电磁阀中的情况中,由于第一期间能够被优化,所以能够实现进口电磁阀和进口电磁阀驱动电路的低成本。

顺便说一下,在第一期间中,流入进口电磁阀线圈的电流在刚开始施加第一电压之后随着时间的过去迅速地增大,并且当对构成进口电磁阀的可动铁心(插棒式铁心)和被安装在插棒式铁心的端部上的阀体施加由该电流所引起的磁通势(起动力)时,可动铁心通过起动力被吸引到进口电磁阀的定铁芯(铁芯)上,于是随着时间的过去,增大的电流值略微减小。更具体地说,关于在开始施加第一电压之后增大的电流,其电流值在马上要开始插棒式铁心和阀体对铁芯的吸引之前达到最大,此后,一旦开始插棒式铁心和阀体对铁芯的吸引,电流值开始减小(见图2B)。另外,在插棒式铁心和阀体被吸引到铁芯上时,进口电磁阀的起动完成。

然而,通常存在这样的担心,在可动铁心和阀体已经被吸铁芯上之后,可动铁心和阀体可能与铁芯分离,从而解除吸引状态。因此,在设计上考虑,在进口电磁阀的起动完成之后的预定时段内,电流继续被施加给进口电磁阀线圈,使得吸引状态被维持,此后执行向第二期间的转移(参考图2B的单点划线)。

换句话说,在传统的技术中,即使不担心在第一期间中吸引状态会被解除,电流也继续无意地流入进口电磁阀线圈。因此,第一期间的长度变得更长,并且起动电流值也变得更大,以使电能趋向于被不必要地消耗。

因此,用本发明,通过以下面的方式构造进口电磁阀驱动电路,能够实现在第一期间中的较低的电耗。

更具体地说,维持状态转移判定单元能够选择第一到第四时间点之间的任意一个时间点作为从第一期间向第二期间转移的转移时刻,第一到第四时间点包括:在开始对进口电磁阀线圈施加第一电压之后、并且当时间变化率实质上变成O时的第一时间点,在第一时间点之后、并且当电流的电流值已经减小时的第二时间点,在第二时间点之后、并且当电流值已经增大到第一时间点时的电流值时的第三时间点,和在第三时间点之后、并且在第一时间点时的电流值已经被维持之后的第四时间点。

在这里,第一时间点被定义为在刚开始施加第一电压之后、随着时间的过去电流已经迅速地增大之后,通过起动力使可动铁心和阀体开始被吸引到铁芯时的时间点(即,电流达到最大值时的时间点)(图3C的时间点tl)。此外,第二时间点被定义为根据可动铁心和阀体变成被吸引到铁芯、电流值从第一时间点的电流值减小时的时间点(图2C中的时间点tl和t3之间的各时间点,以及图4C中的时间点t2)。进一步地,第三时间点被定义为由于担心吸引状态可能会被解除、为了维持吸引状态而通过连续地流过电流使电流值再次达到第一时间点的电流值时的时间点(图2C中的时间点t3)。更进一步地,第四时间点被定义为在电流值已经达到第一时间点的电流值时的第三时间点之后、电流值被控制从而未超出第一时间点的电流值的同时吸引状态已经被维持之后的时间点(图5C中的时间点t8)。

于是,维持状态转移判定单元能够选择第一时间点到第四之间的任意一个时间点作为从第一期间向第二期间转移的转移时刻。结果,与传统的技术相比,能够实现在设计上的灵活性。而且,由于第一期间能够被缩短并且能够使起动电流值最小化,因此能够避免无意中不必要地对进口电磁阀线圈提供电能,并且能够实现在第一期间中的较低的电耗。

例如,在选择第一时间点的情况中,在第一时间点之后,因为吸引被开始然后电流值减小,一旦吸引完成,进口电磁阀就能够平稳地转移到维持状态。此外,在选择第二时间点的情况中,一旦吸引完成,进口电磁阀就能够平稳地转移到维持状态。进一步地,在选择第三时间点的情况中,由于进口电磁阀只有在吸引完成已`经被确认之后才转移到维持状态,因此,能够避免吸引状态变成被解除的担心。更进一步地,在选择第四时间点的情况中,因为进口电磁阀在吸引状态已经被维持并且没有使电流值变大之后转移到维持状态,因此能够可靠地避免吸引状态的解除。于是,在从第一时间点到第四时间点的时间带内,如果特别选择第三时间点,则能够实现进口电磁阀的低电耗,同时还能够避免吸引状态的解除。

另外,进口电磁阀驱动电路包含起动电流设定单元和使用期限判定单元,起动电流设定单元用于将第一期间设定得更长以使作为第一期间中的电流的最大值的起动电流值变大,使用期限判定单元用于判定起动电流值是否超过电流阈值,并且如果起动电流值超过电流阈值的话,使用期限判定单元还用于向外部通知进口电磁阀已经到达它的使用期间。

当进口电磁阀被长时间使用时,在进口电磁阀的起动中会产生反应延迟。于是,执行增大起动电流值以便补偿反应延迟。尽管如此,如果起动电流值变成比阈值电流大时,则很难保证进口电磁阀的响应和低电耗。用本发明,使用期限判定单元向外部通知使用期限,因此使用户能够很容易地确认进口电磁阀已经到达使用期限(寿命)。

此外,使用期限判定单元可以判定第一期间是否比时段阈值长,并且在第一期间比时段阈值长的情况中,向外部通知进口电磁阀已经到达它的使用极限。

同样在这种情况中,如果第一期间比时段阈值长,则变得很难保证进口电磁阀的响应。因此,通过向外部通知使用期限,使用户能够很容易地确认进口电磁阀已经到达使用期限(寿命)。

以这样的方式,通过使进口电磁阀驱动电路和进口电磁阀具备使用期限判定单元,为进口电磁阀提供自诊断的能力。因此,能够进一步地提高进口电磁阀驱动电路和进口电磁阀的可靠性。

进口电磁阀驱动电路可以进一步地具备开关单元和开关控制器,开关单元用于通过在第一期间中被接通以将第一电压施加给进口电磁阀线圈,以及用于通过在第二期间中被接通以将第二电压施加给进口电磁阀线圈,开关控制器包含时间变化率计算单元和维持状态转移判定单元,开关控制器用于控制开关单元的接通和断开。

基于此,能够很容易地实现进口电磁阀的低电耗。

在这种情况中,开关控制器可以具备控制信号提供单元,控制信号提供单元用于在第一期间中将第一控制信号提供给开关单元以使开关单元接通,以及基于由维持状态转移判定单元判定的从第一期 间向第二期间的转移,用于在第二期间中将第二控制信号提供给开关单元以使开关单元接通或断开。

进一步地,进口电磁阀线圈可以经由进口电磁阀驱动电路被电连接至电源。通过在第一期间中接通开关单元,电源的电源电压可以作为第一电压从电源经由进口电磁阀驱动电路施加给进口电磁阀线圈,以及通过在第二期间中接通开关单元,电源的电源电压可以作为第二电压从电源经由进口电磁阀驱动电路施加给进口电磁阀线圈。

在上述方式中,因为开关控制器和开关用于基于电流的检测来调节第一期间和第二期间,所以本发明能够很容易地适用于已经存在的进口电磁阀驱动电路和进口电磁阀。

此外,进口电磁阀驱动电路可以另外包含电连接在电源和开关控制器之间的发光二极管,发光二极管在电源将电源电压施加给开关控制器时发光。

由于这个原因,在进口电磁阀的操作期间,发光二极管发光。因此,通过可视地确认来自发光二极管的光,用户能够很容易地把握进口电磁阀处于操作中。

从以下说明并结合附图,本发明的上述及其他目的、特点和优点将变得更加明显,在下文中,本发明的优选实施例通过说明性的实例显示。

附图说明

图1是根据本实施例的进口电磁阀驱动电路和进口电磁阀的电路图;

图2A是电源电压的时间图,图2B是流入进口电磁阀线圈的电流的时间图,图2C是电流的时间变化率的时间图,图2D是从控制信号提供单元输出的控制信号的时间图,以及图2E是被施加给进口电磁阀线圈的电压的时间图;

图3A是电源电压的时间图,图3B是流入进口电磁阀线圈的电流的时间图,图3C是电流的时间变化率的时间图,图3D是从控制信号提供单元输出的控制信号的时间图,以及图3E是被施加到进口电磁阀线圈的电压的时间图;

图4A是电源电压的时间图,图4B是流入进口电磁阀线圈的电流的时间图,图4C是电流的时间变化率的时间图,图4D是从控制信号提供单元输出的控制信号的时间图,以及图4E是被施加到进口电磁阀线圈的电压的时间图;

图5A是电源电压的时间图,图5B是流入进口电磁阀线圈的电流的时间图,图5C是电流的时间变化率的时间图,图是从控制信号提供单元输出的控制信号的时间图,以及图5E是被施加到进口电磁阀线圈的电压的时间图;以及

图6A是显示流入进口电磁阀线圈的电流的时间延迟(反应延迟)的时间图,以及图6B是显示为了补偿图6A的反应延迟而增大起动电流值的情况的时间图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明根据本发明的进口电磁阀驱动电路和进口电磁阀,同时给出了关于进口电磁阀的驱动方法的较佳实施例。

如图1所示,根据本实施例的进口电磁阀10包含进口电磁阀驱动电路16和进口电磁阀线圈18,进口电磁阀驱动电路16和进口电磁阀线圈18经由开关14相对于DC电源12并联电连接。在这种情况下,DC电源12 的正极经由开关14和进口电磁阀驱动电路16的正极侧被电连接至进口电磁阀线圈18的一端,而DC电源12的负极与进口电磁阀驱动电路16的负极侧和进口电磁阀线圈18的另一端共同接地。

在进口电磁阀驱动电路16中,电涌吸收器20,由二极管22、发光二极管(LED) 24、电阻器26和电容器28组成的串联电路,以及由二极管32、进口电磁阀线圈18、开关单元34和检流器36组成的另一个串联电路,相对于由DC电源12和开关14组成的串联电路并联地电连接。

进一步地,电容器28并联地电连接开关控制器30,而二极管38并联地电连接进口电磁阀线圈18。进一步地,进口电磁阀驱动电路16另外包含脉冲设定单元40。

开关控制器30包含恒压电路42、控制信号提供单元50、电流变化率计算单元(时间变化率计算单元)52、维持状态转移判定单元54、电流监视单元(起动电流设定单元)56、以及寿命判定单元(使用期限判定单元)58。

接下来,将详细说明进口电磁阀10的各个构成要素。

电涌吸收器20作为用于电路保护的压敏电阻器,在打开和关闭开关14时(即,如图2A和2C所示,作为进口电磁阀10的起动时间的时间点t0 (开关接通)时,或在作为停止时间的时间点t6(开关断开)时),响应在进口电磁阀驱动电路16中瞬间产生的冲击电压,电涌吸收器20的阻抗值瞬时下降,以使由冲击电压所引起的、流入进口电磁阀驱动电路16的冲击电流迅速地流出到地。冲击电压被称为是比DC电源12的电源电压VO大的电压。

二极管32作为电路保护用的二极管,用于阻止电流从进口电磁阀线圈18经由二极管32流向DC电源12的正极。二极管22作为电路保护用的二极管,用于阻止电流经由二极管22从LED 24流向DC电源12的正极。进一步地,二极管38作为使在进口电磁阀10停止(时间点t6)时由进口电磁阀线圈18中产生的反电动势(反EMF)所引起的电流、在由进口电磁阀线圈18和二极管38组成的闭合电路通道中反向流动的二极管。

在开关14处于接通状态时(即,进口电磁阀10从图2C中显示的时间点t0到时间点t6的操作期间),LED 24响应从二极管22流向电阻器26的电流而发光,借此外部通知进口电磁阀10当前正处于操作当中。

电阻器26作为突入电流限制用的电阻器,当开关14被接通时,用于调节流入开关控制器30的突入电流,以使突入电流降低到低于流过进口电磁阀线圈18的电流I的额定值(额定电流)的程度。于是,通过执行这样的针对突入电流的对策,电阻器26起防止在进口电磁阀10起动和停止时由进口电磁阀驱动电路16中产生的冲击电压所引起的进口电磁阀驱动电路16和进口电磁阀10的误操作的电阻器的作用。

通过改变电容器28的电容量,电容器28作为能够调节包含开关控制器30的进口电磁阀驱动电路16的瞬时中断时间的电容器,并且还起到使从电阻器26流到恒压电路42的电流中包含的高频分量流出到地的旁路电容器的作用。

在将开关控制器30提供的控制信号Sc (第一控制信号或者第二控制信号)提供给开关单元34时,开关单元34被接通,并且通过在进口电磁阀线圈18和检流器36之间建立导通(连接),来自DC电源12的电源电压VO作为相对于进口电磁阀线圈18的施加电压V (第一电压或者第二电压)被施加给进口电磁阀线圈18。进一步地,当控制信号Sc的提供被停止时,开关单元34被断开,并且通过断开进口电磁阀线圈18和检流器36之间的导通,相对于进口电磁阀线圈18的施加电压V的施加被停止。作为开关单元34,可以有利地应用能够响应控制信号Sc在短时间内执行接通和断开的切换操作的诸如晶体管、FET (场效应晶体管)、M0SFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等的半导体开关元件。

检流器36顺序地检测从进口电磁阀线圈18经由开关单元34流过检流器36的电流I,并将检测到的电流I的电流值和方向作为检测信号Si顺序地输出到开关控制器30。作为用于通过检流器36来检测电流I的检测技术,例如,可以采用任何一种众所周知的电流检测技术,诸如检测由与开关单元34串联电连接的电阻器所产生的电压的电阻检测技术,或者使用霍尔元件检测当电流I沿着导线从开关单元34流到地时产生的磁场的非接触检测技

在脉冲设定单元40中,由控制信号提供单元50生成的控制信号Sc的脉冲宽度、占空比和重复周期的初始值被预先设定或者调节。作为脉冲设定单元40,较佳地,可以在进口电磁阀10的框体上配置操作按钮,使用户能够进行设定或调节。或者可以设置存储器,在存储器中预先存储上述的脉冲宽度、占空比和重复周期,并且根据需要调取和设定在控制信号提供单元50中。

开关控制器30的恒压电路42将已经从DC电源12经由开关14、二极管22、LED24和电阻器26提供的电源电压VO转换成恒定电平的直流电压,并将其提供给开关控制器30中的各个部分。

电流变化率计算单元52基于从检流器36依序提供的检测信号Si计算电流I的时间变化率(参考图2C、3C、4C和5C),然后将表示计算出的时间变化率的计算信号Sd输出到维持状态转移判定单元54。

顺便说一下,在作为进口电磁阀10的起动时间的第一期间(例如,图2C中从时间点t0到时间点t3的时间间隔T5,或者从时间点t0到时间点t5的时间间隔T7)中,如后面说明的那样,流过进口电磁阀线圈18的电流I在刚开始施加电压V(电源电压V0)之后伴随着时间的过去迅速地增大(见图2B)。在这种情况中,当由电流I所引起的磁通势(起动力)被强加到构成进口电磁阀10的未图示的可动铁心(插棒式铁心)和被安装在插棒式铁心的端部上的阀体上时,可动铁心通过起动力被吸引到定铁芯(铁芯)上,并且随着时间的推移,增大的电流I的值略微下降(在图2B和图2C中的时间点tl到时间点t2的时间间隔T3上)。更具体地说,关于在刚开始施加电压V之后值立即增大的电流I,其电流值在由对插棒式铁心和阀体强加起动力所引起的吸引操作 马上要开始之前获得最大值(在时间点tl处的起动电流值II)。然后,作为插棒式铁心和阀体开始被吸引到铁芯的结果,电流值开始减小。然后,在插棒式铁心和阀体被吸引到铁芯上时,进口电磁阀10的起动结束。

然而,在传统的技术中,基于对一旦已经被吸引到铁芯的可动铁心和阀体可能与铁芯分离并因此解除吸引状态的担心,在设计上,对于进口电磁阀的起动结束之后的预定时段,电流I继续被施加给进口电磁阀线圈18上,并维持吸引状态。此后,执行向第二期间的转移(参考图2B的单点划线),该第二期间作为维持时段,在该维持时段中,进口电磁阀10的驱动状态被维持。

换句话说,在传统的技术中,在第一期间中,因为即使不担心吸引状态会变成被解除,电流I也继续无意中流过进口电磁阀线圈18,所以第一期间变得更长,并且起动电流值也一起变得更大(即,随着第一期间变成从时间点t0到时间点t5的时间间隔T7,起动电流达到值14,14是单点划线所显示的曲线的最大值),借此电能被不必要地消耗。进一步地,通常,如上所述,从时间点t0到时间点t5的时间间隔T7作为第一期间,而从时间点t5到时间点t6的时间间隔T9作为第二期间。

因此,在本实施例中,基于从电流变化率计算单元52提供的计算信号Sd和从检流器36提供的检测信号Si,维持状态转移判定单元54判定发生从作为起动进口电磁阀10的时段的第一期间(即,图2C的时间间隔T5 (T5 = T2+T3+T4)、图3C的时间间隔T2、图4C的时间间隔T8(T8 = Τ2+Τ3)、或者图5C的时间间隔Τ6)向作为维持进口电磁阀10的时段的第二期间(即,图2C的时间间隔Τ12、图3C的时间间隔Τ11、图4C的时间间隔Τ13、或者图5C的时间间隔Τ19)转移的时刻。

换句话说,在本实施例中,可以在从时间点t0已经经过时间间隔T2的时间点tl (第一时间点)和从时间 点to已经经过时间间隔T6的时间点t8(第四时间点)之间选择任意一个时间点作为发生从第一期间向第二期间转移的时刻。

更具体地说,维持状态转移判定单元54能够从下述的时间点(I)到(4)中选择任意一个时间点来作为转移时刻。

(I)可以选择时间点tl (第一时间点)作为上述的时刻,在对进口电磁阀线圈18开始施加电压V (在时间点to)之后,电流I的时间变化率在时间点tl时变成O (见图3B和3C)。这样的时间点tl代表插棒式铁心和阀体开始被吸引到铁芯的时间点,并且由于在第一时间点之后,开始吸引及电流值减小,所以这样的吸引完成,因此进口电磁阀平稳地转移到维持状态。在这种情况下,从时间点t0到时间点tl的时间间隔T2变成第一期间,且从时间点tl到时间点t6的时间间隔Tll变成第二期间。

(2)可以选择在时间点tl之后电流I的电流值已经减小的时间点(第二时间点,在时间点tl到时间点t2之间的任一个时间点)作为上述的时刻(见图4B和4C)。这样的时间点代表插棒式铁心和阀体被吸引到铁心的吸引操作正在执行的时间点,或者当吸引已经完成时的时间点。同样在这种情况下,随着这样的吸引的完成,进口电磁阀平稳地转移到维持状态。例如,在图4B和4C的情况中,从时间点t0到时间点t2的时间间隔T8变成第一期间,从时间点t2到时间点t6的时间间隔T13变成第二期间。

(3)可以选择时间点t3(第三时间点)作为上述的时刻,在时间点t3,电流值再次上升至时间点tl时的电流值(见图2B和2C)。这样的时间点t3代表吸引已经完成的时间点,因此在这样的吸引已经被确认完成之后,进口电磁阀转移到维持状态。在这种情况下,从时间点t0到时间点t3的时间间隔T5变成第一期间,从时间点t3到时间点t6的时间间隔T12变成第二期间。

(4)可以选择时间点t8(第四时间点)作为上述的时刻,时间点t8是在时间点t3以后,通过从控制信号提供单元50向开关单元34提供控制信号Sc,使电流I已经维持在时间点tl的电流值之后的时间点(见图5B和5C)。这样的时间点t8代表吸引已经完成的时间点,由于吸引状态被充分地保持,因此在吸引状态的保持被确认之后,进口电磁阀转移到维持状态。在这种情况下,从时间点t0到时间点t8的时间间隔T6变成第一期间,从时间点t8到时间点t6的时间间隔T19变成第二期间。

另外,维持状态转移判定单元54将表示被判定的时刻的判定信号Sm输出到控制信号提供单元50、电流监视单元56、以及寿命判定单元58。

再次返回到图1,控制信号提供单元50具备振荡器、单脉冲产生电路、重复脉冲产生电路、以及脉冲提供单元,如日本专利N0.4359855所揭示的那样。基于来自维持状态转移判定单元54的判定信号Sm,根据PWM控制,具有与流过进口电磁阀线圈18的电流I的电流值和电流变化率相对应的脉冲宽度或者占空率和重复周期的脉冲作为控制信号Sc被提供给开关单元34。换句话说,如果判定信号Sm被输入的话,则控制信号提供单元50忽视由脉冲设定单元40设定的脉冲宽度、占空率和重复周期的初始值,并产生与电流I的电流值和电流变化率相对应的脉冲 。然后,所产生的脉冲作为控制信号Sc被提供给开关单元34。

具体地说,在上述(I)到(3)的情况中,控制信号提供单元50将预定信号电平的单脉冲提供给开关单元34,直到判定信号Sm被输入为止。然而,当判定信号Sm在图2C中的时间点t3、图3C中的时间点tl、或者图4C中的时间点t2被输入时,单脉冲的提供被立即停止,然后连续地将具有时间间隔Tl的脉冲宽度和时间间隔TlO的重复周期的重复脉冲提供给开关单元34,直到时间点t6为止。

更具体地说,在直到判定信号Sm被输入为止的第一期间中,控制信号提供单元50将具有图2C的时间间隔T5、图3C的时间间隔T2、或者图4C的时间间隔T8的脉冲宽度的单脉冲作为第一控制信号Sc提供给开关单元34。另一方面,在判定信号Sm被输入之后的第二期间中,控制信号提供单元50将具有时间间隔Tl的脉冲宽度和时间间隔TlO的重复周期的重复脉冲作为第二控制信号Sc提供给开关单元34。

进一步地,在上述(4)的情况中,在直到判定信号Sm被输入为止的第一期间中,在控制信号提供单元50已经将具有从时间点t0到时间点t3的时间间隔T5的脉冲宽度的单脉冲提供给开关单元34之后,控制信号提供单元50将具有时间间隔T15(例如,Τ15=Tl)的脉冲间隔、时间间隔Τ16(例如,Τ16 > Tl)的脉冲宽度、以及时间间隔Τ17(Τ17 =Τ15+Τ16)的重复周期的重复脉冲提供给开关单元34。而且,在判定信号Sm已经被输入之后的第二期间中,在从时间点t8到时间点t9的时间间隔T18(脉冲休止间隔)之后,控制信号提供单元50将具有时间间隔Tl的脉冲宽度和时间间隔TlO的重复周期的重复脉冲提供给开关单元34。

以这样的方式,通过输入判定信号Sm,控制信号提供单元50调节在第一期间中的控制信号Sc的脉冲宽度等,同时还调节在第二期间中的控制信号Sc的脉冲宽度等。因此,实质上,在包含第一期间和第二期间的从时间点t0到时间点t6的进口电磁阀10的操作期间中,与电流I的电流值和电流变化率相对应的脉冲作为控制信号Sc被提供给开关单元34,从而控制开关单元34的接通和断开状态。

顺便说一下,当进口电磁阀10被长时间使用时,进口电磁阀10的起动发生反应延迟(见图6A)。

于是,电流监视单元56监视从检流器36提供的检测信号Si所表示的电流I的电流值,并判定进口电磁阀10的反应延迟已经发生。更具体地说,在定义起动时间的第一期间变得更长的情况中(T5 —T5'),判定进口电磁阀10的反应延迟已经发生,于是指示信号Sa被输出到控制信号提供单元50和寿命判定单元58,该指示信号Sa用于指示将第一期间设定得更长OV—T5a')以使起动电流值Il增大(II — 11')。然后,当指示信号Sa被输入时,在第一期间中,控制信号提供单元50将更长脉冲宽度的单脉冲作为控制信号Sc输出到开关单元34。进一步地,在上述(4)的情况中,在第一期间中,控制信号提供单元50分别地将单脉冲的脉冲宽度和重复脉冲的脉冲宽度设定得更长,并且将各个脉冲提供给开关单元34。

在由从检流器36提供的检测信号Si所表示的电流I的电流值I"大于预定电流阈值Ith的情况中(图6B中的Il " > Ith),或者在由维持状态转移判定单元54判定的第一期间的长度T5"(由指示信号Sa所表示的第一期间的长度T5")比预定期间阈值T5th长的情况中(图6A和6B中的T5" > T5th),寿命判定单元58向外部输出表示已经到达进口电磁阀10的使用期限(寿命)的使用期限通知信号St。

在图6A和6B中,作为一个实例,已经解释了把从第一期间向第二期间转移的时刻作为图2C的时间点t3(S卩,第一期间的长度是间隔T5)的情况。然而,本发明不局限于这些说明,当然本发明还能够适用于图3A到5E的情况。

根据本实施例的进口电磁阀驱动电路16和进口电磁阀10基本上如上所述构造。接下来,参考图1到6B,说明关于进口电磁阀驱动电路16和进口电磁阀10的操作(进口电磁阀驱动方法)。

在这里,将给出下面的情况的说明,在该情况中,判定信号Sm没有被输入,在第一期间中,控制信号提供单元50将具有由脉冲设定单元40设定的脉冲宽度(时间间隔T7)的单脉冲提供给开关单元34,此后,在第二期间中,产生具有由脉冲设定单元40设定的占空率T1/T10 (即,间隔Tl的脉冲宽度和间隔TlO的重复周期)的脉冲信号Sr。

进一步地 ,将给出下面的情况的说明,如上述情况(3),在该情况中,在时间点t3发生从第一期间向第二期间的转移,判定信号Sm从维持状态转移判定单元54被输出到控制信号提供单元50、电流监视单元56、以及寿命判定单元58。

在时间点t0,当开关14被闭合并且被接通时(见图2A),电源电压VO从DC电源12经由二极管22、LED 24和电阻器26被提供给恒压电路42。LED 24响应从二极管22流向电阻器26的电流而发光,借此向外部通知进口电磁阀10当前正处于操作中。恒压电路42将电源电压VO转换成预定直流电压,并将其提供给开关控制器30中的各个部分。

因为判定信号Sm没有被输入,所以控制信号提供单元50将预定信号电平的控制信号Sc (单脉冲)提供给开关单元34 (见图2D)。

据此,开关单元34基于控制信号Sc而被接通,并且因为进口电磁阀线圈18和检流器36被电连接(即,它们之间存在导通)以后,电源电压VO作为第一电压V从DC电源12经由开关14和二极管32被施加给进口电磁阀线圈18(见图2E)。结果,从进口电磁阀线圈18经由开关单元34流向检流器36的电流I的值随着时间的过去迅速地增加(见图2B)。

检流器36顺序地检测电流I,并且顺序地将表示检测到的电流I的检测信号Si输出到控制信号提供单元50、电流变化率计算单元52、维持状态转移判定单元54、电流监视单元56、以及寿命判定单元58。

电流变化率计算单元52计算由检测信号Si所表示的电流I的时间变化率(见图2C),并将表示所计算的时间变化率的计算信号Sd输出到维持状态转移判定单元54。

顺便说一下,当电流I开始流过进口电磁阀线圈时,进口电磁阀10的插棒式铁心和阀体被由电流I所引起的起动力所激励。

在时间点tl,即当从时间点t0已经经过时间间隔T2时,电流值获得最大值(起动电流值II),于是开始插棒式铁心和阀体对铁心的吸引,并且电流值开始减小。另外,在时间点t2,即当从时间点tl已经经过时间间隔T3并且电流已经减少到电流值12时,插棒式铁心和阀体已经被吸引到铁心并且进口电磁阀10的起动完成。

在这种情况中,由于电流值在间隔T2中随着时间的过去而增大,所以电流I的时间变化率是正值。在时间点tl,电流值的变化率变成0,此后,在起动操作的时间跨度(时间间隔T3)上,因为电流值减小,所以电流I的时间变化率变成负值。

在时间点t2之后,通过对开关单元34提供控制信号Sc,开关单元34被保持在接通状态中,于是流过进口电磁阀线圈18的电流I的电流值随着时间的过去从电流值12增大。

在时间点t3,即,当从时间点t2已经经过时间间隔T4时,当电流值再次达到起动电流值Il时,维持状态转移判定单元54判定进口电磁阀10的起动已经完成,并且不担心插棒式铁心和阀体会变成与铁心分离,而且如果使第一期间再长的话,还判定在第一期间中不能获得节能。于是,维持状态转移判定单元54判定时间点t3作为从第一期间向第二期间转移的转移时刻。

另外,维持状态转移判定单元54将表示被判定的时刻(时间点t3)的判定信号Sm提供给控制信号提供单元50、电流监视单元56、以及寿命判定单元58。

根据判定信号Sm的输入,控制信号提供单元50识别从第一期间到第二期间的转移,并且立即停止产生预定电平的单脉冲。于是,在第一期间中,控制信号提供单元50将具有从时间点t0到时间点t3的时间间隔T5的脉冲宽度的单脉冲提供给开关单元34。随后,在第二期间中,控制信号提供单元50将具有时间周期Tl的脉冲宽度和时间间隔TlO的重复周期的重复脉冲(控制信号Sc)提供给开关单元34。结果,根据该重复脉冲,开关单元34在时间点t3和时间点t6之间被反复地接通和断开。

于是,在第二期间中,电源电压VO作为第二电压V被反复地从DC电源12经由开关14和二极管32施加给进口电磁阀线圈18(见图2E),从进口电磁阀线圈18经由开关单元34流向检流器36的电流I,在短时间内(从时间点t3到时间点t4的时间间隔T14)从起动电流值Il迅速地减小到维持电流值13之后,被维持在维持电流值13,直到时间点t6为止(见图2B)。结果,利用由维持电流值13所引起的磁通势(保持力),插棒式铁心和阀体被维持在预定位置,并且进口电磁阀10的驱动状态(阀打开状态)被维持。

另一方面,电流I的时间变化率突然从负值变成正值,并且在时间点t2之后立即增大,然后从时间点t3到时间点t4迅速地再次变成负值,实质上从时间点t4到时间点t6变成O。在本实施例中,因为电流I的时间变化率被计算以判定从第一期间向第二期间的转移时刻,所以在已经发生转移到第二期间的时间点t3之后的时间变化率没有被特别地利用。

另外,当开关14在时间点t6被断开时(见图2A),因为暂停对开关控制器30提供电源电压VO,所以整个开关控制器30处于暂停状态,并且还暂停从开关控制器30对开关单元34提供控制信号Sc。由于这个原因,开关单元34被从接通切换至断开,并且暂停从DC电源12向进口电磁阀线圈18施加电源电压VO (电压V)。在这种情况中,虽然在进口电磁阀线圈18中产生反EMF,但是由这样的反EMF所引起的电流由于在由进口电磁阀线圈18和二极管38组成的闭合电路中循环流动而迅速地衰减。进一步地,在时间点t6,因为电流I的电流值变成0,所以电流I的时间变化率突然变成负值,然后迅速地返回到零电平。

代替在上述情况(3)中的操作,在根据情况(I)控制进口电磁阀10的驱动的情况中,维持状态转移判定单元54判定时间点tl作为从第一期间向第二期间转移的时刻,然后输出表示判定时刻的判定信号Sm。结果,第一期间变成时间间隔T2,并且第二期间变成时间间隔T11。于是,在第一期间中的单脉冲的脉冲宽度也变成时间间隔T2(见图3Α到3Ε)。

此外,代替在上述情况(3)中的操作,在根据情况⑵控制进口电磁阀10的驱动的情况中,维持状态转移判定单元54判定时间点t2作为从第一期间向第二期间转移的时刻,然后输出表示判定时刻的判定信号Sm。结果,第一期间变成时间间隔T8,并且第二期间变成时间间隔T13。于是,在第一期间中的单脉冲的脉冲宽度也变成时间间隔T8(见图4Α到4Ε)。

此外,代替在上述情况(3)中的操作,在根据情况(4)控制进口电磁阀10的驱动的情况中,维持状态转移判定单元54判定时间点t8作为从第一期间向第二期间转移的时刻,然后输出表示判定时刻的判定信号Sm。结果,第一期间变成时间间隔T6,并且第二期间变成时间间隔T19(见图5Α到5Ε)。

在上述⑷的情况中,在第一期间中,在已经提供具有时间间隔Τ5的脉冲宽度的单脉冲之后,控制信号提供单元50将具有时间间隔Τ15的脉冲间隔和时间间隔Τ16的脉冲宽度的重复脉冲作为一个周期(时间间隔Τ17)提供给开关单元34。此后,在第二期间中,从时间点t8到时间点t9的时间间隔T18中,停止提供控制信号Sc,接下来,从时间点t9到时间点t6的时间跨度中,一个周期为时间间隔TlO的重复脉冲被提供给开关单元34。

如上所述,根据本发明,流过进口电磁阀线圈18的电流I被检测,检测到的电流I的时间变化率被计算,并且基于计算出的时间变化率,从第一期间(时间间隔T2、T5、T6、T8)向第二期间(时间间隔Τ11、Τ1 2、Τ13、Τ19)的转移时刻(时间点tl、t2、t3、t8)被判定。因此,第一期间能够被设定成与进口电磁阀10的规格和状态相对应的最佳期间。

以这样的方式,通过优化与进口电磁阀10的起动时间相对应的第一期间,能够缩短第一期间(起动时间),与此同时还能够使起动进口电磁阀10所需的电流值(起动电流值)更小。结果,能够实现在第一期间中的较低的电耗。

此外,通过使发生从第一期间向第二期间转移的时刻能够被判定,在进口电磁阀10的操作时间(由第一期间和第二期间的总和构成的进口电磁阀10的起动时间)已经被预先设定的情况中,如果第一期间变得异常地长,则能够判定进口电磁阀10接近于它的使用期限。更具体地说,通过识别发生从第一期间向第二期间转移的时刻,能够进行进口电磁阀10是否已经到达它的使用期限的自诊断。

于是,用本发明,第一期间被优化,借此能够实现进口电磁阀10的低电耗。另外,通过识别发生从第一期间向第二期间转移的时刻,能够进行进口电磁阀10的使用期限(寿命)的自诊断,结果,能够提高进口电磁阀10的可靠性。

由这个事实,用本实施例,即使在诸如位置传感器(例如,如日本专利N0.3530775中揭示的位置传感器)的电子元件没有被安装在进口电磁阀10中的情况中,但是由于第一期间能够被优化,所以能够实现进口电磁阀10和进口电磁阀驱动电路16的低成本。

顺便说一下,在第一期间中,流入进口电磁阀线圈18的电流I在刚开始施加电压V之后随着时间的过去迅速地增大,并且当对构成进口电磁阀10的可动铁心(插棒式铁心)和被安装在插棒式铁心的端部上的阀体施加由电流I所引起的磁通势(起动力)时,可动铁心通过起动力被吸引到进口电磁阀的定铁芯(铁芯)上,于是随着时间的过去,增大的电流值略微减小。更具体地说,关于在开始施加电压V之后增大的电流I,其电流值在马上要开始插棒式铁心和阀体对铁芯的吸引之前达到最大(起动电流值II),此后,一旦开始插棒式铁心和阀体对铁芯的吸引,电流值开始减小。然后,当插棒式铁心和阀体已经被吸引到铁芯上时,进口电磁阀10的起动完成。

然而,通常存在这样的担心,在可动铁心和阀体已经被吸引到铁芯上之后,可动铁心和阀体可能与铁芯分离,从而解除吸引状态。因此,在设计上考虑,在进口电磁阀的起动完成之后的预定时段内,电流I继续被施加给进口电磁阀线圈18,使得吸引状态被维持,此后执行向第二期间的转移(参考图2B的单点划线)。

换句话说,在传统的技术中,即使不担心在第一期间中吸引状态会被解除,电流I也继续无意地流入进口电磁阀线圈18。于是,第一期间的长度变得更长,并且起动电流值也变得更大。因此,电能趋向于被不必要地消耗。

因此,用本实施例,维持状态转移判定单元54能够选择由(I)第一时间点(时间点tl)、(2)第二时间点(从时间点tl到时间点t2的任意一个时间点)、(3)第三时间点(时间点t3)和(4)第四 时间点(时间点t8)构成的第一到第四时间点中的任意一个时间点作为从第一期间向第二期间转移的转移时刻。因此,能够实现设计的灵活性,而且还能够避免不必要地对进口电磁阀线圈18无意地提供电能。于是,用本实施例,无论选择哪个时间点,都能够实现在第一期间中的较低的能耗。

例如,在选择第一时间点tl的情况中,在时间点tl之后,因为吸引被开始然后电流值减小,一旦吸引完成,进口电磁阀就能够平稳地转移到维持状态。此外,在选择第二时间点t2的情况中,一旦吸引完成,进口电磁阀就能够平稳地转移到维持状态。此外,在选择第三时间点t3的情况中,由于进口电磁阀只有在吸引完成已经被确认之后才转移到维持状态,因此,能够避免吸引状态被解除的担心。

更进一步地,如果选择时间点t8,由于基于控制信号Sc的提供,开关单元34的接通和断开操作,电源电压VO被反复地施加给进口电磁阀线圈18,在从时间点t3到时间点t8的时间带内,吸引状态能够被保持,而且电流值不会变得大于起动电流值II。此外,在时间间隔T19中,在作为休止间隔的时间间隔T18内,电流值从Il下降到13之后,因为在时间间隔TlO期间,电源VO被反复地施加给进口电磁阀线圈18,所以能够很容易地维持进口电磁阀10的驱动状态。于是,由于进口电磁阀能够在保持吸引状态而不需要大电流值之后转移到维持状态,因此能够可靠地避免吸弓I状态的解除。

以这样的方式,在从第一时间点到第四时间点的时间带中,如果特别选择时间点t3,则能够实现进口电磁阀10的低电耗,同时还能够避免吸引状态的解除。

此外,进口电磁阀驱动电路16的开关控制器30包含电流监视单元56和寿命判定单元58,电流监视单元56用于将第一期间的长度设定得更长,以使作为第一期间中的电流I的最大值的起动电流值Il变大,寿命判定单元58判定起动电流值Il是否大于预定阈值Ith。在起动电流值Il超过预定阈值Ith的情况中,寿命判定单元58向外部输出表示进口电磁阀10已经到达它的使用期限的信息作为使用期限通知信号St。[

当进口电磁阀10被长时间使用时,如图6A所示,产生进口电磁阀10的起动的反应延迟(T5 —T5' — T5"),因此,如图6E所示,为了补偿这样的反应延迟,电流监视单元56控制控制信号提供单元50以使起动电流值更大(11 — 11' — II")。然而,如果起动电流值变得比预定电流阈值Ith大,则存在不能保证进口电磁阀10的低电耗和响应的问题。因此,利用寿命判定单元58向外部输出使用期限通知信号St,使用户能够很容易地认识到进口电磁阀10已经到达它的使用期限(寿命)。

此外,寿命判定单元58判定第一期间是否已经变得比期间阈值T5th长,并且在第一期间比期间阈值T5th长的情况下,还可以将进口电磁阀10已经到达它的使用期限的事实作为使用期限通知信号St向外部输出。

在这种情况中,如果第一期间变得比期间阈值T5th长,则存在不能保证进口电磁阀10的响应的问题。因此,通过向外部通知已经到达使用期限,用户能够很容易地认识到进口电磁阀10已经到达它的使用期限(寿命)。

用这样的方式,通过在进口电磁阀驱动电路16和进口电磁阀10中设置寿命判定单元58,由于进口电磁阀10具备自诊断功能(使用期限判定功能),因此能够进一步地提高进口电磁阀驱动电路16和进口电磁阀10的可靠性。

而且,因为开关控制器30具备电流变化率计算单元52和维持状态转移判定单元54,并且进一步地控制开关单元34的接通和断开状态,因此能够很容易地实现进口电磁阀10的低电耗。此外,因为在检流器36中检测出电流I,并且基于检测出的电流I,开关控制器30判定第一期间和第二期间的时刻,所以本实施例能够很容易适用于已经存在的进口电磁阀驱动电路和进口电磁阀。

 在这种情况中,基于判定信号Sm的输入,在进口电磁阀10的操作期间,开关控制器30的控制信号提供单元50将与电流I的电流值和电流变化率相对应的脉冲作为控制信号Sc提供给开关单元34。由于开关单元34的接通和断开状态被控制,因此在第一期间和第二期间中的电流I的电流值能够很容易地被控制。

更进一步,因为是在DC电源12对开关控制器30施加电源电压VO时使LED 24发光,因此通过可视地确认来自LED 24的光,用户能够很容易地把握进口电磁阀10当前处于操作中。

本发明不 局限于上述的实施例。显然,不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的本质和范围,能够采用各种另外的结构和/或变形。

 



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