(57)【要約】  本発明は、永久磁石による保持モードを有する磁気駆動装置を作動するための方法および回路に関する。解決すべき問題は、制御電圧の遮断後でも、回路の欠陥の発生時にも、磁気駆動装置を磁気アーマチャの引き離し状態に確実に移行することである。こうするためには、制御電圧（Ｖｉ）の印加後に制御回路を初期化して電荷蓄積器（Ｃ１）の充電を開始し、投入接続コイル（Ｌ１）をオン接続して、保持状態をとった後に再び遮断し、制御電圧（Ｖｉ）の除去後に主遮断コイル（Ｌ３）をオン接続して電荷蓄積器（Ｃ１）の放電を行い、引き離し状態に移行されるようにする。主遮断コイル（Ｌ３）および該主遮断コイル（Ｌ３）に対して冗長的な補助遮断コイル（Ｌ４）に、規則的に繰り返して短時間通電することにより、これらのコイルは連続的にテストされる。テスト結果がネガティブである場合、その都度他方の遮断コイル（Ｌ４）ないしは（Ｌ３）をオン接続して引き離し状態に到達し、その後、制御電圧（Ｖｉ）を持続的に遮断する。
2007507871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヨークと、永久磁石と、磁気アーマチャと、電磁的なコイル手段（Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４）とから成る磁気駆動装置を、マイクロコントローラ実装された制御回路の入力側に印加すべき制御電圧（Ｖｉ）によって作動する方法であって、
・該制御電圧（Ｖｉ）を印加することにより、永久磁石の支援により戻し保持力に抗して実施される電磁的な引きつけモードと、
・次に、さらに制御電圧（Ｖｉ）が印加され、もっぱら永久磁石によって実施される保持モードと、
・該制御電圧（Ｖｉ）が除去されることにより、引きつけモード時および保持モード時に充電された容量性の電荷蓄積器（Ｃ１）の放電によって、戻し保持力によって支援されて永久磁石による保持力に抗して電磁的に実施される引き離しモード
とを有する形式の方法において、
Ａ）該制御電圧（Ｖｉ）の印加後、該制御回路をリセットして初期化し、該電荷蓄積器（Ｃ１）の充電を開始するステップと、
Ｂ）任意に設定された順序で、補助遮断コイル（Ｌ４）および主遮断コイル（Ｌ３）を短時間駆動制御し、両遮断コイル（Ｌ３；Ｌ４）のうち一方を流れる電流が持続的に欠落する場合、該制御電圧（Ｖｉ）の持続的遮断を行うステップと、
Ｃ）それに対して、両遮断コイル（Ｌ３；Ｌ４）を電流が流れるのを識別した場合、投入接続コイル（Ｌ１）を駆動制御して、磁気アーマチャが引きつけ位置に移行した後、該投入接続コイル（Ｌ１）を無通電状態に切り替えるステップと、
Ｄ）任意に設定された順序で、補助遮断コイル（Ｌ４）および主遮断コイル（Ｌ３）を、該磁気アーマチャに影響を及ぼすことなく短時間駆動制御するステップと、
該補助遮断コイル（Ｌ４）を流れる電流が持続的に欠落する場合、該主遮断コイル（Ｌ３）を介して電荷蓄積器（Ｃ１）の放電を行い、該磁気アーマチャが引き離し位置に移行するようにした後、該制御電圧（Ｖｉ）の持続的遮断を行うか、ないしは、
該主遮断コイル（Ｌ３）を流れる電流が持続的に欠落する場合、該補助遮断コイル（Ｌ４）を駆動制御して、該磁気アーマチャが引き離し位置に移行するようにした後、該制御手段（Ｖｉ）の持続的遮断を行うステップと、
Ｅ）それに対して、両遮断コイル（Ｌ３；Ｌ４）を電流が流れるのを識別した場合、ステップ（Ｄ）を再開し、かつ該制御電圧（Ｖｉ）を除去することにより、該主遮断コイル（Ｌ３）を介して電荷蓄積器（Ｃ１）の放電を行い、磁気アーマチャが引き離し位置に移行するようにするステップ
とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップＢによる主遮断コイル（Ｌ１）の短時間の駆動制御は、電荷蓄積器（Ｃ１）が十分に充電された状態になって初めて行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ステップＢおよびＤによる制御電圧（Ｖｉ）の持続的な遮断は、短絡トリガによって行う、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ステップＢおよびＤによって補助遮断コイル（Ｌ４）を短時間流れる電流は、抵抗による電圧降下（ＶＲ６）として検出する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ステップＢおよびＤによって主遮断コイル（Ｌ３）に短時間流れる電流は、電荷蓄積器（Ｃ１）における電圧降下（−ΔＶＣ１）として検出する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
電圧降下（−ΔＶＣ１）が過度に小さくても過度に高くても、補助遮断コイル（Ｌ４）を駆動制御し、その後、制御電圧（Ｖｉ）を持続的に遮断する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
両遮断コイル（Ｌ３；Ｌ４）のうち一方を流れる短時間の電流によって投入接続コイル（Ｌ１）に誘導される電圧上昇（＋ΔＶＬ１）のエラーが発生した場合に、その都度他方の遮断コイル（Ｌ４；Ｌ３）を駆動制御して、必要な場合には、磁気アーマチャが引き離し位置へ移行するようにし、必ず制御電圧（Ｖｉ）の持続的遮断を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
マイクロコントローラの欠落が発生した場合、主遮断コイル（Ｌ３）を介して電荷蓄積器（Ｃ１）の放電を行い、磁気アーマチャが引き離し位置に移行するようにする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
マイクロコントローラの欠落が発生した場合、補助遮断コイル（Ｌ４）を駆動制御して、磁気アーマチャが引き離し位置に移行するようにする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
磁気アーマチャに作用結合された少なくとも１つの戻しばねによって、戻し保持力を発生する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
磁気アーマチャに作用結合された少なくとも１つの別の永久磁石によって、戻し保持力を発生する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
磁気駆動装置を作動するための回路であって、
該磁気駆動装置は、磁気ヨークと、磁気ヨーク側に配置された少なくとも１つの永久磁石と、磁気アーマチャと、戻し保持力を発生する戻し保持手段とから成り、さらに、該磁気ヨークを包囲する電磁的なコイル手段（Ｌ１；Ｌ３；Ｌ４）と、整流された制御電圧（Ｖｉ）によって入力側で給電および印加される制御回路と、容量性の電荷蓄積器（Ｃ１）とを有し、
該制御回路はマイクロコントローラ（ＭＣ）を有しており、
該磁気アーマチャは、該制御電圧（Ｖｉ）が印加されると、戻し保持力に対して永久磁石による支援によって引きつけられ、さらに制御電圧（Ｖｉ）が印加されると、もっぱら永久磁石によって保持され、該制御電圧（Ｖｉ）が除去されると、戻し保持力による支援によって、永久磁石の保持力に対して、電荷蓄積器（Ｃ１）の放電によって引き離される形式のものにおいて、
・給電端子（Ｓ１；Ｓ２）を介して給電される制御電圧（Ｖｉ）を持続的に遮断するためのトリガ可能な持続遮断器（ＤＵ）と、
・該給電端子（Ｓ１；Ｓ２）に接続されており、補助遮断コイル（Ｌ４）と補助遮断素子（Ｔ４）と電流監視手段（Ｂｌ４）とを有する直列回路から成る補助遮断分岐と、
・該持続遮断器（ＤＵ）に後置接続されており、投入接続コイル（Ｌ１）および投入接続素子（Ｔ１）の直列回路から成る投入接続分岐と、
・該持続遮断器（ＤＵ）に後置接続されており、順方向に極性付けられたデカプリングダイオード（Ｄ８）と、主遮断コイル（Ｌ３）と、主遮断素子（Ｔ３）とを有する直列回路から成る主遮断分岐と、
・該電荷蓄積器（Ｃ１）に対して並列に配置された電圧検出手段（ＢＶ３）
とを有しており、
該電荷蓄積器（Ｃ１）は、主遮断コイル（Ｌ３）および主遮断素子（Ｔ３）に対して並列に配置されており、
該マイクロコントローラ（ＭＣ）は入力側で、電流検出手段（Ｂｌ４）と、電圧検出手段（ＢＶ３）と、入力側で前記給電端子（Ｓ１；Ｓ２）に接続された制御電圧コントローラ（ＢＶｉ）とに接続されており、
該マイクロコントローラ（ＭＣ）は出力側で、スイッチング素子（Ｔ１；Ｔ３；Ｔ４）および該持続遮断器（ＤＵ）に接続されており、
該マイクロコントローラ（ＭＣ）のプログラムは、制御電圧（Ｖｉ）の印加後に初期化され、設定可能な順序で補助遮断素子（Ｔ４）および主遮断素子（Ｔ３）を、磁気アーマチャに影響を及ぼすことなく短時間閉成し、該投入接続素子（Ｔ１）をパルス制御によってアクティベートして、磁気アーマチャが引きつけ位置に移行するようにし、その後デアクティベートし、該制御電圧（Ｖｉ）の除去後、該主遮断素子（Ｔ３）を閉成して、該磁気アーマチャが引き離し位置に移行するように構成されており、
該マイクロコントローラ（ＭＣ）のプログラムはさらに、電流検出手段（Ｂｌ４）または電圧検出手段（ＢＶ３）の出力信号が持続的に欠落する場合、主遮断素子（Ｔ３）ないしは補助遮断素子（Ｔ４）を直ちに閉成して、磁気アーマチャが引き離し位置に移行するようにし、その後、該持続遮断器（ＤＵ）をトリガするように構成されていることを特徴とする回路。
【請求項１３】
持続遮断器（ＤＵ）は、前記給電端子のうち一方（Ｓ１）に接続された短絡保護部（Ｆ１）から成り、
該短絡保護部（Ｆ１）は、後置接続された短絡スイッチング素子（Ｔ６）を有する、請求項１２記載の回路。
【請求項１４】
投入接続素子（Ｔ１）の阻止ないしは開放時に放電ないしは充電される充電コンデンサ（Ｃ５）が、所定の充電電圧に到達した際に短絡スイッチング素子を閉成するように、アクティブなローパス（ＡＴ）が、入力側では投入接続コイル（Ｌ１）に接続されており、出力側では短絡スイッチング素子（Ｔ６）に接続されている、請求項１２または１３記載の回路。
【請求項１５】
電流監視手段（Ｂｌ４）は、電流検出抵抗（Ｒ６）および該電流検出抵抗（Ｒ６）から出発する第１の増幅回路（ＩＶ２１）から成る、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の回路。
【請求項１６】
電圧検出手段（ＢＶ３）は、電荷蓄積器（Ｃ１）に接続されたハイパス（Ｃ２‐Ｒ２１）と、該ハイパス（Ｃ２‐Ｒ２１）から出発してマイクロコントローラ（ＭＣ）まで繋がっている第２の増幅回路（ＩＶ１２）とを有する、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の回路。
【請求項１７】
電圧検出手段（ＢＶ３）は、電荷蓄積器（Ｃ１）から出発してマイクロコントローラ（ＭＣ）まで繋がっている第３の増幅回路（ＩＶ１１）を有する、請求項１２から１６までのいずれか１項記載の回路。
【請求項１８】
投入接続コイル（Ｌ１）に、オンオフ可能なフリーホイール回路（ＦＬ）および別の電圧検出手段（ＢＶ１）が接続されており、
前記別の電圧検出手段（ＢＶ１）は、主遮断コイル（Ｌ３）および／または補助遮断コイル（Ｌ４）の短時間の閉成中に誘起された電圧上昇（＋ΔＶＬ１）を検出してマイクロコントローラ（ＭＣ）へ供給し、
電圧上昇（＋ΔＶＬ１）が欠落する場合、マイクロコントローラ（ＭＣ）は補助遮断素子（Ｔ４）または主遮断素子（Ｔ３）を閉成して、磁気アーマチャが引き離し位置に移行するようにし、その後、持続遮断器（ＤＵ）をトリガする、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の回路。
【請求項１９】
磁気アーマチャに作用結合された少なくとも１つの戻りばねが、戻し保持手段として設けられている、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の回路。
【請求項２０】
戻し保持手段として、磁気アーマチャに作用結合された少なくとも１つの別の永久磁石が設けられている、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気駆動装置を作動するための方法および回路に関する。磁気駆動装置はここでは、磁気ヨークと、磁気ヨーク側に設けられた少なくとも１つの永久磁石と、磁気アーマチャと、戻し保持力を発揮する戻し保持手段とから成る。磁気駆動装置はさらに、該磁気ヨークを包囲する電磁的なコイル手段と、整流された制御電圧によって入力側で給電および入力される制御回路と、容量性の電荷蓄積器とを有する。該制御回路はマイクロコントローラを有し、磁気アーマチャは制御電圧が印加されると、戻し保持力に対して、永久磁石によって支援されて引きつけられ、さらに制御電圧が印加されて、とりわけ永久磁石によって保持され、制御電圧が消失すると、戻し保持力による支援により、永久磁石による保持力に対して電荷蓄積器の放電によって引き離される。
【０００２】
従来技術
磁気駆動装置は、磁気ヨークと、駆動コイルと、磁気アーマチャとから成り、該磁気アーマチャは駆動コイルが十分に通電されると、磁気ヨークによって引きつけられる。磁気駆動装置は電磁的なスイッチ機器において利用され、磁気アーマチャに結合されたメインコンタクトを閉成および開放することにより、電気的な負荷と電気エネルギー網とを接続および分離する。前記電磁的なスイッチ機器は、保護装置とも称される。安全上の理由から、このようなスイッチ機器に関する重要な規定では、磁気駆動装置の制御入力側が無給電状態である場合には負荷と電気エネルギー網とを分離することが要求されている。したがって、電磁的なスイッチ機器は通常、駆動コイルが無通電状態である際にメインコンタクトを戻しばねによって開放状態に維持する磁気駆動装置を有する。このような磁気駆動装置の欠点は、メインコンタクトを閉成状態に維持するためには、磁気コイルを保持電流が流れる必要があり、ひいては保持電力が必要であることだ。それゆえ作動中に熱損失が発生し、そのために電気的な設備を相応に熱設計しなければならない。
【０００３】
ＤＥ１０１２９１５３Ａ１から、比較的高い引きつけ電流から比較的低い保持電流に低減される電磁弁が公知である。磁界感知式のスイッチまたはコイル電流に対する電流センサとして構成されたセンサ手段が、電磁弁の切り替え時に変化する磁気コイル磁界ないしは磁気コイル電流を検出して保持電流に切り替えるために使用される。ＤＥ２９９０９９０１では、磁気駆動装置用の次のようなマイクロプロセッサ制御部が公知である。すなわち、パルス幅を制御することによって保持電流が低減されるマイクロプロセッサ制御部が公知である。ＤＥ３９０８３１９Ａ１から公知の電磁的なスイッチ機器は、引きつけ電力および保持電力を低減するために、磁気ヨークに永久磁石を有する。ＤＥ１０１３３７１３Ｃ１から公知の磁気駆動装置もヨークに永久磁石を有し、この永久磁石だけで必要な保持力が供給される。制御電圧の遮断時には、その時点まで補助磁気駆動装置を介して保持されていた機械的なロック機構が開放され、このロック機構は、永久磁石に対して反作用するばね力をトリガすることにより、磁気アーマチャが引き離される。しかし、上記の磁気駆動回路ではなお、著しい保持電力ないしは補助電力が必要である。
【０００４】
ＥＰ０７２１６５０Ｂ１に、次のような双安定性の磁気駆動装置が開示されている。すなわち、磁気ヨークと２つの部分から成る磁気アーマチャとの間に永久磁石が配置されており、個別に励磁される２つの磁気コイルが設けられている磁気駆動装置が開示されている。磁気アーマチャの各双安定位置では、低いリラクタンスを有する磁束路と高いリラクタンスを有する磁束路とが形成される。高いリラクタンスの磁束路に結合された磁気コイルに通電することにより、磁気アーマチャはその都度別の安定位置に運動し、低いリラクタンスの磁束路と高いリラクタンスの磁束路とが相互に逆転する。ＥＰ０３７６７１５Ｂ１に開示された電磁制御式の弁駆動装置では、保持状態は、磁気ヨークに設けられた永久磁石だけで引き起こされる。それに対して、適切に極性付けされた蓄積コンデンサが短時間放電することにより、アーマチャは引きつけられ、引き離される。この蓄積コンデンサは、引き離された状態ないしは保持状態で充電される。ＤＥ１９９５８８８８Ａ１からは、いわゆる残留磁気アクチュエータが公知である。この残留磁気アクチュエータのアーマチャは、磁気ヨーク内に配置された２つの永久磁石間に設けられ、オフ遮断位置およびオン接続位置をとる。前記２つの永久磁石は、相互に対向して配置され、相互に逆に極性付けられている。磁気アーマチャは、コンデンサの短時間の充電または放電によって、一方の位置から他方の位置へ、ないしはその逆に運動する。ＤＥ２０１１３６４７Ｕ１から公知の電磁的なスイッチ機器用の磁気駆動装置でも、２つの円から成る磁気ヨークに永久磁石が配置されており、この永久磁石だけで保持力がもたらされる。磁気アーマチャを引き離すためには、保持モード時に充電された蓄積コンデンサが分岐回路を介して放電する。上記の磁気駆動装置では、制御エネルギーが欠落したままである場合に磁気アーマチャを確実に引き離すための手段が開示されていない。
【０００５】
ＤＥ１０１４６１１０Ａ１からは、磁気駆動装置を電磁的な引きつけモードから永久磁石による保持モードへ切換制御を行うためのマイクロコントローラを有する電子回路が公知である。制御電圧が消失すると、蓄積コンデンサの短時間の放電電流が使用されて、磁気回路が消磁され、磁気アーマチャは引き離される。ここでは、電子回路の欠陥時に磁気駆動装置が保持モードに維持されるのを阻止する手段は記載されていない。ＤＥ１９９５４０３７Ａ１には、永久磁石の保持力による電力スイッチのトリガ磁石が公知である。このトリガ磁石は、マイクロプロセッサ制御される。保持力をテストするためには、トリガコイルに規則的な間隔で、短時間の電流パルスが印加される。保持力が低下している場合には、安全のために早期のトリガが行われる。
【０００６】
本発明の開示
したがって本発明の課題は、永久磁石による保持モードを有する磁気駆動装置を、制御エネルギーが遮断されても、欠陥が発生しても、引き離し状態に確実に移行できるようにすることである。
【０００７】
冒頭に述べた形式の方法ないしは回路を基礎として、前記課題は本発明によれば、下記の方法および下記の回路によって解決される。
【０００８】
本発明による方法の基礎となっているのは、磁気アーマチャの引きつけおよび引き離しを特別なコイル手段によって行うことである。引きつけモードは主遮断コイルによって、それ自体に公知のようにステップＣにしたがって行われる。引き離しは通常の場合、その時点までに充電された電荷蓄積器の放電により、主遮断コイルを介してステップＥにしたがって行われる。主遮断コイルによる引き離しモードの失敗時には、冗長的な補助遮断コイルを介して引き離しを行う。技術的に高い確実性を保証するためには、ステップＤにしたがって規則的に、各遮断コイルに短時間通電することにより、テストステップを行う。その際には、磁気アーマチャを保持位置から運動させない。テスト時に、遮断コイルのうち一方の引き離し能力の欠陥が検出された場合、磁気アーマチャの引き離しを強制的に、その都度他方の遮断コイルを介して開始する。その後、制御電圧の持続的遮断を強制的に行い、エラーを有する磁気駆動回路が再びスイッチオンされるのを阻止する。ステップＡにしたがって制御回路を初期化することにより制御電圧を印加して方法を開始した後、かつ引きつけモードの開始前に、ステップＢにしたがって欠陥の場合の制御電圧の持続的遮断を続けて行うことにより、遮断コイルの適切なテストを行う。このような方法により、意図的な遮断時にも、エラーによって制御電圧の欠落が持続した後も、磁気駆動装置が永久磁石による保持モードから安全に、磁気アーマチャの引き離し状態に移行することが保証される。また本発明により、エラーが検出された場合に磁気駆動装置が、引き離し状態を持続的にとるかまたは維持することも保証される。前記エラーはたとえば、コイル手段におけるワイヤ分断ないしはコイル手段に接続されたワイヤの分断、または制御回路における欠陥である。本方法で保持エネルギーとして消費されるのは、電荷蓄積器に再充電するためのエネルギーと、電子制御回路に給電するためのエネルギーだけである。
【０００９】
本方法を、制御電圧の変化および電荷蓄積器の充電特性の変化に対してより頑強にするためには、遮断コイルの最初のテストを、有利には電荷蓄積器が十分に充電された後に初めて行う。エラー時の制御電圧の持続的遮断は、短絡トリガによって行われるのが目的に適っている。
【００１０】
補助遮断コイルを流れる短時間の電流は、有利には抵抗を介して短時間の電圧降下として検出することができる。また、主遮断コイルを流れる短時間の電流を、電荷蓄積器において短時間の電圧降下として検出することもできる。このような電圧降下の後にも電荷蓄積器は、通常の引き離しモードを実施するのに十分な充電量を有さなければならない。ここでは、電荷蓄積器における電圧を公差窓の遵守に関して、電圧降下中にテストすることにより、充電容量の低下時にも制御電圧を事前に、持続的に遮断するのが有利である。
【００１１】
本方法の有利な発展形態では、遮断コイルのテスト時に、投入接続コイルに誘導的な電圧上昇が発生しているか否かを検査し、このような電圧上昇が持続的に発生しない場合には、持続的遮断を開始する。このような電圧上昇の持続的な欠落は一般的に、欠陥による投入接続コイルの持続的な通電に起因する。
【００１２】
別の有利な発展形態では、本方法の実施時に深く関与するマイクロコントローラを常時監視し、マイクロコントローラが欠落した場合、たとえばプログラムのクラッシュ時には、引き離された状態を両遮断コイルのうち一方の駆動制御によって維持ないしは開始する。
【００１３】
引き離された状態を保証するために磁気アーマチャに対して作用する戻し保持力は、少なくとも１つの戻りばねおよび／または少なくとも１つの別の永久磁石によって強制的に引き起こされる。
【００１４】
冒頭に述べた形式の回路に基づいて、前記課題は本発明によれば、独立請求項の装置クレームの構成によって解決されるのに対し、従属請求項には本回路の有利な発展形態が記載されている。
【００１５】
投入接続コイル、主遮断コイル、および該主遮断コイルに対するリダンダンシーである補助遮断コイルの形態の別個のコイル手段、ならびにこれらのコイルに接続されたスイッチング素子により、制御回路と関連して、磁気駆動装置の切換特性およびエネルギー消費に関して磁気駆動装置を最適に設計することができる。さらに電流および電圧の監視手段は、規則的かつ交番的に予測すべき電流量のためのセンサとして構成されている。この電流量は遮断分岐のテスト時に、磁気アーマチャに対して影響せずに短時間引き起こされる所属の遮断素子の閉成によって発生すべきものである。意図的な制御または給電線路の欠陥によって制御電圧が消失された場合には、主遮断素子が閉成され、主遮断コイルを介して電荷蓄積器の放電によって、磁気アーマチャは引き離し位置に戻される。エラーが検出されたテスト後、場合によっては主遮断素子または補助遮断素子の閉成によって磁気アーマチャが引き離し位置に戻された後、検出手段およびスイッチング素子に接続されたマイクロコントローラが、制御電圧に対する持続遮断器をトリガすることにより、エラーを有する駆動回路が再度スイッチオンされるのが阻止される。
【００１６】
持続遮断器は簡単には、短絡保護部として構成される。この短絡保護部には、短絡スイッチング素子が後置接続されている。短絡保護部に対して択一的に、熱応答する導体路のウィークポイントが設けられる。有利な発展形態では、投入接続コイルと短絡スイッチング素子との間にアクティブローパスが配置される。正常にパルス制御によってアクティベートされる投入接続分岐の場合、短絡スイッチング素子に対してトリガする充電電圧に到達することなく、充電コンデンサは交互に充電および放電される。欠陥のために投入接続素子が常時閉成される場合、すなわち持続的に導通状態にある場合、充電コンデンサは短時間、短絡スイッチング素子をトリガする充電電圧に到達する。
【００１７】
電流監視手段は、補助遮断コイルに対して直列に配置された電流検出抵抗と、後置された第１の増幅回路とから成るのが目的に適っている。
【００１８】
有利には電圧検出手段は、電荷蓄積器に接続されたハイパスと、後置された第２の増幅回路とから成る。主遮断分岐のテスト時には、主遮断コイルに電流が流れることによって電荷蓄積器に発生する電圧降下が、所定の窓以内にあるか否かが検出される。本回路の発展形態で設けられる、充電コンデンサから出発する別の第３の増幅回路が、遮断分岐のテストに必要な最小充電電圧に到達したことを、マイクロコンピュータに対して指示する。
【００１９】
また有利には、パルス制御によってオンオフ可能な投入接続コイルを、引きつけモード以外でデアクティベートされるフリーホイール回路と、該フリーホイール回路のデアクティベート機能をチェックする第４の増幅回路とに接続する。第４の増幅回路は、遮断分岐のうち１つのテスト中に該当の遮断コイルに電流が流れることにより投入接続コイルに誘起される短時間の電圧上昇の発生を検出する。フリーホイール回路が欠陥によりデアクティベート不能になった場合、期待すべき電圧上昇のために短絡が発生し、第４の増幅回路からマイクロコントローラに対して電圧上昇が指示されず、マイクロコントローラは持続遮断器をトリガする。このようにして引き離しモードでは、デアクティベートされないフリーホイール回路を介して短絡された投入接続コイルによってさらに、充電された量が電荷蓄積器から流れ出て、残った充電量が磁気アーマチャを正常に戻すのに十分でなくなるのが阻止される。
【００２０】
引き離された状態を保証するために磁気アーマチャに設けられた戻し保持手段は、少なくとも１つの戻りばねおよび／または少なくとも１つの別の永久磁石として形成されるのが目的に適っている。
【００２１】
図面の簡単な説明
本発明の別の特徴および利点が、図面に基づいて記載された以下の実施例で説明されている。
【００２２】
図１  本発明による方法を示すフローチャートである。
【００２３】
図２  本発明による回路のブロック図である。
【００２４】
図３  図２の詳細図である。
【００２５】
図４  図２の別の詳細図である。
【００２６】
図５  本方法および本回路を説明するためのタイムチャートである。
【００２７】
本発明の有利な実施形態
以下で図１に基づいて説明する方法は、磁気駆動装置を作動するために使用される。この磁気駆動装置は公知のように、磁気ヨークと、該磁気ヨークに接続された少なくとも１つの永久磁石と、該磁気ヨークに対して可動な磁気アーマチャと、電磁的なコイル手段とから成り、マイクロコンピュータを有する制御回路によって、制御電圧源から供給された制御電圧によって駆動制御される。磁気アーマチャの引き離された状態を保証する戻し保持力は、少なくとも１つの戻りばねによって引き起こされる。この方法では、永久磁石によって支援されて戻し保持力に対して実施される電磁的な引きつけモードと、もっぱら永久磁石による保持モードと、電磁的に永久磁石による保持力に対して戻し保持力によって支援されて引き起こされる引き離しモードとが、低エネルギーで確実に実施される。
【００２８】
図１に示されたフローチャートは、本発明による方法のオフ初期状態ＡＵＳから開始する。このオフ初期状態ＡＵＳは、磁気アーマチャの引き離された状態に相応する。第１のステップＡでは、制御電圧Ｖｉが、ゼロと実質的に異なる値まで上昇されているか否かを検査する。そうである場合、制御電圧Ｖｉによって制御回路は、定義された初期状態にリセットおよび初期化される。制御電圧Ｖｉが印加されることにより、電荷蓄積器Ｃ１の充電が開始される。
【００２９】
次のステップＢでは制御回路によって、主遮断コイルＬ３および該主遮断コイルＬ３に対して冗長的な補助遮断コイルＬ４がそれぞれ、磁気アーマチャを保持状態から引き離された状態へ移行できるか否かがテストされる。両遮断コイルＬ３，Ｌ４は、磁気ヨークに電磁的に接続されている。ここでステップＢの第１のテストステップで、補助遮断コイルＬ４が０．３ｍｓの時間にわたって駆動される。このテストステップの経過がポジティブである場合、制御電圧源から供給された電流が補助遮断コイルＬ４を短時間流れる。この電流は電圧降下ＶＲ６として、補助遮断コイルＬ４に接続された電流検出抵抗Ｒ６を介して検出され、この電流を使用して制御回路は、電荷蓄積器Ｃ１における充電電圧ＶＣ１が所定の十分な大きさに到達したか否かを検査する。充電電圧ＶＣ１の大きさが十分である場合、ステップＢの第２のテストステップに移行する。ここで主遮断コイルＬ３が、０．３ｍｓの時間にわたって駆動される。このテストステップの経過がポジティブである場合、主遮断コイルＬ３に、電荷蓄積器Ｃ１から供給された電流が短時間流れる。しかしこの電荷蓄積器Ｃ１には、正常な引き離しモードを保証するのに十分な充電量が残っている。電流が主遮断コイルＬ３を短時間流れることにより、電荷蓄積器Ｃ１に短時間の電圧降下−ΔＶＣ１が発生する。電圧降下−ΔＶＣ１の大きさが所定の電圧窓内にあることが検出された場合、ステップＣへ移行する。しかし、第１のテストステップで電流検出抵抗Ｒ６において電圧降下が発生しないか、または第２のテストステップで所定の電圧窓内に電圧降下が検出されない場合、短絡トリガを介して制御電圧Ｖｉは持続的に遮断される。制御電圧Ｖｉの持続的遮断によって、静止最終状態ＳＴＩＬＬＧＥＬＥＧＴに到達する。その後は、前もって修理が行われなければ、磁気駆動装置を駆動制御することはできない。第１のテストステップで電圧降下ＶＲ６の欠落が持続するということは、必要な場合に、すなわち主遮断コイルを介して磁気アーマチャを戻すのに失敗した場合に、冗長的な補助遮断コイルＬ４を使用して磁気アーマチャを引き離し位置に戻すこともできないことを意味する。第２のステップにおいて、電荷蓄積器Ｃ１における電圧降下−ΔＶＣ１が所定の電圧窓に到達しないということは、主遮断コイルＬ３を介して、引きつけられた磁気アーマチャを引き離し位置に戻すことができない可能性があることを意味する。それに対して、電圧降下−ΔＶＣ１が電圧窓を超えるということは、主遮断コイルＬ３を介しての電荷蓄積器Ｃ１の放電により、引きつけられた磁気アーマチャを引き離し位置に戻すのに蓄積可能な充電量が十分でない程度にまで、電荷蓄積器Ｃ１の容量が低減されたことを意味する。
【００３０】
ステップＢにおけるテストステップの経過が完了したことを制御回路が記録した後、磁気駆動装置をスイッチオン状態に移行するためのステップＣによる引きつけモードが行われる。こうするためには投入接続コイルＬ１が、磁気アーマチャの引きつけ位置に確実に到達するまで上昇制御された後、再びデアクティベートされる。ここで磁気アーマチャは、もっぱら永久磁場によって保持される。投入接続コイルＬ１および遮断コイルＬ３，Ｌ４は、磁気ヨークに電磁的に接続されている。投入接続コイルＬ１は公知のように（たとえばＤＥ２９９０９９０１Ｕ１に相応して）パルス幅変調によって上昇制御され、オンオフ可能なフリーホイール回路ＦＬに接続されている。フリーホイール回路ＦＬは、パルス制御による投入接続コイルＬ１の上昇制御によってアクティベートされ、該投入接続コイルＬ１とともにデアクティベートされる。ステップＣの実施によって、オン接続状態ＥＩＮがとられる。
【００３１】
オン接続状態ＥＩＮによって開始される保持モードの間、次のステップＤにおいて、遮断コイルＬ３およびＬ４の遮断能力が２つのステップで、磁気アーマチャを保持位置から運動させることなくテストされる。ステップＢと同様に、ステップＤの第１のテストステップないしは第２のテストステップで、補助遮断コイルＬ４ないしは主遮断コイルＬ３が０．３ｍｓにわたって上昇制御され、該補助遮断コイルＬ４に接続された電流検出抵抗Ｒ６に電圧降下ＶＲ６が発生するまで、ないしは主遮断コイルＬ３に接続された電荷蓄積器Ｃ１に所定の電圧窓内まで降下する電圧降下−ΔＶＣ１が発生するまで観察される。両テストステップの経過がポジティブである場合、これらのテストステップは所定の周期で繰り返される。しかし第１のテストステップ中に、ある時点で電流検出抵抗Ｒ６に電圧降下が検出されない場合は、まず磁気アーマチャが電荷蓄積器Ｃ１の放電によって、主遮断コイルＬ３の上昇制御を介して引き離し状態に移行され、その間に到達したオフ状態ＡＵＳを介して、制御電圧Ｖｉの短絡によって静止最終状態ＳＴＩＬＬＧＥＬＥＧＴがとられる。それに対して、第２のテストステップ中にある時点で、所定の電圧窓内に電荷蓄積器Ｃ１において電圧降下が検出されない場合、まず磁気アーマチャを、制御電圧源によって給電される補助遮断コイルＬ４の上昇制御によって引き離し状態に移行し、その間に到達したオフ状態ＡＵＳを介して、制御電圧Ｖｉの短絡によって静止最終状態ＳＴＩＬＬＧＥＬＥＧＴがとられる。
【００３２】
所望の制御にしろ、制御電圧Ｖｉの供給または生成の欠陥にしろ、制御電圧Ｖｉが除去されることにより、ステップＥによる引き離しモードが実施される。ここで電荷蓄積器Ｃ１は、上昇制御された主遮断コイルＬ３を介して放電され、磁気アーマチャは引き離し位置に移行されるか、ないしは磁気駆動装置はスイッチオフ状態に移行される。ここで再びオフ初期状態ＡＵＳがとられ、このオフ初期状態ＡＵＳから、制御電圧Ｖｉを再度印加することにより、本方法はステップＡから再開することができる。
【００３３】
ステップＢおよびＤにおける第２のテストステップ中に付加的に、主遮断コイルＬ３および該主遮断コイルＬ３と投入接続コイルＬ１との間の電磁結合部に短時間電流が流れることにより、該投入接続コイルＬ１に誘導される電圧上昇が発生したか否かが検査される。第２のテストステップで実質的な電圧上昇＋ΔＶＬ１が制御回路によって記録されると、ステップＢからステップＣへ移行するか、ないしはステップＤを第１のテストステップから開始して周期的に繰り返す。しかしステップＢの第２のテストステップのうちいずれか１つのステップ中に、電圧上昇＋ΔＶＬ１が検出されない場合、制御電圧Ｖｉの短絡によって静止最終状態ＳＴＩＬＬＧＥＬＥＧＴがとられる。それに対して、ステップＤによる第２のテストステップ中に、投入接続コイルＬ１に電圧上昇＋ΔＶＬ１が検出されない場合、まず磁気アーマチャを、制御電圧源によって給電される補助遮断コイルＬ４の上昇制御によって引き離し状態に移行し、こうすることによって到達したオフ状態ＡＵＳを介して、制御電圧Ｖｉの短絡によって静止最終状態ＳＴＩＬＬＧＥＬＥＧＴがとられる。第２のテストステップ中に期待すべき電圧上昇＋ΔＶＬ１の欠落が持続することは、フリーホイール回路ＦＬが欠陥のためにイナクティブではなく、誘導される電圧上昇のための短絡を示すことを意味する。この短絡はステップＥでは、通常の引き離しモードでも発生する。投入接続コイルＬ１と主遮断コイルＬ３との間の電磁結合に起因して、この短絡はステップＥで、主遮断コイルＬ３を介して行われる電荷蓄積器Ｃ１の放電中に、イナクティブなフリーホイール回路ＦＬで発生した磁界強度に対して磁気ヨークに発生した磁界強度が格段に低減されるのを引き起こす。そのように低減された磁界強度では、磁気アーマチャが引き離し位置に確実に戻されるのを保証しない。
【００３４】
ステップＡの終了とともに付加的に、ウォッチドッグ信号によるマイクロコントローラの監視も行われる。このウォッチドッグは、マイクロコントローラが正常に動作する場合、該マイクロコントローラから持続的に出力される。マイクロコントローラと関連するウォッチドッグ信号は、たとえばＵＳ５２１４５６０Ａから公知である。ウォッチドッグ信号の欠落は、たとえばプログラムのクラッシュ時またはプログラムの停止時に持続し、このようにウォッチドッグ信号の欠落が持続すると、電荷蓄積器Ｃ１はステップＥにしたがって、主遮断コイルＬ３を介して放電された後、再びオフ初期状態ＡＵＳがとられる。
【００３５】
本発明は、本方法の前記の実施形態に制限されることはなく、方法クレームに即して同様の作用をもたらすすべての実施形態も含む。したがってたとえば、ステップＢおよびＤにおいて第１および第２のテストステップが、時間的な順序に関して交代されるように本方法を変更することができる。別の変更手段は、投入接続コイルＬ１で期待すべき電圧上昇＋ΔＶＬ１の評価をステップＤの第１のテストステップ中に、すなわち補助遮断コイルＬ４を短時間流れる電流の誘導作用に関して行うか、または両テストステップ中に行うことである。本発明の枠内では、磁気アーマチャに及ぼすべき戻し保持力が、付加的または択一的に、少なくとも１つの別の永久磁石によって引き起こされるように変更することも考えられる。戻し保持力のための戻し保持ばねは、たとえば上記のＤＥ１０１３３７１３Ｃ１に開示されており、戻し保持力のための別の永久磁石は、たとえば上記のＥＰ０７２１６５０Ｂ１に開示されている。
【００３６】
図２に基づいて以下に概略的に記載されている回路は、磁気駆動装置を作動するために使用される。この磁気駆動装置は公知のように、磁気ヨークと、該磁気ヨークに配置された少なくとも１つの永久磁石と、該磁気ヨークに可動に支承された磁気アーマチャと、少なくとも１つの戻りばねとから成る。本回路は、磁気ヨークの周部に配置された電磁的なコイル手段Ｌ１，Ｌ３およびＬ４と、整流された制御電圧Ｖｉによって入力側で給電および印加される制御回路と、容量性の電荷蓄積器Ｃ１とを有する。前記制御回路は、マイクロコントローラＭＣを有する。磁気アーマチャは制御電圧Ｖｉが印加されることにより、戻し保持力に対して、永久磁石によって支援されて磁気ヨークによって引きつけられる、さらに制御電圧Ｖｉが印加されて、もっぱら永久磁石によって保持され、制御電圧Ｖｉが除去されることにより、戻し保持力によって支援されて永久磁石による保持力に対して、電荷蓄積器Ｃ１による放電によって磁気ヨークから引き離される。制御電圧Ｖｉは、整流用の手段およびフィルタリングないしは妨害除去のための手段を有する入力回路Ｅ１の給電端子Ｓ１およびＳ２を介して、外部から給電端子Ａ０およびＡ１に印加される給電電圧Ｖａから供給される。給電電圧Ｖａは直流電圧源または交流電圧源から引き出され、引きつけモードを開始する際にはオン接続され、引き離しモードを開始する際にはオフ遮断される。低電位の給電端子Ｓ２は、制御回路の接地電位に接続されている。高電位の給電端子Ｓ１には制御電圧コントローラＢＶｉが接続されており、この制御電圧コントローラＢＶｉは、給電電圧Ｖａの印加後に十分な大きさの制御電圧Ｖｉに到達すると、マイクロコントローラＭＣを初期化する。
【００３７】
補助遮断コイルＬ４、電子的な補助遮断素子Ｔ４および電流監視手段Ｂｌ４の直列回路から成る補助遮断分岐は、給電端子Ｓ１，Ｓ２に直接接続されている。制御電圧Ｖｉは高電位の給電端子Ｓ１から、トリガ可能な持続遮断器ＤＵを介して、他の回路部分へ供給される。投入接続コイルＬ１および電子的な投入接続素子Ｔ１の直列回路から成る投入接続分岐は、持続遮断器に後置接続されている。持続遮断器にはさらに、順方向に極性付けされたデカプリングダイオードＤ８と、主遮断コイルＬ３および電子的な主遮断素子Ｔ３から構成された直列の主遮断分岐とから成る直列回路が後置接続されている。電荷蓄積器Ｃ１および電圧検出手段ＢＶ３の双方は、主遮断分岐Ｌ３‐Ｔ３に対して並列に配置されている。投入接続分岐Ｌ１‐Ｔ１および主遮断分岐Ｌ３‐Ｔ３、ならびに電荷蓄積器Ｃ１および電圧検出手段ＢＶ３には、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’によって給電される。この制御電圧Ｖｉ’は、持続遮断器ＤＵの導通時には制御電圧Ｖｉと等しくなり、持続遮断器ＤＵのトリガ時にはゼロに等しくなる。マイクロコントローラＭＣの入力端は、電流検出手段Ｂｌ４および電圧検出手段ＢＶ３に接続されている。マイクロコントローラＭＣの出力端は、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ３およびＴ４と持続遮断器ＤＵとに接続されている。デカプリングダイオードＤ８によって、電荷蓄積器Ｃ１から電荷が、投入接続分岐Ｌ１‐Ｔ１および補助遮断分岐Ｌ４‐Ｔ４‐Ｂｌ４を介して流れ出るのが阻止される。
【００３８】
マイクロコントローラＭＣは、次のようにプログラミングされている。すなわち、制御電圧Ｖｉの印加後に遅延して発生するリセット信号によって、制御電圧コントローラＢＶｉの出力端において初期化され、補助遮断素子Ｔ４およびその次に主遮断素子Ｔ３をテスト的に閉成するように駆動し、すなわち導通状態に移行するように駆動し、投入接続素子Ｔ１をパルス制御によってアクティベートして磁気アーマチャを引きつけ位置へ移行した後、デアクティベートし、制御電圧Ｖｉの除去後に主遮断素子Ｔ４を閉成して磁気アーマチャを引き離し位置に移行するようにプログラミングされている。ここでは電磁的な戻り力が、主遮断コイルＬ３を通って流れ出た電荷蓄積器Ｃ１の電荷によって得られる。遮断素子Ｔ３およびＴ４のテスト閉成は短時間のみにわたって行い、たとえば０．３ｍｓにわたって行い、磁気アーマチャに対して影響が及ぼされないようにする。マイクロコントローラＭＣは、主遮断素子Ｔ３のテスト駆動制御中に電圧検出手段ＢＶ３から出力信号を受け取らない場合、補助遮断素子Ｔ４を閉成する。このようにして電荷蓄積器Ｃ１から供給されて主遮断コイルＬ３を流れる電流により、磁気アーマチャは保持位置から引き離し位置へ戻される。ただし、磁気アーマチャが引き離し位置にとどまる場合もある。次に、マイクロコントローラＭＣは持続遮断器ＤＵをトリガすることにより、後続の回路部分が電圧Ｖｉから分離されるようにする。それに対して、マイクロコントローラＭＣが補助遮断阻止Ｔ４のテスト駆動制御中に電流検出手段Ｂｌ４から出力信号を受け取らない場合、マイクロコントローラＭＣは主遮断素子Ｔ３を閉成する。このようにして電荷蓄積器Ｃ１から供給され主遮断コイルＬ３を流れる電流により、磁気アーマチャは保持位置から引き離し位置へ戻される。ただし、磁気アーマチャが引き離し位置にとどまる場合もある。この場合にも、マイクロコントローラＭＣは次に持続遮断器ＤＵをトリガし、後続の回路部分は制御電圧Ｖｉから分離される。
【００３９】
投入接続コイルＬ１および投入接続素子Ｔ１に、アクティブなローパスＡＴが接続されており、このローパスＡＴの出力端は持続遮断器ＤＵが接続されている。アクティブなローパスＡＴは、パルス制御によって投入接続素子Ｔ１が上昇制御されることにより、所定のトリガ電圧に到達することなく、交番的に負荷状態および無負荷状態にされる。投入接続素子Ｔ１が欠陥のために遮断できなくなった場合、アクティブなローパスＡＴはトリガ電圧に到達し、持続遮断器ＤＵをトリガして、後続の回路部分は制御電圧Ｖｉから分離される。
【００４０】
投入接続素子Ｔ１を過電圧から保護し、磁気エネルギーを迅速に消失するために、投入接続コイルＬ１に対して公知のように、フリーホイール回路ＦＬが並列に配置されている。このフリーホイールＦＬは引き離しモード時には、投入接続コイルＬ１と主遮断コイルＬ３との間の相互インダクタンスを介しての電磁結合に起因して、充電コンデンサＣ１に対して著しい付加的な負荷となる。このような付加的な負荷によって、電荷蓄積器Ｃ１に蓄積された充電量は、磁気アーマチャを引き離し位置に確実に戻すのに十分でなくなる。それゆえフリーホイール回路ＦＬは、マイクロコントローラＭＣによって投入接続素子Ｔ１とともにアクティベートおよびデアクティベートされるオンオフ可能なフリーホイール回路として構成される。すなわち、引きつけモード以外でデアクティベートされたフリーホイール回路ＦＬは、充電コンデンサＣ１に対して引き離しモード時に負荷をかけることはない。フリーホイール回路ＦＬがデアクティベート状態である場合、主遮断分岐Ｌ３‐Ｔ３のテスト中に主遮断コイルＬ３を電流が短時間流れることにより、電圧上昇＋ΔＶＬ１が引き起こされ、このことは別の電圧検出手段ＢＶ１を介してマイクロコントローラＭＣに対して指示される。主遮断素子Ｔ３のテスト駆動制御時に電圧上昇＋ΔＶＬ１の欠落状態が持続する場合、補助遮断素子Ｔ４がスイッチオンされて磁気アーマチャは引き離し状態をとり、その後に持続遮断器ＤＵがトリガされる。
【００４１】
さらに、マイクロコントローラＭＣによってウォッチドッグ監視回路ＷＣが駆動制御される。ウォッチドッグ監視回路ＷＣはマイクロコントローラＭＣの妨害時に、主遮断素子Ｔ３の閉成によって磁気アーマチャが引きつけ位置から引き離し位置へ移行されるようにする。
【００４２】
図３および図４は、図２に示された回路の詳細の一例を示している。入力回路Ｅ１の入力側は妨害除去コンデンサＣ１０および電圧制限抵抗Ｒ３５から成り、入力回路Ｅ１の出力側は、整流ダイオードＤ１１‐Ｄ１４を有する全波整流器から成る。全波整流器Ｄ１１‐Ｄ１４の出力端ないしは給電端子Ｓ１，Ｓ２に現れた制御電圧Ｖｉは、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’として持続遮断器ＤＵに到達する。この持続遮断器ＤＵは、制御電圧線路Ｗ１に介挿された短絡保護部Ｆ１と、制御電圧線路Ｗ１と接地電位との間に配置された後続の半導体短絡スイッチング素子Ｔ６とから成る。マイクロコントローラＭＣは出力端Ｌａ０で、集積された増幅器ＩＶ３２および第１のＯＲダイオードＤ６を介して、短絡閉成信号ＣＢを短絡スイッチング素子Ｔ６のベース電極へ供給する。
【００４３】
制御電圧Ｖｉは制御電圧コントローラＢＶｉを介して、マイクロコントローラＭＣの端子Ａ３へ供給され、通常の手段によって、マイクロコントローラＭＣの端子Ａ２と関連して、形成される制御電圧Ｖｉに関連してマイクロコントローラＭＣの投入接続可能状態を決定し、パルス幅制御による投入接続素子Ｔ１のアクティベート中のパルス幅を決定する。
【００４４】
遮断可能な制御電圧Ｖｉ’は、充電抵抗Ｒ１４およびデカプリングダイオードＤ８を介して容量性の電荷蓄積器Ｃ１に給電する。遮断可能な制御電圧Ｖｉ’および電荷蓄積器Ｃ１における充電電圧ＶＣ１は別個に、デカプリングダイオードＤ２１およびＤ２０を介してスイッチング電源ＳＴへ供給される。スイッチング電源ＳＴは、制御回路に電圧を供給するために必要な＋１３．６Ｖの給電直流電圧と、これから導出される＋５Ｖの給電直流電圧とを供給する。引きつけモード時および保持モード時には、スイッチング電源ＳＴひいては制御回路は遮断可能な制御電圧Ｖｉ’によって給電される。それに対して引き離しモード時には、スイッチング電源ＳＴひいては制御回路は充電電圧ＶＣ１によって給電される。さらに、スイッチング電源ＳＴの＋５Ｖ出力端はリセット回路に接続されており、このリセット回路は通常のように、集積された増幅器ＩＶ７と、出力側の集積型のコンデンサＣ２８と、フィードバック抵抗Ｒ６５とから成る。給電電圧Ｖａの印加後に遮断可能な制御電圧Ｖｉ’を形成することにより、増幅器ＩＶ７によってリセット信号ＲＥＳがマイクロコントローラＭＣのリセット入力端へ送出され、これに基づいてマイクロコントローラＭＣは、定義された初期状態にリセットされる。
【００４５】
補助遮断分岐は、補助遮断コイルＬ４と、半導体補助遮断素子Ｔ４と、該半導体補助遮断素子Ｔ４のエミッタ回路に配置された電流監視抵抗Ｒ６とから成る。マイクロコントローラＭＣは出力端Ｌａ２で、必要な場合には磁気アーマチャを戻す、テスト用の補助遮断信号ＡＢｒを出力する。補助遮断信号ＡＢｒは、集積された増幅器ＩＶ３１および前置抵抗Ｒ７を介して、補助遮断素子Ｔ４のベース電極へ供給される。補助遮断分岐Ｌ４‐Ｔ４‐Ｒ６をテストする場合、補助遮断信号ＡＢｒの持続時間は０．３ｍｓであり、この持続時間は、短時間の電流が電流検出抵抗Ｒ６に流れるように選択すべきである。これによって電流検出抵抗Ｒ６に形成された電圧降下ＶＲ６は補助確認信号ＳＤとして、第１の増幅回路ＩＶ２１を介してマイクロコントローラＭＣの入力端Ｂ４へ供給される。電流検出抵抗Ｒ６および第１の増幅回路ＩＶ２１は、図２に示された電流検出手段ＢＩ４に相応する。さらに、増幅器ＩＶ３１の出力端から遅延素子および第２のＯＲダイオードＤ７を介して、接続部分が短絡スイッチング素子Ｔ６のベース電極まで繋がっている。この遅延素子は、遅延抵抗Ｒ９および遅延コンデンサＣ６とから成る。主遮断分岐Ｌ３‐Ｔ３が失敗した場合にはこの接続部分を介して、磁気アーマチャを戻すために補助遮断素子Ｔ４が閉成された後に付加的に、持続遮断器ＤＵもトリガされる。
【００４６】
主遮断分岐は、主遮断コイルＬ３と、半導体主遮断素子Ｔ３と、第１の抑圧ダイオードＤ１０とから成り、これは主遮断コイルＬ３に対するフリーホイール回路として使用される。マイクロコントローラＭＣは出力端Ｌａ０で、テスト用の主遮断信号ＡＢを出力する。この主遮断信号ＡＢは、必要な場合には磁気アーマチャを戻す。主遮断信号ＡＢは、集積された増幅器ＩＶ４２を介して第４のＯＲダイオードに供給され、分圧抵抗Ｒ６６，Ｒ６７に接続された主遮断素子Ｔ３のベース電極の前置抵抗Ｒ１８へ供給される。主遮断分岐Ｌ３‐Ｔ３‐Ｄ１０をテストする場合、主遮断信号ＡＢの持続時間は０．３ｍｓであり、この持続時間は、測定可能な電圧降下−ΔＶＣ１が電荷蓄積器Ｃ１に発生するように選択すべきである。電圧降下−ΔＶＣ１はパッシブなローパスおよび第２の増幅回路ＩＶ１２を介して、主確認信号ＳＢとしてマイクロコントローラＭＣの端子Ａ４へ供給される。このパッシブなローパスは、微分コンデンサＣ２と、ブリーダ抵抗Ｒ２１と、制限ダイオードＤ１とから成る。マイクロコントローラＭＣは、電圧降下−ΔＶＣ１が所定の窓内にあるか否かを監視する。過度に小さい電圧降下−ΔＶＣ１は、主遮断コイルＬ３に発生したコイル電流ＩＬ３が欠落したままであるかまたは過度に小さいので、引き離しモード中に磁気アーマチャ戻されないことを意味する。それに対して過度に大きい電圧降下−ΔＶＣ１は、電荷蓄積器Ｃ１の容量が、引き離しモード中に主遮断コイルＬ３に十分な電流を流すのに十分でなくなったことを意味する。電荷蓄積器Ｃ１にはさらに、分圧抵抗Ｒ１９，Ｒ２０から成る分圧器を介して第３の増幅回路ＩＶ１１に接続されている。この増幅回路ＩＶ１１は出力端で、充電電圧ＶＣ１に比例する電圧チェック信号ＳＡをマイクロコントローラＭＣの端子Ａ５へ供給する。この電圧チェック信号ＳＡに基づいてマイクロコントローラＭＣは、制御電圧Ｖｉがオン接続された後、引き離しモードを保証するために電荷蓄積器ＭＣが十分に充電されたか否かを検査する。ハイパスＣ２‐Ｒ２１、分圧器Ｒ１９‐Ｒ２０、第２の増幅回路ＩＶ１２および第３の増幅回路ＩＶ１１が、図２に示された電圧検出手段ＢＶ１を構成する。
【００４７】
マイクロコントローラＭＣは出力端Ｌａ３で、ウォッチドッグ信号ＷＤＧを周期的に出力する。このウォッチドッグ信号ＷＤＧは、ウォッチドッグ監視回路ＷＣによってチェックされる。ウォッチドッグ監視回路ＷＣは、ＷＯ０３０７７３９６Ａ１からそれ自体に公知となっており、ハイパスと、半導体スイッチによってウォッチドッグ信号ＷＤＧの周期で放電される充電コンデンサと、電圧コンパレータとを有する。ウォッチドッグ監視回路ＷＣの出力端は、第５のＯＲダイオードを介して前置抵抗Ｒ１８に接続されている。マイクロコントローラＭＣが妨害された場合、ウォッチドッグ信号ＷＤＧの欠落が持続し、このことに基づいてウォッチドッグ監視回路ＷＣは、主遮断素子Ｔ３の閉成によって引き離しモードを開始する。
【００４８】
投入接続分岐は、投入接続コイルＬ１と、半導体投入接続素子Ｔ１と、オンオフ可能なフリーホイール回路ＦＬと、抑圧ダイオードＤ９とから成る。この抑圧ダイオードＤ９は、付加的な過電圧保護を行うために使用される。マイクロコントローラＭＣは出力端Ｌａ４および抵抗回路Ｒ４５‐Ｒ４８を介して、パルス幅変調された投入接続信号ＡＮを出力する。投入接続信号ＡＮは、集積された増幅器ＩＶ４１および前置抵抗Ｒ１７を介して、投入接続素子Ｔ１のベース電極へ供給される。オンオフ可能なフリーホイールＦＬは、増幅器ＩＶ４１の出力端に後置接続されたハイパスと、充電回路と、該投入接続コイルＬ１に対して並列に配置された直列回路とを有し、該直列回路はフリーホイールダイオードＤ２および半導体アクティベートスイッチング素子Ｔ２とから成る。前記ハイパスは、微分コンデンサＣ４およびブリーダ抵抗Ｒ１３から成り、前記充電回路は、ハイパスＣ４‐Ｒ１３から出発する整流ダイオードＤ４および充電抵抗Ｒ１５の直列回路と、充電コンデンサＣ３と、制限ダイオードＤ３と、放電抵抗Ｒ１６とから成る。前記半導体アクティベートスイッチング素子Ｔ２のゲート電極は、充電コンデンサＣ３に接続されている。パルス制御によって投入接続素子Ｔ１のアクティベートが行われることにより、充電コンデンサＣ３の「充電（Aufpumpen）」は、増幅器ＩＶ４１に印加された投入接続信号ＡＮのパルスの周期で開始される。投入接続信号ＡＮの数個のパルスの後、充電コンデンサＣ３における電圧は、アクティベートスイッチング素子Ｔ２が閉成されてフリーホイールダイオードＤ２と投入接続コイルＬ１とをアクティブに接続できる程度まで上昇される。ここでフリーホイール回路ＦＬは、アクティブ状態になる。投入接続信号ＡＮが終了すると、充電コンデンサＣ３は放電抵抗Ｒ１６を介して再び放電し、アクティベートスイッチング素子Ｔ２の阻止によって、フリーホイールダイオードＤ２と投入接続コイルＬ１とが分離される。このようにして、フリーホイール回路ＦＬは再びイナクティブ状態になる。
【００４９】
投入接続コイルＬ１と投入接続素子Ｔ１とアクティブ可能なフリーホイール回路ＦＬとの間の接続点から、分圧器Ｒ２４‐Ｒ２５が第４の増幅回路ＩＶ９１まで繋がっている。主遮断分岐Ｌ３‐Ｔ３‐Ｄ１０のテスト時にフリーホイール回路ＦＬがデアクティベートされている場合に投入接続コイルＬ１で誘導される電圧降下＋ΔＶＬ１は阻止チェック信号ＳＣとして、第４の増幅回路ＩＶ９１を介してマイクロコントローラＭＣの端子Ａ６へ供給される。分圧器Ｒ２４‐Ｒ２５および第４の増幅回路ＩＶ９１は、図２に示された別の電圧検出手段ＢＶ１に相応する。
【００５０】
投入接続コイルＬ１と投入接続素子Ｔ１とフリーホイール回路ＦＬとの間の接続点から、別の分圧器Ｒ１１‐Ｒ１２がスイッチングトランジスタＴ５のベース電極まで続いており、このスイッチングトランジスタＴ５のコレクタ電極は、充電抵抗Ｒ１０および別の充電コンデンサＣ５に接続されている。充電コンデンサＣ５から、第３のＯＲダイオードＤ５が短絡スイッチング素子Ｔ６のベース電極まで繋がっている。引きつけモード以外では投入接続素子Ｔ１は阻止されており、充電コンデンサＣ５は、投入接続コイルＬ１および分圧器Ｒ１１‐Ｒ１２によって閉成されたスイッチングトランジスタＴ５のコレクタ‐エミッタ区間を介して放電する。引きつけモード時には、投入接続信号ＡＮのパルス周期で投入接続素子Ｔ１に発生される電圧パルスによって、スイッチングトランジスタＴ５は交番的に閉成および阻止され、交番的に充電および放電される充電コンデンサＣ５には有意な電圧は形成されない。しかし欠陥によって、一般的には合金化による導通（Durchlegierung）によって投入接続トランジスタＴ１が持続的に閉成されている場合、スイッチングトランジスタＴ５は常に阻止されている。その際には、充電抵抗Ｒ１０を介しての充電コンデンサＣ５の充電が進行することにより、短絡スイッチング素子Ｔ５は閉成され、次に短絡保護部Ｆ１がトリガされることにより、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’は持続的に遮断され、磁気駆動装置は投入接続から保護される。分圧器Ｒ１１‐Ｒ１２、スイッチングトランジスタＴ５、充電抵抗Ｒ１０および充電コンデンサＣ５がまとめて、図２に示されたアクティブなローパスＡＴに相応する。第１のＯＲダイオードＤ５から第３のＯＲダイオードＤ７までのＯＲダイオードおよび結合点抵抗Ｒ８の結合点から、トリガ信号ＳＥがマイクロコントローラＭＣの入力端Ｂ３へ供給される。トリガ信号ＳＥを受信すると、マイクロコントローラＭＣは早期に主遮断信号ＡＢをトリガし、場合によってはすでに引きつけられている磁気アーマチャを戻す。
【００５１】
上記で詳述された投入接続素子Ｔ１の機能監視の他に本回路は、該回路および磁気駆動装置を、定義されたセーフティ関連の状態に移行するための別の自己監視機能も有する。この自己監視機能に関しては、以下で説明する。
【００５２】
主遮断コイルＬ３とのワイヤ分断または主遮断コイルＬ３におけるワイヤ分断が発生した場合、または主遮断素子Ｔ３が持続的に阻止されている場合、主遮断信号ＡＢをテスト出力すると、電荷蓄積器Ｃ１において電圧降下−ΔＶＣ１が欠落するので、第２の増幅回路ＩＶ１２から主確認信号ＳＢは出力されない。マイクロコントローラＭＣはこのことに基づいて、まず補助遮断信号ＡＢｒを出力して、磁気アーマチャが引き離し位置に戻されるようにした後、短絡信号ＣＢを出力して、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’が持続的に遮断されるようにする。磁気駆動装置はその後、作動できなくなる。
【００５３】
電荷蓄積器Ｃ１の容量がもはや許容できない値まで低減されるか、または主遮断コイルＬ３に接続された抑圧ダイオードＤ１０が合金化によって導通された場合、主遮断信号ＡＢをテスト出力すると、電荷蓄積器Ｃ１における電圧降下−ΔＶＣ１が過度に大きいので、所定の窓を超える主確認信号ＳＢが第２の増幅回路ＩＶ１２から出力される。マイクロコントローラＭＣはこのことに基づいて、まず補助遮断信号ＡＢｒを出力して、磁気アーマチャが引き離し位置に戻されるようにした後、短絡信号ＣＢを出力して、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’が持続的に遮断されるようにする。磁気駆動装置はその後、作動できなくなる。
【００５４】
オンオフ可能なフリーホイール回路が常にアクティブ状態にある場合、主遮断信号ＡＢをテスト出力すると、投入接続コイルＬ１における電圧降下＋ΔＶＬ１はほとんど検出されないので、第４の増幅回路ＩＶ９１から阻止チェック信号ＳＣは出力されない。マイクロコントローラＭＣはこのことに基づいて、まず補助遮断信号ＡＢｒを出力して、磁気アーマチャが引き離し位置に戻されるようにした後、短絡信号ＣＢを出力して、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’が持続的に遮断されるようにする。磁気駆動装置はその後、作動できなくなる。
【００５５】
主遮断素子Ｔ３が合金化によって導通された場合、すなわち常に導通状態にある場合、制御信号Ｖｉを印加すると、電荷蓄積器Ｃ１において必要な充電電圧ＶＣ１に到達しないので、第３の増幅回路ＩＶ１１から電圧チェック信号ＳＡは出力されない。マイクロコントローラＭＣはこのことに基づいて、短絡信号ＣＢを出力し、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’が持続的に遮断されるようにする。磁気駆動装置はその後、作動できなくなる。
【００５６】
補助遮断コイルＬ４とのワイヤ分断または補助遮断コイルＬ４におけるワイヤ分断が発生した場合、または補助遮断素子Ｔ４が持続的に阻止される場合、補助遮断信号ＡＢｒをテスト出力すると、電流検出抵抗Ｒ６における電圧降下ＶＲ６が欠落するので、第１の増幅回路ＩＶ２１から補助確認信号ＳＤは出力されない。マイクロコントローラＭＣはこのことに基づいて、まず主遮断信号ＡＢを出力した後、短絡信号ＣＢを出力して、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’が持続的に遮断されるようにする。磁気駆動装置はその後、作動できなくなる。
【００５７】
補助遮断素子Ｔ４が合金化によって導通された場合、すなわち常に導通状態にある場合、制御信号Ｖｉを印加すると、電荷蓄積器Ｃ１において必要な充電電圧ＶＣ１に到達しないので、第３の増幅回路ＩＶ１１から電圧チェック信号ＳＡは出力されない。マイクロコントローラＭＣはこのことに基づいて、短絡信号ＣＢを出力し、遮断可能な制御電圧Ｖｉ’が持続的に遮断されるようにする。磁気駆動装置はその後、作動できなくなる。
【００５８】
短絡スイッチング素子Ｔ６が合金化によって導通されると、制御電圧Ｖｉが消失することにより、２つの択一的なケースが引き起こされる。第１のケースでは、主遮断信号ＡＢを出力すると、磁気アーマチャが引き離し位置に戻された後に、短絡保護部Ｆ１がトリガされる。第２のケースでは、第４の増幅回路ＩＶ９１を介して検出された電圧降下によってマイクロコントローラＭＣが補助遮断信号ＡＢｒを出力し、磁気アーマチャが戻された後に、短絡保護部Ｆ１がトリガされる。いずれのケースでも、磁気駆動装置は作動できなくなる。
【００５９】
＋５Ｖの給電直流電圧が欠落した場合、ウォッチドッグ信号ＷＤＧが持続的に欠落することにより、ウォッチドッグ監視回路ＷＣを介して磁気アーマチャは引き離し位置へ戻される。＋１３．６Ｖの給電直流電圧が欠落した場合、ウォッチドッグ回路ＷＣおよび集積された増幅器ＩＶ４２はイナクティブになる。主遮断素子Ｔ３のベース電極に接続された分圧器Ｒ６６‐Ｒ６７を介して該主遮断素子Ｔ３が閉成されることにより、磁気アーマチャは引き離し位置に戻される。これらの給電直流電圧を回復しない限り、磁気駆動装置は作動できなくなる。
【００６０】
図５のタイムチャートに、前記の故障イベントが発生しない場合の本発明による方法の経過および本発明による回路の動作が示されている。制御電圧Ｖｉを時点ｔＡで印加すると、ステップＡにしたがって電荷蓄積器Ｃ１の充電が行われることにより、充電電圧ＶＣ１が形成される。ここでは電圧チェック信号ＳＡによって、充電電圧ＶＣ１の大きさが監視される。ステップＢは時点ｔＢ１で、補助遮断回路をテストするための０．３ｍｓの補助遮断信号ＡＢｒを出力することによって開始される。これによって、補助遮断コイルＬ４を短時間の電流ＩＬ４が流れることにより、補助確認信号ＳＤが生成される。次に時点ｔＢ２で、主遮断信号ＡＢが主遮断分岐をテストするために出力される。これによって、充電電圧ＶＣ１の短時間の電圧降下ΔＶＣ１が発生することにより、主確認信号ＳＢが生成される。短時間の補助遮断電流ＩＬ４および短時間の主遮断電流ＩＬ３によって、投入接続コイルＬ１に電圧が誘導され、この電圧は、短時間の主遮断電流ＩＬ３によって電圧上昇＋ΔＶＬ１が誘起された場合に阻止チェック信号ＳＣによって出力される。ステップＣが時点ｔＣ１で開始し、時点ｔＣ２で、パルス幅制御された投入接続信号ＡＮによって終了する。投入接続コイルＬ１を流れる電流が相当の持続時間で遅延して漸次低減されることにより、引きつけモードは終了して保持モードが開始する。
【００６１】
保持モード中は、ステップＤにしたがって周期的に繰り返されて、補助遮断分岐および主遮断分岐のテストが行われる。こうするために、時点ｔＤ１で０．３ｍｓの持続時間の補助遮断信号ＡＢｒが出力され、時点ｔＤ２で０．３ｍｓの主遮断信号ＡＢが出力される。ここでも補助確認信号ＳＤおよび主遮断信号ＳＢが、短時間のコイル電流ＩＬ４ないしはＩＬ３によって出力され、誘起された電圧上昇＋ΔＶＬ１が短時間のコイル電流ＩＬ３による阻止チェック信号ＳＣに現れる。時点ｔＥ１で制御電圧Ｖｉが遮断されることにより、保持モードは終了し、ステップＥにしたがって引き離しモードが開始される。相当の持続時間の主遮断信号ＡＢが出力されることにより、電荷蓄積器Ｃ１によって供給された電流ＩＬ３は主遮断コイルＬ３を流れ、磁気アーマチャは引き離し位置に戻される。充電電圧ＶＣ１はその際、ほぼゼロになるまで低減される。主遮断信号ＡＢが時点ｔＥ２で終了することにより、引き離しモードは終了され、磁気駆動装置の静止状態が開始され、制御電圧Ｖｉが再び印加された場合には引きつけモードに移行できるように、磁気駆動装置は再び待機状態になる。
【００６２】
ここで補足的に、阻止チェック信号ＳＣに現れる電圧上昇は、補助遮断コイルＬ４と投入接続コイルＬ１との間の誘導結合によっても、主投入接続コイルＬ３と投入接続コイルＬ１との間の誘導結合によっても引き起こされることを述べておく。
【００６３】
本発明の枠内では、磁気アーマチャに及ぼされる戻し保持力は、付加的にまたは択一的に、少なくとも１つの別の永久磁石によって引き起こされるように変更することもできる。戻し保持力のための戻し保持ばねは、たとえば既述のＤＥ１０１３３７１３Ｃ１に記載されており、戻し保持力のための別の永久磁石は、たとえば既述のＥＰ０７２１６５０Ｂ１に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明による回路のブロック図である。
【図３】図２の詳細図である。
【図４】図２の別の詳細図である。
【図５】本方法および本回路を説明するためのタイムチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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