(57)【要約】  圧電アクチュエータの監視装置および方法が記載される。放電時間が許容不能な値を取るか否か検査し、圧電アクチュエータでの電圧が許容不能な値を取るか否か検査し、障害信号を出力するか否か検査する。３つの条件が満たされたとき、充電スイッチの短絡が検出される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電時間が許容不能な値を取るか否か検査するステップと、
圧電アクチュエータでの電圧が許容不能な値を取るか否か検査するステップと、
障害信号が存在するか否か検査するステップと、を備え、
３つの条件が満たされたときに、充電スイッチの短絡を検出する
ことを特徴とする圧電アクチュエータの監視方法。
【請求項２】
放電時間がしきい値より大きいか否か検査する、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
所定時点での電圧がしきい値よりも大きいか否か検査する、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
障害のない場合に圧電アクチュエータの充電過程が終了する時点で、電圧がしきい値より大きいか検査する、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
出力モジュールが障害信号を出力しているか否か検査する、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
放電時間が許容不能な値を取るか否か検査し、圧電アクチュエータでの電圧が許容不能な値を取るか否か検査し、障害信号を出力するか否か検査し、３つの条件が満たされたときに、充電スイッチの短絡を検出する手段を備えることを特徴とする、圧電アクチュエータの監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの監視装置および方法装置および方法に関する。
【０００２】
ＤＥ１９７３３５６０には、圧電素子の充放電方法が記載されている。圧電素子を充電する充電電流および圧電素子を放電する放電電流は、それぞれ、誘電性を有する構成素子を介して流れる。充電および／または放電について求められた時間特性および／または進行状況が、所定の時間特性および／または進行状況と異なるとき、圧電素子の異常が識別される。
【０００３】
充電スイッチおよび対応する放電スイッチは、相応の圧電素子の駆動装置の重要な部材である。駆動毎に両方のスイッチが操作される。こうしたスイッチの故障は問題である。特に、充電スイッチが短絡して、オン状態にとどまる障害は問題である。同時に放電スイッチに障害が発生して、これが開放状態に維持される場合、更に、この障害は問題となる。この場合、バッファ電圧の全体が制御装置のプラグまたは圧電素子にかかってしまう。このような障害は、どのような場合でも、確実に識別されなければならない。特にこの障害は走行動作時でも常に識別されなければならない。
発明の開示
発明の利点
独立請求項の特徴を有する本発明にかかる装置および方法は、圧電アクチュエータまたはその駆動回路の障害を確実に識別可能であるという利点を有する。３つの条件が検査されることにより、対応する障害が確実に識別され、対応する緊急手段を開始することが可能である。さらに、３つの条件の検査により、この障害を他の障害と区別することが可能である。特に有利なのは、検査の際、圧電アクチュエータの電圧が許容不能な値を取るか否か、障害信号が出力されるか否か、放電時間が許容不能な値を取るか否か検査されることである。
【０００４】
従属請求項に記載の手段により、独立請求項に記載の装置の有利な実施態様および改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１には、圧電アクチュエータの駆動回路の主要な構成要素のブロック図が記載される。
【図２】図２には、信号の時間特性図が記載されている。
【図３】図３には、信号の時間特性図が記載されている。
【０００６】
実施例の説明
本発明の実施形態は、図面に表され、以下の実施の形態においてより詳細に明らかとされている。
【０００７】
図１に、圧電アクチュエータの駆動回路装置の主要な構成要素が記載される。圧電アクチュエータには参照番号１００が付される。充電スイッチ１１０と放電スイッチ１２０との間の共通の接続点は、有利にはインダクタ１３０を介して、圧電アクチュエータ１００の第１の端子に接続されている。充電スイッチ１１０の共通の接続点とは反対側の端子は、バッファキャパシタ１４０の第１の端子に接続される。放電スイッチ１２０の共通の接続点とは反対側の第２の端子は、バッファキャパシタ１４０の第２の端子に接続されている。バッファキャパシタ１４０の両端子はコンバータ１５０に接続されている。充電スイッチおよび放電スイッチは、出力モジュール１６０により駆動制御される。さらに、圧電アクチュエータ１００に印加される電圧を検出する電圧検出手段１７０が設けられている。電圧検出手段１７０は監視ユニット１８０に検出電圧信号を印加する。また、監視ユニット１８０は、出力モジュール１６０の出力信号を評価する。
【０００８】
図1記載の回路は、圧電アクチュエータの駆動のために用いられる。当該回路を相応に修正することにより、この回路は、複数の圧電アクチュエータの駆動のためにも用いることができる。特に、複数の圧電アクチュエータのために、ただ１つの充電／放電スイッチおよびインダクタ１３０が設けられる。この場合、駆動される圧電アクチュエータは、適当なスイッチング装置、有利には、いわゆるセレクタスイッチを介して選択される。
【０００９】
一実施形態において、複数の圧電アクチュエータを１つのバンクに集約し、それぞれ複数の圧電アクチュエータについて、相応に構成された素子を設けることができる。
【００１０】
この装置は、以下のように動作する。コンバータ１５０は、バッファキャパシタ１４０を所定電圧まで充電する。充電スイッチの駆動により、圧電アクチュエータ１００が設定された電圧へ充電される。圧電アクチュエータ１００の電圧が設定された電圧に達すると、充電過程は終了し、充電スイッチは、通常通り開放状態に維持される。圧電アクチュエータ１００が放電される場合、放電スイッチは相応して駆動制御され、圧電アクチュエータも同様にインダクタ１３０と放電スイッチ１２０とを介して放電する。こうして、充電スイッチおよび放電スイッチ、および、セレクタスイッチなどの他の図示しないスイッチは、出力モジュール１６０によって駆動制御される。
【００１１】
障害のない場合の動作の電圧特性が図３に例示されている。時点Ｔ１で圧電アクチュエータの充電過程が開始される。時点Ｔ２で圧電アクチュエータの電圧が設定された値に達する。この時点で充電過程が終了する。時点Ｔ１から時点Ｔ２の時間は通常充電時間と称される。時点Ｔ３までに圧電アクチュエータの電圧は値ＵＳに下がる。時点Ｔ３で圧電アクチュエータの駆動は終了し、放電スイッチ１２０により、電圧は時点Ｔ４までにゼロに下がる。時点Ｔ３からＴ４までの時間は、通常放電時間と称される。
【００１２】
充電スイッチに短絡が生じると、充電過程において、通常よりはるかに早く、高い値に電圧が上昇する。特に、圧電アクチュエータの電圧は、バッファキャパシタでの電圧値ＵＢまで上昇する。この電圧に到達すると、圧電アクチュエータの電圧はこの値にとどまる。特に、放電スイッチにさらに故障があって放電スイッチが開放位置に維持されるとき、時点Ｔ３後の放電はもはや不可能である。
【００１３】
このため、放電時間はもはや測定不可能になるかまたは、非常に大きい値に増大する。さらに、時点Ｔ２から検出される電圧は、通常の値よりも格段に大きい。
【００１４】
本発明によれば、主として３つの量が評価される。１つには、監視ユニット１８０により測定され、好ましくは出力モジュール１６０を介して供給される信号によって、放電時間が、放電時間の開始から圧電アクチュエータの電圧が遮断値に達する終了までの時間に一致するかどうか検査される。放電時間が測定不可能なとき、放電時間の値は、通常出力モジュールにより所定値に設定されて、出力モジュールから出力される。監視ユニット１８０にて、障害監視のために放電時間がしきい値と比較される。さらに、圧電アクチュエータに印加される電圧が、好ましくは時点Ｔ２で設定値と比較される。当該設定値は、通常の目標遮断電圧を上回る領域にある。この値が設定値より格段に大きい場合、第２の条件に該当すると識別される。
【００１５】
通常出力モジュール１６０が装置の診断を実施するように設けられている。ここでは、種々の電圧値および電流値が検出され、検出値が妥当でない場合に装置の障害が識別される。この場合、障害ビットがセットされる。第三の条件として、この障害ビットがセットされたかが検査される。
【００１６】
この３つのすべての条件が存在する場合、障害として検出され、充電スイッチが閉成状態に維持されているかまたは、充電スイッチの短絡が発生していることが検出される。３つの条件を検査することにより、他の故障との混同が排除される。このような障害が検出されると、監視ユニット１８０により、コンバータ１５０の出力モジュール１６０を介して、バッファキャパシタ１４０のさらなる充電が起こらず、好ましくは、このような故障が存在するときバッファキャパシタが放電されるよう制御される。この方法により、装置の確実な動作状態が達成される。
【００１７】
駆動制御装置において２つのコンバータおよび２つのバッファキャパシタ並びに２つの出力モジュールを設けた場合、コンバータのみを遮断し、故障として識別された充電スイッチを駆動制御する緊急時動作も必要である。この場合、低減された数の気筒を用いた内燃機関の緊急時動作が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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