DE102014114935A1 - Solenoid valve and method for operating a solenoid valve - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil, das eine einen elektrischen Leiter (204) aufweisende Spule (206) und eine Temperaturüberwachungseinrichtung (214) zum Reduzieren und/oder Unterbrechen eines elektrischen Stromflusses in der Spule (206) umfasst, wobei die Temperaturüberwachungseinrichtung (214) ein mit dem elektrischen Leiter (204) thermisch gekoppeltes Kaltleiterelement (216) aufweist.The present invention relates to a solenoid valve comprising a coil (206) having an electrical conductor (204) and a temperature monitor (214) for reducing and / or interrupting electrical current flow in the coil (206), the temperature monitor (214) Having thermally coupled PTC element (216) with the electrical conductor (204).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils.The present invention relates to a solenoid valve and a method of operating a solenoid valve.

EBS-Systeme (EBS = elektronisches Bremssystem) und andere Systeme wie ABS-Systemen zur Regelung des Bremsdrucks in Nutzfahrzeugen werden typischerweise in einem Betriebsspannungsbereich von 18 V bis 32 V betrieben. Zum Regeln des Bremsdrucks werden im Allgemeinen Magnetventile zur Vorsteuerung eingesetzt. Daneben gibt es Systeme, die nicht über die gesamte Fahrzeit hinweg betrieben werden, z. B. 20% der ED-Applikationen (ED= Einschaltdauer). Electronic Brake System (EBS) systems and other systems such as ABS systems for controlling brake pressure in commercial vehicles are typically operated in an operating voltage range of 18V to 32V. Solenoid valves for pilot control are generally used to regulate the brake pressure. In addition, there are systems that are not operated over the entire journey time, z. B. 20% of the ED applications (ED = duty cycle).

Durch Fehler im Magnetventil, die beim Wickeln oder bei der Auslegung entstehen können, oder Fehler bei der Ansteuerung eines Magnetventils kann es zu einer Überhitzung des Magnetventils kommen. Beispielsweise kann es vorkommen, dass ein Magnetventil mit 40 % ED statt 20 % ED betrieben wird, oder das Magnetventil erhält volle 28,5 V Bordspannung anstelle elektronisch heruntergetakteter Bordspannung.Due to errors in the solenoid valve, which may occur during winding or during the design, or errors in the control of a solenoid valve may lead to overheating of the solenoid valve. For example, a solenoid valve may operate at 40% ED instead of 20% ED, or the solenoid valve may receive a full 28.5V on-board voltage instead of electronically down-pulsed on-board voltage.

Diese und weitere Fehler können dazu führen, dass die Isolierung des Kupferdrahtes der Magnetspule beschädigt wird und einzelne Windungen oder Windungslagen untereinander verbunden, also kurzgeschlossen, werden. Dies führt zu einem geringeren Widerstand und zu einer weiteren Temperaturerhöhung. Man nennt dies Kaskadeneffekt.These and other errors can cause the insulation of the copper wire of the solenoid coil is damaged and individual windings or Windungslagen interconnected, so short-circuited. This leads to a lower resistance and to a further increase in temperature. This is called the cascade effect.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Magnetventil und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils zu schaffen.It is the object of the present invention to provide an improved solenoid valve and an improved method of operating a solenoid valve.

Diese Aufgabe wird durch ein Magnetventil und ein Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a solenoid valve and a method for operating a solenoid valve according to the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Eine Einbringung eines kostengünstigen Kaltleiter- bzw. PTC-Elements in ein Magnetventil kann dazu beitragen, eine Schädigung des Magnetventils aufgrund einer Übererwärmung durch Windungskurzschlüsse der Magnetspule zu verhindern, wenn das PTC-Element so nahe an der Spule angebracht ist, dass eine Temperatur des PTC-Elements ähnlich der Spulentemperatur ist. An introduction of a low-cost PTC element into a solenoid valve can help to prevent damage to the solenoid valve due to overheating caused by short-circuiting of the solenoid when the PTC element is mounted so close to the coil that a temperature of the PTC Elements is similar to the coil temperature.

Mit der Integration des Kaltleiters in das Magnetventil kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass Windungsschlüsse als schleichenden Fehler in Magnetspulen nicht oder nur mit hohem Kostenaufwand – beispielsweise durch Widerstandsmessung, Stromüberwachung und Induktivitätsmessung – direkt erkannt werden können.With the integration of the PTC thermistor in the solenoid valve can be taken into account the fact that turns as creeping faults in magnetic coils or only at high cost - for example, by resistance measurement, current monitoring and inductance - can be detected directly.

Gemäß dem hier vorgestellten Konzept kann unter Verwendung des PTC-Elements eine zu hohe Temperatur des Magnetventils kostengünstig rechzeitig erkannt werden. Aufgrund der Wärmeübertragung von der Spule kann sich nämlich der Widerstand des PTC-Elements deutlich erhöhen und so der Stromfluss durch das Magnetventil deutlich reduziert werden oder das Magnetventil abgeschaltet werden. Die Übererwärmung des Ventils kann so wirksam verhindert werden. According to the concept presented here, an excessively high temperature of the solenoid valve can be detected in a timely manner using the PTC element in a cost-effective manner. Because of the heat transfer from the coil, namely, the resistance of the PTC element can significantly increase and so the flow of current through the solenoid valve can be significantly reduced or the solenoid valve can be turned off. The overheating of the valve can be effectively prevented.

Außerdem kann eine eventuell vorgesehene Überwachungssoftware erkennen, dass das Magnetventil nicht mehr schaltet oder dass der Widerstand sich so deutlich erhöht hat, dass andere Überwachungsmechanismen den Fehler erkennen und das System beispielsweise in einen Backup-Betrieb versetzt wird oder andere Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.In addition, a possibly provided monitoring software can detect that the solenoid valve is no longer switching or that the resistance has increased so much that other monitoring mechanisms detect the error and the system is for example put into a backup operation or other countermeasures are initiated.

Es wird ein Magnetventil vorgestellt, das die folgenden Merkmale aufweist:
eine einen elektrischen Leiter aufweisende Spule; und
eine Temperaturüberwachungseinrichtung zum Reduzieren und/oder Unterbrechen eines elektrischen Stromflusses in der Spule, wobei die Temperaturüberwachungseinrichtung ein mit dem elektrischen Leiter thermisch gekoppeltes Kaltleiterelement aufweist.A solenoid valve is presented which has the following features:
a coil having an electrical conductor; and
a temperature monitoring device for reducing and / or interrupting an electrical current flow in the coil, wherein the temperature monitoring device comprises a PTC element thermally coupled to the electrical conductor.

Das Magnetventil kann beispielsweise in Nutzfahrzeugen zum Ansteuern eines Bremsdrucks zum Betreiben von Bremsaktoren des Nutzfahrzeugs eingesetzt werden. Die Spule kann ausgebildet sein, um mittels eines elektrischen Stromflusses in dem elektrischen Leiter ein Magnetfeld zum Betätigen des Magnetventils zu erzeugen. Als elektrischer Leiter kann beispielsweise ein Kupferdraht zum Einsatz kommen zur Vermeidung von Kurzschlüssen in der Spule kann der elektrische Leiter eine isolierende Schutzschicht, beispielsweise aus Kunststoff, aufweisen. Die Temperaturüberwachungseinrichtung kann ausgebildet sein, um unter Einsatz des Kaltleiterelements bei Überhitzung des Magnetventils das Magnetventil abzuschalten oder den elektrischen Stromfluss im Magnetventil stark zu reduzieren. Das Kaltleiterelement kann auch als PTC-Element (PTC = Positive Temperature Coefficient) bezeichnet werden und ist durch die Eigenschaft gekennzeichnet, mit steigender Temperatur seinen elektrischen Widerstand zu erhöhen. Über die thermische Kopplung des Kaltleiterelements mit dem elektrischen Leiter kann basierend auf einer Wärmeübertragung von dem elektrischen Leiter ein elektrischer Widerstand des Kaltleiterelements erhöht werden. The solenoid valve can be used for example in commercial vehicles for controlling a brake pressure for operating brake actuators of the commercial vehicle. The coil may be configured to generate a magnetic field for actuating the solenoid valve by means of an electrical current flow in the electrical conductor. As an electrical conductor, for example, a copper wire can be used to avoid short circuits in the coil, the electrical conductor can have an insulating protective layer, for example made of plastic. The temperature monitoring device can be designed to switch off the magnetic valve or to greatly reduce the electrical current flow in the solenoid valve when using the PTC thermistor element when the solenoid valve overheats. The PTC element may also be referred to as PTC element (PTC = Positive Temperature Coefficient) and is characterized by the property of increasing its electrical resistance with increasing temperature. Via the thermal coupling of the PTC thermistor element with the electrical conductor, an electrical resistance of the PTC thermistor element can be increased based on a heat transfer from the electrical conductor.

Gemäß einer Ausführungsform des Magnetventils kann das Kaltleiterelement in einem Bereich eines Anbindungsabschnitts des elektrischen Leiters an einen elektrischen Kontakt des Magnetventils zum Verbinden des Magnetventils mit einer elektrischen Spannungsquelle angeordnet sein. An dieser Position kann das Kaltleiterelement vorteilhafterweise besonders leicht angebracht oder ausgetauscht werden. According to one embodiment of the solenoid valve, the PTC element may be arranged in a region of a connection portion of the electrical conductor to an electrical contact of the solenoid valve for connecting the solenoid valve to an electrical voltage source. At this position, the PTC element can advantageously be particularly easily mounted or replaced.

Insbesondere kann das Kaltleiterelement zwischen einem Anbindungsabschnitt des elektrischen Leiters an einen elektrischen Kontakt des Magnetventils zum Verbinden des Magnetventils mit einer elektrischen Spannungsquelle und einem Zwischenkontakt des Magnetventils angeordnet sein. Diese Positionierung des Kaltleiterelements ist insofern vorteilhaft, als eine durch eine Widerstandserhöhung des Kaltleiterelements verursachte Spannungsänderung über den Zwischenkontakt einfach und schnell abgegriffen werden kann. In particular, the PTC element between a connection portion of the electrical conductor to an electrical contact of the solenoid valve for connecting the solenoid valve with an electrical voltage source and an intermediate contact of the solenoid valve may be arranged. This positioning of the PTC thermistor element is advantageous in that a change in resistance caused by an increase in resistance of the PTC thermistor element voltage change over the intermediate contact can be tapped easily and quickly.

Alternativ kann das Kaltleiterelement in einem Bereich einer eine Sperrwindung der Spule bildenden letzten Windung des elektrischen Leiters angeordnet sein. Auch an dieser Position ist das Kaltleiterelement vorteilhafterweise besonders gut zugänglich. Alternatively, the PTC element can be arranged in a region of a last turn of the electrical conductor forming a barrier turn of the coil. Also at this position, the PTC element is advantageously particularly easily accessible.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Kaltleiterelement in einem Innenbereich der Spule zwischen einer zu einem Spulenkern der Spule benachbarten innersten Windung und einer eine Außenwand der Spule bildenden äußersten Windung des elektrischen Leiters angeordnet sein. An dieser Position kann eine Wärmeübertragung von der Spule auf das Kaltleiterelement vorteilhafterweise besonders schnell und effektiv erfolgen. According to a further alternative embodiment, the PTC element may be arranged in an inner region of the coil between an innermost turn adjacent to a coil core of the coil and an outermost turn of the electrical conductor forming an outer wall of the coil. At this position, a heat transfer from the coil to the PTC element can advantageously be carried out particularly quickly and effectively.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das Kaltleiterelement mit dem elektrischen Leiter in Reihe geschaltet sein. So kann die Temperaturüberwachungseinrichtung neben der thermischen Kopplung auch elektrisch mit der Spule gekoppelt werden. Diese Ausführungsform des Magnetventils weist den Vorteil auf, dass eine Widerstandserhöhung im Kaltleiter eine Widerstandserhöhung in der Spule zur Folge hat. Das Magnetventil kann damit bei Überhitzung direkt durch den Kaltleiter abgeschaltet werden. According to a particular embodiment, the PTC element may be connected in series with the electrical conductor. Thus, in addition to the thermal coupling, the temperature monitoring device can also be electrically coupled to the coil. This embodiment of the solenoid valve has the advantage that a resistance increase in the PTC thermistor has an increase in resistance in the coil result. The solenoid valve can thus be switched off directly by the PTC thermistor in case of overheating.

Alternativ kann die Temperaturüberwachungseinrichtung eine Schnittstelle zum Koppeln der Temperaturüberwachungseinrichtung mit einer elektrischen Spannungsquelle aufweisen, die nicht in den Stromkreis des Magnetventils geschaltet ist. In dieser Ausführungsform kann ein Austausch der Temperaturüberwachungseinrichtung bzw. des Kaltleiters problemlos und schnell durchgeführt werden.Alternatively, the temperature monitoring device may have an interface for coupling the temperature monitoring device with an electrical voltage source which is not connected in the circuit of the solenoid valve. In this embodiment, replacement of the temperature monitor and the PTC thermistor can be easily and quickly performed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Temperaturüberwachungseinrichtung eine Schnittstelle mit einer Sicherheitseinrichtung zum Überwachen einer Funktion des Magnetventils aufweisen. So kann eine wärmebedingte Fehlfunktion des Magnetventils schnell und einfach erfasst werden. According to a further embodiment, the temperature monitoring device may have an interface with a safety device for monitoring a function of the solenoid valve. Thus, a heat-related malfunction of the solenoid valve can be detected quickly and easily.

Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils mit einer einen elektrischen Leiter aufweisenden Spule und einer Temperaturüberwachungseinrichtung zum Reduzieren oder Unterbrechen eines elektrischen Stromflusses in der Spule vorgestellt, wobei die Temperaturüberwachungseinrichtung ein mit dem elektrischen Leiter thermisch gekoppeltes Kaltleiterelement aufweist, und wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
Anlegen einer elektrischen Spannung an die Spule und/oder die Temperaturüberwachungseinrichtung, um eine Funktion des Magnetventils zu überwachen.There is further provided a method of operating a solenoid valve having a coil comprising an electrical conductor and a temperature monitor for reducing or interrupting electrical current flow in the coil, the temperature monitor comprising a PTC thermally coupled to the electrical conductor, and wherein the method is as follows Step has:
Applying an electrical voltage to the coil and / or the temperature monitoring device to monitor a function of the solenoid valve.

Das Verfahren kann in einem mit dem Magnetventil gekoppelten Steuergerät eines das Magnetventil aufweisenden Fahrzeugs ausgeführt werden. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The method may be performed in a coupled to the solenoid valve control device of a solenoid valve having vehicle. Also by this embodiment of the invention in the form of a method, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem magnetventilgesteuerten Bremssystem, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a vehicle with a solenoid-controlled braking system, according to an embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung eines Spulenkörpers eines Magnetventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit außen an der Spule angeordnetem Kaltleiterelement; 2 a schematic representation of a bobbin of a solenoid valve according to an embodiment of the present invention with arranged outside of the coil PTC thermistor element;

3 eine schematische Darstellung eines Spulenkörpers eines Magnetventils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit außen an der Spule angeordnetem Kaltleiterelement; 3 a schematic representation of a bobbin of a solenoid valve according to another embodiment of the present invention with arranged outside of the coil PTC thermistor element;

4 einen elektrischen Schaltplan eines Magnetventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit in Reihe geschaltetem Kaltleiterelement; 4 an electrical circuit diagram of a solenoid valve according to an embodiment of the present invention with a series connected PTC thermistor element;

5 einen schematischen Querschnitt eines Spulenkörpers eines Magnetventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit in der Spule angeordnetem Kaltleiterelement; und 5 a schematic cross section of a bobbin of a solenoid valve according to an embodiment of the present invention with arranged in the coil PTC thermistor element; and

6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Magnetventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 6 a flowchart of a method for operating a solenoid valve according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.In the following description of the preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various drawings and similar, and a repeated description of these elements will be omitted.

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 100 mit einem magnetventilgesteuerten Bremssystem 102. Bei dem Fahrzeug 100 kann es sich um ein Nutzfahrzeug wie einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus handeln. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bremssystem 102 um ein elektronisches Bremssystem bzw. EBS. Jedem von vier Rädern 104 des Fahrzeugs 100 ist ein Bremszylinder 106 zum Abbremsen der Räder 104 zugeordnet. Jedem Bremszylinder 106 wiederum ist ein Bremssteuermodul 107 zum Beaufschlagen des Bremszylinders mit Druckluft zugeordnet. Das Bremssteuermodul 107 wird von einem Magnetventil 108 angesteuert, das ebenso wie das Bremssteuermodul 107 aus einem Bremsdruckluftvorratsbehälter 109 mit Bremsdruckluft versorgt wird. Es kann auch entgegen der Darstellung aus 1 für das Fahrzeug 100 ein einziger Bremsdruckluftvorratsbehälter 109 vorgesehen sein. Die Magnetventile 108 sind über ein Leitungssystem mit je einem weiteren Steuergerät 110 mit einem zentralen Steuermodul 111 gekoppelt. Die Magnetventile 108 sind ausgebildet, um ansprechend auf von dem Steuergerät 110 bereitgestellte Steuersignale jeden Bremszylinder 106 individuell anzusteuern, um die Räder 104 geeignet abzubremsen. 1 schematically shows a vehicle 100 with a solenoid valve controlled braking system 102 , In the vehicle 100 it can be a commercial vehicle such as a truck or a bus. At the in 1 the embodiment shown is in the brake system 102 to an electronic brake system or EBS. Each of four wheels 104 of the vehicle 100 is a brake cylinder 106 for braking the wheels 104 assigned. Every brake cylinder 106 in turn is a brake control module 107 assigned to pressurize the brake cylinder with compressed air. The brake control module 107 is from a solenoid valve 108 controlled, as well as the brake control module 107 from a brake compressed air reservoir 109 supplied with brake compressed air. It may also be contrary to the illustration 1 for the vehicle 100 a single brake compressed air reservoir 109 be provided. The solenoid valves 108 are via a line system, each with a further control unit 110 with a central control module 111 coupled. The solenoid valves 108 are designed to be responsive to from the controller 110 provided control signals each brake cylinder 106 individually to steer to the wheels 104 decelerate suitably.

2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Spulenkörpers 200 für ein Magnetventil. Der beispielhafte Spulenkörper 200 kann Teil eines der in 1 gezeigten Magnetventile zum Ansteuern der Bremszylinder des Fahrzeugs handeln. Der Spulenkörper 200 umfasst einen Spulenkern 202 (der beispielsweise aus Eisen sein kann) und einen elektrischen Leiter 204. Der elektrische Leiter 204 ist mit Wicklungen auf eine Kunststoffhülse als Spulenträger zu einer Spule 206 geformt und um den Spulenkern 202 herumgewickelt und ausgebildet, um bei Stromdurchfluss ein magnetisches Feld zu bilden, das von dem Spulenkern 202 geführt und verstärkt wird. 2 schematically shows an embodiment of a bobbin 200 for a solenoid valve. The exemplary bobbin 200 can be part of one of 1 shown solenoid valves for driving the brake cylinder of the vehicle act. The bobbin 200 includes a spool core 202 (which may be made of iron, for example) and an electrical conductor 204 , The electrical conductor 204 is with windings on a plastic sleeve as a bobbin to a coil 206 shaped and around the spool core 202 wound around and formed to form a magnetic field, the current from the coil core 202 led and strengthened.

Wie die Darstellung in 2 zeigt, ist der Leiter 204 hier in Form einer Lagenwicklung mit geordnetem Aufbau um den Spulenkern 202 geführt. Der Leiter 204 ist aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit, hier Kupfer, gebildet. Um Windungsschlüsse der Windungen des stromdurchflossenen Leiters 204 zu verhindern, ist der Leiter 204 mit einer isolierenden Beschichtung versehen, beispielsweise einem geeigneten Lack.Like the illustration in 2 shows is the leader 204 here in the form of a layer winding with ordered structure around the spool core 202 guided. The leader 204 is made of a material with good electrical conductivity, here copper. To Windungsschlüsse the turns of the current-carrying conductor 204 to prevent is the leader 204 provided with an insulating coating, such as a suitable paint.

Für die Versorgung der Spule 206 mit elektrischem Strom ist diese über einen ersten elektrischen Kontakt 208 und einen zweiten elektrischen Kontakt 210 des Spulenkörpers 200 mit einer elektrischen Spannungsquelle 212 verbunden. Die elektrische Spannungsquelle 212 ist bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Batteriespannung an den elektrischen Leiter 204 anzulegen. For the supply of the coil 206 with electric current this is via a first electrical contact 208 and a second electrical contact 210 of the bobbin 200 with an electrical power source 212 connected. The electrical voltage source 212 is at the in 2 shown embodiment, a battery voltage to the electrical conductor 204 to apply.

Der Spulenkörper 200 weist eine Temperaturüberwachungseinrichtung 214 zum Reduzieren oder Unterbrechen eines elektrischen Stromflusses in der Spule 206 auf. Die Temperaturüberwachungseinrichtung 214 weist ein Kaltleiterelement 216 auf. Das Kaltleiterelement 216 kann auch als PTC-Element bezeichnet werden, angelehnt an die englische Charakterisierung „Positive Temperature Coefficient“ für ein derartiges Bauteil. Das Kaltleiterelement 216 ist aus einem Halbmetall- oder Keramikmaterial gefertigt und zeichnet sich durch die Eigenschaft aus, bei tieferen Temperaturen den Strom besser leiten können als bei hohen Temperaturen. Ein elektrischer Widerstand des Kaltleiterelements 216 vergrößert sich also bei steigender Temperatur. In dieser Funktion dient das Kaltleiterelement 216 als Sensor für eine Übererwärmung der Spule 206. Voraussetzung für einen derartigen Einsatz ist zumindest eine thermische Anbindung des Kaltleiterelements 216 an den elektrischen Leiter 204 bzw. die Spule 206. The bobbin 200 has a temperature monitoring device 214 for reducing or interrupting an electric current flow in the coil 206 on. The temperature monitoring device 214 has a PTC thermistor element 216 on. The PTC thermistor element 216 can also be referred to as a PTC element, based on the English characterization "Positive Temperature Coefficient" for such a component. The PTC thermistor element 216 is made of a semi-metal or ceramic material and is characterized by the property of being able to conduct the current better at lower temperatures than at high temperatures. An electrical resistance of the PTC thermistor element 216 thus increases with increasing temperature. In this function, the PTC element serves 216 as a sensor for overheating the coil 206 , Prerequisite for such use is at least one thermal connection of the PTC element 216 to the electrical conductor 204 or the coil 206 ,

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Spulenkörpers 200 ist das Kaltleiterelement 216 für die wärmeleitfähige Kontaktierung der Spule 206 an dem elektrischen Leiter 204 angeordnet und fixiert, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung. Insbesondere ist das Kaltleiterelement 216 bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel am oberen Ende des Spulenkörpers 200, in einem Bereich eines ersten Anbindungsabschnitts 218 des elektrischen Leiters 204 an den ersten elektrischen Kontakt 208 und eines zweiten Anbindungsabschnitts 220 des elektrischen Leiters 204 an den zweiten elektrischen Kontakt 210 des Spulenkörpers 200 angeordnet. Bei dem in 2 gezeigten besonderen Ausführungsbeispiel ist das Kaltleiterelement 216 konkret zwischen dem ersten Anbindungsabschnitt 218 und einem über einen dritten Anbindungsabschnitt 222 des Leiters 204 kontaktierten Zwischenpin bzw. Zwischenkontakt 224 des Spulenkörpers 200 angeordnet.At the in 2 shown embodiment of the bobbin 200 is the PTC thermistor element 216 for the thermally conductive contacting of the coil 206 on the electrical conductor 204 arranged and fixed, for example by means of a welded joint. In particular, the PTC element is 216 at the in 2 shown embodiment at the upper end of the bobbin 200 in an area of a first connection section 218 of the electrical conductor 204 to the first electrical contact 208 and a second connection section 220 of the electrical conductor 204 to the second electrical contact 210 of the bobbin 200 arranged. At the in 2 the particular embodiment shown is the PTC thermistor element 216 specifically between the first connection section 218 and one via a third connection section 222 of the leader 204 contacted intermediate pin or intermediate contact 224 of the bobbin 200 arranged.

Das Kaltleiter- bzw. PTC-Element 216 ist ausgebildet, um basierend auf der thermischen Kopplung mit der Spule 206 seine Temperatur an die der Spule 206 anzugleichen. Erhöht sich eine Temperatur der Spule 206 wegen einer Fehlfunktion der Spule 206 wie beispielsweise eines Windungsschlusses, erhöht sich infolge der Wärmeübertragung auch die Temperatur und damit ein elektrischer Widerstand in dem PTC-Element 216. Da bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel das Kaltleiterelement 216 lediglich thermisch aber nicht elektrisch mit dem elektrischen Leiter 204 gekoppelt ist, wirkt sich die Widerstandsänderung des Kaltleiterelements 216 nicht auf einen elektrischen Widerstand des elektrischen Leiters 204 aus. Die Widerstandserhöhung des PTC-Elements 216 kann beispielsweise über den Zwischenkontakt 224 abgegriffen und erfasst werden. So kann basierend auf der Widerstandsänderung des PTC-Elements 216 eine Übererwärmung und damit eine mögliche Fehlfunktion eines den Spulenkörper 200 aufweisenden Magnetventils erkannt werden. The PTC thermistor or PTC element 216 is designed to be based on the thermal coupling with the coil 206 its temperature to that of the coil 206 equalize. Increases a temperature of Kitchen sink 206 because of a malfunction of the coil 206 such as a Windungsschlusses, increases due to the heat transfer, the temperature and thus an electrical resistance in the PTC element 216 , Since at the in 2 embodiment shown, the PTC element 216 only thermally but not electrically with the electrical conductor 204 coupled, the change in resistance of the PTC element affects 216 not on an electrical resistance of the electrical conductor 204 out. The increase in resistance of the PTC element 216 can, for example, via the intermediate contact 224 tapped and recorded. So, based on the resistance change of the PTC element 216 an overheating and thus a possible malfunction of the bobbin 200 having detected solenoid valve.

Sodann können geeignete Gegenmaßnahmen wie beispielsweise eine Abschaltung des betroffenen Magnetventils getroffen werden. Die Übererwärmung des Magnetventils kann beispielsweise festgestellt werden, wenn der Widerstand des PTC-Elements 216 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Beispielsweise kann die Temperaturüberwachungseinrichtung 214 eine – nicht gezeigte – Schnittstelle mit einer Sicherheitseinrichtung zum Überwachen einer Funktion des Magnetventils aufweisen. Die Sicherheitseinrichtung kann ausgebildet sein, um ansprechend auf eine mittels des PTC-Elements 216 erkannte Fehlfunktion des Magnetventils entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten oder Fehlermeldungen zu setzen, beispielsweise durch das Aktivieren einer Warnlampe.Then, appropriate countermeasures such as a shutdown of the affected solenoid valve can be made. The overheating of the solenoid valve can be detected, for example, when the resistance of the PTC element 216 exceeds a predetermined threshold. For example, the temperature monitoring device 214 an interface (not shown) with a safety device for monitoring a function of the solenoid valve. The safety device may be configured to be responsive to one by means of the PTC element 216 detected malfunction of the solenoid valve to take appropriate countermeasures or set error messages, for example by activating a warning lamp.

Gemäß einem in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Temperaturüberwachungseinrichtung 214 ferner eine Schnittstelle zum Koppeln der Temperaturüberwachungseinrichtung 214 mit einer von der elektrischen Spannungsquelle 212 zum Betreiben des Magnetventils unabhängigen weiteren elektrischen Spannungsquelle aufweisen. So kann die Temperaturüberwachungseinrichtung 214 unabhängig von dem den Spulenkörper 200 aufweisenden Magnetventil betrieben werden. According to an embodiment, not shown in the figures, the temperature monitoring device 214 an interface for coupling the temperature monitoring device 214 with one of the electrical power source 212 to operate the solenoid valve independent further electrical power source. So can the temperature monitor 214 regardless of the bobbin 200 operated solenoid valve operated.

Wie bereits erläutert, wird die Temperaturüberwachungseinrichtung 214 mit dem Kaltleiterelement 216 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz in einem Magnetventil eingesetzt, um frühzeitig und kostengünstig anders schwer diagnostizierbare schleichende Fehler im Spulenbereich des Magnetventils aufzufinden. Bei derartigen schleichenden Fehlern handelt es sich häufig um schwer auszumachende Windungs(kurz)schlüsse in der Wicklung der Spule 206. Sind z. B. 10 % der Windungen kurzgeschlossen, führt dies zu einer ca. 10-prozentigen Widerstandsänderung in der Spule 206. As already explained, the temperature monitoring device 214 with the PTC thermistor element 216 used in accordance with the approach presented here in a solenoid valve to find early and inexpensive otherwise difficult to diagnose creeping errors in the coil region of the solenoid valve. Such creeping faults are often hard-to-make short turns in the winding of the coil 206 , Are z. B. 10% of the windings shorted, this leads to an approximately 10 percent change in resistance in the coil 206 ,

Es ist daher wichtig, dass sich das PTC-Element 216 nahe an dem Bereich befindet, an welchem die Wärme entsteht. Gemäß Ausführungsbeispielen kann das PTC-Element 216 auch um beispielsweise einige Millimeter von dem elektrischen Leiter 204 entfernt an dem Spulenkörper 200 angeordnet sein, beispielsweise direkt an den Kontaktpins 208, 210. Dann ist jedoch bei der Erfassung der Widerstandsänderung zu berücksichtigen, dass am PTC-Element 216 nicht 100 % der kritischen Temperatur vorhanden sind, sondern z. B. nur 90 %. Gemäß Ausführungsbeispielen kann das Kaltleiterelement 216 auch an zu dem Spulenkörper 200 benachbarten Teilen des Magnetventils angebracht sein, die durch eine gute Wärmeleitung direkt mit der Wärmequelle verbunden sind.It is therefore important that the PTC element 216 near the area where the heat is generated. According to embodiments, the PTC element 216 also, for example, a few millimeters from the electrical conductor 204 removed on the bobbin 200 be arranged, for example, directly to the contact pins 208 . 210 , Then, however, it should be taken into account when detecting the change in resistance that the PTC element 216 not 100% of the critical temperature are present, but z. B. only 90%. According to embodiments, the PTC thermistor element 216 also to the bobbin 200 be attached adjacent parts of the solenoid valve, which are connected by a good heat conduction directly to the heat source.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Spulenkörpers 200 mit außen an der Spule 206 angeordnetem Kaltleiterelement 216. Auch bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Spule 206 in Lagenwicklung mit geordnetem Aufbau gebildet. Das Kaltleiterelement 216 ist hier anders bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel an einer eine Sperrwicklung bzw. -windung 300 der Spule 206 bildenden letzten Windung des elektrischen Leiters 204 angeordnet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel liegt durch die Fixierung des PTC-Elements 216 an dem elektrischen Leiter 204 eine thermische Kontaktierung zur Wärmeübertragung zwischen der Spule 206 und dem Kaltleiterelement 216 vor. 3 shows a schematic representation of another exemplary bobbin 200 with outside on the coil 206 arranged PTC element 216 , Also in the embodiment shown here is the coil 206 formed in layer winding with ordered structure. The PTC thermistor element 216 is different here from the one in 2 shown embodiment on a a barrier winding or -windung 300 the coil 206 forming last turn of the electrical conductor 204 arranged. Also in this embodiment is due to the fixation of the PTC element 216 on the electrical conductor 204 a thermal contact for heat transfer between the coil 206 and the PTC element 216 in front.

Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen kann das PTC-Element 216 auch an beliebiger Position auf dem Wickeldraht 204 angebracht sein. According to alternative embodiments, the PTC element 216 also at any position on the winding wire 204 to be appropriate.

4 zeigt vereinfacht einen elektrischen Schaltplan eines hier vorgestellten Magnetventils 108 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Besonderheit bei diesem Ausführungsbeispiel ist, dass – im Gegensatz zu den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen – das Kaltleiterelement 216 mit der Spule 206 in Reihe geschaltet ist. 4 zeigt den gemeinsamen Schaltkreis der Spule 206 und des Kaltleiterelements 216. Die Spannungsversorgung 212 ist ausgebildet, um die Spule 206 und das Kaltleiterelement 216 in Reihe mit elektrischer Spannung zu versorgen. Entsprechend führt eine Widerstandserhöhung im PTC-Element 216 aufgrund einer Temperatursteigerung in der Spule 206 zu einer Widerstandserhöhung im gesamten Schaltkreis, also auch in der Spule 206. 4 shows simplified an electrical circuit diagram of a solenoid valve presented here 108 according to an embodiment of the invention. The peculiarity of this embodiment is that - in contrast to those in the 2 and 3 shown embodiments - the PTC element 216 with the coil 206 is connected in series. 4 shows the common circuit of the coil 206 and the PTC thermistor element 216 , The power supply 212 is trained to the coil 206 and the PTC thermistor element 216 in series with electrical voltage supply. Accordingly, a resistance increase in the PTC element 216 due to a temperature increase in the coil 206 to an increase in resistance throughout the circuit, including in the coil 206 ,

5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung zur Veranschaulichung des Einsatzes des Kaltleiterelements 216 in Reihenschaltung mit der Spule 206. Gezeigt ist ein Querschnitt durch einen Spulenkörper 200 eines Magnetventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Spule 206 ist hier als wilde Wicklung angelegt. Wie die Darstellung in 5 anschaulich zeigt, ist hier das PTC-Element 216 in Reihe mit dem elektrischen Leiter 204 geschaltet und befindet sich in einem Innenbereich der Spule 206 zwischen einer zu dem Spulenkern 202 benachbarten innersten Windung 500 und einer eine Außenwand der Spule 206 bildenden äußersten Windung 502 des elektrischen Leiters 204. Das Kaltleiterelement 216 ist damit sowohl thermisch als auch elektrisch mit der Spule 206 gekoppelt. Eine Widerstandserhöhung des PTC-Elements 216 resultiert in einer Widerstandserhöhung in der Spule 206. 5 shows a schematic cross-sectional view for illustrating the use of the PTC thermistor element 216 in series with the coil 206 , Shown is a cross section through a bobbin 200 a solenoid valve according to an embodiment of the present invention. The sink 206 is created here as a wild winding. Like the illustration in 5 clearly shows, here is the PTC element 216 in series with the electrical conductor 204 switched and located in an interior of the coil 206 between one to the bobbin 202 adjacent innermost turn 500 and an outer wall of the coil 206 forming extreme turn 502 of the electrical conductor 204 , The PTC thermistor element 216 is thus both thermally and electrically with the coil 206 coupled. An increase in resistance of the PTC element 216 results in a resistance increase in the coil 206 ,

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Betreiben eines Magnetventils gemäß einem der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 600 kann beispielsweise zum Betreiben der in 1 gezeigten Magnetventile mit PTC-Elementen in Spulennähe zur Strombegrenzung oder Fehlererkennung eingesetzt werden. Das Verfahren 600 weist einen Schritt 602 auf, in dem ein eine Spule eines Spulenkörpers des Magnetventils bildender elektrischer Leiter mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden wird, um das Magnetventil zu betreiben und über ein mit dem elektrischen Leiter thermisch gekoppeltes Kaltleiterelement eine Funktion des Magnetventils zu überwachen. 6 shows a flowchart of an embodiment of a method 600 for operating a solenoid valve according to one of the present invention. The procedure 600 For example, to operate the in 1 shown solenoid valves with PTC elements in the coil near the current limit or fault detection can be used. The procedure 600 has a step 602 in which a coil of a bobbin of the solenoid valve forming electrical conductor is connected to an electrical voltage source to operate the solenoid valve and to monitor a function of the solenoid valve via a thermistor with the electrical conductor thermally coupled element.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. The described embodiments are chosen only by way of example and can be combined with each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100

Fahrzeug vehicle

102102

Bremssystem braking system

104104

Rad wheel

106106

Bremszylinder  brake cylinder

107107

Bremssteuermodul Brake control module

108108

Magnetventil  magnetic valve

109109

Bremsdruckluftvorratsbehälter Brake pressure reservoir

110110

Steuergerät  control unit

111111

Steuermodul control module

200200

Spulenkörper bobbins

202202

Spulenkern Plunger

204204

elektrischer Leiter  electrical conductor

206206

Spule  Kitchen sink

208208

erster elektrischer Kontakt first electrical contact

210210

zweiter elektrischer Kontakt second electrical contact

212212

elektrische Spannungsquelle  electrical voltage source

214214

Temperaturüberwachungseinrichtung  Temperature monitoring device

216216

Kaltleiterelement  PTC element

218218

erster Anbindungsabschnitt des elektrischen Leiters first connection section of the electrical conductor

220220

zweiter Anbindungsabschnitt des elektrischen Leiters second connection section of the electrical conductor

222222

dritter Anbindungsabschnitt des elektrischen Leiters third connection section of the electrical conductor

224224

Zwischenkontakt  Contact between

300300

Sperrwindung Sperrwindung

500500

innerste Windung  innermost turn

502502

äußerste Windung  extreme turn

600600

Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils Method for operating a solenoid valve

602602

Schritt des Anlegens einer elektrischen Spannung Step of applying an electrical voltage

Claims (9)

Magnetventil (108), das folgende Merkmale aufweist: eine einen elektrischen Leiter (204) aufweisende Spule (206); und eine Temperaturüberwachungseinrichtung (214) zum Reduzieren und/oder Unterbrechen eines elektrischen Stromflusses in der Spule (206), wobei die Temperaturüberwachungseinrichtung (214) ein mit dem elektrischen Leiter (204) thermisch gekoppeltes Kaltleiterelement (216) aufweist.Magnetic valve ( 108 ), comprising: an electrical conductor ( 204 ) having coil ( 206 ); and a temperature monitoring device ( 214 ) for reducing and / or interrupting an electric current flow in the coil ( 206 ), wherein the temperature monitoring device ( 214 ) with the electrical conductor ( 204 ) thermally coupled PTC element ( 216 ) having. Magnetventil (108) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltleiterelement (216) in einem Bereich eines Anbindungsabschnitts (218, 220) des elektrischen Leiters (204) an einen elektrischen Kontakt (208, 210) des Magnetventils (108) zum Verbinden des Magnetventils (108) mit einer elektrischen Spannungsquelle (212) angeordnet ist. Magnetic valve ( 108 ) according to claim 1, characterized in that the PTC thermistor element ( 216 ) in an area of a connection section ( 218 . 220 ) of the electrical conductor ( 204 ) to an electrical contact ( 208 . 210 ) of the solenoid valve ( 108 ) for connecting the solenoid valve ( 108 ) with an electrical voltage source ( 212 ) is arranged. Magnetventil (108) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltleiterelement (216) zwischen einem Anbindungsabschnitt (218, 220) des elektrischen Leiters (204) an einen elektrischen Kontakt (208, 210) des Magnetventils (108) zum Verbinden des Magnetventils (108) mit einer elektrischen Spannungsquelle (212) und einem Zwischenkontakt (224) des Magnetventils (108) angeordnet ist.Magnetic valve ( 108 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC thermistor element ( 216 ) between a connection section ( 218 . 220 ) of the electrical conductor ( 204 ) to an electrical contact ( 208 . 210 ) of the solenoid valve ( 108 ) for connecting the solenoid valve ( 108 ) with an electrical voltage source ( 212 ) and an intermediate contact ( 224 ) of the solenoid valve ( 108 ) is arranged. Magnetventil (108) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltleiterelement (216) in einem Bereich einer eine Sperrwindung (300) der Spule (206) bildenden letzten Windung des elektrischen Leiters (204) angeordnet ist. Magnetic valve ( 108 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC thermistor element ( 216 ) in a region of a barrier turn ( 300 ) of the coil ( 206 ) forming the last turn of the electrical conductor ( 204 ) is arranged. Magnetventil (108) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltleiterelement (216) in einem Innenbereich der Spule (206) zwischen einer zu einem Spulenkern (202) der Spule (206) benachbarten innersten Windung (500) und einer eine Außenwand der Spule (206) bildenden äußersten Windung (502) des elektrischen Leiters (204) angeordnet ist. Magnetic valve ( 108 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC thermistor element ( 216 ) in an interior region of the coil ( 206 ) between one to a coil core ( 202 ) of the coil ( 206 ) adjacent innermost turn ( 500 ) and an outer wall of the coil ( 206 ) forming outermost turn ( 502 ) of the electrical conductor ( 204 ) is arranged. Magnetventil (108) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltleiterelement (216) mit dem elektrischen Leiter (204) in Reihe geschaltet ist, um die Temperaturüberwachungseinrichtung (214) ferner elektrisch mit der Spule (206) zu koppeln.Magnetic valve ( 108 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC thermistor element ( 216 ) with the electrical conductor ( 204 ) is connected in series to the temperature monitoring device ( 214 ) further electrically with the coil ( 206 ) to couple. Magnetventil (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturüberwachungseinrichtung (214) eine Schnittstelle zum Koppeln der Temperaturüberwachungseinrichtung (214) mit einer elektrischen Spannungsquelle aufweist, die nicht in den Stromkreis des Magnetventils (108) geschaltet ist.Magnetic valve ( 108 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature monitoring device ( 214 ) an interface for coupling the temperature monitoring device ( 214 ) with an electrical voltage source that is not in the circuit of the solenoid valve ( 108 ) is switched. Magnetventil (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturüberwachungseinrichtung (214) eine Schnittstelle mit einer Sicherheitseinrichtung zum Überwachen einer Funktion des Magnetventils (108) aufweist.Magnetic valve ( 108 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature monitoring device ( 214 ) an interface with a safety device for monitoring a function of the solenoid valve ( 108 ) having. Verfahren (600) zum Betreiben eines Magnetventils (108) mit einer einen elektrischen Leiter (204) aufweisenden Spule (206) und einer Temperaturüberwachungseinrichtung (214) zum Reduzieren und/oder Unterbrechen eines elektrischen Stromflusses in der Spule (206), wobei die Temperaturüberwachungseinrichtung (214) ein mit dem elektrischen Leiter (204) thermisch gekoppeltes Kaltleiterelement (216) aufweist, und wobei das Verfahren (600) den folgenden Schritt aufweist: Anlegen (602) einer elektrischen Spannung an die Spule (206) und/oder die Temperaturüberwachungseinrichtung (214), um eine Funktion des Magnetventils (108) zu überwachen. Procedure ( 600 ) for operating a solenoid valve ( 108 ) with an electrical conductor ( 204 ) having coil ( 206 ) and a temperature monitoring device ( 214 ) for reducing and / or interrupting an electric current flow in the coil ( 206 ), wherein the temperature monitoring device ( 214 ) with the electrical conductor ( 204 ) thermally coupled PTC element ( 216 ), and wherein the method ( 600 ) has the following step: Create ( 602 ) an electrical voltage to the coil ( 206 ) and / or the temperature monitoring device ( 214 ) to perform a function of the solenoid valve ( 108 ).

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