DE102020004971A1

DE102020004971A1 - Steuereinrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators insbesondere für ein Flurförderzeug

Info

Publication number: DE102020004971A1
Application number: DE102020004971.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Kraus; Dirk Malipaard; Alexander Abb; Ralph Holzmann
Original assignee: Linde Material Handling GmbH; Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Material Handling GmbH; Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators aufweisend,- einen ersten und einen zweiten Ansteueranschluss, die zur elektrischen Verbindung mit Anschlüssen der Spule vorgesehen sind,- einen ersten und einen zweiten Halbleiterschalter, die jeweilig einen ersten und zweiten Laststromanschluss und einen Steueranschluss aufweisen, wobei der erste Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters mit dem zweiten Ansteueranschluss elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters mit dem ersten Laststromanschluss des ersten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist,- ein elektrisches Energieverbrauchselement, dessen erster Anschluss mit dem ersten Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist, und- eine erste Diode, deren erster Anschluss mit dem ersten Ansteueranschluss elektrisch leitend verbunden ist und deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators mit einer diesbezüglichen Steuereinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators mit einer diesbezüglichen Steuereinrichtung.
Technikübliche elektromagnetisch betriebene Aktuatoren erzeugen eine Aktuatorkraft, wenn der durch eine Spule des elektromagnetisch betriebenen Aktuators hindurchfließende Strom unter einen bestimmten Haltewert fällt. Der elektromagnetisch betriebene Aktuator kann z.B. als elektromagnetisch betriebene Bremse, wie sie z.B. in einem Flurförderzeug Anwendung findet, oder als ein elektromagnetisch betriebenes Ventil ausgebildet sein. Im Falle einer elektromagnetisch betriebenen Bremse liegt die Aktuatorkraft in Form der Bremskraft der Bremse vor, wobei die Bremskraft vorzugsweise ein Drehmoment zum Bremsen erzeugt.
Es ist bekannt, zur Ansteuerung einer Spule einer elektromagnetisch betriebenen Bremse, den durch die Spule hindurchfließenden Strom mit einem zur Spule elektrisch in Reihe geschalteten Halbleiterschalter stationär einzuschalten, wenn die Bremse keine Bremskraft erzeugen soll, und stationär auszuschalten, wenn die Bremse eine Bremskraft erzeugen soll. Beim Ausschalten des Stromes muss die in dem von der Spule erzeugten Magnetfeld gespeicherte Energie abgebaut werden, was techniküblich in einem Freilaufzweig, in dem eine Zenerdiode angeordnet ist, realisiert wird. In dem Freilaufzweig wird die in dem von der Spule erzeugten Magnetfeld gespeicherte Energie in Wärme umgewandelt und somit das von der Spule erzeugte Magnetfeld reduziert. Zwar wird auf diese Weise das Magnetfeld der Spule schnell reduziert, jedoch ist der in der Spule fließende ungesteuerte Strom im Allgemeinen relativ hoch, so dass trotzdem eine relativ lange Zeit benötigt wird, bis die Bremse nach Ausschalten des Halbleiterschalters eine Bremskraft erzeugt.
Es ist weiterhin bekannt, zur Ansteuerung einer Spule einer elektromagnetisch betriebenen Bremse, den durch die Spule hindurchfließenden Strom mittels Pulsweitenmodulation durch einen elektrisch in Reihe zur Spule geschalteten Halbleiterschalter zu steuern. Die Stromstärke des durch die Spule fließenden Stroms wird dabei, wenn die Bremse keine Bremskraft erzeugen soll, vorzugsweise so gewählt, dass die Bremse gerade noch keine Bremskraft erzeugt. Wenn die Bremse eine Bremskraft erzeugen soll, muss der durch die Spule fließende Strom nur relativ geringfügig reduziert werden, um eine Bremskraft zu erzeugen, so dass die Bremse relativ schnell anspricht. Nachteilig dabei ist, dass durch die Pulsweitenmodulation bedingt, der Halbleiterschalter mit relativ hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet wird, so dass in dem Freilaufzweig nur eine Diode angeordnet ist, da eine Zenerdiode thermisch überlastet würde. In einer Diode fällt aber nur eine relativ geringe Spannung ab, so dass, wenn die Bremse eine Bremskraft erzeugen soll, die in der Spule gespeicherte magnetische Energie nur langsam durch die Diode abgebaut wird, was wiederum die Ansprechzeit der Bremse vergrößert.
Es ist Aufgabe der Erfindung zu ermöglichen, dass ein eine Spule aufweisender elektromagnetisch betriebener Aktuator nach dessen Betätigung mit nur einer geringen Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinrichtung zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators aufweisend,

- einen ersten Ansteueranschluss, der zur elektrischen Verbindung mit einem ersten Anschluss der Spule vorgesehen ist,
- einen zweiten Ansteueranschluss, der zur elektrischen Verbindung mit einem zweiten Anschluss der Spule vorgesehen ist,
- einen ersten und einen zweiten Halbleiterschalter, die jeweilig einen ersten und zweiten Laststromanschluss und einen Steueranschluss aufweisen, wobei der erste Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters mit dem zweiten Ansteueranschluss elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters mit dem ersten Laststromanschluss des ersten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist, wobei im Betrieb der Steuereinrichtung zwischen dem ersten Ansteueranschluss und dem zweiten Laststromanschluss des ersten Halbleiterschalters eine Betriebsspannung anliegt,
- ein elektrisches Energieverbrauchselement, dessen erster Anschluss mit dem ersten Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Laststromanschluss (S) des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist, und
- eine erste Diode, deren erster Anschluss mit dem ersten Ansteueranschluss elektrisch leitend verbunden ist und deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung eine mit den Steueranschlüssen des ersten und zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbundene Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung des ersten und zweiten Halbleiterschalters aufweist, wobei die Ansteuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den ersten Halbleiterschalter ein- und auszuschalten, um einen durch die Spule hindurchfließenden elektrischen Strom zu steuern, der den Aktuator steuert, wobei die Ansteuereinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, den zweiten Halbleiterschalter einzuschalten, wodurch das elektrische Energieverbrauchselement durch den zweiten Halbleiterschalter elektrisch überbrückt wird und hierdurch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters durch die erste Diode reduziert wird, wobei die Ansteuereinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, den zweiten Halbleiterschalter auszuschalten, wodurch das von der Spule erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters durch das elektrische Energieverbrauchselement und die erste Diode reduziert wird. Bei dieser Ausbildung der Steuereinrichtung kann der zweite Halbleiterschalter unabhängig vom Schaltzustand des ersten Halbleiterschalters ein- und ausgeschalten werden, was eine hohe Flexibilität im Reduzieren des von der Spule erzeugten Magnetfelds ermöglicht.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung eine Ansteuereinrichtung und eine elektrisch zwischen die Ansteuereinrichtung und den Steueranschluss des zweiten Halbleiterschalters geschaltete Speicherschaltung aufweist, wobei die Ansteuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Speicherschaltung mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die Ansteuereinrichtung mit dem ersten Halbleiterschalter elektrisch leitend verbunden ist und dazu ausgebildet ist, den ersten Halbleiterschalter ein- und auszuschalten, um einen durch die Spule hindurchfließenden elektrischen Strom zu steuern, der den Aktuator steuert, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass bei eingeschaltetem ersten Halbleiterschalter ein elektrischer Energiespeicher der Speicherschaltung von der Ansteuereinrichtung aufgeladen wird und hierdurch der zweite Halbleiterschalter eingeschaltet wird, wobei der zweite Halbleiterschalter durch die Speicherschaltung für eine bestimmte Zeitdauer nach einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters im eingeschalteten Zustand verbleibt, wobei bei eingeschaltetem zweiten Halbleiterschalter das elektrische Energieverbrauchselement durch den zweiten Halbleiterschalter elektrisch überbrückt wird und hierdurch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters bis zum Ablauf der bestimmten Zeitdauer durch die erste Diode reduziert wird und anschließend nach dem Ausschalten des zweiten Halbleiterschalters durch das elektrische Energieverbrauchselement und die erste Diode weiter reduziert wird. Das Ein- und Ausschalten des zweiten Halbleiterschalters wird bei der Ansteuereinrichtung durch das Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters implizit mitgesteuert. Hierdurch kann die Ansteuereinrichtung besonders einfach ausgebildet sein und somit besonders zuverlässig sein.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Ansteuereinrichtung dazu ausgebildet ist, der Speicherschaltung die elektrische Energieversorgung in Abhängigkeit mindestens eines Steuersignals zu entziehen und hierdurch die Speicherschaltung zu deaktivieren. Hierdurch kann die funktionelle Sicherheit der Steuereinrichtung erhöht werden, da bei Fehlfunktionen der zweite Halbleiterschalter unabhängig vom Schaltzustand des ersten Halbleiterschalters ausgeschaltet werden kann.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Energiespeicher der Speicherschaltung als Kondensator ausgebildet ist, wobei ein erster Anschluss des Kondensators mit dem Steueranschluss des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist und ein zweiter Anschluss des Kondensators mit dem zweiten Laststromanschluss des zweiten Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist. Hierdurch ist der Energiespeicher besonders einfach ausgebildet.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Speicherschaltung einen elektrisch parallel zum Kondensator geschalteten elektrischen ersten Widerstand aufweist. Hierdurch kann der Kondensator auf einfache Art und Weise entladen werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Speicherschaltung eine elektrisch zwischen den ersten Anschluss des Kondensators und der Ansteuereinrichtung geschaltete zweite Diode aufweist. Die zweite Diode verhindert zuverlässig, dass der Kondensator in Richtung der Ansteuereinrichtung entladen werden kann.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Speicherschaltung einen elektrisch zwischen die Ansteuereinrichtung und den Kondensator geschalteten zweiten Widerstand aufweist. Der zweite Widerstand begrenzt bei eingeschaltetem ersten Halbleiterschalter T1 zuverlässig den Ladestrom zum Aufladen des Kondensators durch die Ansteuereinrichtung.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Ansteuereinrichtung dazu ausgebildet ist den ersten Halbleiterschalter moduliert, insbesondere pulsweitenmoduliert, ein- und auszuschalten, um den durch die Spule hindurchfließenden elektrischen Strom zu steuern. Hierdurch kann die Stromstärke des durch die Spule hindurchfließenden elektrischen Stroms sehr genau gesteuert werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das elektrische Energieverbrauchselement als spannungsbegrenzende Diode, insbesondere als Zenerdiode oder Suppressordiode, ausgebildet ist, die elektrisch antiparallel zum zweiten Halbleiterschalter geschaltet ist oder als elektrischer Widerstand oder als eine Schaltung, die eine spannungsbegrenzende Diode und einen elektrischen Widerstand aufweist, ausgebildet ist.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Aktuator als elektromagnetisch betriebene Bremse oder als ein elektromagnetisch betriebenes Ventil ausgebildet ist.
Weiterhin erweist sich eine Aktuatoreinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und mit einem elektromagnetisch betriebenen Aktuator, der eine Spule aufweist, wobei ein erster Anschluss der Spule mit dem ersten Ansteueranschluss der Steuereinrichtung elektrisch leitend verbunden ist und ein zweiter Anschluss der Spule mit dem zweiten Ansteueranschluss der Steuereinrichtung elektrisch leitend verbunden ist, als vorteilhaft.
Weiterhin erweist sich ein Flurförderzeug mit einer Aktuatoreinrichtung als vorteilhaft.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, wobei durch Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters mittels der Ansteuereinrichtung der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom, der den Aktuator steuert, gesteuert wird, wobei, wenn der Aktuator eine Aktuatorkraft erzeugen soll, von der Ansteuereinrichtung der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom reduziert wird und der zweite Halbleiterschalter von der Ansteuereinrichtung ausgeschaltet wird, wodurch das von der Spule erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters durch das elektrische Energieverbrauchselement und die erste Diode reduziert wird.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, wobei durch Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters mittels der Ansteuereinrichtung der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom, der den Aktuator steuert, gesteuert wird, wobei, wenn der Aktuator nach dessen Betätigung mit einer ersten Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugen soll, der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom von der Ansteuereinrichtung reduziert wird und der zweite Halbleiterschalter von der Ansteuereinrichtung eingeschaltet ist, wodurch das elektrische Energieverbrauchselement durch den zweiten Halbleiterschalter elektrisch überbrückt wird und hierdurch das von der Spule erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters durch die erste Diode reduziert wird, wobei, wenn der Aktuator nach dessen Betätigung mit einer gegenüber der ersten Zeitverzögerung kürzeren zweiten Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugen soll, der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom von der Ansteuereinrichtung reduziert wird und der zweite Halbleiterschalter von der Ansteuereinrichtung ausgeschaltet wird, wodurch das von der Spule erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters durch das elektrische Energieverbrauchselement und die erste Diode reduziert wird.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, wobei durch Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters mittels der Ansteuereinrichtung der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom, der den Aktuator steuert, gesteuert wird, wobei, wenn der erste Halbleiterschalter eingeschaltet ist, der elektrische Energiespeicher der Speicherschaltung von der Ansteuereinrichtung aufgeladen wird und hierdurch der zweite Halbleiterschalter eingeschaltet wird, wobei der zweite Halbleiterschalter durch die Speicherschaltung für eine bestimmte Zeitdauer nach einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters im eingeschalteten Zustand verbleibt, wobei bei eingeschaltetem zweiten Halbleiterschalter das elektrische Energieverbrauchselement durch den zweiten Halbleiterschalter elektrisch überbrückt wird und hierdurch das von der Spule erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters bis zum Ablauf der bestimmten Zeitdauer durch die erste Diode reduziert wird, wobei, wenn der Aktuator eine Aktuatorkraft erzeugen soll, von der Ansteuereinrichtung der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom reduziert wird, indem die Zeitdauer, die der erste Halbleiterschalter ausgeschaltet ist, bis er im Rahmen des Ein- und Ausschaltens des ersten Halbleiterschalters wieder eingeschaltet wird, erhöht wird oder indem der erste Halbleiterschalter dauerhaft ausgeschaltet wird, wobei, wenn die Zeitdauer, die der erste Halbleiterschalter ausgeschaltet ist, die bestimmte Zeitdauer überschreitet, der zweite Halbleiterschalter ausgeschaltet wird und hierdurch das von der Spule erzeugte Magnetfeld bei ausgeschaltetem ersten Halbleiterschalter durch das elektrische Energieverbrauchselement und die erste Diode reduziert wird.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn durch moduliertes, insbesondere durch pulsbreitenmoduliertes, Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters mittels der Ansteuereinrichtung der durch die Spule hindurchfließende elektrische Strom, der den Aktuator steuert, gesteuert wird. Hierdurch kann die Stromstärke des durch die Spule hindurchfließenden elektrischen Stroms sehr genau gesteuert werden.
Es sei angemerkt, dass im Sinne der Erfindung unter dem Begriff „Spule“ sowohl eine Spule verstanden wird, bei der der Stromleiter der Spule um einen, insbesondere weichmagnetischen, Kern der Spule gewickelt ist, als auch eine Spule ohne Kern verstanden wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:

1 ein elektrisches Schaltbild einer Aktuatoreinrichtung mit einer Ausbildung einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators und
2 ein elektrisches Schaltbild einer weiteren Aktuatoreinrichtung mit einer weiteren Ausbildung einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zum Ansteuern einer Spule eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators.

In 1 ist ein elektrisches Schaltbild einer Aktuatoreinrichtung 5 mit einer Ausbildung einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 4 zum Ansteuern einer Spule L eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators 1 dargestellt. In 2 ist ein elektrisches Schaltbild einer weiteren Aktuatoreinrichtung 5' mit einer weiteren Ausbildung einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 4' zum Ansteuern einer Spule L eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators 1 dargestellt. Der Aktuator 1 kann z.B. als elektromagnetisch betriebene Bremse oder als ein elektromagnetisch betriebenes Ventil ausgebildet sein. Im Falle einer elektromagnetisch betriebenen Bremse liegt die Aktuatorkraft in Form der Bremskraft der Bremse vor, wobei die Bremskraft vorzugsweise ein Drehmoment zum Bremsen erzeugt. Bei den Ausführungsbeispielen ist der Aktuator 1 als elektromagnetisch betriebene Bremse ausgebildet. Die Bremse kann z.B. zum Abbremsen eines Flurförderzeugs, wie z.B. eines Gabelstaplers oder eines Hubwagens bzw. von beweglichen Teilen eines Flurförderzeugs, dienen.
Die Steuereinrichtung 4 bzw. 4' weist einen ersten Ansteueranschluss A1, der zur elektrischen Verbindung mit einem ersten Anschluss der Spule L vorgesehen ist, und einen zweiten Ansteueranschluss A2, der zur elektrischen Verbindung mit einem zweiten Anschluss der Spule L vorgesehen ist, auf.
Die Steuereinrichtung 4 bzw. 4' weist weiterhin einen ersten und einen zweiten Halbleiterschalter T1 und T2 auf, die jeweilig einen ersten und zweiten Laststromanschluss D und S und einen Steueranschluss G aufweisen. Der erste Laststromanschluss D des zweiten Halbleiterschalters T2 ist mit dem zweiten Ansteueranschluss A2 elektrisch leitend verbunden und der zweite Laststromanschluss S des zweiten Halbleiterschalters T2 ist mit dem ersten Laststromanschluss D des ersten Halbleiterschalters T1 elektrisch leitend verbunden. Der jeweilige Halbleiterschalter T1 bzw. T2 liegt vorzugsweise in Form eines Transistors, wie z.B. eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder eines MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. Im Rahmen der Ausführungsbeispiele liegen der erste und zweite Halbleiterschalter T1 und T2 in Form von MOSFETs vor, wobei der jeweilige erste Laststromanschluss D in Form des Drainanschlusses des jeweiligen MOSFETS, der jeweilige zweite Laststromanschluss S in Form des Sourceanschlusses des jeweiligen MOSFETS und der jeweilige Steueranschluss G in Form des Gateanschlusses des jeweiligen MOSFETs vorliegt.
Im Betrieb der Steuereinrichtung 4 bzw. 4' liegt zwischen dem ersten Ansteueranschluss A1 und dem zweiten Laststromanschluss S des ersten Halbleiterschalters T1 eine Betriebsspannung Ub an.
Die Steuereinrichtung 4 bzw. 4' weist weiterhin ein elektrisches Energieverbrauchselement 6 auf, dessen erster Anschluss mit dem ersten Laststromanschluss D des zweiten Halbleiterschalters T2 elektrisch leitend verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Laststromanschluss S des zweiten Halbleiterschalters T2 elektrisch leitend verbunden ist. Das elektrische Energieverbrauchselement 6 ist vorzugsweise als spannungsbegrenzende Diode, insbesondere als Zenerdiode Z oder Suppressordiode, ausgebildet, die elektrisch antiparallel zum zweiten Halbleiterschalter T2 geschaltet ist oder als elektrischer Widerstand R oder als eine Schaltung, die eine spannungsbegrenzende Diode Z und einen elektrischen Widerstand R aufweist, ausgebildet. Bei den Ausführungsbeispielen ist das Energieverbrauchselement 6 als Zenerdiode Z ausgebildet.
Die Steuereinrichtung 4 bzw. 4' weist weiterhin eine erste Diode D1 auf, deren erster Anschluss, hier deren Kathodenanschluss, mit dem ersten Ansteueranschluss A1 elektrisch leitend verbunden ist, und deren zweiter Anschluss, hier deren Anodenanschluss, mit dem zweiten Laststromanschluss S des zweiten Halbleiterschalters T2 elektrisch leitend verbunden ist.
Bei der Erfindung ermöglicht der zweite Halbleiterschalter T2 ein gesteuertes elektrisches Überbrücken des Energieverbrauchselements 6. Wenn der zweite Halbleiterschalter T2 eingeschaltet ist und das Energieverbrauchselement 6 somit überbrückt ist, wird beim Ausschalten des durch die Spule L hindurchfließenden Stroms I mittels des ersten Halbleiterschalters T1, die in dem von der Spule L erzeugten Magnetfeld gespeicherte Energie durch die in Stromrichtung des Stroms I in den Freilaufzweig in Durchlassrichtung geschaltete erste Diode D1, über der nur die geringe Vorwärtsspannung der ersten Diode D1 abfällt, abgebaut bzw. in Wärme umgewandelt. Bei Verwendung z.B. einer Siliziumdiode als erste Diode D1 beträgt die Vorwärtsspannung ca. 0,7 V, so dass das von der Spule L erzeugte Magnetfeld durch die erste Diode D1 nur langsam reduziert wird und der elektromagnetisch betriebene Aktuator 1 somit nach dessen Betätigung mit einer relativ langen Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugt. Wenn der zweite Halbleiterschalter T2 ausgeschaltet ist und das Energieverbrauchselement 6 somit nicht überbrückt ist, wird beim Ausschalten des durch die Spule L hindurchfließenden Stroms I mittels des ersten Halbleiterschalters T1, die in dem von der Spule L erzeugten Magnetfeld gespeicherte Energie durch die in Stromrichtung des Stroms I in den Freilaufzweig geschaltete erste Diode D1 und durch das Energieverbrauchselement 6, das bei den Ausführungsbeispielen als zum zweiten Halbleiterschalter T2 elektrisch antiparallel geschaltete Zenerdiode Z realisiert ist, abgebaut bzw. in Wärme umgewandelt. Zusätzlich zu den 0,7 V, die an der ersten Diode D1 abfallen, fällt an der Zenerdiode die Durchbruchspannung der Zenerdiode ab, die erheblich höher ist als die Vorwärtsspannung von 0,7 V der ersten Diode D1, so dass das von der Spule L erzeugte Magnetfeld sehr schnell durch die erste Diode D1 und das Energieverbrauchselement 6 reduziert wird und der elektromagnetisch betriebene Aktuator 1 nach dessen Betätigung somit mit nur einer geringen Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugt.
Die jeweilige Aktuatoreinrichtung 5 bzw. 5' weist die ihr jeweilig zugeordnete Steuereinrichtung 4 bzw. 4' und den elektromagnetisch betriebenen Aktuator 1, der die Spule L aufweist, auf, wobei der erste Anschluss der Spule L mit dem ersten Ansteueranschluss A1 der jeweilig zugeordneten Steuereinrichtung 4 bzw. 4' elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Anschluss der Spule L mit dem zweiten Ansteueranschluss A2 der jeweilig zugeordneten Steuereinrichtung 4 bzw. 4' elektrisch leitend verbunden ist. Die Spule L ist elektrisch zwischen den ersten und zweiten Ansteueranschluss A1 und A2 geschaltet.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß 1 weist die Steuereinrichtung 4 eine mit den Steueranschlüssen G des ersten und zweiten Halbleiterschalters T1 und T2 elektrisch leitend verbundene Ansteuereinrichtung 2 zur Ansteuerung des ersten und zweiten Halbleiterschalters T1 und T2 auf. Die Ansteuereinrichtung 2 ist dazu ausgebildet den ersten Halbleiterschalter T1, vorzugsweise moduliert insbesondere pulsweitenmoduliert, ein- und auszuschalten, um den durch die Spule L hindurchfließenden elektrischen Strom I zu steuern, der den Aktuator 1 steuert. Die Ansteuereinrichtung 2 ist weiterhin dazu ausgebildet den zweiten Halbleiterschalter T2 einzuschalten, wodurch das elektrische Energieverbrauchselement 6 durch den zweiten Halbleiterschalter T2 elektrisch überbrückt wird und hierdurch ein von der Spule L erzeugtes Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 durch die erste Diode D1 reduziert wird. Die Ansteuereinrichtung 2 ist weiterhin dazu ausgebildet den zweiten Halbleiterschalter T2 auszuschalten, wodurch das von der Spule L erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 durch das elektrische Energieverbrauchselement 6 und die erste Diode D1 reduziert wird. Die Ansteuereinrichtung 2 erzeugt hierzu, vorzugsweise in Abhängigkeit von mindestens einem Steuersignal A, welches z.B. von einer übergeordneten Steuerung (nicht dargestellt) erzeugt werden kann und z.B. ein gewünschtes Betätigen des Aktuators 1, d.h. hier der Bremse 1, anzeigt, eine erste Ansteuerspannung Ua1 zum Einschalten und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 und eine zweite Ansteuerspannung Ua2 zum Einschalten und Ausschalten des zweiten Halbleiterschalters T2.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ansteuern der Spule L des elektromagnetisch betriebenen Aktuators 1 mit einer Steuereinrichtung 4, die beispielhaft in 1 dargestellt ist, beschrieben. Bei dem Verfahren wird durch, vorzugsweise moduliertes insbesondere pulsbreitenmoduliertes, Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 mittels der Ansteuereinrichtung 2 der durch die Spule L hindurchfließende elektrische Strom I, der den Aktuator 1 steuert, gesteuert. Wenn der Aktuator 1 eine Aktuatorkraft erzeugen soll, wird von der Ansteuereinrichtung 2 der durch die Spule L hindurchfließende elektrische Strom I reduziert und der zweite Halbleiterschalter T2 ausgeschaltet, wodurch das von der Spule L erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 durch das elektrische Energieverbrauchselement 6 und die erste Diode D1 reduziert wird. Wenn der Aktuator 1 eine Aktuatorkraft erzeugen soll, hier bei einem Betätigen der Bremse 1, wird die Aktuatorkraft somit mit einer geringen Zeitverzögerung erzeugt.
Im nun Folgenden wird ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Ansteuern der Spule L des elektromagnetisch betriebenen Aktuators 1 mit einer Steuereinrichtung 4, die beispielhaft in 1 dargestellt ist, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird durch, vorzugsweise moduliertes insbesondere pulsbreitenmoduliertes, Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1, mittels der Ansteuereinrichtung 2, der durch die Spule L hindurchfließende elektrische Strom I, der den Aktuator 1 steuert, gesteuert. Wenn der Aktuator 1 nach dessen Betätigung mit einer ersten Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugen soll, wird der durch die Spule L hindurchfließende elektrische Strom I von der Ansteuereinrichtung 2 reduziert, wobei der zweite Halbleiterschalter T2 von der Ansteuereinrichtung 2 eingeschaltet ist, wodurch das elektrische Energieverbrauchselement 6 durch den zweiten Halbleiterschalter T2 elektrisch überbrückt wird und hierdurch das von der Spule L erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 durch die erste Diode D1 reduziert wird.
Wenn der Aktuator 1 nach dessen Betätigung mit einer gegenüber der ersten Zeitverzögerung kürzeren zweiten Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugen soll, wird der durch die Spule L hindurchfließende elektrische Strom I von der Ansteuereinrichtung 2 reduziert und der zweite Halbleiterschalter T2 von der Ansteuereinrichtung 2 ausgeschaltet, wodurch das von der Spule L erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 durch das elektrische Energieverbrauchselement 6 und die erste Diode D1 reduziert wird. Hierdurch wird beim Ausführungsbeispiel ein Bremsen mittels der Bremse 1 mit zwei unterschiedlich langen Zeitverzögerungen ermöglicht. So kann z.B. bei einem Notfall die Bremse 1 mit einer sehr kurzen Zeitverzögerung nach deren Betätigen bremsen, wodurch ein sehr schneller Eingriff der Bremse 1 ermöglicht wird und im Normalfall nach deren Betätigen mit einer gegenüber dem Notfall größeren Zeitverzögerung bremsen.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß 2 weist die Steuereinrichtung 4' eine Ansteuereinrichtung 2' und eine elektrisch zwischen die Ansteuereinrichtung 2' und den Steueranschluss G des zweiten Halbleiterschalters T2 geschaltete Speicherschaltung 3 auf. Die Ansteuereinrichtung 2' ist dazu ausgebildet, die Speicherschaltung 3 mit elektrischer Energie zu versorgen. Im einfachsten Fall weist die Ansteuereinrichtung 2' hierzu eine mit der Speicherschaltung 3 elektrisch leitend verbundene Spannungsquelle auf, die zur elektrischen Energieversorgung der Speicherschaltung 3 eine Versorgungsspannung Uv erzeugt. Die Ansteuereinrichtung 2' ist vorzugsweise dazu ausgebildet, der Speicherschaltung 3 die elektrische Energieversorgung in Abhängigkeit mindestens eines Steuersignals A zu entziehen und hierdurch die Speicherschaltung 3 zu deaktivieren. Im einfachsten Fall kann die Ansteuereinrichtung 2' hierzu zusätzlich einen elektrisch zwischen die oben beschriebene Spannungsquelle und der Speicherschaltung 3 geschalteten Halbleiterschalter aufweisen, der in Abhängigkeit des mindestens einen Steuersignals A ein- oder ausgeschaltet wird, so dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Spannungsquelle der Ansteuereinrichtung 2' und der Speicherschaltung 3 unterbrochen werden kann. Hierdurch kann die funktionelle Sicherheit der Steuereinrichtung 4' erhöht werden, da bei Fehlfunktionen der zweite Halbleiterschalter T2 unabhängig vom Schaltzustand des ersten Halbleiterschalters T1 ausgeschaltet werden kann. Es sei angemerkt, dass der Ausgang der Ansteuereinrichtung 2', welcher die Versorgungsspannung Uv zur Verfügung stellt, auch als Logikausgang bzw. als Ausgang zum Ein-und Ausschalten eines Halbleiterschalters realisiert sein kann, falls dieser die zum elektrischen Versorgen der Speicherschaltung 3 notwendige elektrische Ausgangsleistung aufweist.
Die Ansteuereinrichtung 2' ist weiterhin mit dem ersten Halbleiterschalter T1 elektrisch leitend verbunden und dazu ausgebildet den ersten Halbleiterschalter T1, vorzugsweise moduliert insbesondere pulsweitenmoduliert, ein- und auszuschalten um einen durch die Spule L hindurchfließenden elektrischen Strom I, der den Aktuator 1 steuert, zu steuern. Die Ansteuereinrichtung 2' erzeugt hierzu, vorzugsweise in Abhängigkeit von mindestens einem Steuersignal A, welches z.B. von einer übergeordneten Steuerung (nicht dargestellt) erzeugt werden kann und z.B. ein gewünschtes Betätigen des Aktuators 1, d.h. hier der Bremse 1 anzeigt, eine Ansteuerspannung Ua1 zum Einschalten und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1. Die Steuereinrichtung 4' ist weiterhin dazu ausgebildet, dass bei eingeschaltetem ersten Halbleiterschalter T1 ein elektrischer Energiespeicher C der Speicherschaltung 3 von der Ansteuereinrichtung 2' aufgeladen wird und hierdurch der zweite Halbleiterschalter T2 eingeschaltet wird, wobei der zweite Halbleiterschalter 2 durch die Speicherschaltung 3 für eine bestimmte Zeitdauer nach einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 im eingeschalteten Zustand verbleibt. Bei eingeschaltetem zweiten Halbleiterschalter T2 wird das elektrische Energieverbrauchselement 6 durch den zweiten Halbleiterschalter T2 elektrisch überbrückt, wobei ein von der Spule L erzeugtes Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 bis zum Ablauf der bestimmten Zeitdauer durch die erste Diode D1 reduziert wird und anschließend nach dem Ausschalten des zweiten Halbleiterschalters T2 durch das elektrische Energieverbrauchselement 6 und die erste Diode D1 weiter reduziert wird. Das Ein- und Ausschalten des zweiten Halbleiterschalters T2 wird bei der Ansteuereinrichtung 2' durch das Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 implizit mitgesteuert. Hierdurch ist die Ansteuereinrichtung 2' besonders einfach ausgebildet und somit besonders zuverlässig.
Der Energiespeicher C der Speicherschaltung 3 ist vorzugsweise als Kondensator C ausgebildet, wobei ein erster Anschluss des Kondensators C mit dem Steueranschluss G des zweiten Halbleiterschalters T2 elektrisch leitend verbunden ist und ein zweiter Anschluss des Kondensators C mit dem zweiten Laststromanschluss S des zweiten Halbleiterschalters T2 elektrisch leitend verbunden ist.
Die Speicherschaltung 3 weist vorzugsweise einen elektrisch parallel zum Kondensator C geschalteten elektrischen ersten Widerstand R1 auf. Der erste Widerstand R1 dient zum Entladen des Kondensators C. Wenn der Kondensator C bei ausgeschaltetem ersten Halbleiterschalter T1 bis unter eine bestimmte Schwelle entladen ist und somit die über ihm abfallende Kondensatorspannung Uc unter einen bestimmten Wert gefallen ist, wird der zweite Halbleiterschalter T2 ausgeschaltet.
Die Speicherschaltung 3 weist weiterhin vorzugsweise eine elektrisch zwischen den ersten Anschluss des Kondensators C und der Ansteuereinrichtung 2' geschaltete zweite Diode D2 auf. Die Anode der zweiten Diode D2 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels der Ansteuereinrichtung 2 elektrisch zugewandt angeordnet. Die zweite Diode D2 verhindert, dass der Kondensator C in Richtung der Ansteuereinrichtung 2' entladen werden kann.
Die Speicherschaltung 3 weist weiterhin vorzugsweise einen elektrisch zwischen die Ansteuereinrichtung 2' und den Kondensator C geschalteten zweiten Widerstand R2 auf. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist ein erster Anschluss des zweiten Widerstands R2 mit der Kathode der zweiten Diode D2 elektrisch leitend verbunden und ein zweiter Anschluss des zweiten Widerstands R2 mit dem ersten Anschluss des Kondensators C elektrisch leitend verbunden. Alternativ könnte der erste Anschluss des zweiten Widerstands R2 auch mit der Anode der zweiten Diode D2 elektrisch leitend verbunden sein. Der zweite Widerstand R2 dient bei eingeschaltetem ersten Halbleiterschalter T1 zur Begrenzung des Ladestroms zum Aufladen des Kondensators C durch die Ansteuereinrichtung 2'.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ansteuern der Spule L des elektromagnetisch betriebenen Aktuators 1 mit der Steuereinrichtung 4', die beispielhaft in 2 dargestellt ist, beschrieben. Bei dem Verfahren wird durch, vorzugsweise moduliertes insbesondere pulsbreitenmoduliertes, Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 mittels der Ansteuereinrichtung 2 der durch die Spule L hindurchfließende elektrische Strom I, der den Aktuator 1 steuert, gesteuert.
Wenn der erste Halbleiterschalter T1 eingeschaltet ist, wird der elektrische Energiespeicher C, hier der Kondensator C, der Speicherschaltung 3 von der Ansteuereinrichtung 2' aufgeladen und hierdurch der zweite Halbleiterschalter T2 eingeschaltet. Bei eingeschaltetem ersten Halbleiterschalter T1 ist der zweite Anschluss des Kondensators C mit dem zweiten Laststromanschluss S des ersten Halbleiterschalters T1 elektrisch leitend verbunden, so dass die Ansteuereinrichtung 2' über die zweite Diode D2 und den zweiten Widerstand R2 den Kondensator C auflädt. Sobald beim Aufladen des Kondensator C die Kondensatorspannung Uc über einen bestimmten Wert gestiegen ist, wird der zweite Halbleiterschalter T2 eingeschaltet.
Der zweite Halbleiterschalter T2 verbleibt durch die Speicherschaltung 3 für eine bestimmte Zeitdauer nach einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 im eingeschalteten Zustand. Wenn der erste Halbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist, dann ist der zweite Anschluss des Kondensators C mit dem zweiten Laststromanschluss S des ersten Halbleiterschalters T1 nicht elektrisch leitend verbunden, so dass die Ansteuereinrichtung 2' über die zweite Diode D2 und den zweiten Widerstand R2 den Kondensator C nicht mehr aufladen kann bzw. auflädt. Wenn der erste Halbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist, dann wird der Kondensator C durch den ersten Widerstand R1 entladen. Sobald beim Entladen des Kondensators C die Kondensatorspannung Uc unter einen bestimmten Wert gefallen ist, wird der zweite Halbleiterschalter T2 ausgeschaltet. Durch Wahl der Kapazität des Kondensators C und des Widerstandswerts des ersten Widerstands R1, kann die bestimmte Zeitdauer, die nach einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 vergeht, bis der zweite Halbleiterschalter T2 von Speicherschaltung 3 ausgeschaltet wird, festgelegt werden.
Bei eingeschaltetem zweiten Halbleiterschalter T2 wird das elektrische Energieverbrauchselement 6 durch den zweiten Halbleiterschalter T2 elektrisch überbrückt und hierdurch das von der Spule L erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 bis zum Ablauf der bestimmten Zeitdauer durch die erste Diode D1 reduziert. Wenn der Aktuator 1 eine Aktuatorkraft erzeugen soll, wird von der Ansteuereinrichtung 2' der durch die Spule L hindurchfließende elektrische Strom I reduziert, indem die Zeitdauer, die der erste Halbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist, bis er im Rahmen des, vorzugsweise modulierten insbesondere des pulsbreitenmodulierten, Ein- und Ausschaltens des ersten Halbleiterschalters T1 wieder eingeschaltet wird, erhöht wird oder indem der erste Halbleiterschalter T1 dauerhaft ausgeschaltet wird. Wenn die Zeitdauer, die der erste Halbleiterschalter T1 ausgeschaltet ist, die bestimmte Zeitdauer überschreitet, wird der zweite Halbleiterschalter T2 von der Speicherschaltung 3 ausgeschaltet und hierdurch das von der Spule L erzeugte Magnetfeld bei ausgeschaltetem ersten Halbleiterschalter T1 durch das elektrische Energieverbrauchselement 6 und die erste Diode D1 reduziert.
Die Erfindung ermöglicht sowohl im Rahmen des Ausführungsbeispiels gemäß 1 als auch gemäß 2 den durch die Spule L hindurchfließenden Strom I, insbesondere mittels Modulation, insbesondere mittels Pulsweitenmodulation, durch den ersten Halbleiterschalter T1 zu steuern. Die Stromstärke des durch die Spule fließenden Stroms I wird dabei, wenn der Aktuator 1, d.h. hier die Bremse 1, keine Aktuatorkraft, d.h. hier keine Bremskraft, erzeugen soll, vorzugsweise so gewählt, dass der Aktuator 1, d.h. hier die Bremse 1, gerade noch keine Aktuatorkraft, d.h. hier keine Bremskraft, erzeugt. Wenn der Aktuator 1, d.h. hier die Bremse 1 eine Aktuatorkraft, d.h. hier eine Bremskraft, erzeugen soll, muss der durch die Spule L fließende Strom I somit nur relativ geringfügig reduziert werden, um eine Aktuatorkraft, d.h. hier keine Bremskraft, zu erzeugen, so dass der Aktuator 1, d.h. hier die Bremse 1, mit nur geringer Zeitverzögerung anspricht. Diese Zeitverzögerung kann durch die Erfindung noch weiter verringert werden, indem das von der Spule L erzeugte Magnetfeld durch die erste Diode D1 und durch das Energieverbrauchselement 6 reduziert wird.

Claims

Steuereinrichtung zum Ansteuern einer Spule (L) eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators (1) aufweisend, - einen ersten Ansteueranschluss (A1), der zur elektrischen Verbindung mit einem ersten Anschluss der Spule (L) vorgesehen ist, - einen zweiten Ansteueranschluss (A2), der zur elektrischen Verbindung mit einem zweiten Anschluss der Spule (L) vorgesehen ist, - einen ersten und einen zweiten Halbleiterschalter (T1,T2), die jeweilig einen ersten und zweiten Laststromanschluss (D,S) und einen Steueranschluss (G) aufweisen, wobei der erste Laststromanschluss (D) des zweiten Halbleiterschalters (T2) mit dem zweiten Ansteueranschluss (A2) elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Laststromanschluss (S) des zweiten Halbleiterschalters (T2) mit dem ersten Laststromanschluss (D) des ersten Halbleiterschalters (T1) elektrisch leitend verbunden ist, wobei im Betrieb der Steuereinrichtung (4) zwischen dem ersten Ansteueranschluss (A1) und dem zweiten Laststromanschluss (S) des ersten Halbleiterschalters (T1) eine Betriebsspannung (Ub) anliegt, - ein elektrisches Energieverbrauchselement (6), dessen erster Anschluss mit dem ersten Laststromanschluss (D) des zweiten Halbleiterschalters (T2) elektrisch leitend verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit dem zweiten Laststromanschluss (S) des zweiten Halbleiterschalters (T2) elektrisch leitend verbunden ist, und - eine erste Diode (D1), deren erster Anschluss mit dem ersten Ansteueranschluss (A1) elektrisch leitend verbunden ist und deren zweiter Anschluss mit dem zweiten Laststromanschluss (S) des zweiten Halbleiterschalters (T2) elektrisch leitend verbunden ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) eine mit den Steueranschlüssen (G) des ersten und zweiten Halbleiterschalters (T1,T2) elektrisch leitend verbundene Ansteuereinrichtung (2) zur Ansteuerung des ersten und zweiten Halbleiterschalters (T1,T2) aufweist, wobei die Ansteuereinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, den ersten Halbleiterschalter (T1) ein- und auszuschalten, um einen durch die Spule (L) hindurchfließenden elektrischen Strom (I) zu steuern, der den Aktuator (1) steuert, wobei die Ansteuereinrichtung (2) weiterhin dazu ausgebildet ist den zweiten Halbleiterschalter (T2) einzuschalten, wodurch das elektrische Energieverbrauchselement (6) durch den zweiten Halbleiterschalter (T2) elektrisch überbrückt wird und hierdurch ein von der Spule (L) erzeugtes Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) durch die erste Diode (D1) reduziert wird, wobei die Ansteuereinrichtung (2) weiterhin dazu ausgebildet ist, den zweiten Halbleiterschalter (T2) auszuschalten, wodurch das von der Spule (L) erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) durch das elektrische Energieverbrauchselement (6) und die erste Diode (D1) reduziert wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4') eine Ansteuereinrichtung (2') und eine elektrisch zwischen die Ansteuereinrichtung (2') und den Steueranschluss (G) des zweiten Halbleiterschalters (T2) geschaltete Speicherschaltung (3) aufweist, wobei die Ansteuereinrichtung (2') dazu ausgebildet ist, die Speicherschaltung (3) mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die Ansteuereinrichtung (2') mit dem ersten Halbleiterschalter (T1) elektrisch leitend verbunden ist und dazu ausgebildet ist, den ersten Halbleiterschalter (T1) ein- und auszuschalten, um einen durch die Spule (L) hindurchfließenden elektrischen Strom (I) zu steuern, der den Aktuator (1) steuert, wobei die Steuereinrichtung (4') dazu ausgebildet ist, dass bei eingeschaltetem ersten Halbleiterschalter (T1) ein elektrischer Energiespeicher (C) der Speicherschaltung (3) von der Ansteuereinrichtung (2') aufgeladen wird und hierdurch der zweite Halbleiterschalter (T2) eingeschaltet wird, wobei der zweite Halbleiterschalter (T2) durch die Speicherschaltung (3) für eine bestimmte Zeitdauer nach einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) im eingeschalteten Zustand verbleibt, wobei bei eingeschaltetem zweiten Halbleiterschalter (T2) das elektrische Energieverbrauchselement (6) durch den zweiten Halbleiterschalter (T2) elektrisch überbrückt wird und hierdurch ein von der Spule (L) erzeugtes Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) bis zum Ablauf der bestimmten Zeitdauer durch die erste Diode (D1) reduziert wird und anschließend nach dem Ausschalten des zweiten Halbleiterschalters (T2) durch das elektrische Energieverbrauchselement (6) und die erste Diode (D1) weiter reduziert wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (2') dazu ausgebildet ist, der Speicherschaltung (3) die elektrische Energieversorgung in Abhängigkeit mindestens eines Steuersignals (A) zu entziehen und hierdurch die Speicherschaltung (3) zu deaktivieren.
Steuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (C) der Speicherschaltung (3) als Kondensator (C) ausgebildet ist, wobei ein erster Anschluss des Kondensators (C) mit dem Steueranschluss (G) des zweiten Halbleiterschalters (T2) elektrisch leitend verbunden ist und ein zweiter Anschluss des Kondensators (C) mit dem zweiten Laststromanschluss (S) des zweiten Halbleiterschalters (T2) elektrisch leitend verbunden ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherschaltung (3) einen elektrisch parallel zum Kondensator (C) geschalteten elektrischen ersten Widerstand (R1) aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherschaltung (3) eine elektrisch zwischen den ersten Anschluss des Kondensators (C) und der Ansteuereinrichtung (2') geschaltete zweite Diode (D2) aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherschaltung (3) einen elektrisch zwischen die Ansteuereinrichtung (2') und den Kondensator (C) geschalteten zweiten Widerstand (R2) aufweist.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (2,2') dazu ausgebildet ist den ersten Halbleiterschalter (T1) moduliert, insbesondere pulsweitenmoduliert, ein- und auszuschalten, um den durch die Spule (L) hindurchfließenden elektrischen Strom (I) zu steuern.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Energieverbrauchselement (6) als spannungsbegrenzende Diode (Z), insbesondere als Zenerdiode (Z) oder Suppressordiode, ausgebildet ist, die elektrisch antiparallel zum zweiten Halbleiterschalter (T2) geschaltet ist oder als elektrischer Widerstand (R) oder als eine Schaltung, die eine spannungsbegrenzende Diode (Z) und einen elektrischen Widerstand (R) aufweist, ausgebildet ist.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) als elektromagnetisch betriebene Bremse oder als ein elektromagnetisch betriebenes Ventil ausgebildet ist.
Aktuatoreinrichtung mit einer Steuereinrichtung (4,4') nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mit einem elektromagnetisch betriebenen Aktuator (1), der eine Spule (L) aufweist, wobei ein erster Anschluss der Spule (L) mit dem ersten Ansteueranschluss (A1) der Steuereinrichtung (4,4') elektrisch leitend verbunden ist und ein zweiter Anschluss der Spule (L) mit dem zweiten Ansteueranschluss (A2) der Steuereinrichtung (4,4') elektrisch leitend verbunden ist.
Flurförderzeug mit einer Aktuatoreinrichtung nach Anspruch 12.
Verfahren zum Ansteuern einer Spule (L) eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators (1) mit einer Steuereinrichtung (4) nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 9 bis 11, soweit diese auf Anspruch 2 zurückbezogen sind, wobei durch Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters T1 mittels der Ansteuereinrichtung (2) der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I), der den Aktuator (1) steuert, gesteuert wird, wobei, wenn der Aktuator (1) eine Aktuatorkraft erzeugen soll, von der Ansteuereinrichtung (2) der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I) reduziert wird und der zweite Halbleiterschalter (T2) von der Ansteuereinrichtung (2) ausgeschaltet wird, wodurch das von der Spule (L) erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) durch das elektrische Energieverbrauchselement (6) und die erste Diode (D1) reduziert wird.
Verfahren zum Ansteuern einer Spule (L) eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators (1) mit einer Steuereinrichtung (4) nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 9 bis 11, soweit diese auf Anspruch 2 zurückbezogen sind, wobei durch Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) mittels der Ansteuereinrichtung (2) der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I), der den Aktuator (1) steuert, gesteuert wird, wobei, wenn der Aktuator (1) nach dessen Betätigung mit einer ersten Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugen soll, der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I) von der Ansteuereinrichtung (2) reduziert wird und der zweite Halbleiterschalter (T2) von der Ansteuereinrichtung (2) eingeschaltet ist, wodurch das elektrische Energieverbrauchselement (6) durch den zweiten Halbleiterschalter (T2) elektrisch überbrückt wird und hierdurch das von der Spule (L) erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) durch die erste Diode (D1) reduziert wird, wobei, wenn der Aktuator (1) nach dessen Betätigung mit einer gegenüber der ersten Zeitverzögerung kürzeren zweiten Zeitverzögerung eine Aktuatorkraft erzeugen soll, der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I) von der Ansteuereinrichtung (2) reduziert wird und der zweite Halbleiterschalter (T2) von der Ansteuereinrichtung (2) ausgeschaltet wird, wodurch das von der Spule (L) erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) durch das elektrische Energieverbrauchselement (6) und die erste Diode (D1) reduziert wird.
Verfahren zum Ansteuern einer Spule (L) eines elektromagnetisch betriebenen Aktuators (1) mit einer Steuereinrichtung (4') nach einem der Ansprüche 3 bis 8 oder nach einem der Ansprüche 9 bis 11, soweit diese auf einen der Ansprüche 3 bis 8 zurückbezogen sind, wobei durch Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) mittels der Ansteuereinrichtung (2') der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I), der den Aktuator (1) steuert, gesteuert wird, wobei, wenn der erste Halbleiterschalter (T1) eingeschaltet ist, der elektrische Energiespeicher (C) der Speicherschaltung (3) von der Ansteuereinrichtung (2') aufgeladen wird und hierdurch der zweite Halbleiterschalter (T2) eingeschaltet wird, wobei der zweite Halbleiterschalter (T2) durch die Speicherschaltung (3) für eine bestimmte Zeitdauer nach einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) im eingeschalteten Zustand verbleibt, wobei bei eingeschaltetem zweiten Halbleiterschalter (T2) das elektrische Energieverbrauchselement (6) durch den zweiten Halbleiterschalter (T2) elektrisch überbrückt wird und hierdurch das von der Spule (L) erzeugte Magnetfeld bei einem Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) bis zum Ablauf der bestimmten Zeitdauer durch die erste Diode (D1) reduziert wird, wobei, wenn der Aktuator (1) eine Aktuatorkraft erzeugen soll, von der Ansteuereinrichtung (2') der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I) reduziert wird, indem die Zeitdauer, die der erste Halbleiterschalter (T1) ausgeschaltet ist, bis er im Rahmen des Ein- und Ausschaltens des ersten Halbleiterschalters (T1) wieder eingeschaltet wird, erhöht wird oder indem der erste Halbleiterschalter (T1) dauerhaft ausgeschaltet wird, wobei, wenn die Zeitdauer, die der erste Halbleiterschalter (T1) ausgeschaltet ist, die bestimmte Zeitdauer überschreitet, der zweite Halbleiterschalter (T2) ausgeschaltet wird und hierdurch das von der Spule (L) erzeugte Magnetfeld bei ausgeschaltetem ersten Halbleiterschalter (T1) durch das elektrische Energieverbrauchselement (6) und die erste Diode (D1) reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16 soweit diese auf Anspruch 9, zurückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch moduliertes, insbesondere durch pulsbreitenmoduliertes, Ein- und Ausschalten des ersten Halbleiterschalters (T1) mittels der Ansteuereinrichtung (2) der durch die Spule (L) hindurchfließende elektrische Strom (I), der den Aktuator (1) steuert, gesteuert wird.