JP2001053348A - Device for charging or discharging plural piezoelectric elements - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の圧電素子を
充電および放電するための装置、並びに複数の圧電素子
の充電および放電方法に関する。The present invention relates to a device for charging and discharging a plurality of piezoelectric elements, and a method for charging and discharging a plurality of piezoelectric elements.
【０００２】[0002]
【従来の技術】本発明で取り扱う圧電素子は、それに限
定されるものではないがとりわけアクチュエータないし
調整素子として使用される圧電素子である。圧電素子は
このような目的のために使用することができる。なぜな
ら圧電素子は公知のように、これに印加される電圧、ま
たはこれに調整される電圧に依存して収縮または拡張す
るからである。2. Description of the Related Art Piezoelectric elements used in the present invention include, but are not limited to, piezoelectric elements used as actuators or adjusting elements. Piezoelectric elements can be used for such purposes. This is because, as is known, the piezoelectric element contracts or expands depending on the voltage applied thereto or adjusted thereto.
【０００３】圧電素子による調整素子の実際的実現は、
該当する調整素子が高速および／または頻繁に運動を実
行すべき場合に有利である。[0003] The practical realization of an adjustment element by means of a piezoelectric element is:
It is advantageous if the corresponding adjusting element is to perform fast and / or frequent movements.
【０００４】圧電素子を調整素子として使用すること
は、とりわけ内燃機関用の燃料噴射ノズルで有利である
ことが示されている。圧電素子を自動車噴射ノズルで使
用することについては例えばＥＰ０３７１４６９Ｂ１お
よびＥＰ０３７９１８２Ｂ１を参照されたい。[0004] The use of piezoelectric elements as adjusting elements has proved to be particularly advantageous in fuel injection nozzles for internal combustion engines. See, for example, EP 0 371 469 B1 and EP 0 379 182 B1 for the use of piezoelectric elements in automotive injection nozzles.
【０００５】圧電素子は容量性素子であり、前にすでに
述べたようにそれぞれの充電状態、ないしこれに調整ま
たは印加される電圧に相応して縮小および拡張する。[0005] Piezoelectric elements are capacitive elements, which shrink and expand in response to their respective state of charge, or to the voltage adjusted or applied thereto, as already described above.
【０００６】圧電素子の充電と放電は、例えば図５に示
した装置により行うことができる。The charging and discharging of the piezoelectric element can be performed by, for example, the apparatus shown in FIG.
【０００７】実施例で充電すべき圧電素子は図５に参照
符号１により示されている。The piezoelectric element to be charged in the embodiment is designated by the reference numeral 1 in FIG.
【０００８】図５からわかるように、圧電素子の一方の
端子は持続的にアース（アースは電圧源の第１の極と接
続されている）と接続されており、これに対して圧電素
子の他方の端子はコイル２と、充電スイッチ３およびダ
イオード４からなる並列回路とを介して電圧源の第２の
極と接続され、コイル２と、放電スイッチ５およびダイ
オード６からなる並列回路とを介して電圧源の第１の極
と接続される。As can be seen from FIG. 5, one terminal of the piezoelectric element is permanently connected to ground (earth is connected to the first pole of the voltage source), whereas the other end of the piezoelectric element is connected to ground. The other terminal is connected to the second pole of the voltage source via the coil 2 and a parallel circuit including the charging switch 3 and the diode 4, and is connected via the coil 2 and a parallel circuit including the discharging switch 5 and the diode 6. Connected to the first pole of the voltage source.
【０００９】電圧源は容量性特性を有する素子（この実
施例では例えばバッファコンデンサ９）により形成され
る。コンデンサ９はバッテリー７（例えば自動車バッテ
リー）と、これに後置接続された直流電圧変換器８によ
り充電される。直流電圧変換器８はバッテリー電圧（例
えば１２Ｖ）を実質的に任意の別の直流電圧に変換し、
コンデンサ９をこの電圧に充電する。The voltage source is formed by an element having a capacitive characteristic (for example, a buffer capacitor 9 in this embodiment). The capacitor 9 is charged by a battery 7 (for example, an automobile battery) and a DC voltage converter 8 connected to the battery 7. The DC voltage converter 8 converts a battery voltage (for example, 12 V) to substantially any other DC voltage,
The capacitor 9 is charged to this voltage.
【００１０】圧電素子１の充電は、容量性特性を有する
素子（コンデンサ９）から誘導性特性を有する素子（こ
の実施例ではコイル２）を介して圧電素子へ電荷搬送す
ることにより行い、放電は反対に行われる。The charging of the piezoelectric element 1 is performed by transferring charges from the element having a capacitive characteristic (capacitor 9) to the piezoelectric element via the element having an inductive characteristic (the coil 2 in this embodiment). The opposite is done.
【００１１】圧電素子１の充電および放電はこの実施例
ではクロックで行われる。すなわち、充電スイッチ３と
放電スイッチ５は充電過程ないし放電過程の間、反復し
て閉成および開放される。In this embodiment, charging and discharging of the piezoelectric element 1 are performed by a clock. That is, the charging switch 3 and the discharging switch 5 are repeatedly closed and opened during the charging process or the discharging process.
【００１２】ここで調整される比については後で図６か
ら図９に基づいて説明する。これらの図のうち図６と図
７は圧電素子１の充電を示し、図８と図９は圧電素子１
の放電を示す。The ratio adjusted here will be described later with reference to FIGS. 6 and 7 show charging of the piezoelectric element 1 and FIGS. 8 and 9 show the charging of the piezoelectric element 1.
Shows the discharge of
【００１３】充電スイッチ３および放電スイッチ５は、
圧電素子１の充電または放電が行われないときには開放
している。この状態で図５に示した回路は定常状態にあ
る。すなわち圧電素子１はその充電状態を実質的に変化
せず維持し、電流は流れない。The charge switch 3 and the discharge switch 5
It is open when the piezoelectric element 1 is not charged or discharged. In this state, the circuit shown in FIG. 5 is in a steady state. That is, the piezoelectric element 1 maintains its charged state without substantially changing, and no current flows.
【００１４】圧電素子１の充電の開始と共に充電スイッ
チ３が反復して閉成および開放される。ここで放電スイ
ッチ５は開放されたままである。When the charging of the piezoelectric element 1 is started, the charging switch 3 is repeatedly closed and opened. Here, the discharge switch 5 remains open.
【００１５】充電スイッチ３が閉成すると、図６に示し
た関係が調整される。すなわち、圧電素子１，コンデン
サ９，コイル２からなる直列の閉じた電流回路が形成さ
れ、この電流回路には図６に矢印により示したように電
流ｉLE（ｔ）が流れる。この電流によりコイル２にはエ
ネルギーが蓄積される。コイル２のエネルギー流はコン
デンサ９と圧電素子１との間の正の電位差により生じ
る。When the charging switch 3 is closed, the relationship shown in FIG. 6 is adjusted. That is, a series closed current circuit including the piezoelectric element 1, the capacitor 9, and the coil 2 is formed, and a current iLE (t) flows through the current circuit as indicated by an arrow in FIG. Energy is stored in the coil 2 by this current. The energy flow of the coil 2 is caused by a positive potential difference between the capacitor 9 and the piezoelectric element 1.
【００１６】充電スイッチ３が閉成して短時間後（例え
ば数μｓ）に充電スイッチは再び開放され、図７に示し
た関係が調整される。すなわち、圧電素子１，ダイオー
ド６およびコイル２からなる直列の閉じた電流回路が形
成され、ここには図７に矢印により示されたように電流
ｉLA（ｔ）が流れる。この電流により、コイル２に蓄積
されたエネルギーは完全に圧電素子１へ流れる。圧電素
子へのエネルギー供給に相応して、これに調整される電
圧およびその外寸も増大する。コイル２から圧電素子１
へのエネルギー搬送が行われた後、回路は図１による前
記の定常状態に再び達する。Shortly after the charging switch 3 is closed (for example, several μs), the charging switch is opened again, and the relationship shown in FIG. 7 is adjusted. That is, a series closed current circuit including the piezoelectric element 1, the diode 6, and the coil 2 is formed, and the current iLA (t) flows therein as shown by an arrow in FIG. Due to this current, the energy stored in the coil 2 completely flows to the piezoelectric element 1. Corresponding to the supply of energy to the piezoelectric element, the voltage to which it is adjusted and its external dimensions also increase. From the coil 2 to the piezoelectric element 1
After energy transfer to the circuit has taken place, the circuit again reaches the above-mentioned steady state according to FIG.
【００１７】次に、またはすでに前もって、またはそれ
から初めて（充電過程の所望の時間経過に応じて）、充
電スイッチ３は新たに閉成され、再び開放される。ここ
では前記の過程が繰り返される。充電スイッチ３の新た
な閉成および開放により、圧電素子１に蓄積されたエネ
ルギーは増大し（圧電素子にすでに蓄積されたエネルギ
ーと新たに供給されたエネルギーとが加算される）、相
応にして圧電素子に調整される電圧とその外寸も増大す
る。Next or already before or only after that (depending on the desired time of the charging process), the charging switch 3 is newly closed and opened again. Here, the above process is repeated. With the new closing and opening of the charging switch 3, the energy stored in the piezoelectric element 1 increases (the energy already stored in the piezoelectric element and the newly supplied energy are added) and the piezoelectric element is correspondingly increased. The voltage adjusted for the element and its outer dimensions also increase.
【００１８】前記の充電スイッチ３の閉成および開放を
何回も繰り返せば、圧電素子に調整される電圧は上昇
し、圧電素子も段階的に膨張する。If the charging switch 3 is repeatedly closed and opened a number of times, the voltage adjusted for the piezoelectric element increases, and the piezoelectric element expands stepwise.
【００１９】充電スイッチ３が所定の回数だけ閉成およ
び開放されるか、または圧電素子１が所望の充電状態に
達すると、圧電素子の充電は充電スイッチ３を開放して
おくことにより終了する。When the charging switch 3 is closed and opened a predetermined number of times, or when the piezoelectric element 1 reaches a desired charging state, the charging of the piezoelectric element is terminated by keeping the charging switch 3 open.
【００２０】圧電素子１を再び放電すべき場合には、放
電スイッチ５を反復して閉成および開放する。このとき
充電スイッチ３は開放されたままである。When the piezoelectric element 1 is to be discharged again, the discharge switch 5 is repeatedly closed and opened. At this time, the charging switch 3 remains open.
【００２１】放電スイッチ５が閉成すると、図８に示し
た関係が調整される。すなわち、圧電素子１とコイル２
からなる直列の閉じた電流回路が形成され、これに図８
に矢印で示したように電流ｉEE（ｔ）が流れる。この電
流により、圧電素子に蓄積されたエネルギー（その一
部）がコイル２へ搬送される。圧電素子１からコイル２
へのエネルギー搬送に相応して、圧電素子に調整される
電圧とその外寸は減少する。When the discharge switch 5 is closed, the relationship shown in FIG. 8 is adjusted. That is, the piezoelectric element 1 and the coil 2
A series closed current circuit consisting of
The current iEE (t) flows as shown by the arrow in FIG. Due to this current, the energy (part thereof) stored in the piezoelectric element is transferred to the coil 2. Piezoelectric element 1 to coil 2
In response to the energy transfer to the piezoelectric element, the voltage set on the piezoelectric element and its external dimensions are reduced.
【００２２】放電スイッチ５の閉成後、短時間（例えば
数μｓ）でこれが開放されると、図９に示した関係が調
整される。すなわち、圧電素子１，コンデンサ９，ダイ
オード４およびコイル２からなる直列の閉じた電流回路
が形成され、この電流回路に図９に矢印で示したように
電流ｉEA（ｔ）が流れる。この電流により、コイル２に
蓄積されたエネルギーは完全にコンデンサ９に逆供給さ
れる。コイル２からコンデンサ９へエネルギー搬送が行
われた後、回路は再び図１に示した前記の定常状態に達
する。When the discharge switch 5 is opened in a short time (for example, several μs) after the discharge switch 5 is closed, the relationship shown in FIG. 9 is adjusted. That is, a series closed current circuit composed of the piezoelectric element 1, the capacitor 9, the diode 4 and the coil 2 is formed, and the current iEA (t) flows through this current circuit as shown by an arrow in FIG. With this current, the energy stored in the coil 2 is completely supplied back to the capacitor 9. After the energy transfer from the coil 2 to the capacitor 9 has taken place, the circuit again reaches the above-mentioned steady state shown in FIG.
【００２３】次に、まはたすでに前もって、またはそれ
から初めて（放電過程の所望の時間経過に応じて）、放
電スイッチ５は新たに閉成され、再び開放される。ここ
では前記の過程が繰り返される。放電スイッチ５の新た
な閉成および開放により、圧電素子１に蓄積されたエネ
ルギーはさらに減少し、相応して圧電素子に調整される
電圧、およびその外寸も同じように減少する。Next, or already before or only after that (depending on the desired duration of the discharge process), the discharge switch 5 is newly closed and opened again. Here, the above process is repeated. With the new closing and opening of the discharge switch 5, the energy stored in the piezo element 1 is further reduced, and the voltage regulated in the piezo element, and its outer dimensions, are correspondingly reduced.
【００２４】放電スイッチ５の前記の閉成および開放を
何回も繰り返せば、圧電素子に調整される電圧と、圧電
素子の外寸も段階的に減少する。If the above-mentioned closing and opening of the discharge switch 5 are repeated many times, the voltage adjusted for the piezoelectric element and the outer dimensions of the piezoelectric element also decrease stepwise.
【００２５】放電スイッチ５が所定の回数、閉成および
開放されるか、および／または圧電素子が所望の放電状
態に達すると、圧電素子の放電は放電スイッチ５を開放
したままにすることにより終了する。When the discharge switch 5 has been closed and opened a predetermined number of times and / or the piezoelectric element has reached a desired discharge state, the discharge of the piezoelectric element is terminated by leaving the discharge switch 5 open. I do.
【００２６】前記のようにして、１つの圧電素子だけで
なく多数の圧電素子を充電および放電することができ
る。As described above, not only one piezoelectric element but also many piezoelectric elements can be charged and discharged.
【００２７】このことを可能にする回路が図１０に示さ
れている。図１０の回路は、請求項１の上位概念による
装置である。The circuit which makes this possible is shown in FIG. The circuit of FIG. 10 is a device according to the generic concept of claim 1.
【００２８】図１０に示した回路は図５に示した回路に
基づくものであり、相応する素子には同じ参照符号が付
してある。The circuit shown in FIG. 10 is based on the circuit shown in FIG. 5, and the corresponding elements have the same reference characters.
【００２９】図５の回路と図１０の回路との主たる相違
点は、図５の圧電素子１の代わりに多数の圧電分岐路１
１，１２，...１ｎからなる並列回路が設けられている
ことで,ある。ここで各圧電分岐路は、圧電素子１１1、
１２1,...,１ｎ1と、選択スイッチ１１2、１２2,..,１
ｎ2およびダイオード１１3、１２3,..,１ｎ3からなる並
列回路とから形成される直列回路からなる。The main difference between the circuit of FIG. 5 and the circuit of FIG. 10 is that instead of the piezoelectric element 1 of FIG.
That is, a parallel circuit consisting of 1, 12,... 1n is provided. Here, each piezoelectric branch path includes a piezoelectric element 11 1 ,
12 1 , ..., 1n 1 and selection switches 11 2 , 12 2 , .., 1
n 2 and diode 11 3, 12 3, .., a series circuit formed of a parallel circuit consisting of 1n 3.
【００３０】さらなる相違点は、圧電素子１１1、１
２1,...,１ｎ1、正解に言えばこれらを含む圧電分岐路
は直接にではなく、抵抗３３を介して“のみ”アースと
接続されており、この構成に並列に、抵抗３１と、スト
ップスイッチ３２およびダイオード３４からなる並列回
路との直列回路が設けられていることである。A further difference is that the piezoelectric elements 11 1 , 1
2 1 ,..., 1 n 1 , to be correct, the piezoelectric branches containing them are not directly, but are connected to the “only” ground via a resistor 33, and in parallel with this configuration, , A series circuit including a parallel circuit including the stop switch 32 and the diode 34 is provided.
【００３１】第１の抵抗３１，ストップスイッチ３２お
よびダイオード３４は、圧電素子１１1、１２1,...,１
ｎ1を完全に放電するために用いる（これらが通常の放
電により完全に放電されなかった場合）。ストップスイ
ッチ３２は有利には通常の放電（放電スイッチ５を介し
たクロック放電）後に閉成される。このスイッチが閉じ
ると、圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1は抵抗３１と３
３を介して短絡され、場合により圧電素子１１1、１
２1,...,１ｎ1に残る残留電荷が除去される。The first resistor 31, the stop switch 32, and the diode 34 are composed of the piezoelectric elements 11 1 , 12 1 ,.
used to completely discharge n 1 (if they have not been completely discharged by conventional discharge). The stop switch 32 is preferably closed after a normal discharge (clock discharge via the discharge switch 5). When this switch is closed, the piezoelectric element 11 1, 12 1, ..., 1n 1 are resistor 31 and 3
3 and, possibly, the piezoelectric elements 11 1 , 1
The residual charges remaining in 2 1 ,..., 1n 1 are removed.
【００３２】第２の抵抗３３は、圧電素子の充電および
放電時に流れる電流を設定するために用いる。この電流
が既知であれば、圧電素子の充電および放電を制御する
ことができる。とりわけ電流の大きさに依存して充電ス
イッチ３および放電スイッチ５を閉成および開放するこ
とにより、充電電流および放電電流を所定の平均値に調
整することができ、および／または所定の最大値および
／または最小値を上回ったり下回ったりしないようにで
きる。The second resistor 33 is used to set a current flowing during charging and discharging of the piezoelectric element. If this current is known, the charging and discharging of the piezoelectric element can be controlled. In particular, by closing and opening the charging switch 3 and the discharging switch 5 depending on the magnitude of the current, the charging current and the discharging current can be adjusted to a predetermined average value and / or a predetermined maximum value and And / or not above or below the minimum value.
【００３３】ダイオード３４は負の電圧が圧電素子に発
生するのを阻止する。なぜなら、圧電素子がこれにより
場合により破壊されることがあるからである。The diode 34 prevents a negative voltage from being generated in the piezoelectric element. This is because the piezoelectric element may be destroyed as a result.
【００３４】個々の圧電分岐路にある選択スイッチ／ダ
イオード対、すなわち圧電分岐路１１の選択スイッチ１
１2とダイオード１１3、圧電分岐路１２の選択スイッチ
１２ 2とダイオード１２3、および圧電分岐路１ｎの選択
スイッチ１ｎ2とダイオード１ｎ3は、寄生ダイオードを
備えた電子スイッチ、例えばＭＯＳ−ＦＥＴにより実現
することができる。ダイオード１１3、１２3,...,１ｎ3
は、選択スイッチ１１2、１２2,...,１ｎ2をＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ、またはその他の寄生ダイオードを備えたスイッチ
により実現すれば自動的に備わる。Selection switches / das on individual piezoelectric branches
Iodine pair, ie, selection switch 1 for piezoelectric branch 11
1TwoAnd diode 11ThreeSwitch for selecting the piezoelectric branch path 12
12 TwoAnd diode 12Three, And selection of piezoelectric branch 1n
Switch 1nTwoAnd diode 1nThreeReplaces the parasitic diode
Realized by equipped electronic switch, for example, MOS-FET
can do. Diode 11Three, 12Three, ..., 1nThree
Is the selection switch 11Two, 12Two, ..., 1nTwoIs MOS-F
Switches with ET or other parasitic diodes
Automatically provided if realized by
【００３５】相応のことがストップスイッチ３２とダイ
オード３４に対しても当てはまる。The same applies to the stop switch 32 and the diode 34.
【００３６】圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1の充電お
よび放電は、図５の圧電素子１の充電および放電と同じ
ように行われる。すなわち、充電のためには充電スイッ
チ３が繰り返し閉成および開放され、放電のためには放
電スイッチ５が繰り返し閉成および開放される。The charging and discharging of the piezoelectric elements 11 1 , 12 1 ,..., 1n 1 are performed in the same manner as the charging and discharging of the piezoelectric element 1 in FIG. That is, the charging switch 3 is repeatedly closed and opened for charging, and the discharging switch 5 is repeatedly closed and opened for discharging.
【００３７】どの圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1を充
電スイッチ３の反復的閉成および開放の際に充電するか
は、選択スイッチ１１2、１２2,...,１ｎ2により決めら
れる。すなわちその選択スイッチ１１2、１２2,...,１
ｎ2が、充電スイッチ３の反復的閉成および開放の間に
閉じている全ての圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1が充
電される。Which of the piezoelectric elements 11 1 , 12 1 ,..., 1n 1 is charged when the charge switch 3 is repeatedly closed and opened is determined by the selection switches 11 2 , 12 2 ,. Determined by 2 . That is, the selection switches 11 2 , 12 2 ,.
All the piezoelectric elements 11 1 , 12 1 ,..., 1 n 1 whose n 2 is closed during the repetitive closing and opening of the charging switch 3 are charged.
【００３８】充電すべき圧電素子１１1、１２1,...,１
ｎ1の所属の選択スイッチ１１2、１２2,...,１ｎ2によ
る選択、および該当するスイッチの開放による選択の中
止は通常は充電過程の外で行われる。しかし特別の場
合、例えば複数の圧電素子１１ 1、１２1,...,１ｎ1を同
時に異なる強度で充電すべき場合には、選択スイッチ１
１2、１２2,...,１ｎ2の開放および閉成を充電過程中に
行うことができる。The piezoelectric element 11 to be charged1, 121, ..., 1
n1Selection switch 11 belonging toTwo, 12Two, ..., 1nTwoBy
Selection, and selection by opening the corresponding switch
Shutdown usually occurs outside the charging process. But a special place
If, for example, a plurality of piezoelectric elements 11 1, 121, ..., 1n1The same
If you need to charge the battery with different intensity, select switch 1
1Two, 12Two, ..., 1nTwoOpening and closing during the charging process
It can be carried out.
【００３９】選択された圧電素子１１1、１２1,...,１
ｎ1の充電時に調整される過程は実質的に図５の回路で
調整される過程と同じである。図６と図７およびこれに
関連する説明も当てはまる。ただ１つの相違点は、圧電
素子１ではなく、圧電素子１１ 1、１２1,...,１ｎ1の１
つまたは複数が充電されることである。The selected piezoelectric element 111, 121, ..., 1
n1The process that is adjusted when charging is substantially the circuit of FIG.
It is the same as the adjustment process. 6 and 7 and this
Relevant explanations also apply. The only difference is the piezoelectric
Piezoelectric element 11 instead of element 1 1, 121, ..., 1n1Of 1
One or more are to be charged.
【００４０】圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1の放電
は、配属された選択スイッチ１１2、１２2,...,１ｎ2の
位置に依存せずに行われる。なぜなら圧電素子の放電に
作用する放電電流はそれぞれの圧電素子に配属されたダ
イオード１１3、１２3,...,１ｎ3を介して流れることが
できるからである。従って放電過程により、完全にまた
は部分的に充電された圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1
全てが放電される。The piezoelectric element 11 1, 12 1, ..., discharge 1n 1 are assigned to the selected switch 11 2, 12 2, ..., are performed independently of the position of 1n 2. This is because the discharge current acting on the discharge of the piezoelectric elements can flow through the diodes 11 3 , 12 3 ,..., 1n 3 assigned to each piezoelectric element. Therefore, the piezoelectric elements 11 1 , 12 1 ,..., 1n 1 fully or partially charged by the discharging process.
Everything is discharged.
【００４１】圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1の放電時
に調整された過程は実質的に、図５の回路で調整される
過程と同じである。図８と図９、およびこれに関連する
説明が当てはまる。ただ１つの相違点は、圧電素子１で
はなく圧電素子１１1、１２1,...,１ｎ1が放電されるこ
とである。The process adjusted during the discharge of the piezoelectric elements 11 1 , 12 1 ,..., 1n 1 is substantially the same as the process adjusted in the circuit of FIG. 8 and 9 and the related description apply. Only one difference is that the piezoelectric element 11 1 rather than piezoelectric element 1, 12 1, ..., is that 1n 1 is discharged.
【００４２】複数の圧電素子の充電および放電をただ１
つの充放電装置により行うことは有利である。なぜなら
これにより、複数の圧電素子の充電および放電に掛かる
コストが小さく抑えられるからである。Only one charge and discharge of a plurality of piezoelectric elements
It is advantageous to carry out with one charging / discharging device. This is because the cost for charging and discharging the plurality of piezoelectric elements can be reduced.
【００４３】しかし存在する複数の圧電素子を相互に依
存せずに充電および／または放電しなければならないこ
ともある。圧電素子を自動車噴射ノズルのアクチュエー
タとして使用する場合がそうであり、第１のシリンダに
おける主噴射の間に同時に他のシリンダで予噴射または
後噴射を行わなければならないことがある。In some cases, however, the existing piezoelectric elements must be charged and / or discharged independently of one another. This is the case when a piezo element is used as an actuator for a motor vehicle injection nozzle, and it may be necessary to pre-inject or post-inject another cylinder simultaneously during the main injection in the first cylinder.
【００４４】このことは、主噴射と予噴射ないし後噴射
が、正確に言えば、これらに作用するそれぞれの圧電素
子の充電および放電が相互に影響してはならないので問
題となる。This poses a problem because the main injection and the pre-injection or the post-injection, to be precise, do not influence the charging and discharging of the respective piezoelectric elements acting on them.
【００４５】相互に完全に依存せずに複数の圧電素子を
充電および放電することは、図１０の装置によっても保
証されないか、または条件付きでしか保証されない。例
えば所定の圧電素子を残りの圧電素子に影響を与えずに
放電することは不可能である。そのため、主噴射、予噴
射および／または後噴射を図１０の装置を使用したので
は完全に相互に独立して実行することができない。その
ため該当する機関を全ての条件下で最適に駆動すること
はできない。Charging and discharging a plurality of piezoelectric elements completely independently of each other is not guaranteed, or only conditionally, by the device of FIG. For example, it is impossible to discharge a given piezoelectric element without affecting the remaining piezoelectric elements. Therefore, the main injection, the pre-injection, and / or the post-injection cannot be performed completely independently of each other by using the apparatus of FIG. Therefore, the corresponding engine cannot be optimally driven under all conditions.
【００４６】[0046]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、請求
項１の上位概念に記載の装置および請求項７の上位概念
に記載の方法をさらに改善し、複数の圧電素子を最小の
コストで相互に依存せずに充電および放電が可能である
ようにすることである。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to further improve the device according to the preamble of claim 1 and the method according to the preamble of claim 7 so that a plurality of piezoelectric elements can be produced with minimum cost. It is to be able to charge and discharge independently of each other.
【００４７】[0047]
【課題を解決するための手段】この課題は本発明の装置
により、圧電素子を１つまたは複数の圧電素子を含む群
に分割し、これらの群が相互に依存せずに充電および放
電されるように構成して解決される。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to divide a piezoelectric element into groups comprising one or more piezoelectric elements, the groups being charged and discharged independently of one another, by means of the device according to the invention. It is configured and solved.
【００４８】本発明の方法によれば、充電および放電の
前に、存在する圧電素子の一部をそれぞれ含む群のうち
どの群が、充電または放電される圧電素子に関与するか
を設定する。According to the method of the present invention, before charging and discharging, it is set which of the groups respectively including a part of the existing piezoelectric element is involved in the piezoelectric element to be charged or discharged.
【００４９】[0049]
【発明の実施の形態】圧電素子群の数および構成が適切
であれば、全ての圧電素子をただ１つの充放電装置によ
り相互に依存せずに充電および放電することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS With the proper number and configuration of the group of piezoelectric elements, all the piezoelectric elements can be charged and discharged independently of one another by a single charging / discharging device.
【００５０】このような手段自体は、圧電素子が多数あ
る場合には重要でないと見なすことができる。なるほ
ど、種々の圧電素子を非常に短時間に順次、充電および
／または放電しなければならないときには問題が生じる
ことがある。しかしこのような交差は、圧電素子の充電
および放電時間が非常に短いためほとんど生じることは
なく、必要に応じて充電および／または放電時点を僅か
にずらすことにより比較的問題なく取り扱うことができ
る。Such a means itself can be considered insignificant when there are many piezoelectric elements. Indeed, problems can arise when the various piezoelectric elements have to be charged and / or discharged sequentially in a very short time. However, such intersections occur very little because the charging and discharging times of the piezoelectric element are so short that they can be handled without problems by shifting the charging and / or discharging times slightly if necessary.
【００５１】本発明の有利な改善系多は従属請求項に記
載されている。Advantageous refinements of the invention are described in the dependent claims.
【００５２】[0052]
【実施例】充電および放電を以下詳細に説明する圧電素
子がこの実施例では、内燃機関の噴射ノズル（とりわけ
いわゆるコモンレールインジョクション）での調整素子
である。しかしこのような圧電素子の使用に制限される
ものではなく、圧電素子は基本的に任意の装置で任意の
目的のために使用することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In this embodiment, a piezoelectric element whose charging and discharging are described in detail below is a regulating element in an injection nozzle of an internal combustion engine, in particular a so-called common rail injection. However, the use of such a piezoelectric element is not limited, and the piezoelectric element can be basically used in any device and for any purpose.
【００５３】以下に説明する、圧電素子を充電するため
の方法および装置では、充電および放電が図１０の装置
と同じように行われる。In the method and apparatus for charging a piezoelectric element described below, charging and discharging are performed in the same manner as in the apparatus of FIG.
【００５４】（図１から図３に示した）以下に詳細に説
明する装置の構造は、ほぼ図１０の装置の構造と一致す
る。同じ参照符号により示された素子は相互に相応し、
繰り返しを避けるため再度説明しない。図５から図１０
に関連する実施例を参照されたい。The structure of the device described in detail below (shown in FIGS. 1 to 3) substantially corresponds to the structure of the device of FIG. Elements denoted by the same reference numerals correspond to each other,
It will not be described again to avoid repetition. 5 to 10
See examples related to
【００５５】しかし図１０に示した装置とは異なり、複
数の圧電素子がそれぞれ１つまたは複数の圧電素子を含
む群（バンク）に分割され、これらの群は相互に依存せ
ずに充電および放電される。However, unlike the device shown in FIG. 10, a plurality of piezoelectric elements are divided into groups (banks) each containing one or a plurality of piezoelectric elements, and these groups are independent of each other for charging and discharging. Is done.
【００５６】新規の装置のこの実施例（図１から図３）
では、既存の圧電素子が２つの圧電素子群に分割され
る。すなわち、第１の群Ｂ１と第２の群Ｂ２に分割され
る。既存の圧電素子を任意に多数の群に分割できること
はすでに述べた。This embodiment of the new device (FIGS. 1 to 3)
Then, the existing piezoelectric element is divided into two piezoelectric element groups. That is, it is divided into a first group B1 and a second group B2. It has already been mentioned that existing piezoelectric elements can be arbitrarily divided into a number of groups.
【００５７】第１の群Ｂ１は圧電素子１１1から１ｎ1を
有し、第２の群Ｂ２は圧電素子２１ 1から２ｎ1を有す
る。個々の群に含まれる圧電素子の数は相互に依存せず
に任意に選択できる。The first group B1 includes the piezoelectric element 111From 1n1To
The second group B2 includes the piezoelectric element 21 1From 2n1Have
You. The number of piezoelectric elements in each group is independent of each other
Can be arbitrarily selected.
【００５８】圧電素子は並列に接続された圧電分岐路１
１から１ｎ（群Ｂ１）と２１から２ｎ（群Ｂ２）の構成
部材であり、それぞれに圧電分岐路は図１０の装置の圧
電分岐路１１，１２，...,１ｎと同じように構成されて
いる。The piezoelectric element is a piezoelectric branch 1 connected in parallel.
1 to 1n (group B1) and 21 to 2n (group B2), each having a piezoelectric branch configured in the same way as the piezoelectric branch 11, 12,..., 1n of the device of FIG. ing.
【００５９】群Ｂ１とＢ２は前にすでに説明した相互に
並列に接続された回路部分の構成部材であり、相互に依
存しないで充電および放電される。ここで全ての群の充
電および放電はただ１つの（全ての群およびその圧電素
子に対して共通の）充放電装置により行われる。The groups B1 and B2 are components of the previously connected mutually parallel circuit parts and are charged and discharged independently of one another. Here, charging and discharging of all groups is performed by only one charging / discharging device (common to all groups and their piezoelectric elements).
【００６０】共通の充放電装置は、この実施例では図１
０の充放電装置と同じである。すなわちバッテリー７，
直流電圧変換器８，コンデンサ９，充電スイッチ３，ダ
イオード４，放電スイッチ５，ダイオード６，およびコ
イル２からなる。共通の充放電装置の構成に関しては制
限がないことを述べておく。任意の他の構成および／ま
たは動作の充放電装置も可能である。In this embodiment, a common charging / discharging device is shown in FIG.
0 is the same as the charging / discharging device. That is, battery 7,
It comprises a DC voltage converter 8, a capacitor 9, a charge switch 3, a diode 4, a discharge switch 5, a diode 6, and a coil 2. It should be noted that there is no limitation on the configuration of the common charging and discharging device. Charge and discharge devices of any other configuration and / or operation are possible.
【００６１】圧電素子のどの群が共通の充放電装置によ
りそれぞれ充電ないし放電されるかは、群選択スイッチ
により調整可能である。この実施例では、圧電素子の各
群にこのような群選択スイッチが配属されている。Which group of piezoelectric elements is charged or discharged by the common charging / discharging device can be adjusted by a group selection switch. In this embodiment, such a group selection switch is assigned to each group of the piezoelectric elements.
【００６２】図１に示された、後で詳細に説明する第１
の実施例では、この群選択スイッチが参照符号４２（第
１の群Ｂ１に対して）と５２（第２の群Ｂ２に対して）
により示されており、コイル２とそれぞれの群Ｂ１，Ｂ
２（コイル側の端子）との間に配置されている。The first one shown in FIG. 1 and described in detail later
In this embodiment, the group selection switches are designated by reference numerals 42 (for the first group B1) and 52 (for the second group B2).
And the coils 2 and their respective groups B1, B
2 (terminal on the coil side).
【００６３】群選択スイッチに並列にダイオード４１な
いし５１が設けられている。これらダイオード４１と５
１は、群選択スイッチがＭＯＳ−ＦＥＴとして実現され
る場合にはこれの寄生ダイオードにより形成することが
できる。Diodes 41 to 51 are provided in parallel with the group selection switch. These diodes 41 and 5
1 can be formed by a parasitic diode of the group selection switch if it is realized as a MOS-FET.
【００６４】群Ｂ１とＢ２のアース側端子は（図１０の
抵抗３３に相応する）抵抗３３を介してアースに接続さ
れている。The ground terminals of groups B1 and B2 are connected to ground via a resistor 33 (corresponding to resistor 33 in FIG. 10).
【００６５】この図１０の第１の抵抗３１，ストップス
イッチ３２およびダイオード３４も図１の装置に含まれ
ている。しかしこれらは、コイル２の群選択スイッチ側
端子とアースとの間に配置されている。The first resistor 31, stop switch 32 and diode 34 of FIG. 10 are also included in the device of FIG. However, these are arranged between the group selection switch side terminal of the coil 2 and the ground.
【００６６】第１の抵抗３１，ストップスイッチ３２，
第２の抵抗３３，およびダイオード３４は同じ参照符号
で図１０に示した素子とはやや配置が異なっているが、
その機能および作用は同じである。第１の抵抗３１，ス
トップスイッチ３２，第２の抵抗３３，およびダイオー
ド３４の配置を変更することにより、これらの素子を全
ての群に対して共通の素子として使用することができ
る。The first resistor 31, the stop switch 32,
The arrangement of the second resistor 33 and the diode 34 is slightly different from that of the element shown in FIG.
Its function and action are the same. By changing the arrangement of the first resistor 31, the stop switch 32, the second resistor 33, and the diode 34, these elements can be used as common elements for all groups.
【００６７】群Ｂ１ないしＢ２の充電、正確に言えばこ
れに含まれる圧電素子の充電は、図５から図１０を参照
して説明したように行われ、群選択スイッチ４２と５２
の位置には依存しない。The charging of the groups B1 and B2, more precisely the charging of the piezoelectric elements contained therein, is performed as described with reference to FIGS. 5 to 10, and the group selection switches 42 and 52
Does not depend on the position of.
【００６８】圧電素子の放電も、図５から図１０に基づ
いて説明したように行われる。しかしそれぞれの群の圧
電素子を放電するために、配属された群選択スイッチ４
２および５２を閉成しなければならない。The discharge of the piezoelectric element is performed as described with reference to FIGS. However, in order to discharge the piezoelectric elements of each group, the assigned group selection switches 4
2 and 52 must be closed.
【００６９】群の数を適切に選択し、既存の圧電素子を
群に適切に分割すれば、圧電素子を相互に依存しないで
充電および放電することができる。By appropriately selecting the number of groups and appropriately dividing the existing piezoelectric elements into groups, the piezoelectric elements can be charged and discharged independently of each other.
【００７０】これは、第１のシリンダで主噴射を実行す
る間に第２のシリンダで予噴射または後噴射を実行すべ
き場合である。ここでは主噴射はｔ１＝１００μｓとｔ
２＝５００μｓの間で、予噴射または後噴射はｔ３＝３
００μｓで実行すべきである。This is a case where the pre-injection or the post-injection is to be executed in the second cylinder while the main injection is being executed in the first cylinder. Here, the main injection is t1 = 100 μs and t
Between 2 = 500 μs, pre-injection or post-injection is t3 = 3
Should run in 00 μs.
【００７１】このことは後で詳細に説明するように、第
１のシリンダの燃料噴射ノズルに含まれる圧電素子を圧
電素子の第１の群Ｂ１に含め、第２のシリンダの燃料噴
射ノズルに含まれる圧電素子を圧電素子の第２の群Ｂ２
に含めるようにすれば問題なく実行できる。As will be described in detail later, this includes the piezoelectric element included in the fuel injection nozzle of the first cylinder in the first group B1 of piezoelectric elements and the piezoelectric element included in the fuel injection nozzle of the second cylinder. The second group B2 of piezoelectric elements
Can be executed without any problem.
【００７２】ここでは、第１のシリンダの燃料噴射ノズ
ルに含まれる圧電素子が圧電素子１１1であり、第２の
シリンダの燃料噴射ノズルに含まれる圧電素子が圧電素
子２１1であることが前提である。[0072] Here, the piezoelectric element included in the fuel injection nozzle of the first cylinder is the piezoelectric element 11 1, assumes that the piezoelectric element included in the fuel injection nozzle of the second cylinder is a piezoelectric element 21 1 It is.
【００７３】図４は、上側半分に群選択スイッチ４２と
５２の制御のための制御信号を示し、下側半分に圧電素
子１１1および２１1で調整される電圧経過を示す。この
図４を参照して実施例を以下に説明する。[0073] Figure 4 is an upper half shows a control signal for controlling the group selection switches 42 and 52, shows the voltage course to be adjusted in the piezoelectric element 11 1 and 21 1 in the lower half. An embodiment will be described below with reference to FIG.
【００７４】図４からわかるように、圧電素子１１1お
よび２１1はまず放電され、群選択スイッチ４２と５２
は開放されている。時点ｔ＝約２０μｓで圧電素子１１
1の放電が開始する。この時点で該当する圧電素子が選
択スイッチ１１2の閉成により充電が選択され、同時に
充電スイッチ３が反復的に閉成および開放される。これ
により、圧電素子１１1は図４の下側半分に示されるよ
うに充電される。すでに前に述べた時点ｔ１＝１００μ
ｓで、圧電素子１１1は燃料噴射に必要な充電状態に達
し、充電を終了することができる。このために充電スイ
ッチ３の反復的閉成および開放が終了され、選択スイッ
チ１１2が開放される。その後、装置は定常状態にな
る。すなわち圧電素子の充電も放電も行われず、圧電素
子は実質的にその状態を変化せずに留まる。時点ｔ＝約
２００μｓで、圧電素子２１1の充電が開始する。この
時点で該当する圧電素子は選択スイッチ２１2の閉成に
より充電が選択され、同時に充電スイッチ３の反復的閉
成および開放が開始される。このことにより圧電素子２
１1は図４の下側半分に示すように充電される。前にす
でに述べた時点ｔ３＝３００μｓで圧電素子２１1は燃
料噴射に必要な充電状態に達し、充電を終了することが
できる。このために充電スイッチ３の反復的閉成および
開放が終了され、選択スイッチ２１2が開放される。そ
の後、この装置は再び定常状態になる。すなわち圧電素
子の充電も放電も行われず、圧電素子はその状態を実質
的に変化せずに留まる。数μｓ後で、圧電素子２１1の
充電により開始した予噴射または後噴射を終了すること
ができ、圧電素子２１1もまた再び放電される。このた
めに群選択スイッチ５２が閉成され、同時に放電スイッ
チ５が反復的に閉成および開放される。これにより圧電
素子２１1は図４の下側半分に示すように放電される。
時点ｔ＝約４００μｓで、圧電素子２１1は放電され、
放電を終了することができる。このために放電スイッチ
５の反復的閉成および開放が終了され、群選択スイッチ
５２が開放される。装置はその後、再び定常状態とな
り、圧電素子の充電も放電も行われず、圧電素子はその
状態を実質的に変化せずに留まる。第１の群選択スイッ
チ４２は、圧電素子２１1の放電中、開放されているか
ら、圧電素子２１1の放電は圧電素子１１1に何の影響も
及ぼさない。この圧電素子は充電されたままである。従
ってこれにより生じる主噴射はそのまま持続する。前に
述べた時点ｔ２＝５００μｓで主噴射を終了しなければ
ならず、従って圧電素子１１1は再び放電される。この
ために第１の群選択スイッチ４２が閉成され、同時に放
電スイッチ５の反復的閉成および開放が開始される。こ
れにより圧電素子１１1は図４の下側半分に示したよう
に放電される。時点ｔ＝約６００μｓで圧電素子１１1
は放電され、放電を終了することができる。このために
放電スイッチ５の反復的閉成および開放が終了され、群
選択スイッチ４２は開放される。すなわち圧電素子の充
電も放電も行われず、圧電素子は実質的にその状態を変
化せずに留まる。[0074] As can be seen from FIG. 4, the piezoelectric element 11 1 and 21 1 is first discharged, the group selection switches 42 52
Is open. At time t = about 20 μs, the piezoelectric element 11
The discharge of 1 starts. The corresponding piezoelectric element at the time is charged by closing the selector switch 11 2 is selected, the charge switch 3 is repeatedly closed and opened at the same time. Thus, the piezoelectric element 11 1 is charged as shown in the lower half of FIG. Time point t1 = 100 μ already described above
In s, it can be a piezoelectric element 11 1 reaches the charging state necessary for the fuel injection, and terminates the charging. Therefore iterative closing and opening of charge switch 3 is terminated, the selection switch 11 2 is opened. Thereafter, the device is in a steady state. That is, neither charging nor discharging of the piezoelectric element is performed, and the piezoelectric element remains substantially unchanged in its state. In time t = about 200 [mu] s, the charging of the piezoelectric element 21 1 is started. The piezoelectric element applicable at the time is selected charged by closing the selector switch 21 2, repetitive closing and opening of charging switch 3 is started simultaneously. This allows the piezoelectric element 2
1 1 is charged as shown in the lower half of FIG. The piezoelectric element 21 1 at the time t3 = 300 [mu] s already mentioned before reaching the state of charge required for fuel injection, it is possible to terminate the charging. Therefore iterative closing and opening of charge switch 3 is terminated, the selection switch 21 2 is opened. Thereafter, the device is again in a steady state. That is, neither charging nor discharging of the piezoelectric element is performed, and the state of the piezoelectric element remains substantially unchanged. Number μs later, it is possible to end the pre-injection or post-injection was initiated by charging the piezoelectric element 21 1, the piezoelectric element 21 1 is also discharged again. For this purpose, the group selection switch 52 is closed, and at the same time, the discharge switch 5 is repeatedly closed and opened. Thus the piezoelectric element 21 1 is discharged as shown in the lower half of FIG.
In time t = about 400 .mu.s, the piezoelectric element 21 1 is discharged,
Discharging can be terminated. Therefore, the repetitive closing and opening of the discharge switch 5 is completed, and the group selection switch 52 is opened. The device then returns to a steady state, where neither the piezoelectric element is charged nor discharged, and the piezoelectric element remains substantially unchanged in its state. The first group selection switches 42, during discharging of the piezoelectric elements 21 1, from being opened, discharging of the piezoelectric element 21 1 has no effect on the piezoelectric element 11 1. This piezoelectric element remains charged. Therefore, the main injection generated by this is maintained as it is. Must exit the main injection at the time t2 = 500 .mu.s previously described, thus the piezoelectric element 11 1 is discharged again. For this purpose, the first group selection switch 42 is closed, and at the same time, the repetitive closing and opening of the discharge switch 5 is started. Thus the piezoelectric element 11 1 is discharged as shown in the lower half of FIG. At time t = about 600 μs, the piezoelectric element 11 1
Is discharged and the discharge can be terminated. Therefore, the repetitive closing and opening of the discharge switch 5 is completed, and the group selection switch 42 is opened. That is, neither charging nor discharging of the piezoelectric element is performed, and the piezoelectric element remains substantially unchanged in its state.
【００７５】前記の説明から、既存の圧電素子を複数の
圧電素子群に適切に分割することによって、相互に依存
せずに充電および放電できることが明らかである。It is clear from the above description that by appropriately dividing an existing piezoelectric element into a plurality of piezoelectric element groups, charging and discharging can be performed independently of each other.
【００７６】確かに複数の圧電素子を含む装置の最適動
作に対して、時間的にオーバーラップする充電および／
または放電過程が必要となることもある。しかしこのよ
うなオーバーラップは、圧電素子の充電および放電時間
が極端に短いため、滅多に生じるものではなく、必要な
らば１つまたは複数の充電および／または放電時点を僅
かにずらすことにより比較的問題なく処理することがで
きる。Indeed, for optimal operation of a device comprising a plurality of piezoelectric elements, charging and / or
Or a discharge process may be required. However, such overlaps are rare, due to the extremely short charging and discharging times of the piezo element, and can be relatively small by shifting one or more charging and / or discharging points slightly if necessary. Can be processed without problems.
【００７７】しかし上記のように行われる複数の圧電素
子の充電および放電は図１の装置に限定されるものでは
ない。他にも多数の択一的実施例がある。そのうち２つ
の択一的実施例を図２と図３に基づいて以下に説明す
る。However, the charging and discharging of the plurality of piezoelectric elements performed as described above is not limited to the apparatus shown in FIG. There are many other alternative embodiments. Two alternative embodiments are described below with reference to FIGS.
【００７８】図２の装置では、参照符号６１により示さ
れた（第１の群Ｂ１に対する）群選択スイッチと７１に
より示された（第２の群に対する）群選択スイッチとが
それぞれの群Ｂ１ないしＢ２と抵抗３３との間に設けら
れている。正確に言えば、・それぞれの圧電素子１
１...１ｎないし２１...２ｎの選択スイッチ１１2...１
ｎ2ないし２１2...２ｎ2と、ダイオード１１3...１ｎ3
ないし２１3...２ｎ3との間のアース側接続路が分離さ
れており、・それぞれの群の選択スイッチ１１2...１ｎ
2ないし２１2...２ｎ2が舞えと同じようにアース側で相
互に抵抗３３を介してアースと接続されており、・それ
ぞれの群のダイオード１１3...１ｎ3ないし２１3...２
ｎ3が同様に舞えと同じように相互に接続され、前記の
群選択スイッチ６１ないし７１と抵抗３３を介してアー
スと接続されている。In the apparatus of FIG. 2, a group selection switch (for the first group B1) indicated by reference numeral 61 and a group selection switch (for the second group) indicated by reference numeral 71 are provided in the respective groups B1 to B1. It is provided between B2 and the resistor 33. To be precise, each piezoelectric element 1
1 ... 1n to 21 ... 2n selection switches 11 2 ... 1
n 2 to 21 2 ... 2n 2 and diodes 11 3 ... 1n 3
To 21 3 ... ground side connection path are separated, the group of each-selection switches 11 2 ... 1n between 2n 3
2 is connected to the ground via mutually resistor 33 to 21 2 ... 2n 2 are the same as the earth side and Mahe, groups of each diode 11 3 ... 1n 3 to 21 3 .. .2
Similarly, n 3 is connected to each other in the same manner as the above, and is connected to the ground through the group selection switches 61 to 71 and the resistor 33.
【００７９】その他の点では図１の構成と一致する。The other points correspond to the configuration of FIG.
【００８０】図２の装置は、図１の装置と同じ機能およ
び作用を有する。図２の装置はとりわけ低いコストで作
製することができ、多様に駆動することができる。コス
トが低いのは、それぞれの群の全ての圧電素子を同時に
放電すべき場合には群選択スイッチ６１と７１だけを接
続すればよいからである。多様に駆動できるのは、１つ
の群のそれぞれ全ての圧電素子を放電する必要はなく、
択一的に１つまたは複数の群の個々の圧電素子を放電で
きるからである（配属された群選択スイッチ６１ないし
７１を開放したままにし、消去すべき圧電素子１１2...
１ｎ2および２１2...２ｎ2に配属された選択スイッチを
閉成することにより）。The device of FIG. 2 has the same functions and functions as the device of FIG. The device of FIG. 2 can be produced at a particularly low cost and can be operated in various ways. The cost is low because when all the piezoelectric elements of each group are to be discharged simultaneously, only the group selection switches 61 and 71 need to be connected. It is not necessary to discharge all the piezoelectric elements in one group,
This is because, as an alternative, one or more groups of individual piezoelectric elements can be discharged (the assigned group selection switches 61 to 71 are left open and the piezoelectric elements 11 2 .
By closing the selection switches assigned to 1n 2 and 21 2 ... 2n 2 ).
【００８１】図３の装置は、図１の装置とは次の点で異
なる。すなわち図１に参照符号４１，４２ないし５１，
５２により、図３に参照符号８１，８２ないし９１，９
２により示された群選択スイッチ／ダイオード対がそれ
ぞれの群Ｂ１ないしＢ２のアース側端子と抵抗３３との
間に設けられている点で異なる。The device of FIG. 3 differs from the device of FIG. 1 in the following points. That is, reference numerals 41, 42 to 51,
52, reference numerals 81, 82 to 91, 9 in FIG.
2 in that a group select switch / diode pair indicated by 2 is provided between the ground terminal of each group B1 or B2 and the resistor 33.
【００８２】図２の装置に対する利点は、装置の全スイ
ッチを集積された逆並列ダイオードを備えたスイッチに
より、すなわち例えば寄生ダイオードを備えたＭＯＳ−
ＦＥＴにより実現できることである。このことにより、
離散的なダイオードを設けることが省略でき、構造空間
およびコストが節約される。An advantage over the device of FIG. 2 is that all switches of the device are integrated with switches with integrated antiparallel diodes, ie, for example, MOS-FETs with parasitic diodes.
This can be realized by the FET. This allows
The provision of discrete diodes can be omitted, saving construction space and costs.
【００８３】上記のように行われる充電および放電によ
り、複数の圧電素子を最小のコストで相互に依存せずに
充電および放電することができる。The charging and discharging performed as described above allows a plurality of piezoelectric elements to be charged and discharged at a minimum cost without depending on each other.
【図１】複数の圧電素子を充電および放電するための装
置の第１実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of an apparatus for charging and discharging a plurality of piezoelectric elements.
【図２】複数の圧電素子を充電および放電するための第
２実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment for charging and discharging a plurality of piezoelectric elements.
【図３】複数の圧電素子を充電および放電するための第
３実施例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a third embodiment for charging and discharging a plurality of piezoelectric elements.
【図４】種々の圧電素子群からの圧電素子を相互に組み
合わせて充電および放電することを説明するための線図
である。FIG. 4 is a diagram for explaining charging and discharging by combining piezoelectric elements from various piezoelectric element groups with each other.
【図５】圧電素子の充電および放電のための従来の装置
の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional device for charging and discharging a piezoelectric element.
【図６】図５の回路で第１の充電フェーズ中に調整され
る関係を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a relation adjusted during a first charging phase in the circuit of FIG. 5;
【図７】図５の回路で第２の充電フェーズ中に調整され
る関係を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a relation adjusted during a second charging phase in the circuit of FIG. 5;
【図８】図５の回路で第１の放電フェーズ中に調整され
る関係を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a relationship adjusted during a first discharge phase in the circuit of FIG. 5;
【図９】図５の回路で第２の充電フェーズ中に調整され
る関係を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a relation adjusted during a second charging phase in the circuit of FIG. 5;
【図１０】複数の圧電素子を同時にまたは順次連続して
充電および放電するための従来の装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional apparatus for simultaneously and sequentially charging and discharging a plurality of piezoelectric elements.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イエルク ライネケ ドイツ連邦共和国 シユツツガルト フィ ヒテルベルクシュトラーセ 37 (72)発明者 アレクサンダー ホック ドイツ連邦共和国 シユツツガルト クニ ットリンガー シュトラーセ １ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Jörg Reineke Germany Schutzgart Fi H フ ィ telbergstraße 37 (72) Inventor Alexander Hock Schützgart Kunittlinger Strasse 1 Germany 1
Claims (11)
１1...２ｎ1）を充電および放電するための装置におい
て、 圧電素子を、それぞれ１つまたは複数の圧電素子を含む
群（Ｂ１，Ｂ２）に分割し、 当該群を相互に依存せずに充電および放電する、ことを
特徴とする装置。A plurality of piezoelectric elements (11 1 ... 1n 1 , 2
An apparatus for charging and discharging the 1 1 ... 2n 1), the piezoelectric elements are divided into groups (B1, B2) each containing one or more piezoelectric elements, independent of the group to each other And charging and discharging.
に接続された回路部分の構成部材である、請求項１記載
の装置。2. The device according to claim 1, wherein the groups of piezoelectric elements (B1, B2) are components of a circuit part connected in parallel with one another.
１つの群選択スイッチ（４２，５２；６１，７１；８
２，９２）が配属されており、 該群選択スイッチを介して、どの群が充電または放電に
関与すべきかが選択される、請求項１または２記載の装
置。3. A group selection switch (42, 52; 61, 71; 8) is provided for each of the piezoelectric element groups (B1, B2).
2, 92) is assigned, and via the group selection switch, which group is to be involved in charging or discharging is selected.
放電するための充放電装置（２〜８）である、請求項１
から３までのいずれか１項記載の装置。4. A charge / discharge device (2-8) for charging and discharging a group of piezoelectric elements (B1, B2).
The device according to any one of claims 1 to 3.
圧電素子（１１1...１ｎ1、２１1...２ｎ1）は相互に依
存せずに個々の充電または放電される、請求項１から４
までのいずれか１項記載の装置。5. The piezoelectric elements (11 1 ... 1n 1 , 21 1 ... 2n 1 ) of each piezoelectric element group (B1, B2) are individually charged or discharged independently of each other. Claims 1 to 4
The device according to any one of the preceding claims.
圧電素子（１１1...１ｎ1、２１1...２ｎ1）は共通に放
電される、請求項１から４までのいずれか１項記載の装
置。6. The piezoelectric element (11 1 ... 1n 1 , 21 1 ... 2n 1 ) of each piezoelectric element group (B1, B2) is commonly discharged. The device according to claim 1.
１1...２ｎ1）の充電および放電方法において、 充電および放電の前に、既存の圧電素子をそれぞれ一部
を含む圧電素子群のどれを充電または放電に関与させる
かを設定する、ことを特徴とする方法。7. A plurality of piezoelectric elements (11 1 ... 1n 1 , 2
1 1 ... 2n 1 ) In the charging and discharging method, prior to charging and discharging, setting which one of a group of piezoelectric elements including a part of an existing piezoelectric element is to be involved in charging or discharging. A method characterized by the following.
関与する圧電素子群（Ｂ１，Ｂ２）内にある１つまたは
複数の圧電素子だけを充電または放電する、請求項７記
載の方法。8. The method according to claim 7, wherein during charging and discharging, only one or more piezoelectric elements in the group of piezoelectric elements (B1, B2) involved in charging or discharging are charged or discharged.
（Ｂ１，Ｂ２）のそれぞれ全ての圧電素子（１１1...１
ｎ1、２１1...２ｎ1）を放電する、請求項７記載の方
法。9. At the time of discharging, all the piezoelectric elements (11 1 ... 1) of the piezoelectric element groups (B1, B2) involved in the discharging.
8. The method of claim 7, wherein n 1 , 21 1 ... 2n 1 ) is discharged.
子（１１1...１ｎ1、２１1...２ｎ1）だけを同時に充電
または放電する、請求項７から９までのいずれか１項記
載の方法。10. The method according to claim 7, wherein only the respective piezoelectric elements (11 1 ... 1n 1 , 21 1 ... 2n 1 ) of one piezoelectric element group are simultaneously charged or discharged. The method described in the section.
び放電を、別の圧電素子群（Ｂ１，Ｂ２）の充電または
放電と時間的に交差する場合にはずらす、請求項７から
１０までのいずれか１項記載の方法。11. The method according to claim 7, wherein the charging and discharging of the piezoelectric element group (B1, B2) is displaced when the charging and discharging of another piezoelectric element group (B1, B2) temporally intersect. The method according to claim 1.
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