螺线管与螺线管控制设备

摘要

一种螺线管与螺线管控制设备，螺线管控制设备包括：螺线管，具有第一线圈；可变电阻器，串联连接至第一线圈的一端；以及第二线圈，与第一线圈并联连接；驱动设备，通过向双线圈供应电力而驱动螺线管；以及控制器，通过驱动设备控制螺线管。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求保护于2020年11月18日提交的韩国知识产权局的韩国专利申请号10-2020-0154946的优先权权益，通过引用将其全部内容结合在此。

技术领域

本公开涉及一种螺线管(solenoid)和螺线管控制设备。

背景技术

螺线管应用于车辆中的气阀和/或液压阀。当对螺线管施加高于或等于额定电压的过电压(或过电流)时，阀由于从螺线管线圈产生的异常热量而可能失效或者可能被切断。相应地，当对螺线管施加过电压时，为了减少从螺线管线圈产生的热量，可以对螺线圈应用高阻线圈，以减少螺线圈线圈中流动的电流量，由此减少所产生的热量。然而，由于螺线管线圈中流动的电流量减少，螺线管的磁力可能减少，因此，挤压阀的负载可能减少，从而导致内部泄露的可能性增加。可替代地，正温度系数(PTC)元件可以串联连接至螺线管线圈。当对螺线管施加过电压时，PTC元件的电阻可能快速上升而减少从螺线管线圈产生的热量，由此保护螺线管线圈。然而，由于PTC元件的电阻快速上升，被供应至螺线管线圈的电力可能中断，并且燃料阀可能意外关闭。在这种情况下，可以停止向发动机供应燃料，因此，行进过程中可能发生紧急制动，或者不可能向堆栈供应燃料，从而可能导致堆栈的持久性下降。

发明内容

本公开已经解决了现有技术中所出现的上述问题，同时保持由现有技术实现的优点完整。

本公开的一方面提供一种螺线管，对螺线管应用双线圈和正温度系数(PTC)元件来保护螺线管免于过电压或过电流。本公开的另一方面提供一种螺线管控制设备。

本公开所解决的技术问题并不局限于上述问题。本公开所属领域的普通技术人员从下列描述中能够清晰地理解此处未提及的任意其他技术问题。

根据本公开的一方面，螺线管包括第一线圈、串联连接至第一线圈的一端的可变电阻器、以及与第一线圈并联连接的第二线圈。

可以利用与第二线圈相比具有相对较低电阻的线圈实现第一线圈。

可以利用PTC元件实现可变电阻器。

当对螺线管施加异常电力时，可变电阻器可以中断施加给第一线圈的电力。

根据本公开的另一方面，螺线管控制设备包括：螺线管，具有双线圈；驱动设备，通过向双线圈供应电力而驱动螺线管；以及控制器，通过驱动设备控制螺线管。

双线圈可以包括第一线圈和与第一线圈并联连接的第二线圈。

可以利用与第二线圈相比具有相对较低电阻的线圈实现第一线圈。

螺线管可以包括串联连接至第一线圈的可变电阻器。

可以利用PTC元件实现可变电阻器。

当向螺线管施加异常电力时，可变电阻器可以中断供应给第一线圈的电力。

控制器可以输出警告，以向螺线管通知施加了异常电力。

附图说明

从结合所附附图展开的下列细节描述中，本公开的上述及其他目标、特征、以及优点将变得更为显而易见，其中：

图1是示出根据本公开的实施方式的螺线管控制设备的配置的示图；

图2是示出根据本公开的实施方式的螺线管阀的示图；

图3是示出根据本公开的实施方式的处于正常电源状态下的螺线管内的电流流动的示图；并且

图4是示出根据本公开的实施方式的处于异常电源状态下的螺线管内的电流流动的示图。

具体实施方式

在下文中，参考附图对本公开的一些实施方式进行详细地描述。在将参考标号添加至各个附图中的部件时，应注意，即使在其他附图中显示，也以相同的标号表示相同或等同的部件。进一步地，在描述本公开的实施方式时，为了不使本公开的实质不必要地模糊，已经省去了熟知特征或功能的细节描述。

在描述根据本公开的实施方式的部件时，可以使用诸如第一、第二、“A”、“B”、(a)、(b)等术语。这些术语仅旨在区分一个部件与另一部件，并且术语并不限制部件的性质、次序、或顺序。除非另有限定，否则，此处使用的全部术语，包括技术和科技术语，具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。一般使用词典中所限定的该术语应被视为具有与相关技术领域中的上下文含义一致的含义。该术语不应被视为具有理想化或过度形式的含义，除非在本申请中被明确限定为具有该含义。

图1是示出根据本公开的实施方式的螺线管控制设备的配置的示图。

参考图1，螺线管控制设备可以包括螺线管100、驱动设备200、以及控制器300。

螺线管100可以应用于车辆中的气阀、液压阀、和/或中继器。螺线管100可以包括双线圈，即，彼此并联连接的第一线圈L1和第二线圈L2。此外，螺线管100可以包括串联连接至第一线圈L1的可变电阻器R。

第一线圈L1与第二线圈L2可以并联设置。第一线圈L1的一端与第二线圈L2的一端彼此会合的接触点可以连接至地。第一线圈L1可以是与第二线圈L2相比具有相对较低电阻的线圈。换言之，第二线圈L2可以是与第一线圈L1相比具有相对较高电阻的线圈。例如，第一线圈L1可以是低阻线圈，并且第二线圈L2可以是高电阻线圈。

可变电阻器R的一端可以连接至第一线圈L1的相对端。可变电阻器R的相对端与第二线圈L2的相对端彼此会合的接触点可以与电源的正端子连接。此处，电源可以是车辆中所配备的低压电池(例如，12-V电池)。

可变电阻器R可以连接至与第二线圈L2相比具有相对较低电阻的第一线圈L1。可以使用诸如正温度系数(PTC)元件的热电元件作为可变电阻器R。PTC元件具有电阻随着周围环境温度的上升而增加的性质。当向螺线管100施加过电压或过电流时，可变电阻器R可以中断施加给第一线圈L1的电力并且可以允许第二线圈L2(即，高电阻线圈)单独产生磁力。

根据控制器300的指示，驱动设备200可以向螺线管100供应电力或者可以中断向螺线管100供应的电力。驱动设备200可以使用车辆中的电源(例如，12-V电池)向螺线管100中的第一线圈L1和第二线圈L2供应电力，以在螺线管100内产生磁力。驱动设备200可以包括中继器、开关、转换器、和/或调节器。

控制器300可以通过驱动设备200操作或停止螺线管100。控制器300可以通过指示驱动设备200供应或中断电力而控制螺线管100的操作。进一步地，控制器300可以通过驱动设备200控制对螺线管100的电力供应而调整螺线管100内所产生的磁力。

当对螺线管100施加异常的电力(例如，过电压或过电流)时，控制器300可以输出警告，以向螺线管100通知施加了异常的电力。控制器300可以使用电流传感器和/或电压传感器检测向螺线管100施加的异常电力。控制器300可以使用输出设备(例如，显示器、集群、扬声器、和/或蜂鸣器)输出视觉信息和/或听觉信息形式的警告。进一步地，控制器300可以结合导航终端(未示出)将车辆引导至附近的修理厂。

控制器300可以包括处理器310和存储器320。处理器310可以控制控制器300的整体操作。利用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、微控制器、和/或微处理器可以实现处理器310。存储器320可以是存储由处理器310执行的指令的非易失性存储介质。利用诸如闪存存储器、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦可编程ROM(EEPROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、寄存器等至少一种存储介质，可以实现存储器320。在该实施方式中，示例了存储器320位于控制器300内。然而，但不局限于此，存储器320可以位于控制器300内和/或外。

图2是示出根据本公开的实施方式的螺线管阀的示图。

参考图2，螺线管阀400可以包括螺线管100、芯部410、以及柱塞420。

如图1中示出的，螺线管100可以包括双线圈L1和L2以及可变电阻器R。当向螺线管100施加电力时，通过双线圈L1和L2在螺线管100内产生磁力。可变电阻器R串联连接至双线圈L1和L2中具有相对较低电阻的一个线圈。当向螺线管100施加异常的电力时，可变电阻器R中断施加给低电阻线圈的电力。

芯部410与柱塞420可以是抗磁体并且可以通过螺线管100内所产生的磁力而被磁化。由于芯部410与柱塞420被磁化，可以在芯部410与柱塞420之间产生吸引力来打开阀。

当向螺线管100施加电力时，柱塞420可以在一个方向上移动，例如，通过由第一线圈L1和第二线圈L2产生的磁力而在朝向芯部410的方向上移动。换言之，柱塞420可以通过芯部410与柱塞420之间的吸引力而朝向芯部410移动。当停止向螺线管100供应电力时，柱塞420可以通过芯部410与柱塞420之间的排斥力而在与该一个方向相反的方向上移动，以返回供应电力之前的位置。由于柱塞420返回至供应电力之前的位置，可以关闭阀。

图3是示出根据本公开的实施方式的处于正常电源状态下的螺线管内的电流流动的示图。图4是示出根据本公开的实施方式的处于异常电源状态下的螺线管内的电流流动的示图。

参考图3，当向螺线管100施加正常电力(例如，额定电压或额定电流)时，可以对施加给螺线管100的总电流进行分割并且供应至第一线圈L1和第二线圈L2。当将电流供应至第一线圈L1和第二线圈L2时，第一线圈L1和第二线圈L2可以在螺线管100内产生磁力。柱塞420可以通过在螺线管100内产生的磁力而朝向芯部410移动来打开阀。

参考图4，当向螺线管100施加异常的电力时，可变电阻器R可以中断向第一线圈L1供应异常的电力来保护第一线圈L1。此处，异常电力可以是高于或等于螺线管100的额定电压的过电压或者高于或等于螺线管100的额定电流的过电流。例如，当由于驱动设备200和/或控制器300故障而向螺线管100施加过电压(或过电流)时，从第一线圈L1产生的热量可能快速增加。此时，可变电阻器R可以中断供应给第一线圈L1的电力，以减少从第一线圈L1产生的热量。在可变电阻器R是PTC元件的情况下，当周围环境温度由于从第一线圈L1产生的热量而达到触发PTC元件的温度时和/或当施加给PTC元件的电流达到触发PTC元件的电流时，PTC元件的电阻可能从0.01Ω快速地增加至3000Ω而中断对第一线圈L1的电力供应。

因为使用高电阻线圈作为第二线圈L2，所以即使对螺线管100施加异常的电力，低电流也会流经第二线圈L2，并且由此，第二线圈L2不会过热。相应地，即使在对螺线管100施加异常的电力以使得第一线圈L1的操作停止的状态下，阀通过由第二线圈L2产生的磁力而保持打开。

当对高压氢气阀应用根据所公开的实施方式的螺线管100时，可以改善高压氢气阀的耐压性能，并且在车辆行进的过程中，在过电压的情形下，可以改善用户和/或堆栈的稳定性。例如，当对燃料阀应用根据实施方式的螺线管100时，可以防止车辆行进过程中通过燃料切断的紧急制动，并且可以防止由于燃料供应不适当堆栈的耐久性下降。

根据本公开，通过对螺线管应用双线圈和PTC元件，可以保护螺线管免于过电压或过电流。

在上文中，尽管已经参考具体实施方式和所附附图对本公开进行了描述，然而，本公开并不局限于此。在不偏离所附权利要求中要求保护的实质和范围的情况下，本公开所属领域的普通技术人员可以通过各种方式改造和改变实施方式。因此，提供本公开的实施方式对本公开的实质和范围进行说明，但并不局限于此，因此，本公开的实质和范围并不受实施方式的限制。应基于所附权利要求对本公开的范围进行解释，并且与权利要求等同的范围内的全部技术构思应包括在本公开的范围内。