DE102016225225A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils - Google Patents

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Valentin Schubitschew
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils (3), mit einer Auswerte- und Steuereinheit (10), einer PWM-Vorrichtung (20) und einer Strommessvorrichtung (AM), wobei die Auswerte- und Steuereinheit (10) in einem Normalbetrieb über die PWM-Vorrichtung (20) ein PWM-Signal (PWM) mit einem Tastverhältnis (TV) erzeugt und an eine Magnetbaugruppe (3.1) des Magnetventils (3) ausgibt, wobei die Strommessvorrichtung (AM) einen aus dem PWM-Signal (PWM) resultierenden Strom (I) durch die Magnetbaugruppe (3.1) erfasst und an die Auswerte- und Steuerschaltung (10) zurückmeldet, wobei ein über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe (3.1) liegender Strom (I) einen Schaltvorgang des Magnetventils (3) auslöst, und wobei die Auswerte- und Steuerschaltung (10) in einem Testbetrieb über die PWM-Vorrichtung (20) mindestens ein Test-PWM-Signal (TPWM1, TPWM2) mit einem Tastverhältnis (TV1, TV2) erzeugt und ausgibt, welches einen Teststrom (IT1, IT2) durch die Magnetbaugruppe (3.1) bewirkt, welcher unterhalb der Ansprechschwelle liegt, sowie eine Hydraulikbaugruppe mit einer solchen Vorrichtung (1) zum Ansteuern eines Magnetventils (3). Hierbei erzeugt und gibt die Auswerte- und Steuereinheit (10) im Testbetrieb mindestens zwei unterschiedliche Test-PWM-Signale (TPWM1, TPWM2) aus und erfasst die resultierenden Testströme (IT1, IT2), wobei die Auswerte- und Steuereinheit (10) aus den vorgegebenen Test-PWM-Signalen (TPWM1, TPWM2) und den resultierenden Testströmen (IT1, IT2) aktuell herrschende Umgebungsbedingungen ableitet und basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen im Normalbetrieb ein nachfolgendes PWM-Signal (PWM) erzeugt und ausgibt, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom (I) zum Schalten des Magnetventils (3) bewirkt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils nach Gattung der unabhängigen Ansprüche 1 oder 7. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Hydraulikbaugruppe mit einer solchen Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 6.
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zum Ansteuern von Magnetventilen bekannt, welche in hydraulischen Bremssystemen mit ABS-und/oder ESP-Funktionalität eingesetzt werden. Solche Magnetventile sind insbesondere als stromlos geschlossene oder stromlos offene Hochdruckschaltventile ausgeführt und umfassen eine Magnetbaugruppe mit einer Magnetspule, deren Magnetkraft über den elektrischen Strom durch die Magnetbaugruppe bzw. Magnetspule erzeugt wird. Ein Magnetventil als technisches Bauteil dient dazu, den Einlass oder Auslass von Fluiden zu kontrollieren oder die Fließrichtung zu steuern sowie zu regeln. Die elektrischen Ströme zur Ansteuerung der Magnetventile können dabei geregelt oder gesteuert werden. Typischerweise werden die Ströme über eine stromregelbare Endstufe eingestellt, wobei eine PWM-Vorrichtung (PWM: Pulsweitenmodulation) über ein Tastverhältnis des ausgegebenen PWM-Signals die Regelung des Stroms durch die Magnetbaugruppe vornimmt. Die Stromstellung ist sehr genau, da der Strom zurückgemessen und das Tastverhältnis des ausgegebenen PWM-Signals und damit der durch die Magnetbaugruppe fließende Strom gegebenenfalls korrigiert werden. Bei der Steuerung des Stromes wird lediglich ein PWM-Signal mit festem Tastverhältnis gestellt, das den gewünschten Strom zur Folge haben soll. Auf Störeinflüsse kann dabei nicht direkt Einfluss genommen werden. Die Ventilanker von Magnetventilen, insbesondere von Schaltventilen, erzeugen aufgrund ihres physikalischen Aufbaus in Verbindung mit der Magnetspule während der Ventilbewegung eine Gegeninduktion die den Strom durch die Magnetbaugruppe bzw. Magnetspule während dieser Phase beeinflusst. Je schneller sich der Ventilanker bewegt, umso größer ist die Induktion. Das hat bei der geregelten Ventilansteuerung zur Folge, dass die durch Ankerbewegung beim Schalten verursachte Stromänderung eine automatische Anpassung der Regelparameter der Stromregelung bewirkt. Das bedeutet, dass die Stromregelung versucht dem Stromeinbruch entgegenzuwirken und an dieser Stelle das Tastverhältnis des PWM-Signals und den Strom durch die Magnetbaugruppe erhöht. Ohne Stromregelung weist der Stromeinbruch durch die Ankerbewegung seinen größten Wert, d.h. der Strom durch die Magnetbaugruppe seinen geringsten Wert, bei der höchsten Ankergeschwindigkeit kurz vor dem Auftreffen des Ventilankers auf den Polkern auf. Durch die Stromregelung wird dieser Effekt komplett ausgeglichen, so dass der Ventilanker genau zu seinem Auftreffzeitpunkt auf dem Polkern eine zusätzliche Kraft erfährt und ein viel lauteres Schaltgeräusch erzeugt als ohne Stromregelung. Allerdings kann die Streuung zwischen gewünschtem und gestelltem Strom ohne Stromregelung relativ groß sein, da aktuelle Umgebungsbedingungen bzw. Störeinflüsse, wie beispielsweise Spulentemperatur, die Einfluss auf den elektrischer Widerstand einer Spulenwicklung hat, und elektrische Spannung, einen großen Einfluss auf das Ergebnis (Stromstelltoleranz) haben. Der gewünschte über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe liegende Strom zur Auslösung des Schaltvorgangs des Magnetventils kann so unter Umständen nicht mehr sichergestellt werden.
  • Aus der DE 195 29 433 A1 sind beispielsweise ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Überwachen eines Endstufenbausteins bekannt, an welchen eine Vielzahl von induktiven Lasten angeschlossen ist. Hierbei wird der durch die induktiven Lasten fließende Strom durch getaktete Ansteuerung der Endstufen geregelt und der in den Sperrphasen der Endstufen durch die induktiv gespeicherte Energie hervorgerufene Strom wird teilweise oder zeitweise über eine gemeinsame Strommesseinrichtung geleitet und zur Überprüfung der Endstufen, einschließlich der induktiven Lasten ausgewertet. Die induktiven Lasten sind beispielsweise elektrisch betätigbare Hydraulikventile wobei das Einhalten vorgegebener Stromwerte in separaten Messvorgängen überprüft wird. So kann vorzugsweise das Einhalten von Minimalwerten des Ventilanzugsstroms und/oder des Ventilhaltestroms überwacht werden. Des Weiteren können die Endstufen, einschließlich der Hydraulikventile, durch Ansteuern der jeweiligen Endstufe für eine vorgegebene Zeitspanne, die unterhalb der Ventilansprechzeit liegt bzw. in der ein unterhalb des Ventilansprechwertes liegender Ventilstrom hervorgerufen wird, und Auswerten der Abschalt- bzw. Freilaufströme getestet werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils haben jeweils den Vorteil, dass die Stromstelltoleranzen der gesteuerten Bestromung durch den Testbetrieb minimiert und ein besseres NVH-Verhalten (NVH: Noise Vibration Harshness (deutsch: Geräusch, Vibration, Rauheit) als mit einer stromgeregelten Ansteuerung der Magnetbaugruppe erzielt werden kann. Um die Ströme genau stellen zu können, werden in kurzen Abständen Testströme über vorgegebene Test-PWM-Signale gestellt und gemessen, deren Stromhöhe nicht ausreicht, um das Magnetventile zu schalten. So wird der normale Betrieb des korrespondierenden Hydraulikaggregates nicht beeinträchtigt, in welchem das Magnetventil eingesetzt wird. Mit den Testströmen ist der direkte Zusammenhang von momentan gestelltem Tastverhältnis des Test-PWM-Signals zum tatsächlichen Teststrom gegeben. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine hohe Stromstellgenauigkeit umgesetzt werden. Der Strom durch die Magnetbaugruppe kann durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genau gestellt werden, da mit den Testströmen ein zeitnaher Zusammenhang zwischen Tastverhältnis des PWM-Signals und Strom vorliegt. Das korrespondierende Ventilschaltgeräusch ist leise, da der durch die Gegeninduktion der Ventilbewegung bewirkte Gegenstrom bremsend auf den Ventilanker wirkt.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils zur Verfügung. Die Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils umfasst eine Auswerte- und Steuereinheit, eine PWM-Vorrichtung und eine Strommessvorrichtung. Die Auswerte- und Steuereinheit erzeugt und gibt in einem Normalbetrieb über die PWM-Vorrichtung ein PWM-Signal mit einem Tastverhältnis an eine Magnetbaugruppe des Magnetventils aus. Die Strommessvorrichtung erfasst einen aus dem PWM-Signal resultierenden elektrischen Strom durch die Magnetbaugruppe und meldet diesen an die Auswerte- und Steuerschaltung zurück, wobei ein über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe liegender Strom einen Schaltvorgang des Magnetventils auslöst. Die Auswerte- und Steuerschaltung erzeugt und gibt in einem Testbetrieb über die PWM-Vorrichtung mindestens ein Test-PWM-Signal mit einem Tastverhältnis aus, welches einen Teststrom durch die Magnetbaugruppe bewirkt, welcher unterhalb der Ansprechschwelle liegt- Hierbei erzeugt und gibt die Auswerte- und Steuereinheit im Testbetrieb mindestens zwei unterschiedliche Test-PWM-Signale aus und erfasst die resultierenden Testströme. Zudem leitet die Auswerte- und Steuereinheit aus den vorgegebenen Test-PWM-Signalen und den resultierenden Testströmen aktuell herrschende Umgebungsbedingungen ab und erzeugt und gibt basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen im Normalbetrieb ein nachfolgendes PWM-Signal aus, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom zum Schalten des Magnetventils bewirkt.
  • Zudem wird ein Hydraulikaggregat mit mindestens einem Magnetventil und mindestens einer solchen Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils vorgeschlagen.
  • Das Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils umfasst die Schritte: Erzeugen und Ausgeben von PWM-Signalen an eine Magnetbaugruppe des Magnetventils in einem Normalbetrieb. Erfassen und Zurückmelden von resultierenden Strömen durch die Magnetbaugruppe, welche auf Tastverhältnissen der PWM-Signale basieren, wobei ein über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe liegender Strom einen Schaltvorgang des Magnetventils auslöst. Zudem wird in einem Testbetrieb mindestens ein Test-PWM-Signal erzeugt und ausgegeben, welches einen Teststrom durch die Magnetbaugruppe bewirkt, welcher unterhalb der Ansprechschwelle liegt. Hierbei werden in einem Testbetrieb mindestens zwei unterschiedliche Test-PWM-Signalen erzeugt und ausgegeben und die resultierenden Testströme erfasst. Aus den vorgegebenen Test-PWM-Signalen und den resultierenden Testströmen werden aktuell herrschende Umgebungsbedingungen abgeleitet. In einem weiteren Schritt wird im Normalbetrieb ein nachfolgendes PWM-Signal erzeugt und ausgegeben, welches auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen basiert und einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom zum Schalten des Magnetventils bewirkt.
  • Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, insbesondere ein Bremsensteuergerät, verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
  • Unter einer PWM-Vorrichtung wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche in Reaktion auf ein Ansteuersignal ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM-signal) mit einem korrespondierenden Tastverhältnis erzeugt und an die Magnetbaugruppe bzw. an die Magnetspule ausgibt. Das PWM-Signal hat einen mittleren Stromfluss zur Folge, dessen Wert über das Tastverhältnis des PWM-Signals vorgegeben werden kann.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils und des im unabhängigen Patentanspruch 7 angegebenen Verfahrens zum Ansteuern eines Magnetventils möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit über die PWM-Vorrichtung ein erstes Test-PWM-Signal mit einem ersten Tastverhältnis, welches einen ersten Teststrom bewirkt, und ein zweites Test-PWM-Signal mit einem zweiten Tastverhältnis, welches einen zweiten Teststrom bewirkt, erzeugen und an die Magnetbaugruppe des Magnetventils ausgeben kann. Die Strommessvorrichtung kann die resultierenden Testströme an die Auswerte- und Steuereinheit zurückmelden. In vorteilhafter Weise kann die Auswerte- und Steuereinheit für die aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen aus den vorgegebenen Tastverhältnissen der Test-PWM-Signale und den resultierenden gemessenen Testströmen einen aktuellen funktionalen Zusammenhang zwischen den Tastverhältnissen und den resultierenden Testströmen ermitteln und über den funktionalen Zusammenhang ein korrespondierendes Tastverhältnis des anzulegenden PWM-Signals im Normalbetrieb extrapolieren und über die PWM-Vorrichtung ein korrespondierendes PWM-Signal erzeugen und ausgeben. Dadurch können in vorteilhafter Weise Störeinflüsse, welche die aktuellen Umgebungsbedingungen beeinflussen, kompensiert und ein ausreichend hoher Strom, welcher über der Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe liegt, zur Verfügung gestellt werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils kann die Auswerte- und Steuereinheit die unterschiedlichen Test-PWM-Signale innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters oder ereignisorientiert oder zu vorgegebenen Zeitpunkten über die PWM-Vorrichtung erzeugen und ausgeben.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils kann die Auswerte- und Steuereinheit im Normalbetrieb aus den PWM-Signalen und den resultierenden Strömen aktuell herrschende Umgebungsbedingungen ableiten und basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen für einen nachfolgenden Schaltvorgang ein nachfolgendes PWM-Signal mit einem Tastverhältnis erzeugen und ausgeben, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom zum Schalten des Magnetventils bewirken kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise auch ohne Stromregelung eine noch besserte Stromstellgenauigkeit erreicht werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels eines Hydraulikaggregates mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils.
    • 2 zeigt ein Kennliniendiagramm, welches zwei von einer PWM-Vorrichtung der Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils aus 1 ausgegebene Test-PWM-Signale und zwei resultierende Testströme darstellt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, weist ein Hydraulikaggregat 5 mindestens ein Magnetventil 3 und mindestens eine Vorrichtung 1 zum Ansteuern eines Magnetventils 3. Die Vorrichtung 1 zum Ansteuern eines Magnetventils 3 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Auswerte- und Steuereinheit 10, eine PWM-Vorrichtung 20 und eine Strommessvorrichtung AM. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 erzeugt in einem Normalbetrieb über die PWM-Vorrichtung 20 ein PWM-Signal PWM mit einem Tastverhältnis TV und gibt es an eine Magnetbaugruppe 3.1 des Magnetventils 3 aus. Die Strommessvorrichtung AM erfasst einen aus dem PWM-Signal PWM resultierenden Strom I durch die Magnetbaugruppe 3.1 bzw. durch eine nicht näher dargestellte Magnetspule der Magnetbaugruppe und meldet den Wert des erfassten Stroms I an die Auswerte- und Steuerschaltung 10 zurück, wobei ein über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe 3.1 liegender Strom I einen Schaltvorgang des Magnetventils 3 auslöst Zudem erzeugt und gibt die Auswerte- und Steuerschaltung 10 in einem Testbetrieb über die PWM-Vorrichtung 20 mindestens ein Test-PWM-Signal TPWM1, TPWM2 mit einem Tastverhältnis TV1, TV2 aus, welches einen Teststrom IT1, IT2 durch die Magnetbaugruppe 3.1 bewirkt, welcher unterhalb der Ansprechschwelle liegt. Hierbei erzeugt und gibt die Auswerte- und Steuereinheit 10 im Testbetrieb mindestens zwei unterschiedliche Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 aus und erfasst die resultierenden Testströme IT1, IT2. Aus den vorgegebenen Test-PWM-Signalen TPWM1, TPWM2 und den resultierenden Testströmen IT1, IT2 leitet die Auswerte- und Steuereinheit 10 aktuell herrschende Umgebungsbedingungen ab. Basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen erzeugt und gibt die Auswerte- und Steuereinheit 10 im Normalbetrieb ein nachfolgendes PWM-Signal PWM aus, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom I zum Schalten des Magnetventils 3 bewirkt. Da der resultierende Strom I nicht geregelt wird, bewirkt ein durch eine Gegeninduktion der Ventilankerbewegung erzeugter Gegenstrom ein Abbremsen des Ventilankers beim Auftreffen auf einen korrespondierenden Polkern, was ein leiseres Schaltgeräusch des Magnetventils 1 als bei einem geregelten Strom I zur Folge hat.
  • Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, erzeugt und gibt die Auswerte- und Steuereinheit 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel über die PWM-Vorrichtung 20 ein erstes Test-PWM-Signal TPWM1 mit einem ersten Tastverhältnis TV1, welches einen ersten Teststrom IT1 bewirkt, und ein zweites Test-PWM-Signal TPWM2 mit einem zweiten Tastverhältnis TV2, welches einen zweiten Teststrom IT2 bewirkt, an die Magnetbaugruppe 3.1 des Magnetventils 3 aus. Die Strommessvorrichtung AM meldet die resultierenden Testströme IT1, IT2 an die Auswerte- und Steuereinheit 10 zurück.
  • Die Auswerte- und Steuereinheit 10 ermittelt für die aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen aus den vorgegebenen Tastverhältnissen TV1, TV2 der Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 und den resultierenden gemessenen Testströmen IT1, IT2 einen aktuellen funktionalen Zusammenhang F(TV1, TV2, IT1, IT2) zwischen den Tastverhältnissen TV1, TV2 und den resultierenden Testströmen IT1, IT2. Über den funktionalen Zusammenhang extrapoliert die Auswerte- und Steuereinheit 10 ein korrespondierendes Tastverhältnis TV des anzulegenden PWM-Signals PWM im Normalbetrieb. Über die PWM-Vorrichtung 20 erzeugt und gibt die Auswerte- und Steuereinheit 10 ein korrespondierendes PWM-Signal PWM aus. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 kann die unterschiedlichen Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 beispielsweise innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters oder ereignisorientiert oder zu vorgegebenen Zeitpunkten über die PWM-Vorrichtung 20 erzeugen und ausgeben.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel leitetet die Auswerte- und Steuereinheit 10 im Normalbetrieb aus den PWM-Signalen PWM und den resultierenden Strömen I aktuell herrschende Umgebungsbedingungen ab und erzeugt und gibt über die PWM-Vorrichtung 20 basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen für einen nachfolgenden Schaltvorgang ein nachfolgendes PWM-Signal PWM mit einem Tastverhältnis TV aus, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom I zum Schalten des Magnetventils 3 bewirkt. Dadurch können Störeinflüsse auch ohne Stromregelung zeitnah kompensiert werden.
  • Ein korrespondierendes Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils 3 umfasst die Schritte: Erzeugen und Ausgeben von PWM-Signalen PWM an eine Magnetbaugruppe 3.1 des Magnetventils 3 in einem Normalbetrieb. Erfassen und Zurückmelden von resultierenden Strömen I durch die Magnetbaugruppe 3.1, welche auf Tastverhältnissen TV der PWM-Signale PWM basieren, wobei ein über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe 3.1 liegender Strom I einen Schaltvorgang des Magnetventils 3 auslöst. In einem Testbetrieb wird mindestens ein Test-PWM-Signal TPWM1, TPWM2 erzeugt und ausgegeben, welches einen Teststrom IT1, IT2 durch die Magnetbaugruppe 3.1 bewirkt, welcher unterhalb der Ansprechschwelle liegt. Hierbei werden im Testbetrieb mindestens zwei unterschiedliche Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 erzeugt und ausgegeben und die resultierenden Testströme IT1, IT2 erfasst. Ableiten von aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen aus den vorgegebenen Test-PWM-Signalen TPWM1, TPWM2 und den resultierenden Testströmen IT1, IT2. Erzeugen und Ausgeben eines nachfolgenden PWM-Signals PWM im Normalbetrieb, welches auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen basiert und einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom I zum Schalten des Magnetventils 3 bewirkt.
  • Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, werden ein erstes Test-PWM-Signal TPWM1 mit einem ersten Tastverhältnis TV1, welches einen ersten Teststrom IT1 bewirkt, und ein zweites Test-PWM-Signal TPWM2 mit einem zweiten Tastverhältnis TV2, welches einen zweiten Teststrom IT2 bewirkt, erzeugt und an die Magnetbaugruppe 3.1 des Magnetventils 3 ausgegeben und die resultierenden Testströme IT1, IT2 erfasst. Die unterschiedlichen Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters oder ereignisorientiert oder zu vorgegebenen Zeitpunkten erzeugt und ausgegeben werden. Für die aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen wird aus den vorgegebenen Tastverhältnissen TV1, TV2 der Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 und den resultierenden erfassten Testströmen IT1, IT2 ein aktueller funktionaler Zusammenhang zwischen den Tastverhältnissen TV1, TV2 und den resultierenden Testströmen IT1, IT2 ermittelt. Über den funktionalen Zusammenhang wird ein korrespondierendes Tastverhältnis TV des anzulegenden nachfolgenden PWM-Signals PWM im Normalbetrieb extrapoliert und ein korrespondierendes nachfolgendes PWM-Signal PWM erzeugt und ausgegeben.
  • Der Temperatureinfluss kann so je nach Anzahl bzw. Zeitabstand der Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 mehr oder weniger gut kompensiert werden. Mit den Test-PWM-Signalen TPWM1, TPWM2 kann der sich ändernde Zusammenhang zwischen den Tastverhältnissen TV1, TV2 der Test-PWM-Signale TPWM1, TPWM2 und den resultierenden Testströmen IT1, IT2 dynamisch ermittelt werden, so dass das Magnetventil 1 im Normalbetrieb möglichst leise betrieben werden kann.
  • Außerdem werden im Normalbetrieb aus den PWM-Signalen PWM und den resultierenden Strömen I aktuell herrschende Umgebungsbedingungen abgeleitet und basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen wird für einen nachfolgenden Schaltvorgang ein nachfolgendes PWM-Signal PWM mit einem Tastverhältnis TV erzeugt und ausgegeben, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom I zum Schalten des Magnetventils 3 bewirkt.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können bei Hochdruckschaltventilen in Fahrzeugbremssystemen (ABS, ESP, etc.) eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Prinzip der Ansteuerung auf Basis von Test-PWM-Signalen kann bei pneumatischen und hydraulischen Magnetventilen angewendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19529433 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) zum Ansteuern eines Magnetventils (3), mit einer Auswerte- und Steuereinheit (10), einer PWM-Vorrichtung (20) und einer Strommessvorrichtung (AM), wobei die Auswerte- und Steuereinheit (10) in einem Normalbetrieb über die PWM-Vorrichtung (20) ein PWM-Signal (PWM) mit einem Tastverhältnis (TV) erzeugt und an eine Magnetbaugruppe (3.1) des Magnetventils (3) ausgibt, wobei die Strommessvorrichtung (AM) einen aus dem PWM-Signal (PWM) resultierenden Strom (I) durch die Magnetbaugruppe (3.1) erfasst und an die Auswerte- und Steuerschaltung (10) zurückmeldet, wobei ein über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe (3.1) liegender Strom (I) einen Schaltvorgang des Magnetventils (3) auslöst, und wobei die Auswerte- und Steuerschaltung (10) in einem Testbetrieb über die PWM-Vorrichtung (20) mindestens ein Test-PWM-Signal (TPWM1, TPWM2) mit einem Tastverhältnis (TV1, TV2) erzeugt und ausgibt, welches einen Teststrom (IT1, IT2) durch die Magnetbaugruppe (3.1) bewirkt, welcher unterhalb der Ansprechschwelle liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10) im Testbetrieb mindestens zwei unterschiedliche Test-PWM-Signale (TPWM1, TPWM2) erzeugt und ausgibt und die resultierenden Testströme (IT1, IT2) erfasst, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (10) aus den vorgegebenen Test-PWM-Signalen (TPWM1, TPWM2) und den resultierenden Testströmen (IT1, IT2) aktuell herrschende Umgebungsbedingungen ableitet und basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen im Normalbetrieb ein nachfolgendes PWM-Signal (PWM) erzeugt und ausgibt, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom (I) zum Schalten des Magnetventils (3) bewirkt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10) über die PWM-Vorrichtung (20) ein erstes Test-PWM-Signal (TPWM1) mit einem ersten Tastverhältnis (TV1), welches einen ersten Teststrom (IT1) bewirkt, und ein zweites Test-PWM-Signal (TPWM2) mit einem zweiten Tastverhältnis (TV2), welches einen zweiten Teststrom (IT2) bewirkt, erzeugt und an die Magnetbaugruppe (3.1) des Magnetventils (3) ausgibt, wobei die Strommessvorrichtung (AM) die resultierenden Testströme (IT1, IT2) an die Auswerte- und Steuereinheit (10) zurückmeldet.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10) für die aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen aus den vorgegebenen Tastverhältnissen (TV1, TV2) der Test-PWM-Signale (TPWM1, TPWM2) und den resultierenden gemessenen Testströmen (IT1, IT2) einen aktuellen funktionalen Zusammenhang zwischen den Tastverhältnissen (TV1, TV2) und den resultierenden Testströmen (IT1, IT2) ermittelt und über den funktionalen Zusammenhang ein korrespondierendes Tastverhältnis (TV) des anzulegenden PWM-Signals (PWM) im Normalbetrieb extrapoliert und über die PWM-Vorrichtung (20) ein korrespondierendes PWM-Signal (PWM) erzeugt und ausgibt.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10) die unterschiedlichen Test-PWM-Signale (TPWM1, TPWM2) innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters oder ereignisorientiert oder zu vorgegebenen Zeitpunkten über die PWM-Vorrichtung (20) erzeugt und ausgibt.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10) im Normalbetrieb aus den PWM-Signalen (PWM) und den resultierenden Strömen (I) aktuell herrschende Umgebungsbedingungen ableitet und basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen für einen nachfolgenden Schaltvorgang ein nachfolgendes PWM-Signal (PWM) mit einem Tastverhältnis (TV) erzeugt und ausgibt, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom (I) zum Schalten des Magnetventils (3) bewirkt.
  6. Hydraulikaggregat (5) mit mindestens einem Magnetventil (3) und mindestens einer Vorrichtung (1) zum Ansteuern eines Magnetventils (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Ansteuern eines Magnetventils (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist.
  7. Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils (3), mit den Schritten: Erzeugen und Ausgeben von PWM-Signalen (PWM) an eine Magnetbaugruppe (3.1) des Magnetventils (3) in einem Normalbetrieb, Erfassen und Zurückmelden von resultierenden Strömen (I) durch die Magnetbaugruppe (3.1), welche auf Tastverhältnissen (TV) der PWM-Signale (PWM) basieren, wobei ein über einer Ansprechschwelle der Magnetbaugruppe (3.1) liegender Strom (I) einen Schaltvorgang des Magnetventils (3) auslöst, wobei in einem Testbetrieb mindestens ein Test-PWM-Signal (TPWM1, TPWM2) erzeugt und ausgegeben wird, welches einen Teststrom (IT1, IT2) durch die Magnetbaugruppe (3.1) bewirkt, welcher unterhalb der Ansprechschwelle liegt, gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugen und Ausgeben von mindestens zwei unterschiedlichen Test-PWM-Signalen (TPWM1, TPWM2) in einem Testbetrieb, Erfassen der resultierenden Testströme (IT1, IT2), Ableiten von aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen aus den vorgegebenen Test-PWM-Signalen (TPWM1, TPWM2) und den resultierenden Testströmen (IT1, IT2), Erzeugen und Ausgeben eines nachfolgenden PWM-Signals (PWM) im Normalbetrieb, welches auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen basiert und einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom (I) zum Schalten des Magnetventils (3) bewirkt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Test-PWM-Signal (TPWM1) mit einem ersten Tastverhältnis (TV1), welches einen ersten Teststrom (IT1) bewirkt, und ein zweites Test-PWM-Signal (TPWM2) mit einem zweiten Tastverhältnis (TV2), welches einen zweiten Teststrom (IT2) bewirkt, erzeugt und an die Magnetbaugruppe (3.1) des Magnetventils (3) ausgegeben und resultierenden Testströme (IT1, IT2) erfasst werden, wobei die unterschiedlichen Test-PWM-Signale (TPWM1, TPWM2) innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters oder ereignisorientiert oder zu vorgegebenen Zeitpunkten erzeugt und ausgegeben werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen aus den vorgegebenen Tastverhältnissen (TV1, TV2) der Test-PWM-Signale (TPWM1, TPWM2) und den resultierenden erfassten Testströmen (IT1, IT2) ein aktueller funktionaler Zusammenhang zwischen den Tastverhältnissen (TV1, TV2) und den resultierenden Testströmen (IT1, IT2) ermittelt und über den funktionalen Zusammenhang ein korrespondierendes Tastverhältnis (TV) des anzulegenden nachfolgenden PWM-Signals (PWM) im Normalbetrieb extrapoliert und ein korrespondierendes nachfolgendes PWM-Signal (PWM) erzeugt und ausgegeben wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb aus den PWM-Signalen (PWM) und den resultierenden Strömen (I) aktuell herrschende Umgebungsbedingungen abgeleitet und basierend auf den aktuell herrschenden Umgebungsbedingungen für einen nachfolgenden Schaltvorgang ein nachfolgendes PWM-Signal (PWM) mit einem Tastverhältnis (TV) erzeugt und ausgegeben wird, welches einen über der Ansprechschwelle liegenden Strom (I) zum Schalten des Magnetventils (3) bewirkt.
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