DE4241121A1 - Proportional current operated activator for valves - has pulse width modulated mode with dither frequency voltage and control signals mapped into memory - Google Patents

Abstract

The controller for a proportional mode valve has an electromagnetic drive stage with a coil (1) that is supplied with current in the form of a pulse width modulated square wave signal. The pulses are generated by a switching transistor (2) that responds to inputs (3) generated by a microprocessor. The coil has inductance and resistance and the square wave input is converted into a different form current drive signal, such that the actual current differs from the ideal. The characteristic data for different voltages and dither frequencies are stored in memory and are accessed for control. ADVANTAGE - Obtains linear current for proportional control.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen einer An­ steuerung proportionalen Proportionalstrom durch eine Schaltendstufe, die von einem entsprechend einem Tastverhältnis pulsweitenmodulierten Schaltstrom geschaltet ist.The invention relates to a control circuit for one control proportional proportional current through a switching amplifier, those of a pulse width modulated according to a duty cycle Switching current is switched.

Zur Einstellung des Stromes eines Proportionalventils mittels Mikrocomputer bietet sich eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung über eine einfache Schaltendstufe an. Entsprechende Timerausgänge zur Rea­ lisierung von pwm-Impulsen sind normalerweise an einem Mikrocomputer vorhanden. Auch läßt sich eine Schaltendstufe mit geringem Hardware­ aufwand herstellen und mit geringen Wärmeverlusten betreiben. Aller­ dings zeigt der Ventilstrom einen nichtlinearen Zusammenhang mit der Ansteuerung. Der Idealwert der Ansteuerung kommt von einem Prozeß­ rechner, der die zu berücksichtigenden Betriebsdaten erfaßt und einen Wert für die Ansteuerung berechnet. Dies gilt besonders in der Fahrzeugtechnik, wo unterschiedliche Fahrzustände erfaßt werden müssen.To set the flow of a proportional valve using Microcomputer offers pulse width modulated control via a simple switching amplifier. Corresponding timer outputs for the Rea pwm pulses are normally on a microcomputer available. A switching amplifier with low hardware can also be used produce effort and operate with low heat losses. Everything However, the valve current shows a non-linear relationship with the Control. The ideal value of the control comes from a process computer that records the operating data to be taken into account and a Control value calculated. This is especially true in vehicle technology, where different driving conditions have to be recorded.

Aufgabe der Erfindung ist eine Linearisierung des Stromes in Ab­ hängigkeit von der Ansteuerung.The object of the invention is a linearization of the current in Ab dependence on the control.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Speichermatrix in Abhängigkeit von Ditherfrequenz, Betriebsspannung und Ansteuerung Werte für das Tastverhältnis enthält und daß für die jeweiligen Zwischenwerte ein Interpolationsrechner vorgesehen ist.This object is achieved according to the invention in that a Memory matrix depending on the dither frequency, operating voltage and control contains values for the duty cycle and that for the an interpolation computer is provided for each intermediate value.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als aus dem vorgegebenen Idealwert der Ansteuerung ein effektiver Wert bestimmt und interpoliert wird, so daß man einen linearen Stromverlauf erhält. Damit entspricht der Strom dem Vorgabewert unabhängig von den sonstigen Parametern. The invention differs from the prior art in that an effective value from the predetermined ideal value of the control is determined and interpolated, so that you have a linear current curve receives. The current thus corresponds to the default value regardless of the other parameters.  

Eine ideale Auslegung der Matrix ergibt sich dadurch, daß die Speichermatrix dreidimensional in Abhängigkeit von Eingängen für Ditherfrequenz, Betriebsspannung und Ansteuerung Werte für das Tastverhältnis enthält.An ideal interpretation of the matrix results from the fact that the Memory matrix in three dimensions depending on inputs for Dither frequency, operating voltage and control values for that Includes duty cycle.

Die Interpolation erfolgt durch Verknüpfung der Matrixebenen der­ art, daß zur Berechnung des Tastverhältnisses der Interpolationsrechner zunächst in benachbarten Speicherebenen der Ditherfrequenz das Tast­ verhältnis in Abhängigkeit von der Betriebsspannung und anschließend in Abhängigkeit von der Ditherfrequenz interpoliert.The interpolation is done by linking the matrix levels of the Art that the calculation of the duty cycle of the interpolation calculator first the button in adjacent memory levels of the dither frequency ratio depending on the operating voltage and then interpolated depending on the dither frequency.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:An embodiment of the invention is described below Explained with reference to the drawings, in which:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ventilendstufe, Fig. 1 is a diagram of a valve output stage,

Fig. 2 einen Stromplan für den pulsweitenmodulierten Strom, Fig. 2 is a circuit diagram for the pulse-width-modulated current,

Fig. 3 eine Interpolationskurvenschar für eine Ditherfrequenz und Fig. 3 shows an interpolation curve family for a dither frequency and

Fig. 4 eine Interpolationskurvenschar für eine Betriebsspannung. Fig. 4 shows an interpolation curve family for an operating voltage.

Fig. 1 zeigt eine Schaltendstufe für eine Spule 1 eines Propor­ tionalventils. Der Spulenstrom wird über einen Schalter z. B. einen Transistor 2 gesteuert. Der Steuerstrom des Transistors 3 wird in Form von pulsweitenmodulierten pwm-Impulsen 3 bereitgestellt. Derartige pwm-Impulse lassen sich in einfacher Weise durch einen Mikroprozessor erzeugen. Die Dither-Frequenz dieser Impulse wird entsprechend peri­ pheren Erfordernissen vorgegeben. Dies gilt insbesondere bei Anwendun­ gen in der Kraftfahrzeugtechnik. Fig. 1 shows a switching amplifier for a coil 1 of a proportional valve. The coil current is switched over a switch z. B. controlled a transistor 2 . The control current of the transistor 3 is provided in the form of pulse width modulated pwm pulses 3 . Such pwm pulses can be easily generated by a microprocessor. The dither frequency of these pulses is specified according to peripheral requirements. This applies in particular to applications in automotive engineering.

Die Spule 1 hat eine Induktivität L und einen ohmschen Widerstand R. Die Ansteuerung durch pwm-Impulse 3 führt infolgedesssen zu dem in Fig. 2 dargestellten Verlauf des Spulenstromes, der von der Rechteck­ form abweicht. Die Impulse haben eine Periode T und eine Dither­ frequenz f. Es ist die Berechnung des Strommittelwertes i angeben. Der Strommittelwert hängt nicht linear von dem Tastverhältnis t_h ab. Neben der Dither-Frequenz und der Induktivität sowie dem ohmschen Widerstand der Spule hat auch die Bordspannung des Kraftfahrzeugs einen Einfluß auf die Nichtlinearität. Da im Fahrzeugbetrieb Spannungssprünge auf­ treten, muß auch dieser Parameter berücksichtigt werden.The coil 1 has an inductance L and an ohmic resistance R. The control by pwm pulses 3 consequently leads to the course of the coil current shown in FIG. 2, which deviates from the rectangular shape. The pulses have a period T and a dither frequency f. The calculation of the mean current value i must be specified. The average current value does not depend linearly on the pulse duty factor t _h . In addition to the dither frequency and the inductance as well as the ohmic resistance of the coil, the on-board voltage of the motor vehicle also has an influence on the non-linearity. Since voltage jumps occur in vehicle operation, this parameter must also be taken into account.

Fig. 3 zeigt für eine Dither-Frequenz von 150 Hz einerseits den linearen Verlauf der idealen Ansteuerung und des Stromes. Andererseits sind für verschiedene Parameter der Bordspannung die effektiven Werte der Ansteuerung zur Erzielung eines linearisierten Stromes angegeben. Bei Vorgabe einer idealen Ansteuerung wird für den linearen Strom als Ordinate die effektive Ansteuerung ermittelt. Fig. 4 zeigt ein ent­ sprechendes Diagramm für eine Bordspannung von 15 V für verschiedene Dither-Frequenzen. Fig. 3 shows for a dither frequency of 150 Hz on the one hand the linear course of the ideal control and the current. On the other hand, the effective values of the control to achieve a linearized current are given for various parameters of the on-board voltage. If an ideal control is specified, the effective control is determined as the ordinate for the linear current. Fig. 4 shows a corresponding diagram for an on-board voltage of 15 V for different dither frequencies.

Anhand derartiger Diagramme oder auf andere Weise ermittelt die Erfindung die Werte für die effektive Ansteuerung und speichert diese Werte in Form einer dreidimensionalen Matrix gemäß Tabelle 1 ab. In­ nerhalb dieser Matrix erfolgt dann eine lineare Interpolation gemäß Tabelle 2.Using such diagrams or in another way, the Invention the values for the effective control and stores them Values in the form of a three-dimensional matrix according to Table 1. In A linear interpolation then takes place within this matrix Table 2.

Die Werte der effektiven Ansteuerung werden von einem Prozeß­ rechner zur Verfügung gestellt, der aufgrund der jeweiligen Betriebs­ bedingungen des Motors den Wert der idealen Ansteuerung ermittelt. Damit und durch die tatsächliche Bordspannung sowie die vorgegebene Dither-Frequenz wird durch Interpolation der effektive Wert der An­ steuerung ermittelt. The values of the effective control are determined by a process computer provided, based on the respective operating conditions of the motor determines the value of the ideal control. With this and through the actual on-board voltage and the specified one Dither frequency is the effective value of the An by interpolation control determined.  

Tabelle 1 Table 1

Claims (3)

1. Steuerschaltung für einen einer Ansteuerung proportionalen Proportionalstrom durch eine Schaltendstufe, die von einem entspre­ chend einem Tastverhältnis pulsweitenmodulierten Schaltstrom geschal­ tet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichermatrix in Abhängig­ keit von Ditherfrequenz, Betriebsspannung und Ansteuerung Werte für das Tastverhältnis enthält und daß für die jeweiligen Zwischenwerte ein Interpolationsrechner vorgesehen ist.1.Control circuit for a proportional current control by a switching output stage, which is switched from a pulse duty modulated switching current accordingly, characterized in that a memory matrix contains values for the duty cycle in dependence on the dither frequency, operating voltage and control and that for the an interpolation computer is provided for each intermediate value. 2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermatrix dreidimensional in Abhängigkeit von Eingängen für Ditherfrequenz, Betriebsspannung und Ansteuerung Werte für das Tastverhältnis enthält.2. Control circuit according to claim 1, characterized in that the memory matrix three-dimensionally depending on inputs for Dither frequency, operating voltage and control values for that Includes duty cycle. 3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Berechnung des Tastverhältnisses der Interpolationsrechner zunächst in benachbarten Speicherebenen der Ditherfrequenz das Tast­ verhältnis in Abhängigkeit von der Betriebsspannung und anschließend in Abhängigkeit von der Ditherfrequenz interpoliert.3. Control circuit according to claim 1 or 2, characterized net that to calculate the duty cycle of the interpolation calculator first the button in adjacent memory levels of the dither frequency ratio depending on the operating voltage and then interpolated depending on the dither frequency.