EP2299106A2 - Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation Download PDF

Info

Publication number
EP2299106A2
EP2299106A2 EP10008503A EP10008503A EP2299106A2 EP 2299106 A2 EP2299106 A2 EP 2299106A2 EP 10008503 A EP10008503 A EP 10008503A EP 10008503 A EP10008503 A EP 10008503A EP 2299106 A2 EP2299106 A2 EP 2299106A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating element
voltage
pulse
sum value
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10008503A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2299106A3 (de
Inventor
Martin Blanc
Andreas Bleil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Original Assignee
BorgWarner Beru Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Beru Systems GmbH filed Critical BorgWarner Beru Systems GmbH
Publication of EP2299106A2 publication Critical patent/EP2299106A2/de
Publication of EP2299106A3 publication Critical patent/EP2299106A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • F02P19/021—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs characterised by power delivery controls
    • F02P19/022—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs characterised by power delivery controls using intermittent current supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2024—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
    • F02D2041/2027—Control of the current by pulse width modulation or duty cycle control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/503—Battery correction, i.e. corrections as a function of the state of the battery, its output or its type

Definitions

  • the invention is based on a method for operating a heating element in a motor vehicle by pulse width modulation, wherein to achieve a desired heating power fluctuations of the supply voltage can be compensated by adjusting the duty cycle.
  • Such a method is in the DE 10 2006 010 081 A1 described.
  • the energy to be fed into a glow plug during a period with a voltage pulse is determined as a function of a desired setpoint temperature of the glow plug, and given the current supply voltage for the current period, a corresponding pulse duration is specified.
  • the heat energy actually introduced during the voltage pulse is then determined and an energy loss or an energy surplus is compensated in one of the following periods.
  • the temperature of a glow plug can be regulated to an operating temperature which enables optimum ignition behavior.
  • the object of the invention is to show a way in which the control of glow plugs can be further improved in order to combine an optimum ignition behavior of a diesel engine with the largest possible lifetime of the spark plugs.
  • a method according to the invention it is prevented that an increase in the supply voltage during a voltage pulse leads to overheating of the heating element.
  • the energy fed in during a voltage pulse is approximately determined and monitored, so that a voltage pulse can be shortened when the supply voltage rises.
  • the effects of fluctuations in the vehicle electrical system voltage to the temperature of the heating element can be advantageously reduced in this way.
  • the life of a glow plug can be increased by a method according to the invention, without the ignition behavior of a diesel engine is impaired.
  • a sum value is ascertained which increases with the energy fed into the heating element by the voltage pulse.
  • the sum value can be used to approximate the energy fed into the heating element by the voltage pulse.
  • the voltage applied to the heating element and / or the current flowing through the heating element are continuously measured and the measured values or values determined from them are added up.
  • the voltage pulse is terminated at the latest when the sum value has reached a setpoint that can be specified by a control unit as a function of the size of the desired heating power.
  • the energy supplied during a voltage pulse is defined by the integral of the product of the voltage applied to the heating element and the current flowing through the heating element over the pulse duration.
  • E ⁇ U ⁇ I dt, where U indicates the voltage applied to the heating element and I the current flowing through the heating element.
  • the integration limits of this integral are the beginning of the voltage pulse and the end of the voltage pulse.
  • This integral and thus the energy fed in can be approximated by a summation value in which the product of current and voltage is calculated and summed up for a series of times.
  • the energy supplied to the heating element during a voltage pulse can also be determined by a series of measured values of the voltage applied to the heating element or a series of measured values of the current flowing through the heating element by summing up the square of the measurements of such a series.
  • a somewhat coarser, but often practical, nourishment for the energy injected into the heating element during a voltage pulse is to determine a series of measurements of the voltage applied to the heating element and to add up the individual voltage values or a series of the current flowing through the heating element to determine and to add up the individual current values.
  • a voltage pulse is preferably not terminated until the summation value has reached the desired value.
  • a voltage pulse is terminated exactly when the energy fed into the heating element approximately corresponds to a desired value.
  • the inventive method can also be advantageously used by a control unit for the individual pulses both a setpoint for the sum value and a maximum pulse duration and a pulse is terminated as soon as either the summation value has reached the setpoint value or the maximum pulse duration has been reached.
  • it is accepted that less than the desired amount of energy may be fed into the heating element by a voltage pulse. A possible shortfall can be compensated at the next voltage pulse, so that a possible cooling of the heating element is usually only of short duration.
  • At least twice, preferably at least four times, per millisecond measurements are made during a pulse, ie the voltage applied to the heating element and / or the current flowing through the heating element are measured.
  • a voltage pulse it is preferred to measure at least ten times, particularly preferably at least 20 times, in particular at least 50 times.
  • the summation value is calculated by summation of preferably at least 10, particularly preferably at least 20, in particular at least 50, summands.
  • the voltage values can be generated for the same times as for the current values, but this is not absolutely necessary.
  • the product can be formed from a voltage value with the current value closest to its time.
  • the invention further relates to a glow plug control device adapted to carry out the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically the heating resistor R of a glow plug, which is connected via a switch 5 to the electrical system of a motor vehicle.
  • the switch 5 is actuated by a glow plug control device 1, which may be designed, for example, as a microcontroller or microprocessor.
  • the switch 5 is a semiconductor power switch, preferably a field effect transistor, for example a MOSFET.
  • the switch 5 is connected via a control line 2 to the glow plug control unit 1.
  • the glow plug control device 1 measures the current flowing through the heating element R. A corresponding current signal is provided to the glow plug control unit 1 via the signal line 3.
  • the glow plug control device 1 also measures the voltage applied to the heating element R. A corresponding voltage signal is provided to the glow plug control unit 1 via the signal line 4.
  • Both the heating element R of the glow plug and the glow plug control device 1 are connected via corresponding lines to ground.
  • FIG. 2 is schematically illustrated an example of the course of the vehicle electrical system voltage U as a function of the time t.
  • the glow plug control device 1 continuously measures the strength of the current I flowing through the heating element R, thus generating a series of measured values I (t 1 ), I (t 2 ) to I (t n ) of the current I.
  • FIG. 3 schematically is an example of such a series of current values I (t 1 ), I (t 2 ) to I (t n ) for the in FIG. 2 illustrated course of the vehicle electrical system voltage shown.
  • the current values are preferred, as in FIG. 3 shown, equidistant, ie measured at constant time intervals .DELTA.t.
  • the measured values can be filtered or statically processed before further evaluation.
  • the glow plug control device 1 also measures the voltage applied to the heating element R during a voltage pulse, thus generating a series of voltage values U (t 1 ), U (t 2 ) to U (t n ).
  • the course of the measured voltage values is in principle the same as in FIG. 3 illustrated course of the current values, since current and voltage are linked by Ohm's law.
  • FIG. 4 shows to the FIGS. 2 and 3 the course of the summation value S formed by summations of the product of current and voltage values U (t i ) * I (t i ). As soon as the summation value S reaches a setpoint value S Soll , the current pulse is terminated.
  • the desired value S setpoint is specified by the glow plug control device 1 as a function of the size of the desired heating power.
  • the glow plug control device 1 has a memory in which a program is stored, which performs the described method in operation.
  • FIG. 1 illustrated embodiment, which is applied to the heating element R in the time average during the voltage pulse supply voltage higher than the supply voltage at a time t 0 before the start of the voltage pulse. If, therefore, a pulse duration was calculated on the basis of the vehicle electrical system voltage available at time t 0 , with which an amount of energy corresponding to the desired value is fed into the heating element, the pulse duration would be too long.
  • the pulse duration calculated on the basis of the vehicle electrical system voltage available at time t 0 is indicated by the time t e .
  • the time t e is significantly after the time t n , at which the sum value has already reached the predetermined setpoint and therefore the voltage pulse is terminated.
  • the voltage pulse is therefore shorter by the time period t d than would be expected on the basis of the vehicle electrical system voltage available at the time t 0 before the start of the voltage pulse.
  • the expected pulse duration can thus be calculated before the beginning of a voltage pulse. After each measurement of voltage and current, the sum value is updated. On the basis of the sum value, a remaining difference to the desired value can be determined and thus the estimated pulse duration can be corrected.
  • current values and voltage values are measured at intervals of 125 microseconds, respectively.
  • the period of the pulse width modulation ie the duration of the time interval in which the switch S is actuated twice, is for example 15 milliseconds to 30 milliseconds.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation, wobei zum Erzielen einer gewünschten Heizleistung Fluktuationen der Versorgungsspannung durch eine Anpassung des Tastgrads ausgeglichen werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass während eines Spannungspulses ein Summenwert ermittelt wird, der mit der durch den Spannungspuls in das Heizelement einspeisten Energie ansteigt, indem die an dem Heizelement anliegenden Spannung und/oder der durch das Heizelement fließende Strom in vorgegebenen Zeitabständen gemessen werden und die gemessenen Werte oder aus ihnen ermittelte Werte aufsummiert werden, und der Spannungspuls spätestens dann beendet wird, wenn der Summenwert einen Sollwert erreicht hat. Die Erfindung betrifft ferner ein Glühkerzensteuergerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation, wobei zum Erzielen einer gewünschten Heizleistung Fluktuationen der Versorgungsspannung durch eine Anpassung des Tastgrads ausgeglichen werden.
  • Ein derartiges Verfahren ist in der DE 10 2006 010 081 A1 beschrieben. Bei dem bekannten Verfahren wird die während einer Periode mit einem Spannungspuls in eine Glühkerze einzuspeisende Energie in Abhängigkeit von einer gewünschten Solltemperatur der Glühkerze festgelegt und unter Berücksichtigung der aktuellen Versorgungsspannung für die aktuelle Periode eine entsprechende Pulsdauer vorgegeben. Durch Messen von Strom und Spannung wird dann die tatsächlich während des Spannungspulses eingebrachte Heizenergie ermittelt und ein Energiefehlbetrag oder ein Energieüberschuss in einer der folgenden Perioden ausgeglichen.
  • Mit dem bekannten Verfahren kann die Temperatur einer Glühkerze auf eine Betriebstemperatur geregelt werden, die ein optimales Zündverhalten ermöglicht. Indem durch Pulsweitenmodulation im zeitlichen Mittel die zum Aufrechterhalten einer gewünschten Betriebstemperatur erforderliche Energie in eine Glühkerze eingespeist wird, kann einem Absinken der Temperatur, das zu einem schlechteren Zündverhalten führen würde, ebenso wie einem Überhitzen, das zu einem vorzeitigen Ausfall der Glühkerze führen würde, entgegengewirkt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie die Steuerung von Glühkerzen weiter verbessert werden kann, um ein optimales Zündverhalten eines Dieselmotors mit einer möglichst großen Lebensdauer der Zündkerzen zu kombinieren.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird verhindert, dass ein Anstieg der Versorgungsspannung während eines Spannungspulses zu einer Überhitzung des Heizelements führt. Erfindungsgemäß wird nämlich die während eines Spannungspulses eingespeiste Energie näherungsweise ermittelt und überwacht, so dass bei einem Anstieg der Versorgungsspannung ein Spannungspuls verkürzt werden kann. Die Auswirkungen von Fluktuationen der Bordnetzspannung auf die Temperatur des Heizelements können auf diese Weise vorteilhaft reduziert werden. Vorteilhaft kann deshalb durch ein erfindungsgemäßes Verfahren die Lebensdauer einer Glühkerze erhöht werden, ohne dass das Zündverhalten eines Dieselmotors beeinträchtigt wird.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird während eines Spannungspulses ein Summenwert ermittelt, der mit der durch den Spannungspuls in das Heizelement einspeisten Energie ansteigt. Durch den Summenwert kann näherungsweise auf die durch den Spannungspuls in das Heizelement eingespeiste Energie geschlossen werden. Zur Ermittlung des Summenwertes werden die an dem Heizelement anliegende Spannung und/oder der durch das Heizelement fließende Strom fortlaufend gemessen und die gemessenen Werte oder aus ihnen ermittelten Werte aufsummiert. Der Spannungspuls wird spätestens dann beendet, wenn der Summenwert einen Sollwert erreicht hat, der von einem Steuergerät in Abhängigkeit von der Größe der gewünschten Heizleistung vorgegeben werden kann.
  • Die während eines Spannungspulses eingespeiste Energie ist durch das Integral des Produkts aus der an dem Heizelement anliegenden Spannung und des durch das Heizelement fließenden Stroms über der Pulsdauer definiert. Für die während eines Pulses eingebrachte Energie E gilt also E = ∫U·I dt, wobei U die an dem Heizelement anliegende Spannung und I den durch das Heizelement fließenden Strom angeben. Als Integrationsgrenzen dieses Integrals sind der Beginn des Spannungspulses und das Ende des Spannungspulses zu wählen.
  • Dieses Integral und damit die eingespeiste Energie können durch einen Summenwert angenährt werden, bei dem für eine Serie von Zeitpunkten jeweils das Produkt aus Strom und Spannung berechnet und aufsummiert wird. Indem man den elektrischen Widerstand eines Heizelements während eines Spannungspulses als nährungsweise konstant annimmt, kann die während eines Spannungspulses in das Heizelement einspeiste Energie auch anhand einer Serie von Messwerten der an dem Heizelement anliegenden Spannung oder einer Serie von Messwerten des durch das Heizelement fließenden Stroms nährungsweise bestimmt werden, indem das Quadrat der Messwerte einer solchen Serie aufsummiert wird. Eine etwas gröbere, jedoch für praktische Zwecke häufig ausreichende Nährung für die während eines Spannungspulses in das Heizelement eingespeiste Energie besteht darin, eine Serie von Messwerten der an dem Heizelement anliegenden Spannung zu ermitteln und die einzelnen Spannungswerte aufzuaddieren oder eine Serie des durch das Heizelement fließenden Stroms zu ermitteln und die einzelnen Stromwerte aufzuaddieren.
  • Bevorzugt wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Spannungspuls erst dann beendet, wenn der Summenwert den Sollwert erreicht hat. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass ein Spannungspuls genau dann beendet wird, wenn die in das Heizelement eingespeiste Energie nährungsweise einem Sollwert entspricht. Da ein Überhitzen einer Glühkerze im allgemeinen wesentlich schädlicher als eine etwas zu geringe Betriebstemperatur ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft auch eingesetzt werden, indem ein Steuergerät für die einzelnen Pulse sowohl einen Sollwert für den Summenwert als auch eine maximale Pulsdauer vorgibt und ein Puls beendet wird, sobald entweder der Summenwert den Sollwert erreicht hat oder die maximale Pulsdauer erreicht ist. Bei dieser Vorgehensweise wird in Kauf genommen, dass durch einen Spannungspuls eventuell weniger als die gewünschte Energiemenge in das Heizelement eingespeist wird. Ein eventueller Fehlbetrag kann bei dem nächsten Spannungspuls ausgeglichen werden, so dass eine eventuelle Abkühlung des Heizelements in der Regel nur von kurzer Dauer ist.
  • Bevorzugt werden bei einem erfindungsgemäßen Verfahren während eines Pulses mindestens zwei Mal, vorzugsweise mindestens vier Mal, pro Millisekunde Messungen vorgenommen, also die an dem Heizelement anliegende Spannung und/oder der durch das Heizelement fließende Strom gemessen. Während eines Spannungspulses wird bevorzugt mindestens zehn Mal, besonders bevorzugt mindestens 20 Mal, insbesondere mindestens 50 Mal, gemessen. Dies bedeutet, dass der Summenwert durch Aufsummieren von bevorzugt mindestens 10, besonders bevorzugt mindestens 20, insbesondere mindestens 50, Summanden berechnet wird.
  • Bevorzugt wird durch fortlaufende Messung der an dem Heizelement anliegende. Spannung eine Serie von Spannungswerten und durch fortlaufende Messung des durch das Heizelement fließenden Stroms eine Serie von Stromwerten erzeugt. Die Spannungswerte können dabei für dieselben Zeitpunkte wie für die Stromwerte erzeugt werden, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Zur Berechnung des Summenwerts kann nämlich das Produkt aus einem Spannungswert mit dem ihm zeitlich am nächsten liegenden Stromwert gebildet werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Glühkerzensteuergerät, das dafür eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Steuergeräts und einer über einen Schalter an das Bordnetz eines Fahrzeugs angeschlossenen Glühkerze;
    Figur 2
    ein Beispiel des Verlaufs der Bordnetzspannung;
    Figur 3
    ein Beispiel von Messwerten der Stromstärke für den in Figur 1 gezeigten Spannungsverlauf; und
    Figur 4
    die Entwicklung eines Summenwertes, der aus den in Figur 3 dargestellten Stromwerten berechnet ist.
  • Figur 1 zeigt schematisch den Heizwiderstand R einer Glühkerze, der über einen Schalter 5 an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Der Schalter 5 wird von einem Glühkerzensteuergerät 1 betätigt, das beispielsweise als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet sein kann. Der Schalter 5 ist ein Halbleiterleistungsschalter, bevorzugt ein Feldeffekttransistor, beispielsweise ein MOSFET. Der Schalter 5 ist über eine Steuerleitung 2 an das Glühkerzensteuergerät 1 angeschlossen. Das Glühkerzensteuergerät 1 misst den durch das Heizelement R fließenden Strom. Ein entsprechendes Stromsignal wird dem Glühkerzensteuergerät 1 über die Signalleitung 3 zur Verfügung gestellt. Das Glühkerzensteuergerät 1 misst auch die an dem Heizelement R anliegende Spannung. Ein entsprechendes Spannungssignal wird dem Glühkerzensteuergerät 1 über die Signalleitung 4 zur Verfügung gestellt. Sowohl das Heizelement R der Glühkerze als auch das Glühkerzensteuergerät 1 sind über entsprechende Leitungen an Masse angeschlossen.
  • Die Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs und damit die Versorgungsspannung des Heizelements unterliegen typischer Weise erheblichen Schwankungen. In Figur 2 ist schematisch ein Beispiel für den Verlauf der Bordnetzspannung U in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Wenn der Schalter 5 zum Zeitpunkt t1 geschlossen wird, beginnt durch das Heizelement R ein Strom zu fließen. Das Glühkerzensteuergerät 1 misst fortlaufend die Stärke des durch das Heizelement R fließenden Stroms I, erzeugt also eine Serie von Messwerten I(t1), I(t2) bis I(tn) des Stroms I.
  • In Figur 3 ist schematisch ein Beispiel einer solchen Serie von Stromwerten I(t1), I(t2) bis I(tn) für den in Figur 2 dargestellten Verlauf der Bordnetzspannung dargestellt. Bevorzugt sind die Stromwerte, wie in Figur 3 dargestellt, äquidistant, also in konstanten Zeitabständen Δt gemessen. Die Messwerte können vor der weiteren Auswertung gefiltert oder statisch aufbereitet werden.
  • Das Glühkerzensteuergerät 1 misst während eines Spannungspulses auch die an dem Heizelement R anliegende Spannung, erzeugt also eine Serie von Spannungswerten U(t1), U(t2) bis U(tn). Der Verlauf der gemessenen Spannungswerte stimmt prinzipiell mit dem in Figur 3 dargestellten Verlauf der Stromwerte überein, da Strom und Spannung durch das Ohmsche Gesetz verknüpft sind.
  • Das Glühkerzensteuergerät 1 ermittelt aus den fortlaufend gemessenen Spannungs- und Stromwerten einen Summenwert, der nährungsweise die durch den Spannungspuls in das Heizelement R eingespeiste Energie angibt. Aus einer Serie von zu Zeitpunkten t1 bis tn gemessenen Stromwerten I(t1), I(t2) bis I(tn) und einer entsprechenden Serie von Spannungswerten U(t1), U(t2) bis U(tn) kann ein Summenwert S beispielsweise als S = Δ ⁢ t ∑ i = 1 n U t i • I t i
    Figure imgb0001
    berechnet werden, wobei n eine natürliche Zahl ist, welche die Anzahl der in der Serie enthaltenen Messewerte des Stroms und der Spannung angibt, und Δt der zeitliche Abstand zwischen aufeinander folgenden Zeitpunkten. Da Δt eine dem Steuergerät bekannte Konstante ist, kann diese bei der Berechnung des Summenwerts ignoriert und stattdessen bei der Festlegung des Sollwerts berücksichtigt werden.
  • Alternativ kann ein Summenwert, der näherungsweise die bis zum Zeitpunkt tn eingespeiste Energie angibt, beispielsweise proportional zu ∑ i = 1 n I 2 t i , ∑ i = 1 n I t i , ∑ i = 1 n U 2 t i oder ∑ i = 1 n U t i
    Figure imgb0002
    berechnet werden.
  • Figur 4 zeigt zu den Figuren 2 und 3 den Verlauf des durch Summationen des Produkts aus Strom- und Spannungswerten U(ti)·I(ti) gebildeten Summenwerts S. Sobald der Summenwert S einen Sollwert SSoll erreicht, wird der Strompuls beendet.
  • Der Sollwert SSoll wird von dem Glühkerzensteuergerät 1 in Abhängigkeit von der Größe der gewünschten Heizleistung vorgegeben. Das Glühkerzensteuergerät 1 hat einen Speicher, in dem ein Programm gespeichert ist, das im Betrieb das beschriebene Verfahren durchführt.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die an dem Heizelement R im zeitlichen Mittel während des Spannungspulses anliegende Versorgungsspannung höher als die Versorgungsspannung zu einem Zeitpunkt t0 vor Beginn des Spannungspulses. Würde man deshalb auf der Grundlage der zum Zeitpunkt t0 zur Verfügung stehenden Bordnetzspannung eine Pulsdauer berechnen, mit der eine dem Sollwert entsprechende Energiemenge in das Heizelement eingespeist wird, würde sich eine zu lange Pulsdauer ergeben. In den Figuren 2 bis 3 ist die auf der Grundlage der zum Zeitpunkt t0 zur Verfügung stehenden Bordnetzspannung berechnete Pulsdauer durch den Zeitpunkt te angedeutet. Der Zeitpunkt te liegt deutlich nach dem Zeitpunkt tn, zu dem der Summenwert bereits den vorgegebenen Sollwert erreicht hat und deshalb der Spannungspuls beendet wird. Der Spannungspuls ist deshalb um die Zeitspanne td kürzer als auf der Grundlage der zum Zeitpunkt t0 vor Beginn des Spannungspulses zur Verfügung stehenden Bordnetzspannung an sich zu erwarten wäre.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren kann somit vor Beginn eines Spannungspulses dessen voraussichtliche Pulsdauer berechnet werden. Nach jedem Messvorgang der Spannung und des Stroms wird der Summenwert aktualisiert. Auf der Grundlage des Summenwertes kann eine noch verbleibende Differenz zu dem Sollwert ermittelt und damit die eine voraussichtliche Pulsdauer korrigiert werden.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden Stromwerte sowie Spannungswerte jeweils im Abstand von 125 Mikrosekunden gemessen. Die Periodendauer der Pulsweitenmodulation, also die Dauer des Zeitintervalls, in welchem der Schalter S zwei Mal betätigt wird, beträgt beispielsweise 15 Millisekunden bis 30 Millisekunden.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Glühkerzensteuergerät
    2
    Steuerleitung
    3
    Signalleitung
    4
    Signalleitung
    5
    Schalter
    I
    Strom
    U
    Spannung
    S
    Summenwert
    R
    Heizelement
    U
    Bordnetzspannung
    t
    Zeit

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation, wobei zum Erzielen einer gewünschten Heizleistung Fluktuationen der Versorgungsspannung durch eine Anpassung des Tastgrads ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
    während eines Spannungspulses ein Summenwert er mittelt wird, der mit der durch den Spannungspuls in das Heizelement einspeisten Energie ansteigt, indem die an dem Heizelement anliegenden Spannung und/oder der durch das Heizelement fließende Strom in vorgegebenen Zeitabständen gemessen werden und die gemessenen Werte oder aus ihnen ermittelte Werte aufsummiert werden, und
    der Spannungspuls spätestens dann beendet wird, wenn der Summenwert einen Sollwert erreicht hat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenwert durch Messung der an dem Heizelement anliegenden Spannung und Aufsummieren der gemessenen Spannungswerte ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenwert durch Messung der an dem Heizelement anliegenden Spannung und Aufsummieren der Quadrate der gemessenen Spannungswerte ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenwert durch Messung des durch das Heizelement fließenden Stroms und Aufsummieren der gemessenen Stromwerte ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenwert durch Messung des durch das Heizelement fließenden Stroms und Aufsummieren der Quadrate der gemessenen Stromwerte ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die an dem Heizelement anliegenden Spannung als der durch das Heizelement fließende Strom in vorgegebenen Zeitabständen gemessen werden, der Summenwert näherungsweise als Integral des Produkts aus Strom und Spannung über der Zeit berechnet wird, indem jeweils das Produkt aus einem gemessen Spannungswert und einem gemessenen Stromwert gebildet und der Summenwert durch Aufsummieren der Produkte gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement eine Glühkerze ist.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 10 mal, vorzugsweise mindestens 20 mal, insbesondere mindestens 50 mal, während eines Pulses die an dem Heizelement anliegende Spannung und/oder der durch das Heizelement fließende Strom gemessen werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 mal, vorzugsweise mindestens 4 mal, pro Millisekunde die an dem Heizelement anliegende Spannung und/oder der durch das Heizelement fließende Strom gemessen werden.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Puls eine maximale Pulsdauer vorgegeben wird und ein Puls beendet wird sobald entweder der Summenwert den Sollwert erreicht hat oder die maximale Pulsdauer erreicht ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungspuls erst dann beendet wird, wenn der Summenwert den Sollwert erreicht hat.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert von einem Steuergerät in Abhängigkeit von der Größe der gewünschten Heizleistung ermittelt wird.
  13. Glühkerzensteuergerät mit
    einem Steuerausgang zum Betätigen eines Schalters, und
    wenigstens einem Signaleingang zum Messen einer an einer Glühkerze (R) anliegenden Spannung (U) oder eines durch das Heizelement (R) fließenden Stroms (I), dadurch gekennzeichnet, dass
    das Glühkerzensteuergerät (1) im Betrieb ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ausführt.
EP10008503A 2009-09-16 2010-08-14 Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation Withdrawn EP2299106A3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009041749A DE102009041749B4 (de) 2009-09-16 2009-09-16 Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2299106A2 true EP2299106A2 (de) 2011-03-23
EP2299106A3 EP2299106A3 (de) 2012-07-18

Family

ID=43414784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10008503A Withdrawn EP2299106A3 (de) 2009-09-16 2010-08-14 Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8269145B2 (de)
EP (1) EP2299106A3 (de)
JP (1) JP2011064196A (de)
KR (1) KR20110030377A (de)
CN (1) CN102022245B (de)
DE (1) DE102009041749B4 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012081448A1 (ja) * 2010-12-16 2012-06-21 ボッシュ株式会社 グロープラグ駆動制御方法及びグロープラグ駆動制御装置
DE102011007184A1 (de) * 2011-04-12 2012-10-18 Robert Bosch Gmbh Heizung für ein Dosiersystem
DE102012101999B4 (de) * 2012-03-09 2016-01-28 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Verfahren zum Betreiben einer keramischen Glühkerze
PL3002657T3 (pl) * 2012-09-11 2017-07-31 Philip Morris Products S.A. Urządzenie i sposób sterowania elektrycznym ogrzewaczem celem ograniczania temperatury
KR101751440B1 (ko) * 2013-06-11 2017-06-27 브로제 파르초이크타일레 게엠베하 운트 코. 콤만디트게젤샤프트 뷔르츠부르크 전동 팬 드라이브를 동작시키기 위한 방법 및 디바이스
CN108915911B (zh) * 2018-06-13 2020-05-08 中国北方发动机研究所(天津) 改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路
DE102019204030A1 (de) * 2019-03-25 2020-10-01 Continental Automotive Gmbh Reglervorrichtung zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms an einer zeitvarianten Last, Fahrzeug und Verfahren

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006010081A1 (de) 2005-09-21 2007-06-06 Beru Ag Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10028073C2 (de) * 2000-06-07 2003-04-10 Beru Ag Verfahren und Schaltungsanordnung zum Aufheizen einer Glühkerze
EP2378111A1 (de) * 2002-05-14 2011-10-19 NGK Spark Plug Co., Ltd. Glühkerze
KR101212461B1 (ko) * 2005-09-21 2012-12-14 보그와르너 베루 시스템스 게엠바흐 디젤 엔진의 예열 플러그 그룹의 동작 방법
FR2897656B1 (fr) * 2006-02-23 2011-05-20 Renault Sas Procede et systeme de commande d'une bougie de prechauffage, a alimentation a basse tension electrique, d'un melange air/carburant de moteur diesel
KR20090119981A (ko) * 2007-03-09 2009-11-23 베루 악티엔게젤샤프트 예열 플러그 점화 제어 방법 및 장치
GB2456784A (en) * 2008-01-23 2009-07-29 Gm Global Tech Operations Inc Glow plug control unit and method for controlling the temperature in a glow plug
DE102008007397A1 (de) * 2008-02-04 2009-08-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überwachung von wenigstens einer Glühstiftkerze eines Brennkraftmotors und Vorrichtung hierzu
JP4941391B2 (ja) * 2008-04-09 2012-05-30 株式会社デンソー 発熱体制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006010081A1 (de) 2005-09-21 2007-06-06 Beru Ag Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor

Also Published As

Publication number Publication date
EP2299106A3 (de) 2012-07-18
US8269145B2 (en) 2012-09-18
JP2011064196A (ja) 2011-03-31
CN102022245B (zh) 2015-06-03
DE102009041749B4 (de) 2013-02-07
DE102009041749A1 (de) 2011-04-14
US20110062138A1 (en) 2011-03-17
KR20110030377A (ko) 2011-03-23
CN102022245A (zh) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009041749B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Heizelements in einem Kraftfahrzeug durch Pulsweitenmodulation
DE102006025834B4 (de) Verfahren zum Steuern einer Glühkerze in einem Dieselmotor
WO2008110143A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur glühkerzenerregungssteuerung
WO2007033825A1 (de) Verfahren zum ansteuern einer gruppe von glühkerzen in einem dieselmotor
DE10234561A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsprüfung einer elektrischen Heizeinrichtung
DE112016001928T5 (de) Steuerungsvorrichtung
DE102014103414B3 (de) Verfahren zum Steuern eines Korona-Zündsystem eines taktweise arbeitenden Verbrennungsmotors
DE10149982B4 (de) Verfahren zur Ermittlung der Temperatur einer elektrischen Spule sowie zugehörige Vorrichtung
DE10063080A1 (de) Aktorsteuerung und zugehöriges Verfahren
DE102006057523B4 (de) Regelverfahren für eine Volumenstromregelung
DE10025953C2 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Glühstifts zum Zünden eines Fahrzeugheizgeräts
DE102009002063A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung von Energiezufuhr zu einem Heizelement für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102012214717A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteuerung oder Spannungssteuerung eines elektrischen Verbrauchers
EP2006534B1 (de) Glühsystem und Verfahren zur Leistungssteuerung einer Glühkerze
DE102015204647A1 (de) Saugstrahlpumpe und ein Verfahren zur Beheizung der Saugstrahlpumpe
DE102011121629A1 (de) Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE102017109071B4 (de) Verfahren zum Regeln der Temperatur von Glühkerzen
DE102006010081B4 (de) Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor
DE102017115946A1 (de) Verfahren zum Regeln der Temperatur einer Glühkerze
DE102012101999B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer keramischen Glühkerze
WO2010066575A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines festkörperaktuators
EP1420207B1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Glühzündorgans eines Heizgerätes
EP0809021B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Glühvorgangs einer Glühkerze eines Dieselmotors
DE102014201335A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle sowie Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelle und Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellenvorrichtung
DE102011084194A1 (de) Verfahren und Recheneinheit zum Betrieb einer Zumesseinheit eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems und Recheneinheit

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME RS

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME RS

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F02P 19/02 20060101AFI20120612BHEP

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20120824