WO2020193579A1 - Reglervorrichtung zur regelung eines effektivwerts eines elektrischen laststroms an einer zeitvarianten last, fahrzeug und verfahren - Google Patents

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Definitions

  • Regulator device for regulating an effective value of an electrical load current on a time variant load, vehicle and method
  • the invention relates to a regulator device for regulating an effective value of an electrical load current at a time-variant load, a vehicle having a
  • magnetic valves are used for steering assistance in a vehicle.
  • the position of the magnetic valve depends on an effective value of an electrical load current that flows through the magnetic valve.
  • the load current is generated by means of a voltage pulse train that is applied to the magnetic valve.
  • a certain setpoint effective value of the load current is set by means of pulse width modulation of the voltage pulse train.
  • the effective value of the electrical load current depends on a duty cycle of the voltage pulse train. In order to regulate the effective value to a predetermined target effective value of the load current, it is necessary to detect an actual effective value of the load current and to compare this with the target effective value.
  • the magnetic valve represents an inductive and thus a time-variant load.
  • the profile of the load current has a complex profile, in particular an exponential profile with a
  • Averaging takes place with the help of analog circuit technology using an integrator.
  • An alternative to this includes high-frequency sampling of the load current profile. The summing up and the
  • control unit requires sufficient processor power to convert the samples into evaluate the required time.
  • a measuring shunt is required in both cases to ensure a predetermined accuracy.
  • a disadvantage of the described method for determining the actual effective value of the load current is that the regulator device for detecting the actual effective value of the load current has a large number of electronic components. This results in increased manufacturing effort and costs.
  • the invention provides a regulator device for regulating an effective value of an electrical load current on a time-variant load.
  • the regulator device is set up to provide a voltage pulse sequence, which has a predetermined duty cycle, to the time-varying load.
  • the regulator device is set up to acquire a respective sample value of the electrical load current at the time-variant load in at least one pulse phase of the voltage pulse sequence. In other words, the regulator device is provided during at least one pulse phase
  • Voltage pulse sequence to detect the sample value at a predetermined sampling time, which is a current strength of the electrical load current at the sampling time.
  • the predetermined sampling time can depend on a phase angle of the voltage pulse train.
  • the regulator device is set up to determine an actual rms value of the electrical load current assigned for the sampled value of the electrical load current by means of a dependency stored in the regulator device. In other words, the
  • Regulator device provided the dependency, which makes it possible to determine the respective actual rms value of the electrical load current for the detected sample value of the electrical load current.
  • the dependency can be, for example, a table of characteristics or a calculation rule (mathematical function), which can be stored in the controller device.
  • Control device is set up to a difference value between the
  • the regulator device is set up to match the determined actual effective value of the electrical load current with the setpoint effective value of the electrical load current compare to determine the difference value.
  • the regulator device is set up to determine an adjusted duty cycle of the voltage pulse sequence from the difference value of the electrical load current according to a predetermined method (control method) and to provide a changed or adjusted voltage pulse sequence having the adjusted duty cycle at the time variant load.
  • control method control method
  • Pulse phases can be changed as a function of the actual effective value determined in each case in the pulse phase.
  • the duty cycle can thus be a manipulated variable.
  • Said control method can be based, for example, on a PID control (PID - proportional, integral, differential) or a PI control.
  • the invention has the advantage that no integration over the
  • the dependency comprises a table in which the respective actual effective value of the load current is assigned to the respective discrete sample values.
  • the characteristic value table is a conversion table from which the associated actual effective value can be retrieved for the respective acquired sample value.
  • Such a conversion table is also referred to as a lookup table.
  • a further development of the invention provides that the regulator device is set up to provide the voltage pulse train with a period of 1.5 ms to 3.5 ms.
  • the regulator device is set up to generate the voltage pulse train with a period of 1.5 ms to 3.5 ms. This has the advantage that the regulator device can provide the usual period duration. The period can
  • Time constant of the time variant load is set up to set a pulse duration less than 5 * Tau of the time variant load, where Tau is the said time constant of the time variant load, and in several or all pulse phases of the voltage pulse sequence the duty cycle as a function of to determine a sample determined in the respective pulse phase.
  • Tau is the said time constant of the time variant load
  • the steps described can be used to adapt or change the
  • Duty cycle can be carried out in some or all of the pulse phases of the voltage pulse train. This has the advantage that on time
  • a further development of the invention provides that the regulator device is set up to provide the voltage pulse sequence as a square-wave signal.
  • the regulator device is set up as
  • a voltage of the voltage pulse train alternates between two voltage levels.
  • the two voltage values are an upper voltage level and a lower voltage level.
  • a region that has a high voltage value can represent a pulse of the voltage pulse train and have a pulse duration.
  • a development of the invention provides that the regulator device is set up to measure the sample value of the electrical load current with a
  • Detect acquisition period which is an integral multiple of the period of the voltage pulse train. In other words it is
  • Regulator device set up to detect the sample value of the electrical load current at regular intervals, the detection period between the detection of the sample value being an integer multiple of
  • Period of the voltage pulse train is. This has the advantage that the sampled value is recorded at identical phases of the voltage pulse train.
  • a further development of the invention provides that the dependency is specific for the respective time variant load and the respective regulator device.
  • Regulator device applied time variant load is calibrated so that the dependency describes the relationship between the sample value and the actual effective value for a respective combination of the respective regulator device and the respective time variant load.
  • Controller devices are a series-related fluctuation in the acquisition of the sampled values. In the case of the time variant loads, there may be series fluctuations which lead to the respective temporal progressions of the
  • a further development of the invention provides that the regulator device is set up to detect the sample value of the electrical load current in a last tenth of the pulse phase.
  • the sampling time is in the last tenth of the respective pulse phase.
  • a further development of the invention provides that the regulator device is set up to acquire the sampled value of the electrical load current during a falling signal edge of a pulse in the voltage pulse train.
  • the sampling instant of the sample is in a
  • the regulator device has a power MOSFET.
  • the regulator device comprises a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, which is set up for the controlled conducting and blocking of electrical currents and voltages.
  • This can be a so-called smart FET, which has a control unit and a pulse width controller (PWM controller) to regulate the effective value of the
  • the invention also comprises a vehicle that has a regulator device for regulating an effective value of an electrical load current at a time-variant load.
  • the vehicle can in particular be a motor vehicle, such as a truck or passenger vehicle.
  • the regulator device can for example be set up to regulate an effective value of an electrical load current in a magnetic valve as a time variant load.
  • the invention also comprises a method for regulating an effective value of an electrical load current at a time-variant load. In the method, it is provided that several
  • Calibration voltage pulse sequences are provided one after the other at a time-variant load, a respective calibration voltage pulse sequence having a respective duty cycle.
  • a number of calibration voltage pulse sequences are generated for a calibration, the respective calibration voltage pulse sequences differing from one another in the respective duty cycle.
  • a respective calibration voltage pulse sequence is generated by the control device in at least one pulse phase of the respective calibration voltage pulse sequence Sampling of the electrical load current of the time variant load recorded. In other words, for each of the calibration voltage pulse trains the respective
  • a respective actual effective value of the electrical load current at the time variant load is detected by a sensor unit for at least one period of the respective calibration voltage pulse sequences.
  • Calibration voltage pulse trains the respective actual rms value of the electrical load current is recorded.
  • the sensor unit can be set up, for example, to detect a profile of the load current, to integrate it and to use it
  • the sensor unit can for example be a
  • Be a multimeter, which is used for calibration to the time variant load and the
  • Regulator device can be connected. After the calibration, the connection between the sensor unit and the control device and the time variant load can be removed. The respective actual rms value of the electrical load current is determined for at least one period of the respective calibration voltage pulse sequence. The actual effective value of the electrical load current detected by the sensor unit is transmitted to the regulator device. The regulator device generates and stores a dependency in which the respective
  • Samples of the electrical load current and the respective duty cycle of the calibration voltage pulse trains the respective actual effective value of the electrical load current is assigned.
  • the regulator device generates the dependency in which the respective actual effective value is stored for the respective sampled values and duty cycles. This can be done, for example, by a control unit of the regulator device.
  • the dependency can be stored in the control unit. This enables the regulator device to determine the actual rms value of the electrical load current by means of the dependency for the respective sampling value and the respective duty cycle.
  • Voltage pulse train provided at the time variant load, which has a predetermined duty cycle.
  • the control device detects the sampled value of the electrical load current at the time variant load in at least one pulse phase of the voltage pulse train.
  • the regulator device is used for the sampling value of the electrical load current and the duty cycle
  • Voltage pulse sequence assigned actual effective value of the electrical load current determined by means of the dependency stored in the regulator device.
  • the dependency by the regulator device becomes it used to determine the actual rms value of the electrical load current.
  • Target rms value of the electrical load current determined.
  • An adapted duty cycle of the voltage pulse sequence is determined from the difference value according to a predetermined method (control method).
  • the adjusted duty cycle is used to provide an adjusted voltage pulse train to reduce the differential value of the electrical load current.
  • the invention also includes further developments of the invention
  • the invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.
  • FIG. 1 shows a regulator device 1
  • the exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention.
  • the described components of the embodiment each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which in each case also develop the invention independently of one another and therefore also individually or in a combination other than that shown are to be regarded as part of the invention.
  • the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • the regulator device 1 shows a regulator device 1 which is electrically conductively connected to a time variant load 2.
  • the regulator device 1 can have a smart FET, for example.
  • the time variant load 2 can be a magnetic valve for controlling a hydraulic flow of a steering assistance system of a vehicle 3.
  • the regulator device 1 can be set up to provide a voltage pulse sequence 4 in order to provide an electrical load current 5 with a predetermined target effective value 6 at the time variant load 2.
  • Voltage pulse train 4 can be designed as a square wave function, for example, and have a period 7.
  • the voltage pulse train 4 can have pulses 8 with a pulse duration 9.
  • the ratio between the pulse duration 9 and the period duration 7 can be described by the duty cycle 10.
  • the time-variant load 2 can be, for example, the magnetic valve, wherein an opening degree of the magnetic valve can be dependent on an actual effective value 11 of the electrical load current that is generated by the
  • the time variant load 2 flows.
  • the time variant load 2 can have inductances, as a result of which the load current 5 can increase exponentially or decrease exponentially.
  • the duty cycle 10 By setting the duty cycle 10 by the regulator device 1, it may be possible to set the actual rms value 11 of the electrical load current to
  • the control device 1 can be used in steering assistance in the vehicle 3.
  • a required engine power can depend on the extent to which the steering assistance intervenes.
  • the extent to which the steering assistance intervenes can be adjusted using a solenoid valve.
  • the solenoid valve can be a proportional valve which is activated and / or regulated by the regulator device 1.
  • the solenoid valve can behave as follows: in the event of a high electrical load current 5 through the valve, the valve can be closed. As a result, a hydraulic flow in a hydraulic circuit of the steering assistance can be minimized.
  • the scope of the steering assistance has a minimum in this position. At a low electrical load current 5 through the solenoid valve, the solenoid valve can be open and the hydraulic flow in the hydraulic circuit of the steering assistance has a maximum. In this position, the scope of the steering assistance can have a maximum.
  • the position of the solenoid valve depends on the actual rms value 1 1 of the electrical load current.
  • the rms value is the quadratic one
  • Actual rms value 1 1 of the electrical load current is inversely proportional to the degree of opening of the magnetic valve.
  • the solenoid valve is controlled by means of a pulse-width-modulated voltage pulse train 4. This means that the actual rms value 1 1 of the electrical load current via the
  • Pulse width of the voltage pulse train 4 is regulated.
  • the voltage pulse train 4 can be applied to the time variant load 2 by the regulator device 1, which can be a square function.
  • the voltage pulse train 4 can have two voltage levels 12 and 13, the value of the voltage U during a pulse 8 having the upper voltage level 13 and outside a pulse 8 the lower voltage level 12.
  • the pulse 8 can have the pulse duration 9 and the voltage pulse train 4 the Period duration 7.
  • the pulse duration 9 can be limited by a point in time of a rising edge 14 and a point in time of a falling edge 15. From the point in time of the rising edge 14, the value of the load current 5 can rise. From the point in time of the falling edge 15, the load current 5 flowing through the time variant load 2 can drop exponentially.
  • the sampled value 16 of the electrical load current is recorded by the regulator device 1 in a last tenth of the phase of the pulse 8.
  • the actual effective value 11 of the electrical load current can be determined by the regulator device 1 in that the actual effective value 11 of the electrical load current stored for the respective sample 16 in a dependency 17 is retrieved by the regulator device 1.
  • the dependency 17 can be, for example, a function or a table of characteristics that can be stored in the control device 1.
  • a sampling time 18 of the sampling value 16 can lie in a last tenth of the phase of the pulse 8.
  • FIG. 3 shows a further possible profile of a load current 5.
  • Another voltage pulse sequence 4 is shown, the lower voltage level 12 and the upper voltage level 13 being able to be identical to those in FIG. 2.
  • the voltage pulse trains 4 shown in Fig. 3 can have a smaller duty cycle 10 than the voltage pulse train 4 in Fig. 2.
  • the pulse duration 9 can be shorter, for example, so that the actual effective value 11 of the electrical load current can have a smaller value than the actual Effective value 11 of the electrical load current in FIG. 2.
  • the sampling time 18 of the sampling 16 can take place at the same phase angle as in FIG. 2. Due to the shorter pulse duration 9, the sampling 16 in FIG. 3 can have a smaller value than the sampling 16 in Fig. 2.
  • curves of the electrical load current 5 as a function of the respective duty cycle 10.
  • the curves of the electrical load current 5 shown can be generated by respective calibration voltage pulse sequences 19, 20, 21, 22, 23, the identical lower voltage level 12 and identical upper voltage level 13 can have and can differ from one another in their respective duty cycle 10.
  • Calibration voltage pulse trains 19, 20, 21, 22, 23 can be, for example, 12%, 24%, 36%, 48% and 60%.
  • the respective sampling value 16 of the respective course of the load current 5 is recorded in the last tenth of the pulse phase 8. It can be seen that, depending on the selected duty cycle 10, both the The course of the load current 5 and the value of the sample 16 of the electrical load current increase. Overall, there is thus a relationship between the sample 16 and the actual rms value 11 of the electrical load current. This relationship is used to generate the dependency 17 stored in the regulator device 1. To generate the dependency 17 can
  • the calibration voltage pulse trains 19, 20, 21, 22, 23 are provided successively at the time-variant load 2. For each of the
  • Sensor unit 24 the actual effective value 1 1 of the electrical load current is determined.
  • the respective actual effective value 1 1 of the electrical load current can be transmitted by the sensor unit 24 to the regulator device 1 and assigned there to the respective detected sample 16 as a function of dependency 17. It can be provided, for example, that the regulator device 1 provides a
  • Characterization function is created as a dependency 17, with which it is possible to calculate the associated actual effective value 1 1 of the electrical load current for the acquired sampling value 16 of the electrical load current.
  • dependency 17 is a
  • Characteristic value table in which the respective actual effective values 1 1 of the electrical load current and the associated respective sampled values 16 are stored.
  • FIG. 6 shows a possible sequence of a method.
  • the method can be carried out, for example, by a control device or regulator device 1 in order to provide a setpoint effective value 6 of an electrical load current at a time-variant load 2.
  • the regulator device 1 can provide a voltage pulse train 4 with a predetermined duty cycle 10, whereby an electrical load current can flow through the time-variant load 2 and the regulator device 1.
  • Regulator device 1 can send a sample 16 of the load current to a
  • control device 1 can determine the
  • controller device 1 can take place, for example, via a dependency 17 designed as a characterization function or table of characteristics.
  • the controller device 1 can calculate or read out the assigned actual effective value 11 of the electrical load current for the sample 16.
  • step S3 it can be provided that the control device 1 compares the determined actual effective value 11 of the electrical load current with the target effective value 6 of the electrical load current to be achieved in order to determine a difference value 25 of the electrical load current.
  • step S4 it can be provided that an adapted duty cycle 26 for the voltage pulse sequence 4 is calculated by the regulator device 1 as a function of the difference value 25 of the electrical load current.
  • Regulator device 1 can change the duty cycle 10 of the voltage pulse train 4, whereby the voltage pulse train 4 by an adapted
  • Voltage pulse train 27 can be replaced with the adapted duty cycle 26.
  • the method can be carried out at least once. In a further step, it can be provided that the method is repeated from step S1.
  • the example shows how the invention can make it possible to reduce the number of components for regulating an effective value of a load current.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reglervorrichtung (1) zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms an einer Zeitvarianten Last (2). Es ist vorgesehen, dass die Reglervorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, eine Spannungsimpulsfolge (4), aufweisend einen Tastgrad (10), an der Zeitvarianten Last (2) bereitzustellen, in zumindest einer Impulsphase (8) der Spannungsimpulsfolge (4) einen jeweiligen Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms an der Zeitvarianten Last (2) zu erfassen, einen dem Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms zugewiesenen Ist-Effektivwert (11) des elektrischen Laststroms mittels einer in der Reglervorrichtung (1) gespeicherten Abhängigkeit (17) zu bestimmen, einen Differenzwert (25) zwischen dem Ist-Effektivwert (11) des elektrischen Laststroms und einem Soll-Effektivwert (6) des elektrischen Laststroms zu bestimmen, aus dem Differenzwert (25) des elektrischen Laststroms nach einem vorbestimmten Verfahren einen angepassten Tastgrad (26) der Spannungsimpulsfolge (4) zu bestimmen und eine angepasste Spannungsimpulsfolge (27), aufweisend den angepassten Tastgrad (26), an der Zeitvarianten Last (2) bereitzustellen.

Description

Beschreibung
Reglervorrichtung zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms an einer Zeitvarianten Last, Fahrzeug und Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Reglervorrichtung zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms an einer Zeitvarianten Last, ein Fahrzeug mit einer
Reglervorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Reglervorrichtung.
Zur Steuerung eines hydraulischen Flusses in einer hydraulischen
Lenkunterstützung in einem Fahrzeug werden magnetische Ventile verwendet. Die Stellung des magnetischen Ventils hängt dabei von einem Effektivwert eines elektrischen Laststromes ab, der durch das magnetische Ventil fließt. Der Laststrom wird mittels einer Spannungsimpulsfolge erzeugt, die an dem magnetischen Ventil anliegt. Eine Einstellung eines bestimmten Soll-Effektivwertes des Laststromes erfolgt über eine Pulsbreitenmodulation der Spannungsimpulsfolge. Der
Effektivwert des elektrischen Laststroms hängt dabei von einem Tastgrad (Englisch: duty cycle) der Spannungsimpulsfolge ab. Zur Regelung des Effektivwertes auf einen vorbestimmten Soll-Effektivwert des Laststroms ist es erforderlich, einen Ist-Effektivwert des Laststroms zu erfassen und diesen mit dem Soll-Effektivwert zu vergleichen.
Bei der Erfassung des Ist-Effektivwertes des elektrischen Laststroms ergibt sich die Problematik, dass das magnetische Ventil eine induktive und somit eine Zeitvariante Last darstellt. Dies hat zur Folge, dass der Verlauf des Laststroms einen komplexen Verlauf aufweist, insbesondere einen exponentiellen Verlauf mit einer
Zeitkonstanten Tau (T), welche die Dauer angibt, bis der Stromstärkewert des Laststroms sich halbiert (Halbwertszeit) oder verdoppelt oder um den Faktor 1/e (e = Eulersche Konstante) verringert oder um den Faktor (1 -1 /e) gesteigert hat. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Effektivwert messtechnisch zu ermitteln. Dies kann über ein Aufsummieren des Stromverlaufs und eine anschließende
Mittelwertbildung mit Hilfe analoger Schaltungstechnik unter Verwendung eines Integrators erfolgen. Eine Alternative dazu umfasst ein hochfrequentes Abtasten des Verlaufs des Laststroms. Dabei erfolgen das Aufsummieren und die
anschließende Mittelwertbildung durch ein Programm in einer Steuereinheit. Die Steuereinheit erfordert eine ausreichende Prozessorleistung, um die Abtastwerte in der erforderlichen Zeit auszuwerten. Zur Sicherstellung einer vorbestimmten Genauigkeit wird in beiden Fällen ein Messshunt benötigt.
Ein Nachteil bei den beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Ist-Effektivwerts des Laststroms besteht darin, dass die Reglervorrichtung zur Erfassung des Ist-Effektivwerts des Laststroms eine Vielzahl an elektronischen Bauteilen aufweist. Hierdurch ergeben sich ein erhöhter Fertigungsaufwand und Kosten.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Anzahl der benötigten Bauteile zur Bestimmung eines Ist-Effektivwertes eines elektrischen Laststroms an einer zeitvarianten Last zu reduzieren.
Durch die Erfindung wird eine Reglervorrichtung zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms an einer zeitvarianten Last bereitgestellt. Die
Reglervorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Spannungsimpulsfolge, die einen vorbestimmten Tastgrad aufweist, an der zeitvarianten Last bereitzustellen. Die Reglervorrichtung ist dazu eingerichtet, in zumindest einer Impulsphase der Spannungsimpulsfolge einen jeweiligen Abtastwert des elektrischen Laststroms an der zeitvarianten Last zu erfassen. Mit anderen Worten ist die Reglervorrichtung dazu vorgesehen, während zumindest einer Impulsphase der
Spannungsimpulsfolge zu einem vorbestimmten Abtastzeitpunkt den Abtastwert zu erfassen, wobei es sich um eine aktuelle Stromstärke des elektrischen Laststroms zum Abtastzeitpunkt handelt. Der vorbestimmte Abtastzeitpunkt kann von einem Phasenwinkel der Spannungsimpulsfolge abhängen. Die Reglervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen für den Abtastwert des elektrischen Laststroms zugewiesenen Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms mittels einer in der Reglervorrichtung gespeicherten Abhängigkeit zu bestimmen. Mit anderen Worten ist in der
Reglervorrichtung die Abhängigkeit bereitgestellt, welche es ermöglicht, für den erfassten Abtastwert des elektrischen Laststroms den jeweiligen Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms zu ermitteln. Die Abhängigkeit kann beispielsweise eine Kennwertetabelle oder eine Berechnungsvorschrift (mathematische Funktion) sein, welche jeweils in der Reglervorrichtung gespeichert sein kann. Die
Reglervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Differenzwert zwischen dem
Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms und einem vorbestimmten
Soll-Effektivwert des elektrischen Laststromes zu bestimmen. Mit anderen Worten ist die Reglervorrichtung dazu eingerichtet, den ermittelten Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms mit dem Soll-Effektivwert des elektrischen Laststroms zu vergleichen, um den Differenzwert zu bestimmen. Die Reglervorrichtung ist dazu eingerichtet, aus dem Differenzwert des elektrischen Laststroms nach einem vorbestimmten Verfahren (Regelverfahren) einen angepassten Tastgrad der Spannungsimpulsfolge zu bestimmen und eine veränderte oder angepasste Spannungsimpulsfolge, aufweisend den angepassten Tastgrad an der Zeitvarianten Last bereitzustellen. Mit anderen Worten ist die Reglervorrichtung dazu
eingerichtet, in Abhängigkeit von dem ermittelten Differenzwert des elektrischen Laststroms den Tastgrad der Spannungsimpulsfolge zu verändern, und die angepasste Spannungsimpulsfolge mit dem angepassten Tastgrad bereitzustellen, um den Differenzwert zu reduzieren. Während also die Spannungsimpulsfolge erzeugt wird, kann deren Tastgrad in einer Impulsphase oder in mehreren
Impulsphasen in Abhängigkeit von dem jeweils in der Impulsphase ermittelten Ist-Effektivwert verändert werden. Es kann sich bei dem Tastgrad somit um eine Stellgröße handeln. Das besagte Regelverfahren kann beispielsweise auf einer PID-Regelung (PID - proportional, integral, differential) oder einer PI-Regelung beruhen.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Reglervorrichtung den
Ist-Effektivwert des elektrischen Laststromes aus dem Abtastwert bestimmen kann. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass keine Integration über den
Stromverlauf erforderlich ist, um den Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms zu bestimmen. Dadurch ist es möglich, den Ist-Effektivwert des elektrischen
Laststroms ohne einen Integrator oder eine Steuereinheit zu bestimmen, wodurch eine Anzahl der benötigten Bauteile reduziert werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abhängigkeit eine
Kennwertetabelle aufweist. Mit anderen Worten umfasst die Abhängigkeit eine Tabelle, in der jeweiligen diskreten Abtastwerten der jeweilige Ist-Effektivwert des Laststroms zugeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass keine
Rechenoperationen durch die Reglervorrichtung zur Bestimmung des
Ist-Effektivwerts erforderlich sind. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass es sich bei der Kennwertetabelle um eine Umsetzungstabelle handelt, aus der für den jeweiligen erfassten Abtastwert der zugehörige Ist-Effektivwert abgerufen werden kann. Eine solche Umsetzungstabelle wird auch als Lookup-Tabelle bezeichnet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abhängigkeit eine
Charakterisierungsfunktion umfasst. Mit anderen Worten weist die Abhängigkeit eine mathematische Funktion auf, welche es ermöglicht, für den jeweiligen
Abtastwert den jeweiligen Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms zu berechnen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Ist-Effektivwert für einen kontinuierlichen Bereich der Abtastwerte bestimmt werden kann. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Charakterisierungsfunktion eine
Modellfunktion ist, welche an Messpunkte angenähert wurde, die eine Beziehung zwischen dem jeweiligen Abtastwert und dem jeweiligen Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms beschreiben.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Reglervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Spannungsimpulsfolge mit einer Periodendauer von 1 ,5 ms bis 3,5 ms bereitzustellen. Mit anderen Worten ist die Reglervorrichtung dazu eingerichtet, die Spannungsimpulsfolge mit der Periodendauer von 1 ,5 ms bis 3,5 ms zu generieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Reglervorrichtung die übliche Periodendauer bereitstellen kann. Die Periodendauer kann
beispielsweise 2,5 ms betragen.
Prinzipiell ist es möglich, mit jeder Periodendauer zu regeln, d. h. den Tastgrad in der beschriebenen Weise anzupassen. Die Pulsdauer der Spannungsimpulsfolge sollte hierbei bevorzugt kürzer sein als 5*Tau der Zeitvarianten Last (Tau =
Zeitkonstante der Zeitvarianten Last). Eine Weiterbildung der Erfindung sieht entsprechend vor, dass die Reglervorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Pulsdauer kleiner als 5*Tau der Zeitvarianten Last einzustellen, wobei Tau die besagte Zeitkonstante der Zeitvarianten Last ist, und in mehreren oder allen Impulsphasen der Spannungsimpulsfolge den Tastgrad in Abhängigkeit von einem in der jeweiligen Impulsphase ermittelten Abtastwert zu bestimmen. Mit anderen Worten können die beschriebenen Schritte zur Anpassung oder Veränderung des
Tastgrads in einigen oder allen Impulsphasen der Spannungsimpulsfolge durchgeführt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auf zeitliche
Veränderungen reagiert werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Reglervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Spannungsimpulsfolge als Rechtecksignal bereitzustellen. Mit anderen Worten ist die Reglervorrichtung dazu eingerichtet, als
Spannungsimpulsfolge ein Rechtecksignal zu generieren, wobei eine Spannung der Spannungsimpulsfolge zwischen zwei Spannungspegeln wechselt. Bei den zwei Spannungswerten handelt es sich um einen oberen Spannungspegel und einen unteren Spannungspegel. Dabei kann ein Bereich, der einen Hochspannungswert aufweist, einen Puls der Spannungsimpulsfolge darstellen und eine Pulsdauer aufweisen. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass die Generierung der Spannungsimpulsfolge mit einfachen Schaltern möglich ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Reglervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Abtastwert des elektrischen Laststroms mit einer
Erfassungsperiodendauer zu erfassen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer der Spannungsimpulsfolge ist. Mit anderen Worten ist die
Reglervorrichtung dazu eingerichtet, den Abtastwert des elektrischen Laststroms in regelmäßigen Abständen zu erfassen, wobei die Erfassungsperiodendauer zwischen der Erfassung des Abtastwerts ein ganzzähliges Vielfaches der
Periodendauer der Spannungsimpulsfolge ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Abtastwert zu identischen Phasen der Spannungsimpulsfolge erfasst wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abhängigkeit spezifisch für die jeweilige Zeitvariante Last und die jeweilige Reglervorrichtung ist. Mit anderen Worten wurde die jeweilige Reglervorrichtung für die jeweilige an der
Reglervorrichtung anliegende Zeitvariante Last kalibriert, sodass die Abhängigkeit die Beziehung zwischen dem Abtastwert und den Ist-Effektivwert, für eine jeweilige Kombination aus der jeweiligen Reglervorrichtung und der jeweiligen Zeitvarianten Last beschreibt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Serienschwankungen, die sowohl an den Reglervorrichtungen, als auch an Zeitvarianten Lasten auftreten, ausgeglichen werden können. Es kann beispielsweise zwischen einzelnen
Reglervorrichtungen eine serienbedingte Schwankung bei der Erfassung der Abtastwerte vorliegen. Bei den Zeitvarianten Lasten können Serienschwankungen vorliegen, die dazu führen, dass sich die jeweiligen zeitlichen Verläufe des
Laststroms zwischen verschiedenen magnetischen Ventilen voneinander unterscheiden. Dies kann beispielsweise auf Abweichungen der Induktivitäten der jeweiligen magnetischen Ventile zurückzuführen sein. Dadurch, dass die
Abhängigkeit für ein jeweiliges Paar aus Reglervorrichtung und Last bestimmt wird, werden diese Schwankungen ausgeglichen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Reglervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Abtastwert des elektrischen Laststroms in einem letzten Zehntel der Impulsphase zu erfassen. Mit anderen Worten befindet sich der Abtastzeitpunkt in dem letzten Zehntel der jeweiligen Impulsphase. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Abtastwert zu einem Zeitpunkt erfasst wird, an dem der Laststrom einen geringeren Anstieg aufweist, als zu Beginn der Impulsphase.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Reglervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Abtastwert des elektrischen Laststroms während einer abfallenden Signalflanke eines Pulses der Spannungsimpulsfolge zu erfassen. Mit anderen Worten befindet sich der Abtastzeitpunkt des Abtastwerts in einer
Abfallphase, in welcher der Spannungswert von dem Hochspannungswert auf den Niederspannungswert abfällt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Zeitpunkt der Erfassung des Abtastwerts durch die Signalflanke getriggert werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Reglervorrichtung einen Leistungs-MOSFET aufweist. Mit anderen Worten umfasst die Reglervorrichtung einen Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor, der für ein geregeltes Leiten und Sperren von elektrischen Strömen und Spannungen eingerichtet ist. Dabei kann es sich um einen sogenannten Smart-FET handeln, der eine Steuereinheit und einen Pulsweitencontroler (PWM-Controller) zur Regelung des Effektivwerts des
Laststroms über den Tastgrad aufweist.
Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeug, dass eine Reglervorrichtung zur Regelung eines Effektivwertes eines elektrischen Laststroms an einer Zeitvarianten Last aufweist. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einem Last- oder Personenkraftwagen handeln. Die
Reglervorrichtung kann beispielsweise zur Regelung eines Effektivwertes eines elektrischen Laststroms in einem magnetischen Ventil als Zeitvariante Last eingerichtet sein.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms an einer Zeitvarianten Last. In dem Verfahren ist es vorgesehen, dass durch eine Reglervorrichtung mehrere
Kalibrationsspannungsimpulsfolgen an einer Zeitvarianten Last nacheinander bereitgestellt werden, wobei eine jeweilige Kalibrationsspannungsimpulsfolge einen jeweiligen Tastgrad aufweist. Mit anderen Worten erfolgt für eine Kalibration eine Erzeugung von mehreren Kalibrationsspannungsimpulsfolgen, wobei sich die jeweiligen Kalibrationsspannungsimpulsfolgen in dem jeweiligen Tastgrad voneinander unterscheiden. Durch die Reglervorrichtung wird in zumindest einer Impulsphase der jeweiligen Kalibrationsspannungsimpulsfolge ein jeweiliger Abtastwert des elektrischen Laststromes der Zeitvarianten Last erfasst. Mit anderen Worten wird für jede der Kalibrationsspannungsimpulsfolgen der jeweilige
Abtastwert erfasst. Durch eine Sensoreinheit wird für zumindest eine Periode der jeweiligen Kalibrationsspannungsimpulsfolgen ein jeweiliger Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms an der Zeitvarianten Last erfasst. Mit anderen Worten wird während der Kalibrierung durch die Sensoreinheit für jede der
Kalibrationsspannungsimpulsfolgen der jeweilige Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms erfasst. Die Sensoreinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Verlauf des Laststroms zu erfassen, zu integrieren und daraus den
Ist-Effektivwert zu bestimmen. Die Sensoreinheit kann beispielsweise ein
Multimeter sein, welches zur Kalibrierung an die Zeitvariante Last und die
Reglervorrichtung angeschlossen sein kann. Nach der Kalibrierung kann die Verbindung der Sensoreinheit zu der Reglervorrichtung und der Zeitvarianten Last entfernt werden. Der jeweilige Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms wird dabei für zumindest eine Periode der jeweiligen Kalibrationsspannungsimpulsfolge bestimmt. Der durch die Sensoreinheit erfasste Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms wird an die Reglervorrichtung übertragen. Durch die Reglervorrichtung wird eine Abhängigkeit generiert und gespeichert, in der den jeweiligen
Abtastwerten des elektrischen Laststroms und den jeweiligen Tastgraden der Kalibrationsspannungsimpulsfolgen der jeweilige Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms zugewiesen ist. Mit anderen Worten, generiert die Reglervorrichtung die Abhängigkeit, in der für die jeweiligen Abtastwerte und Tastgrade der jeweilige Ist-Effektivwert gespeichert ist. Dies kann beispielsweise durch eine Steuereinheit der Reglervorrichtung erfolgen. Die Abhängigkeit kann in der Steuereinheit gespeichert sein. Dadurch wird es der Reglervorrichtung ermöglicht, mittels der Abhängigkeit für den jeweiligen Abtastwert und den jeweiligen Tastgrad, den Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms zu bestimmen.
In einem nächsten Schritt wird durch die Reglervorrichtung eine
Spannungsimpulsfolge an der Zeitvarianten Last bereitgestellt, welche einen vorbestimmten Tastgrad aufweist. Durch die Reglervorrichtung wird in zumindest einer Impulsphase der Spannungsimpulsfolge der Abtastwert des elektrischen Laststroms an der Zeitvarianten Last erfasst. Durch die Reglervorrichtung wird der für den Abtastwert des elektrischen Laststroms und den Tastgrad der
Spannungsimpulsfolge zugewiesene Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms mittels der in der Reglervorrichtung gespeicherten Abhängigkeit bestimmt. Mit anderen Worten wird die Abhängigkeit durch die Reglervorrichtung dazu verwendet, den Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms zu bestimmen. In einem folgenden Schritt wird durch die Reglervorrichtung ein Differenzwert zwischen dem Ist-Effektivwert des elektrischen Laststroms und einem
Soll-Effektivwert des elektrischen Laststroms bestimmt. Aus dem Differenzwert wird nach einem vorbestimmten Verfahren (Regelverfahren) ein angepasster Tastgrad der Spannungsimpulsfolge bestimmt. Der angepasste Tastgrad wird verwendet, um eine angepasste Spannungsimpulsfolge bereitzustellen, um den Differenzwert des elektrischen Laststroms zu reduzieren.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Reglervorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: Fig. 1 eine Reglervorrichtung 1 ;
Fig. 2 einen Verlauf des Laststroms I;
Fig. 3 einen weiteren Verlauf des Laststroms I;
Fig. 4 Stromverläufe I in Abhängigkeit von dem jeweiligen Tastgrad X;
Fig. 5 eine Abhängigkeit 4; und
Fig. 6 einen möglichen Ablauf eines Verfahrens.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Reglervorrichtung 1 , die elektrisch leitend mit einer Zeitvarianten Last 2 verbunden ist. Die Reglervorrichtung 1 kann beispielsweise einen Smart-FET aufweisen. Die Zeitvariante Last 2 kann ein magnetisches Ventil zur Steuerung eines hydraulischen Flusses einer Lenkunterstützung eines Fahrzeugs 3 sein. Die Reglervorrichtung 1 kann dazu eingerichtet sein, eine Spannungsimpulsfolge 4 bereitzustellen, um an der Zeitvarianten Last 2 einen elektrischen Laststrom 5 mit einem vorbestimmten Soll-Effektivwert 6 bereitzustellen. Die
Spannungsimpulsfolge 4 kann beispielsweise als Rechteckfunktion ausgebildet sein und eine Periodendauer 7 aufweisen. Die Spannungsimpulsfolge 4 kann Pulse 8 mit einer Pulsdauer 9 aufweisen. Das Verhältnis zwischen der Pulsdauer 9 und der Periodendauer 7 kann durch den Tastgrad 10 beschrieben sein. Bei der zeitvarianten Last 2 kann es sich beispielsweise um das magnetische Ventil handeln, wobei ein Öffnungsgrad des magnetischen Ventils abhängig sein kann von einem Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms, der durch die
zeitvariante Last 2 fließt. Die Zeitvariante Last 2 kann Induktivitäten aufweisen, wodurch der Laststrom 5 exponentiell ansteigen oder exponentiell abfallen kann. Durch die Einstellung des Tastgrads 10 durch die Reglervorrichtung 1 kann es möglich sein, den Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms auf den
Soll-Effektivwert des elektrischen Laststroms 5 einzustellen.
Die Reglervorrichtung 1 kann in einer Lenkunterstützung in dem Fahrzeug 3 verwendet werden. Eine benötigte Motorleistung kann dabei abhängig von einem Umfang des Eingreifens der Lenkunterstützung sein. Der Umfang des Eingriffs der Lenkunterstützung kann über ein Magnetventil eingestellt werden. Bei dem
Magnetventil kann es sich um ein Proportionalventil handeln, welches durch die Reglervorrichtung 1 angesteuert und/oder geregelt wird. Dabei kann sich das Magnetventil wie folgt verhalten: bei einem hohen elektrischen Laststrom 5 durch das Ventil kann das Ventil geschlossen sein. Dadurch kann ein hydraulischer Fluss in einem hydraulischen Kreislauf der Lenkunterstützung minimiert sein. Der Umfang der Lenkunterstützung weist bei dieser Stellung ein Minimum auf. Bei einem geringen elektrischen Laststrom 5 durch das Magnetventil kann das Magnetventil geöffnet sein und der hydraulische Fluss in dem hydraulischen Kreislauf der Lenkunterstützung weist ein Maximum auf. Bei dieser Stellung kann der Umfang der Lenkunterstützung ein Maximum aufweisen.
Die Stellung des Magnetventils hängt von dem Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms ab. Bei dem Effektivwert handelt es sich um den quadratischen
Mittelwert des elektrischen Laststroms 5. Das Verhältnis zwischen dem
Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms ist umgekehrt proportional zu dem Öffnungsgrad des magnetischen Ventils. Die Ansteuerung des Magnetventils erfolgt mittels einer pulsbreitenmodulierten Spannungsimpulsfolge 4. Dies bedeutet, dass der Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms über die
Pulsbreite der Spannungsimpulsfolge 4 geregelt wird. Während der Kalibrierung der Reglervorrichtung 1 kann eine Sensoreinheit 24 zur Bestimmung des
Ist-Effektivwerts 1 1 an der Reglervorrichtung 1 und der Zeitvarianten Last 2 elektrisch leitend angeschlossen sein. Nach der Kalibrierung, kann die
Sensoreinheit 24 entfernt werden.
Fig. 2 zeigt einen Verlauf des Laststroms 5. An der Zeitvarianten Last 2 kann durch die Reglervorrichtung 1 die Spannungsimpulsfolge 4 angelegt sein, wobei es sich um eine Rechteckfunktion handeln kann. Die Spannungsimpulsfolge 4 kann zwei Spannungspegel 12 und 13 aufweisen, wobei der Wert der Spannung U während eines Pulses 8 den oberen Spannungspegel 13 aufweisen kann und außerhalb eines Pulses 8 den unteren Spannungspegel 12. Der Puls 8 kann die Pulsdauer 9 aufweisen und die Spannungsimpulsfolge 4 die Periodendauer 7. Die Pulsdauer 9 kann durch einen Zeitpunkt einer ansteigenden Flanke 14 und einen Zeitpunkt einer abfallenden Flanke 15 begrenzt sein. Ab dem Zeitpunkt der aufsteigenden Flanke 14 kann der Wert des Laststroms 5 ansteigenden. Ab dem Zeitpunkt der abfallenden Flanke 15 kann der durch die Zeitvariante Last 2 fließende Laststrom 5 exponentiell abfallen. Durch die Festlegung des Tastgrads 10 und somit dem Verhältnis zwischen der Periodendauer 7 und der Pulsdauer 9 kann der
Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms, der durch die Zeitvariante Last 2 fließt festgelegt werden. Um den genauen Wert des Ist-Effektivwerts 1 1 des elektrischen Laststroms bestimmen zu können, ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, über den Verlauf des Laststroms 5 mittels einer analogen Schaltung oder einer Software eine Integration durchzuführen. Die beiden Verfahren haben den Nachteil, dass dies mit einem Aufwand verbunden ist und zusätzliche Bauteile bereitgestellt werden müssen. In dem dargestellten Verfahren kann es vorgesehen sein, zur Bestimmung des Ist-Effektivwerts 1 1 des elektrischen Laststroms statt einer Integration über den Laststrom 5, während zumindest eines Pulses 8 der Spannungsimpulsfolge 4 einen jeweiligen Abtastwert 16 des elektrischen
Laststroms zu erfassen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Abtastwert 16 des elektrischen Laststroms in einem letzten Zehntel der Phase des Pulses 8 durch die Reglervorrichtung 1 erfasst wird. Der Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms kann durch die Reglervorrichtung 1 bestimmt werden, indem durch die Reglervorrichtung 1 der für den jeweiligen Abtastwert 16 in einer Abhängigkeit 17 gespeicherte Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms abgerufen wird. Die Abhängigkeit 17 kann beispielsweise eine Funktion oder eine Kennwerttabelle sein, die in der Reglervorrichtung 1 gespeichert sein kann. Ein Abtastzeitpunkt 18 des Abtastwertes 16 kann in einem letzten Zehntel der Phase des Pulses 8 liegen.
Fig. 3 zeigt einen weiteren möglichen Verlauf eines Laststroms 5. Dargestellt wird eine weitere Spannungsimpulsfolge 4, wobei der untere Spannungspegel 12 und der obere Spannungspegel 13 identisch zu denen in Fig. 2 sein können. Die in Fig. 3 gezeigte Spannungsimpulsfolgen 4 können einen kleineren Tastgrad 10 aufweisen als die Spannungsimpulsfolge 4 in Fig. 2. Die Pulsdauer 9 kann beispielsweise kürzer sein, wodurch der Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms einen kleineren Wert aufweisen kann als der Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms in Fig. 2. Der Abtastzeitpunkt 18 des Abtastwerts 16 kann zu einem gleichen Phasenwinkel erfolgen, wie in Fig. 2. Aufgrund der kürzeren Pulsdauer 9 kann der Abtastwert 16 in Fig. 3 einen kleineren Wert aufweisen als der Abtastwert 16 in Fig. 2.
Fig. 4 zeigt Verläufe des elektrischen Laststroms 5 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Tastgrad 10. Die dargestellten Verläufe des elektrischen Laststroms 5 können durch jeweilige Kalibrationsspannungsimpulsfolgen 19, 20, 21 , 22, 23 erzeugt sein, die identische untere Spannungspegel 12 und identische obere Spannungspegel 13 aufweisen können und sich in ihrem jeweiligen Tastgrad 10 voneinander unterscheiden können. Die Tastgrade 10 der zugehörigen
Kalibrationsspannungsimpulsfolgen 19, 20, 21 , 22, 23 können beispielsweise 12 %, 24 %, 36 %,48 % und 60 % betragen. Der jeweilige Abtastwert 16 des jeweiligen Verlaufes des Laststromes 5 wird im letzten Zehntel der Pulsphase 8 erfasst. Es ist zu erkennen, dass in Abhängigkeit von dem gewählten Tastgrad 10 sowohl der Verlauf des Laststroms 5 als auch der Wert des Abtastwertes 16 des elektrischen Laststroms ansteigen. Insgesamt ergibt sich somit eine Beziehung zwischen dem Abtastwert 16 und dem Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms. Diese Beziehung wird zur Generierung der in der Reglervorrichtung 1 gespeicherten Abhängigkeit 17 verwendet. Zur Erzeugung der Abhängigkeit 17 können
nacheinander die Kalibrationsspannungsimpulsfolgen 19, 20, 21 , 22, 23 an der zeitvarianten Last 2 bereitgestellt werden. Für jede der
Kalibrationsspannungsimpulsfolgen 19, 20, 21 , 22, 23 kann durch die
Reglervorrichtung 1 der jeweilige Abtastwert 16 erfasst werden. Durch eine
Sensoreinheit 24 wird der Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms bestimmt. Der jeweilige Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms kann durch die Sensoreinheit 24 an die Reglervorrichtung 1 übertragen und dort dem jeweiligen erfassten Abtastwert 16 in der Abhängigkeit 17 zugeordnet werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch die Reglervorrichtung 1 eine
Charakterisierungsfunktion als Abhängigkeit 17 erstellt wird, mit welcher es möglich ist, für den erfassten Abtastwert 16 des elektrischen Laststroms den zugehörigen Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms zu berechnen. Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass es sich bei der Abhängigkeit 17 um eine
Kennwertetabelle handelt, in der die jeweiligen Ist-Effektivwerte 1 1 des elektrischen Laststroms und die zugeordneten jeweiligen Abtastwerte 16 gespeichert sind.
Fig. 5 zeigt eine Abhängigkeit 17. Bei der Abhängigkeit 17 kann es sich
beispielsweise um eine Kennwertetabelle handeln. Dargestellt wird eine
exemplarische Kennwertetabelle, wobei den jeweiligen Abtastwerten 16 der jeweilige Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms zugewiesen ist.
Fig. 6 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens. Das Verfahren kann beispielsweise durch eine Steuervorrichtung oder Reglervorrichtung 1 durchgeführt werden, um einen Soll-Effektivwert 6 eines elektrischen Laststroms an einer zeitvarianten Last 2 bereitzustellen. In einem ersten Schritt S1 kann durch die Reglervorrichtung 1 eine Spannungsimpulsfolge 4 mit einem vorbestimmten Tastgrad 10 bereitgestellt, werden, wodurch ein elektrischer Laststrom durch die zeitvariante Last 2 und die die Reglervorrichtung 1 fließen kann. Durch die
Reglervorrichtung 1 kann ein Abtastwert 16 des Laststroms zu einem
vorbestimmten Abtastzeitpunkt 18 erfasst werden. In einem Schritt S2 kann die Reglervorrichtung 1 eine Bestimmung des
Ist-Effektivwerts 1 1 des elektrischen Laststroms durchführen, wobei dies
beispielsweise über eine als Charakterisierungsfunktion oder Kennwertetabelle gestaltete Abhängigkeit 17 erfolgen kann. Hierbei kann durch die Reglervorrichtung 1 für den Abtastwert 16 der zugeordnete Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms berechnet oder ausgelesen werden.
In einem Schritt S3 kann es vorgesehen sein, dass durch die Reglervorrichtung 1 der bestimmte Ist-Effektivwert 1 1 des elektrischen Laststroms mit dem zu erreichenden Soll-Effektivwert 6 des elektrischen Laststroms verglichen wird, um einen Differenzwert 25 des elektrischen Laststroms zu bestimmen.
In einem Schritt S4 kann es vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von dem Differenzwert 25 des elektrischen Laststroms ein angepasster Tastgrad 26 für die Spannungsimpulsfolge 4 durch die Reglervorrichtung 1 berechnet wird. Die
Reglervorrichtung 1 kann den Tastgrad 10 der Spannungsimpulsfolge 4 verändern, wodurch die Spannungsimpulsfolge 4 durch eine angepasste
Spannungsimpulsfolge 27 mit dem angepassten Tastgrad 26 ersetzt werden kann.
Das Verfahren kann zumindest einmal durchgeführt werden. In einem weiteren Schritt kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ab dem Schritt S1 wiederholt wird.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Reduzierung der Anzahl der Bauteile zur Regelung eines Effektivwertes eines Laststroms ermöglicht werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Reglervorrichtung (1 ) zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms (5) an einer Zeitvarianten Last (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist,
eine Spannungsimpulsfolge (4), aufweisend einen vorbestimmten Tastgrad (10), an der zeitvarianten Last (2) bereitzustellen und in zumindest einer Impulsphase (8) der Spannungsimpulsfolge (4):
- einen jeweiligen Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms an der zeitvarianten Last (2) zu erfassen,
- einen für den Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms zugewiesenen Ist-Effektivwert (11 ) des elektrischen Laststroms mittels einer in der Reglervorrichtung (1 ) gespeicherten Abhängigkeit (17) zu bestimmen,
- einen Differenzwert (25) zwischen dem Ist-Effektivwert (11 ) des
elektrischen Laststroms und einem Soll-Effektivwert (6) des elektrischen Laststroms zu bestimmen,
- aus dem Differenzwert (25) des elektrischen Laststroms nach einem
vorbestimmten Verfahren einen angepassten Tastgrad (26) der Spannungsimpulsfolge zu bestimmen, und
- eine angepasste Spannungsimpulsfolge (27), aufweisend den
angepassten Tastgrad (26), an der zeitvarianten Last (2) bereitzustellen.
2. Reglervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit (17) eine Kennwerttabelle ist.
3. Reglervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit (17) eine Charakterisierungsfunktion ist.
4. Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, die jeweilige Spannungsimpulsfolge (4) mit einer Periodendauer (7) der
Spannungsimpulsfolge von 1 ,5 ms bis 3,5 ms bereitzustellen.
5. Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, eine Pulsdauer kleiner als 5*Tau der zeitvarianten Last (2) einzustellen, wobei Tau die Zeitkonstante der zeitvarianten Last (2) ist, und in mehreren oder allen Impulsphasen (8) der Spannungsimpulsfolge (4) den Tastgrad (26) in Abhängigkeit von einem in der jeweiligen Impulsphase (8) ermittelten Abtastwert (16) zu bestimmen.
6. Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, die Spannungsimpulsfolge (4) als Rechtecksignal bereitzustellen.
7. Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, den Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms mit einer
Erfassungsperiodendauer zu erfassen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer (7) der Spannungsimpulsfolge ist.
8. Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit (17) spezifisch für die Zeitvariante Last ist (2).
9. Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, den Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms in einem letzten Zehntel der Impulsphase (8) zu erfassen.
10. Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) dazu eingerichtet ist, den Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms während einer abfallenden Signalflanke eines Pulses der Spannungsimpulsfolge (4) zu erfassen.
1 1 . Reglervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglervorrichtung (1 ) einen Leistungs-MOSFET aufweist.
12. Fahrzeug (3) mit einer Reglervorrichtung (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche
13. Verfahren zur Regelung eines Effektivwerts eines elektrischen Laststroms an einer Zeitvarianten Last (2), dadurch gekennzeichnet, dass - durch eine Reglervorrichtung (1 ) mehrere
Kalibrationsspannungsimpulsfolgen (19, 20, 21 , 22, 23), aufweisend einen jeweiligen Tastgrad (10), an einer Zeitvarianten Last (2)
nacheinander bereitgestellt werden,
- durch die Reglervorrichtung (1 ) in zumindest einer Impulsphase (8) der jeweiligen Kalibrationsspannungsimpulsfolgen (19, 20, 21 , 22, 23) ein jeweiliger Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms an der
zeitvarianten Last (2) erfasst wird,
- durch eine Sensoreinheit (24) für zumindest eine Periode (7) der
jeweiligen Kalibrationsspannungsimpulsfolge ein jeweiliger
Ist-Effektivwert (11 ) des elektrischen Laststroms an der zeitvarianten Last (2) erfasst wird,
- der jeweilige Ist-Effektivwert (11 ) des elektrischen Laststroms von der Sensoreinheit (24) an die Reglervorrichtung (1 ) übertragen wird,
- durch die Reglervorrichtung (1 ) eine Abhängigkeit generiert und
gespeichert wird, in der dem jeweiligen Abtastwerten (16) des
elektrischen Laststroms und dem jeweiligen Tastgrad (10) der
Kalibrationsspannungsimpulsfolgen (19, 20, 21 , 22, 23) der jeweilige Ist-Effektivwert (11 ) des elektrischen Laststroms zugewiesen ist,
- durch die Reglervorrichtung (1 ) eine Spannungsimpulsfolge, aufweisend den Tastgrad (10), an der zeitvarianten Last (2) bereitgestellt wird,
- durch die Reglervorrichtung (1 ) in zumindest einer Impulsphase (8) der Spannungsimpulsfolge der Abtastwert (16) des elektrischen Laststroms an der zeitvarianten Last (2) erfasst wird,
- durch die Reglervorrichtung (1 ) der für den Abtastwert (16) des
elektrischen Laststroms und dem Tastgrad (10) der
Spannungsimpulsfolge (4) zugewiesene Ist-Effektivwert (11 ) des elektrischen Laststroms mittels der in der Reglervorrichtung (1 ) gespeicherten Abhängigkeit (17) bestimmt wird,
- durch die Reglervorrichtung (1 ) ein Differenzwert (25) zwischen dem
Ist-Effektivwert (11 ) des elektrischen Laststroms und dem
Soll-Effektivwert (6) des elektrischen Laststroms bestimmt wird,
- durch die Reglervorrichtung (1 ) aus dem Differenzwert (25) des
elektrischen Laststroms nach einem vorbestimmten Verfahren ein angepasster Tastgrad (26) der Spannungsimpulsfolge (4) bestimmt wird, und - durch die Reglervorrichtung (1 ) eine angepasste Spannungsimpulsfolge (27), aufweisend den angepassten Tastgrad (26), an der Zeitvarianten Last (2) bereitgestellt wird.
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