CN108137010B - 用于操控电磁阀的方法和相应的流体系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于操控流体系统(1)中的电磁阀(10)的方法，其中，对于预设的第一时段(TH，TT)，施加具有预设的第一幅值(ASH，AST)的接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)，所述接通电流将电磁阀从空闲状态转换到接通状态，其中，在预设的第一时段(TH，TT)结束后，施加具有预设的第二幅值(AHH，AHT)的保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)，所述保持电流将电磁阀(10)保持在接通状态中，其中，接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)大于保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)。本发明还涉及一种相应的流体系统(1)。在这里，根据至少一个温度信息来预设接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)和保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于操控电磁阀的方法。本发明还涉及一种流体系统。
背景技术
从现有技术中已知用于操控电磁阀(特别是在无电流时闭合的高压开关阀)的许多方法。这种电磁阀作为技术构件用于控制流体(诸如气体或液体)的进入和/或输出，或者控制和/或调节流动方向。典型地，以高接通电流短暂地操控在无电流时闭合的阀直到打开。当阀打开时，电流可以下降到较小的保持电流，这是因为由于较小的剩余气隙而在相同电流下产生较大的磁力。电磁阀(特别是具有间隙过滤的电磁阀)可能具有与温度相关的功能特性，使得在不利的边界条件下会出现开关特性的问题。
从DE 10 2004 018 191 A1已知用于操控两级开关阀的方法。开关阀包括具有小通流横截面的第一级和具有大流动横截面的第二级，并且布置在主制动缸和液压泵之间的液压制动系统中。当开关阀在第一阶段被具有小幅值的控制信号操控，以便首先对于预设的时间段打开该开关阀的预级时，可以减小压力平衡冲击，并且在第二阶段被具有较大幅值的控制信号操控，以便确保阀的主级完全打开。阀的打开特性通常与电压和温度强烈相关，因此，用于阀的操控信号优选是电压补偿的和/或温度补偿的。例如可以测量实际施加在阀上的电压，并且估计线圈温度。信号幅值在另外的时间段之后会降低到较低的水平，这足以保持阀打开并且避免阀过热。
发明内容
根据本发明的用于操控电磁阀的方法和流体系统具有的优点是，借助于电磁阀的合适的操控或通电，可以确保在所使用的流体的整个温度范围上的阀功能。这适用于电磁阀的快速和正常的接通。
本发明的核心是用于接通该阀或保持该阀的接通状态的温度相关的电流曲线。这意味着，预设了电磁阀的接通电流和保持电流作为至少一个温度信息的函数。电磁阀特别是由于流体粘度而能够具有温度相关的开关特性。具体来说，这意味着，由于电磁阀中的压力下降，在低温和高流体粘度下，存在着不同于高温下的力平衡。因此作为在在无电流时闭合的电磁阀中的典型的力，电磁体结构组件的磁力作为打开力出现，并且复位弹簧的弹力、液压力和由于粘性压降引起的附加的温度相关的液压力作为闭合力出现。在这种情况下，在高粘度下闭合力变大，因此在寒冷时需要更高的接通电流来打开阀。这些高电流能够在高流体温度和环境温度和同时很长的通电时间下能够导致电磁体结构组件中和评估和控制单元的驱动电路中的不可接受的高构件温度，并且损坏这些电磁体结构组件和驱动电路。因此，只能在低温下设置高电流。在高温下，粘性的影响非常低，使得接通电流幅值和保持电流幅值可以被降低，以保护构件免于过热。
因此，可以在低温下预设高的接通电流幅值和高的保持电流幅值，以使电磁阀接通或保持接通。在高温下，可以预设较低的接通电流幅值和较低的保持电流幅值，以使电磁阀接通或保持接通并且构件不会过热。因此，例如对于温度上限值，能够预设具有第一接通电流幅值和第一保持电流幅值的第一电流特性曲线，并且对于温度下限值，能够预设具有第二接通电流幅值和第二保持电流幅值的第二电流特性曲线。可以通过计算模型、电阻测量或温度传感器来确定或测量用于区分低电流或高电流的温度限值。例如也能够区分多于两个温度限值，以实现更精细的分级。通过多个温度范围，可以以有利的方式实现对电磁阀的还要更优化的通电，这意味着，接通电流幅值和保持电流幅值恰好被选择为与接通电磁阀和保持电磁阀所需的一样大。如果温度检测非常准确，则可以甚至通过温度相关的电流取样点对电流预设进行插值。
本发明的实施方式有利地使得能够在整个温度范围内保证阀功能，而不会不利地影响构件的寿命。所以也可以使用的物理效应是，在低温下，由于较低的欧姆电阻，可以在相同的电压下产生大得多的电流。
本发明的实施方式提供了一种用于操控流体系统中的电磁阀的方法。在这里，对于预设的第一时段，施加具有预设的第一幅值的接通电流，接通电流将电磁阀从空闲状态转换到接通状态。在预设的第一时段结束后，施加具有预设的第二幅值的保持电流，保持电流将电磁阀保持在接通状态中，其中接通电流的第一幅值大于保持电流的第二幅值。在这里，根据至少一个温度信息预设接通电流的第一幅值和保持电流的第二幅值。
此外，提出了具有至少一个电磁阀以及评估和控制单元的流体系统，评估和控制单元对于预设的第一时段将具有预设的第一幅值的接通电流施加到电磁阀，接通电流将电磁阀从空闲状态转换到接通状态。评估和控制单元在预设的第一时段结束后，将具有预设的第二幅值的保持电流施加到电磁阀处，保持电流将电磁阀持在接通状态中，其中接通电流的第一幅值大于保持电流的第二幅值。在这里，评估和控制单元根据至少一个温度信息预设接通电流的第一幅值和保持电流的第二幅值。
在本文中，评估和控制单元可以被理解为处理或评估所检测到的传感器信号的电仪器，例如控制器，特别是用于具有ABS和/或ESP功能的车辆制动系统的控制器。评估和控制单元可以具有至少一个接口，该接口能够以硬件方式和/或以软件方式构造。在以硬件方式的构造中，接口能够例如是包含了评估和控制单元的各种功能的所谓的系统ASIC的一部分。然而是也可行的是，接口是固有的集成电路或至少部分地包括分立的结构元件。在以软件形式的构造中，接口能够是软件模块，其例如与其他软件模块并存于微控制器上。也有利的是一种具有程序代码的计算机程序，计算机程序存储在机器可读的存储介质上，例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器，并且当评估和控制单元实施该程序时执行用于操控电磁阀的方法。
在本文中，传感器单元理解为包括至少一个传感器元件的结构单元，该传感器元件直接或间接地检测物理参量或物理参量的变化，并且优选地将其转换为电传感器信号。
通过下文中列举的措施和改型方案，可以对以上说明的用于操控电磁阀的方法和流体系统进行有利改进。
尤其有利的是，能够根据至少一个温度信息预设接通电流的第一时段。
从而第一时段可以在低温和高流体粘度下比在高温和低流体粘度下预设得更长。这意味着，更久地以接通电流幅值操控电磁阀。在高温下，粘性的影响非常低，从而缩短第一时段，以保护构件免于过热，并且更短地以接通电流幅值操控电磁阀。
在根据本发明的方法的有利的构造方案中，所述至少一个温度信息能够例如包括：关于所述流体系统中的流体温度的信息，和/或关于环境温度的信息，和/或关于驱动总成温度的信息，和/或关于构件温度的信息。这些信息可以例如通过温度传感器和/或其他车辆结构组件的总线系统被提供给评估和控制单元。
在根据本发明的方法的另一有利的构造方案中，接通电流可以从初始值阶跃提高到第一幅值。由此可以实现电磁阀的动态操控，动态操控实现了电磁阀的快速接通。备选地，接通电流可以从初始值逐级增加到第一幅值。
本发明的实施例在附图中示出且在接下来的说明书中加以详细阐释。在附图中，相同的附图标记指代实施相同或类似功能的组件或元件。
附图说明
图1示出了根据本发明的流体系统的实施例的截取部分的示意剖视图。
图2示出了具有两个温度相关的电流特性曲线的示意特性曲线图，电流特性曲线由用于操控图1中的根据本发明的流体系统的电磁阀的根据本发明的方法的实施例产生。
图3示出了具有两个另外的温度相关的电流特性曲线的示意特性曲线图，电流特性曲线由用于操控图1中的根据本发明的流体系统的电磁阀的根据本发明的方法的实施例产生。
具体实施方式
从图1中可见，所示出的根据本发明的流体系统1的实施例包括至少一个电磁阀10和一个评估和控制单元20。所示的流体系统1的截取部分示例性示出了具有磁体结构组件12和阀筒14的电磁阀10，阀筒在所示的实施例中旋拧到流体块3中，流体块具有多个流体通道5。此外，在所示的实施例中，温度传感器22旋拧到流体块3中，流体块测量流体温度，并且评估和控制单元20提供关于流体温度的信息作为至少一个温度信息。此外，能够使用另外的未示出的温度传感器和/或车辆系统，该温度传感器和/或车辆系统给评估和控制单元20提供另外的温度信息，诸如关于环境温度的信息和/或关于驱动总成温度的信息和/或关于磁体结构组件12或驱动电路的构件温度的信息，磁体结构组件或驱动电路产生用于操控电磁阀10的电流并且输出该电流。
从图1至图3中进一步可见，评估和控制单元20对于预设的第一时段TH，TT将具有预设的第一幅值ASH，AST的接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST施加到电磁阀10处。接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST将电磁阀10从空闲状态转换到接通状态。在所述预设的第一时段TH，TT结束后，评估和控制单元20将具有预设的第二幅值AHH，AHT的保持电流I1HH，I2HH，I1HT，I2HT施加到电磁阀10处。保持电流I1HH，I2HH，I1HT，I2HT将电磁阀10保持在接通状态中。从图2和3中进一步可见，接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST的第一幅值ASH，AST大于保持电流I1HH，I2HH，I1HT，I2HT的第二幅值AHH，AHT。评估和控制单元20根据至少一个温度信息来预设接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST的第一幅值ASH，AST和保持电流I1HH，I2HH，I1HT，I2HT的第二幅值AHH，AHT。
从图2和3中进一步可见，在所示的实施例中，评估和控制单元20也根据所述至少一个温度信息预设接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST的第一时段TH，TT。
流体系统1例如可以被构造为ABS/TCS/ESP系统，其中电磁阀10尤其可以构造为在无电流时闭合的高压开关阀。电磁阀10作为技术构件用于控制气体或液体的进入和/或输出，或者控制和/或调节流动方向。典型地，短暂地以高接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST操控在无电流时闭合的阀直到打开。当阀打开时，接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST可以由于较小的剩余气隙而下降到保持电流I1HH，I2HH，I1HT，I2HT。在已知的操控方法中，根据动态要求而呈现两种不同类型的操控方式。对于动态操控，接通电流I1SH，I1ST阶跃提高，在正常的操控中，接通电流I2SH，I2ST逐级提高。接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST的幅值在两种情况下是相同的。
从图2中还可以看出，在高温下，根据所示的连续第一电流特性曲线KH1，对于预设的第一时段TH，阶跃地施加具有预设的第一幅值ASH的第一接通电流I1SH，第一接通电流将电磁阀10从空闲状态(空闲状态在所示的实施例中对应于电流值0A)迅速转换到接通状态(接通状态对应于接通电流I1SH的第一幅值ASH)中。在预设的第一时段TH结束后，施加具有预设的第二幅值AHH的第一保持电流I1HH，第一保持电流将电磁阀10保持在接通状态中，从图2中还可以看出，第一接通电流I1SH的第一幅值ASH大于第一保持电流I1HH的第二幅值AHH。
从图2还可以看出，在所示的实施例中，在低温下根据所示的点状的第二电流特性曲线KT1对于预设的第一时段TT(该预设的第一时段TT比高温时的第一时段TH更长)阶跃地施加具有预设的第一幅值AST的第一接通电流I1ST，第一幅值AST大于在高温下的第一幅值ASH。由于更高的第一接通电流I1ST，即使在低温下，电磁阀10也从空闲状态快速转换到接通状态(接通状态对应于在低温下的第一接通电流I1ST的第一幅值AST)。在预设的更长的第一时段TT结束后，施加具有预设的第二幅值AHT的保持电流I1HT，第二幅值AHT大于在高温下的第二幅值AHH。由于更高的第一保持电流I1HT，电磁阀10即使在低温下也保持在接通状态。从图2中还可以看出，第一接通电流I1ST的第一幅值AST在低温中也大于第一保持电流I1HT的第二幅值AHT。
从图3还可以看出，在高温下，根据所示的连续第二电流特性曲线KH2，对于预设的第一时段TH，将具有预设的第一幅值ASH的第二接通电流I2SH施加到电磁阀10。与图2中的电流特性曲线KH1、KT1(该电流特性曲线从初始电流值0A阶跃地增加到接通电流I1SH的第一幅值ASH)不同地，图3中的电流特性曲线KH2、KT2从初始电流值0A逐级上升至接通电流I1SH的第一幅值ASH，其中在所示的实施例中设置了三个中间阶段。由此，电磁阀10较慢地从空闲状态(空闲状态在所示的实施例中对应于电流值0A)转换到接通状态(接通状态对应于第二接通电流I2SH的第一幅值ASH)中。在预设的第一时段TH结束后，施加具有预设的第二幅值AHH的第二保持电流I2HH，第二保持电流将电磁阀10保持在接通状态中，从图3还可以看出，第二接通电流I2SH的第一幅值ASH大于第二保持电流I2HH的第二幅值AHH。
从图3还可以看出，类似于图2，在所示的实施例中，在低温下根据所示的点状的第二电流特性曲线KT2对于预设的第一时段TT(该预设的第一时段TT比高温时的第一时段TH更长)施加具有预设的第一幅值AST的第二接通电流I2ST，该第一幅值AST大于在高温下的第一幅值ASH。由于更高的第二接通电流I2ST，即使在低温下，电磁阀10也从空闲状态转换到接通状态(接通状态对应于在低温下的第二接通电流I2ST的第一幅值AST)。在预设的更长的第一时段TT结束后，施加具有预设的第二幅值AHT的第二保持电流I2HT，该第二幅值AHT大于在高温下的第二幅值AHH。由于更高的第二保持电流I2HT，电磁阀10即使在低温下也保持在接通状态。从图3中还可以看出，第二接通电流I2ST的第一幅值AST在低温中也大于第二保持电流I2HT的第二幅值AHT。
由此在所述的实施例中，根据至少一个温度信息来预设接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST的第一幅值ASH，AST和保持电流I1HH，I2HH，I1HT，I2HT的第二幅值AHH，AHT。此外，在所述的实施例中，也根据至少一个温度信息预设接通电流I1SH，I2SH，I1ST，I2ST的第一时段TH，TT。所述至少一个温度信息例如包括：关于所述流体系统1中的流体温度的信息，和/或关于环境温度的信息，和/或关于驱动总成温度的信息，和/或关于构件温度的信息。
在所示的实施例中，预设有用于区分低电流或高电流的两个温度限值，可以通过计算模型、电阻测量或温度传感器来确定或测量这两个温度限值。当然也能够区分多于两个温度限值，以实现更精细的分级。通过多个温度范围，可以以有利的方式实现对电磁阀10的更优化的通电，这意味着，接通电流幅值ASH，AST和保持电流幅值AHH，AHT恰好被选择为与接通电磁阀和保持电磁阀10所需的一样大。如果温度检测非常准确，则可以甚至通过温度相关的电流取样点对电流预设进行插值。
本发明的实施方式提供了一种用于在流体系统中操控电磁阀的方法，该方法有利地借助于合适的操控或通电实现在整个温度范围内的阀功能，而不会不利地影响构件的寿命。本发明的核心是用于接通阀或保持阀的温度相关的电流曲线。
Claims (6)
1.一种用于操控流体系统(1)中的电磁阀(10)的方法，
其中，对于预设的第一时段(TH，TT)，施加具有预设的第一幅值(ASH，AST)的接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)，所述接通电流将所述电磁阀(10)从空闲状态转换到接通状态，
其中，在所述预设的第一时段(TH，TT)结束后，施加具有预设的第二幅值(AHH，AHT)的保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)，所述保持电流将所述电磁阀(10)保持在接通状态中，
其中，所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)大于所述保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)，
其特征在于，
根据至少一个温度信息来预设所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)和所述保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)，
其中，所述接通电流(I2SH，I2ST)从初始值逐级提高到所述第一幅值(ASH，AST)，
其中，在低温下分别以比高温下更高的值预设所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)和所述保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)，
其中，在低温下比在高温下更长地预设所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一时段(TH，TT)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据至少一个温度信息预设所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一时段(TH，TT)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个温度信息包括：关于所述流体系统(1)中的流体温度的信息，和/或关于环境温度的信息，和/或关于驱动总成温度的信息，和/或关于构件温度的信息。
4.一种流体系统(1)，具有至少一个电磁阀(10)以及评估和控制单元(20)，
所述评估和控制单元对于预设的第一时段(TH，TT)将具有预设的第一幅值(ASH，AST)的接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)施加到所述电磁阀(10)处，所述接通电流将所述电磁阀(10)从空闲状态转换到接通状态，
其中，所述评估和控制单元(20)在所述预设的第一时段(TH，TT)结束后，将具有预设的第二幅值(AHH，AHT)的保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)施加到所述电磁阀(10)处，所述保持电流将所述电磁阀(10)保持在所述接通状态中，并且
其中，所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)大于所述保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)，
其特征在于，
所述评估和控制单元(20)根据至少一个温度信息来预设所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)和所述保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)，
其中，所述接通电流(I2SH，I2ST)从初始值逐级提高到所述第一幅值(ASH，AST)，
其中，所述评估和控制单元(20)在低温下分别以比高温下更高的值预设所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一幅值(ASH，AST)和所述保持电流(I1HH，I2HH，I1HT，I2HT)的第二幅值(AHH，AHT)，
其中，所述评估和控制单元(20)在低温下比在高温下更长地预设所述接通电流(I1SH，I2SH，I1ST，I2ST)的第一时段(TH，TT)。
5.根据权利要求4所述的流体系统，其特征在于，至少一个温度传感器(22)提供所述至少一个温度信息，所述至少一个温度信息包括：关于所述流体系统(1)中的流体温度的信息，和/或关于环境温度的信息，和/或关于驱动总成温度的信息，和/或关于构件温度的信息。
6.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被设置成执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
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