CN108292554B - 消耗器上的电流监控 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的方法(300)，其中，电流(205)包括直流分量(210)和抖动分量(215)，并且抖动分量(215)以预先确定的时间间隔(220)改变，该方法包括以下步骤：检测(330)瞬时电流；确定抖动参数(220～235)；并且基于瞬时电流和抖动参数(220～235)确定(340)电流(205)。

Description

消耗器上的电流监控
技术领域
本发明涉及确定流经消耗器的电流。本发明尤其是涉及流经借助抖动(Dithering)来驱控的消耗器的电流确定。
背景技术
在液压应用中，通常使用到受电流调节的阀。尤其是在连续阀上，流经阀的电流可以直接与液压压力成正比，压力通过液压的控制活塞来控制，控制活塞能够借助磁衔铁调节，磁衔铁位于线圈的磁性影响中。为了避免磁衔铁或控制活塞的起动摩擦，流经阀的线圈的电流可以借助抖动由直流分量和抖动分量组成。抖动分量以预先确定的时间间隔改变并且也作为纹波电流已知，其中，抖动周期通常以如下方式来选择，即，使抖动频率位于大约70Hz至400Hz的范围内。由此，磁衔铁和控制活塞处于弱的波动中，从而使它们经改进地能够借助直流电流来控制。因此可以减小电驱控与液压作用之间的迟滞。
常见的是，设置有用于控制流经磁阀的线圈的电流的驱控设备，其借助控制线路与控制部件连接，从而由驱控设备来执行抖动并提供电流，而控制设备主要在驱控设备上请求直流分量或与直流分量相当的参量。
实际流经线圈的电流也可以在驱控设备这侧来确定，并将其读回到处理装置上。然而，抖动会影响电流的确定，因此确定在整个抖动周期上的平均值或有效值。视抖动周期的长短而定，与之相关的延迟可能对于控制或检查目的来说是不可接受的。对此替选地，也可以持续确定流经线圈的平均电流，并根据请求转送给处理装置。然而在此，所确定的电流值在提供的时刻就已经过时了。
JP 2009 230463 A涉及用于借助由直流分量和抖动分量构成的组合驱控受电流控制的阀的技术。
EP 0 929 020 A2提出在受电流控制的阀上，抖动分量依赖于作用到阀上的力来改变。
发明内容
本发明的任务是提供一种改进的技术，借助该技术可以经改进地确定流经借助抖动驱控的电消耗器的电流。本发明借助下文中描述的主题来解决该任务。
用于确定流经消耗器的电流的平均值的第一方法，其中，电流包括直流分量和抖动分量，并且抖动分量以预先确定的时间间隔周期性地以预先确定的曲线形状改变，其中，第一方法包括以下步骤：检测瞬时电流；确定抖动分量的曲线形状、幅度及周期持续时间的抖动参数；并且基于瞬时电流和抖动参数确定电流在一个周期上的平均值。
用于确定流经消耗器的电流的有效值的第二方法，其中，电流包括直流分量和抖动分量，并且抖动分量以预先确定的时间间隔周期性地以预先确定的曲线形状改变，其中，第二方法包括以下步骤：检测瞬时电流；确定抖动分量的曲线形状、幅度及周期持续时间的抖动参数；并且基于瞬时电流和抖动参数确定电流在一个周期上的有效值。
用于确定流经消耗器的电流的直流分量的第三方法，其中，电流包括直流分量和抖动分量，并且抖动分量以预先确定的时间间隔改变，其中，第三方法包括以下步骤：检测瞬时电流；确定抖动分量的数值；并且基于瞬时电流和抖动分量的数值确定电流。
基于瞬时电流来确定电流可以非常快速地进行。在用于确定电流的请求与完成确定的电流之间的等待时间可以是很短的，由此，该方法也可以适用于安全严格的或高动态的控制过程。视所执行的抖动的类型而定地，抖动参数可以是简单的参量，其可以用很少的花费确定流经消耗器的电流。由此可以迅速地且在使用很少处理器件的情况下执行电流确定。此外，可以更好地将消耗器的电流控制和抖动彼此分开。抖动尤其是在实践中可以完全透明地执行，从而用于对消耗器进行电流控制的第一部件或用于确定电流的第二部件不必处理抖动。
优选地，抖动参数包括对抖动分量的数值的指示。如果抖动分量是已知的，则可以将其从瞬时电流中减去，以便得到电流。在实施方式中，抖动参数线性地依赖于抖动分量的数值。
抖动分量可以以预先确定的曲线形状周期性地改变，其中，抖动参数包括对曲线形状的指示。示例性的曲线形状包括矩形、三角形或锯齿形。如果曲线形状和例如曲线形状的相位角度是已知的，则可以简单地确定抖动分量。相位角度可以以不同的形式来说明，例如作为时间间隔的计数器读数离散地说明，其中，在每个周期中设置了预先确定数量的时间间隔。
在另外的实施方式中，抖动参数包括对抖动的周期持续时间的指示。
电流可以按如下方式确定，即，使其相应于在抖动的一个周期上的平均值。该确定不需要观察在一个抖动周期上的电流，而是可以优选地基于瞬时电流和一个或多个抖动参数在计算上进行确定。由此可以简化对电流的进一步处理。在另外的优选的实施方式中，所确定的电流包括一个周期上的有效值。由此可以在选择抖动的曲线形状时存在灵活性的提高。在另外的实施方式中，所确定的电流仅包括直流分量。抖动分量在此从确定中去除。当抖动分量在一个周期内正负部分相同时，该做法尤其可以适用。在该情况下，直流分量也可以相应于流经消耗器的电流的平均值。
该方法尤其是可以借助两个设备来实现，其中，驱控设备控制并探测流经消耗器的电流，而另外的设备控制驱控设备。
用于驱控流经消耗器的电流的驱控设备，其中，电流包括预先确定的直流电流和以预先确定的时间间隔按抖动参数周期性地改变的抖动电流，其中，抖动参数包括抖动分量的曲线形状、幅度及周期持续时间，该驱控设备包括用于确定流经消耗器的瞬时电流的探测设备和用于提供瞬时电流和抖动参数的接口。
驱控设备可以例如构造为集成电路或集成的控制部件。抖动优选完全通过驱控设备来控制。抖动参数，如曲线形状、周期持续时间、每个周期的时间间隔的数量或者在相继的时间间隔中的抖动电流的步幅可以固定地创建或从外部预先设定。此外，可以优选地从外部预先设定直流分量。驱控设备与其他的控制设备之间的通讯可以例如借助串行的接口来进行。例如，经过工业考验的并广泛使用的SPI总线适用于此。
用于确定流经借助上述驱控设备来驱控的消耗器的电流的平均值的设备被设立成用于请求借助驱控设备确定的瞬时电流和抖动参数，并且基于瞬时电流和抖动参数确定流经消耗器的电流的平均值。
用于确定流经借助上述驱控设备来驱控的消耗器的电流的有效值的设备被设立成用于请求借助驱控设备确定的瞬时电流和抖动参数，并且基于瞬时电流和抖动参数确定流经消耗器的电流的有效值。
用于确定流经借助上述驱控设备来驱控的消耗器的电流的直流分量的设备被设立成用于请求借助驱控设备确定的瞬时电流和抖动分量的数值，并且基于瞬时电流和抖动分量确定流经消耗器的电流。
一个或多个附加的抖动参数也可以被设备考虑用于确定电流，其中，一个或多个附加的参数在驱控设备的较早时刻已经被预先设定并且因此在该设备这侧是已知的。
在最后描述的实施方式中，对电流的确定在该设备这侧实现；然而，更前面已经描述的方法也可以完全通过驱控设备执行，其中，所确定的流经消耗器的电流可以向外提供。
通过例如将瞬时电流与抖动电流的步幅一起进行传送，可以随时与额定预设值进行比较。因此取消了直到在抖动的一个周期上对电流进行平均的等待。在抖动的一个周期上进行平均的额定电流与抖动参数相加地例如用作额定值。当然，也可以考虑其他的额定值。因此，此外可以监控抖动的准确的功能。
利用该方法，可以相对现有技术更好地并在更短的时间内监控消耗器的准确的功能。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出用于控制流经消耗器的电流的系统的线路图；
图2示出流经图1的消耗器的电流的示例性的变化曲线；以及
图3示出用于确定流经图1的消耗器的电流的方法的流程图表。
具体实施方式
图1示出了用于控制流经消耗器105的电流的系统100的线路图。消耗器105尤其是可以包括受电流控制的液压阀，尤其是连续阀。连续阀允许在切换位置之间进行连续转移，从而能够按比例地调节液压流体的体积流量。连续阀可以包括比例阀、调节阀或伺服阀，并且尤其用于控制例如机动车的驱动系中的传动装置。在所示的实施方式中，消耗器105因此包括线圈110和也被称为磁衔铁的衔铁115，衔铁作用到也被称为控制活塞的液压活塞120上。经过液压阀的液压回路未在图1中示出。
流经消耗器105的电流由电源125提供，并借助驱控设备130控制。驱控设备130可以借助接口140与控制设备135通讯。控制设备135通常包括处理装置145，其被设立成用于确定针对流经消耗器105的电流的预设值，并将其传送到驱控设备130，以便满足预先确定的控制任务。
驱控设备130包括处理装置150、用于控制流经消耗器105的电流的电流控制部155和用于确定流经消耗器105的电流的瞬时值的探测设备160。在所示的实施方式中，串联电阻165(分流器)接入消耗器105的电流路径中，其中，探测设备160确定了经由串联电阻165下降的电压。
电流控制部155被设立成用于调节流经消耗器105的电流，该电流由两个分量组成。直流分量可以优选经由接口140从外部预先设定，而抖动分量在电流控制部155这侧产生。抖动分量在下面参照图2更详细地描述。用于执行抖动的参数可以固定地创建在驱控设备130中或借助接口140从外部预先设定。通常，抖动参数仅被初始化一次，然后不会进一步改变。应流经消耗器105的直流分量随后根据需要经由接口140从外部预先设定，并且通过驱控设备130或电流控制部155自动实现。如果应当提供实际上流经消耗器105的电流，则可以借助探测设备160对瞬时电流进行探测。
在此提出了基于在探测时刻所适用的抖动参数计算被探测的瞬时电流，以便确定作为平均值、有效值或形式为直流分量的流经消耗器105的电流。在第一变型方案中，瞬时电流和抖动参数可以在驱控设备130这侧进行处理，从而可以将完成确定的电流借助接口140向外提供，在其他的变型方案中，瞬时电流和抖动参数经由接口140向外提供，并且在外部，例如借助控制设备135及其处理装置145来进行对电流的确定。
图2示出了流经消耗器105的电流205的示例性的变化曲线。电流205在每个时刻都由直流分量210和抖动分量215组成。抖动分量215可以相对于直流分量210只是正的、只是负的，或如所示那样在不同的时刻是正的或负的。抖动分量215以预先确定的时间间隔220改变，其中，预先确定数量的时间间隔220产生周期持续时间225。影响抖动的另外的参数可以包括幅度230或步幅235。此外，抖动分量215的曲线形状在任意时刻都经由其绝对值来决定。
示范性地示出了三角形的抖动，其往往用于对作为消耗器105的液压阀的控制。抖动分量215在时间间隔2200至k中以预先确定的恒定的步幅235提升到最大幅度230，从那里直到时间间隔2203k逐步地又减小并紧接着直到时间间隔2204k-1又逐步上升。下降和上升在此线性地在一定时间内进行。k是能够预先设定的变量，以便建立抖动的周期持续时间225与时间间隔220之间的预先确定的关系。
在所示的三角形中，抖动分量215在完全的周期225内的平均值为0。抖动分量215的有效值在选择的三角形的情况下相应于峰值的
Figure GDA0002312556670000071
其中，峰值是抖动分量215的最大值与最小值之间的差，因此，在这里相应于幅度230的两倍。不同于三角形的其他曲线形状也是可能的，例如在其他实施方式中可以使用正弦形、锯齿形或矩形作为曲线形状。
驱控设备130被设立成使抖动分量215与在外部预先设定的直流分量210叠加。在此，对抖动分量215的确定基于所提到的参数220至235、曲线形状以及必要时另外的参数地完全在驱控设备130这侧进行确定。
为了确定在预先确定的时刻流经消耗器105的电流205，在不同的实施方式中，可以确定电流205在周期持续时间225内的直流分量210、平均值或有效值。在此，该确定基于流经消耗器105的瞬时电流和一个或多个抖动参数来进行。瞬时电流是流经消耗器105的在执行确定的时间间隔220内的电流数值。
图3示出了用于确定流经图1的消耗器105的电流205的方法300的流程图表。在左区域中示出了如下步骤，这些步骤优选通过控制设备135实施，而在右区域示出了如下步骤，它们优选通过驱控设备130处理。
与对电流的实际确定无关地，通常在步骤305中，在控制装置135这侧确定抖动参数，并且抖动参数在步骤310中在驱控设备130这侧被接收或激活。视接口140的设计而定地，控制设备135与驱控设备130之间的通讯可以包括对在功能块130、135这侧的一个或多个预先确定的寄存器进行寻址和访问。例如，可以在驱控设备130这侧为每个抖动参数设置自己的寄存器。控制设备135于是可以将针对期望的抖动参数的合适的值写入到各个寄存器中。
在系统100的常见的运行中，在步骤315中在控制设备135这侧确定期望的直流分量210，并将其传送到驱控设备130，并在那里在步骤320中被接收或激活。步骤315和320通常频繁进行。
为了在控制装置135这侧确定流经消耗器105的电流，在步骤325中请求电流确定，并且在步骤330中通过驱控设备130执行电流确定。在步骤335中，提供或传送所确定的瞬时电流和至少一个抖动参数，并且在步骤340中在控制设备135这侧，将它们作为对实际流经消耗器105的电流的确定的基础。在此，在步骤335中使用抖动参数和必要时还有另外的参数，它们例如在控制设备135这侧从其中一个步骤305或315已知。另外的参数可以例如包括抖动的周期持续时间或抖动频率(步骤305)。
在另外的实施方式中，对电流205的确定也可以在驱控设备130这侧执行。紧接着，将所确定的电流传送或提供给控制设备135。
为了基于瞬时电流确定电流205，通常必须至少已知在确定瞬时电流的时刻抖动处于哪个时间间隔220内。然后例如在对在图2的示例中的曲线形状和周期持续时间225或变量k的认识的情况下可以将抖动分量215以计算方式确定为绝对值。于是可以基于瞬时电流减去抖动分量215来确定电流205的期望的数值。
优选的是，仅将作为对独特的电流确定的基础的抖动参数与瞬时电流一起在驱控设备130这侧向外提供。尤其地，抖动参数可以作为数字索引提供，该索引指示了对瞬时电流进行确定的时间间隔220。索引优选地在驱控设备130这侧在每个周期225之后重置为预先确定的值，并且随后在每个时间间隔220中递增。如果接口140例如构造为SPI总线，则可以提供一个或多个寄存器来提供瞬时电流和一个或多个另外的寄存器来提供索引。
附图标记列表
100 系统
105 消耗器
110 线圈
115 衔铁
120 活塞
125 电源
130 驱控设备
135 控制设备
140 接口
145 处理装置
150 处理装置
155 电流控制部
160 探测设备
165 串联电阻
205 电流
210 直流分量
215 抖动分量
220 时间间隔
225 周期持续时间
230 幅度
235 步幅
300 方法
305 确定抖动参数
310 接收/激活抖动参数
315 确定直流分量
320 接收/激活直流分量
325 请求电流确定
330 执行电流确定
335 传送被确定的瞬时电流和至少一个抖动参数
340 确定电流

Claims (7)

1.用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的平均值的方法(300)，其中，所述电流(205)包括直流分量(210)和抖动分量(215)，并且所述抖动分量(215)以预先确定的时间间隔(220)周期性地以预先确定的曲线形状改变，其中，所述方法(300)包括以下步骤：检测(330)瞬时电流；确定所述抖动分量(215)的曲线形状、幅度(230)及周期持续时间(225)的抖动参数；并且基于所述瞬时电流和所述抖动参数确定(340)所述电流(205)在一个周期上的平均值。
2.用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的有效值的方法(300)，其中，所述电流(205)包括直流分量(210)和抖动分量(215)，并且所述抖动分量(215)以预先确定的时间间隔(220)周期性地以预先确定的曲线形状改变，其中，所述方法(300)包括以下步骤：检测(330)瞬时电流；确定所述抖动分量(215)的曲线形状、幅度(230)及周期持续时间(225)的抖动参数；并且基于所述瞬时电流和所述抖动参数确定(340)所述电流(205)在一个周期上的有效值。
3.用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的直流分量(210)的方法(300)，其中，所述电流(205)包括所述直流分量(210)和抖动分量(215)，并且所述抖动分量(215)以预先确定的时间间隔(220)改变，其中，所述方法(300)包括以下步骤：检测(330)瞬时电流；确定所述抖动分量的数值；并且基于所述瞬时电流和所述抖动分量的数值确定(340)所述电流(205)。
4.用于驱控流经消耗器(105)的电流(205)的驱控设备(130)，其中，所述电流(205)包括预先确定的直流电流(210)和以预先确定的时间间隔(220)按抖动参数周期性地改变的抖动电流(215)，其中，所述抖动参数包括抖动分量(215)的曲线形状、幅度(230)及周期持续时间(225)，其中，所述驱控设备(130)包括用于确定流经所述消耗器(105)的瞬时电流的探测设备(160)和用于提供所述瞬时电流和所述抖动参数的接口(140)。
5.用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的平均值的设备(135)，所述消耗器借助驱控设备(130)来驱控，使得所述电流(205)包括预先确定的直流电流(210)和以预先确定的时间间隔(220)按抖动参数周期性地改变的抖动电流(215)，其中，所述抖动参数包括抖动分量(215)的曲线形状、幅度(230)及周期持续时间(225)，其中，所述用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的平均值的设备(135)被设立成用于请求借助所述驱控设备(130)确定的瞬时电流和所述抖动参数，并且基于所述瞬时电流和所述抖动参数确定流经所述消耗器(105)的电流(205)的平均值。
6.用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的有效值的设备(135)，所述消耗器借助驱控设备(130)来驱控，使得所述电流(205)包括预先确定的直流电流(210)和以预先确定的时间间隔(220)按抖动参数周期性地改变的抖动电流(215)，其中，所述抖动参数包括抖动分量(215)的曲线形状、幅度(230)及周期持续时间(225)，其中，所述用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的有效值的设备(135)被设立成用于请求借助所述驱控设备(130)确定的瞬时电流和所述抖动参数，并且基于所述瞬时电流和所述抖动参数确定流经所述消耗器(105)的电流(205)的有效值。
7.用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的直流分量的设备(135)，所述消耗器借助驱控设备(130)来驱控，使得所述电流(205)包括预先确定的直流电流(210)和以预先确定的时间间隔(220)改变的抖动电流(215)，其中，所述用于确定流经消耗器(105)的电流(205)的直流分量的设备(135)被设立成用于请求借助所述驱控设备(130)确定的瞬时电流和抖动分量的数值，并且基于所述瞬时电流和所述抖动分量确定流经所述消耗器(105)的电流(205)。
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