DE10045768C1

DE10045768C1 - Control method for electromechanical setting drive e.g. for IC engine valve has electrical energy store charged via electromechanical coil of setting drive

Info

Publication number: DE10045768C1
Application number: DE10045768A
Authority: DE
Inventors: Torsten Aign; Thomas Burkhardt; Michael Kilger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2020-09-16

Abstract

The control method has a power end stage used for controlling the electromagnetic coil of the electromechanical setting drive, with an electrical energy store, e.g. a capacitor, charged by the electromagnetic coil upon switching the operating mode of the power end stage, when the current through the electromagnetic coil exceeds a threshold value. The latter can be adjusted in dependence on the charge level of the electrical energy store.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elekt romechanischen Stellantriebs. Sie betrifft insbesondere einen Stellantrieb, der geeignet ist zum Steuern der Gaswechselven tile einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for controlling an elect mechanical actuator. It affects in particular one Actuator that is suitable for controlling the gas exchange valves tile of an internal combustion engine.

Aus der WO 00/09867 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines e lektromechanischen Stellantriebs bekannt. Der elektromechani sche Stellantrieb hat zwei Elektromagnete, die jeweils eine Spule haben. Ferner umfasst der Stellantrieb einen Anker, dessen Ankerplatte zwischen einer ersten Anlagefläche an dem ersten Elektromagneten und einer zweiten Anlagefläche an dem zweiten Elektromagneten beweglich ist. Ferner ist eine Leis tungsendstufe vorgesehen, die zum Ansteuern der Spulen des ersten und zweiten Elektromagneten vorgesehen ist und die ei nen elektrischen Energiespeicher hat, der von jeweils einer Spule geladen wird, wenn die Leistungsendstufe in einem Be triebszustand der schnellen Stromrücknahme ist. Die Leis tungsendstufe wird abwechselnd in den Betriebszustand des Normalbestromens und einer schnellen Stromrücknahme gesteuert während des Bewegens der Ankerplatte weg von der ersten Anla gefläche oder der Anlage der Ankerplatte an der zweiten Anla gefläche. Dieses erfolgt bis an dem als Kondensator ausgebil deten elektrischen Energiespeicher eine vorgegebene Spannung abfällt. Für einen einwandfreien Betrieb eines derartigen Stellantriebs ist es notwendig, dass einerseits der Kondensa tor schnell geladen wird und andererseits sichergestellt ist, dass der Kondensator nicht überladen wird.WO 00/09867 A1 describes a method for controlling an e known electromechanical actuator. The electromechanical cal actuator has two electromagnets, each one Have coil. The actuator also includes an armature, whose anchor plate between a first contact surface on the first electromagnet and a second contact surface on the second electromagnet is movable. Furthermore, a leis tion output stage provided for driving the coils of the first and second electromagnet is provided and the egg NEN has electrical energy storage, one of each Coil is loaded when the power amplifier in a loading is the driving state of the rapid current withdrawal. The leis power amplifier is alternately in the operating state of the Controlled normal current and a rapid current withdrawal while moving the anchor plate away from the first plant area or the system of the anchor plate on the second system gefläche. This takes place up to the capacitor electrical energy storage a predetermined voltage drops. For the proper operation of such Actuator it is necessary that the condensate gate is loaded quickly and on the other hand it is ensured that the capacitor is not overcharged.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren so wei terzubilden, dass es noch zuverlässiger ist.The object of the invention is to know the known method educate that it is even more reliable.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Er findung zeichnet sich dadurch aus, dass abhängig von einer Größe, die charakteristisch ist für die Ladung des elektri schen Energiespeichers, die geeignete Menge elektrischer E nergie dem elektrischen Energiespeicher schnell zugeführt werden kann. Die Größe ist vorzugsweise die Spannung, die an dem elektrischen Energiespeicher abfällt.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are marked in the subclaims. The he is characterized by the fact that depending on one Size that is characteristic of the charge of the electri energy storage, the appropriate amount of electrical E Energy quickly supplied to the electrical energy storage can be. The size is preferably the voltage applied to it the electrical energy storage drops.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schemati schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are based on the schematic rule drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Anordnung eines Stellgeräts und einer Steu ereinrichtung in einer Brennkraftmaschine, Fig. 1 shows an arrangement of an actuator and a STEU ereinrichtung in an internal combustion engine,

Fig. 2 zwei Leistungsendstufen der Steuereinrichtung, Fig. 2, two power output stages of the control device,

Fig. 3a, 3b Tabellen der Betriebszustände der ersten und zweiten Leistungsendstufe, Fig. 3a, 3b tables of the operating states of the first and second output stage,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Laden des elektrischen Energiespeichers, Fig. 4 is a flow chart of a program for charging the electric energy storage device,

Fig. 5a, 5b ein Zusammenhang zwischen einem ersten Schwel lenwert SW1 und einer Spannung U_C an einem Kon densator, FIGS. 5a, 5b, a connection between a first smoldering lenwert SW1 and a voltage U _C at a Kon capacitor,

Fig. 6a, 6b Verläufe des Stroms durch die erste und zweite Spule und der Spannung U_C am Kondensator aufge tragen über die Zeit. Fig. 6a, 6b curves of the current through the first and second coil and the voltage U _C on the capacitor up wear over time.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenüber greifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction and function are over the figures provided with the same reference numerals.

Ein Stellgerät (Fig. 1) umfaßt einen Stellantrieb 11 und ein Stellglied 12, das bevorzugt als Gaswechselventil ausgebildet ist und einen Schaft 121 und einen Teller 122 hat. Der Stel lantrieb 11 hat ein Gehäuse 111, in dem ein erster und ein zweiter Elektromagnet angeordnet sind. Der erste Elektromag net hat einen ersten Kern 112, in den in einer ringförmigen Nut eine erste Spule 113 eingebettet ist. Der zweite Elektro magnet hat einen zweiten Kern 114, in den in einer weiteren ringförmigen Nut eine zweite Spule 115 eingebettet ist. An actuator ( Fig. 1) comprises an actuator 11 and an actuator 12 , which is preferably designed as a gas exchange valve and has a shaft 121 and a plate 122 . The actuator 11 has a housing 111 in which a first and a second electromagnet are arranged. The first Elektromag net has a first core 112 , in which a first coil 113 is embedded in an annular groove. The second electro magnet has a second core 114 , in which a second coil 115 is embedded in a further annular groove.

Ein Anker ist vorgesehen, dessen Ankerplatte 116 in dem Ge häuse 111 beweglich zwischen einer ersten Anlagefläche 115a des ersten Elektromagneten und einer zweiten Anlage 115b des zweiten Elektromagneten angeordnet ist. Der Anker umfaßt des weiteren einen Ankerschaft 117, der durch Ausnehmungen des ersten und zweiten Kerns 112, 114 geführt ist und der mit dem Schaft 121 des Stellglieds 12 mechanisch koppelbar ist.An armature is provided, the armature plate 116 is arranged in the housing 111 movably between a first contact surface 115 a of the first electromagnet and a second system 115 b of the second electromagnet. The armature further comprises an armature shaft 117 which is guided through recesses in the first and second core 112 , 114 and which can be mechanically coupled to the shaft 121 of the actuator 12 .

Ein erstes Rückstellmittel 118a und ein zweites Rückstellmit tel 118b spannen die Ankerplatte 116 in eine vorgegebene Ru heposition N vor.A first reset means 118 a and a second reset means 118 b bias the anchor plate 116 into a predetermined rest position N.

Das Stellgerät 1 ist mit einem Zylinderkopf 21 starr verbun den. Dem Zylinderkopf 21 ist ein Ansaugkanal 22 und ein Zy linder 23 mit einem Kolben 24 zugeordnet. Der Kolben 24 ist über eine Pleuelstange 25 mit einer Kurbelwelle 26 gekoppelt.Actuator 1 is rigidly connected to a cylinder head 21 . The cylinder head 21 is an intake duct 22 and a Zy cylinder 23 with a piston 24 assigned. The piston 24 is coupled to a crankshaft 26 via a connecting rod 25 .

Eine Steuereinrichtung 3 ist vorgesehen, die Signale von Sen soren erfaßt und/oder Signale von einer nicht dargestellten übergeordneten Steuereinrichtung für Motorbetriebsfunktionen erfaßt und Stellsignale erzeugt, in deren Abhängigkeit die erste und zweite Spule 113, 115 des Stellgeräts 1 gesteuert werden. Die Sensoren, die der Steuereinrichtung 3 zugeordnet sind, sind ausgebildet als ein erster Strommesser 34, der ei nen Istwert des Stroms durch die erste Spule erfaßt, oder ein zweiter Strommesser 35, der einen Istwert des Stroms durch die zweite Spule erfaßt. Ferner sind der Steuereinrichtung 3 noch ein Luftmassensensor 28 oder ein Drehzahlsensor 27 zuge ordnet. Neben den erwähnten Sensoren können auch noch weitere Sensoren vorhanden sein.A control device 3 is provided which detects signals from sensors and / or detects signals from a higher-level control device (not shown) for engine operating functions and generates control signals, depending on which the first and second coils 113 , 115 of the control device 1 are controlled. The sensors which are assigned to the control device 3 are designed as a first ammeter 34 , which detects an actual value of the current through the first coil, or a second ammeter 35 , which detects an actual value of the current through the second coil. Furthermore, the control device 3 is still an air mass sensor 28 or a speed sensor 27 assigned . In addition to the sensors mentioned, other sensors can also be present.

Die Steuereinrichtung 3 umfaßt ferner eine Steuereinheit 31 und eine erste Leistungsendstufe 32 und eine zweite Leis tungsendstufe 33. Die Steuereinheit 31 erzeugt abhängig vom Steuerbefehl der übergeordneten Steuereinrichtung und abhän gig von den Istwerten des Stroms durch die erste und die zweite Spule 113, 115 Steuersignale für die Steuerleitungen L1, L2, L3, über die die Steuereinheit 31 elektrisch leitend mit der ersten Endstufe 32 verbunden ist, und Steuersignale für die Steuerleitungen L1', L2', L3', über die die Steuer einheit 31 elektrisch leitend mit der zweiten Endstufe 33 verbunden ist.The control device 3 further comprises a control unit 31 and a first power output stage 32 and a second power output stage 33 . The control unit 31 generates, depending on the control command from the higher-level control device and depending on the actual values of the current through the first and the second coil 113 , 115, control signals for the control lines L1, L2, L3, via which the control unit 31 is electrically conductive with the first output stage 32 is connected, and control signals for the control lines L1 ', L2', L3 ', via which the control unit 31 is electrically conductively connected to the second output stage 33 .

Die erste und zweite Leistungsendstufe 32, 33 unterscheiden sich lediglich dadurch, daß die erste Leistungsendstufe 32 zum Ansteuern der ersten Spule 113 und die zweite Leistungs endstufe 33 zum Ansteuern der zweiten Spule 115 vorgesehen sind. Die Schaltungsanordnung und Funktionsweise ihrer Bau elemente ist äquivalent.The first and second power output stages 32 , 33 differ only in that the first power output stage 32 are provided for driving the first coil 113 and the second power output stage 33 for driving the second coil 115 . The circuit arrangement and functioning of their construction elements is equivalent.

Im folgenden wird beispielhaft die erste Leistungsendstufe 32 beschrieben. Die erste Leistungsendstufe 32 (Fig. 2) hat ei nen ersten Transistor T1, dessen Gate-Anschluß mit der Steu erleitung L1 elektrisch leitend verbunden ist, einen zweiten Transistor T2, dessen Gate-Anschluß elektrisch leitend mit der Steuerleitung L2 verbunden ist und einen dritten Transis tor T3, dessen Gate-Anschluß elektrisch leitend mit einer Steuerleitung L3 verbunden ist.The first power output stage 32 is described below as an example. The first power output stage 32 ( FIG. 2) has a first transistor T1, the gate connection of which is electrically conductively connected to the control line L1, a second transistor T2, the gate connection of which is electrically conductively connected to the control line L2, and a third Transis tor T3, the gate terminal is electrically connected to a control line L3.

Die erste Leistungsendstufe 32 umfaßt ferner Dioden D1, D3, D4, eine Freilaufdiode D2, einen vorzugsweise als Kondensator C ausgebildeten elektrischen Energiespeicher und einen Wider stand R, der als Meßwiderstand für den Strommesser 34 vorge sehen ist.The first power output stage 32 further includes diodes D1, D3, D4, a free-wheeling diode D2, a preferably designed as a capacitor C electrical energy storage and a counter stood R, which is seen as a measuring resistor for the ammeter 34 .

Die erste Leistungsendstufe 32 kann in fünf verschiedene Be triebszustände BZ1 gesteuert werden, die jeweils charakteri siert sind durch den jeweiligen Schaltzustand des Transistors T1, T2, T3. Liegt an den Gate-Anschlüssen der vorzugsweise als MOS-Transistor ausgebildeten Transistoren T1, T2, T3 ein hohes Spannungspotential an, so ist der jeweilige Transistor T1, T2, T3 von seinem Drain-Anschluß hin zum Source-Anschluß leitend (ON). Liegt hingegen an dem jeweiligen Transistor T1, T2, T3 an dessen Gate-Anschluß ein niedriges Spannungspoten tial an, so sperrt der Transistor von seinem Drain-Anschluß zu seinem Source-Anschluß (OFF). Die fünf Betriebszustände BZ1 sind in Fig. 3a mit den zugehörigen Schaltzuständen der Transistoren T1, T2, T3 aufgetragen. Die fünf Betriebszustän de BZ1 sind ein Ruhezustand RZ, Normal-Bestromen NB, Freilauf FL, Schnelle Stromrücknahme SSR und Schnell-Bestromen SB.The first power output stage 32 can be controlled in five different operating states BZ1, which are each characterized by the respective switching state of the transistor T1, T2, T3. If a high voltage potential is present at the gate connections of the transistors T1, T2, T3, which are preferably designed as MOS transistors, the respective transistor T1, T2, T3 is conductive (ON) from its drain connection to the source connection. However, if a low voltage potential is present at the respective transistor T1, T2, T3 at its gate terminal, the transistor blocks from its drain terminal to its source terminal (OFF). The five operating states BZ1 are plotted in FIG. 3a with the associated switching states of the transistors T1, T2, T3. The five operating states BZ1 are an idle state RZ, normal energization NB, freewheeling FL, rapid current withdrawal SSR and rapid energization SB.

In dem Betriebszustand BZ1 des Normal-Bestromens NB werden die Transistoren T1 und T2 leitend betrieben (ON) und der Transistor T3 nicht leitend betrieben (OFF). Strom fließt dann von einer Spannungsquelle mit dem Potential der Versor gungsspannung U_B durch den Transistor T1, die Diode D1, den Anschluß AL1 der ersten Spule 113, durch die erste Spule 113 hin zu dem Anschluß AL2 der ersten Spule 113, durch den Tran sistor T2 und dem Widerstand R hin zu einem Masseanschluß, der auf einem Bezugspotential ist.In the operating state BZ1 of the normal current supply NB, the transistors T1 and T2 are operated in a conducting state (ON) and the transistor T3 is operated in a non-conducting state (OFF). Current then flows from a voltage source with the potential of the supply voltage U _B through the transistor T1, the diode D1, the terminal AL1 of the first coil 113 , through the first coil 113 to the terminal AL2 of the first coil 113 , through the transistor T2 and the resistor R towards a ground connection that is at a reference potential.

Solange die Spule nicht in Sättigung betrieben wird, fällt nahezu die gesamte Versorgungsspannung U_B an der ersten Spule 113 ab. Der Strom steigt entsprechend des Verhältnisses des Spannungsabfalls an der ersten Spule 113 und der Induktivität der ersten Spule 113 an.As long as the coil is not operated in saturation, almost the entire supply voltage U _B at the first coil 113 drops. The current increases in accordance with the ratio of the voltage drop across the first coil 113 and the inductance of the first coil 113 .

In dem Betriebszustand des Freilaufs FL wird der Transistor T2 leitend betrieben (ON), die Transistoren T1, T3 hingegen werden nicht leitend betrieben (OFF). Fließt dem Zeitpunkt des Übergangs in den Betriebszustand des Freilaufs FL ein Strom von dem Anschluß AL1 durch die erste Spule 113 hin zum Anschluß AL2, so wird die Freilaufdiode D2 leitend und der Strom durch die erste Spule 113 nimmt abhängig von dem Ver lust in der Spule 113, in dem Transistor T2, dem Widerstand R und der Freilaufdiode D2 ab. Der Spannungsabfall an der ers ten Spule 113 ist dann gegeben durch die Durchlaßspannungen der Freilaufdiode und des Transistors T2 und dem Spannungsab fall an dem Widerstand R (insgesamt beispielsweise ein Volt). In the operating state of the freewheeling device FL, the transistor T2 is operated in a conductive manner (ON), the transistors T1, T3, on the other hand, are operated in a non-conductive manner (OFF). If a current flows from the connection AL1 through the first coil 113 towards the connection AL2 at the time of the transition into the operating state of the freewheel FL, the freewheeling diode D2 becomes conductive and the current through the first coil 113 decreases depending on the loss in the coil 113 , in the transistor T2, the resistor R and the freewheeling diode D2. The voltage drop across the first coil 113 is then given by the forward voltages of the freewheeling diode and the transistor T2 and the voltage drop across the resistor R (a total of, for example, one volt).

In einem Betriebszustand BZ1 der schnellen Stromrücknahme SSR werden die Transistoren T1, T2 und T3 nicht leitend betrie ben. Fließt bei dem Übergang in den Betriebszustand BZ1 der schnellen Stromrücknahme SSR ein Strom durch die erste Spule 113, so werden die Freilaufdiode D2 und die Diode D3 leitend. Der Strom fließt dann von dem Bezugspotential über die Frei laufdiode D2 hin zu dem Anschluß AL1 der ersten Spule 113 und dann durch die erste Spule 113 hin zu dem Anschluß AL2. Von dort fließt der Strom über die Diode D3 hin zu dem Kondensa tor C und lädt diesen auf.In an operating state BZ1 of the rapid current reduction SSR, the transistors T1, T2 and T3 are operated in a non-conductive manner. If a current flows through the first coil 113 during the transition into the operating state BZ1 of the rapid current reduction SSR, the freewheeling diode D2 and the diode D3 become conductive. The current then flows from the reference potential via the free-wheeling diode D2 to the connection AL1 of the first coil 113 and then through the first coil 113 to the connection AL2. From there, the current flows through the diode D3 to the capacitor C and charges it.

Der Strom durch die erste Spule 113 reduziert sich in dem Be triebszustand der schnellen Stromrücknahme SSR wesentlich schneller als in dem Betriebszustand BZ1 des Freilaufs FL, da in der ersten Spule 113 die negative Versorgungsspannung U_B verringert um den Spannungsabfall U_T an dem Kondensator C und den Durchlaßspannungen der Freilaufdiode D2 und der Diode D3 abfällt. In dem Betriebszustand der schnellen Stromrücknahme SSR bilden die erste Spule 113 und der Kondensator C einen ersten Schwingkreis.The current through the first coil 113 is reduced much faster in the operating state of the rapid current reduction SSR than in the operating state BZ1 of the freewheeling FL, since in the first coil 113 the negative supply voltage U _{B is} reduced by the voltage drop U _T across the capacitor C and the forward voltages of the freewheeling diode D2 and the diode D3 drops. In the operating state of the rapid current reduction SSR, the first coil 113 and the capacitor C form a first resonant circuit.

In dem Betriebszustand des Schnell-Bestromens SB wird der erste Transistor T1 nicht leitend betrieben (OFF) und die Transistoren T2 und T3 leitend betrieben (ON). Strom fließt von der Spannungsquelle über den Kondensator C, der dabei entladen wird, den Transistor T3 hin zu dem Anschluß AL1 der ersten Spule 113 durch die erste Spule 113 hin zu dem Anschluß AL2 der ersten Spule 113, durch den Transistor T2 und dem Widerstand R2 hin zu dem Bezugspotential.In the operating state of the fast current supply SB, the first transistor T1 is operated in a non-conductive manner (OFF) and the transistors T2 and T3 are operated in a conductive manner (ON). Current flows from the voltage source via the capacitor C, which is thereby discharged, the transistor T3 to the connection AL1 of the first coil 113 through the first coil 113 to the connection AL2 of the first coil 113 , through the transistor T2 and the resistor R2 towards the reference potential.

In dem Betriebszustand des Schnell-Bestromens SB ist der Spannungsabfall an der ersten Spule 113 gleich der Summe aus der Versorgungsspannung U_B und dem Spannungsabfall an dem Kondensator C verringert um die Durchlaßspannungen des Tran sistors T2 und T3 und dem Spannungsabfall an dem Meßwi derstand R. Der Spannungsabfall an der ersten Spule 113 be trägt dann bei einer Versorgungsspannung U_B von etwa 42 Volt beispielsweise etwa 80 Volt. Der Anstieg des Stroms durch die erste Spüle 113 ist dann in etwa doppelt so hoch, als wenn lediglich die Versorgungsspannung U_B an der ersten Spüle 113 abfällt.In the operating state of the fast current supply SB, the voltage drop across the first coil 113 is equal to the sum of the supply voltage U _B and the voltage drop across the capacitor C reduced by the forward voltages of the transistors T2 and T3 and the voltage drop across the measuring resistor R. The voltage drop across the first coil 113 be then at a supply voltage U _B of about 42 volts, for example about 80 volts. The increase in the current through the first sink 113 is then approximately twice as high as if only the supply voltage U _B at the first sink 113 drops.

Die Bauelemente der zweiten Leistungsendstufe sind äquivalent zu denen der ersten Leistungsendstufe 32 und sind in Fig. 3 lediglich durch einen Hochstrich gekennzeichnet. Die entspre chenden Schaltzustände der Transistoren T1', T2', T3' der zweiten Leistungsendstufe 33 sind analog zu Fig. 3a in Fig. 3b dargestellt.The components of the second power output stage are equivalent to those of the first power output stage 32 and are only identified by a prime in FIG. 3. The corre sponding switching states of the transistors T1 ', T2', T3 'of the second power output stage 33 are shown analogously to Fig. 3a in Fig. 3b.

Die Leistungsstufen werden so angesteuert, dass sich das je weils gewünschte Stromniveau an der jeweiligen Spule ein stellt. Es wird beispielsweise zum Bewegen des Ankers ein Fangstrom I_F und unmittelbar vor dem Auftreffen des Ankers auf eine der Anlageflächen ein erhöhter Haltestrom I_HE einge stellt. Zum Halten des Ankers an einer der Anlageflächen wird ein Haltestrom I_H eingestellt. Ein derartiges Steuern des e lektromechanischen Stellantriebs ist beispielsweise in der WO 00/09867 A1 offenbart, deren Offenbarung diesbezüglich mit ein bezogen ist.The power levels are controlled so that the desired current level is set at the respective coil. For example, a trapping current I _F is set to move the armature and an increased holding current I _HE is immediately before the armature strikes one of the contact surfaces. A holding current I _{H is} set to hold the armature on one of the contact surfaces. Such control of the electromechanical actuator is disclosed, for example, in WO 00/09867 A1, the disclosure of which is related to this.

Im folgenden wird das Ablaufdiagramm eines Programms (Fig. 4) beschrieben zum Laden des Kondensators C durch entspre chendes Ansteuern der ersten Leistungsendstufe 32. Analog da zu kann der Kondensator C auch mittels entsprechender Ansteu erung der zweiten Leistungsendstufe 33 geladen werden.The flowchart of a program ( FIG. 4) for charging the capacitor C by driving the first power output stage 32 accordingly is described below. Analogously to this, the capacitor C can also be charged by means of appropriate control of the second power output stage 33 .

Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, während des Bewegens der Ankerplatte 116 weg von der ersten Anlagefläche 115a oder der Anlage der Ankerplatte 116 und der zweiten An lagefläche 115b. In diesem Zeitraum ist die erste Spule 113 normalerweise unbestromt, da durch den ersten Elektromagneten keine Kraft auf die Ankerplatte 116 ausgeübt werden muss. The program is started in a step S1, while moving the anchor plate 116 away from the first contact surface 115 a or the contact of the anchor plate 116 and the second contact surface 115 b. During this period, the first coil 113 is normally deenergized because no force has to be exerted on the armature plate 116 by the first electromagnet.

In einem Schritt S2 wird geprüft, ob die Spannung U_C, die an dem Kondensator C abfällt kleiner ist als ein vorgegebener Minimalwert U_MIN. Der Minimalwert U_MIN ist so niedrig gewählt, dass er im fehlerfreien Normalbetrieb der ersten Leistungs endstufe 32 nicht unterschritten werden kann. Ist die Span nung somit am Kondensator C kleiner als dieser Minimalwert U_MIN, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass ein Fehler in der ersten Leistungsendstufe vorliegt und somit wird dann in ei nen Schritt S3 das Programm gestoppt. Ferner wird in dem Schritt S2 geprüft, ob die Spannung U_C an dem Kondensator C größer ist als ein vorgegebener Maximalwert U_MAX. Ist dies der Fall, so wird das Programm ebenfalls in dem Schritt S3 ge stoppt. Der Maximalwert U_MAX ist dabei so gewählt, dass er charakteristisch ist für die maximal gewünschte Ladung des Kondensators. Mithin ist dies eine vorgegebene erste Bedin gung, die charakteristisch ist für eine vorgegebene Ladung des als Kondensator C ausgebildeten elektrischen Energiespei chers.In a step S2 it is checked whether the voltage U _C that drops across the capacitor C is less than a predetermined minimum value U _MIN . The minimum value U _MIN is chosen to be so low that it cannot be fallen below in the normal normal operation of the first power output stage 32 . If the voltage on capacitor C is therefore less than this minimum value U _MIN , this is an indication that there is a fault in the first power output stage and the program is then stopped in step S3. It is further checked in step S2 whether the voltage U _C across the capacitor C is greater than a predetermined maximum value U _MAX . If this is the case, the program is also stopped in step S3. The maximum value U _MAX is chosen so that it is characteristic of the maximum desired charge of the capacitor. Thus, this is a predetermined first condition that is characteristic of a predetermined charge of the electrical energy storage device designed as a capacitor C.

Sind die Bedingungen des Schrittes S2 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S5 der erste Schwellenwert SW1 ab hängig von der Spannung U_C an dem Kondensator C ermittelt. In einer einfachen Ausführungsform nimmt der Schwellenwert SW1 für Werte der Spannung U_C am Kondensator C unterhalb von Spannungswerten THR einen hohen Schwellenwert SW1_HIGH und für Werte darüber einen niedrigen Schwellenwert SW1_LOW ein. Beispielhafte Zusammenhänge zwischen dem ersten Schwellenwert SW1 und der Spannung U_C am Kondensator sind in den Fig. 5a und b dargestellt. In Fig. 5b nimmt der erste Schwellenwert SW1 drei verschiedene Werte ein.If, on the other hand, the conditions of step S2 are not met, the first threshold value SW1 is determined in a step S5 as a function of the voltage U _C across the capacitor C. In a simple embodiment, the threshold value SW1 assumes a high threshold value SW1_HIGH for values of the voltage U _C across the capacitor C below voltage values THR and a low threshold value SW1_LOW for values above it. Exemplary relationships between the first threshold value SW1 and the voltage U _C across the capacitor are shown in FIGS. 5a and b. In Fig. 5b, the first threshold value takes three different values SW1.

In einem Schritt S7 wird die erste Leistungsendstufe 32 in den Betriebszustand BZ1 des Normalbestromens NB gesteuert.In a step S7, the first power output stage 32 is controlled into the operating state BZ1 of the normal current NB.

In einem Schritt S9 wird geprüft, ob der Strom I durch die erste Spule 113 einen Wert hat, der größer ist als der erste Schwellenwert SW1. Ist dies nicht der Fall, so wird weiterhin der Betriebszustand des Normalbestromens NB aufrecht erhal ten. Ist dies jedoch der Fall, so wird in einem Schritt S11 die Leistungsendstufe 32 in den Betriebszustand BZ1 der schnellen Stromrücknahme SSR gesteuert. In diesem Betriebszu stand wird der Kondensator C geladen. In einem Schritt S13 wird geprüft, ob der Strom I durch die Spule gleich einem Mi nimalwert ist I_MIN, der beispielsweise Null ist. Ist dies der Fall, so kann der Kondensator momentan nicht weiter geladen werden und die Bearbeitung wird in dem Schritt S2 fortge setzt. Ist dies jedoch nicht der Fall, so wird der Betriebs zustand der schnellen Stromrücknahme SSR weiterhin beibehal ten.In a step S9 it is checked whether the current I through the first coil 113 has a value which is greater than the first threshold value SW1. If this is not the case, the operating state of the normal current NB continues to be maintained. However, if this is the case, the power output stage 32 is controlled in a step S11 into the operating state BZ1 of the rapid current reduction SSR. In this operating condition, the capacitor C is charged. In a step S13 it is checked whether the current I through the coil is equal to a minimum value I _MIN , which is, for example, zero. If this is the case, the capacitor cannot be charged any further at the moment and the processing is continued in step S2. However, if this is not the case, the operating state of the fast current surrender SSR is still maintained.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schwellenwert SW1 mit zunehmender Ladung des Kondensators C niedrigere Werte an nimmt. Dadurch ist einerseits ein schnelles Laden des Konden sators gewährleistet, da bei stark entladenem Kondensator C bei jedem Durchlauf der Schritte S5 bis S13 sehr viel Ladung zugeführt werden kann und mit zunehmender Ladung des Konden sators C, die bei dem Durchlauf der Schritt S5 bis S13 je weils zugeführte Ladung immer weiter reduziert wird, wodurch gewährleistet wird, dass der gewünschte Maximalwert U_MAX der Spannung U_C, die repräsentativ ist für die Ladung des Konden sators, präzise eingestellt werden kann. Der Kondensator C kann umso präziser und schneller geladen werden, je feiner die Schwellwerte unterteilt sind.It is particularly advantageous if the threshold value SW1 takes on lower values as the capacitor C increases in charge. On the one hand, this ensures rapid charging of the capacitor, since with a highly discharged capacitor C a great deal of charge can be supplied with each pass through steps S5 to S13 and with increasing charge of the capacitor C, which occurs in each pass through steps S5 to S13 because the charge supplied is reduced further and further, which ensures that the desired maximum value U _{MAX of} the voltage U _C , which is representative of the charge of the capacitor, can be set precisely. The more precisely the threshold values are divided, the more precisely and faster the capacitor C can be charged.

Ein Überschreiten des Maximalwertes U_MAX der Spannung U_C am Kondensator C kann besonders zuverlässig verhindert werden, wenn zusätzlich in dem Schritt S11 jeweils überwacht wird, ob die Spannung U_C des Kondensators den Maximalwert U_MAX über schritten hat. Wird dies dann in dem Schritt S11 erkannt, so wird der Betriebszustand der schnellen Stromrücknahme SSR verlassen und beispielsweise der Betriebszustand des Frei laufs FL eingenommen. Exceeding the maximum value U _{MAX of} the voltage U _C across the capacitor C can be prevented in a particularly reliable manner if it is additionally monitored in step S11 whether the voltage U _{C of} the capacitor has exceeded the maximum value U _MAX . If this is then recognized in step S11, the operating state of the rapid current reduction SSR is exited and, for example, the operating state of the freewheeling FL is assumed.

Bevorzugt wird der Betriebszustand des Schnell-Bestromens SB gesteuert unmittelbar vor dem Auftreffen der Ankerplatte auf die erste Anlagefläche oder bei einem drohenden Abfall der Ankerplatte in eine Ruheposition von der Anlage an der ersten Anlagefläche, um so möglichst schnell den erhöhten Haltestrom I_HE einzustellen. Ein hoher Wirkungsgrad aufgrund geringerer Energieverluste kann dabei erreicht werden, wenn dann der Be triebszustand des Schnell-Bestromens SB verlassen wird, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, die abhängt von der Position der Ankerplatte 116 und/oder einer Zeitdauer und/ oder eines Stromwertes und/oder eines Wertes der Stromstei gung. Dabei sind die Position, die Zeitdauer und/oder der Stromwert und/oder die Stromsteigung dann so gewählt, dass auch bei einem Verlassen des Betriebszustandes BZ1 des Schnell-Bestromens SB sichergestellt ist, dass der Stellan trieb das gewünschte Zeitverhalten aufweist.The operating state of the rapid energization SB is preferably controlled immediately before the anchor plate hits the first contact surface or if the anchor plate threatens to fall into a rest position from the system on the first contact surface, in order to set the increased holding current I _HE as quickly as possible. A high degree of efficiency due to lower energy losses can be achieved if the operating state of the rapid energization SB is then exited if a predetermined condition is met, which depends on the position of the anchor plate 116 and / or a duration and / or a current value and / or a value of the current slope. The position, the time duration and / or the current value and / or the current gradient are then selected such that even when the operating state BZ1 of the rapid current supply SB is exited, it is ensured that the actuator has the desired timing behavior.

In den Fig. 6a und b sind der zeitliche Verlauf des Stroms durch die erste und zweite Spule 113, 115 und der Spannung U_C am Kondensator dargestellt. Der Strom durch die zweite Spule 115 ist in der Fig. 6a gestrichelt dargestellt. Von einem Zeitpunkt t₁ bis zu einem Zeitpunkt t₂ ist für den Strom durch die zweite Spule 115 der Fangstrom I_F vorgegeben. Von einem Zeitpunkt t₃ bis zu einem Zeitpunkt t₄ ist für den Strom durch die zweite Spule der erhöhte Haltestrom I_HE vor gegeben. Zum Erreichen des erhöhten Haltestroms I_HE wird die zweite Endstufe 33 vom Zeitpunkt t₃ bis zum Zeitpunkt t₄ in den Betriebszustand BZ1 des Schnell-Bestromens SB gesteuert, was zur Folge hat, dass sich der Kondensator C entlädt. Dies ist anhand des Spannungsverlaufs der Spannung U_C des Konden sators anhand der Fig. 6b zu erkennen. Ab einem Zeitpunkt t₅ ist an der zweiten Spule der Haltestrom I_H eingestellt. Die erste Spule ist vom Zeitpunkt t₅ an normalerweise unbestromt, da die Ankerplatte in Anlage mit der Anlagefläche an dem zweiten Elektromagneten ist. Nun wird vom Zeitpunkt t₅ an das Programm gemäß Fig. 4 durchgeführt. Bis zu einem Zeitpunkt t₆ hat die Spannung noch nicht die Schwelle THR erreicht womit als erster Schwellenwert SW1 der hohe Schwellenwert SW1_HIGH vorgegeben wird. Ab dem Zeitpunkt t₆ wird dann der niedrige Schwellwert SW1_LOW vorgegeben, bis der Ladevorgang im Zeitpunkt t₈ abgeschlossen ist.In Figs. 6a and b the waveform of the current through the first and second coils 113, 115 and the voltage U across the capacitor _C are shown. The current through the second coil 115 is shown in dashed lines in FIG. 6a. From a time t ₁ to a time t ₂ , the capture current I _{F is} predetermined for the current through the second coil 115 . From a time t ₃ to a time t ₄ , the increased holding current I _HE is given for the current through the second coil. In order to achieve the increased holding current I _HE , the second output stage 33 is controlled from the time t ₃ to the time t ₄ into the operating state BZ1 of the fast energization SB, which has the consequence that the capacitor C discharges. This can be seen from the voltage profile of the voltage U _{C of} the capacitor on the basis of FIG. 6b. From a time t ₅ , the holding current I _{H is} set on the second coil. The first coil is normally de-energized from time t ₅ , since the armature plate is in contact with the contact surface on the second electromagnet. The program according to FIG. 4 is now carried out from time t ₅ . By a time t ₆ , the voltage has not yet reached the threshold THR, which means that the high threshold value SW1_HIGH is specified as the first threshold value SW1. The low threshold value SW1_LOW is then specified from the time t ₆ until the charging process is completed at the time t ₈ .

Claims

1. A method for controlling an electromechanical actuator with at least one electromagnet having a coil ( 113 ) with an armature, the armature plate ( 116 ) between a first contact surface ( 115 a) on the electromagnet and a second contact surface ( 115 b) is movable, a power output stage ( 32 ) being provided, which is provided for driving the coil ( 113 ) and which has an electrical energy store which is charged by the coil ( 113 ) when the power output stage ( 32 ) is in an operating state ( BZ1) is the fast current withdrawal (SSR), the power output stage ( 32 ) alternately in the operating state (BZ1) of the normal current supply (NB) and the fast current return (SSR) being controlled while the armature plate ( 116 ) is moving away from the first contact surface ( 115 a) or the contact of the anchor plate ( 116 ) on the second contact surface ( 115 b), namely until a predetermined first condition is met, which is characteristic isch for a given charge of the electrical energy storage device, characterized in that the change from the operating state (BZ) normal energization (NB) to rapid current withdrawal (SSR) takes place when the current through the coil ( 113 ) exceeds a threshold value (SW1) that depends on a size that is characteristic of the charge of the electrical energy store.

2. The method according to claim 1, characterized in that the threshold (SW1) with increasing charge of the electri energy storage takes on lower values.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the charging of the electrical energy storage is suspended when the quantity characteristic of the charge has fallen below a predetermined minimum value (U _MIN ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that during the operating state (BZ1) rapid current withdrawal (SSR) is monitored whether the pre given first condition is met and if the first condition is satisfied, the operating status (BZ1) of the fast Current withdrawal (SSR) is left.