DE102004007954A1

DE102004007954A1 - Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile

Info

Publication number: DE102004007954A1
Application number: DE200410007954
Authority: DE
Inventors: Anton Dr. Fritzer; Rainer Dr. Novak
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2005-09-01

Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere hydraulischer Ventile von Schaltelementen, wird, basierend auf der Theorie der zeitoptimalen Steuerung eine optimale Steuerfolge konstruiert, um das System aus einem bekannten Anfangs- in den gewünschten Endzustand in kürzest möglicher Zeit zu überführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere hydraulischer Ventile von Schaltelementen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nach dem Stand der Technik ist der stationäre Zusammenhang zwischen Ansteuerstrom und Arbeitsdruck bei Schaltelementen durch die Kenntnis der Nennkennlinie oder die Ablage der gemessenen Kennlinie bekannt. Hiermit lässt sich für jeden gewünschten Sollwert im Druck (sofern erreichbar) ein zugehöriger Strom ermitteln und als Ansteuerung auf das entsprechende Magnetventil geben.
In nachteiliger Weise eilt, durch die Dynamik des Systems bedingt, der Istwert des Druckes dem Sollwert hinterher, d.h. der gewünschte Sollwert wird erst nach einer Einschwingzeit erreicht. Dies führt zu verzögerten Reaktionen des Systems, beispielsweise beim Gangeinlegen, d.h. bei der Befüllung von Kupplungen bzw. Schaltelementen.
Aus diesem Grunde wird durch eine besondere, empirisch bzw. versuchstechnisch ermittelte Vorgabe des Sollverlaufes, z.B. durch einen „Befüllimpuls", versucht, diese Verzögerung zu verringern. Hierbei entsteht der Nachteil eines hohen Abstimmaufwandes; zudem ist bei Hardwareänderungen (Hydraulik, Kupplung, Pumpe) eine Nachapplikation erforderlich. Andererseits ist a priori nicht bekannt, welche Impulsformen bzw. Sollverläufe zu einem schnellen und robusten Einschwingen des Systems führen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere bei Schaltelementen anzugeben, welches die erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll vorab aus der Kenntnis der Dynamik des Systems (z.B. Kupplung und Hydraulik), die bei der Erprobung der Hardwarekomponenten durchgeführt wird, bereits eine „optimale" Steuerfunktion ermittelt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Varianten und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein Vefhahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere von Schaltelementen vorgeschlagen, welches auf der Theorie der zeitoptimalen Steuerung basiert. Hierbei ist es möglich, eine optimale Steuerfolge zu konstruieren, um ein System aus einem bekannten Anfangs- in den gewünschten Endzustand in kürzest möglicher Zeit zu überführen, wobei zu diesem Zweck die Kenntnis der Systemdynamik notwendig ist. Grundsätzlich resultiert eine zeitoptimale Steuerung immer in einer Steuerfolge, die stets an Begrenzungen des Systems arbeitet (z.B. begrenzte Stellgröße, d.h. Strom, begrenzter maximaler Fluss o.ä.).

Bei der Befüllung von Schaltelementen lässt sich die Dynamik gut als PT2-System beschreiben; die vorzugebenden Zustandsgrößen bestehen aus dem Druck sowie dem Druckgradienten. Beim Anfangszustand ist der Druck in Stellung N sowie der Druckgradient Null; der gewünschte Endzustand entspricht dem Fülldruck sowie dem Druckgradienten, der nicht notwendigerweise den Wert Null annimmt, wenn sofort in die Anlegerampe übergegangen werden soll. Gemäß der Erfindung wird anhand der Theorie der zeitoptimalen Steuerung die gewünschte Steuerfolge geliefert.

Typischerweise ergibt sich eine Steuerfolge, die aus einem positiven Impuls mit maximaler Amplitude, gefolgt von einem negativen Impuls mit minimaler Amplitude besteht. Höhe und Zeitdauer der beiden Impulse ergeben sich aus der Berechnung.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Berechnung der Steuerfolge bei der Befüllung von Schaltelementen offline, d.h. nicht in der Getriebeelektronik, erfolgen kann. Anschließend wird die Impulsfolge und deren Parameter in der Elektronik abgelegt, wobei der online Rechenaufwand sehr gering ist. Zudem ist der Applikationsaufwand in vorteilhafter Weise reduziert. Bei Hardwareänderungen werden die Parameter neu berechnet und direkt in der Elektronik abgelegt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können bei der Berechnung der optimalen Steuerung weitere Beschränkungen eingeführt werden; beispielsweise kann der maximale Druckgradient begrenzt werden, um auf diese Weise den Komfort beim Gangeinlegen zu gewährleisten. Hierbei kann sich eine aufwendigere Steuerfolge ergeben, welche z.B. ein mehrmaliges Springen zwischen maximaler und minimaler Eingangsgröße umfassen kann.

Erfindungsgemäß kann die mittels des Verfahrens ermittelte Steuerfolge (z.B. die Impulszeiten) mittels eines Adaptionalsalgorithmus modifiziert werden, um auf diese Weise eine Änderung der Dynamik der Komponenten über die Lebensdauer auszugleichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde am Beispiel der Befüllung von Schaltelementen erläutert; es ist aber auch bei allen Systemen anwendbar, bei denen die Dynamik der Ansteuerung von hydraulischen Ventilen verbessert werden soll.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere hydraulischer Ventile von Schaltelementen, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der Theorie der zeitoptimalen Steuerung eine optimale Steuerfolge konstruiert wird, um das System aus einem bekannten Anfangs- in den gewünschten Endzustand in kürzest möglicher Zeit zu überführen.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Befüllung von Schaltelementen der Zustand aus dem Druck und dem Druckgradienten besteht, wobei beim Anfangszustand der Druck und der Druckgradient den Wert Null aufweisen und wobei der gewünschte Endzustand dem Fülldruck und dem gewünschten Druckgradienten entspricht.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Endzustand der Druckgradient einen Wert ungleich Null annimmt, wenn sofort in die Anlegerampe übergegangen werden soll.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfolge zumindest aus einem positiven Impuls mit maximaler Amplitude, gefolgt von zumindest einem negativen Impuls mit minimaler Amplitude besteht.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Steuerfolge offline, d.h. nicht in der Steuer- bzw. Getriebeelekt ronik, erfolgt, wobei anschließend die Impulsfolge und deren Parameter in der Elektronik abgelegt werden.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der optimalen Steuerfolge der maximale Druckgradient begrenzt wird, um auf diese Weise den Komfort beim Gangeinlegen zu gewährleisten.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des Verfahrens ermittelte Steuerfolge mittels eines Adaptionalsalgorithmus modifiziert wird, um auf diese Weise eine Änderung der Dynamik der Komponenten des Systems über die Lebensdauer auszugleichen.