DE102004007955A1

DE102004007955A1 - Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere hydraulischer Ventile von Schaltelementen

Info

Publication number: DE102004007955A1
Application number: DE200410007955
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 die dynamische Verzögerung bzw. Nacheilung des Istwertes des Druckes durch einen Vorhalt in der Eingangsgröße Strom kompensiert.

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 (dynamisches Nacheilen). Dies führt zu verzögerten Reaktionen des Systems, beispielsweise beim Gangeinlegen, d.h. bei der Befüllung von Kupplungen bzw. Schaltelementen.
Aus diesem Grunde wird bei Befüllungen von Schaltelementen durch eine besondere, versuchstechnisch ermittelte Vorgabe eines Sollverlaufes, beispielsweise über die Applikation unterschiedlich steiler „Schließrampen", versucht, diese Verzögerung zu verringern. Hierbei muss in der Applikation einerseits versuchstechnisch der optimale Verlauf des Istdruckes ermittelt werden, der den Anforderungen bezüglich Komfort und Anlegezeit genügt, anderseits der Effekt des dynamischen Nacheilens berücksichtigt werden.
Hierbei entsteht der Nachteil eines hohen Abstimmaufwandes; zudem ist bei Hardwareänderungen (Hydraulik, Kupplung, Pumpe) eine Nachapplikation erforderlich.

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, die bei der Erprobung der Hardwarekomponenten durchgeführt wird, bereits die „optimale" Kompensation ermittelt werden, die das dynamische Nacheilen reduziert.

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

Demnach wird ein Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere hydraulischer Ventile von Schaltelementen vorgeschlagen, bei dem die dynamische Verzögerung bzw. Nacheilung des Istwertes des Druckes durch einen Vorhalt in der Eingangsgröße, also dem Strom, kompensiert wird. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren 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.

Bei der Befüllung von Schaltelementen lässt sich die Dynamik gut als PT2-System beschreiben. Hierbei kann gemäß der Erfindung folgende Gleichung verwendet werden:

wobei p den Druck, i den Strom, D die Dämpfung und ω₀ die Eigenfrequenz des Systems bezeichnen. Dämpfung und Eigenfrequenz hängen in der Regel vom Arbeitspunkt bzw. vom Druck und der Temperatur ab.

Daraus ergibt sich gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, für den Fall, dass ein vorgegebener Führungsverlauf des Solldruckes p_soll möglichst exakt erreicht werden soll, folgende Steuerfunktion:

Mittels dieser Funktion kann theoretisch exakt der gewünschte Wert für den Druck als Istwert erhalten werden. Erfidungsgemäß wird also die dynamische Verzögerung bzw. Nacheilung durch einen Vorhalt in der Eingangsgröße (hier Strom) kompensiert.

Diese Funktion ist in der Getriebeelektronik (also online) einfach auszuwerten. Hierbei ist zusätzlich zur Ansteuerung nach dem Stand der Technik die Berechnung der ersten und zweiten Ableitung der Sollgröße erforderlich; dies kann bei zeitdiskreter Ansteuerung mittels finiter Differenzen oder durch die Implementierung eines speziellen Führungsfilters erfolgen. Ferner kann sich durch die Darstellung des Systems mittels einer z-Transformation die Steuergröße durch einfache Multiplikationen und Additionen ergeben. Des weiteren soll ein ausreichender Stellbereich der Eingangsgröße verfügbar sein, um die Kompensation durchzuführen. Bei der Eingangsgröße Strom ist der Stellbereich ausreichend, um die Kompensation zu ermöglichen. So wird beispielsweise beim Gangeinlegen nur ein geringer Druckbereich gefordert, sodass ohne Kompensation nur ein geringer Teil des Stellbereichs benutzt wird.

Bei Abweichungen zwischen den für die Kompensation angenommenen Parametern und den tatsächlich vorliegenden Parametern wird keine ideale Kompensation erreicht; dennoch wird das Führungsverhalten im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbessert.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist zudem den Vorteil auf, dass die verbesserte Steuerdynamik auch nachträglich ohne Änderung der Komponenten des zu steuernden Systems implementierbar ist. Außerdem ist der erforderliche Applikationsaufwand reduziert. Bei Hardwareänderungen werden die Parameter neu berechnet und direkt in der Elektronik abgelegt.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile, insbesondere hydraulischer Ventile von Schaltelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Verzögerung bzw. Nacheilung des Istwertes des Druckes durch einen Vorhalt in der Eingangsgröße Strom kompensiert wird.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Steuerfunktion verwendet wird:
wobei p den Druck, i den Strom, D die Dämpfung und ω₀ die Eigenfrequenz des Systems bezeichnen.
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der ersten und zweiten Ableitung der Sollgröße Druck bei zeitdiskreter Ansteuerung mittels finiter Differenzen oder durch die Implementierung eines speziellen Führungsfilters erfolgt
Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die Darstellung des zu steuernden Systems mittels einer z-Transformation die Steuergröße durch einfache Multiplikationen und Additionen ergibt.