DE102004028700A1 - Solenoid valve`s control loop malfunction detection system for motor vehicle gearbox, has microcontroller to adjust voltage applied to valve, and to evaluate duty cycle of switch by forming valve model, for applying valve current to valve - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Fehlererkennung im Regelkreis eines Magnetventils, insbesondere des Magnetventils eines 7-Gang-Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeuges.The The invention relates to a system for error detection in the control loop a solenoid valve, in particular the solenoid valve of a 7-speed automatic transmission a motor vehicle.
Der Anteil elektronisch gesteuerter Systeme in einem modernen Kraftfahrzeug nimmt stetig zu. Die Funktionalität dieser Produkte wird dabei durch die funktionale Integration von Mechanik, Elektronik und Software in einem System realisiert – üblicherweise kurz Mechatronik genannt. So werden heute Steuerungen in die Umgebung von Motor oder Getriebe eingebaut, um wirtschaftliche und technische Vorteile zu realisieren. Beispielhaft sind hier kleinerer Bauraum, geringeres Gewicht, erhöhte Zuverlässigkeit und geringere Gesamtkosten zu nennen.Of the Proportion of electronically controlled systems in a modern motor vehicle is steadily increasing. The functionality of these products is included through the functional integration of mechanics, electronics and software implemented in one system - usually called mechatronics for short. So today are controllers in the environment from engine or gearbox installed to economic and technical advantages to realize. Exemplary here are smaller space, lower Weight, increased reliability and lower overall costs.
Auch Automatikgetriebe und deren Steuerungen bzw. Steuergeräte werden in modernen Kraftfahrzeugen zunehmend dem mechatronisch Prinzip folgend aufgebaut. Dabei sind alle elektrischen Aktuatoren und Sensoren direkt am Steuergerät und dieses im Getriebe verbaut. Die zur Steuerung des Automatikgetriebes (Gangauswahl) wesentlichen Aktuatoren sind dabei stromgeregelte Magnetventile, über die der Ölzufluss und damit der Druck an den Lamellenkupplungen sowie den Bremsen im Getriebe bestimmt wird. Das Getriebe selbst besteht aus Planetenradsätzen und einem Drehmomentwandler.Also Automatic transmissions and their controls or control devices are In modern motor vehicles increasingly following the mechatronic principle built up. Here are all electrical actuators and sensors directly at the control unit and this installed in the gearbox. The for controlling the automatic transmission (Gear selection) essential actuators are current-controlled Solenoid valves, over the oil inflow and thus the pressure on the multi-plate clutches and the brakes is determined in the transmission. The gearbox itself consists of planetary gear sets and a torque converter.
Die Ansteuerung eines Magnetventils geschieht üblicherweise durch eine Änderung der Spannung U, die am Ventil anliegt. Zur Vermeidung der Verlustleistung wird diese Spannungsveränderung oft dadurch realisiert, dass eine konstante Versor gungsspannung UB getaktet wird. Die resultierende Spannung UR ergibt sich dann als Mittelwert über die Einschalt- und Ausschaltphasen eines Schalters.The control of a solenoid valve is usually done by changing the voltage U, which is applied to the valve. To avoid the power loss, this voltage change is often realized by a constant versor supply voltage U B is clocked. The resulting voltage U R then results as an average over the switch-on and switch-off phases of a switch.
Für die einwandfreie Funktion eines Automatikgetriebes ist es wesentlich, Fehler wie Kurzschlüsse, Windungsschlüsse oder Leitungsunterbrechungen an den Magnetventilen zuverlässig erkennen zu können. Das Problem liegt darin, dass der gemessene Widerstand Rshunt stark von der Temperatur T, der Spannung UR und dem eingestellten Strom Iist abhängig ist. Bisher geschieht das durch eine Kombination von hardware- (HW) und Software- (SW) gestützten Fehlererkennungen.For the proper functioning of an automatic transmission, it is essential to be able to reliably detect faults such as short circuits, windings or line interruptions on the solenoid valves. The problem is that the measured resistance R shunt strongly on the temperature T, the voltage U R and the set current I is dependent. So far, this is done by a combination of hardware (HW) and software (SW) based error detections.
Beispielsweise ist bekannt, dass für Regelventile im Automobilbereich die Fehlererkennung durch die Messung von Spannungsabfällen über Teile der Regelstrecke und einen Vergleich des Sollstroms Isoll mit dem gemessenen Strom i = Iist realisiert ist.For example, it is known that for control valves in the automotive sector, the fault detection by the measurement of voltage drops over parts of the controlled system and a comparison of the desired current I soll with the measured current i = I is realized.
Der Nachteil der bisherigen Ausführungen liegt in den großen vorhandenen Toleranzen, durch die eine Erkennung von schlechten Kontakten und Kurzschlüssen nur dann möglich ist, wenn diese bereits eine deutliche Abweichung zum Sollverhalten verursachen. Windungsschlüsse im Ventil, die bereits eine Auswirkung in der Hydraulik zur Folge haben, bleiben oft unerkannt.Of the Disadvantage of the previous versions is in the big ones existing tolerances, through which detection of bad Contacts and short circuits only possible is if they already cause a significant deviation from the target behavior. interturn in the valve, which already results in an impact in the hydraulics often remain unrecognized.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, vorzugsweise vereinfachtes und vereinheitlichtes, System zur Fehlererkennung im Regelkreis eines Magnetventils bereitzustellen. Insbesondere soll eine Ventilfehlererkennung rein über Software realisierbar, also bis auf eine Bedatung unabhängig vom verwendeten Prozessor und den verwendeten HW-Treiberbausteinen, sein.Of the The present invention is based on the object of providing an improved, preferably simplified and unified, error detection system to provide in the control loop of a solenoid valve. Especially should a valve fault detection be realized purely by software, so independent up to a Bedatung the processor used and the HW driver blocks used, be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by the Characteristics of the independent Claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.advantageous Embodiments and developments, which individually or in combination can be used together are the subject of the dependent Claims.
Das erfindungsgemäße System zur Fehlererkennung im Regelkreis eines Magnetventils zeichnet sich dadurch aus, dass die stromgeführte Isoll Ansteuerung des Magnetventils durch Änderung der am Magnetventil anliegenden Versorgungsspannung UR mittels eines in einem Mikrocontroller implementierten Reglers erfolgt, welcher über ein erstes Tastverhältnis TR eines Schalters die Versorgungsspannung UR einstellt; und dass parallel dazu im Mikrocontroller mittels einer Modelbildung des Magnetventils ein zweites Tastverhältnis TM abschätzt wird, das notwendig ist, um den angeforderten Ventilstrom Isoll in das Magnetventil einzuprägen.The inventive system for fault detection in the control loop of a solenoid valve is characterized in that the current-driven I soll control of the solenoid valve by changing the voltage applied to the solenoid supply voltage U R by means of a controller implemented in a microcontroller, which via a first duty cycle T R of a switch the Supply voltage U R sets; and that in parallel in the microcontroller by means of a modeling of the solenoid valve, a second duty cycle T M is estimated, which is necessary in order to impress the requested valve current I soll in the solenoid valve.
Vorzugsweise liegt dem zweiten Tastverhältnis TM des modellierten Magnetventils ein Kennfeld F zugrunde. Insbesondere hat sich für die Berechung einer der Impedanz des Magnetventils entsprechenden Größe die Verwendung der Kennlinie des Ventils bewährt.Preferably, the second duty cycle T M of the modeled solenoid valve is based on a map F. In particular, the use of the characteristic curve of the valve has proven itself for the calculation of a variable corresponding to the impedance of the solenoid valve.
Alternativ oder kumulativ hierzu liegt dem zweiten Tastverhältnis TM des modellierten Magnetventils eine arithmetische Funktion f zugrunde.Alternatively or cumulatively, the second duty cycle T M of the modeled solenoid valve is based on an arithmetic function f.
Ausgesprochen gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn dem Kennfeld F und/oder der Funktion f für das Tastverhältnis TM des modellierten Magnetventils alle wesentlichen Umgebungsbedingungen wie UR, I, F etc. und/oder Störgrößen wie T, ΔΘ, ΔUR, nicht lineare Einflüsse des Schalters und/oder des Regelkreises, etc. zugrunde liegen.Extremely good results can be achieved if the map F and / or the function f for the duty cycle T M of the modeled solenoid valve all essential ambient conditions such as U R , I, F, etc. and / or disturbances such as T, ΔΘ, ΔU R , not linear influences of the switch and / or the control loop, etc. are based.
Bewährt hat sich auch, wenn das zweite Tastverhältnis TM des modellierten Magenventils einer der nachstehenden Funktionen TM = f (UR, ΔUR, T, ΔΘ, I und/oder F) folgt, mit der Versorgungsspannung UR; der Spannungsänderung ΔUR; der Temperatur T; der Temperaturänderung (Delta Theta) ΔΘ; dem Ventilstrom I dem Kennfeld bzw. der Kennlinie des Magnetventils F.It has also proven useful if the second duty cycle T M of the modeled gastric valve follows one of the following functions T M = f (U R , ΔU R , T, ΔΘ, I and / or F) with the supply voltage U R ; the voltage change ΔU R ; the temperature T; the temperature change (delta theta) ΔΘ; the valve current I the map or the characteristic of the solenoid valve F.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind erstes TR und zweites TM Tastverhältnis miteinander vergleichbar, insbesondere mittels eines im Mikrocontroller implementierten Komparators.According to the invention, the first T R and the second T M duty cycle are preferably comparable to one another, in particular by means of a comparator implemented in the microcontroller.
Vorzugsweise wird eine Abweichung des tatsächlichen ersten Tastverhältnisses TR des geregelten Magnetventils vom zweiten Tastverhältnis TM des modellierten Magnetventils als Fehler interpretiert. Beispielsweise kann eine Abweichung um mehr als einen definierten Prozentsatz als schlechter Kontakt; eine Abweichung nach unten als Kurzschluss oder Windungsschluss interpretiert werden.Preferably, a deviation of the actual first duty ratio T R of the controlled solenoid valve from the second duty ratio T M of the modeled solenoid valve is interpreted as an error. For example, a deviation of more than a defined percentage may be considered bad contact; a deviation downwards can be interpreted as short circuit or short circuit.
Erfindungsgemäß bevorzugt dienen als Fehler interpretierte Abweichungen einer Modifizierung des Reglers und/oder anderer Bauelemente der Regelstrecke.According to the invention preferred serve as errors interpreted deviations of a modification of the Regulator and / or other components of the controlled system.
Zwecks erhalt einer Historie hat sich schließlich bewährt, als Fehler interpretierte Abweichungen in einen Speicher zu speichern.For the purpose of preserving a history has finally proven itself when interpreted as a mistake Store deviations in a memory.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, beispielsweise aus der Versorgungsspannung UR, dem gemessenen Strom Iist, der Temperatur T unter Verwendung der Kennlinie des Magnetventils eine der Ventilimpedanz entsprechende Größe zu errechnen. Durch diese Modellierung kann vorteilhaft ein Tastverhältnis TM errechnet werden, das mit dem Tastverhältnis TR eines SW-Stromreglers in Verhältnis gesetzt wird. Überschreitet die Differenz in bestimmten Betriebsbedingungen z.B. eine maximalen Wert, kann vorteilhaft auf einen Defekt im Ventil bzw. den Treibern geschlossen und ggf. geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.The present invention is based on the idea, such as the supply voltage U R, the measured current I, the temperature T using the characteristic of the solenoid valve to calculate a corresponding one of the valve impedance quantity. By virtue of this modeling, advantageously a duty cycle T M can be calculated, which is set in relation to the duty cycle T R of a SW current controller. Exceeds the difference in certain operating conditions, for example, a maximum value, can be advantageously closed on a defect in the valve or the drivers and, if necessary, appropriate countermeasures can be initiated.
Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.additional Details and further advantages of the invention are given below on the basis of a preferred embodiment in conjunction with the attached Drawing described.
Die
einzige Fig. zeigt beispielhaft den Aufbau eines System zur Fehlererkennung
im Regelkreis
Die
stromgeführte
Isoll Ansteuerung des Magnetventils
Wie
ersichtlich ist der Regler
Als
Basis für
eine Fehlererkennung wird parallel dazu im Mikrocontroller
Hierauf
aufbauend sieht das System beispielsweise vor, die Spannung UR, mit der das Magnetventil
Mittels
eines im Mikrocontroller
Weicht beispielsweise die Abschätzung von
der tatsächlich
angesteuerten Spannung nach unten ab, kann von schlechten Kontakten
oder aus andere Fehlergründen
auf einen zu hohen Widerstand im Magnetventil
For example, if the estimate deviates downwards from the actual voltage that is being driven, bad contacts or other causes of error may indicate excessive resistance in the solenoid valve
Dabei wird die Tatsache genutzt, dass ein Regler immer die Spannung UR einstellt, die bei einem Fehler behafteten Regelkreis in einem Iststrom Iist = i resultiert, der dem Sollstrom Isoll nahe ist.In this case the fact is utilized that a controller always the voltage U R adjusts the afflicted with an error control loop in an actual current I = i resulting that the target current I soll is near.
Die
vorliegende Erfindung erlaubt vorteilhaft ein geregeltes Magnetventil
Diese
als Fehler interpretierte Abweichungen können vorteilhaft einer Modifizierung
des Reglers
Die vorliegende Erfindung realisiert erstmals eine rein Software basierte Ventilfehlererkennung. Auf diese Weise können schlechte Kontakte, Ventilkurz- bzw. Windungsschlüsse wesentlich genauer erkannt werden als bisher. Sie eignet sich für vollintegrierte Getriebesteuerungen insbesondere für 7-Gang-Automatikgetriebe moderner Kraftfahrzeuge.The The present invention realizes for the first time a purely software based Valve failure detection. In this way, bad contacts, short-circuit or winding closures be recognized much more accurate than before. It is suitable for fully integrated Transmission controls, in particular for 7-speed automatic transmission of modern motor vehicles.
Claims (10)
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---|---|---|---|
DE200410028700 DE102004028700A1 (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Solenoid valve`s control loop malfunction detection system for motor vehicle gearbox, has microcontroller to adjust voltage applied to valve, and to evaluate duty cycle of switch by forming valve model, for applying valve current to valve |
Applications Claiming Priority (1)
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DE200410028700 DE102004028700A1 (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Solenoid valve`s control loop malfunction detection system for motor vehicle gearbox, has microcontroller to adjust voltage applied to valve, and to evaluate duty cycle of switch by forming valve model, for applying valve current to valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102004028700A1 true DE102004028700A1 (en) | 2006-01-05 |
Family
ID=35483239
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410028700 Withdrawn DE102004028700A1 (en) | 2004-06-14 | 2004-06-14 | Solenoid valve`s control loop malfunction detection system for motor vehicle gearbox, has microcontroller to adjust voltage applied to valve, and to evaluate duty cycle of switch by forming valve model, for applying valve current to valve |
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DE (1) | DE102004028700A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011036056A1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-31 | Robert Bosch Gmbh | Electric circuit configuration for switching an electrical load |
CN106054701A (en) * | 2016-06-01 | 2016-10-26 | 颜愚极 | Bus control system of remote control valves |
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2004
- 2004-06-14 DE DE200410028700 patent/DE102004028700A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9030055B2 (en) | 2009-09-24 | 2015-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Electric circuit configuration for switching an electrical load |
CN106054701A (en) * | 2016-06-01 | 2016-10-26 | 颜愚极 | Bus control system of remote control valves |
CN106054701B (en) * | 2016-06-01 | 2018-10-26 | 颜愚极 | A kind of bus control system of remote control valve |
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