DE102004058667A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens zweier Aktoren - Google Patents

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung wenigstens zweier Aktoren beschrieben. Die Ansteuerung eines Aktors ist in wenigstens zwei Teilansteuerungen aufgeteilt. Zwischen zwei Teilansteuerungen eines ersten Aktors erfolgt wenigstens eine Teilansteuerung wenigstens eines zweiten Aktors.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens zweier Aktoren.
• Aus der DE 197 14 616 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens zweier Aktoren bekannt. Eine Ansteuerung, die auch als Lade- oder als Entladevorgang bezeichnet werden kann, ist dort in eine Vielzahl von Impulsen aufgeteilt, d.h. die Ansteuerung ist in eine Vielzahl von Teilansteuerungen aufgeteilt, wobei bei jeder Teilansteuerung die Spannung bzw. Ladung am Piezoaktor schrittweise erhöht wird.
• Üblicherweise fließt bei der Ansteuerung von Piezoaktoren nur beim Beladen und Entladen Strom. D.h. ein Stromfluss erfolgt nur während dieser Ansteuerung. In den dazwischenliegenden Zeiträumen ist die Endstufe stromlos. Üblicherweise ist deshalb vorgesehen, dass wesentliche Bauelemente der Endstufe zur Ansteuerung von mehreren Aktoren eingesetzt werden. Bei diesen Bauelementen handelt es sich bspw. um die Ladeschalter, die Entladeschalter, eine Spule, einen Kondensator und verschiedene Dioden. Diese Bauteile, insbesondere die Spule, der Kondensator benötigen im Steuergerät relativ viel Platz und sind teuer. Deshalb werden mehrere Aktoren zu einer Bank zusammengefasst, wobei diese Bauteile für alle Aktoren einer Bank nur einmal vorhanden sind.
• Bei dieser Art der Energieversorgung der Piezoaktoren ist von Nachteil, dass zwei Aktoren einer Bank nicht gleichzeitig angesteuert werden können. Sind also überlappende Ein spritzungen gewünscht, müssen dieses Einspritzungen priorisiert und die niederpriore Einspritzung verschoben werden. Sind solche Verschiebungen nicht tolerabel, so verbleibt als Alternative bisher lediglich die Duplizierung der Endstufe. D.h. dass die entsprechenden Bauteile müssen mehrfach vorhanden sein bzw. einer Bank können weniger Aktoren zugeordnet werden. Es stellt sich daher die Aufgabe, die Ansteuerung so zu gestalten, dass auch ohne Duplizieren der Endstufe beliebige Einspritzungen im Wesentlichen wunschgemäß, d.h. ohne nennenswerte Verschiebung realisierbar sind.
• Dadurch, dass zwischen zwei Teilansteuerungen eines ersten Aktors wenigstens eine Teilansteuerung wenigstens eines zweiten Aktors erfolgt, können ohne nennenswerte Verschiebung und ohne Duplizierung der Endstufe beliebige Einspritzungen realisiert werden.
• D.h. erfindungsgemäß wird bei der Ansteuerung der Strom in Impulspaketen, die auch als Teilansteuerung bezeichnet werden, dem Aktor zugeführt bzw. abgeführt. Dabei werden die Impulspakete für verschiedene Aktoren beliebig ineinander geschaltet. D.h. dass nacheinander Impulspakete für verschiedene Aktoren ausgegeben werden. D.h. werden zwei Aktoren geladen bzw. entladen, so werden die beiden Teilansteuerungen nahezu lückenlos aneinander angeschlossen: D.h. die einzelnen Teilansteuerungen der unterschiedlichen Aktoren erfolgen ohne oder nur mit geringem Abstand nacheinander. Dabei ist der Abstand der Teilansteuerungen kleiner als der Abstand der Teilansteuerung. Der Abstand von Impulsen zweier ineinander geschobener Teilansteuerungen ist geringer als die Impulse einer Teilansteuerung selbst.
• Die Teilansteuerungen des ersten und des zweiten Aktors erfolgen dabei vorzugsweise abwechselnd. D.h. es wird immer der erste und dann anschließend der zweite Aktor im Wechsel angesteuert. D.h. das Laden bzw. Entladen der Aktoren erfolgt nicht nacheinander, sondern ist quasi ineinander geschoben. Da in der Regel bei einer impulsförmigen Ansteuerung gemäß dem Stand der Technik ein gewisser Abstand zwischen den einzelnen Teilansteuerungen besteht, der zur Ansteuerung des zweiten Aktors genutzt wird, ergibt sich lediglich eine sehr geringe Verschiebung bzw. Verlängerung der Ansteuerung des zweiten bzw. des ersten Aktors. Durch diese Vorgehensweise kann ein Flankenmanagement bzw. eine Duplizierung der Endstufe vermieden werden.
• Zeichnung
• In der 1 sind die wesentlichen Elemente der Ansteuerschaltung und in 2 verschieden Signale über der Zeit aufgetragen.
• In 1 sind die wesentlichen Elemente einer möglichen Schaltungsanordnung zum Laden bzw. Entladen wenigstens zweier Aktoren dargestellt. Die erfindungsgemäße Ansteuerung ist dabei nicht auf diese Schaltungsanordnung beschränkt. Die Ansteuerung ist bei dieser oder ähnlichen Schaltungsanordnungen besonders vorteilhaft.
• Ein erster Aktor ist dabei mit 1, ein zweiter Aktor mit 2, ein dritter Aktor mit 3 und ein vierter Aktor mit 4 bezeichnet. Jedem der Aktoren ist ein erster so genannter Low-Side-Schalter zugeordnet. Dabei ist dem ersten Aktor 1 der Low-Side-Schalter 11, dem zweiten Aktor 2 der Low-Side-Schalter 12, dem dritten Aktor 3 der Low-Side-Schalter 13 und dem vierten Aktor 4 der Low-Side-Schalter 14 zugeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Aktoren über die Low-Side-Schalter mit einem ersten Eingang einer Versorgung 40 verbunden. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen Masseanschluß. Die Versorgung stellt den zum Laden bzw. Entladen des Aktors notwendigen Strom zur Verfügung. Diese Versorgung beinhaltet unter anderem einen so genannten Ladeschalter, einen Entladeschalter, eine Spule, einen Kondensator und verschiedene Dioden. Jeweils zwei Aktoren ist ein so genannter High-Side-Schalter zugeordnet. Die Aktoren, die über einen gemeinsamen High-Side-Schalter mit der Versorgung verbunden sind, werden als eine Bank bezeichnet. Der High-Side-Schalter 20 verbindet den ersten Aktor 1 und den zweiten Aktor 2 mit der Versorgung 40. Diese beiden Aktoren 1 und 2 werden als erste Bank bezeichnet. Der zweite High-Side-Schalter 30 verbindet den dritten und vierten Aktor mit der Versorgung 40.
• Durch Ansteuern des entsprechenden High-Side-Schalters und des entsprechenden Low-Side-Schalters wird ein Aktor ausgewählt. Bei entsprechender Ansteuerung der Versorgung kann dann dieser Aktor geladen bzw. entladen werden. Der Ladevorgang bzw. der Entladevorgang wird im Folgenden als Ansteuerung bezeichnet. Bei der Ansteuerung von Piezoaktoren kann nach unterschiedlichen Prinzipien vorgegangen werden. Dabei kann die Ansteuerung mittels eines Stromimpulses bzw. verteilt auf mehrere Stromimpulse die mit kurzem zeitlichen Abstand hintereinander erfolgen, durchgeführt werden. Wird der Aktor mit wenigstens zwei Stromimpulsen geladen, so wird die Ansteuerung in wenigstens zwei Teilansteuerungen aufgeteilt.
• Während der Ansteuerung eines Aktors kann in der Regel kein zweiter Aktor angesteuert werden. Erfordert der Betrieb der Brennkraftmaschine nun, dass zwei Aktoren gleichzeitig anzusteuern sind, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Teilansteuerungen der beiden Aktoren abwechselnd erfolgen. Eine entsprechende Ansteuerung ist in 2 beispielhaft dargestellt. In 2a sind die Strompakte der einzelnen Teilansteuerungen dargestellt. Dabei sind die Strompakete für den Aktor 1 mit einer durchgezogenen und die für den Aktor 3 mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet. In der dargestellten Ausführungsform erfolgen die Teilansteuerungen der unterschiedlichen Aktoren abwechselnd. In 2b ist das Ansteuersignal für den Low-Side-Schalter 11 und 2a das Ansteuersignal für den Low-Side-Schalter 13 dargestellt. In 2d ist die Ansteuerung für den Ladeschalter bzw. den Entladeschalter der Versorgung 40 aufgetragen.
• Die erfindungsgemäße Ansteuerung ist sowohl für den Ladevorgang als auch den Entladevorgang des Piezoaktors geeignet. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass Ladevorgänge und Entladevorgänge ineinander geschachtelt werden.
• Ferner kann vorgesehen sein, dass die Teilansteuerungen von mehr als zwei Aktoren ineinander geschachtelt werden, falls dies erforderlich ist. Es ist wohl vorteilhaft aber nicht zwingend notwendig, dass die zwei Aktoren abwechselnd angesteuert werden.
• In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird zunächst der Low-Side-Schalter 11 des Aktors 1 geschlossen. Anschließend wird der Ladeschalter geschlossen und bei Erreichen des Schwellenstroms wieder geöffnet. Der Strom sinkt wieder auf Null ab. Nun wird der Low-Side-Schalter 11 des Aktors 1 geöffnet. Nach einer kurzen Pause oder unmittelbar anschließend wird der Low-Side-Schalter 13 von Aktor 3 geschlossen und der Ladeschalter ebenfalls wieder geschlossen. Entsprechend wiederholt sich der Stromfluss mit Anstieg und Abfall entsprechend wie bei Aktor 1.

Claims (5)

1. Verfahren zur Ansteuerung wenigstens zweier Aktoren, wobei eine Ansteuerung in wenigstens zwei Teilansteuerungen aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Teilansteuerungen eines ersten Aktors wenigstens eine Teilansteuerung wenigstens eines zweiten Aktors erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilansteuerungen nahezu lückenlos aneinander anschließen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilansteuerungen des ersten Aktors und des zweiten Aktors abwechselnd erfolgen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor als kapazitives Element insbesondere als Piezoaktor ausgebildet ist.
5. Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens zweier Aktoren, wobei eine Ansteuerung in wenigstens zwei Teilansteuerungen aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die zwischen zwei Teilansteuerungen eines ersten Aktors wenigstens eine Teilansteuerung wenigstens eines zweiten Aktors durchführen.