DE102006026630A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils - Google Patents

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Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils wird das Sitzprellen detektiert, wobei anschließend die Ansteuerfrequenz bzw. die Wechselamplitude des Ansteuerstromsignals derart eingestellt wird, dass eine möglichst geringe Hysterese bei Vermeidung von Sitzprellern erzielt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Proportionalmagnete werden nach dem Stand der Technik in Getriebesteuerungen u.a. als Antrieb für Drucksteller zum Betätigen von Schaltelementen eingesetzt. Hierbei wird neben einem über alle Betriebszustände linearen Kennlinienverhalten auch eine geringe Hysterese der charakteristischen p/I-Kennlinie (Druck/Strom-Kennlinie) angestrebt. Dieses Potential könnte dann beispielsweise genutzt werden, um gute Regeleigenschaften des Ventils zu ermöglichen, oder aber, um gröbere Fertigungstoleranzen (z.B. des Ventils selbst oder des Folgeschiebers) zu kompensieren.
  • Zur Realisierung geringer Hysteresen (Vergleichswert ist die Gleichstromhysterese) ist bekannt, die Ansteuerung von Proportionalmagneten mit Wechselamplitude durch Chopperung der Ansteuerspannung, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation durchzuführen. Hierbei entsteht eine intermittierende, sägezahnförmige Stromkurve, deren Flanken durch e-funktionsförmige Verläufe gebildet werden.
  • Eine Verringerung der Frequenz des Choppersignals resultiert in höheren Wechselamplituden des Erregerstroms und somit in einer intensiveren Anregung des Magnetankers des den Proportionalmagneten enthaltenden Elektromagnetventils, was in vorteilhafter Weise zur Verringerung der Hysterese führt, da die Gleitreibungsanteile erhöht werden (die Amplitude der Bewegungen des Magnetankers ist umso größer, je niedriger die Taktfrequenz ist). Jedoch kann die Frequenz des Choppersignals nicht beliebig verringert werden, da die mechanischen Ausschlagamplituden des Magnetankers bei Kombination eines Proportionalmagneten mit einem hydraulischen Sitzventil irgendwann an die Endanschläge des Systems prellen (der Magnetanker schlägt auf den Ventilsitz auf). Um diesen Nachteil, d.h. die sogenannten Sitzpreller zu vermeiden, muss als Gegenmaßnahme die Chopperfrequenz erhöht werden, wodurch die Ankerausschläge begrenzt werden, was in nachteiliger Weise in einer Erhöhung der Hysterese resultiert.
  • Aus der DE 103 04 711 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromagnetventils bekannt, im Rahmen dessen die Taktfrequenz und somit auch die Periodendauer des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Elektromagnetventils geändert wird; als Betriebsgröße kann der Soll- und/oder der Ist-Ventilstrom durch die Spule des Elektromagnetventils herangezogen werden.
  • Des weiteren ist aus der DE 103 15 152 A1 ein weiteres Verfahren zur Steuerung eines Elektromagnetventils bekannt, bei dem die Taktfrequenz und somit auch die Periodendauer des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals in Abhängigkeit vom Einschaltanteil des Ansteuersignals verändert wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils anzugeben, durch dessen Durchführung die Hysterese gering gehalten wird und die Gefahr des Sitzprellens weitgehend vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird vorgeschlagen, das Sitzprellen zu detektieren und anschließend die Ansteuerfrequenz bzw. die Wechselamplitude des Ansteuer stromsignals derart einzustellen, dass ein Hystereseoptimum erzielt wird. Hierbei wird eine möglichst geringe Hysterese bei Vermeidung von Sitzprellern erzielt.
  • Gemäß einer ersten besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Sitzprellen über einen in das Elektromagnetventil integrierten Ankerwegsensor detektiert; im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Sitzprellen über die durch Sitzprellen verursachte Gegeninduktionsreaktion am Iststromverlauf detektiert.
  • Die Detektion des Sitzprellens wird in vorteilhafter Weise verwendet, um eine systemoptimale ansteuerfrequenzabhängige Hysterese vom Druckregelelement bis zum Schaltelement zu generieren.
  • Bei der Detektion des Sitzprellens über die durch Sitzprellen verursachte Gegeninduktionsreaktion am Iststromverlauf wird die erste Ableitung des Iststromverlaufs ausgewertet. Hierbei weist die erste Ableitung des Stromverlaufs ohne Sitzprellen keinen Wendepunkt auf; mit Sitzprellen entsteht ein Wendepunkt in der ersten Ableitung, wodurch gemäß der Erfindung Sitzprellen erkannt wird. Anschließend wird ein Hystereseoptimum in Abhängigkeit der Sitzprellneigung eingestellt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines für die Erfindung relevanten Teils eines Elektromagnetventils, umfassend einen Ankerwegsensor gemäß der Erfindung; und
  • 2 ein Diagramm, welches den Iststromverlauf und den Verlauf der ersten Ableitung mit und ohne Sitzprellen als Funktion der Zeit bei einer Chopperfrequenz von 250 Hz veranschaulicht.
  • In 1 ist ein Elektromagnetventil 1 dargestellt, wobei mit 2 das Gehäuse und mit 3 die Ankerstange des Magnetankers 6 bezeichnet ist. Des weiteren ist mit 4 die Magnetspule und mit 5 die Druckfeder für den Magnetanker 6 bezeichnet. Gemäß der Erfindung ist zur Detektion von Sitzprellern ein Ankerwegsensor 7 vorgesehen, so dass nach erfolgter Detektion die Ansteuerfrequenz bzw. die Wechselamplitude des Ansteuerstromsignals derart eingestellt wird, dass ein Hystereseoptimum bei Vermeidung von Sitzprellern erzielt wird.
  • Die Detektion des Sitzprellens über die durch Sitzprellen verursachte Gegeninduktionsreaktion am Iststromverlauf 10, 11 ist Gegenstand der 2.
  • Wie aus 2 ersichtlich, weist die erste Ableitung des Stromverlaufs ohne Sitzprellen 8 keinen Wendepunkt auf; mit Sitzprellen entsteht ein Wendepunkt in der ersten Ableitung 9, wodurch gemäß der Erfindung Sitzprellen erkannt wird, wobei in diesem Fall ein Hystereseoptimum in Abhängigkeit der Sitzprellneigung über die Ansteuerfrequenz bzw. die Wechselamplitude des Ansteuerstromsignals eingestellt wird.
    • 1
    Elektromagnetventil
    2
    Gehäuse
    3
    Ankerstange
    4
    Magnetspule
    5
    Druckfeder
    6
    Magnetanker
    7
    Ankerwegsensor
    8
    Ableitung des Stromverlaufs ohne Sitzprellen
    9
    Ableitung des Stromverlaufs mit Sitzprellen
    10
    Stromverlauf mit Sitzprellen
    11
    Stromverlauf ohne Sitzprellen

Claims (4)

  1. Verfahren zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzprellen detektiert wird, und dass anschließend die Ansteuerfrequenz bzw. die Wechselamplitude des Ansteuerstromsignals derart eingestellt wird, dass eine möglichst geringe Hysterese bei Vermeidung von Sitzprellern erzielt wird.
  2. Verfahren zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion des Sitzprellens durch einen in das Elektromagnetventil (1) integrierten Ankerwegsensor (7) erfolgt.
  3. Verfahren zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion des Sitzprellens über die durch Sitzprellen verursachte Gegeninduktionsreaktion am Iststromverlauf (10, 11) detektiert wird.
  4. Verfahren zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten eines Elektromagnetventils nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ableitung des Iststromverlaufs (8, 9) ausgewertet wird, wobei, wenn die erste Ableitung des Stromverlaufs einen Wendepunkt aufweist, Sitzprellen erkannt wird.
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