DE102012112841A1 - Voltage-based method for controlling an operating position of e.g. electromagnetic hydraulic of high friction clutch gear in motor vehicle, involves setting pulse length of overlapping pulses less than pulse length of voltage pulses - Google Patents

Voltage-based method for controlling an operating position of e.g. electromagnetic hydraulic of high friction clutch gear in motor vehicle, involves setting pulse length of overlapping pulses less than pulse length of voltage pulses Download PDF

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    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings

Abstract

The method involves driving an actuator with the current pulses (10) corresponding to a desired actuator position by obtaining the specification of voltage pulses (24) with the predetermined pulse parameter, by an operation solenoid. The voltage pulses are overlapped with the overlapping pulses (26). The pulse length (30,34) of the overlapping pulses is set less than the pulse length of the voltage pulses to adjust the voltage pulses associated with the predetermined slope of the current pulses. Independent claims are included for the following: (1) a method for calculating duration and level of the overlapping pulses; and (2) a control device for controlling operation solenoid.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein spannungsbasiertes Verfahren zur Steuerung eines Stromverlaufs durch einen Elektromagneten, insbesondere zur Steuerung einer Betriebsstellung eines elektromagnetischen Hydraulikventils entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Berechnung einer Dauer und Höhe von Überlagerungspulsen zur Anwendung in einem derartigen Verfahren sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Elektromagneten, insbesondere zur Steuerung eines elektromagnetischen Hydraulikventils. The present invention relates to a voltage-based method for controlling a current flow through an electromagnet, in particular for controlling an operating position of an electromagnetic hydraulic valve according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for calculating a duration and amount of heterodyne pulses for use in such Method and a control device for controlling the operation of an electromagnet, in particular for controlling an electromagnetic hydraulic valve.

STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART

Aus der EP 0306839 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Ansteuern von geschalteten Elektromagneten, insbesondere in Einspritzventilen für Verbrennungsmotoren, bekannt. Um die Ansteuerung zu optimieren und insbesondere die Einschaltverzögerung zu reduzieren, wird ein kurzer Impuls mit hoher Spannung durch den Elektromagneten geleitet, der so bemessen ist, dass keine thermischen Überlastungen auftreten. Anschließend wird nur eine geringe Halteenergie, z. B. ein konstanter Haltestrom, dem Elektromagneten zugeführt. Mit einer solchen Ansteuerung kann die Einschaltverzögerung gegenüber herkömmlichen Ansteuerungen merklich herabgesetzt werden; außerdem ist auch die Ausschaltverzögerung geringer. Das Verfahren ist auf geschaltete Elektromagnete optimiert und deckt den Einsatz von Elektromagneten beispielsweise in Proportionalventilen oder zur Druckregelung, insbesondere in Ventilen mit hoher Systemreibung, nur unzureichend ab. From the EP 0306839 a method and a device for driving switched electromagnets, in particular in injection valves for internal combustion engines, known. In order to optimize the drive, and in particular to reduce the turn-on delay, a short pulse of high voltage is passed through the electromagnet, which is dimensioned so that no thermal overloads occur. Subsequently, only a small holding energy, z. B. a constant holding current supplied to the electromagnet. With such a control, the turn-on delay compared to conventional controls can be significantly reduced; In addition, the turn-off delay is lower. The method is optimized for switched solenoids and covers the use of electromagnets, for example in proportional valves or for pressure control, especially in valves with high system friction, from insufficient.

Entwicklungen in der Getriebetechnik betreffen elektromagnetische Hydraulikventile für komfortabel reibschlüssig zu koppelnde Getriebekupplungen, insbesondere Anfahr-/Schaltkupplungen oder Synchronisierungen, die den Einsatz bei nur wenig bis gar keinen Getriebeölwechseln ermöglichen. Überdies sollen solche Hydraulikventile bei Verwendung von schlechter Getriebeölqualität, beispielsweise in Entwicklungsländern eingesetzt werden. Dafür werden üblicherweise Hydraulikventile mit besonders engen Luftspalten der antreibenden Elektromagnete eingesetzt, um den hemmenden Einfluss möglicher Schmutzpartikel im Öl zu verringern. Derartige Hydraulikventile weisen eine erhöhte Reibung auf, was im Proportionalstellbetrieb zu einem hohen Aufwand der elektronischen Steuerung führt, die in den meisten Fällen stromgeregelt durchgeführt wird. Eine qualitativ hochwertige Stromregelung ist in einem Kraftfahrzeug nur ungenügend realisierbar, da keine ideale Spannungsquelle zur Verfügung steht, um einen gewünschten Stromverlauf vorgeben zu können. Des Weiteren erfordert eine strombasierte Regelung eines Elektromagneten einen hohen Halbleiteraufwand mit entsprechenden Hardwarekosten und impliziert eine hohe Fehleranfälligkeit. Developments in transmission technology relate to electromagnetic hydraulic valves for comfortably frictionally to be coupled to gearbox clutches, especially start / clutches or synchronizers that allow the use with little to no gear oil changes. Moreover, such hydraulic valves should be used when using poor quality transmission fluid, for example in developing countries. For this purpose, usually hydraulic valves with particularly narrow air gaps of the driving electromagnets are used in order to reduce the inhibiting influence of possible dirt particles in the oil. Such hydraulic valves have an increased friction, resulting in the proportional control operation to a high cost of electronic control, which is carried out in current regulated in most cases. A high-quality current regulation is insufficiently feasible in a motor vehicle, since no ideal voltage source is available in order to be able to specify a desired current profile. Furthermore, a current-based control of an electromagnet requires a high semiconductor cost with corresponding hardware costs and implies a high susceptibility to errors.

Aus der US 20020101314 ist beispielsweise ein elektromagnetischer Aktor bekannt, der als Antrieb in einem Hydraulikventil dient. Der Aktor ist so gestaltet, dass die Hysterese der mechanischen Positionen eines beweglichen Eisenkerns als Anker des Elektromagneten klein ist im Vergleich zu dem Wert des elektrischen Stroms durch die Spule des Elektromagneten, der minimiert werden kann. Das Hystereseverhalten solcher elektromagnetischer Hydraulikventile kann im Wesentlichen auf drei Einflüsse zurückgeführt werden: die Strömungskraft von Hydraulikflüssen, die neben der Art des Hydrauliköls auch von dessen Temperatur bzw. dessen Viskosität abhängt, die magnetische Hysterese, die von dem gewählten Magnetwerkstoff abhängt, sowie die Reibung, die neben dem Reibkoeffizienten, bzw. den gewählten Materialpaarungen maßgeblich von den Querkräften auf den Anker abhängt. Die US 20020101314 beschreibt eine magnetische Auslegung eines elektromagnetischen Aktors, die so bemessen ist, dass selbst bei einer gewissen Exzentrizität des beweglichen Ankers des Elektromagneten die seitliche Kraft zwischen Gehäuse und Anker minimiert werden kann, um die Reibungskraft auf den Anker ebenfalls minimieren zu können. Damit werden Maßnahmen beschrieben, die auf Seiten der Auslegung eines elektromagnetischen Aktors getroffen werden können, um einen reibungsbehafteten Betrieb günstig zu. Weitere mögliche Maßnahmen zur Optimierung des Betriebsverhaltens eines solchen elektromagnetischen Aktors, insbesondere bezüglich der elektrischen Ansteuerung des Aktors, sind nicht berücksichtigt. From the US 20020101314 For example, an electromagnetic actuator is known which serves as a drive in a hydraulic valve. The actuator is designed so that the hysteresis of the mechanical positions of a movable iron core as the armature of the electromagnet is small compared to the value of the electric current through the coil of the electromagnet which can be minimized. The hysteresis behavior of such electromagnetic hydraulic valves can be attributed essentially to three influences: the flow force of hydraulic flows, which depends not only on the type of hydraulic oil but also on its temperature or its viscosity, the magnetic hysteresis, which depends on the selected magnetic material, as well as the friction, in addition to the coefficient of friction, or the selected material pairings significantly depends on the lateral forces on the anchor. The US 20020101314 describes a magnetic design of an electromagnetic actuator which is dimensioned so that even with a certain eccentricity of the movable armature of the electromagnet, the lateral force between the housing and armature can be minimized in order to minimize the frictional force on the armature can also. This describes measures which can be taken on the part of the design of an electromagnetic actuator in order to favor a frictional operation. Further possible measures for optimizing the operating behavior of such an electromagnetic actuator, in particular with regard to the electrical control of the actuator, are not taken into account.

Ausgehend von dem oben dargestellten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Stromverlaufs durch einen Elektromagneten, ein Verfahren zur Berechnung einer Dauer und Höhe von Überlagerungspulsen zur Anwendung in einem derartigen Verfahren sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Elektromagneten vorzuschlagen, wobei die genannten Verfahren und die Steuervorrichtung insbesondere für schwergängige elektromagnetische Hydraulikventile mit hoher Reibung, z.B. hoher Haft- oder Gleitreibung eingesetzt werden können, so dass ein sicherer Betrieb solcher hysteresebehafteten elektromagnetischen Aktoren auch bei einem hohen Systemreibungskoeffizienten bei minimalem Wartungsaufwand und minimaler Ausfallrate gewährleistet werden kann. Eine hohe Systemreibung kann beispielsweise durch ein enges Lagerspiel der verschieblichen mechanischen Teile des Aktuators bewirkt werden, oder durch eine Querkraft, mit dem ein Ankermagnet an eine Wandung des Aktuatorgehäuses gezogen wird. Derartige Reibungskräfte sind insbesondere dann erhöht, wenn ein Luftspalt zwischen dem Ankermagneten und einer magnetischen Trennschicht eines umgebenden Polrohrs des Aktuators sehr gering sind, d.h. nur ein geringes mechanisches Spiel gegeben ist. Starting from the above-described prior art, it is an object of the invention to provide a method for controlling a current flow through an electromagnet, a method for calculating a duration and amount of heterodyne pulses for use in such a method and a control device for controlling the operation of an electromagnet , wherein said methods and the control device can be used in particular for heavy-duty electromagnetic hydraulic valves with high friction, eg high static or sliding friction, so that safe operation of such hysteresis electromagnetic actuators can be ensured even with a high system friction coefficient with minimal maintenance and minimal failure rate , A high system friction can be caused, for example, by a tight bearing clearance of the displaceable mechanical parts of the actuator, or by a transverse force with which an armature magnet is pulled against a wall of the actuator housing. Such friction forces are In particular, increased when an air gap between the armature magnet and a magnetic separation layer of a surrounding pole tube of the actuator are very low, ie only a slight mechanical clearance is given.

Diese Aufgabe wird durch ein spannungsbasiertes Verfahren zur Steuerung eines Stromverlaufs durch einen Elektromagneten nach der Lehre des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Berechnung einer Dauer und Höhe von Überlagerungspulsen zur Anwendung in einem derartigen Verfahren sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Elektromagneten nach den weiteren nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche schlagen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung vor. This object is achieved by a voltage-based method for controlling a current flow through an electromagnet according to the teaching of claim 1, a method for calculating a duration and amount of heterodyne pulses for use in such a method and a control device for controlling the operation of an electromagnet according to the other sibling Claims solved. The dependent claims suggest advantageous developments of the invention.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION

In einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein spannungsbasiertes Verfahren zur Steuerung eines Stromverlaufs durch einen Elektromagneten, insbesondere zur Steuerung einer Betriebsstellung eines elektromagnetischen Hydraulikventils, vorgeschlagen, wobei der Elektromagnet zum Antreiben eines Aktors mit Strompulsen entsprechend einer gewünschten Aktorstellung, bzw. Einhaltung einer gewünschten Einstellposition mittels Vorgabe von Spannungspulsen mit wenigstens einem vorgebbaren Pulsparameter beaufschlagt wird. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden den Spannungspulsen Überlagerungspulse überlagert, deren Pulslänge kleiner als die Pulslänge der Spannungspulse ist, um den Verlauf des den Spannungspulsen zugeordneten Strompulsen einzustellen, insbesondere um eine vorgebbare Flankensteilheit der Strompulse einzustellen. In a first aspect of the invention, a voltage-based method for controlling a current flow through an electromagnet, in particular for controlling an operating position of an electromagnetic hydraulic valve is proposed, wherein the electromagnet for driving an actuator with current pulses corresponding to a desired Aktorstellung, or compliance with a desired setting position by default Voltage pulses are applied to at least one predeterminable pulse parameter. In the method according to the invention, overlapping pulses whose pulse length is smaller than the pulse length of the voltage pulses are superimposed on the voltage pulses in order to set the profile of the current pulses associated with the voltage pulses, in particular in order to set a predefinable edge steepness of the current pulses.

Demzufolge kann die elektrische Ansteuerung von Elektromagneten, wie sie beispielsweise zum Betrieb von elektromagnetischen Hydraulik- oder Druckregelventilen eingesetzt wird, über eine Regelung der Eingangsspannung an dem Elektromagneten erfolgen. Diese Spannungsregelung stellt geringere Anforderungen an die Hardware einer Steuervorrichtung als eine Stromstärkenregelung und kann selbst bei schwankender Versorgungsspannung mit ausreichend hoher Qualität durchgeführt werden. Damit ist die Steuervorrichtung kostengünstig, die Regelungseigenschaften, wie z.B. Strompulsformen, sind jedoch nur indirekt einstellbar, da die Induktivität und der ohmsche Widerstand der Magnetspule des Elektromagneten durch ihren Tiefpasscharakter die Strompulsformen beeinflussen und zu einer Verrundung einer eigentlich gewünschten Rechteckform, wie bei einer Pulsweitenmodulation häufig angewandt, führen. Ein derartig geglätteter Stromverlauf weist für einen präzisen Betrieb des Elektromagneten, z.B. in einem Hydraulik- oder Druckregelventil, gewisse Einschränkungen auf. Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht mit Einsatz einer kostengünstigen Steuervorrichtung mit einer Spannungsregelung das qualitativ hochwertige Verhalten einer Stromstärkenregelung zu erreichen. Dabei hat eine Spannungsregelung gegenüber einer Stromstärkenregelung den ausgezeichneten Vorteil, dass sie einer Steuerung ähnlicher ist als eine Stromstärkenregelung, da der Einfluss der Rückkopplung geringer ist. Steuerungen sind deutlich einfacher handhabbarer im Betrieb als Regelungen, weisen keine Instabilitäten auf und sind somit robuster und weniger fehleranfällig. Accordingly, the electrical control of electromagnets, as used for example for the operation of electromagnetic hydraulic or pressure control valves, take place via a regulation of the input voltage to the electromagnet. This voltage regulation makes lower demands on the hardware of a control device than a current control and can be carried out even with fluctuating supply voltage with sufficiently high quality. Thus, the control device is inexpensive, the control characteristics, such as. Current pulse shapes, however, are only indirectly adjustable, since the inductance and the ohmic resistance of the magnetic coil of the electromagnet influence by their low-pass character, the current pulse shapes and to a rounding of a desired rectangular shape, as often used in a pulse width modulation, lead. Such a smoothed current path indicates precise operation of the electromagnet, e.g. in a hydraulic or pressure control valve, certain restrictions. The proposed invention allows using a cost-effective control device with a voltage regulation to achieve the high-quality behavior of a current control. In this case, a voltage control over a current control has the excellent advantage that it is more similar to a control than a current control, since the influence of the feedback is lower. Controls are much easier to handle in operation than regulations, have no instabilities and are therefore more robust and less error prone.

Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt eine Erzeugung einer Spannungsüberlagerung (Dither) zur Ansteuerung von Elektromagneten, insbesondere beim Einsatz in elektromagnetischen Hydraulik- oder Druckregelventilen vor, wobei die Spannungsüberlagerungen in Form von Überlagerungspulsen über einen Spannungspuls vor, der eine grundsätzlichen Betriebszustand des Elektromagneten definiert. Mit anderen Worten wird unter Verwendung einer spannungsgesteuerten Überlagerung von Überlagerungspulsen über einen Grundspannungspuls ein für die Ansteuerung von Elektromagneten günstiger Stromverlauf erzeugt. Durch die gesteuerte Spannungsüberlagerung wird ein Stromverlauf mit einstellbarer, insbesondere hoher Kantensteilheit des resultierenden Strompulses, z.B. eines rechteckförmigen Stromverlaufs, erreicht. Bevorzugt kann mit einer derartigen spannungsbasierten Steuerung ein Druckregelventil für ein Kupplungsgetriebe betrieben werden, wobei im Falle einer Doppelkupplung ein ungewünschter Schaltruck vermieden und ein sauberer, weicher Gangwechsel vorgenomen werden kann. Derartige Druckregelventile weisen einen hohen Reibungskoeffizienten auf, wobei die Regelbewegungen des Ankermagneten klein sind, so dass eine präzise, schnell arbeitende Ansteuerung vorteilhaft ist. The inventive method proposes generating a voltage superposition (dither) for controlling electromagnets, in particular when used in electromagnetic hydraulic or pressure control valves, wherein the voltage overlays in the form of heterodyne pulses via a voltage pulse, which defines a basic operating state of the electromagnet. In other words, using a voltage-controlled superimposition of heterodyne pulses via a basic voltage pulse, a current course which is favorable for the actuation of electromagnets is generated. The controlled voltage superposition results in a current characteristic with an adjustable, in particular high, edge steepness of the resulting current pulse, e.g. a rectangular current waveform achieved. Preferably, with such a voltage-based control, a pressure control valve can be operated for a clutch transmission, wherein in the case of a double clutch avoided an undesirable shift shock and a clean, smooth gear change can be vorgenomen. Such pressure control valves have a high coefficient of friction, wherein the control movements of the armature magnet are small, so that a precise, fast-acting control is advantageous.

Häufig wird zur Ansteuerung von Elektromagneten die Pulsweitenmodulation verwendet, um einen mittleren Stromverlauf, der über das sogenannte Tastverhältnis variiert werden kann, einzustellen. Dabei ist das Tastverhältnis bei einer festen Pulsfrequenz üblicherweise definiert als das Verhältnis der Pulslänge bei einer Spannung, beispielsweise eine Referenzspannung, zur Pulslänge bei einer zweiten Spannung, beispielsweise Spannung null innerhalb der Taktzeit. Frequently, the pulse width modulation is used to control electromagnets in order to set an average current profile, which can be varied via the so-called duty cycle. In this case, the duty cycle at a fixed pulse frequency is usually defined as the ratio of the pulse length at a voltage, for example a reference voltage, to the pulse length at a second voltage, for example voltage zero within the cycle time.

Für eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Ansteuerung eines Elektromagneten hat sich eine vorteilhafte Spannungsregelung als mindestens zweistufige, insbesondere vierstufige Spannungsüberlagerung erwiesen. Dabei kann, um den Verlauf der ansteigenden und/oder abfallenden Flanken günstig zu beeinflussen, eine entsprechende Steuervorrichtung einen hochfrequenten Spannungsverlauf abgeben. Dieser führt zu einer hohen Umladegeschwindigkeit, bzw. einem hochfrequenten Stromverlauf innerhalb der Induktivität der Magnetspule, an den erwünscht steilen Flanken der Strompulse. Anschließend kann auf ein Tastverhältnis zurückgeschaltet, das einem mittleren Strompuls für den Rest der Spannungshalbwelle entspricht, d.h. ein niederfrequenter Spannungsverlauf kann zur Erzeugung einer konstanten Stromhöhe entsprechend einer gewünschten Magnetfeldstärke des Elektromagneten bzw. Stellung des Proportionalventils eingestellt werden. So kann mit einer mehrstufigen, insbesondere vierstufigen Spannnungsüberlagerung mittels einer Spannungssteuerung ein gewünschter, insbesondere rechteckähnlicher Stromverlauf durch den Elektromagneten erreicht werden. Durch Kenntnis der Frequenzeigenschaft des Elektromagneten kann durch eine hochfrequente gesteuerte Spannungsanregung ein gewünschter Stromverlauf eingestellt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Frequenzanalyse, insbesondere einer FFT oder DFT (Fast bzw. Diskrete Fourier Transformation) des elektromagnetisch-mechanischen Systems vorgenommen werden, um für die Einstellung eines gewünschten Stromverlaufs durch den Elektromagneten bzw. Schaltverhaltens durch das Elektroventil eine entsprechende Spannungssignalform aufzufinden, und diese durch Kombination eines Spannungspulses und Überlagerungspulses vorzugeben. For a comparison with the prior art improved control of an electromagnet, an advantageous voltage control has proven to be at least two-stage, in particular four-stage voltage superposition. In this case, to influence the course of the rising and / or falling edges favorable, a corresponding control device a high-frequency Deliver voltage. This leads to a high recharge speed, or a high-frequency current course within the inductance of the magnet coil, to the desired steep flanks of the current pulses. It can then be switched back to a duty cycle, which corresponds to a mean current pulse for the rest of the voltage half-wave, ie a low-frequency voltage waveform can be adjusted to generate a constant current level corresponding to a desired magnetic field strength of the solenoid or position of the proportional valve. Thus, with a multi-level, in particular four-level voltage superimposition by means of a voltage control, a desired, in particular rectangular, current profile through the electromagnet can be achieved. By knowing the frequency characteristic of the electromagnet, a desired current profile can be set by means of a high-frequency controlled voltage excitation. For this purpose, for example, a frequency analysis, in particular an FFT or DFT (Fast or Discrete Fourier Transformation) of the electromagnetic-mechanical system are made to find a suitable voltage waveform for setting a desired current flow through the solenoid or switching behavior through the solenoid valve, and this specify by combining a voltage pulse and overlay pulse.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein aufgrund einer hohen mechanischen Reibung bewirkte Hystereseeigenschaft eines elektromagnetischen Aktors gemildert werden, wobei die benötigt Ansteuerenergie deutlich verringert und somit der Wirkungsgrad verbessert und die Energieaufnahme des Aktors verringert werden kann. Die Ansprechgeschwindigkeit des Aktors wird erhöht und somit eine höhere Schaltdynamik erreicht. Da die Energieaufnahme herabgesetzt werden kann, wird die Lebensdauer erhöht, wobei aufgrund des verbesserten dynamischen Verhaltens eine hohe Regelgüte und Wiederholbarkeit von Schaltvorgängen erreicht werden kann. By virtue of the method according to the invention, a hysteresis property of an electromagnetic actuator caused by high mechanical friction can be alleviated, the required drive energy being significantly reduced and thus the efficiency improved and the energy consumption of the actuator can be reduced. The response speed of the actuator is increased, thus achieving a higher switching dynamics. Since the power consumption can be reduced, the life is increased, whereby due to the improved dynamic behavior, a high control quality and repeatability of switching operations can be achieved.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung können die Überlagerungspulse mit den Spannungspulsen und/oder mit ansteigenden und/oder abfallenden Flanken der Spannungspulse zeitlich synchronisiert werden. Um einen möglichst steilen Verlauf der ansteigenden und/oder abfallenden Flanken zu erreichen, ist es dabei zweckmäßig, den Beginn von Überlagerungspuls und Spannungspuls zusammenzulegen, bzw. eine feste Korrelation dieser Pulse vorzunehmen. According to an advantageous further development of the invention, the superposition pulses can be synchronized in time with the voltage pulses and / or with rising and / or falling edges of the voltage pulses. In order to achieve the steepest possible course of the rising and / or falling edges, it is expedient to merge the beginning of overlapping pulse and voltage pulse, or make a fixed correlation of these pulses.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Pulslänge und/oder Pulshöhe der Spannungspulse und/oder der Überlagerungspulse aus einer Gleichheit einer zeitlich integrierten Fläche unter einer positiven und einer negativen Halbwelle einer vorgebbaren Pulsfrequenz, bezogen auf eine vorgebbare Reglerspannung, bestimmt werden. Dabei ermöglicht die Gleichheit der zeitlich integrierten Flächen ein reglerneutrales Verhalten des überlagerten Spannungssignals. Hiermit kann die Remanenz des Elektromagneten vollständig abgebaut werden, und somit ein schnelles Schaltverhalten erreicht werden. According to an advantageous development of the invention, the pulse length and / or pulse height of the voltage pulses and / or the superimposition pulses can be determined from an equality of a time-integrated surface under a positive and a negative half-wave of a predefinable pulse frequency, based on a predefinable regulator voltage. In this case, the equality of the time-integrated surfaces allows a controller-neutral behavior of the superimposed voltage signal. Hereby, the remanence of the electromagnet can be completely degraded, and thus a fast switching behavior can be achieved.

Als Parameter zur Steuerung der Amplitude, also der Pulshöhe der Überlagerungspulse kann eine Fläche als Sollwert der Amplitude definiert werden. Diese stellt ein geeignetes Maß für den Energieinhalt der Überlagerungspulse dar und erlaubt dessen formneutrale Definition. Ferner werden so Umschalteffekte, die sich durch die mehrstufige Spannungsvorgabe ergeben, unterdrückt. Um ein frequenzneutrales Verhalten der Flächendefinition zu ermöglichen, kann die Fläche ferner auf die Frequenz normiert werden. Auch kann günstig auf eine flächengleiche nieder- oder höherfrequente Ansteuerung umgeschaltet werden. As a parameter for controlling the amplitude, that is to say the pulse height of the superposition pulses, an area can be defined as the desired value of the amplitude. This represents a suitable measure of the energy content of the superposition pulses and allows its form-neutral definition. Furthermore, switching effects resulting from the multilevel voltage specification are thus suppressed. In order to enable a frequency-neutral behavior of the surface definition, the surface can also be normalized to the frequency. Also can be conveniently switched to a coextensive low or higher frequency control.

Die Berechnung der nötigen Pulslängen und Pulshöhen der Überlagerungspulse kann vorteilhafterweise über einen Mehrschrittalgorithmus vorgenommen werden, wobei der Algorithmus eine mehrstufige, insbesondere vierstufige Spannungsüberlagerung unter der Vorgabe einer garantierten Gleichheit der Spannungsfläche zwischen positiver und negativer Halbwelle des Spannungsverlaufs erzeugen kann. The calculation of the necessary pulse lengths and pulse heights of the superposition pulses can advantageously be carried out via a multi-step algorithm, wherein the algorithm can generate a multi-level, in particular four-level voltage superimposition under the specification of a guaranteed equality of the voltage surface between the positive and negative half-wave of the voltage curve.

Hierzu wird im Folgenden beispielhaft für eine vierstufige Spannungsüberlagerung mit vier Zeitbereichen I, II, III und IV zur Nachbildung eines Stromreglerverhaltens betrachtet, die eine Spannungsüberlagerung definiert, die ein vergleichbarer Stromregler mit einer strombasiert geregelten Spannung Uregler für eine gewünschte Aktuatorstellung ausgeben würde. Dabei wird in einem ersten Schritt zwei limitierende Halbwellen (Bereiche I & II bzw. Bereiche III & IV) des Schaltzyklus betrachtet, und die Größen der maximal möglichen Spannungs-Zeitflächen der positiven Halbwelle eines Spannungspulses A1 (Bereich I und II in 2) und einer negativen Halbwelle A2 (Bereich III und IV in 2) bestimmt, um das Stromregler-Spannungsniveau Uregler nachzubilden. Für die maximalen Spannungs-Zeitflächen gilt: A1 = Npos_ges·(Uref – Uregler) und A2 = Nneg_ges·Uregler, bestimmt, wobei

Npos_ges
= Anzahl von Spannungspulsen der positiven Halbwelle,
Nneg_ges
= Anzahl von Spannungspulsen der negativen Halbwelle,
Uref
= Referenzspannung eines Stromreglers bei gewünschter Aktuatorstellung,
Uregler
= Reglerspannung, maximale Ausgangsspannung des Reglers sind.
To this end, the following is an example of a four-stage voltage superposition with four time ranges I, II, III and IV for simulating a Stromreglerverhaltens considered that defines a voltage overlay that would output a comparable current controller with a current-based regulated voltage U regulator for a desired actuator position. In this case, in a first step, two limiting halfwaves (areas I & II or areas III & IV) of the switching cycle are considered, and the sizes of the maximum possible voltage time areas of the positive half cycle of a voltage pulse A 1 (area I and II in 2 ) and a negative half wave A 2 (regions III and IV in FIG 2 ) to simulate the current regulator voltage level U regulator . For the maximum voltage time areas applies: A 1 = N pos_ges · (U ref - U controller ) and A 2 = N neg_ges controller , determined, where
N pos_ges
= Number of voltage pulses of the positive half-wave,
N neg_ges
= Number of voltage pulses of the negative half-wave,
U ref
= Reference voltage of a current controller at the desired actuator position,
U regulator
= Regulator voltage, maximum output voltage of the regulator.

Die maximal erlaubte Fläche kann als Minimum aus A1 und A2 durch Alimit = Min(A1, A2) bestimmt werden. Damit wird die limitierende Fläche Alimit im Weiteren als Minimum aus der oben bestimmten, physikalisch maximalen Grenzfläche (Alimit) und einer inertial vorgegebenen Überlagerungsfläche (Adither) gewählt: Alimit = Min(Adither, Alimit) The maximum allowed area can be defined as the minimum of A 1 and A 2 by A limit = Min (A 1 , A 2 ) be determined. Thus, the limiting area A limit is further selected as the minimum from the physically determined maximum interface (A limit ) determined above and an inertially predetermined overlay area (A dither ): A limit = Min (A dither , A limit )

Als nächster Schritt wird die Fläche der positiven Halbwelle ermittelt. Dabei wird eine Fläche für die Soll-Anzahl von positiven Überlagerungspulsen (Bereich I in 2) über A1p = Np_soll·Uref – Uregler) mit

Np_soll
= Soll-Anzahl an positiven Überlagerungspulsen bestimmt.
The next step is to determine the area of the positive half-wave. In this case, an area for the desired number of positive overlay pulses (area I in 2 ) above A 1p = N p_soll · U ref - U controller ) With
N p_soll
= Set number of positive overlay pulses determined.

Liegt A1p innerhalb der limitierenden Fläche Alimit, so kann die Ist-Anzahl an positiven Überlagerungspulsen Np
Np= Np_soll gesetzt werden, wenn nicht, dann wird, dann wird
Np = Ganzzahldivision (Alimit/(Uref – Vregler)) gesetzt.
If A 1p lies within the limiting area A limit , the actual number of positive beat pulses N p
N p = N p_soll be set, if not, then becomes, then becomes
N p = integer division (A limit / (U ref - V controller )).

Danach wird die verwendete Fläche für die positiven Überlagerungspulse (Bereich I in 2) A1p = Np·(Uref – Uregler) berechnet, sowie die Fläche des „regulären“ Spannungspulses (Bereich II in 2) mit A2p = Adither – A1p bestimmt. Thereafter, the area used for the positive overlap pulses (area I in 2 ) A 1p = N p · (U ref -regulator ) and the area of the "regular" voltage pulse (area II in 2 ) with A 2p = A dither - A 1p .

Daraus ergibt sich die Spannung des „regulären“ Spannungspulses mit Udither = A2p/(Npos_ges – Np). This results in the voltage of the "regular" voltage pulse U dither = A 2p / (N pos_ges - N p ).

Damit liegt eine vollständige Berechnung der positiven Halbwelle vor, die innerhalb der Vorgaben einer Steuervorrichtung erzeugt werden kann. This is a complete calculation of the positive half-wave, which can be generated within the specifications of a control device.

Anschließend wird die Fläche der negativen Halbwelle ermittelt. Dabei wird eine Fläche für die Soll-Anzahl an negativen Überlagerungspulse (Bereich III in 2) über A1n = Nn_soll·Uregler

Nn_soll
= Soll-Anzahl an negativen Überlagerungspulsen ermittelt.
Subsequently, the area of the negative half-wave is determined. In this case, an area for the nominal number of negative superposition pulses (area III in FIG 2 ) above A 1n = N n_soll · U controller
N n_soll
= Set number of negative overlay pulses determined.

Liegt A1n innerhalb der limitierenden Fläche Alimit, so wird die Ist-Anzahl an negativen Überlagerungspulsen Nn
Nn= Nn_soll gesetzt, wenn nicht, dann wird
Nn = Ganzzahldivision (Alimit/Uregler ) gesetzt.
If A 1n is within the limiting area A limit , the actual number of negative beat pulses N n becomes
N n = N n_set set, if not then becomes
N n = integer division (A limit / U controller ) set.

Danach wird die verwendete Fläche für die negativen Überlagerungspulse (Bereich III in 2) A1n = Nn·Uregler berechnet, sowie die Fläche des „regulären“ Spannungspulses (Bereich IV in 2) mit A2n = Alimit – A1n bestimmt. Thereafter, the area used for the negative beat pulses (area III in FIG 2 ) A 1n = N n · U controller and the area of the "regular" voltage pulse (area IV in 2 ) with A 2n = A limit - A 1n .

Damit ergibt sich die Spannung des „regulären“ Spannungspulses mit Udither = A2n/(Nneg_ges – Nn). This results in the voltage of the "regular" voltage pulse U dither = A 2n / (N neg_ges - N n ).

Damit liegt eine vollständige Berechnung der negativen Halbwelle vor, die innerhalb der Vorgaben einer Steuervorrichtung erzeugt werden kann. This is a complete calculation of the negative half-wave, which can be generated within the specifications of a control device.

Durch diese Berechnungsvorschrift wird ein vierstufiger Spannungsüberlagerungsimpuls mit vier Zeitabschnittsbereichen berechnet, der einer gemittelten Spannungabgabe Uregler entspricht, wobei ein hysteresebehaftetes Ansprechverhalten des Aktuators berücksichtigt werden kann. By this calculation rule , a four-stage voltage superposition pulse is calculated with four time period ranges , which corresponds to an average voltage output U regulator , wherein a hysteresis responsiveness of the actuator can be considered.

Die Überlagerungsimpulse sind nicht zwangsläufig zeitlich kürzer als Stromimpulse einer vergleichbaren strombasierten Regelung. Allerdings können sie bei verringerten Stromstärken oder reduziertem Tastverhältnis die gleiche Wirkung erzielen, insbesondere wenn die geforderte Höhe der Strompulse höher ist, als eine Stromregelung real erreichbare Amplituden zur Verfügung stellen kann. Dabei können die Überlagerungspulse auch drei- oder zweistufig ausgelegt sein bzw. nur aus Überlagerungen bestehen, und können je nach Berechnungsvorschrift, Kennfeld oder Bedatung auch beliebige Zwischenformen annehmen. The superposition pulses are not necessarily shorter in time than current pulses of a comparable current-based control. However, they can achieve the same effect at reduced currents or reduced duty cycle, in particular when the required level of current pulses is higher than a current control can provide real achievable amplitudes. In this case, the superimposition pulses can also be designed in three or two stages or consist only of superpositions, and can also assume any intermediate forms depending on the calculation specification, characteristic map or calculation.

Die Ditherpulse können eine typische Frequenz von 100–300 Hz annehmen, wobei beim Einsatz beispielsweise zur Ansteuerung eines Druckregelventils in einem Getriebe eine Frequenz von 150Hz angesetzt werden kann. Demzufolge können die PWM-Signale (Pulseweitenmodulations-Signale) zur Formung der Spannungsüberlagernungen einen ca. 10 bis 20 mal so hohe Pulsfrequenz aufweisen, woraus PWM-Pulsfrequenzen von bis zu 3kHz bis 6kHz resultieren, die mit konventioneller robuster Elektronik kostengünstig bereitgestellt werden kann. The dither pulses can assume a typical frequency of 100-300 Hz, wherein when used for example for controlling a pressure regulating valve in a transmission, a frequency of 150 Hz can be set. As a result, the PWM signals (pulse width modulation signals) for shaping the voltage superimposition have an approximately 10 to 20 times higher pulse frequency, resulting in PWM pulse frequencies of up to 3 kHz to 6 kHz, which can be provided inexpensively with conventional robust electronics.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Spannungspulse pulsweitenmoduliert, pulshöhenmoduliert, pulsfrequenzmoduliert und/oder pulsphasenmoduliert werden. Diese Pulsarten können einfach und günstig durch Standardbauteile erzeugt und in ihren Parameter einfach eingestellt werden. Die Anwendung von Überlagerungspulsen zur Ansteuerung von Elektromagneten kann günstigerweise auch auf andere Modulationsarten übertragen werden. According to an advantageous development of the invention, the voltage pulses can be pulse width modulated, pulse height modulated, pulse frequency modulated and / or pulse phase modulated. These types of pulses can be easily and conveniently generated by standard components and easily set in their parameters. The application of heterodyne pulses to drive electromagnets may conveniently be applied to other types of modulation.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens können die Spannungspulse und/oder die Überlagerungspulse Rechteckpulse darstellen, insbesondere kann der Gesamtspannungspuls vier verschiedene Spannungshöhen annehmen. Eine vierstufige Spannungsüberlagerung stellt eine sehr günstige Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, da es zum einen sowohl ansteigende als auch abfallende Flanken der Strompulse günstig beeinflussen kann und zum anderen eine Variante mit geringer Komplexität in der Umsetzung in einer technisch einfach ausgelegten Steuervorrichtung darstellt. According to a further advantageous embodiment of the method, the voltage pulses and / or the superimposition pulses can represent square-wave pulses; in particular, the total voltage pulse can assume four different voltage levels. A four-level voltage superposition represents a very favorable feature of the method according to the invention, since on the one hand it can favorably influence both rising and falling edges of the current pulses and, on the other hand, represents a variant with low complexity in the implementation in a control device of simple design.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann ein unterer Grenzwert der Spannungspulse größer null und/oder ein oberer Grenzwert der Spannungspulse kleiner als eine von einer Spannungsquelle abgeleitete Referenzspannung eingestellt werden. Eine solche Einstellung ist günstig, da von der Spannungsversorgung her noch genügend Spielraum für die Ansteuerung mit Überlagerungspulsen bleibt. According to an advantageous development of the invention, a lower limit value of the voltage pulses greater than zero and / or an upper limit value of the voltage pulses can be set smaller than a reference voltage derived from a voltage source. Such a setting is favorable, since there is still enough leeway for the control with superposition pulses from the power supply.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Pulshöhe der Überlagerungspulse zwischen null und der Referenzspannung variiert werden, wobei eine maximale Beeinflussung der Strompulsformen durch maximal mögliche Pulshöhen der Überlagerungspulse gegeben ist. According to an advantageous development of the invention, the pulse height of the superimposition pulses can be varied between zero and the reference voltage, wherein maximum influencing of the current pulse shapes is given by maximum possible pulse heights of the superposition pulses.

Verschiedene Strategien sind vorstellbar, um auch bei Über- oder Unterspannung der Versorgungsspannung eine dennoch günstige Wellenform der Überlagerungspulse zu gewährleisten. So können beispielsweise Pufferbausteine oder Filter zur Glättung und Stabilisierung der Versorgungsspannung eingesetzt werden. Various strategies are conceivable in order to ensure a still favorable waveform of the superposition pulses, even with over or under voltage of the supply voltage. For example, buffer blocks or filters can be used to smooth and stabilize the supply voltage.

Ausgehend von einem der beiden vorgenannten Ausführungsbeispiele kann bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenzspannung durch die Referenzspannung die Pulshöhe und/oder die Pulsdauer und/oder das Tastverhältnis der Spannungspulse reduziert werden, um das Einstellen eines zum Betrieb bei der Grenzspannung gleichbleibenden Stromverlaufs durch den Elektromagneten zu bewirken. Damit lassen sich Schwankungen in der Versorgungsspannung nach oben für den Betrieb des Elektromagneten ausgleichen und eine gleichbleibende Umladungsgeschwindigkeit der Induktivität des Elektromagneten erreichen. Starting from one of the two aforementioned embodiments, when a predetermined limit voltage is exceeded by the reference voltage, the pulse height and / or the pulse duration and / or the duty cycle of the voltage pulses can be reduced to effect setting of a constant current for operation at the limit voltage current through the electromagnet. This makes it possible to compensate for fluctuations in the supply voltage upwards for the operation of the electromagnet and to achieve a constant transhipment rate of the inductance of the electromagnet.

Ausgehend von einem der vorgenannten Ausführungsbeispiele kann bei Unterschreiten einer vorgegebenen Grenzspannung durch die Referenzspannung die Pulshöhe und/oder die Pulsdauer und/oder das Tastverhältnis der Spannungspulse erhöht werden, um das Einstellen eines zum Betrieb bei der Grenzspannung gleichbleibenden Stromverlaufs durch den Elektromagneten zu bewirken. Damit lassen sich Schwankungen in der Versorgungsspannung nach unten für den Betrieb des Elektromagneten ausgleichen und eine gleichbleibende Umladungsgeschwindigkeit der Induktivität des Elektromagneten erreichen. Starting from one of the aforementioned exemplary embodiments, the pulse height and / or the pulse duration and / or the pulse duty factor of the voltage pulses can be increased when the reference voltage falls below a predetermined limit voltage, in order to effect the setting of a current profile through the electromagnet which remains constant for operation at the limit voltage. This makes it possible to compensate for fluctuations in the supply voltage downwards for the operation of the electromagnet and to achieve a constant transhipment rate of the inductance of the electromagnet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Hydraulik- oder Druckregelventils mit hohen Reibkräften eingesetzt werden. Insbesondere eignet sich das Verfahren für die Ansteuerung eines Ventils in einem Kupplungsgetriebe eines Antriebstrangs, beispielsweise in einem Doppelkupplungsgetriebe eines Land-, See- oder Luftfahrzeugs, wobei durch eine Druckregelung mittels des Ventils ein sauberer Gangwechsel durch die beiden Reibungskupplungen durchführbar ist. Die dabei auftretenden Regelbewegungen sind verhältnissmässig gering, demenetsprechend muss eine genaue Regelführung möglich sein. Wie bereits oben ausgeführt, weisen Hydraulikventile mit hohen Reibkräften wie Haft- oder Gleitreibung besonders große Hysteresewerte in ihrem Ansprechverhalten auf, so dass diese bei Bestromung zunächst nicht ansprechen, und bei Überschreiten einer Mindestspannung ein Überschwingverhalten zeigen, so dass eine schnelle und zuverlässige Einstellung auf eine gewünschte Öffnungsposition nur schwer erreichbar ist. Beim Einsatz in einer Doppelkupplung führt dies zu einem unangenehmen Schaltruck, einer sogenannten Überschneidungssteuerung von einer Reibungskupplung zur anderen Reibungskupplung. Aus diesem Grund wurden bisher stromgesteuerte Reglerverfahren zur Ansteuerung derartiger Ventile angewendet, die einen entsprechenden Hardwareaufwand erfordern und Bauteilkosten in die Höhe treiben. Insofern kann deren Betrieb besonders günstig durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer damit gegebenen positiven Beeinflussung der Flankensteilheit der Strompulse gestaltet werden, ohne dass eine komplexe Stromregelung vorgenommen werden muss. According to an advantageous embodiment of the invention, the method for controlling an electromagnetic hydraulic or pressure control valve can be used with high frictional forces. In particular, the method is suitable for the control of a valve in a clutch transmission of a drive train, for example in a dual-clutch transmission of a land, sea or aircraft, by a pressure control by means of the valve, a clean gear change by the two friction clutches is feasible. The occurring rule movements are comparatively low, demenetsprechend must be possible to a precise control. As already stated above, have hydraulic valves with high friction forces such as static friction or sliding particularly large hysteresis in their response, so that they do not respond when energized initially, and show a overshoot when exceeding a minimum voltage, so that a fast and reliable setting on a desired opening position is difficult to reach. When used in a dual clutch, this leads to an unpleasant shift shock, a so-called overlap control from one friction clutch to the other friction clutch. For this reason, current-controlled regulator methods have been used to control such valves, which require a corresponding hardware cost and drive up component costs. In this respect, their operation can be particularly favorable by the use of the method according to the invention and thus given a positive influence on the edge steepness of the current pulses be designed without the need for complex power control.

In einem nebengeordneten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Berechnung einer Dauer und Höhe von Überlagerungspulsen zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorgenannten Ausführungsbeispiele vorgeschlagen. Dabei wird in einem Prüfstandslauf mit einem elektromagnetischen Aktor mit hysteresebehaftetem Ansprechverhalten, insbesondere mit einem elektromagnetischen Hydraulikventil mit hohem Systemreibungskoffizienten, durch Ansteuerung mit Spannungspulsen und Überlagerungspulsen und daraus erzeugten Strompulsen mindestens ein erstes Kennfeld für eine Anzahl positiver und mindestens ein zweites Kennfeld für eine Anzahl negativer Überlagerungspulse bestimmt, wobei eine Anzahl und/oder eine Amplitude der Überlagerungspulse variiert wird, um eine Abweichung der durch die Spannungspulse und die Überlagerungspulse erzeugten Strompulse von einer vorgegebenen Strompulskurve zu minimieren. Die Strompulskurve kann aus einem bereits bekannten, stromgeregelten Verfahren gewonnen werden In a sibling aspect of the invention, a method for calculating a duration and amount of beat pulses for use in a method according to one of the aforementioned embodiments is proposed. At least one first characteristic field for a number of positive and at least one second characteristic field for a number of negative superposition pulses is generated in a test bench run with an electromagnetic actuator with hysteresis-type response, in particular with an electromagnetic hydraulic valve with high system friction coefficients, by triggering with voltage pulses and heterodyne pulses and current pulses generated therefrom determined, wherein a number and / or an amplitude of the overlap pulses is varied in order to minimize a deviation of the current pulses generated by the voltage pulses and the overlap pulses from a predetermined current pulse curve. The current pulse curve can be obtained from an already known, current-controlled method

Mit einem derartigen Optimierungsalgorithmus können beim Betrieb an einem Prüfstand für verschiedene Arbeitspunkte, d.h. Öffnungsstellungen des Aktors Kennfeldparameter ermittelt werden, welche eine möglichst gute Übereinstimmung mit einem beispielsweise rechteckförmig vorgegebenen Soll-Stromverlauf ergeben. Die benötigten Kennfelder können automatisch generiert werden und der zeitliche Aufwand für eine manuelle Bedatung von Kennfeldern reduziert bis ganz vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ist die durch den Prüfstandsbetrieb gegebene Unabhängigkeit und Nicht-Beeinflussung von dem Einsatz in einer realen Umgebung, beispielsweise einem Fahrzeug. Hierdurch kann eine automatische Parametrierung der Kennfelder für eine gewünschte Anzahl von Stützstellen erreicht werden. With such an optimization algorithm, when operating on a test bench for different operating points, i. Opening positions of the actuator map parameters are determined, which result in the best possible agreement with an example rectangular predetermined target current profile. The required maps can be generated automatically and the time required for a manual calculation of maps reduced to completely avoided. Another advantage is the independence given by the test bench operation and non-influencing the use in a real environment, such as a vehicle. In this way, an automatic parameterization of the maps for a desired number of nodes can be achieved.

Hierbei kann vorteilhafterweise das erste und das zweite Kennfeld identisch sein. Für bestimmte Anwendungen mag es ebenso günstig sein, den elektromagnetischen Aktor in kritischen Betriebssituationen mit einer effektiveren Ansteuerung in Form eines einzigen neutralen Kennfeldes zu versorgen. In this case, advantageously, the first and the second map can be identical. For certain applications, it may also be beneficial to provide the electromagnetic actuator in critical operating situations with a more effective control in the form of a single neutral map.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zumindest das erste und/oder das zweite Kennfeld mittels einer mathematischen Funktion approximiert werden und/oder ein modellbasierter Ansatz zur Bestimmung der Kennfelder verwendet werden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass auf den Einsatz der u.U. speicherintensiven Kennfelder in einer Steuervorrichtung verzichtet werden kann, unter der Maßgabe, dass dafür ein rechenintensiverer Prozess zur Funktionsberechnung und/oder Modellberechnung eingesetzt werden kann. So kann anstelle eines Kennfelds eine formelmäßige Beschreibung, eine Polynom-, Spline-, Taylor- oder PWM-Gewichtungsparametersatz oder andere Ansatzfunktionen abgespeichert werden, um die Menge Kennfelddaten zu reduzieren. According to an advantageous development of the invention, at least the first and / or the second map can be approximated by means of a mathematical function and / or a model-based approach can be used to determine the maps. This embodiment has the advantage that the use of the u.U. memory-intensive maps can be dispensed with in a control device, with the proviso that for a computationally intensive process for function calculation and / or model calculation can be used. Thus, instead of a map, a formula description, polynomial, spline, Taylor or PWM weighting parameter set, or other approach functions may be stored to reduce the set of map data.

Gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Aspekts wird eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Elektromagneten, insbesondere zur Steuerung eines elektromagnetischen Hydraulikventils, vorgeschlagen, wobei der Elektromagnet zum Antreiben eines Aktors mit Spannungspulsen beaufschlagt wird. Die Steuervorrichtung umfasst eine Spannungsvorgabeeinrichtung zur vorgebbaren Abgabe von Spannungspulsen an den Elektromagneten. Die Spannungsvorgabeeinrichtung ist zur Abgabe von Überlagerungspulsen eingerichtet, deren Pulslänge kleiner als die Pulslänge der Spannungspulse ist, um den Verlauf der den Spannungspulsen zugeordneten Strompulsen einzustellen, insbesondere um eine vorgebbare bzw. gewünschte Flankensteilheit der Strompulse einzustellen. According to a further aspect of the invention, a control device for controlling the operation of an electromagnet, in particular for controlling an electromagnetic hydraulic valve, is proposed, wherein the electromagnet for driving an actuator is subjected to voltage pulses. The control device comprises a voltage setting device for the predeterminable delivery of voltage pulses to the electromagnet. The voltage setting device is set up for outputting superposition pulses whose pulse length is shorter than the pulse length of the voltage pulses in order to set the course of the current pulses associated with the voltage pulses, in particular to set a predefinable or desired edge steepness of the current pulses.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Steuervorrichtung eine Speichereinrichtung zur permanenten Speicherung von Verlauf und Höhe der Spannungspulse und der Überlagerungspulse umfassen, wobei bevorzugt eine I/O-Interfaceeinrichtung zur externen Programmierung, d.h. zumindest zur Einspeicherung aber auch vorteilhaft zum Auslesen der Daten der Speichereinrichtung vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Speichereinrichtung die oben genannten ersten und zweiten Kennfelder zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors beinhalten oder Parameter- und Funktionsbeschreibungen, die die Kennfelder bzw. Pulsfolgen mittels eines rechnerbasierten Verfahrens nachbilden können. Weiter ist es zweckmäßig, über eine I/O-Interfaceeinrichtung eine Korrekturmöglichkeit zu Änderungen der beiden Kennfelder und/oder Parametereingaben und Änderungen aufzuweisen.According to an advantageous embodiment of the invention, the control device may comprise a memory device for permanently storing the course and height of the voltage pulses and the overlapping pulses, wherein preferably an I / O interface device for external programming, i. at least for storage but also advantageous for reading the data of the memory device is provided. For example, the memory device may include the above-mentioned first and second maps for controlling the electromagnetic actuator or parameter and function descriptions that can simulate the maps or pulse sequences by means of a computer-based method. Furthermore, it is expedient to have a correction possibility for changes in the two maps and / or parameter inputs and changes via an I / O interface device.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Steuervorrichtung eine Treiberstufe zur direkten Ansteuerung eines Elektromagneten eines elektromagnetischen Hydraulikventils und/oder eine Diagnoseeinrichtung zur Überwachung des Betriebs der Steuervorrichtung und/oder des Hydraulikventils umfassen. Um eine besonders kompakte Bauweise der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors zu ermöglichen, ist es günstig, eine Treiberstufe in der Steuervorrichtung selbst vorzusehen, wie es in Fahrzeugsteuergeräten häufig realisiert ist. Auch ist eine Diagnosemöglichkeit zur Überwachung des Betriebs der Steuervorrichtung für Wartungszwecke sehr hilfreich, wobei beispielsweise die Treiberstufe von extern direkt ansprechbar ausgelegt sein kann, bzw. die Impulsfolgen der Steuervorrichtung von extern ausgelesen werden können und die I/O-Interfaceeinrichtung kontaktiert werden kann. Es bietet sich des Weiteren vorteilhaft an, ein Buskopplereinrichtung, beispielsweise einen CAN-Buskoppler in der Steuervorrichtung anzuordnen, um eine Kommunikation mit einem übergeordneten Motorsteuersystem bereitzustellen, um Soll-Schaltpositionen des Aktors zu empfangen und Betriebs- und Störungsdaten auszugeben. Dabei lassen sich Fehlerfälle und/oder ein Wartungsbedarf von angesteuerten Hydraulikventilen so günstig ermitteln. According to an advantageous development of the invention, the control device may include a driver stage for direct control of an electromagnet of an electromagnetic hydraulic valve and / or a diagnostic device for monitoring the operation of the control device and / or the hydraulic valve. In order to allow a particularly compact design of the control of the electromagnetic actuator, it is advantageous to provide a driver stage in the control device itself, as is often realized in vehicle control devices. Also, a diagnostic option for monitoring the operation of the control device for maintenance is very helpful, for example, the driver stage can be configured externally directly addressable, or the pulse trains of the control device can be read from the outside and the I / O interface device can be contacted. It offers further advantageous to arrange a bus coupler, such as a CAN bus coupler in the control device to provide communication with a higher-level engine control system to receive desired switching positions of the actuator and output operating and fault data. In this case, fault cases and / or a need for maintenance of controlled hydraulic valves can be determined so low.

ZEICHNUNGEN DRAWINGS

Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages result from the present description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen: Show it:

1 einen Spannungs- und Stromverlauf zur Ansteuerung eines Elektromagneten nach dem Stand der Technik; 1 a voltage and current waveform for driving a solenoid according to the prior art;

2 einen Spannungs- und Stromverlauf zur Ansteuerung eines Elektromagneten nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; 2 a voltage and current waveform for driving an electromagnet according to an embodiment of the invention;

3 ein elektromagnetisches Hydraulikventil zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel; 3 an electromagnetic hydraulic valve for application of the method according to the invention according to a further embodiment;

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference numerals.

1 zeigt einen typischen Spannungs- und Stromverlauf zur Ansteuerung eines Elektromagneten 126, wie beispielsweise in 3 als elektromagnetisches Hydraulikventil 100 ausgeführt, nach dem Stand der Technik. Dargestellt ist ein vorgegebener Reglerspannungsverlauf U einer Eingangsspannung an einem Elektromagneten über der Zeit t. Der vorgegebene Spannungsverlauf zeigt eine Folge von Rechteckpulsen 24 um eine mittlere Reglerspannung Uregler 14, die zwischen einer oberen und einer unteren Grenzspannung 13, 15 variieren. Die obere Grenzspannung 15 ist kleiner als eine Referenzspannung 16, die von einer Spannungsquelle, beispielsweise einer Bordnetzspannung eines Fahrzeugs abgeleitet ist. Die untere Grenzspannung 13 ist größer null. Die Spannungspulse 24 sind gekennzeichnet durch jeweils eine ansteigende und eine abfallende Flanke 38, 40, eine Spannungspulshöhe 21, 23 sowie durch eine Spannungspulslänge 20, 22. Eine positive Halbwelle (Bereich I) und eine negative Halbwelle (Bereich II) um die mittlere Reglerspannung 14 bilden jeweils eine Schaltperiode, deren Kehrwert einer Pulsfrequenz entspricht. 1 shows a typical voltage and current waveform for driving an electromagnet 126 , such as in 3 as electromagnetic hydraulic valve 100 executed, according to the prior art. Shown is a predetermined regulator voltage curve U of an input voltage to an electromagnet over time t. The predefined voltage curve shows a sequence of square-wave pulses 24 by a mean regulator voltage U regulator 14 that is between an upper and a lower limit voltage 13 . 15 vary. The upper limit voltage 15 is less than a reference voltage 16 , which is derived from a voltage source, such as a vehicle electrical system voltage of a vehicle. The lower limit voltage 13 is greater than zero. The voltage pulses 24 are characterized by one rising and one falling edge 38 . 40 , a voltage pulse height 21 . 23 as well as by a voltage pulse length 20 . 22 , One positive half-wave (range I) and one negative half-wave (range II) around the average regulator voltage 14 each form a switching period whose reciprocal corresponds to a pulse frequency.

Ebenfalls eingezeichnet ist der sich einstellende Stromverlauf aus einzelnen Strompulsen 10, die sich durch die spannungsbasierte Ansteuerung des Elektromagneten 126 mit den Spannungspulsen 24 ergibt. Auf Grund der Gegeninduktivität und der sich hierdurch einstellenden Tiefpasscharakters des Elektromagneten 126 sind die Strompulse 10 gegenüber den angelegten Spannungspulsen 24 stark verrundet bzw. tiefpassgefiltert, da der Strom nach Anlegen einer Spannungsflanke 38, 40 bedingt durch die Gegeninduktivität erst langsam seine volle Höhe erreicht und bei binär abfallender Spannungsflanke langsam beim Abbau der in der Magnetspule gespeicherten magnetischen Energie abnimmt. Mit einer derart spannungsgeführten Ansteuerung können nur unpräzise Schaltpositionen eines Aktors bei langen Ansprechzeiten erreicht werden. Also drawn is the adjusting current curve from individual current pulses 10 , characterized by the voltage-based control of the electromagnet 126 with the voltage pulses 24 results. Due to the mutual inductance and the resulting low-pass characteristic of the electromagnet 126 are the current pulses 10 against the applied voltage pulses 24 strongly rounded or low-pass filtered, since the current after applying a voltage edge 38 . 40 due to the mutual inductance only slowly reaches its full height and slowly decreases in binary falling voltage edge during the degradation of the stored magnetic energy in the magnetic coil. With such a voltage-controlled control only imprecise switching positions of an actuator can be achieved with long response times.

2 stellt einen Spannungs- und Stromverlauf zur Ansteuerung eines Elektromagneten 126 nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar. Dem in 1 dargestellten Spannungspuls 24 wird im Zeitbereich I ein Überlagerungspuls 26 überlagert, dessen Überlagerungspulslänge 30 kürzer als die ursprüngliche Spannungspulslänge 20 ist, dessen Überlagerungspulshöhe 31 aber deutlich größer, nämlich in dem dargestellten Beispiel gleich der Referenzspannung Uref, ist. Die im Bereich der positiven Halbwelle der Zeitbereiche I & II restliche Spannungspulslänge 32 und die Überlagerungspulslänge 30 addieren sich zu der ursprünglichen Spannungspulslänge 20 von 1. 2 provides a voltage and current curve for controlling an electromagnet 126 according to an embodiment of the invention. The in 1 illustrated voltage pulse 24 becomes in the time domain I an overlay pulse 26 superimposed, whose overlap pulse length 30 shorter than the original voltage pulse length 20 is, its overlay pulse height 31 but significantly larger, namely equal to the reference voltage U ref in the illustrated example. The voltage pulse length remaining in the region of the positive half-wave of the time ranges I & II 32 and the overlap pulse length 30 add up to the original voltage pulse length 20 from 1 ,

Die negative Halbwelle des Spannungspulses 24 in den Zeitbereichen III & IV wird mit einem negativen Überlagerungspuls 26 mit der Überlagerungspulslänge 34 und der Überlagerungspulshöhe 35, die günstigerweise bei Spannung null liegt, überlagert. Auch hier addieren sich Überlagerungspulslänge 34 und verbleibende Spannungspulslänge 36 zur ursprünglichen Spannungspulslänge 22 von 1. Der gezeigte Stromverlauf zeigt auf Grund der Ansteuerung mit Überlagerungspulsen in den Zeitbereichen I und III, die zwischen einer Spannung null und der Referenzspannung voll durchgesteuert werden können, und den verminderten Spannungshöhen in den Zeitbereichen II und IV einen deutlich schnelleren Anstieg, bzw. Abfall der Strompulse 10 als in 1. Dies bewirkt, dass das Ventil 100 eine verkürzte Ansprechzeit bietet, eine gewünschte Öffnungsposition genauer einstellt und eine höhere Schaltfrequenz erreichen kann. The negative half-wave of the voltage pulse 24 in the time ranges III & IV is with a negative overlay pulse 26 with the overlap pulse length 34 and the overlay pulse height 35 , which is conveniently at zero voltage, superimposed. Here, too, overlap pulse lengths add up 34 and remaining voltage pulse length 36 to the original voltage pulse length 22 from 1 , The current waveform shown shows due to the control with overlay pulses in the time ranges I and III, which can be fully controlled by a voltage zero and the reference voltage, and the reduced voltage levels in the time ranges II and IV a significantly faster increase, or decrease of the current pulses 10 as in 1 , This causes the valve 100 provides a shortened response time, sets a desired opening position more accurately and can achieve a higher switching frequency.

3 zeigt ein elektromagnetisches Hydraulikventil 100 zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Es handelt sich hierbei um ein Volumenstromregelventil in Grundstellung, wie es beispielsweise zur Steuerung und Regelung von Hydraulikprozessen eingesetzt werden kann. 3 shows an electromagnetic hydraulic valve 100 for applying the method according to the invention according to a further embodiment. This is a Volume flow control valve in basic position, as it can be used for example for controlling and regulating hydraulic processes.

Das Hydraulikventil 100 besteht aus einem Elektromagneten 126, der in einem Gehäuse 112 angeordnet ist und über einen Stößel 124 einen Hydraulikkolben 122, der sich in demselben Ventilgehäuse befindet und den eigentlichen Aktor darstellt, antreibt. Der Elektromagnet 126 umfasst eine ringförmig angeordnete Magnetspule 102, die mit dem Gehäuse 112 beispielsweise durch eine Vergußmasse fest verbunden ist. Im Innern der Magnetspule 102 befindet sich ein Polrohr 104, in dem sich, durch einen dünnen Luftspalt 106 getrennt, ein Anker 108, üblicherweise als Eisenkern ausgebildet, bewegen kann. The hydraulic valve 100 consists of an electromagnet 126 in a housing 112 is arranged and over a pestle 124 a hydraulic piston 122 , which is located in the same valve housing and represents the actual actuator drives. The electromagnet 126 comprises a ring-shaped magnet coil 102 that with the case 112 is firmly connected for example by a potting compound. Inside the magnetic coil 102 there is a pole tube 104 in which, through a thin air gap 106 separated, an anchor 108 , usually designed as an iron core, can move.

Um bei großen Getriebeölwechselintervallen – Extremfall Lebensdauerfüllung – ein ausfallsicheres Verhalten aufzuweisen, sollte das Hydraulikventil 100 günstigerweise eine hohe Robustheit aufweisen. Hohe Robustheit lässt sich zwar mit einem großen Spiel bei den zu bewegenden Teilen erzielen. Jedoch geht dies zu Lasten der Energiebilanz und der Leckagedichtheit. Die hohe Robustheit wird erreicht, indem Schmutzpartikel im Hydrauliköl nicht zum Verklemmen des Hydraulikventils 100 führen können, da ansonsten der Anker 108 sehr große Axialkräfte aufbringen muss, um sich stets frei zu reißen. Das Hydraulikventil 100 weist dennoch eine hohe Regelgüte auf, die mittels mehrerer konstruktiver Maßnahmen erreicht wird. So werden insbesondere die Querkräfte zwischen dem Anker 108 und dem Polrohr 104 minimiert. Ein solches konstruktives Merkmal zur Verringerung der Querkräfte ist ein sehr enges Laufspiel zwischen dem Anker 108 und dem Polrohr 104, das mittels einer sehr dünnen Trennschicht 110 anstelle beispielsweise einer Hülse oder einer dicken Beschichtung erreicht wird. Die Stärke einer solch dünnen Trennschicht 110 kann beispielsweise bei einer Schichtdicke von 0,01 mm bis 0,06 mm liegen. Hierbei sind PTFE-Schichten, aber auch chemische Vernickelung oder ähnliche Werkstoffe denkbar. In order to have a fail-safe behavior at large gear oil change intervals - extreme life cycle filling - the hydraulic valve should 100 favorably have a high robustness. High robustness can indeed be achieved with a great play on the parts to be moved. However, this is at the expense of the energy balance and leak tightness. The high degree of robustness is achieved by dirt particles in the hydraulic oil not jamming the hydraulic valve 100 can lead, otherwise the anchor 108 must apply very large axial forces in order to always tear free. The hydraulic valve 100 Nevertheless, has a high control quality, which is achieved by means of several design measures. In particular, the transverse forces between the anchor 108 and the pole tube 104 minimized. Such a constructive feature for reducing lateral forces is a very tight running clearance between the armature 108 and the pole tube 104 by means of a very thin separating layer 110 instead of, for example, a sleeve or a thick coating is achieved. The strength of such a thin separating layer 110 may be, for example, at a layer thickness of 0.01 mm to 0.06 mm. Here are PTFE layers, but also chemical nickel plating or similar materials conceivable.

Ein derartiges Volumenstromregelventil 100 ist beispielsweise für das Einlegen und Auslegen der Gänge in einem Fahrzeugautomatikgetriebe vorgesehen. Das Hydraulikventil 100 weist zwei Arbeitsanschlüsse A und B, sowie einen Versorgungsanschluß P auf. Überdies weist das Hydraulikventil 100 auch zwei Tankabflüsse T1 und T2, auf. Ein Hydraulikkolben 122 weist drei umlaufende Ringnuten 114, 116, 118 auf. Mittels der mittleren Ringnut 116 ist ein Volumenstrom eines axial zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen A, B angeordneten Versorgungsanschlusses P auf den hinteren Arbeitsanschluss B führbar, wenn sich der Hydraulikkolben 122 in der in 3 dargestellten Grundstellung bei unbestromter Spule 102 befindet. Der vordere Arbeitsanschluss A wird in dieser Grundstellung über die vordere Ringnut 118 auf den hinteren Tankabfluss T2 geführt. Wird jedoch eine ausreichend große Spannung an die Spule 102 angelegt, so befindet sich der Hydraulikkolben 122 in einer gegen die Federkraft der Schraubendruckfeder 120 maximal ausgerückten Stellung. In dieser maximal ausgerückten Stellung wird das Hydrauliköl vom Versorgungsanschluss P auf den vorderen Arbeitsanschluss B geführt. Der hintere Arbeitsanschluss B wird im Gegenzug über die hintere Ringnut 114 auf den vorderen Tankabfluss T1 geführt. Such a flow control valve 100 is intended for example for the insertion and disengagement of the gears in a vehicle automatic transmission. The hydraulic valve 100 has two working ports A and B, and a supply port P. Moreover, the hydraulic valve points 100 also two tank outflows T1 and T2, on. A hydraulic piston 122 has three circumferential annular grooves 114 . 116 . 118 on. By means of the middle ring groove 116 is a volume flow of an axially arranged between the two working ports A, B supply port P on the rear working port B feasible when the hydraulic piston 122 in the in 3 illustrated basic position with de-energized coil 102 located. The front working port A is in this basic position on the front annular groove 118 led to the rear tank drain T2. However, a sufficiently large voltage is applied to the coil 102 created, so is the hydraulic piston 122 in a against the spring force of the helical compression spring 120 maximum disengaged position. In this maximum disengaged position, the hydraulic oil is conducted from the supply port P to the front working port B. The rear working port B is in turn via the rear annular groove 114 led to the front tank drain T1.

Das dargestellte Ventil weist – vergleichbar einem Druckregelventil ein enges Spatmass und hierdurch bedingt hohe Verstellkräfte auf, so dass hohe Mischreibungs- und Gleitreibungskräfte im dynamischen Betrieb resultieren. The valve shown has - comparable to a pressure control valve a tight Spatmass and thereby high adjustment forces, so that high Mischreibungs- and sliding friction forces result in dynamic operation.

Das dargestellte Hydraulikventil 100, ebenso wie ein gattungsähnliches Druckregelventil für ein Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe aufgrund seiens hohen Reibungskoeffizienten und seiner Hysteresebehaftung vorzüglich, mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise mit einer vierstufigen Spannungsüberlagerung nach 2 angesteuert zu werden, wobei die Überlagerungspulslänge sowie die Überlagerungspulshöhe nach dem beschriebenen Verfahren bestimmt werden. Weiter erfolgt die Ansteuerung des Hydraulikventils 100 vorteilhafterweise mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung zur Steuerung des Betriebs des Elektromagneten. Das dargestellte Hydraulikventil 100, das einen engen Luftspalt 106, also hoher Systemreibung und damit entsprechend stark hysteresebehaftetes Verhalten aufweist, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei minimalem Wartungsaufwand und minimaler Ausfallrate entsprechend vorteilhaft betrieben werden. Bei einem Druckregelventil kann eine genaue Einhaltung der Regeposition bei einer verringerten Reaktionszeit bei Änderung des Sollwertes durch das Ansteuerverfahren erreicht werden. The illustrated hydraulic valve 100 , as well as a genus-like pressure control valve for a transmission, in particular dual-clutch transmission due to its high coefficient of friction and its hysteresis adhesion excellent, with an embodiment of the method according to the invention, for example with a four-stage voltage superposition after 2 to be controlled, the overlap pulse length and the overlay pulse height are determined by the method described. Next, the control of the hydraulic valve takes place 100 Advantageously with a control device according to the invention for controlling the operation of the electromagnet. The illustrated hydraulic valve 100 that has a narrow air gap 106 , Thus, high system friction and thus has correspondingly strong hysteresis behavior, can be operated with the inventive method with minimal maintenance and minimal failure rate accordingly advantageous. In the case of a pressure regulating valve, exact compliance with the re-position can be achieved with a reduced reaction time when the setpoint value is changed by the actuation method.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Strompuls  current pulse
1212
Null Spannung Untere Zero voltage lower
1313
Grenzspannunng  Grenzspannunng
1414
Reglerspannung  voltage regulator
1515
Obere Grenzspannung  Upper limit voltage
1616
Referenzspannung  reference voltage
1818
2020
Spannungspulslänge I  Voltage pulse length I
2121
Spannungspulshöhe I  Voltage pulse height I
2222
Spannungspulslänge II  Voltage pulse length II
2323
Spannungspulshöhe II  Voltage pulse height II
2424
Spannungspuls  voltage pulse
2626
Überlagerungspuls  Superposition pulse
3030
Überlagerungspulslänge I  Superposition pulse length I
3131
Überlagerungspulshöhe I  Overlay pulse height I
32 32
Spannungspulslänge II  Voltage pulse length II
3333
3434
Überlagerungspulslänge III  Superposition pulse length III
3535
Überlagerungspulshöhe III  Overlay pulse height III
3636
Spannungspulslänge IV  Voltage pulse length IV
3737
3838
Ansteigende Flanke  Rising edge
4040
Abfallende Flanke  Falling edge
100100
Hydraulikventil  hydraulic valve
102102
Spule  Kitchen sink
104104
Polrohr  pole tube
106106
Luftspalt  air gap
108108
Anker  anchor
110110
Beschichtung  coating
112112
Gehäuse  casing
114114
Hintere Ringnut  Rear ring groove
116116
Mittlere Ringnut  Middle ring groove
118118
Vordere Ringnut  Front ring groove
120120
Schraubendruckfeder Helical compression spring
122122
Aktor = Hydraulikkolben Actuator = hydraulic piston
124124
Stößel  tappet
126126
Elektromagnet  electromagnet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (16)

Spannungsbasiertes Verfahren zur Steuerung eines Stromverlaufs durch einen Elektromagneten (126), insbesondere zur Steuerung einer Betriebsstellung eines elektromagnetischen Hydraulikventils (100), wobei der Elektromagnet (126) zum Antreiben eines Aktors (122) mit Strompulsen (10) entsprechend einer gewünschten Aktorstellung mittels Vorgabe von Spannungspulsen (24) mit wenigstens einem vorgebbaren Pulsparameter beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass den Spannungspulsen (24) Überlagerungspulse (26) überlagert werden, deren Pulslänge (30, 34) kleiner als die Pulslänge (20, 22) der Spannungspulse (24) ist, um den Verlauf des den Spannungspulsen (24) zugeordneten Strompulsen (10) einzustellen, insbesondere um eine vorgebbare Flankensteilheit der Strompulse (10) einzustellen. Voltage-based method for controlling a current flow through an electromagnet ( 126 ), in particular for controlling an operating position of an electromagnetic hydraulic valve ( 100 ), wherein the electromagnet ( 126 ) for driving an actuator ( 122 ) with current pulses ( 10 ) according to a desired actuator position by presetting voltage pulses ( 24 ) is acted upon by at least one predeterminable pulse parameter, characterized in that the voltage pulses ( 24 ) Overlapping pulses ( 26 ) whose pulse length ( 30 . 34 ) smaller than the pulse length ( 20 . 22 ) of the voltage pulses ( 24 ) is to the course of the voltage pulses ( 24 ) associated current pulses ( 10 ), in particular by a predefinable edge steepness of the current pulses ( 10 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungspulse (26) mit den Spannungspulsen (24) zeitlich synchronisiert werden, und/oder dass die Überlagerungspulse (26) mit ansteigenden und/oder abfallenden Flanken (38, 40) der Spannungspulse (24) synchronisiert werden. Method according to Claim 1, characterized in that the superposition pulses ( 26 ) with the voltage pulses ( 24 ) are synchronized in time, and / or that the superposition pulses ( 26 ) with rising and / or falling edges ( 38 . 40 ) of the voltage pulses ( 24 ) are synchronized. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulslänge (20, 22, 30, 34) und/oder Pulshöhe (21, 23, 31, 35) der Spannungspulse (24) und/oder der Überlagerungspulse (26) aus einer Gleichheit einer zeitlich integrierten Fläche unter einer positiven und einer negativen Halbwelle einer vorgebbaren Pulsfrequenz, bezogen auf eine vorgebbare Reglerspannung (14), bestimmt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse length ( 20 . 22 . 30 . 34 ) and / or pulse height ( 21 . 23 . 31 . 35 ) of the voltage pulses ( 24 ) and / or the superposition pulses ( 26 ) from an equality of a time-integrated surface under a positive and a negative half-wave of a predefinable pulse frequency, based on a predefinable regulator voltage ( 14 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungspulse (24) pulsweitenmoduliert, pulshöhenmoduliert, pulsfrequenzmoduliert und/oder pulsphasenmoduliert werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage pulses ( 24 ) pulse width modulated, pulse height modulated, pulse frequency modulated and / or pulse phase modulated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungspulse (24) und/oder die Überlagerungspulse (26) Rechteckpulse darstellen, insbesondere dass der Gesamtspannungspuls vier verschiedene Spannungshöhen annehmen kann. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage pulses ( 24 ) and / or the superposition pulses ( 26 ) Represent square-wave pulses, in particular that the total voltage pulse can assume four different voltage levels. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Grenzwert der Spannungspulse (24) größer null und/oder ein oberer Grenzwert der Spannungspulse (24) kleiner als eine von einer Spannungsquelle abgeleitete Referenzspannung (16) eingestellt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a lower limit value of the voltage pulses ( 24 ) greater than zero and / or an upper limit of the voltage pulses ( 24 ) smaller than a reference voltage derived from a voltage source ( 16 ) is set. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulshöhe (31, 35) der Überlagerungspulse (26) zwischen null und der Referenzspannung (16) variiert wird. Method according to claim 6, characterized in that the pulse height ( 31 . 35 ) of the superposition pulses ( 26 ) between zero and the reference voltage ( 16 ) is varied. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenzspannung durch die Referenzspannung (16) die Pulshöhe (21, 23) und/oder die Pulsdauer (20, 22) und/oder das Tastverhältnis der Spannungspulse (24) reduziert wird, um das Einstellen eines zum Betrieb bei der Grenzspannung gleichbleibenden Stromverlaufs durch den Elektromagneten (126) zu bewirken. Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that when a predetermined limit voltage is exceeded by the reference voltage ( 16 ) the pulse height ( 21 . 23 ) and / or the pulse duration ( 20 . 22 ) and / or the duty cycle of the voltage pulses ( 24 ) is set to the setting by the electromagnets of a current course constant for operation at the limit voltage ( 126 ) to effect. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen Grenzspannung durch die Referenzspannung (16) die Pulshöhe (21, 23) und/oder die Pulsdauer (20, 22) und/oder das Tastverhältnis der Spannungspulse (24) erhöht wird, um das Einstellen eines zum Betrieb bei der Grenzspannung gleichbleibenden Stromverlaufs durch den Elektromagneten (126) zu bewirken. Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that falls below a predetermined limit voltage by the reference voltage ( 16 ) the pulse height ( 21 . 23 ) and / or the pulse duration ( 20 . 22 ) and / or the duty cycle of the voltage pulses ( 24 ) is increased by the setting by the electromagnet of a course of current which is constant for operation at the limit voltage ( 126 ) to effect. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Hydraulikventils (100) oder eines Druckregelventils, insbesondere für den Einsatz in einem Kupplungsgetriebe, mit hoher Systemreibung eingesetzt wird. Use of a method according to one of the preceding claims, characterized in that the method for controlling an electromagnetic hydraulic valve ( 100 ) or a pressure control valve, in particular for use in a clutch transmission, is used with high system friction. Verfahren zur Berechnung einer Dauer und Höhe von Überlagerungspulsen (26) zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Prüfstandslauf mit einem elektromagnetischen Aktor (122), insbesondere mit einem elektromagnetischen Hydraulikventil (100) oder einem Druckregelventil mit hoher Systemreibung, durch Ansteuerung mit Spannungspulsen (24) und Überlagerungspulsen (26) und daraus resultierenden Strompulsen (10) mindestens ein erstes Kennfeld für eine Anzahl positiver und mindestens ein zweites Kennfeld für eine Anzahl negativer Überlagerungspulse (26) bestimmt werden, wobei eine Anzahl und/oder eine Amplitude der Überlagerungspulse (26) variiert wird, um eine Abweichung der durch die Spannungspulse (24) und die Überlagerungspulse (26) erzeugten Strompulse (10) von einer vorgegebenen Strompulskurve zu minimieren, wobei bevorzugt das erste und das zweite Kennfeld identisch sind. Method for calculating duration and height of heterodyne pulses ( 26 ) for use in a method according to one of claims 1 to 10, characterized in that in a test-bench run with an electromagnetic actuator ( 122 ), in particular with an electromagnetic hydraulic valve ( 100 ) or a pressure regulating valve with high system friction, by activation with voltage pulses ( 24 ) and overlay pulses ( 26 ) and resulting current pulses ( 10 ) at least one first map for a number of positive and at least one second map for a number of negative overlay pulses ( 26 ), wherein a number and / or an amplitude of the superposition pulses ( 26 ) is varied to a deviation of the voltage pulses ( 24 ) and the superposition pulses ( 26 ) generated current pulses ( 10 ) to minimize from a given current pulse curve, wherein preferably the first and the second map are identical. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste und/oder das zweite Kennfeld mit einer mathematischen Funktion approximiert werden und/oder ein modellbasierter Ansatz zur Bestimmung der Kennfelder verwendet wird. A method according to claim 11, characterized in that at least the first and / or the second map are approximated with a mathematical function and / or a model-based approach for the determination of the maps is used. Steuervorrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Elektromagneten (126), insbesondere zur Steuerung eines elektromagnetischen Hydraulikventils (100), wobei der Elektromagnet (126) zum Antreiben eines Aktors (122) mit Spannungspulsen (24) beaufschlagt wird, umfassend eine Spannungsvorgabeeinrichtung zur vorgebbaren Abgabe von Spannungspulsen (24) an den Elektromagneten (126), dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsvorgabeeinrichtung zur Abgabe von Überlagerungspulsen (26) eingerichtet ist, deren Pulslänge kleiner als die Pulslänge der Spannungspulse (24) ist, um den Verlauf der den Spannungspulsen (24) zugeordneten Strompulsen (10) einzustellen, insbesondere um eine vorgebbare Flankensteilheit der Strompulse (10) einzustellen. Control device for controlling the operation of an electromagnet ( 126 ), in particular for controlling an electromagnetic hydraulic valve ( 100 ), wherein the electromagnet ( 126 ) for driving an actuator ( 122 ) with voltage pulses ( 24 ), comprising a voltage setting device for the predeterminable delivery of voltage pulses ( 24 ) to the electromagnet ( 126 ), characterized in that the voltage setting device for outputting overlapping pulses ( 26 ) whose pulse length is smaller than the pulse length of the voltage pulses ( 24 ) is to the course of the voltage pulses ( 24 ) associated current pulses ( 10 ), in particular by a predefinable edge steepness of the current pulses ( 10 ). Steuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung zur permanenten Speicherung von Verlauf und Höhe der Spannungspulse (24) und der Überlagerungspulse (26) umfasst ist, wobei bevorzugt eine I/O-Interfaceeinrichtung zur externen Programmierung der Daten der Speichereinrichtung umfasst ist. Control device according to Claim 13, characterized in that a memory device for permanently storing the course and magnitude of the voltage pulses ( 24 ) and the superposition pulses ( 26 ), wherein preferably an I / O interface device for external programming of the data of the memory device is included. Steuervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Treiberstufe zur direkten Ansteuerung des Elektromagneten (126) eines elektromagnetischen Hydraulikventils (100) und/oder eine Diagnoseeinrichtung zur Überwachung des Betriebs der Steuervorrichtung und/oder des Hydraulikventils (100) umfasst ist. Control device according to claim 13 or 14, characterized in that a driver stage for direct control of the electromagnet ( 126 ) of an electromagnetic hydraulic valve ( 100 ) and / or a diagnostic device for monitoring the operation of the control device and / or the hydraulic valve ( 100 ) is included. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuervorrichtung mindestens ein erstes Kennfeld für eine Anzahl positiver Überlagerungspulse und ein zweites Kennfeld für eine Anzahl negativer Überlagerungspulse zur Steuerung des Betriebs eines Elektromagneten, insbesondere zur Steuerung eines elektromagnetischen Hydraulikventils, implementierbar sind. Control device according to one of claims 14 to 16, characterized in that in the control device at least a first map for a number of positive overlap pulses and a second map for a number of negative overlap pulses for controlling the operation of an electromagnet, in particular for controlling an electromagnetic hydraulic valve, can be implemented ,
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