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Die Erfindung betrifft die Überwachung einer Spule. Insbesondere betrifft die Erfindung die Plausibilisierung eines durch die Spule fließenden Stroms.
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Zur Steuerung eines hydraulischen Systems, beispielsweise für ein Getriebe in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, ist ein Proportionalventil vorgesehen, um einen Fluss eines hydraulischen Fluids proportional zu einer elektrischen Kenngröße zu steuern. Insbesondere kann ein durch das hydraulische Ventil ermöglichter Druck oder hydraulischer Fluss proportional zu einem durch das hydraulische Ventil fließenden elektrischen Strom sein. Dazu umfasst das Proportionalventil üblicherweise eine elektrische Spule, die bei Stromfluss ein Magnetfeld erzeugt, welches einen Anker, der auf ein Durchflusselement des Ventils wirkt, in eine Position bringt, zum Stromfluss proportional ist. Derartige Proportionalventile steuern häufig sensible Vorgänge, beispielsweise den Wechsel einer eingelegten Gangstufe des Getriebes. Es ist daher erforderlich, die korrekte Funktion des Proportionalventils zu überwachen. Dabei ist entscheidend, dass eine Ansteuerung und eine Überwachung des Proportionalventils möglichst unterschiedliche Signalpfade ausnützt, um von einem möglichen Fehlerzustand nicht in gleicher Weise („Common Cause“) beeinflusst zu werden, wodurch der Fehlerzustand nicht bemerkt werden würde.
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DE 10 2006 029 389 A1 betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Nebenflusses an einer Spule durch Vergleich von Stromwerten eines durch die Spule fließenden Stroms während einer Schaltphase und einer Freilaufphase.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Technik zur Überwachung einer mittels PWM-Signal ein- und ausgeschalteten Spule bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens, eines Computerprogrammprodukts und einer Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Ein durch eine Spule fließender Strom wird auf der Basis eines PWM-Signals mittels eines Schalters ein- und ausgeschaltet. Ein Verfahren zum Überwachen der Spule umfasst Schritte des Abtastens von durch die Spule fließenden Strömen zu mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, wobei der Schalter zu beiden Zeitpunkten ein- oder zu beiden Zeitpunkten ausgeschaltet ist, des Abtastens von Schaltzeitpunkten, zu denen der Schalter ein- oder ausgeschaltet wird, des Bestimmens, auf der Basis der Schaltzeitpunkte, einer Einschaltdauer, während derer der Schalter eingeschaltet ist, und eine Ausschaltdauer, während derer der Schalter ausgeschaltet ist, des Bestimmens eines Widerstands der Spule auf der Basis der Ströme, der Einschaltdauer und/oder der Ausschaltdauer des Schalters und des Bestimmens eines Fehlerzustands, falls der bestimmte Widerstand um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem Vergleichswert für den Widerstand der Spule abweicht, der auf andere Weise bestimmt wurde.
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Dadurch kann auf einfache Weise der Widerstand der Spule bestimmt werden, ohne die Induktivität der Spule zu kennen. Ein Fehlerzustand, der insbesondere durch einen Nebenschluss zwischen Anschlüssen der Spule oder eines Anschlusses der Spule und einem Potential der Betriebsspannung vorliegen kann, kann so verbessert bestimmt werden. Dabei können die abgetasteten Werte, die für die Bestimmung des Widerstands und des Vergleichswerts herangezogen werden, weitestgehend oder vollständig voneinander unabhängig sein. Die Bestimmung des Fehlerzustands im Bereich der Spule kann so eine hohe Trennschärfe aufweisen. Die Wahrscheinlichkeit für einen irrtümlich bestimmten Scheinfehler kann gering gehalten sein.
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Der Vergleichswert wird bevorzugterweise auf der Basis eines mittleren Sollstroms durch die Spule, einer Ist-Betriebsspannung und einem Tastverhältnis zwischen einer abgetasteten Einschaltdauer und einer abgetasteten Ausschaltdauer des Schalters bestimmt. Diese Bestimmung kann mit geringem Aufwand durchgeführt werden, wobei der solchermaßen bestimmte Vergleichswert ohne Verwendung eines Signalpfads zur Bestimmung des Widerstands bereitgestellt werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Ströme als Minimum bzw. Maximum eines durch die Spule fließenden Stroms während einer PWM-Periode bestimmt. Die PWM-Periode hat üblicherweise konstante Länge und entspricht der Summe der Einschaltdauer t1 und der Ausschaltdauer t2 in aneinander angrenzenden Schaltdauern.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Frequenz des PWM-Signals während des Abtastens angepasst, um Unterschiede zwischen den abgetasteten Strömen zu maximieren. Unter Beibehaltung des Tastverhältnisses wird die Frequenz des PWM-Signals bevorzugterweise auf eine Zeitkonstante der Spule angepasst, die sich aus ihrer Induktivität und ihrem Widerstand zusammensetzt. Die Bestimmung des Widerstands der Spule kann dadurch in ihrer Genauigkeit verbessert sein.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird auf der Basis des Widerstands eine Temperatur der Spule bestimmt. Diese Bestimmung kann beispielsweise mittels einer Wertetabelle oder eines Kennfelds erfolgen. Dadurch können Rückschlüsse auf ein Umfeld der Spule gezogen werden. Ist die Spule beispielsweise Teil eines hydraulischen Proportionalventils, so kann ein Flussverhalten durch das Proportionalventil anhand der bestimmten Temperatur eingeschätzt werden. Die Betätigung des Ventils bzw. die Ansteuerung der Spule kann somit in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur durchgeführt werden.
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Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
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Eine Vorrichtung zur Überwachung einer Spule, durch die ein Strom fließt, wobei der Strom auf der Basis eines PWM-Signals mittels eines Schalters ein- und ausgeschaltet wird, umfasst eine Strommesseinrichtung zur Abtastung von durch die Spule fließenden Strömen zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, wobei der Schalter zu beiden Zeitpunkten ein- oder zu beiden Zeitpunkten ausgeschaltet ist, eine Abtasteinrichtung zur Abtastung von Schaltzeitpunkten, zu denen der Strom mittels des Schalters ein- oder ausgeschaltet wird, und eine Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung, auf der Basis der Schaltzeitpunkte, einer Einschaltdauer, während derer der Schalter eingeschaltet ist, und einer Ausschaltdauer, während derer der Schalter ausgeschaltet ist, sowie eines Widerstands der Spule auf der Basis der Ströme, der Einschaltdauer und der Ausschaltdauer. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, einen Fehlerzustand zu bestimmen, falls der bestimmte Widerstand um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem Vergleichswert für den Widerstand der Spule abweicht, der auf andere Weise bestimmt wurde.
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Die Vorrichtung kann insbesondere einen programmierbaren Mikrocomputer umfassen, der dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Computerprogrammprodukt auszuführen. Insbesondere kann eine bekannte Vorrichtung zur Ansteuerung der Spule um die genannten Merkmale erweitert werden, um zusätzlich auch eine Überwachung der Spule bzw. der Ansteuerung durchzuführen.
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Bevorzugterweise ist eine erste Strommesseinrichtung zur Bestimmung des während der Einschaltdauer fließenden Stroms und eine davon unabhängige zweite Strommesseinrichtung zur Bestimmung des während der Ausschaltdauer fließenden Stroms vorgesehen. Die beiden Ströme, die zur Bestimmung des Widerstands erforderlich sind, können damit einmal während der Einschaltdauer und einmal während der Ausschaltdauer bestimmt werden. Dabei sind die beiden bestimmten Paare von Strömen voneinander unabhängig, da sie mittels voneinander unabhängiger Strommesseinrichtungen abgetastet wurden. Dadurch ist es insbesondere möglich, den Widerstand einmal bezüglich Strömen während der Einschaltdauer und einmal bezüglich Strömen während der Ausschaltdauer des Schalters zu bestimmen und die beiden Werte miteinander zu vergleichen, wobei einer der beiden Werte als Vergleichswert verwendet wird. Weichen die Widerstände um mehr als ein vorbestimmtes, insbesondere absolutes oder relatives Maß voneinander ab, so wird der Fehlerzustand der Spule bzw. ihrer Ansteuerung bestimmt.
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Es ist bevorzugt, dass die Spule Teil eines Proportionalventils zur Steuerung eines hydraulischen Flusses ist. Das Proportionalventil kann insbesondere zur Steuerung eines Getriebes in einem Antriebsstrang an Bord eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Die Steuerung durch das Proportionalventil kann durch die oben beschriebene Technik auch hohen Sicherheitsanforderungen gerecht werden. Im Fall einer Getriebesteuerung kann beispielsweise der Wechsel einer eingelegten Gangstufe des Getriebes auf verbesserte Weise gesteuert bzw. überwacht werden.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine Vorrichtung zur Überwachung eines hydraulischen Proportionalventils;
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2 Strom- und Spannungsverläufe an einer Spule eines Proportionalventils und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen der Spule des Proportionalventils nach 1
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1 zeigt eine Steuerung 100 zur Überwachung einer Spule 105. Die Spule 105 ist in der vorliegenden Ausführungsform Teil eines Hydraulikventils 110, das insbesondere als Proportional- oder auch Servoventil ausgeführt sein kann. Wird die Spule 105 von einem Strom durchflossen, so erzeugt sie ein Magnetfeld, dessen Stärke vom Stromfluss abhängig ist. Das Magnetfeld übt eine Kraft auf einen Anker aus, der Teil eines Durchflusselements 115 ist, wodurch ein hydraulischer Druck oder ein hydraulischer Fluss eines Fluids gesteuert werden. In modellhafter Weise ist die Spule 105 als Serienschaltung einer Induktivität L und eines ohmschen Widerstands R dargestellt. Diese beiden Elemente charakterisieren die Spule 105 in elektrischer Weise.
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Die Spule 105 ist mit der Steuerung 100 verbunden. Die Steuerung 100 wird mit einer Betriebsspannung 120 betrieben, die optional mittels eines Verpolungsschutzes 125 abgesichert sein kann. Ein erster Anschluss der Spule 105 kann mittels eines ersten Schalters 130 an Masse gelegt werden. Ein zweiter Anschluss der Spule 105 kann bevorzugterweise mittels eines zweiten Schalters 135 an ein positives Potential der Betriebsspannung 120 gelegt werden. Ein optionaler dritter Schalter 140 kann einen Stromfluss zwischen den Anschlüssen der Spule 105 ermöglichen. Alternativ kann an Stelle des dritten Schalters 140 auch eine Freilaufdiode verwendet werden. Die Schalter 130, 135 und 140 sind bevorzugterweise als Halbleiterschalter ausgeführt, wobei der erste Schalter 130 und der dritte Schalter 140 bevorzugt als Feldeffekttransistoren mit Stromfühler („current sensing FET“) ausgeführt sind, um den jeweils durch sie fließenden Strom bestimmen zu können. Entsprechende Strommessanschlüsse sind herausgeführt.
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Ohne auf die Funktion und Wirkungsweise der zweiten Schalters 135 genauer einzugehen, kann der Strom durch die Spule 105 mittels des ersten Schalters 130 ein- und ausgeschaltet werden. Das Schalten erfolgt in Abhängigkeit eines PWM-Signals, das von einer Steuereinrichtung 145 bereitgestellt wird. Um eine Induktionsspannung der Spule 105 abzubauen, wird der dritte Schalter 140 bevorzugterweise geschlossen, wenn der erste Schalter 130 geöffnet wird. Die Steuereinrichtung 145 ist dazu eingerichtet, eine vorbestimmte Betätigung des hydraulischen Ventils 110 zu bewirken, indem sie das PWM-Signal derart bereitstellt, dass der durch das Ventil 110 fließende mittlere Strom einem vorbestimmten Wert entspricht. Um den mittleren Strom zu regeln, ist wenigstens eine Strommesseinrichtung 150 vorgesehen. Vorliegend sind zwei voneinander unabhängige Strommesseinrichtungen 150 vorgesehen, die mit den Schaltern 130 und 140 integriert ausgeführt sind, wie oben beschrieben ist. Alternativ kann zur Strombestimmung auch ein Längswiderstand (Shunt) mit einem Messverstärker vorgesehen sein. Auf der Basis eines mittels der Strommesseinrichtung(en) 150 bestimmten, mittleren durch die Spule 105 fließenden Stroms wird das PWM-Signal durch die Steuereinrichtung 145 in ihrem Tastverhältnis beeinflusst, um ein vorbestimmtes Magnetfeld zu erzeugen. Das Tastverhältnis gibt dabei an, in welchem Verhältnis Einschaltzeiten zu Ausschaltzeiten des ersten Schalters 130 stehen.
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Eine Verarbeitungseinrichtung 155 ist dazu eingerichtet, die Spule 105 bzw. den durch sie fließenden Strom zu überwachen. Dazu ist die Verarbeitungseinrichtung 155 insbesondere eingerichtet, den Widerstand R der Spule 105 zu bestimmen. Die Verarbeitungseinrichtung 155 kann von der Steuereinrichtung 145 umfasst oder mit ihr integriert ausgeführt sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Verarbeitungseinrichtung 155 einen programmierbaren Mikrocomputer umfasst. Weiter ist bevorzugt, dass die Verarbeitungseinrichtung 155 mit der oder den Strommesseinrichtungen 150 verbunden ist. Darüber hinaus ist sie mit einer Abtasteinrichtung 160 verbunden, um unabhängig von dem PWM-Signal am ersten Schalter 130 Ein- und Ausschaltzeitpunkte des ersten Schalters 130 bestimmen zu können. Vorliegend umfasst die Abtasteinrichtung 160 eine Leitung zum Abtasten einer Spannung an der Spule 105. Die Leitung kann insbesondere mit einem flankengesteuerten Eingang der Verarbeitungseinrichtung 155 verbunden sein, um Schaltzeitpunkte des Schalters 130 als Ereignisse abtasten zu können.
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Die Verarbeitungseinrichtung 155 ist dazu eingerichtet, auf der Basis von Schaltzeitpunkten des Schalters 130 eine Einschaltzeit und eine Ausschaltzeit des Schalters zu bestimmen. Ferner ist sie dazu eingerichtet, zwei Ströme zu bestimmen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der gleichen Ein- oder Ausschaltphase durch die Spule 105 fließen, und dann auf der Basis der Betriebsspannung 120 den Widerstand der Spule 105 zu bestimmen. Dieser Widerstand R ist üblicherweise temperaturabhängig, sodass, beispielsweise auf der Basis eines Kennfelds oder einer Tabelle, vom Widerstand R auf die Temperatur im Bereich der Spule 105 rückgeschlossen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auf der Basis der Betriebsspannung 120 vom bestimmten Widerstand R auf den mittleren durch die Spule 105 fließenden Strom zurückgeschlossen werden. Der Widerstand R wird dann mit einem Vergleichswert verglichen, wobei ein Fehlerzustand im Bereich der Spule 105 bestimmt wird, wenn sich die beiden Werte um mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinander unterscheiden.
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Die genaue Vorgehensweise zur Überwachung der Spule 105 wird nun mit Bezug auf 2 genauer erläutert. 2 zeigt drei Verläufe, wobei in horizontaler Richtung jeweils eine Zeit angetragen ist. Es sind vier Zeitpunkte T1, T2, T3 und T4 eingezeichnet, wobei die Zeitpunkte T2 und T3 zusammen fallen. In einem oberen Bereich ist eine Selbstinduktionsspannung der Spule 105, in einem mittleren Bereich ein durch die Spule 105 fließender Strom und in einem unteren Bereich eine Speisespannung der Spule 105 in vertikaler Richtung angetragen. Ist der Schalter 130 geöffnet, so ist die Speisespannung niedrig, ist er geschlossen, ist die Speisespannung hoch und entspricht der Betriebsspannung 120.
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Im Rahmen eines Einschaltvorgangs wird der Schalter 130 zum Zeitpunkt T1 geschlossen und zu einem zweiten Zeitpunkt T2 geöffnet. Im Rahmen eines Ausschaltvorgangs wird der Schalter 130 zu einem dritten Zeitpunkt T3 geöffnet und zu einem vierten Zeitpunkt T4 geschlossen. Ein- und Ausschaltvorgänge werden üblicherweise periodisch abgewechselt, sodass nicht nur der Zeitpunkt T2 dem Zeitpunkt T3, sondern auch der Zeitpunkt T4 dem Zeitpunkt T1 entspricht. Dadurch entsprechen sich auch die Ströme I1 und I4 sowie die Ströme I2 und I3. Im dargestellten Beispiel wird exemplarisch von einem Tastverhältnis von 50% ausgegangen, das heißt, eine Zeitdauer t1 des Einschaltvorgangs zwischen T1 und T2 und eine Zeitdauer t2 des Ausschaltvorgangs zwischen T3 und T4 sind gleich lang.
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Mit dem Schließen des Schalters 130 zum Zeitpunkt T1 beginnt der Strom durch die Spule 105, von I1 aus zunächst rasch und dann immer langsamer zu I2 anzusteigen. Mit dem Öffnen des Schalters 130 zum Zeitpunkt T3 beginnt der Strom durch die Spule 105, von I3 entspricht, zunächst rasch und dann immer langsamer auf I4 abzufallen. Das Ein- und Ausschalten des Schalters 130 kann anhand der steigenden bzw. fallenden Flanken der sich einstellenden Ausgangsspannung aufgrund der Spuleninduktivität bestimmt werden. Alternativ können die Zeitpunkte T1 bis T4 danach bestimmt werden, dass zu ihnen der Strom durch die Spule 105 einen minimalen bzw. maximalen Betrag aufweist.
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Es gelten folgende Zusammenhänge: Einschaltvorgang:
wobei
- I2
- der Strom durch die Spule 105,
- t1
- die Einschaltdauer,
- τ1
- der Zeitkonstante der Spule 105,
- I1
- der zu Beginn der Einschaltdauer fließende Strom und
- I0
- der maximal durch die Spule 105 fließende Strom ist.
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Dabei gilt: I0 = Vbatt / Rvent (Gleichung 2) wobei
- Vbatt
- die Betriebsspannung und
- Rvent
- der Widerstand der Spule 105 ist.
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Die Zeitkonstante τ1 ist bestimmt durch:
τ1 = L / R (Gleichung 3) Ausschaltvorgang:
wobei
- I4
- der Strom durch die Spule 105,
- t2
- die Ausschaltdauer und
- τ2
- der Zeitkonstante der Spule 105 ist.
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Im Normalbetrieb gilt mit sehr guter Näherung, dass die Zeitkonstante τ1 für den Einschaltvorgang gleich der Zeitkonstante τ2 für den Ausschaltvorgang ist: τ2 = τ1 (Gleichung 5)
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Außerdem gelten im fehlerfreien Betrieb: I4 = I1 (Gleichung 6) und I3 = I2. (Gleichung 7)
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Somit lässt sich der Widerstand R folgendermaßen bestimmen:
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Der Widerstand R der Spule 105 kann also bestimmt werden, indem, während der Schalter 130 geschlossen ist, ein erster Strom I1 zum Zeitpunkt T1, ein zweiter Strom I2 zum Zeitpunkt T2 und die Zeitdauern t1 und t2 mit der Batteriespannung verrechnet werden.
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Mit Gleichungen 6 und 7 ergibt sich:
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Der Widerstand R der Spule 105 kann also bestimmt werden, indem, während der Schalter 130 geöffnet ist, ein dritter Strom I3 zum Zeitpunkt T3, ein vierter Strom I4 zum Zeitpunkt T4 und die Zeitdauern t1 und t2 mit der Batteriespannung verrechnet werden.
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Es ist zu beachten, dass die Zeitpunkte, zu denen die Ströme durch die Spule 105 abgetastet werden, prinzipiell frei innerhalb eines Ein- oder Ausschaltvorgangs gewählt werden können. Zur Erhöhung der Genauigkeit und zur Minimierung von Fehlern ist jedoch bevorzugt, dass die Ströme möglichst unterschiedlich sind, wofür die Abtastzeitpunkte nicht zu nahe aneinander liegen sollten. Wie in 2 zu sehen ist, schmiegt sich der Strom durch die Spule 105 nach einem Schaltvorgang an I2 bzw. I4 an, wobei die Annäherung immer langsamer erfolgt. Die Vergrößerung des Abstands der Abtastzeitpunkte bringt mit fortschreitender Zeit immer weniger Unterschiede im fließenden Strom. Im vorliegenden Fall ist dieser Effekt jedoch unbeachtlich, da bei der PWM-Steuerung der Spule 105 die Zeitdauern t1 und t2 üblicherweise kurz gegenüber τ sind. So ist selbst bei einem Tastverhältnis von 0% oder 100% gegen Ende einer Ein- bzw. Ausschaltphase noch eine Änderung des Stroms durch die Spule 105 messbar. Es ist daher bevorzugt, im vorliegenden Messumfeld die Abtastzeitpunkte so weit wie möglich auseinander liegend zu wählen, insbesondere zusammen fallend mit den Schaltzeitpunkten des Schalters 130. In einer Ausführungsform kann die Länge einer PWM-Periode, also t1 + t2, für die Bestimmung der Ströme durch die Spule nach der beschriebenen Technik angepasst werden. Insbesondere kann die Länge der PWM-Periode an die Zeitkonstante τ der Spule angepasst sein.
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Es genügt also, zwei Ströme und das Tastverhältnis t1/t2 zu bestimmen, um auf der Basis der Betriebsspannung 120 den Widerstand R der Spule 105 bestimmen zu können. Anschließend kann der bestimmte Widerstand R mit einem auf andere Weise bestimmten Vergleichswert verglichen werden. Stimmen die beiden Werte nicht genau genug miteinander überein, so liegt ein Fehlerzustand im Bereich der Spule 105 bzw. ihrer Ansteuerung vor.
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3 zeigt ein Verfahren 300 zum Überwachen der Spule 105. Das Verfahren 300 ist insbesondere zum Ablaufen auf der Verarbeitungseinrichtung 155 eingerichtet. In exemplarischer Weise wird das Verfahren 300 bezüglich der Zeitdauer t1 beschrieben, während der erste Schalter 130 eingeschaltet ist.
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In einem ersten Schritt 305 wird der erste Zeitpunkt T1 und in einem nachfolgenden Schritt 310 der zweite Zeitpunkt T2 bestimmt. Wie oben bereits beschrieben wurde, können die Zeitpunkte T1 und T2 auf der Basis der mittels der Abtasteinrichtung 160 bestimmten fallenden bzw. steigenden Flanken der sich einstellenden Ausgangsspannung als Ereignisse bestimmt werden. Es können jedoch auch Zeitpunkte verwendet werden, die nicht mit den Schaltzeitpunkten des Schalters 130 zusammen fallen und auf eine beliebige andere Weise bestimmt sein können. Für den Zeitpunkt T1 wird in einem Schritt 315 der erste Strom I1 und für den Zeitpunkt T2 der zweite Strom I2 bestimmt. In einer anderen Ausführungsform können auch ein Maximum und ein Minimum des Stroms durch die Spule 105 bestimmt werden, wobei die Zeitpunkte T1 und T2 jeweils durch Erreichen der Extrema bestimmt werden. In einem Schritt 325 wird die Zeitdauer t2 zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 bestimmt.
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Die Zeitdauer t2 wird bevorzugterweise auf entsprechende Weise bestimmt, indem die oben beschriebenen Schritte des Verfahrens 300 während einer vorausgehenden oder nachfolgenden Einschaltperiode des Schalters 130 durchgeführt werden. Dabei können auch Ströme durch die Spule 105 bestimmt werden, wobei die Ströme für die Bildung eines Vergleichswerts verwendet werden können, wie unten mit Bezug auf Schritt 360 genauer beschrieben ist. Es ist daher allgemein bevorzugt, dass das Verfahren 300 an mindestens zwei aufeinander folgenden Ein- und Ausschaltdauern des Schalters 130 durchgeführt wird.
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In einem Schritt 330 wird der Widerstand R der Spule 105 auf der Basis der Beziehung von Gleichung 9 bestimmt. Optional können auf der Basis des Widerstands auch die Temperatur im Bereich der Spule 105 oder der durch die Spule 105 fließende Strom bestimmt werden.
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Bevorzugterweise wird anschließend der bestimmte Widerstand in einem Schritt 335 mit einem Vergleichswert verglichen. Weicht der bestimmte Widerstand um mehr als ein vorbestimmtes Maß, insbesondere um einen absoluten oder relativen Schwellenwert, vom Vergleichswert ab, wird in einem Schritt 340 das Vorliegen eines Fehlerzustands bestimmt. Der Fehlerzustand kann insbesondere vorliegen, wenn ein Nebenschluss einer der Anschlüsse der Spule 105 an eines der Potentiale der Betriebsspannung 120 oder ein Nebenschluss zwischen den Anschlüssen vorliegt. Auch eine Unterbrechung oder ein erhöhter Leitungswiderstand in einem der Anschlüsse können dazu führen, dass der Fehlerzustand erkannt wird. Der Fehlerzustand kann auch ausgelöst werden, wenn der Schalter 130 nicht vollständig schließt oder nicht vollständig trennt. Nach dem Bestimmen des Fehlerzustands kann im Schritt 340 ein Fehlersignal ausgegeben werden.
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Der Vergleichswert kann in einem Schritt 360 bestimmt werden, indem der Widerstand R auf der Basis von Gleichung 8 bezüglich zwei Stromwerten bestimmt wird, die mittels einer anderen Strommesseinrichtung 150 abgetastet werden als im oben beschriebenen Durchlauf Teil des Verfahrens 300. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann der Widerstand R beispielsweise während einer Einschaltdauer t1 des Schalters 130 mittels der in den ersten Schalter 130 integrierten Strommesseinrichtung 150 bestimmt werden, wobei der Vergleichswert für den Widerstand R während einer Ausschaltdauer t2 des Schalters 130 mittels der in den dritten Schalter 140 integrierten Strommesseinrichtung 150 bestimmt wird. Da die Strommesspfade voneinander unabhängig sind, sind auch der bestimmte Widerstand und der bestimmte Vergleichswert in hohem Maß voneinander unabhängig.
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Der Vergleichswert wird in einer anderen Ausführungsform bestimmt, indem zunächst in einem Schritt 345 ein Tastverhältnis der Zeitdauern t1 und t2 bestimmt wird. Dazu muss der obere Teil des Verfahrens 300 gegebenenfalls wiederholt durchgeführt werden, bis die Zeitpunkte T1 bis T3 erfasst wurden. Das Tastverhältnis ist bestimmt als die Zeitdauer t1, während derer der Schalter 130 geschlossen ist, geteilt durch die Zeitdauer t2, während derer der Schalter 130 geöffnet ist oder umgekehrt. Außerdem wird in einem Schritt 350 die Betriebsspannung 120 abgetastet. In einem Schritt 355 wird ein Sollstrom, der mittels der Steuereinrichtung 145 durch die Spule 105 bewirkt werden soll, bereitgestellt. Auf der Basis des Tastverhältnisses, der Betriebsspannung 120 und des Sollstroms wird dann im Schritt 360 der Vergleichswert auf folgende Weise bestimmt: Vergleichswert := (Betriebsspannung/Sollstrom)·Tastverhältnis.
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Diese Bestimmung ist einfach durchzuführen und kann eine Abweichung vom tatsächlichen Vergleichswert im Bereich von ca. 10% liefern. Ein genaueres Verfahren, das geringere Abweichungen ermöglicht, erfordert üblicherweise ein wesentlich komplexeres Modell, das Übergangswiderstände, einen Freilaufwiderstand und eine Eigenerwärmung der Spule 105 berücksichtigt. Dadurch kann jedoch auch eine Wahrscheinlichkeit für irrtümlich bestimmte Fehlerzustände ansteigen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Steuerung
- 105
- Spule
- 110
- hydraulisches Ventil
- 115
- Durchflusselement
- 120
- Betriebsspannung
- 125
- Verpolungsschutz
- 130
- erster Schalter
- 135
- zweiter Schalter
- 140
- dritter Schalter
- 145
- Steuereinrichtung
- 150
- Strommesseinrichtung
- 155
- Verarbeitungseinrichtung
- 160
- Abtasteinrichtung
- 300
- Verfahren
- 305
- Bestimmen erster Zeitpunkt
- 310
- Bestimmen zweiter Zeitpunkt
- 315
- Bestimmen Strom zu erstem Zeitpunkt
- 320
- Bestimmen Strom zu zweitem Zeitpunkt
- 325
- Bestimmen Zeitdauer
- 330
- Bestimmen Widerstand
- 335
- Vergleichen mit Vergleichswert
- 340
- Bestimmen Fehlerzustand
- 345
- Bestimmen Tastverhältnis
- 350
- Bestimmen Betriebsspannung
- 355
- Bestimmen Sollstrom
- 360
- Bestimmen Vergleichswert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029389 A1 [0003]
