DE102014220929A1

DE102014220929A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines induktiven Aktors

Info

Publication number: DE102014220929A1
Application number: DE102014220929.3A
Authority: DE
Inventors: Anton Mayer-Dick
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: CN105528006B; CN105528006A; US9870852B2; DE102014220929B4; US20160111237A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines induktiven, ein Betätigungselement und eine Aktorspule aufweisenden Aktors, bei dem zum Bewegen des Betätigungselements gegen eine Federkraft die Aktorspule zunächst mit einer Spannung mit einem ersten Wert und bei Beginn der Bewegung des Betätigungselements mit einer Spannung mit einem größeren, zweiten Wert beaufschlagt wird, wobei der zweite Spannungswert in Abhängigkeit davon gewählt wird, wie schnell das Betätigungselement bewegt werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines induktiven, ein Betätigungselement und eine Magnetspule aufweisenden Aktors, bei dem zum Bewegen des Betätigungselements gegen eine Federkraft die Magnetspule zunächst mit einer Spannung mit einem ersten Wert und bei Beginn der Bewegung des Betätigungselements mit einer Spannung mit einem größeren, zweiten Wert beaufschlagt wird.
In einem Kraftfahrzeug Anwendung findende induktive Aktoren wie beispielsweise Kraftstoffinjektoren, Ventile oder Pumpen werden mit Hilfe der in einem Kraftfahrzeug vorhandenen Batteriespannung oder einer davon abgeleiteten Spannung, die höher oder niederer als die Batteriespannung sein kann, bestromt, wodurch aufgrund der Leitungswiderstände, des Wicklungswiderstands der Magnetspule des Aktors und deren Induktivität ein exponentieller Anstieg des Stromes erfolgt. Hierdurch baut sich ein Magnetfeld auf, durch das auf das Betätigungselement des Aktors, beispielsweise einen Anker, eine Kraft ausgeübt wird, die in Gegenrichtung zur Federkraft, beispielsweise einer Schließfeder, wirkt. Wenn die beiden Kräfte im Gleichgewicht sind, beginnt sich das Betätigungselement von einer ersten in Richtung einer zweiten Ruheposition zu bewegen und wird durch den weiter ansteigenden Strom und das dadurch stärker werdende Magnetfeld beschleunigt, bis die zweite Position erreicht ist. Wenn sich das Betätigungselement zu bewegen beginnt, wird die Spannung meistens erhöht, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Betätigungselements zu erhöhen.
Nachfolgend wird die an der Magnetspule anliegende Spannung wieder reduziert und zumeist durch periodisches Ein- und Ausschalten ein um zwei Regelpunkte variierender Stromfluss durch die Magnetspule erzeugt, so dass das dadurch erzeugte Magnetfeld das Betätigungselement in der zweiten Position hält. Für dieses Halten in der zweiten Position ist nur ein geringerer Strom erforderlich, als es für das Bewegen der Fall ist, da im letzteren Fall nicht nur Arbeit gegen die Federkraft verrichtet sondern auch das Betätigungselement gegen dessen Trägheit beschleunigt werden muss.
Die Erhöhung der Spannung zur Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit des Betätigungselements erfolgt häufig durch einfaches Umschalten von einer ersten auf eine zweite Spannung, wodurch deren Verhältnis konstant beispielsweise bei einem Wert von 2 ist. Dies bedeutet jedoch, dass unter Umständen mehr Energie verbraucht wird, als für eine gewünschte Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit erforderlich wäre.
Ein weiteres Problem sind Toleranzen der Widerstände der Leitungen – insbesondere des Kabelbaums im Fahrzeug, in dem der Aktor eingebaut ist – und der Magnetspule, deren Induktivität außerdem von Aktor zu Aktor variieren kann; insbesondere kann sich auch durch Alterungserscheinungen insbesondere durch Veränderung des Kabelbaums im Fahrzeug im Betrieb ein anderer Stromwert ergeben, bei dem sich das Betätigungselement zu bewegen beginnt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, bei dem möglichst effizient mit der zur Betätigung des Aktors erforderlichen Energie umgegangen wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.
Gemäß Anspruch 1 soll bei einem Verfahren zur Ansteuerung eines induktiven, ein Betätigungselement und eine Magnetspule aufweisenden Aktors, bei dem zum Bewegen des Betätigungselements gegen eine Federkraft die Magnetspule zunächst mit einer Spannung mit einem ersten Wert und bei Beginn der Bewegung des Betätigungselements mit einer Spannung mit einem größeren, zweiten Wert beaufschlagt wird, der zweite Spannungswert in Abhängigkeit davon gewählt werden, wie schnell das Betätigungselement bewegt werden soll.
Es wird also nicht immer derselbe Erhöhungsfaktor für die an die Magnetspule des Aktors anzulegende Spannung gewählt, sondern dieser für jede gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit an diese angepasst.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der zweite Spannungswert in Abhängigkeit von dem Wert des Stromes, bei dem sich das Betätigungselement zu bewegen beginnt, gewählt.
Wenn also beispielsweise der Kabelbaum einen größeren Widerstand hat als zunächst angenommen wurde oder sich die Induktivität der Magnetspule ändert und daher die Bewegung des Betätigungselements bei einem anderen Stromwert beginnt als angenommen und für die Bewegungsgeschwindigkeit und das Bewegungsende wichtig ist, wird diese Abweichung durch eine Anpassung des zweiten Spannungswertes korrigiert.
Auf diese Weise wird beispielsweise erreicht, dass die zweite Ruheposition trotz der Toleranzen und/oder Alterungsänderungen von Aktoren zu einem gewünschten Zeitpunkt erreicht wird.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Figur näher erläutert werden. Dabei zeigt
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Ansteuerung eines induktiven Aktors mit einer Versorgungsspannung.
In 1 ist ein induktiver, ein Betätigungselement und eine Magnetspule aufweisender Aktor A gezeigt, der an einem Versorgungsanschluss 1 mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt werden kann. Hierzu ist dieser Versorgungsanschluss 1 mit einem Versorgungsausgang 2 einer Schaltungsanordnung IC, die insbesondere als integrierter Schaltkreis ausgeführt sein kann, verbunden. Die Schaltungsanordnung IC dient einerseits dazu weitere Signale, insbesondere Steuersignale (nicht dargestellt), für den Aktor A zu erzeugen und/oder zu verarbeiten, sie soll aber auch eine Versorgungspannung, die von einer Spannungsversorgungseinheit SV stammt, mit der die Schaltungsanordnung IC verbunden ist, ggf. verarbeiten und an den Aktor A durchschalten.
Ein Steuereingang 3 der Schaltungsanordnung IC ist mit einem Steuerausgang 4 eines Mikroprozessors µC verbunden und erhält Signale, die von einem Programm generiert werden zur Ansteuerung des Aktors A zu definierten Zeiten. Hierfür muss das Programm Informationen über den inneren Zustand der Schaltungsanordnung IC und/oder des Aktors A erhalten, welche an einem Steuereingang 6 des Mikroprozessors µP, der mit einem Steuerausgang 5 der Schaltungsanordnung IC verbunden ist, von der Schaltungsanordnung IC dem zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere wird über diesen Übertragungsweg dem Mikroprozessors µP die Information über den Bewegungsbeginn des Betätigungselements des Aktors A und der dabei fließende Strom übermittelt, woraus das Programm des Mikroprozessors µP die erforderliche Versorgungsspannung für den Aktor A ermitteln kann, die einerseits eine ausreichend schnelle Bewegung des Betätigungselements ermöglicht, um zu einem vorgegebenen Zeitpunkt eine Position zu erreichen und andererseits hierfür möglichst nur die dafür nötige Energie aufwendet und keine Spannung angelegt wird, die für den Extremfall ausgelegt ist.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines induktiven, ein Betätigungselement und eine Aktorspule aufweisenden Aktors, bei dem zum Bewegen des Betätigungselements gegen eine Federkraft die Aktorspule zunächst mit einer Spannung mit einem ersten Wert und bei Beginn der Bewegung des Betätigungselements mit einer Spannung mit einem größeren, zweiten Wert beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungswert in Abhängigkeit davon gewählt wird, wie schnell das Betätigungselement bewegt werden soll.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungswert in Abhängigkeit von dem Wert des Stromes, bei dem sich das Betätigungselement zu bewegen beginnt, gewählt wird.