DE102020205139A1

DE102020205139A1 - Adaptive Reibungsminimierung für elektrohydraulische Aktoren

Info

Publication number: DE102020205139A1
Application number: DE102020205139.9A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Steidle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-10-28
Also published as: JP2021181976A; US20210332838A1; US11378109B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren unter Verwendung eines elektrohydraulischen Aktors (101); wobei eine an dem Aktor (101) anliegende elektrische Spannung (U) durch Überlagerung einer Stellgröße mit einem Schwingungssignal festgelegt wird; und wobei ein von dem Aktor (101) beeinflusster hydraulischer Druck gemessen wird. Das Schwingungssignal wird in Abhängigkeit des gemessenen hydraulischen Drucks angepasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Anordnung nach Anspruch 6, ein Computerprogramm nach Anspruch 7 und eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, elektrohydraulische Aktoren mit einem elektrischen Schwingungssignal zu beaufschlagen. Dadurch wird die mechanische Reibung in dem Aktor verringert. Allerdings können die Schwingungen in einem hydraulischen System zu unerwünschten Effekten führen. Diese werden auf einem Prüfstand erfasst und in einem Steuergerät hinterlegt.
Da auf dem Prüfstand in der Praxis auftretende Bedingungen nur näherungsweise nachgestellt werden können, muss der Aktor mit einer Sicherheitszugabe angesteuert werden. Dadurch wird gewährleistet, dass zu Bedingungen, in denen kritische Systemzustände auftreten können, ein Sicherheitsabstand bleibt. Dies ist von Nachteil, da das volle Leistungspotenzial des Aktors nicht ausgeschöpft werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansteuerung eines elektrohydraulischen Aktors zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Regelungsverfahren nach Anspruch 1, eine Anordnung nach Anspruch 6, ein Computerprogramm nach Anspruch 7 und eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Verwendung eines elektrohydraulischen Aktors vor. Dies ist ein Aktor, der ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer an dem Aktor anliegenden elektrischen Spannung einen hydraulischen Druck zu beeinflussen. Zwischen der elektrischen Spannung und dem hydraulischen Druck besteht ein funktionaler Zusammenhang. Der hydraulische Druck ist eine Funktion von einem oder mehreren Parametern. Zu diesen Parametern gehört die elektrische Spannung. Insbesondere kann der hydraulische Druck ausschließlich von der elektrischen Spannung abhängig sein.
Um die mechanische Reibung in dem Aktor zu reduzieren, wird die an dem Aktor anliegende elektrische Spannung, wie Eingangs beschrieben, mit einer Schwingung beaufschlagt. Dies bedeutet, dass die Spannung durch Überlagerung einer Größe, im Folgenden Stellgröße genannt, mit einem Schwingungssignal festgelegt wird.
Ein Schwingungssignal ist eine Größe, die einer wiederholten zeitlichen Schwankung, das heißt einer Abweichung von einem Mittelwert, unterworfen ist. Der Wert weicht wiederholt von einem Mittelwert ab. Dieser beträgt vorzugsweise null. Beispielsweise kann es sich bei dem Schwingungssignal um eine Sinusschwingung handeln.
Das Schwingungssignal, mit dem die Stellgröße überlagert wird, ist bevorzugt derart beschaffen, dass zwischen der Stellgröße und dem Schwingungssignal keine Interferenz auftritt, die das Schwingungssignal auslöscht. Ein Auslöschen des Schwingungssignals führt dazu, dass die durch Überlagerung festgelegte elektrische Spannung nicht zeitlich schwankt. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass es sich bei der elektrischen Spannung um eine Schwingung handelt.
Durch die schwingende elektrische Spannung wird der Aktor in eine mechanische Schwingung versetzt. Dadurch reduziert sich einerseits die mechanische Reibung des Aktors. Andererseits kann auch der von dem Aktor beeinflusste hydraulische Druck zu Schwingungen angeregt werden.
Um zu verhindern, dass es aufgrund der Schwingungen des hydraulischen Drucks zu unerwünschten Effekten kommt, wird der hydraulische Druck gemessen. In Abhängigkeit davon wird erfindungsgemäß das Schwingungssignal angepasst. Das angepasste Schwingungssignal unterscheidet sich von dem Schwingungssignal, mit dem die Stellgröße vor der Anpassung überlagert wurde.
Da vornehmlich die Schwingungen des hydraulischen Drucks zu unerwünschten Effekten führen, wird in einer bevorzugten Weiterbildung eine Schwingung des hydraulischen Drucks gemessen. Insbesondere können eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Signalform des hydraulischen Drucks in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung gemessen werden.
Bevorzugt ist das Verfahren derart weitergebildet, dass das Schwingungssignal in Abhängigkeit einer Amplitude, einer Frequenz und/oder einer Signalform des gemessenen hydraulischen Drucks angepasst wird. Die Amplitude, die Frequenz und/oder die Signalform können aus Messungen des hydraulischen Drucks ermittelt, oder wie oben beschrieben direkt gemessen werden.
Die Anpassung des Schwingungssignals erfolgt in einer bevorzugten Weiterbildung, indem eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Signalform des Schwingungssignals angepasst werden.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung wird ein hydraulischer Druck bestimmt, der in Abhängigkeit der Stellgröße und/oder des Schwingungssignals zu erwarten ist. Die Bestimmung des zu erwartenden hydraulischen Drucks kann rechnerisch oder durch Simulation erfolgen.
In Abhängigkeit von Abweichungen des gemessenen hydraulischen Drucks von dem zu erwartenden hydraulischen Druck wird weiterbildungsgemäß das Schwingungssignal angepasst. Dies impliziert, dass in einem weiteren Verfahrensschritt die Abweichungen ermittelt werden. Die Anpassung erfolgt bevorzugt derart, dass die Abweichungen minimiert werden. Dies dient dazu, die Einflüsse von Störgrößen zu minimieren.
Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst einen elektrohydraulischen Aktor, eine Hydraulikleitung, einen Sensor und eine Datenverarbeitungsvorrichtung. Der Aktor ist ausgebildet, wie oben beschrieben in Abhängigkeit einer von der Datenverarbeitungsvorrichtung vorgegebenen elektrischen Spannung einen Flüssigkeitsdruck in der Hydraulikleitung zu beeinflussen.
Die von der Datenverarbeitungsvorrichtung vorgegebene elektrische Spannung liegt an dem Aktor an. In Abhängigkeit davon beeinflusst der Aktor, wie oben beschrieben, den Flüssigkeitsdruck. Insbesondere kann der Aktor ausgebildet sein, den Flüssigkeitsdruck in Abhängigkeit der elektrischen Spannung zu erzeugen. Alternativ kommt etwa ein als Druckregelventil ausgebildeter Aktor infrage. Dieser regelt die Höhe eines Flüssigkeitsdrucks, der von einem weiteren Aktor erzeugt wird.
Bei der Anordnung kann es sich etwa um einen Teil eines automatischen Getriebes handeln. Die einzelnen Gänge des Getriebes werden über hydraulisch betätigte Kupplungen und/oder Bremsen geschaltet. Mindestens eine Bremse oder Kupplung wird dabei über den von dem Aktor beeinflussten Flüssigkeitsdruck betätigt.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung durchzuführen. Im Einzelnen ist der Sensor ausgebildet, den Flüssigkeitsdruck zu messen. Ein entsprechendes Signal des Sensors wird der Datenverarbeitungsvorrichtung als Eingabesignal zur Verfügung gestellt. Diese ist erfindungsgemäß ausgebildet, das Schwingungssignal in Abhängigkeit des gemessenen Drucks, wie oben beschrieben, anzupassen.
Eine erfindungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung ist ausgebildet bzw. eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung auszuführen. Bevorzugt ist die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgebildet bzw. eingerichtet, dass sie zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Anordnung geeignet ist.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist ausgebildet, eine Datenverarbeitungsvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung zu veranlassen. Die Ausführung des Verfahrens durch die Datenverarbeitungsvorrichtung erfolgt, indem das Computerprogramm auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 ein hydraulisches System.

Das in 1 dargestellte System umfasst einen elektrohydraulischen Aktor 101, eine Hydraulikleitung 103, einen Drucksensor 105, ein Steuergerät 107 und eine Signalleitung 109.
An dem Aktor 101 liegt eine Spannung U an. Über die Spannung U wird der Aktor 101 gesteuert.
Der Aktor 101 beeinflusst einen in einer Hydraulikleitung 103 herrschenden Hydraulikdruck. Dies geschieht in Abhängigkeit der Spannung U. Von der Spannung U ist also der Hydraulikdruck abhängig. Um die in dem Aktor 101 auftretende mechanische Reibung zu reduzieren, wird die Spannung mit einer Schwingung beaufschlagt.
Der in der Hydraulikleitung 103 herrschende Hydraulikdruck wird mittels des Drucksensors 105 gemessen. Dessen Messwerte werden von dem Steuergerät 107 ausgewertet und weiterverarbeitet. Dazu ist der Drucksensor 105 über die Signalleitung 109 signalleitend mit dem Steuergerät 107 verbunden.
Das Steuergerät 107 analysiert ein von dem Drucksensor 105 über die Signalleitung 109 übermitteltes Drucksignal auf Anomalien hin. Treten Anomalien auf, passt das Steuergerät 105 die Schwingung, mit der die Spannung U beaufschlagt wird, entsprechend an.
Bezugszeichenliste

101: Aktor
103: Hydraulikleitung
105: Drucksensor
107: Steuergerät
109: Signalleitung
U: Spannung

Claims

Regelungsverfahren unter Verwendung eines elektrohydraulischen Aktors (101); wobei eine an dem Aktor (101) anliegende elektrische Spannung (U) durch Überlagerung einer Stellgröße mit einem Schwingungssignal festgelegt wird; und wobei ein von dem Aktor (101) beeinflusster hydraulischer Druck gemessen wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungssignal in Abhängigkeit des gemessenen hydraulischen Drucks angepasst wird.
Regelungsverfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwingung des hydraulischen Drucks gemessen wird.
Regelungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungssignal in Abhängigkeit einer Amplitude, einer Frequenz und/oder einer Signalform des gemessenen hydraulischen Drucks angepasst wird
Regelungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Signalform des Schwingungssignals angepasst werden.
Regelungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass ein in Abhängigkeit der Stellgröße und/oder des Schwingungssignals ein zu erwartender hydraulischer Druck bestimmt wird; wobei das Schwingungssignal () in Abhängigkeit von Abweichungen des gemessenen hydraulischen Drucks () von dem zu erwartenden hydraulischen Druck () angepasst wird.
Anordnung mit einem elektrohydraulischen Aktor (101), einer Hydraulikleitung (103), einem Sensor (105) und einer Datenverarbeitungsvorrichtung (107); wobei der Aktor () ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer von der Datenverarbeitungsvorrichtung (107) vorgegebenen elektrischen Spannung (U) einen Flüssigkeitsdruck in der Hydraulikleitung (103) zu beeinflussen; wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung (107) ausgebildet ist, die Spannung (U) durch Beaufschlagung einer Stellgröße mit einem Schwingungssignal festzulegen; und wobei der Sensor (105) ausgebildet ist, den Flüssigkeitsdruck zu messen; dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung (107) ausgebildet ist, das Schwingungssignal in Abhängigkeit des gemessenen hydraulischen Drucks anzupassen.
Datenverarbeitungsvorrichtung (107), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche auszuführen.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, eine Datenverarbeitungsvorrichtung (107) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche zu veranlassen.