DE102022129326A1 - Method for operating an actuator element and actuator element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (10) zum Betrieb eines Aktorelements (10) für ein Fahrzeug, aufweisend einen Betätigungsschritt (12), bei dem eine Betätigungsposition (P) des Aktorelements (100) durch einen elektrischen Betriebsstrom (Ib) an dem Aktorelement (100) mit einem den Betriebsstrom (Ib) über die Betriebsspannung (Ub) auf wenigstens einen Sollstromwert (Is) regelnden Regelungsschritt (14) eingestellt wird, wobei zeitlich vor dem Regelungsschritt (14) ein die Betriebsspannung (Ub) zum Aufbau des Betriebsstroms (Ib) mit einem fest vorgegebenen Anfangsspannungswert (U0) einstellender Voreinstellungsschritt (16) ausgeführt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Aktorelement (100).The invention relates to a method (10) for operating an actuator element (10) for a vehicle, having an actuation step (12) in which an actuation position (P) of the actuator element (100) is set by an electrical operating current (Ib) on the actuator element (100) with a control step (14) that regulates the operating current (Ib) via the operating voltage (Ub) to at least one target current value (Is), wherein a presetting step (16) that sets the operating voltage (Ub) to build up the operating current (Ib) with a fixed initial voltage value (U0) is carried out prior to the control step (14). The invention further relates to an actuator element (100).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Aktorelements nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Aktorelement.The invention relates to a method for operating an actuator element according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an actuator element.
In
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Aktorelement effizienter zu betreiben. Vorzugsweise soll das Aktorelement schneller und genauer betätigt werden.The object of the present invention is to operate an actuator element more efficiently. Preferably, the actuator element should be actuated more quickly and precisely.
Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines Aktorelements mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann das Aktorelement schneller die gewünschte Position einnehmen. Das Aktorelement kann dynamischer betrieben werden. Die Regelung des Betriebsstroms kann von einem passenderen höheren Stromniveau des Betriebsstroms ausgehen.At least one of these objects is achieved by a method for operating an actuator element with the features according to claim 1. As a result, the actuator element can assume the desired position more quickly. The actuator element can be operated more dynamically. The regulation of the operating current can start from a more suitable higher current level of the operating current.
Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Elektrofahrzeug, sein. Das Fahrzeug kann ein Antriebselement, beispielsweise einen Elektromotor, zur Fortbewegung des Fahrzeugs aufweisen. Das Aktorelement kann in dem Fahrzeug angeordnet sein.The vehicle can be a motor vehicle, for example an electric vehicle. The vehicle can have a drive element, for example an electric motor, for moving the vehicle. The actuator element can be arranged in the vehicle.
Das Aktorelement kann abhängig von dem Betriebsstrom eine mechanische, hydraulische, pneumatische und/oder elektrische Betätigung eines Funktionsbauteils des Fahrzeugs bewirken.Depending on the operating current, the actuator element can cause a mechanical, hydraulic, pneumatic and/or electrical actuation of a functional component of the vehicle.
Der Anfangsspannungswert kann abhängig von einer Solldynamik bei der Regelung des Betriebsstroms voreingestellt werden. Die Solldynamik kann während eines Betriebs des Fahrzeugs oder vorab ermittelt werden. Die Solldynamik kann abhängig von Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen des Aktorelements eingestellt werden.The initial voltage value can be preset depending on a target dynamic when regulating the operating current. The target dynamic can be determined during operation of the vehicle or in advance. The target dynamic can be set depending on the ambient and/or operating conditions of the actuator element.
Der Anfangsspannungswert kann ein dem Sollstromwert entsprechender Sollspannungswert sein.The initial voltage value can be a target voltage value corresponding to the target current value.
Es versteht sich, dass der fest vorgegebene Anfangsspannungswert größer als Null ist.It is understood that the fixed initial voltage value is greater than zero.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Anfangsspannungswert zumindest abhängig von wenigstens einer Temperatur des Aktorelements berechnet wird. Die Temperatur kann eine Betriebstemperatur und/oder Umgebungstemperatur des Aktorelements sein. Die Betriebstemperatur kann eine Temperatur wenigstens eines Bauteils des Aktorelements sein.In a preferred embodiment of the invention, it is advantageous if the initial voltage value is calculated at least as a function of at least one temperature of the actuator element. The temperature can be an operating temperature and/or ambient temperature of the actuator element. The operating temperature can be a temperature of at least one component of the actuator element.
Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn durch einen Berechnungsschritt der Anfangsspannungswert als Sollspannungswert abhängig von dem Sollstromwert und einem elektrischen Widerstand des Aktorelements berechnet wird. Der Anfangsspannungswert kann auch in dem Berechnungsschritt abhängig von der Temperatur des Aktorelements berechnet werden.In a special embodiment of the invention, it is advantageous if the initial voltage value is calculated as a target voltage value in a calculation step depending on the target current value and an electrical resistance of the actuator element. The initial voltage value can also be calculated in the calculation step depending on the temperature of the actuator element.
Der elektrische Widerstand kann ein ohmscher und/oder induktiver Widerstand sein.The electrical resistance can be an ohmic and/or inductive resistance.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt bei dem Voreinstellungsschritt die Betriebsspannung auf einen einer an dem Aktorelement maximal möglich anlegbaren elektrischen Maximalspannung entsprechenden Anfangsspannungswert eingestellt wird. Die Maximalspannung kann eine maximale Bordnetzspannung des Fahrzeugs, insbesondere 12 V, sein.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that in a first step in the presetting step the operating voltage is set to an initial voltage value corresponding to a maximum possible electrical voltage that can be applied to the actuator element. The maximum voltage can be a maximum on-board voltage of the vehicle, in particular 12 V.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn in einem an den ersten Schritt zeitlich anschließenden zweiten Schritt die Betriebsspannung auf einen gegenüber der Maximalspannung kleineren Folgespannungswert eingestellt wird. Der Folgespannungswert kann zumindest abhängig von wenigstens einer Temperatur des Aktorelements vorgegeben sein. Der Folgespannungswert kann ein dem Sollstromwert entsprechender Sollspannungswert sein.In a special embodiment of the invention, it is advantageous if, in a second step following the first step, the operating voltage is set to a lower follow-up voltage value than the maximum voltage. The follow-up voltage value can be predetermined at least as a function of at least one temperature of the actuator element. The follow-up voltage value can be a target voltage value corresponding to the target current value.
Auch kann der zweite Schritt entbehrlich sein und der Regelungsschritt dem ersten Schritt unmittelbar folgen.The second step may also be dispensable and the control step may immediately follow the first step.
Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Schritt abhängig von dem vorhandenen Betriebsstrom gestartet wird. Der zweite Schritt kann gestartet werden, wenn der Betriebsstrom einen Stromschwellwert erreicht. Beispielsweise kann der Stromschwellwert einen Anteil des Sollstromwerts sein. Der Anteil kann 50% sein.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the second step is started depending on the existing operating current. The second step can be started when the operating current reaches a current threshold value. For example, the current threshold value can be a proportion of the target current value. The proportion can be 50%.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der der Regelungsschritt zeitlich dem zweiten Schritt nachfolgt. Der Regelungsschritt kann dem zweiten Schritt zeitlich unmittelbar folgen.A preferred embodiment of the invention is advantageous in which the control step follows the second step in time. The control step can follow the second step immediately in time.
Weiterhin wird wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben durch ein Aktorelement mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst. Das Aktorelement ist bevorzugt eingerichtet, durch ein Verfahren zur Betätigung des Aktorelements wie zuvor beschrieben, betätigt zu werden.Furthermore, at least one of the above-mentioned objects is achieved by an actuator element having the features according to claim 8. The actuator element is preferably designed to be actuated by a method for actuating the actuator element as described above.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn das Aktorelement ein Elektromagnet, insbesondere ein Hubmagnet und/oder ein Schaltventil ist. Auch kann das Aktorelement ein Elektromotor, insbesondere ein Stellmotor, sein.In a special embodiment of the invention, it is advantageous if the actuator element is an electromagnet, in particular a solenoid and/or a switching valve. The actuator element can also be an electric motor, in particular a servomotor.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn das Funktionsbauteil eine Parksperre, eine Kühlvorrichtung und/oder Kupplung des Fahrzeugs ist. Das Funktionsbauteil kann in einem Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordnet sein.In a special embodiment of the invention, it is advantageous if the functional component is a parking lock, a cooling device and/or clutch of the vehicle. The functional component can be arranged in a drive train of the vehicle.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.Further advantages and advantageous embodiments of the invention emerge from the description of the figures and the illustrations.
FigurenbeschreibungCharacter description
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
-
1 : Einen zeitlichen Strom- und Spannungsverlauf bei einem Betrieb eines Aktorelements nach dem Stand der Technik. -
2 : Ein Verfahren zum Betrieb eines Aktorelements in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. -
3 : Einen zeitlichen Strom- und Spannungsverlauf bei Ausführung des Verfahrens aus2 . -
4 : Einen zeitlichen Strom- und Spannungsverlauf bei Ausführung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. -
5 : Ein Aktorelement in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
-
1 : A temporal current and voltage curve during operation of an actuator element according to the state of the art. -
2 : A method for operating an actuator element in a specific embodiment of the invention. -
3 : A temporal current and voltage curve when executing the procedure from2 . -
4 : A temporal current and voltage curve when carrying out a method in another specific embodiment of the invention. -
5 : An actuator element in a special embodiment of the invention.
Ein Voreinstellungsschritt 16 ist dem Regelungsschritt 14 zeitlich vorgeschaltet. Bei dem Voreinstellungsschritt 16 wird die Betriebsspannung Ub auf einen fest vorgegebenen Anfangsspannungswert U0 eingestellt und damit an dem Aktor der Betriebsstrom Ib schneller aufgebaut.A presetting
Der Anfangsspannungswert U0 wird in einem Berechnungsschritt 18 abhängig von dem Sollstromwert Is und einem elektrischen Widerstand R des Aktorelements 100 berechnet. Weiterhin wird der Anfangsspannungswert U0 in dem Berechnungsschritt 18 abhängig von einer Temperatur T des Aktorelements 100, beispielsweise einer Betriebstemperatur oder einer Umgebungstemperatur an dem Aktorelement 100 berechnet.The initial voltage value U 0 is calculated in a
Der zweite Schritt S2 wird abhängig von dem vorhandenen Betriebsstrom Ib gestartet und damit der erste Schritt S1 beendet. Hier wird der zweite Schritt S2 insbesondere gestartet, wenn der vorhandene Betriebsstrom Ib einen Stromschwellwert Ig, insbesondere 50% des Sollstromwerts Is erreicht. Der Regelungsschritt 14 wird dem zweiten Schritt S2 zeitlich nachfolgend ausgeführt.The second step S2 is started depending on the existing operating current I b and thus the first step S1 ends. Here, the second step S2 is started in particular when the existing operating current I b reaches a current threshold value I g , in particular 50% of the target current value I s . The
Der Sollstromwert Is wird zu dem Zeitpunkt t3 erreicht, der noch vor dem Zeitpunkt t2 liegt. Dadurch kann die Dynamik beim Betrieb des Aktorelements noch weiter erhöht werden.The target current value I s is reached at time t 3 , which is before time t 2 . This allows the dynamics of the operation of the actuator element to be increased even further.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- IbIb
- BetriebsstromOperating current
- IsIs
- SollstromwertTarget current value
- IgIg
- StromschwellwertCurrent threshold
- PP
- BetätigungspositionOperating position
- S1S1
- erster Schrittfirst step
- S2S2
- zweiter Schrittsecond step
- TT
- Temperaturtemperature
- U0U0
- AnfangsspannungswertInitial voltage value
- UbUb
- BetriebsspannungOperating voltage
- UfUgh
- FolgespannungswertFollow voltage value
- UmAround
- MaximalspannungMaximum voltage
- UsUs
- SollspannungswertTarget voltage value
- 1010
- VerfahrenProceedings
- 100100
- AktorelementActuator element
- 1212
- BetätigungsschrittActuation step
- 1414
- RegelungsschrittControl step
- 1616
- VoreinstellungsschrittPreset step
- 1818
- BerechnungsschrittCalculation step
- 2424
- HubmagnetLifting magnet
- 2626
- FunktionsbauteilFunctional component
- 2828
- ParksperreParking lock
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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-
2022
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