DE102022200410A1 - Method for operating a solenoid valve arrangement with a plurality of coils connected in parallel for a vehicle dynamics system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb einer Magnetventilanordnung (12) mit mehreren Spulen (13) für ein Fahrdynamiksystem, wobei die Spulen (13) zueinander parallel und mit einem gemeinsamen Messshunt (6) in Reihe geschaltet sind, wobei in jede Spule (13) fließender Ist-Strom (9) auf einem Soll-Strom mittels einer PWM-Vorgabe (14) geregelt wird, und wobei zur Regelung des Ist-Stroms (9) ein Widerstandsmodell (15) jeder einzelnen Spule (13) verwendet wird, wobei zur Erstellung des Widerstandsmodells (15) folgende Schritte ausgeführt werden:a) Festlegen, in welcher Spule (13) der Ist-Strom (9) gemessen werden soll,b) Schalten aller anderen Spulen (13) in einen Freilauf,c) Bestimmen des Ist-Stroms (9) basierend auf der Messung einer elektrischen Größe an einem gemeinsamen Messshunt (6) aller Spulen (13),d) Berechnen des Widerstandsmodells (15) basierend auf dem gemessenen Ist-Strom (9), unde) wiederholte Durchführung von Schritt a) bis d) mit einer anderen Spule (13) zur Bestimmung eines Ist-Stroms (9) in der anderen Spule (13).Method for operating a solenoid valve arrangement (12) with a plurality of coils (13) for a vehicle dynamics system, the coils (13) being connected in parallel to one another and in series with a common measurement shunt (6), the actual current (9) flowing in each coil (13) being regulated to a desired current by means of a PWM specification (14), and a resistance model (15) of each individual coil (13) being used to regulate the actual current (9), the resistance model ( 15) the following steps are carried out: a) determining in which coil (13) the actual current (9) is to be measured, b) switching all other coils (13) into a freewheel mode, c) determining the actual current (9) based on the measurement of an electrical variable at a common measuring shunt (6) of all coils (13), d) calculating the resistance model (15) based on the measured actual current (9), and e) repeating steps a) to d) with a different coil ( 13) for determining an actual current (9) in the other coil (13).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetventilanordnung mit mehreren parallelgeschalteten Spulen für ein Fahrdynamiksystem. Weiterhin werden ein Steuergerät, ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium, eine Magnetventilanordnung für Fahrzeuge und ein Fahrzeug mit einer solchen Magnetventilanordnung angegeben. Die Erfindung kann insbesondere für Fahrdynamiksysteme zur Anwendung kommen.The present invention relates to a method for operating a solenoid valve arrangement with a plurality of coils connected in parallel for a driving dynamics system. Furthermore, a control device, a computer program, a machine-readable storage medium, a solenoid valve arrangement for vehicles and a vehicle with such a solenoid valve arrangement are specified. The invention can be used in particular for vehicle dynamics systems.
Stand der TechnikState of the art
Ein Magnetventil ist ein Ventil, das von einer Magnetbaugruppe mit einer bestrombaren Spule aufgrund der elektromagnetischen Induktion betätigt wird.A solenoid valve is a valve that is actuated by a magnet assembly with an energizable coil due to electromagnetic induction.
Solche Magnetventile werden in hydraulischen Bremssystemen mit z.B. ABS- und/oder ESP-Funktionalität eingesetzt und dienen dazu, den Einlass oder Auslass von Hydraulikflüssigkeiten zu kontrollieren und/oder deren Fließrichtung zu steuern sowie zu regeln. Dabei können die elektrischen Ströme zur Ansteuerung der Magnetventile geregelt oder gesteuert werden. Typischerweise sind die Spulen der Magnetventile jeweils über einen eigenen Kanal parallel zueinander mit einem Stromregler verbunden. Dabei kann der in jede Spule fließende Strom (bezeichnet als Ist-Strom) über einen einstellbaren Tastgrad einer PWM-Vorgabe (PWM: Pulsweitenmodulation) auf einen vorgegebenen Strom (bezeichnet als Soll-Strom) individuell geregelt werden. Dazu wird der Ist-Strom jeder Spule gemessen und der Tastgrad der PWM-Vorgabe entsprechend nachgeregelt.Such solenoid valves are used in hydraulic brake systems with e.g. ABS and/or ESP functionality and are used to control the inlet or outlet of hydraulic fluids and/or to control and regulate their direction of flow. In this case, the electrical currents for controlling the solenoid valves can be regulated or controlled. Typically, the coils of the solenoid valves are each connected in parallel to one another via a separate channel with a current controller. The current flowing into each coil (referred to as the actual current) can be individually regulated to a specified current (referred to as the target current) via an adjustable duty cycle of a PWM specification (PWM: pulse width modulation). To do this, the actual current of each coil is measured and the duty cycle is readjusted according to the PWM specification.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Hiervon ausgehend soll hier ein Verfahren beschrieben werden, mit welchem die zum Betrieb solcher Magnetventile notwendigen Parameter gewonnen werden können.Proceeding from this, a method is to be described here with which the parameters necessary for the operation of such solenoid valves can be obtained.
Hierzu trägt ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetventilanordnung mit mehreren Spulen für ein Fahrdynamiksystem bei, wobei die Spulen zueinander parallel und mit einer gemeinsamen Einrichtung zur Strommessung, im Folgenden als Messshunt bezeichnet, in Reihe geschaltet sind, wobei der in jede Spule fließende Ist-Strom auf einen Soll-Strom mittels einer PWM-Vorgabe geregelt wird, wobei zur Regelung des Ist-Stroms ein Widerstandsmodell jeder einzelnen Spule verwendet wird, wobei zur Erstellung des Widerstandsmodells folgende Schritte ausgeführt werden:
- a) Festlegen, in welcher Spule der Ist-Strom gemessen werden soll,
- b) Schalten aller anderen Spulen in deren Freilauf,
- c) Bestimmen des Ist-Stroms basierend auf der Messung einer elektrischen Größe an einem gemeinsamen Messshunt aller Spulen,
- d) Berechnen des Widerstandsmodells basierend auf dem gemessenen Ist-Strom, und
- e) wiederholte Durchführung von Schritt a) bis d) mit einer anderen Spule zur Bestimmung eines Ist-Stroms der anderen Spule.
- a) Determine in which coil the actual current is to be measured,
- b) switching all other coils into their freewheel mode,
- c) Determination of the actual current based on the measurement of an electrical quantity at a common measuring shunt of all coils,
- d) calculating the resistance model based on the measured actual current, and
- e) repeated implementation of steps a) to d) with another coil to determine an actual current of the other coil.
Das hier beschriebene Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass genau ein Messshunt verwendet wird, um den Ist-Strom durch alle Spulen zu messen. Weiterhin kann daraus z.B. unter Zuhilfenahme der Versorgungsspannung der ohmsche Widerstand der Spulen bestimmt werden.The method described here is characterized in particular by the fact that exactly one measuring shunt is used to measure the actual current through all coils. Furthermore, the ohmic resistance of the coils can be determined from this, e.g. with the help of the supply voltage.
Die Verwendung eines einzigen Messshunts verfolgt insbesondere das Ziel, den konstruktiven bzw. apparativen Aufwand zur Erzeugung des Widerstandsmodells zu reduzieren. Anstatt für jede Spule einen eigenen spulenindividuellen Messshunt zur Messung des in der Spule fließenden Ist-Stroms zu verwenden, woraus ein großer Hardwareaufwand und damit verbundene Kosten resultieren, wird hier vorgeschlagen einen gemeinsamen Messshunt für alle Spulen zu verwenden, und nacheinander die Ist-Strom-Bestimmung für jede der Spulen durchzuführen.The use of a single measurement shunt pursues the goal of reducing the design and equipment costs for generating the resistance model. Instead of using a coil-specific measurement shunt for each coil to measure the actual current flowing in the coil, which results in a large amount of hardware and the associated costs, it is proposed here to use a common measurement shunt for all coils and to measure the actual current one after the other. Carry out determination for each of the coils.
Der Messshunt ermöglicht es den elektrischen Ist-Strom, der durch den Messshunt fließt, zu bestimmen. Da nur die zu untersuchende Spule in Serie mit dem Messshunt geschaltet ist, wenn die Messung in Schritt c) erfolgt, kann mit dem Messshunt der elektrische Strom durch diese Spule bestimmt werden.The measuring shunt makes it possible to determine the actual electrical current flowing through the measuring shunt. Since only the coil to be examined is connected in series with the measurement shunt when the measurement is carried out in step c), the electrical current through this coil can be determined with the measurement shunt.
Weiter ist zu berücksichtigen, dass der zu stellende Tastgrad einer Pulsweitenmodulation beispielsweise von einer Software vorgegeben wird. Allerdings, wenn die Ansteuerung von Spulen über eine PWM-Vorgabe komplett in Software realisiert ist, ist es sehr aufwendig, die Information über den Ist-Strom in Echtzeit so zu bestimmen, dass sie in der Software ausgewertet und für die PWM-Vorgabe genutzt werden kann.It must also be taken into account that the duty cycle of a pulse width modulation to be set is specified by software, for example. However, if the coils are controlled completely in software via a PWM specification, it is very time-consuming to determine the information about the actual current in real time in such a way that it is evaluated in the software and used for the PWM specification can.
Mit dem beschriebenen Verfahren wird ein echtzeitiger Ist-Strom jeder Spule, anstatt mit einer aufwendigen unmittelbaren Messung, im Wesentlichen mittels des Widerstandsmodells mittelbar geschätzt, wobei das Widerstandsmodell durch eine gelegentliche Messung der einzelnen Spulenströme wiederum adaptiert wird.With the method described, a real-time actual current of each coil is indirectly estimated essentially by means of the resistance model, instead of with a complex direct measurement, the resistance model in turn being adapted by occasional measurement of the individual coil currents.
Mit dem beschriebenen Verfahren wird darüber hinaus nur ein gemeinsamer Messshunt zur Messung des Ist-Stroms jeder Spule verwendet, wohingegen im Stand der Technik eine Vielzahl, den jeweiligen Spulen zugeordneten, individueller Messshunts erforderlich ist. Mit dem gemeinsamen Messshunt kann die Strommessung jeder Spule kostengünstig und praktisch bei bestromten Spulen durchgeführt werden.In addition, with the method described, only a common measuring shunt becomes the Mes Solution of the actual current of each coil is used, whereas in the prior art a large number of individual measuring shunts assigned to the respective coils is required. With the common measuring shunt, the current measurement of each coil can be carried out cost-effectively and practically when the coils are energized.
Das beschriebene Verfahren ist insbesondere für die Ansteuerung einer Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem geeignet. Dabei dient die Magnetventilanordnung zur Kontrolle des Durchflusses einer Hydraulikflüssigkeit in einem hydraulischen Bremssystem sowie zur Steuerung des Flusses dieser Hydraulikflüssigkeit.The method described is particularly suitable for controlling a solenoid valve arrangement for a driving dynamics system. The solenoid valve arrangement serves to control the flow of a hydraulic fluid in a hydraulic brake system and to control the flow of this hydraulic fluid.
Eine solche Magnetventilanordnung kann eine Mehrzahl von Spulen umfassen, die durch das Beaufschlagen mit einem geeigneten Strom die gewünschte Magnetkraft zur ordnungsgemäßen Betätigung eines Aktors erzeugen kann. Hier kann z. B. eine Spule durch das Beaufschlagen mit einem regelbaren Strom eine gewünschte Magnetkraft erzeugen, um einen Magnetventilkolben in einer gewünschten Geschwindigkeit bis zu einer gewünschten Position zu bewegen. Such a magnetic valve arrangement can comprise a plurality of coils which, by applying a suitable current, can generate the desired magnetic force for the correct actuation of an actuator. Here z. B. generate a desired magnetic force by applying a controllable current to a coil in order to move a solenoid valve piston at a desired speed to a desired position.
Dadurch kann der Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit gesteuert werden. Der in der Spule fließende Ist-Strom kann durch einen Stromregler durch die Anpassung des Tastgrades einer PWM-Vorgabe (PWM: Pulsweitenmodulation) geregelt werden.This allows the flow of hydraulic fluid to be controlled. The actual current flowing in the coil can be controlled by a current controller by adapting the duty cycle of a PWM specification (PWM: pulse width modulation).
Der Tastgrad gibt für eine periodische Folge von Impulsen das Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer an. Der Tastgrad wird als Verhältniszahl der Dimension Zahl mit einem Wertebereich von 0 bis 1 oder 0 % bis 100 % angegeben. Als Tastgrad ist als der sich tatsächlich ergebende Tastgrad zu verstehen. Der Tastgrad kann hier basierend auf dem Widerstandsmodell und dem Soll-Strom in Reaktion auf eine Ansteuerung vorgegeben werden.The duty cycle indicates the ratio of the pulse duration to the period duration for a periodic sequence of pulses. The duty cycle is specified as a ratio of the number dimension with a value range from 0 to 1 or 0% to 100%. The duty cycle is to be understood as the actually resulting duty cycle. The duty cycle can be specified here based on the resistance model and the target current in response to an activation.
Der Stromregler kann als ein Hardware-Stromregler beispielsweise in Form einer elektronischen Schaltung oder als ein Software-Stromregler ausgeführt werden. Dabei kann der Stromregler so ausgestaltet oder ausgelegt werden, dass er durch Anpassung eines Tastgrades einer Pulsweitenmodulation einen Strom-Istwert auf einen Strom-Sollwert einregelt.The current controller can be implemented as a hardware current controller, for example in the form of an electronic circuit, or as a software current controller. In this case, the current controller can be designed or designed in such a way that it regulates an actual current value to a desired current value by adapting a pulse duty factor of a pulse width modulation.
Bevorzugt verfügt jede Spule über einen ihr zugeordneten Schalter, der z. B. als Low-Side-Schalter hinter diese Spule geschaltet ist. Somit kann für jede Spule durch das Aktivieren oder Deaktivieren des Schalters der Spulenstrom auf- oder abgebaut werden. Bevorzugt verfügt jede Spule über eine ihr zugeordnete Schutzdiode, die parallel zu dieser Spule geschaltet ist. Somit kann die Überspannung insbesondere beim Deaktivieren des dieser Spule zugeordneten Schalters vermieden werden, während der Strom weiter über die Spule zirkulieren kann.Preferably, each coil has an associated switch z. B. is connected as a low-side switch behind this coil. The coil current can thus be increased or reduced for each coil by activating or deactivating the switch. Each coil preferably has a protective diode assigned to it, which is connected in parallel with this coil. Thus, the overvoltage can be avoided, in particular when deactivating the switch associated with this coil, while the current can continue to circulate through the coil.
Jede Spule mit ihrem zugeordneten Schalter und der ihr zugeordneten Schutzdiode bildet somit einen individuell ansteuerbaren Kanal aus. Jeder Kanal hat einen spezifischen elektrischen Widerstand, der auch als kanalspezifischer Widerstand bezeichnet werden kann. Dieser Widerstand wird vor allem durch den ohmschen und induktiven Widerstand der Spule (d. h. die Impedanz der Spule) bestimmt.Each coil with its associated switch and its associated protective diode thus forms an individually controllable channel. Each channel has a specific electrical resistance, which can also be referred to as channel specific resistance. This resistance is mainly determined by the ohmic and inductive resistance of the coil (i.e. the impedance of the coil).
Damit, dass die Spulen hier parallelgeschaltet sind, ist insbesondere gemeint, dass die Spulen hier im Wesentlichen mit ihren zugeordneten elektronischen Bauelementen in Form von Kanälen jeweils mit einem individuellen Stromregler verbunden sind. Somit kann jede Spule durch den Stromregler individuell angesteuert werden, wobei mit Hilfe einer Pulsweitenmodulation eine individuelle Bestromung der jeweiligen Spule ermöglicht wird.The fact that the coils are connected in parallel here means in particular that the coils are essentially connected here with their assigned electronic components in the form of channels to an individual current regulator. Each coil can thus be controlled individually by the current regulator, with pulse width modulation enabling individual current to be supplied to the respective coil.
Alle Kanäle aller Spulen gehen über den gemeinsamen Messshunt, sodass alle in die Spulen fließenden Ströme auch über den gemeinsamen Messshunt fließen und somit basierend auf der Messung einer elektrischen Größe am gemeinsamen Messshunt gemessen werden können. Der gemeinsame Messshunt kann als ohmscher Widerstand ausgeführt werden. Durch die Spannungsmessung am gemeinsamen Messshunt können auch die Ströme berechnet werden.All channels of all coils go via the common measuring shunt, so that all currents flowing into the coils also flow via the common measuring shunt and can thus be measured based on the measurement of an electrical quantity at the common measuring shunt. The common measurement shunt can be designed as an ohmic resistor. The currents can also be calculated by measuring the voltage at the common measuring shunt.
Um den gemessenen Strom mittels Spannungsmessung am gemeinsamen Messshunt der zu messenden Spule zuzuordnen, wird zuerst gemäß Schritt a) ausgewählt, in welche Spule ein fließender Ist-Strom gemessen wird. Anschließend werden alle anderen Spulen gemäß Schritt b) in einen Freilauf geschaltet. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Kanäle getrennt werden, so dass die nicht zu messenden Kanäle in den Freilauf geschaltet sind. Hierbei kann der der zu messenden Spule zugeordnete Schalter aktiv bleiben oder muss aktiviert werden. Alle anderen Schalter werden deaktiviert, wodurch die Kanäle bzw. die Spulen im Freilauf (aktiv oder passiv) betrieben werden. Somit fließt durch den gemeinsamen Messshunt nur der Strom des zu messenden Kanals bzw. durch die zu untersuchende Spule. Falls ein Mindeststrom der nicht zu messende Kanäle nicht unterschritten werden darf, kann der Spulenstrom vor der Messung soweit erhöht werden, dass beim Stromabfall durch einen evtl. verlängerten Freilauf während der Messung der Mindeststrom nicht unterschritten wird.In order to assign the measured current to the coil to be measured by means of voltage measurement at the common measuring shunt, it is first selected according to step a) in which coil an actual current flowing is measured. All other coils are then switched to freewheeling according to step b). This means that the respective channels are separated so that the channels not to be measured are switched to freewheel. The switch assigned to the coil to be measured can remain active or must be activated. All other switches are deactivated, causing the channels or the coils to operate freely (actively or passively). Thus, only the current of the channel to be measured or through the coil to be examined flows through the common measuring shunt. If a minimum current of the channels not to be measured must not be fallen below, the coil current can be increased before the measurement so that the current does not drop below the minimum current due to a possibly extended freewheeling during the measurement.
Gemäß Schritt c) wird der Ist-Strom basierend auf der Messung einer elektrischen Größe an dem gemeinsamen Messshunt bestimmt. Die elektrische Größe meint hier insbesondere die Spannung am gemeinsamen Messshunt. Es kann ein Spannungsabfall beim Tastgrad auf 100% oder eine Durchschnittsspannung beim Tastgrad auf einen konstanten Wert gemessen werden.According to step c), the actual current is determined based on the measurement of an electrical quantity at the common measurement shunt. The electrical variable here means in particular the voltage at the common measurement shunt. A voltage drop at duty cycle to 100% or an average voltage at duty cycle to a constant value can be measured.
Der in Schritt c) bestimmte Ist-Strom wird in das Widerstandsmodell eingeführt, somit kann das Widerstandsmodell gemäß Schritt d) basierend auf dem eingeführten Ist-Strom adaptiert werden. Insbesondere kann die eventuelle Abweichung zwischen dem Widerstandsmodell und den tatsächlichen kanalspezifischen Widerständen abgeglichen werden. Somit kann der echtzeitige Ist-Strom jeder Spule mittels des Widerstandsmodells, welches basierend auf einer gelegentlichen Strommessung adaptierbar ist, genauer geschätzt werden.The actual current determined in step c) is introduced into the resistance model, so the resistance model can be adapted according to step d) based on the actual current introduced. In particular, the possible deviation between the resistance model and the actual channel-specific resistances can be adjusted. Thus, the real-time actual current of each coil can be more accurately estimated using the resistance model, which is adaptable based on an occasional current measurement.
Gemäß Schritt e) können die in den anderen Kanälen bzw. Spulen fließenden Ist-Ströme zyklisch nacheinander durch die Wiederholung der Verfahrensschritte a) bis d) bestimmt werden und das Widerstandsmodell kann basierend auf den bestimmten Ist-Strömen adaptiert werden.According to step e), the actual currents flowing in the other channels or coils can be determined cyclically one after the other by repeating method steps a) to d) and the resistance model can be adapted based on the determined actual currents.
Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert werden.The method described can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann der Strom durch die jeweilige Spule basierend auf der Veränderung der elektrischen Eigenschaft, wie z. B. dem Spannungsabfall an dem gemeinsamen Messshunt, gemessen werden. Um nur den Strom durch die zu messende Spule zu berücksichtigen, können alle nicht zu messenden Spulen kurzzeitig in den Freilauf geschaltet werden. Dadurch fließt durch den gemeinsamen Messshunt im Wesentlichen nur der Strom der zu messenden Spule, sodass das Messergebnis dediziert der zugehörigen Spule zugeordnet werden kann.With the method described, the current through the respective coil based on the change in electrical property, such as. B. the voltage drop across the common measurement shunt can be measured. In order to only consider the current through the coil to be measured, all coils that are not to be measured can be briefly switched to freewheel. As a result, essentially only the current of the coil to be measured flows through the common measurement shunt, so that the measurement result can be assigned specifically to the associated coil.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann der Strom mittels des gemeinsamen Messshunts für alle Spulen innerhalb oder außerhalb einer Ansteuerung nacheinander zyklisch gemessen werden, wohingegen im Stand der Technik der Strom jeder Spule nur mittels eines der Spule zugeordneten spezifischen Messshunts jederzeit gemessen werden kann. Gegenüber dem Stand der Technik ist das hier beschriebene Verfahren kostengünstig und praktisch durchführbar.With the method described, the current can be measured cyclically one after the other using the common measuring shunt for all coils inside or outside of a control, whereas in the prior art the current of each coil can only be measured at any time using a specific measuring shunt assigned to the coil. Compared to the prior art, the method described here is inexpensive and can be carried out in practice.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann darüber hinaus der kanalspezifische Widerstand durch die Strommessung während einer Ansteuerung ermittelt werden, was im Stand der Technik entweder nur außerhalb einer Ansteuerung oder mit individuellen Strommesseinrichtungen möglich ist.The method described can also be used to determine the channel-specific resistance by measuring the current during activation, which is only possible in the prior art either outside of an activation or with individual current measuring devices.
Der gemessene Strom kann direkt zur Nachregelung und/oder für weitere Berechnungen wie z. B. den kanalspezifischen Widerstandswert verwendet werden. Der kanalspezifische Widerstandswert kann basierend auf dem gemessenen Strom und der Versorgungsspannung berechnet werden. Der berechnete kanalspezifische Widerstand kann in ein Widerstandsmodell eingegeben werden, wodurch der Tastgrad der PWM-Vorgabe berechnet und gestellt werden kann.The measured current can be used directly for readjustment and/or for further calculations, e.g. B. the channel-specific resistance value can be used. The channel specific resistance value can be calculated based on the measured current and the supply voltage. The calculated channel specific resistance can be entered into a resistance model, whereby the duty cycle of the PWM command can be calculated and set.
Es ist bevorzugt, wenn in Schritt c) der Ist-Strom derart gemessen wird, dass der Tastgrad der PWM-Vorgabe auf 100% gesetzt wird, sodass der Ist-Strom basierend auf dem Spannungsabfall am gemeinsamen Messshunt gemessen wird. Beim Tastgrad auf 100% fließt in die Spule im Wesentlichen ein Gleichstrom, sodass der induktive Anteil der Kanalimpedanz gleich Null ist und der ohmsche Anteil der Kanalimpedanz in Verbindung mit dem Spannungsabfall am gemeinsamen Messshunt den in die Spule fließenden Ist-Strom bestimmt.It is preferred if the actual current is measured in step c) in such a way that the duty cycle of the PWM specification is set to 100%, so that the actual current is measured based on the voltage drop across the common measurement shunt. With a duty cycle of 100%, a direct current essentially flows into the coil, so that the inductive part of the channel impedance is equal to zero and the ohmic part of the channel impedance in connection with the voltage drop at the common measurement shunt determines the actual current flowing into the coil.
Es ist bevorzugt, wenn in Schritt c) der Ist-Strom derart bestimmt wird, dass der Tastgrad der PWM-Vorgabe auf einen konstanten Wert gesetzt wird, sodass der Ist-Strom basierend auf der Durchschnittsspannung am gemeinsamen Messshunt gemessen wird. Alternativ zum Tastgrad auf 100% kann der Tastgrad zur Strommessung auch auf einen konstanten Wert gestellt werden, sodass der frequenzabhängig induktive Anteil der Kanalimpedanz nicht mehr gleich Null ist, und die am gemeinsamen Messshunt gemessene Spannung eine Durchschnittsspannung ist. Der durch die Spule fließende Strom kann unter Berücksichtigung des Tastgrades und der gemessenen Durchschnittsspannung bestimmt werden. Alternativ kann der durch die Spule fließende Strom durch eine einzelne Spannungsmessung zu definiertem Zeitpunkt während des Stromhochlaufs unter Berücksichtigung der Induktivität bestimmt werden.It is preferred if the actual current is determined in step c) in such a way that the duty cycle of the PWM specification is set to a constant value, so that the actual current is measured based on the average voltage at the common measurement shunt. As an alternative to 100% duty cycle, the duty cycle for current measurement can also be set to a constant value so that the frequency-dependent inductive component of the channel impedance is no longer equal to zero and the voltage measured at the common measurement shunt is an average voltage. The current flowing through the coil can be determined by considering the duty cycle and the average voltage measured. Alternatively, the current flowing through the coil can be determined by a single voltage measurement at a defined point in time during the current run-up, taking the inductance into account.
Es ist bevorzugt, wenn die Spannung mit Hilfe von einer Sample-and-Hold-Schaltung erfasst wird und die Durchschnittsspannung mit Hilfe von Software gebildet wird. Alternativ kann die Durchschnittsspannung beispielsweise auch mit Hilfe einer Tiefpassschaltung gebildet und mit Hilfe einer Sample-and-Hold-Schaltung gemessen werden.It is preferred if the voltage is detected using a sample and hold circuit and the average voltage is formed using software. Alternatively, the average voltage can also be formed using a low-pass circuit, for example, and measured using a sample-and-hold circuit.
Es ist bevorzugt, wenn mit dem beschriebenen Verfahren vor Schritt c) der Strom vor Beginn der Messung eingeschwungen ist. Somit kann die Messdauer verkürzt werden.It is preferred if, with the method described, before step c) the current has settled before the start of the measurement. Thus, the measurement time can be shortened.
Es ist bevorzugt, wenn jeder Spule ein Low-Side-Schalter zugeordnet ist, sodass in Schritt b) die Spulen durch das Deaktivieren ihrer zugeordneten Low-Side-Schalter in den Freilauf geschaltet werden. Es ist möglich, dass der Low-Side-Schalter als Feldeffekttransistor wie z. B. MOSFET ausgeführt ist und die ohmsche und induktive Last gegen Masse geschaltet werden kann.It is preferred if each coil is assigned a low-side switch, so that in step b) the coils are switched to freewheeling by deactivating their assigned low-side switch. It is possible that the low-side switch can be used as a field effect transistor such as e.g. B. MOSFET is designed and the resistive and inductive load can be connected to ground.
Es ist bevorzugt, wenn jede Spule durch die Anpassung des Tastgrades der PWM-Vorgabe angesteuert wird, welcher basierend auf der in diese Spule fließenden Ist-Stroms und einem aus diesem Ist-Strom ermittelten spulenspezifischen Widerstand bestimmt wird. Dabei ist es möglich, dass der kanalspezifische Widerstand basierend auf dem gemessenen Ist-Strom und der angelegten Versorgungsspannung berechnet wird. Dieser kann dann zum Beispiel in ein Widerstandsmodell eingehen, das zur Berechnung des zu stellenden Sollwertes für den Tastgrad verwendet wird.It is preferred if each coil is controlled by adapting the duty cycle of the PWM specification, which is determined based on the actual current flowing into this coil and a coil-specific resistance determined from this actual current. In this case, it is possible for the channel-specific resistance to be calculated based on the measured actual current and the applied supply voltage. This can then be used, for example, in a resistance model that is used to calculate the target value to be set for the duty cycle.
Es ist bevorzugt, wenn eine Steuervorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Als Steuervorrichtung soll jede Art von elektronischer Einrichtung verstanden werden können, bspw. anwendungsspezifisch integrierte Schaltkreise (ASICs), Rechnerkerne (CPU), oder eine andere Vorrichtung, die eine Verarbeitung von Daten, Steuerung und/oder Regelung ausführen kann.It is preferred if a control device is set up to carry out the described method. Any type of electronic device can be understood as a control device, for example application-specific integrated circuits (ASICs), computer cores (CPU), or another device that can process data, control and/or regulate.
Es ist außerdem bevorzugt, wenn ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens angewandt wird. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programmes durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.It is also preferred if a computer program is used to carry out a method described here. In other words, this relates in particular to a computer program (product) which comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute a method described here.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, wenn ein maschinenlesbares Speichermedium angewandt wird, auf dem das hier vorgeschlagene Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.In addition, it is preferred if a machine-readable storage medium is used, on which the computer program proposed here is stored. The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
Weiter wird eine Magnetventilanordnung mit mindestens zwei parallelgeschalteten Spulen vorgeschlagen, die nach dem beschriebenen Verfahren betrieben wird.Furthermore, a magnetic valve arrangement with at least two coils connected in parallel is proposed, which is operated according to the method described.
Weiter wird ein Fahrzeug mit mindestens einer der beschriebenen Magnetventilanordnung vorgeschlagen.Furthermore, a vehicle with at least one of the described solenoid valve arrangements is proposed.
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigt schematisch:
-
1 ein beschriebenes Verfahren zum Betrieb einer Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem, -
2 Ersatzschaltung einer bekannten Magnetventilanordnung mit einer Mehrzahl von Spulen, -
3 Ersatzschaltung zur Messung von Strömen der in2 dargestellten Spule in einer bekannten Weise, -
4 Ersatzschaltung zur erfindungsgemäßen Messung von Strömen der in2 dargestellten Spule, und -
5 Ersatzschaltung zur erfindungsgemäßen Messung von Strömen der in2 dargestellten Spule bei der Durchführung der Messung.
-
1 a described method for operating a solenoid valve arrangement for a driving dynamics system, -
2 Equivalent circuit of a known solenoid valve arrangement with a plurality of coils, -
3 Equivalent circuit for measuring currents of the in2 coil shown in a known manner, -
4 Equivalent circuit for measuring currents according to the invention in2 shown coil, and -
5 Equivalent circuit for measuring currents according to the invention in2 shown coil when performing the measurement.
Zum Überblick des Grundgedankens und der Vorteile des beschriebenen Verfahrens wird zunächst ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb einer Magnetventilanordnung 12 mit beispielhaften drei Spulen 13 anhand der
Weiter wird der Vorteil der Verwendung eines gemeinsamen Messshunts 6 gegenüber der Verwendung einer Mehrzahl von kanalindividuellen Messshunts 5 im Stand der Technik anhand der
Jede Spule 13 wird mittels einer PWM-Vorgabe 14 mit einem Tastgrad angesteuert, wobei der Tastgrad basierend auf einem Widerstandsmodell 15 und einem Soll-Strom (d. h. Zielstrom) gestellt wird.Each
Zum Abgleich des Widerstandsmodells 15 aufgrund einer eventuellen Abweichung mit den tatsächlichen Widerständen der Spulen 13 wird hier der Ist-Strom jeder Spule 13 über den gemeinsamen Messshunt 6 gelegentlich gemessen. Bei der Messung eines Ist-Stroms einer bestimmten Spule 13 können alle andere Spulen 13 in einen Freilauf geschaltet werden. Der gemessene Ist-Strom wird in das Widerstandsmodell 15 eingeführt, somit kann das Widerstandsmodell 15 basierend auf dem eingeführten Ist-Strom adaptiert werden.In order to adjust the
Mit dem beschriebenen Verfahren wird ein echtzeitiger Ist-Strom jeder Spule 13 anstatt einer aufwendigen unmittelbaren Messung hier im Wesentlichen mittels des Widerstandsmodells 15 mittelbar geschätzt, wobei das Widerstandsmodell 15 durch eine gelegentliche Strommessung einer Spule 13 wiederum in seiner Genauigkeit adaptiert wird.With the method described, a real-time actual current of each
Mit dem beschriebenen Verfahren kann die Strommessung aller Spulen 13 ausschließlich über einen gemeinsamer Messshunt 6 erfolgen, was nachfolgend in
Der in Reihe geschaltete ohmsche Widerstand 1, der induktive Widerstand 2, und der Low-Side-Schalter 4 sowie die parallel zu dem ohmschen Widerstand 1 und dem induktiven Widerstand 2 geschaltete Schutzdiode 3 bilden zusammen einen Kanal 10 aus, der mit einem Stromregler (nicht gezeigt) verbunden ist. Zur Ansteuerung der Spule 13 im Kanal 10 gibt der Stromregler eine PWM-Vorgabe 14 mit einem gestellten Tastgrad aus.The series-connected
Anstatt der in
Um nur den in einem zu messenden Kanal 10 fließenden Ist-Strom 9 zu messen, können die Low-Side-Schalter 4 aller nicht zu messenden Kanäle, wie in
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren gemäß der
Claims (13)
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