DE19845037A1 - Verfahren und Anordnung zum Ansteuern eines kapazitiven Aktors - Google Patents

Verfahren und Anordnung zum Ansteuern eines kapazitiven Aktors

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Abstract

In einer Ansteueranordnung zur Ansteuerung eines Aktors (P) werden Bauteiletoleranzen ausgeglichen, indem der in einem Meßzweig (Mz) fließende Entladestrom (ie) und die Entladespannung (ue) während eines Umladevorgangs gemessen wird, wobei der Meßzweig (Mz) aus einem Serienschwingkreis mit einem Ladekondensator (C1), einer Umschwingspule (L), einem Hilfsschalter (X2) und einem Meßwiderstand (Rs) besteht. Die zu verschiedenen Zeitpunkten gemessenen Strom- und Spannungswerte werden ausgewertet; aus ihnen werden Anfangsparameter für die nachfolgenden Ansteuervorgänge ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Ansteuern eines Aktors, insbesondere eines piezoelektrisch betriebenen Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftma­ schine.
Aus DE 196 52 807 A1 ist bekannt, auf einen Aktor eine vor­ gebbare Energie zu übertragen, indem die Ladung eines Lade­ kondensators über eine Umschwingspule teilweise auf den Aktor übertragen wird. Die Abweichung der Energiezumessung bei ei­ nem Ansteuervorgang wird anhand eines Kennfeldes festgestellt und bei den nächsten Ansteuervorgängen inkrementell korri­ giert. Das Kennfeld wird experimentell aus den vorgegebenen Bauelementewerten der Anordnung und der von der Temperatur abhängigen Aktorkapazität ermittelt.
Dieses Verfahren der Ansteuerung eines Aktors setzt voraus, daß die Kapazität des Ladekondensators und der Induktivität der Umschwingspule genau bekannt sind. Spulen und Kondensato­ ren besitzen aber üblicherweise fertigungsbedingt Toleranzen von etwa ± 10%; zusätzlich ändern sich ihre Werte während des Betriebs in Abhängigkeit von Temperatur und Alterung.
Durch Messen von Induktivität und Kapazität am Bandende kön­ nen Bauelementetoleranzen erfaßt und im Ansteuerverfahren be­ rücksichtigt werden. Eine weitere Lösung besteht im Benutzen von Bauelementen mit geringen Fertigungstoleranzen, was aber zu hohen Bauelementepreisen führt. Äußere Einflüsse während des Betriebes, wie z. B. Temperatureinflüsse oder Alterung der Bauelemente werden bei beiden Lösungen nicht berücksich­ tigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Bauelementetoleranzen der An­ steuerschaltung zu erfassen und zu kompensieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unab­ hängigen Patentansprüche gelöst.
Die wesentliche Idee der Erfindung beruht darin, in einem Meßzweig der Anordnung, der einen Ladekondensator, eine Um­ schwingspule und einen Schaltzweig mit einem Schalter auf­ weist, einen LC-Meßvorgang durchzuführen, der darin besteht, in dem Meßzweig einen Umladevorgang durchzuführen und wäh­ renddessen im Meßzweig Strom- und Spannungsmessungen zur an­ schließenden Bestimmung von Kapazitäts- und Induktivitätswer­ ten aufzunehmen und die bestimmten Werte für eine nachfolgen­ de Ansteuerung eines Aktors P zu benutzen.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß in der Anordnung kostengünstige Kondensatoren und Spulen mit hohen Toleranzen einsetzbar sind. Weiterhin steigt die Lebensdauer der Anord­ nung, da altersbedingte Einflüsse kompensiert werden. Der Einsatzbereich der Anordnung wird erweitert, da temperaturbe­ dingte Einflüsse kompensiert werden.
Weitere Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläu­ tert. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b Zwei Diagramme zur Darstellung der Strom- und Spannungsverläufe während eines Umla­ devorgangs,
Fig. 2 Ein Prinzipschaltbild einer Aktor- Ansteuerschaltung,
Fig. 3 Ein Blockschaltbild eines Steuergerätes, das an die Anordnung nach Fig. 2 ange­ schlossen ist,
Fig. 4 Ein Flußdiagramm, betreffend die Arbeits­ schritte der Anordnungen nach Fig. 2 und 3.
Ein Umladevorgang, dessen Strom- und Spannungsverläufe in den Diagrammen der Fig. 1 und 1a dargestellt sind, und die An­ steuerung eines oder mehrerer Kraftstoffeinspritzventile ei­ ner Brennkraftmaschine über einen Aktor P, vorzugsweise eines piezoelektrischen Stellgliedes, findet in der Anordnung nach Fig. 2 statt, die von einem Steuergerätes ST nach Fig. 3 angesteuert wird, das Teil eines weiter nicht dargestellten mikroprozessorgesteuerten Motorsteuergerätes sein kann. Die im Steuergerät ST ablaufenden Arbeitsschritte sind in Fig. 4 erläutert.
In der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird ein LC- Meßvorgang eingeleitet, indem ein Umladevorgang beginnt, d. h. ein über einen Hauptschalter X1 und einen Ladewiderstand R1 auf eine vorgegebene Kalibrierspannung Uck aufgeladener Lade­ kondensator C1 über eine Umschwingspule L über einen Schaltzweig Az umgeladen wird, bis der Ladekondensator C1 auf eine Kondensatorspannung Uc aufgeladen ist, die annähernd der Kalibrierspannung mit entgegengesetzter Polarität -Uck ent­ spricht. Der Serienschwingkreis aus dem Ladekondensator C1, der Umschwingspule L und dem Schaltzweig Az wird im folgenden als Meßzweig Mz bezeichnet, wobei der Schaltzweig Az eine Se­ rienschaltung aus einem Hilfsschalter X2 und einem Meßwider­ stand Rs aufweist.
Der Ladekondensator C1 kann in weiteren, in den Figuren nicht näher beschriebenes Ausführungsbeispielen durch ein Netzwerk mit mehreren Kondensatoren und Schaltern mit einer Ersatzka­ pazität erweitert werden.
Die Diagramme in Fig. 1a und 1b zeigen die Strom- und Span­ nungsverläufe während eines Umladevorgangs mit als ver­ lustfrei angenommenen Bauelementen. Fig. 1a zeigt den Span­ nungsverlauf der Kondensatorspannung Uc am Ladekondensators C1, Fig. 1b den Stromverlauf des Umladestroms ie im Meßzweig Mz. Der Meßzweig Mz stellt einen Serienschwingkreis mit der Periode T dar.
Ein Umladevorgang von dem auf die Kalibrierspannung Uck auf­ geladenen Ladekondensator C1 startet zum Zeitpunkt t = 0 mit leitendschalten des Hilfsschalters X2. Zu den Zeitpunkten t = 0; t = T/4; t = T/2 betragen die Strom- und Spannungswerte im Meßzweig Mz für den als verlustfrei angenommenen Schwing­ kreis:
Zeitpunkt A: t = 0:
Uc = Uck; ie = 0
Zeitpunkt B t = T/4:
Uc = 0; ie = Iem
Zeitpunkt C t = T/2:
Uc = -Uck; ie = 0
Der Umladevorgang kann über den Zeitpunkt C hinaus in Form weiterer Schwingungen fortgesetzt werden, bis der Hilfsschal­ ter X2 vorzugsweise zu einem der Zeitpunkte n*(T/2), n = 1, 2, 3, . . . geschlossen wird, bei denen der Umladestrom ie = 0 ist und somit keine Spannungsüberhöhung durch die Umschwing­ spule L entsteht.
Werte des Umladestroms ie werden zu unterschiedlichen Zeit­ punkten t1 aufgenommen, vorzugsweise zu den Zeitpunkten A, B und C, wobei die Differenz A-C im folgenden als erste Schwin­ gungszeit Te1 bezeichnet wird. Unter Verwendung der in Seri­ enschwingkreisen geltenden Gesetzesmäßigkeiten wird die Kapa­ zität Kc des Ladekondensators C1 und die Induktivität IL der Umschwingspule L ermittelt. Die Kapazität Kc und die Indukti­ vität IL wird errechnet, indem die vorzugsweise zu den Zeit­ punkten A, B und C aufgenommenen Meßwerte durch Anwenden der im Meßzweig Mz auftretenden, in Gleichung (1) und (2) darge­ stellten Gesetzesmäßigkeiten ausgewertet werden.
  • 1. C1 = Iem*(T/2)/(Uck*PI)
  • 2. L = Uck*(T/2)/(Iem*PI)
Meßpunkte können auch zu anderen Zeitpunkten erfaßt werden, wobei die Gleichungen (1) und (2) entsprechend angepaßt wer­ den. Beispielsweise werden die in Fig. 1b dargestellten Meß­ punkte Mi, die die zu den Zeitpunkten t1, T/2 und t2 fließen­ den Umladestroms ie mit dem ersten und dem zweiten Stromwert Is1,Is2 und dem Maximalstrom Iem darstellen, wobei die Diffe­ renz t2-t1 im folgenden als zweite Schwingungszeit Te2 be­ zeichnet wird.
Die Bauelemente in dem Meßzweig Mz weisen ohmsche Widerstände auf, die zu Verlusten während des Umladevorgangs und somit zu einer Bedämpfung der Amplituden der Kondensatorspannung Uc und des Umladestroms ie führen. Der Betrag der Bedämpfung und der Änderung der Periode T ist abhängig von den ohmschen Wi­ derständen der Bauelemente und entsprechen den in gedämpften Serienschwingkreisen bekannten Gesetzesmäßigkeiten.
Abhängig von dem zu erwartenden Betrag der Bedämpfung und der Meßgenauigkeit wird die Kondensatorspannung Uc zu einem der Zeitpunkte n*(T/2), n = 1, 2, 3, . . . gemessen und deren Abweichung von der Kalibrierspannung Uck ermittelt, woraus mit Hilfe der o. g. Gesetzesmäßigkeiten auf den Betrag der Bedämpfung ge­ schlossen wird.
Die Größen der Bauelemente in dem Meßzweig Mz und deren ohm­ schen Widerstände können in einem Ersatzschaltbild durch als verlustfrei angenommene Bauelemente und einen in den Meßzweig Mz eingefügten Ersatzwiderstand dargestellt werden, der die Gesamtheit der ohmschen Widerstände abbildet.
Die in den Fig. 1a und 1b dargestellten Spannungs- und Stromverläufe werden durch die in Fig. 2 und Fig. 3 darge­ stellten Anordnungen erfaßt und ausgewertet.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipschaltung in Form eines Serienkrei­ ses LC zum Ausführen eines LC-Meßvorgangs und zum Ansteuern eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine über einen Aktor P, wobei der Serienkreis von einem in Fig. 3 dargestellten Steuergeräts ST gesteuert wird.
In Fig. 2 ist ein Ladekondensator C1 über eine Energiequelle V und einen Ladewiderstand R1 mit dem Hilfsschalter X2 ver­ bunden. Parallel zum Ladekondensator C1 liegt eine Reihen­ schaltung aus einer über einen Ladewiderstand R1 mit dem Hauptschalter X1 verbundenen Umschwingspule L und einem Schaltzweig Az, der eine Reihenschaltung aus einem Hilfs­ schalter X2 und einen Meßwiderstand Rs aufweist.
Parallel zum Schaltzweig Az liegt ein Steller S2, der eine Reihenschaltung aus einer
  • - Parallelschaltung eines in Richtung von der Umschwingspule L weg stromdurchlässigen Ladeschalters X5 und eines in Richtung zur Umschwingspule L hin stromdurchlässigen Entla­ deschalters X6 und einer
  • - Parallelschaltung des Aktors P mit einer Diode D, die in Richtung vom Minuspol GND der Energiequelle V weg strom­ durchlässig ist,
aufweist.
Die ohmschen Widerstände des Ladekondensators C1, der Um­ schwingspule L, des Hilfsschalters X2 können, wie oben be­ schrieben, zu einem Ersatzwiderstand zusammengefaßt werden.
Der Ersatzwiderstand ist abhängig von der Temperatur und dem Alter der Bauelemente. Die Schalter X1 bis X6 sind Halblei­ terbauelemente, deren ohmscher Widerstand stark temperaturab­ hängig ist und in den Ersatzwiderstand eingeht. Da Schalter X1 bis X6 im Betrieb annähernd die gleiche Temperatur haben, können die ohmschen Widerstände des Ladeschalters X5 und des Entladeschalters X6 in Abhängigkeit abhängig vom Ersatzwider­ stand indirekt ermittelt werden.
Der Meßwiderstand Rs ist vorzugsweise so bemessen, daß er vernachlässigbar klein ist oder so genau bemaßt ist, daß er durch Berechnungen kompensiert werden kann.
Die Schalter X1 bis X6 werden von dem Steuergerät ST gesteu­ ert, das in Fig. 3 gezeigt ist.
Das Steuergerät ST
  • - speichert die vorgegebenen Werte der Kalibrierspannung Uck, die vorgebbaren Stromwerte Is1, Is2 in einem Wertespeicher KS,
  • - weist einen Peakdetektor PD auf, in dem der Maximalstrom Iem des dem Peakdetektor zugeführten Umladestroms ie gebil­ det wird,
  • - weist einen Schwellstromdetektor SD auf, der die Schwin­ gungszeiten Te1 oder Te2 ermittelt, indem die Zeitpunkte erfaßt werden, bei denen der Umladestrom ie vorgebbare Stromwerten Is1, Is2 über- oder unterschreitet,
  • - weist einen Komparator K mit einem Ausgangssignal F auf, der die zugeführte Kondensatorspannung Uc mit der Kali­ brierspannung Uck oder einer Startspannung Ucb vergleicht,
  • - weist ein Rechenwerk RW auf, das aus einem vorgebbaren Stromwert Is2, Is1, der vorgegebenen Kalibrierspannung Uck und der Schwingungszeit Te1 oder Te2 die Kapazität Kc und die Induktivität IL ermittelt,
  • - weist ein Kennfeld KF auf, in dem aus der Ladekapazität Kc, der vorgebbaren Energie E und der Induktivität IL die Startspannung Ucb und die Ladezeit Tb ermittelt werden. Um­ ladedauer tp ist die gleich der Umladedauer tp des Umladens vom Ladekondensator C1 auf den Aktor P ist, und
  • - weist ein Logikeinheit LU auf, die ein zugeführtes Ansteu­ ersignal sta, ein zugeführtes Meßsteuersignal stk, das Aus­ gangssignal F des Komparators K und den Wert der Ladezeit Tb programmgesteuert verarbeitet und die Schalter X1 bis X6 nach den in Fig. 4 ausgeführten Arbeitsschritten ansteu­ ert.
In Fig. 4 sind die in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und Fig. 3 ablaufenden Arbeitsschritte in einem Flußdiagramm aufgeführt. Die Arbeitsschritte I bis IX stellen einen LC- Meßvorgang, X bis XVIII einen Ansteuervorgang eines Aktors P dar. Der Ansteuervorgang kann auch nach anderen, in den Figu­ ren nicht weiteren ausgeführten Verfahren ablaufen. Die ein­ zelnen Arbeitsschritte sind im folgenden aufgeführt:
  • 1. I Die Schalter X1 bis X6 sind zu Beginn der Ar­ beitsschritte nicht leitend.
  • 2. II Der LC-Meßvorgang beginnt mit dem Aufladen der Ladekapazität C1 über den leitenden Hauptschalter X1 und den Ladewiderstand R1 auf eine vorgegebene Kalibrierspannung Uck.
  • 3. III und IV Nach Erreichen der Kalibrierspannung Uck wird der Hauptschalter X1 nichtleitend, wodurch der Lade­ vorgang gestoppt wird. Ein Umladevorgang beginnt, indem der Hilfsschalter X2 leitend geschaltet wird, wodurch der Ladekondensator C1 über die Um­ schwingspule L und den Schaltzweig Az umgeladen wird.
  • 4. V Die Maximalstrom Iem wird gemessen.
  • 5. VI Die Schwingungszeit Te1 oder Te2 (Te(i)) wird er­ mittelt.
  • 6. VII Der Umladevorgang ist beendet, der Hilfsschalter X2 wird nichtleitend. Der Hilfsschalter wird vor­ zugsweise dann nichtleitend, wenn der Umladestrom ie = 0 ist, um Spannungsüberhöhungen durch die Induktivität IL zu vermeiden.
  • 7. VIII Die Kapazität Kc und die Induktivität IL wird über die in Formel (1) und (2) genannten Geset­ zesmäßigkeiten ermittelt.
  • 8. IX Die Anfangsparameter Startspannung Ucb und Lade­ zeit Tb werden aus der Kapazität Kc, der vorgege­ benen Energie E und der Induktivität IL mit Hilfe des Kennfelds KF des Steuergerätes ST bestimmt.
  • 9. X Die Schalter X2 bis X6 sind zu Beginn des Ansteu­ ervorgangs des Aktors P nichtleitend. Der Ansteu­ ervorgang beginnt mit dem leitend werden des Hauptschalters X1, wodurch das Laden des Ladekon­ densators C1 beginnt.
  • 10. X1 und XII Der Hauptschalter X1 wird bei Erreichen oder Überschreiten der Startspannung Ucb nichtleitend, wodurch der Ladevorgang beendet wird.
  • 11. XIII Das externe Ansteuersignal sta initiiert den An­ steuervorgang eines Aktors P.
  • 12. XIV Der Ladeschalter X5 wird leitend, wodurch der auf die Startspannung Ucb aufgeladene Ladekondensator C1 während einer Ladedauer tp auf den Aktor P um­ geladen wird.
  • 13. XV und XVI Erreicht die Ladedauer tp die vorher ermittelte Ladezeit Tb, wird der Hilfsschalter X2 leitend und der Ladeschalters X5 gesperrt, wodurch der Ladevorgang des Aktors P beendet wird. Eine im Ladekondensator C1 evt. noch vorhandene Restla­ dung wird im Meßzweig Mz in C1 umgeladen. Ein aufgeladener Aktor P bewirkt im Kraftstoffein­ spritzventil einen Einspritzvorgang. Nach Ende des Ladevorgangs wird die Aktorspannung Up gemes­ sen und für die darauffolgenden Ansteuervorgänge ausgewertet, wie in DE 196 52 807 A1 erläutert.
  • 14. XVII Das externe Stellgliedsteuersignal sta initiiert das Ende des Einspritzvorgangs
  • 15. XVIII Der Hilfsschalter X2 wird nichtleitend, der Ent­ ladeschalter X6 wird leitend, die Ladung des Ak­ tors P wird in den Ladekondensator C1 umgeladen, die Ladung des Ladekondensators C1 wird über die Diode D, den Entladeschalter X6 und die Um­ schwingspule L in C1 umgeladen.
  • 16. XIX Bei Ansteuerung durch das externe Meßsteuersignal stk wird ein neuer LC-Meßvorgang initiiert. Die gestrichelten Linien deuten unterschiedliche Aus­ führungsbeispiele an:
    • a) Vor und nach einem Ansteuervorgang eines Ak­ tors P wird kein LC-Meßvorgang initiiert, ein LC- Meßvorgang kann z. B. am Bandende stattfinden ha­ ben, wie in Punkt c) ausgeführt wird.
    • b) Abhängig von dem externen Meßsteuersignal stk und Ansteuersignal sta wird ein LC-Meßvorgang oder ein weiterer Ansteuervorgang des Aktors P ausgelöst. c) Ein LC-Meßvorgang wird nur einmal direkt nach dem Start ausgeführt.
    • c) (wird nicht in Fig. 4 aufgeführt) Mindestens ein LC-Meßvorgang hat schon in der Fertigung, z. B. am Bandende, stattgefunden. Alle denkbaren, sinnvollen Kombinationen aus a), b), c) und d) dienen als weitere Ausführungsbei­ spiele.
    In einer weiteren Ausführungsform wird die Be­ dämpfung der Amplituden der Kondensatorspannung Uc und des Umladestroms ie durch die ohmschen Wi­ derstände der Bauelemente des Meßzweiges Mz be­ rücksichtigt, wobei ohmschen Widerstände in einem Ersatzschaltbild zu einem Ersatzwiderstand zusam­ mengefaßt werden, wie in der Beschreibung der Fig. 1 und 1a dargestellt. Vorzugsweise parallel zu den Arbeitsschritten V und VI zu einem der Zeitpunkte n*(T/2), n = 1, 2, 3, . . . wird die Kondensa­ torspannung Uc gemessen. Abhängig voh der Abwei­ chung der Kondensatorspannung Uc von der Kahi­ brierspannung Uck, dem Maximalstrom Iem und der Schwingungszeit Te1 oder Te2 (Te(i)) werden dann im Arbeitsschritt VIII die Ladekapazität Kc, die Induktivität IL und der Ersatzwiderstand berech­ net, von denen die im Arbeitsschritt IX ermittel­ ten Anfangsparamteter Ucb und Tb und somit die Genauigkeit der Energiezumessung abhängig sind.
    In einer weiteren Ausführungsform wird anstatt der Messung des Maximalstronis Iem ein anderer Meßwert ermittelt, wobei entweder zu einem vor­ gebbaren Zeitpunkt ein Wert des Umladestroms ie oder bei einem vorgebbaren Wert des Umladestroms ie ein Zeitpunkt gemessen wird. In dem Arbeits­ schritt VIII wird dann mit Hilfe von an den ande­ ren Meßwert angepaßten Formeln, die die Gesetzes­ mäßigkeiten eines Serienschwingkreises darstel­ len, die Inkuktivität IL, die Ladekapazität Kc und der bevorzugt auch der Ersatzwiderstand ent­ sprechend ermittelt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Aktors (P), der von einer Ansteuerschaltung angesteuert wird, die einen Seri­ enschwingkreis (Mz) mit einem Ladekondensator (C1) und einer Umschwingspule (L) aufweist, wobei Bauelementetoleranzen in der Ansteuerschaltung durch folgende Abeitsschritte ausgegli­ chen werden:
  • 1. der auf eine vorgegebene Kalibrierspannung (tick) aufgela­ dene Ladekondensator (C1) wird über die Umschwingspule (L) umgeladen und dabei werden Stromwerte (Iem, Is2, Is1) des dabei fließenden Umladestroms (ie) zu verschiedenen Zeitpunkten (A, B, C, t1, t2, T/2) erfaßt;
  • 2. aus der Kalibrierspannung (Uck), den Zeitpunkten (A, B, C, t1, t2, T/2) und den Stromwerten (Iem, Is2, Is1) wer­ den mit Hilfe der in Serienschwingkreisen geltenden Ge­ setzesmäßigkeiten die Ladekapazität (Kc) des Ladekonden­ sators (C1) und die Induktivität (IL) der Umschwingspule (L) ermittelt;
  • 3. aus einer vorgebbaren Energie (E), der Ladekapazität (Kc) und der Induktivität (IL) werden eine Startspannung (Ucb) und eine Ladezeit (Tb) aus einem Kennfeld (KF) ermittelt;
  • 4. die vorgebbare Energie (E) wird auf den Aktor (P) über­ tragen, indem der auf die Startspannung (Ucb) geladene Ladekondensator (C1) während der Ladezeit (Tb) auf den Aktor (P) umgeladen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. der auf eine vorgegebene Kalibrierspannung (Uck) aufgela­ dene Ladekondensator (C1) über die Umschwingspule (L) um­ geladen wird und dabei Stromwerte (Iem, Is2, Is1) des dabei fließenden Umladestroms (ie) zu verschiedenen Zeitpunkten (A, B, C, t1, t2,T/2) und eine Kondensatorspannung (Uc) zu einem weiteren Zeitpunkt (n*(T/2), n = 1, 2, 3 . . .) erfaßt wer­ den,
  • 2. aus der Kalibrierspannung (Uck), den Zeitpunkten (A, B, C, t1, t2,T/2), den Stromwerten (Iem, Is2, Is1) und der Abweichung der Kondensatorspannung (Uc) von der Kali­ brierspannung (Uck) mit Hilfe der in Serienschwingkreisen geltenden Gesetzesmäßigkeiten die Ladekapazität (Kc) des Ladekondensators (C1) und die Induktivität (IL) der Um­ schwingspule (L) ermittelt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß aus der Kalibrierspannung (Uck), den Zeitpunkten (A, B, C, t1, t2, T/2), den Stromwerten (Iem, Is2, Is1) und der Ab­ weichung der Kondensatorspannung (Uc) von der Kalibrierspan­ nung (Uck) mit Hilfe der in Serienschwingkreisen geltenden Gesetzesmäßigkeiten die Ladekapazität (Kc) des Ladekondensa­ tors (C1), die Induktivität (IL) der Umschwingspule (L) und ein Ersatzwiderstand ermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die verschiedenen Zeitpunkte (A, C, t1, t2) durch Vergleich des Umladestroms (ie) mit vorgebbaren Stromwerten (Is2, Is1) erfaßt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kennfeld (KF) experimentell erfaßt wird, indem Kenn­ linien für unterschiedliche Werte der Induktivität (IL), der Ladekapazität (Kc) und der in der Ansteuerschaltung enthal­ tenen Schalter (X1 bis X6) mit den in diesen Bauelementen entstehenden Verluste aufgenommen und in dem Steuergerät (ST) als Kennfeld (KF) abgespeichert werden.
6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit
  • 1. einem Serienkreis (LC) mit einer Serienschaltung eines La­ dekondensators (C1), der über einen Hauptschalter (X1) von einer Energiequelle (V) versorgt wird, einer Umschwingspule (L) und einem einen Aktor (P) enthaltenden Steller (S2), dem ein Schaltzweig (Az) mit einem Hilfsschalter (X2) und einem Meßwiderstand (Rs) parallelgeschaltet ist, wobei der Ladekondensator (C1), die Umschwingspule (L), und der Schaltzweig (Az) einen Meßzweig (Mz) bilden, und
  • 2. einem Steuergerät (ST), das an den Serienkreis (LC) und den Hauptschalter (X1) angeschlossen ist und das die Arbeits­ schritte steuert.
7. Anordnung nach Anspruch 6, mit dem Steuergerät (ST),
  • 1. in der die vorgegebenen Werte der Kalibrierspannung (Uck) und die vorgebbaren Stromwerte (Is1, Is2) in einem Werte­ speicher (KS) gespeichert sind,
  • 2. mit einem Rechenwerk (RW), das aus einem vorgebbaren Stromwert (Iem, Is1, Is2), der vorgegebenen Kalibrierspan­ nung (Uck) und der Schwingungszeit (Te) die Kapazität (Kc) und die Induktivität (IL) ermittelt,
  • 3. mit einem Kennfeld (KF), in dem aus der Ladekapazität (Kc) und der Induktivität (IL) die Startspannung (Ucb) und die Ladezeit (Tb) ermittelt werden, und
  • 4. mit einer Logikeinheit (LU), die ein zugeführtes Ansteu­ ersignal (sta), ein zugeführtes Meßsteuersignal (stk), das Ausgangssignal (F) des Komparators (K) und den Wert der Ladezeit (Tb) programmgesteuert verarbeitet und die Schalter (X1) bis (X6) ansteuert.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, mit dem Steuergerät (ST), das aufweist:
  • 1. einen Peakdetektor (PD), in dem der Maximalstrom (Iem) des zugeführten Entladestroms (ie) gebildet wird,
  • 2. einen Schwellstromdetektor (SD), in dem die Zeitpunkte (A, C, t1, t2) ermittelt werden, zu denen der Umladestrom (ie) vorgebbare Stromwerten (Is2, Is1) annimmt, und
  • 3. einen Komparator (K), der die zugeführte Kondensatorspan­ nung (Uc) mit der Kalibrierspannung (Uck) oder der Start­ spannung (Ucb) vergleicht.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10147814A1 (de) * 2001-09-27 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE10338282A1 (de) * 2003-08-20 2005-03-31 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren eines piezoelektrischen Aktors
DE102008023372A1 (de) * 2008-05-13 2009-12-03 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Stellvorrichtung
DE102007059115B4 (de) 2007-12-07 2021-09-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors
DE102007058540B4 (de) 2007-12-06 2021-09-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19845042C2 (de) * 1998-09-30 2000-08-24 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zur Diagnose eines kapazitiven Aktors
JP3804312B2 (ja) * 1998-12-17 2006-08-02 コニカミノルタホールディングス株式会社 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータ駆動装置
DE19931235C2 (de) * 1999-07-07 2001-08-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines kapazitiven Stellgliedes
EP1138908B1 (de) * 2000-04-01 2005-10-19 Robert Bosch GmbH Steuerung einer Einspritzanlage mit piezoelektrischen Elementen
EP1138911B1 (de) * 2000-04-01 2003-07-09 Robert Bosch GmbH Methode und Apparat für die Aufladung eines piezoelektrischen Elements
DE60007836T2 (de) * 2000-04-01 2004-12-16 Robert Bosch Gmbh Ausgleich der Spieltoleranzen in verschieden Losen wegen der Schwankungen der Schichtdicke oder der Zahl der Schichten in mehrschichtigen piezoelektrischen Elementen
DE10152270B4 (de) * 2001-10-20 2004-08-05 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zur Entladung eines Bufferkondensators
DE10226506A1 (de) * 2002-06-14 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren, Computerprogramm, und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE10238241B4 (de) * 2002-08-21 2010-04-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
US20090287120A1 (en) 2007-12-18 2009-11-19 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Circulatory monitoring systems and methods
US8636670B2 (en) 2008-05-13 2014-01-28 The Invention Science Fund I, Llc Circulatory monitoring systems and methods
US9717896B2 (en) 2007-12-18 2017-08-01 Gearbox, Llc Treatment indications informed by a priori implant information
DE102009001077A1 (de) * 2009-02-23 2010-08-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Endstufe für mindestens einen Piezoaktor
GB2496871A (en) * 2011-11-23 2013-05-29 Inca Digital Printers Ltd Drive circuit for repetitively energising a print head
US20140167785A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-19 Josef C. Shaw Method and apparatus to detect and measure current and transfer charge
CN112072953B (zh) * 2020-07-29 2021-11-05 宁波大学 一种可拓展的多源能量俘获接口电路
CN112072954B (zh) * 2020-07-29 2021-11-05 宁波大学 一种多输入的压电振动能采集电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE847778C (de) * 1950-07-25 1952-08-28 Hermann Dipl-Ing Iburg Wechselstromwiderstandsmessgeraet nach dem Resonanzverfahren, insbesondere Kapazitaetsmessgeraet
EP0126846A2 (de) * 1983-04-21 1984-12-05 WABCO Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH Induktiver Sensor
DE19652807A1 (de) * 1996-12-18 1998-06-25 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes
DE19653666A1 (de) * 1996-12-20 1998-07-09 Univ Magdeburg Tech Verfahren zum schnellen Ansteuern kapazitiver Lasten

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1965366C2 (de) 1969-12-30 1983-05-26 Texaco Development Corp., 10650 White Plains, N.Y. Verfahren zur Herstellung eines Synthesegases mit einem Mindestmolverhältnis (H↓2↓ + CO) / (H↓2↓O + CO↓2↓) von 15
US4732129A (en) * 1985-04-15 1988-03-22 Nippon Soken, Inc. Control apparatus for electroexpansive actuator enabling variation of stroke
US4688536A (en) * 1985-06-28 1987-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive circuit for an electrostrictive actuator in a fuel injection valve
JPS6372381A (ja) * 1986-09-17 1988-04-02 株式会社日本自動車部品総合研究所 容量性負荷の駆動方法
US5057734A (en) * 1988-11-30 1991-10-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for driving piezoelectric element for closing and opening valve member
JP2536114B2 (ja) * 1989-01-18 1996-09-18 トヨタ自動車株式会社 圧電素子の駆動装置
JP2969805B2 (ja) * 1990-06-08 1999-11-02 トヨタ自動車株式会社 圧電素子の駆動装置
JP2707804B2 (ja) * 1990-06-18 1998-02-04 トヨタ自動車株式会社 圧電素子の駆動装置
JP2890787B2 (ja) * 1990-10-09 1999-05-17 ブラザー工業株式会社 圧電素子の駆動回路
JP3053149B2 (ja) * 1993-01-19 2000-06-19 アイシン精機株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP3214961B2 (ja) * 1993-08-31 2001-10-02 株式会社デンソー 圧電素子駆動装置
DE19632837A1 (de) * 1996-08-14 1998-02-19 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19632871C2 (de) * 1996-08-14 1998-07-02 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19632872C2 (de) * 1996-08-14 1998-08-13 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes
DE19652801C1 (de) * 1996-12-18 1998-04-23 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19652809C1 (de) * 1996-12-18 1998-06-10 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19709717C1 (de) * 1997-03-10 1998-09-24 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19723932C1 (de) * 1997-06-06 1998-12-24 Siemens Ag Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19733560B4 (de) * 1997-08-02 2007-04-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements
DE19734895C2 (de) * 1997-08-12 2002-11-28 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE847778C (de) * 1950-07-25 1952-08-28 Hermann Dipl-Ing Iburg Wechselstromwiderstandsmessgeraet nach dem Resonanzverfahren, insbesondere Kapazitaetsmessgeraet
EP0126846A2 (de) * 1983-04-21 1984-12-05 WABCO Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH Induktiver Sensor
DE19652807A1 (de) * 1996-12-18 1998-06-25 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes
DE19653666A1 (de) * 1996-12-20 1998-07-09 Univ Magdeburg Tech Verfahren zum schnellen Ansteuern kapazitiver Lasten

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10147814A1 (de) * 2001-09-27 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE10338282A1 (de) * 2003-08-20 2005-03-31 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren eines piezoelektrischen Aktors
DE102007058540B4 (de) 2007-12-06 2021-09-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements
DE102007059115B4 (de) 2007-12-07 2021-09-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors
DE102008023372A1 (de) * 2008-05-13 2009-12-03 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Stellvorrichtung
DE102008023372B4 (de) * 2008-05-13 2015-07-16 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Stellvorrichtung

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