JP2000508802A - アクチュエータ要素のための２ステップコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、Ａ／Ｄコンバータ（３１）と、出力ドライバー（１１）と、記憶装置を有している制御装置（３０）とを有している、アクチュエータ要素（１）のためのディジタル２ステッ）コントローラに関する。本発明は、アナログ測定信号（Ｕ₁）が、アクチュエータによって受けとられ、そのアナログ測定信号がＡ／Ｄコンバータにおいてディジタル実際値に変換され、そして制御装置の記憶装置（メモリ）の第１の領域に読み込まれる。記憶装置の第１の領域に読み込まれたディジタル実際値が、記憶装置の第２の領域に記憶されたアクチュエータのためのディジタル設定値と比較され、ディジタル実際値がディジタル設定値よりも大きい又それに等しいとき、出力ドライバーへの制御装置の出力（３２）が、０に設定され、そしてディジタル実際値がディジタル設定値よりも小さいとき、出力ドライバーへの制御装置の出力が１に設定され、そして走査（サンプリング）時間Δｔ後、再びアナログ測定信号がアクチュエータによって受けとられ、そして走査インターバルに対応する周期的に呼び出される中断（インテラプト）で、ステップ１．２〜１．５が再び行なわれる（繰返される）ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】 アクチュエータ要素のための２ステップコントローラ 油圧及び機械的運動を有しているギヤ装置（又はトランスミッション）、詳細 には商用車ギヤ装置では、走行速度及びエンジン負荷に関係のある所属する作動 位置の予選択によって、絶えず、最適エンジン運転及び推進力が、非常に異なる 走行条件のときにも保証されるように、ギヤ装置を制御するのが望ましい。更に 、使用したエンジン及び所定の差動（ディファレンシャル）ギヤ装置の種類に関 係なく、すべての行なわれるギヤチェンジは、負荷の下で、衝撃なく行なわれな ければならない。このギヤ装置制御に対する要件は、最もよく、電子・油圧制御 システムによって解決される。その機能方法は、例えば、１９８７年マインツ市 、Ｊ．Ｍ．フォイトＧｍｂＨ、連合専門誌出版クラウスコプフインジェニオール ダイジェストによって発行された専門書「駆動技術における流体動力学」に記 述されている。 上記の電気・油圧制御システムのエレクトロニクス及び油圧装置は、磁気コイ ル、制御ピストン（プランジャー）及び戻りばねを含む電磁弁を経て互に結合さ れている。電磁弁制御のため、今までは、コントローラとして、ハードウェアに より接続できた連続コントローラか、又は、ソフトウェア解決法として実施され たコントローラが使用されてきた。別々の２ステップコントローラ（このため、 １９９５年、ベルリン、ハイデルベルク、ニューヨーク市にあるスプリンガー出 版社の機械製作のためのデュベル ポケットブック、Ｘ８〜Ｘ９頁参照）を使用 することによって、自動ギヤ装置制御の場合に、連続コントローラに比べて、か なりの簡易化が達成できる。従来技術により、このコントローラは、ハードウェ アコントロールで実現され、その場合に、例えば、結線されたオペアンプの形の 比較器が使用される。ハードウェアによるギヤチェンジは、観客特有の集積回路 （ＡＳＩＣ）として実施された。ディジタル２ステップコントローラの安定した 作動に必要なヒステリシスの調整は、（前期デュベル、Ｘ８頁参照）抵抗を回路 内に挿入することによってこの回路で調整される。時間を要する補償プロセス （zeitintensiven Abglechrorgang）おいて、各ギヤ装置制御のためのこの抵抗 は、その製造後に調整されなければならなかった。これは、例えば、制御の完全 測定及び補償抵抗の手作業ハンダ付けを必要とする。 更に、各実際値入力に、調整可能な出力がハードウェアによって固定配置され た。この固定配置では、１又は同じコントローラで２つの電磁弁を制御すること は許されない。 従って本発明の課題は、前述の従来技術の欠点を克服するディジタル２ステッ プコントローラ及びディジタル２ステップコントロール方法を提供することであ る。特に、ディジタル２ステップコントローラの使用によって、今まで必要であ った手動・補償が不要であり、そして多数の弁の制御が１つの同じ装置で可能と なる。 この課題は、本発明によれば、請求項１〜３のいづれか１項に記載のディジタ ル２ステップコントローラ及び請求項１２〜１４のいづれか１項に記載のディジ タル２点コントロール方法によって解決される。 この発明の改良が従属請求項の主題である。独立請求項１〜３及び１２〜１４ の主題は、上記の課題と同等の解決方法である。 請求項１及び請求項１２による方法によれば、ディジタル２ステップコントロ ーラは、記憶装置に読み込まれたディジタル実際値が、その中に記憶された設定 （理論）値と比較され、そしてこの比較が、次のステップのための出発点である ように形成されている。請求項２及び方法請求項１３による他の解決方法では、 ディジタル実際値がディジタル設定値から差引かれ、そしてこの差の前記号によ って、次の方法ステップが実施される。請求項３及び請求項１４による方法に開 示されたような本発明の更に他の解決方法によれば、ディジタル設定値に、この コントローラに特有のディジタル ヒステリシス値が加えられ、そしてこの方法 で、２ステップコントローラのヒステリシスが調整される。 有利には、ディジタル２ステップコントローラの走査時間は、０．１ミリセコ ンド〜１０ミリセコンドの範囲にあるようにもくろまれている、特に有利には、 １ミリセコンドの走査インターバルで作動することである。約１ミリセコンドの 走査インターバルは、ディジタル２ステップコントローラがアクチュエータのコ ントロールを十分短時間で実現するのを可能にする。非常に弱い測定記号の場合 には、このアナログ信号を、制御装置のための増幅回路を用いて処理するように もくろむことができる。特に好ましい実施例では、アクチュエータとして、本発 明によるディジタル２ステップコントローラにより、電磁弁の磁気コイルを作動 することがもくろまれている。この場合には、本発明の実施例では、電磁弁によ るギヤ装置の電気・油圧制御のときにディジタル２ステップコントローラが使用 される、その場合にこのギヤ装置は、好ましくは、作動トルクコンバータトラン スミッション（ＤＩＷＡ−トランスミッション）である。 前述のディジタル２ステップコントローラ装置の他に、本発明はまたアクチュ エータ要素のための多くのディジタル２点コントロール方法を提供する。 本発明による第１の方法は、ディジタル実際値がディジタル設定（理論）値と 比較される２点コントロールである。第２の実施例では、ディジタル実際値と設 定値との間の差が作られ、この差信号を用いてコントロールが行なわれるように もくろむことができる。第３の方法では、２ステップコントローラの可能なヒス テリシスが考慮される。 以下に実施例及び図により本発明を詳述する。 図１は、電磁弁のための本発明によるディジタル２ステップコントローラを示 している； 図２は、比較法によって作動する本発明によるディジタル２ステップコントロ ーラの流れ線図を示している； 図３は、ヒステリシス寄与（Hysteresebeitrag）を有している電磁弁のコント ロールプログラムのための流れ線図を示している； 図４は、従来技術による２ステップコントローラの回路図を示している。 図４に、図示されていない電磁弁の磁気コイル１のための２ステップコントロ ーラ回路が示されている。点２における測定記号ｉ（ｔ）のカーブが３の図に示 されている。これでは、測定信号として電流ｉ（ｔ）が磁気コイル１によって受 けとられる。測定信号ｉ（ｔ）は、測定抵抗４を経て電圧降下し、そして電圧値 Ｕ₁、好ましくは０ボルト５ボルトとの間にあるオペアンプ６を含む増幅器回路 ５において増幅される。図示の回路によれば、比較器７の正の入力に、電圧Ｕ₊ が加えられる、この電圧は、実施値Ｕ₁マイナス抵抗Ｒ１を経て下降した電圧値 に相当する。オペアンプ７の正の入力の前に取付けられた抵抗Ｒ１は、オペアン プの正の入力と出力との間に接続されている抵抗Ｒ２と同様、図示のコントロー ラのヒステリシスを決定する。比較器７として接続されたオペアンプ内で、電圧 Ｕ₊は、好ましくは０ボトルと５ボトルとの間にある設定電圧値Ｕ_sと比較され、 そしてアナログ信号の比較から、論理１（−）又は０（零）を表わす２進信号が 得られる。この２進信号が、インバータ８に送られる、従って１０の図による反 転（逆）電圧信号がインバータの出力に加えられる。インバータの出力信号１０ が、出力ドライバ−１１をドライブし、これが電圧Ｕ_Bを供給する。出力ドライ バー１１がコントロールすべき磁気コイル１をドライブする。従来技術によれば 、コントローラのヒステリシス値は、抵抗Ｒ１及びＲ２によって調整され、そし て電磁弁が使用されているそれぞれのギヤ装置のための図示の全コントローラ回 路が、調整されなければならない。 図１に、本発明によるディジタル２ステップコントローラの回路が示されてい る。従来技術による２ステップコントローラの場合と同様に、図１に示された本 発明によるコントロール装置によって、電磁弁の磁気コイルがコントロールされ る。勿論、磁気コイルの代りに、また他の作動要素が、設定値により、図１によ る図示の回路で制御されることも考えられる。磁気コイルの測定信号はまた、回 路の点２における電流ｉ（ｔ）であり、これが測定抵抗４を経て電圧値に変換さ れる。測定抵抗４と並列に、消去ダイオード（Loschdiode）２０が接続されてい る。測定信号は、少くとも１つのオペアンプ６と抵抗２１、２２を含む増幅器回 路５で増幅され、そしてアナログ実施値Ｕ₁として、この場合にはマイクロコン ピュータである制御装置３０に送られる。このアナログ電圧信号はＡ／Ｄコンバ ータ３１によって、アナログ信号からディジタル信号に変換され、そして制御装 置３０のディジタル記憶装置領域に記憶される。それからこのディジタル実際値 は、図２による流れ線図による第１の実施例では、記憶装置の第２の領域に記憶 された設定値と比較される。その設定値が制御装置に記憶された設定値よりも大 きいか、又はそれに等しいとき、制御装置の出力３２がスイッチオフする、即ち 論理０となる。反対に、実際値が設定値よりも小さければ、出力３２がスイッ チオンする、即ち論理１となる。絶えずアナログ信号が加えられているＡ／Ｄコ ンバータ上への新実際値の読み込みは、走査時間Δｔ後に行なわれ、そして前記 のディジタル実際値と設定値の比較が再び行なわれる。その結果、出力３２に１ ０の図に示された電圧カーブを生ずる。走査インターバルとして、コントローラ 使用の場合に応じて走査時間の０．１ミリセコンド〜１０ミリセコンドが選ばれ る。１ミリセコンドの走査インターバルが、特に早い、且つ満足できるコントロ ールに適していることが判明した。有利には、アナログ値からディジタル値への 変換のためにのＡ／Ｄコンバータへの実際値の読み込みは、周期的に呼び出され る中断（Interrupt）によって行なうことができる。 出力側の信号（Ｕ（ｔ））が、図４による実施例の場合と同様、磁気コイル１ に接続されている出力ドライバー１１をドライブする。 勿論、他のコントロール方法をマイクロコンピュータ３０で実現することも可 能である。例えば、ディジタル設定値とディジタル実際値の直接比較の代りに、 最初にそれから差が作られ、そしてその差が０より大きいか小さいかによって、 出力３２をオン・オフすることが考えられる。ディジタル形式の２ステップコン トローラの実施によって、非常に簡単な方法で、コントローラを規格化(normier en)することが可能である。これは、ここでは磁力であるコントロールすべき値 の非常に急速に変化する実際値が規格化されるのではなく、かなりゆっくり変化 する設定値を規格化することによって行なわれる。この場合には、設定値は、最 大１０ミリセコンド毎に変化する。 本発明の改良において、図３による図表によれば、２ステップコントローラの 安定した運転に必要なヒステリシスを可変に調整することも可能である。図４に よる固定配線回路とは反対に、これは、本発明によれば、固定抵抗を回路にハン ダ付けすることによって行なうのではなく、ヒステリシス値が制御装置の第３の 領域に記憶されることによって行なわれる。制御装置の出力３２のワークサイク ル（work cycle）及び制御は、以下に説明するように行なわれる。アナログ値Ｕ₁ からディジタル値に変換された実施値が、制御装置の第２の領域に記憶された 設定値と、第３の領域に記憶されたヒステリシス値との合計値よりも大きい、又 はそれに等しければ、出力３２はスイッチオフされる、即ち論理０となる。そ うでないときは、更に他の問合せにおいて、ディジタル実際値がディジタル設定 値よりも小さいかどうかがチェックされる。もしそうであれば、出力３２がスイ ッチオンする、即ち出力側に論理１が出力される。ディジタル実際値がディジタ ル設定値より大きい、又はそれに等しければ、出力は、コンピュータへの実際値 の入力前と同じ状態にある。走査時間Δｔ後、新しい値が制御装置に読み込まれ 、そして前記の問合せが再び行なわれる。それから、問合せ結果に応じて、出力 がスイッチオン又はスイッチオフされるか、又は値の読み込み前である状態のま まにされる。 従って、本発明によって、初めて、好ましくは、ギヤ装置制御のための電磁弁 であるアクチュエータをディジタルコントロールすることが可能である。これは 、かなり簡単な回路が実施でき、且つコントローラが種々の運転状態に簡単に適 合できるという利点を有している。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ２〜１．５が再び行なわれる（繰返される）ことを特徴 としている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． Ａ／Ｄコンバータ（３１）と、出力ドライバー（１１）と、記憶装置を備 えた制御装置（３０）とを有しているアクチュエータ要素のためのディジタル２ ステップコントローラにおいて、 １．１ アナログ測定信号がアクチュエータ（１）により受けとられ； １．２ アナログ測定信号がＡ／Ｄコンバータにおいて実際値に変換され、そし て制御装置の記憶装置の第１の領域に読み込まれ； １．３ 記憶装置の第１の領域に読み込まれたディジタル実際値が、記憶装置の 第２の領域に記憶された、アクチュエータのためのディジタル設定値と比較され ； １．４ ディジタル実際値がディジタル設定値よりも大きい、又はそれに等しい とき、出力ドライバーへの制御装置の出力が０となり；そして １．５ ディジタル実際値がディジタル設定値よりも小さいとき、出力ドライバ ーへの制御装置の出力が１となり； １．６ 走査時間Δｔ後、再びアナログ測定信号がアクチュエータにより受けと られ、そしてステップ１．２〜１．５が、走査インターバルに対応する、周期的 に呼び出される中断（インテラプト）で再び実施される ことを特徴とするディジタル２ステップコントローラ。 ２． Ａ／Ｄコンバータ（３１）と、出力ドライバー（１１）と、記憶装置を有 している制御装置（３０）とを含んでいるアクチュエータ要素のためのディジタ ル２ステップコントローラにおいて、 ２．１ アナログ測定信号が、アクチュエータ（１）により受けとられ； ２．２ アナログ測定信号が、Ａ／Ｄコンバータにおいてディジタル実際値に変 換され、そして制御装置の記憶装置の第１の領域に読み込まれ； ２．３ 記憶装置の第１の領域に読み込まれたディジタル実際値と、記憶装置の 第２の領域に記憶された、アクチュエータのためのディジタル設定値との間の差 が形成され、 ２．４ ステップ１．３で形成された差が０より大きいか、又はそれに等しいと き、出力ドライバーへの制御装置の出力が０となり、そして ２．５ ステップ２．３で作られた差の値が０よりも小さいとき、出力ドライバ ーへの制御装置の出力が１となり、 ２．６ 走査時間Δｔ後、再びアナログ測定信号がアクチュエータにより受けと られ、そしてステップ２．２〜２．５が、走査インターバルに対応した周期的に 呼び出される中断（インテラプト）で再び実施される ことを特徴とするディジタル２ステップコントローラ。 ３． Ａ／Ｄコンバータ（３）と、出力ドライバー（１１）と、記憶装置を有し ている制御装置（３０）とを含んでいるアクチュエータ要素のためのディジタル ２ステップコントローラにおいて、 ３．１ アナログ測定信号が、アクチュエータにより受けとられ； ３．２ アナログ測定信号が、Ａ／Ｄコンバータにおいてディジタル実際値に変 換され、そして制御装置の記憶装置の第１の領域に読み込まれ、 ３．３ 記憶装置の第１の領域に読み込まれたディジタル実際値が、アクチュエ ータのためのディジタル設定値と、アクチュエータのための調整可能なディジタ ルヒステリシス値とから成る、記憶装置の第２の領域に記憶されたディジタル合 計値と比較され； ３．４ ディジタル実際値が、ディジタル合計値よりも大きいか又はそれに等し いとき、出力ドライバーへの制御装置の出力が０となり、そして ３．５ ディジタル実際値が、ディジタル合計値よりも小さければ、ディジタル 実際値が、制御装置の第３の領域に記憶されたアクチュエータのためのディジタ ル設定値と比較され、そして ３．５．１ ディジタル実際値がアクチュエータのディジタル設定値よりも小さ いとき、出力ドライバーへの制御装置の出力が１となり、 ３．５．２ ディジタル実際値が、ディジタル設定値よりも大きい又はそれに等 しいとき、出力ドライバーへの出力の設定が行なわれない、そして ３．６ 走査時間Δｔ後、再びアナログ測定信号がアクチュエータによって受け とられ、そしてステップ３．２〜３．５が、走査インターバルに対応した周期的 に呼び出される中断（インテラプト）で再び実施される ことを特徴とするディジタル２ステップコントローラ。 ４． 走査時間が、０．１ミリセコンド〜１０ミリセコンドの範囲にあることを 特徴とする上記請求項１〜３のいづれか１つの項に記載のディジタル２ステップ コントローラ。 ５．走査時間が約１ミリセコンドであることを特徴とする請求項１〜３のいづれ か１つの項に記載のディジタル２ステップコントローラ。 ６． アナログ測定信号が、増幅器回路で増幅され、その後、制御装置のＡ／Ｄ コンバータに送られる ことを特徴とする請求項１〜５のいづれか１つの項に記載のディジタル２ステッ プコントローラ。 ７． アクチュエータ要素が、磁気コイルであることを特徴とする上記請求項の いづれか１つの項に記載のディジタル２ステップコントローラ。 ８． 磁気コイルが電磁弁に使用されていることを特徴とする請求項７に記載の ディジタル２ステップコントローラ。 ９． アクチュエータのディジタル設定値が規格化（normiert）されていること を特徴とする請求項１〜８のいづれか１項に記載のディジタル２ステップコント ローラ。 １０． ギヤ装置の電気・油圧制御のための請求項１〜９のいづれか１つの項に 記載のディジタル２ステップコントローラの使用。 １１． ギヤ装置が、差動トルクコンバータ トランスミッションであることを 特徴とする請求項１０に記載のディジタル２ステップコントローラの使用。 １２． １２．１ アナログ測定信号がアクチュエータ（１）により受けとられ； １２．２ アナログ測定信号がＡ／Ｄコンバータにおいてディジタル実際値に変 換され、そして制御装置の記憶装置の第１の領域に読み込まれ； １２．３ 記憶装置の第１の領域に読み込まれたディジタル実際値が、記憶装置 の第２の領域に記憶された、アクチュエータのためのディジタル設定値と比較さ れ； １２．４ ディジタル実際値がディジタル設定値より大きいか、又はそれに等し いとき、アクチュエータのための出力ドライバーへの制御装置の出力が０となり 、そして １２．５ ディジタル実際値がディジタル設定値よりも小さいとき、出力ドライ バーへの制御装置の出力が１となり、そして １２．６ 走査時間Δｔ後、再びアナログ測定値がアクチュエータにより受けと られ、そしてステップ１２．２〜１２．５が、走査インターバルに対応する周期 的に呼び出される中断（インテラプト）で再び実施される ことを特徴とするアクチュエータ要素のためのディジタル２点コントロール方法 。 １３． １３．１ アナログ測定信号がアクチュエータ（１）により受けとられ; １３．２ アナログ測定信号がＡ／Ｄコンバータにおいてディジタル実際値に変 換されそして制御装置の記憶装置の第１の領域に読み込まれ、 １３．３ 記憶装置の第１の領域に読み込まれたディジタル実際値と、記憶装置 の第２の領域に記憶された、アクチュエータのための設定値との差が作られ； １３．４ ステップ１２．３で作られた差が０より大きいか又はそれに等しいと き、アクチュエータ要素のための出力ドライバーへの制御装置の出力が０となり 、 １３．５ ステップ１３．３で作られた差の値が０より小さいとき、出力ドライ バーへの制御装置の出力が１となり、そして １３．６ 走査時間Δｔ後、再びアナログ測定信号がアクチュエータにより受け とられ、そしてステップ１３．２〜１３．５が走査インターバルに対応する、周 期的に呼び出される中断（インテラプト）で再び実施される（繰返される）こと を特徴とするアクチュエータ要素のためのディジタル２点コントロール方法。 １４． １４．１ アナログ測定記号がアクチュエータにより受けとられ； １４．２ アナログ測定記号がＡ／Ｄコンバータにおいてディジタル実際値に変 換され、そして制御装置の記憶装置の第１の領域に読み込まれ； １４．３ 記憶装置の第１の領域に読み込まれたディジタル実際値が、記憶装置 の第２の領域に記憶されており、且つアクチュエータのためのディジタル設定値 とアクチュエータのための調整可能なディジタル ヒステリシス値とから成るデ ィジタル合計値と比較され； １４．４ ディジタル実際値がディジタル合計値より大きい又はそれに等しいと き、出力ドライバーへの制御装置の出力が０となり；そして １４．５ ディジタル実際値がディジタル合計値より小さいとき、ディジタル実 際値が、制御装置の第３の領域に記憶されたアクチュエータのための設定値と比 較され；そして １４．５．１ ディジタル実際値がアクチュエータのディジタル設定値よりも小 さいとき、出力ドライバーへの制御装置の出力が１となり；そして １４．５．２ ディジタル実際値がディジタル設定値より大きい又はそれに等し いとき、出力ドライバーへの出力の設定が行なわれない １４．６ 走査時間Δｔ後、再びアクチュエータからのアナログ測定信号がアク チュエータにより受けとられ、そしてステップ１４．２〜１４．５が走査インタ ーバルに対応する、周期的に呼び出される中断（インテラプト）で再び実施され る ことを特徴とするアクチュエータ要素のためのディジタル２点コントロール方法 。 １５． 走査時間が０．１ミリセコンド〜１０ミリセコンドの範囲にあることを 特徴とする上記請求項１２〜１４のいづれか１項に記載のディジタル２点コント ロール方法。 １６． 走査時間が、約１ミリセコンドであることを特徴とする請求項１２〜１ ４のいづれか１項に記載のディジタル２ステップコントローラ。