WO2017114868A1 - Method and device for actuating a solenoid valve - Google Patents

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WO2017114868A1
WO2017114868A1 PCT/EP2016/082784 EP2016082784W WO2017114868A1 WO 2017114868 A1 WO2017114868 A1 WO 2017114868A1 EP 2016082784 W EP2016082784 W EP 2016082784W WO 2017114868 A1 WO2017114868 A1 WO 2017114868A1
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solenoid valve
current setpoint
predetermined
current
switching
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PCT/EP2016/082784
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German (de)
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Dirk Bodenschatz
Erich Ludewig
Volker Edelmann
Dirk Foerch
Dirk Drotleff
Jacqueline Rausch
Steffen Benzler
Jose-Maria Rodelgo Lucas
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B60T8/36—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition including a pilot valve responding to an electromagnetic force
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Definitions

  • the present invention is based on a method and a device for controlling a solenoid valve according to the preamble of the independently formulated claims.
  • EP 2 379 868 B1 An activation of a solenoid valve which can be actuated electromagnetically and has two stages and is normally open by means of a coil is described here.
  • the coil of the solenoid valve is energized to close the valve according to a desired value, wherein the target value is lowered from a predetermined first current setpoint to a predetermined second current setpoint that a radiation audible sound, which arises when switching the solenoid valve, at least partially reduced.
  • the closing of the solenoid valve is detected by detecting a pressure controlled by the solenoid valve. After it is detected that the solenoid valve has closed, the detected closing state is maintained by a small increase in the current.
  • the present invention is based on a method and a device for controlling a magnetically actuatable by a coil and two-stage adjustable solenoid valve.
  • the coil of the solenoid valve is energized in accordance with a desired value.
  • the desired value is lowered by a predetermined first current setpoint to a predetermined second current setpoint such that an emission of audible sound produced when switching the solenoid valve is at least partially reduced.
  • the essence of the invention is that after lowering to the second
  • the advantage of the invention is that on the one hand a quiet switching of the valve and on the other hand but also a safe switching of the valve is guaranteed. If the noise-optimized control of the valve should not have led to the switching of the valve, a safe, although associated with an increased noise switching (safety circuit) is ensured by the increase in the current value according to the invention.
  • the solenoid valve can take two switching stages by adjusting.
  • the first current setpoint is advantageously selected such that a change in the switching state of the solenoid valve is initiated.
  • the third current setpoint is selected such that a change in the switching state of the solenoid valve is achieved. This ensures that, if the noise-optimized control of the valve should not have led to the switching of the valve, by increasing the current value to the value of the third current setpoint safe, albeit connected with an increased noise switching is ensured (safety circuit ).
  • the increase to the predetermined third current setpoint continuously, in particular ramp-shaped happens.
  • the drive is as silent as possible.
  • Time period happens.
  • This embodiment has the advantage that the safety circuit is done as possible without delay to the noise-optimized planned control.
  • the duration should be longer than the maximum switching time of the solenoid valve.
  • the current flow with the first current setpoint occurs during a predetermined first time period, wherein the first time duration is predetermined depending on the resistance of the coil.
  • the coil resistance is measured cyclically and the value for II is determined as a function of the coil resistance via a characteristic curve (II via R).
  • the dependence of the first period of time on the resistance of the coil can be fixed.
  • the setting of the current setpoint values is effected by a pulse-width-modulated control.
  • the pulse-width-modulated actuation with a fixed frequency and / or the pulse width ratio can be effected as a function of the detected supply voltage and / or of the detected resistance of the coil.
  • the control according to the invention can be provided for switching the solenoid valve on and / or off.
  • 1 is a highly schematic representation of a brake system for a motor vehicle, 2 a designed as a solenoid valve brake valve,
  • Fig. 4 shows a time course according to an embodiment of the invention
  • Fig. 5 is a current / resistance characteristic
  • Fig. 6 shows a time course according to another embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows a brake circuit in a hydraulic or electrohydraulic brake system of a motor vehicle, with wheel brake units on the left (L) or right (R) wheel of the vehicle.
  • the brake system are also assigned various brake components such as a master cylinder 4, which is operated by the driver, and a master cylinder 4 downstream, electrically actuated switching valve 5.
  • the coming from the switching valve 5 hydraulic line branches into two individual lines to the Radbremsakuen, wherein in each of these lines each one acting as an inlet valve brake valve 6 and 7 is arranged.
  • the brake valves 6 and 7 are designed as electrically actuated solenoid valves, which are in the open state in the de-energized state.
  • a pressure sensor 8 for determining the hydraulic wheel pressure can be arranged at this point.
  • Hydraulic fluid is conveyed from a hydraulic reservoir into the brake system via a likewise electrically actuatable main switching valve 9 and a feed pump 10 assigned to the main switching valve.
  • valve 6 7 executed solenoid valve is shown.
  • the valve comprises an axially adjustable armature 11 with valve tappet 14 arranged thereon, wherein the armature 11 is surrounded by a capsule 12 and is enclosed by a stator 13, which can be energized.
  • the armature 11, including the valve tappet 14 is displaced translationally in the direction of a valve seat 16, via which the hydraulic brake fluid flows in the direction of the arrow 17 when the valve is open.
  • the valve stem 14 is subjected to a force of force by a spring element 15 in the direction of the opening position of the brake valve, thus in the de-energized state the brake valve is in its opening position. development. With the energization of the coil 13, the valve stem 14 is pressed against the force of the spring element 15 on the valve seat 16 and thus assumes the closed position in which the flow through the brake valve is interrupted with brake fluid in the direction of arrow 17.
  • FIG. 3 shows such a control of a switching valve with current ramp.
  • the chronological progression marked 32 shows the setpoint value for the current
  • the time characteristic marked 33 indicates the actual value of the current.
  • the time course marked 31 quantitatively represents the current required for the equilibrium of forces between spring force and magnetic force.
  • the operating current (line 31 at the beginning of the time profile shown in FIG. 3) is significantly greater than the holding current (line 31 at the end of the time profile shown in FIG. 3).
  • the current through the coil 13 is reduced by the induction voltage (line 33), although the set point (line 32) remains unchanged.
  • the remaining difference between the real flowing current (line 33) and the current required for an equilibrium of forces in the valve (line 31) results in an acceleration 34 of the valve.
  • the surface between the curve 33 and the curve 31 corresponds to the acceleration energy (block acceleration 34) and thus defines the stop velocity (block stop 35), which in turn defines the height of the switching noise.
  • the present invention enables the noiseless or noise-reduced switching of solenoid valves.
  • a boundary condition for the control of most brake systems is that there is no direct feedback regarding the switching operations of the valve and thus no permanent adaptation is possible. Nevertheless, the control should be such that the valve armature speed is minimized, even taking into account disturbing influences such as manufacturing tolerances, aging effects and temperature fluctuations. In a safety-critical system, it is not permissible that the valve does not switch under unfavorable conditions. Ensuring this is essential to the present invention.
  • the chronological progression marked 32 shows the setpoint value for the current
  • the time characteristic marked 33 indicates the actual value of the current.
  • the time course marked 31 quantitatively represents the current required for the equilibrium of forces between spring force and magnetic force.
  • the acceleration 35 (range between the curve 33 and 31, curve 33 is above the curve 31) can be reduced and even a delay 36 (range between the curve 31 and 33, curve 33 is reached below the curve 31) of the armature in motion, thereby drastically reducing the impact velocity on the stop 35, resulting in a significant reduction in noise up to silent switching.
  • the current values II, 12 and 13 are only theoretical values for the internal calculation. In fact, a fixed P WM ratio (ratio between current pulse duration and pulse pause) is output for the time T 1 and then changed to a second (12) and third PWM ratio (13). The PWM ratio is calculated in each case from the measured coil resistance R and the likewise measured vehicle electrical system voltage.
  • time T1 in which the current II is set, is defined once for each valve type and not changed.
  • a learning routine is carried out only once at the end of the tape production of the valve or the brake system or parts of the brake system and the values thus determined (II and 12) are generally valid for the entire vehicle life or until the replacement of the components.
  • FIG. 5 shows the characteristic curve for II as a function of the coil resistance R.
  • noise-optimized driving can be applied to a change in the coil resistance, e.g. due to temperature.
  • a single initial e.g. At the end of the tape learning routine covering the entire vehicle life.
  • the learned current value for 12 is assigned a safety offset and then remains constant over temperature and vehicle life.
  • the valve is controlled by a pulse-width modulated PWM output stage (without current control and without current measurement), the PWM frequency is fixed to 4 kHz. So that a reproducible control with defined current is nevertheless possible, the necessary PWM ratio (ratio of pulse duration to pulse pause duration) is calculated on the basis of the measured vehicle electrical system voltage and the measured coil resistance (taking into account the internal interconnection).
  • the current 13 is set. This is optionally ramped (not shown in FIG. 4). This enforces a safe switching of the valve (in this case associated with increased noise), if the noise-optimized control has not led to the switching of the valve.
  • the time interval to change to 13 must be selected longer than the maximum switching time of the valve. He has no influence on the noise-optimized closing of the valve.
  • FIG. 6 shows the temporal current profile when the solenoid valve is switched on and off. It is shown by the reference numeral 61 of the already described comfort pulse for switching on the valve. In the subsequent switch identifier 62 (detection of the switch-on of the valve) then follows the comfort pulse for switching off the valve (block 63). In block 64 then again the switch identifier of the turn-off happens. In combination with the "switch point detection" available in control units, it is possible to check the result and optimize the current values at each switch-on / switch-off, so that the characteristic curve (II above R) can be continuously optimized to further reduce the switching noise. Furthermore, the initial learning routine can be omitted.

Abstract

The present invention relates to a method and a device for actuating a solenoid valve which can be electromagnetically operated by means of a coil and which is adjustable in two-stage fashion. Here, the coil of the solenoid valve is energized in accordance with a setpoint variable. The setpoint variable is lowered from a predefined first current setpoint value to a predefined second current setpoint value such that an emission of audible sound that occurs upon switching of the solenoid valve is at least partially reduced. The essence of the invention consists in that, after the lowering to the second setpoint current value, the setpoint variable is increased to a predefined third current setpoint value.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils Stand der Technik  Method and device for controlling a solenoid valve Prior art
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur AnSteuerung eines Magnetventils gemäß dem Oberbegriff der unabhängig formulierten Ansprüche. The present invention is based on a method and a device for controlling a solenoid valve according to the preamble of the independently formulated claims.
Eine solche Ansteuerung ist bekannt aus der EP 2 379 868 Bl. Hier wird eine Ansteuerung eines durch eine Spule elektromagnetisch betätigbaren und zweistufig verstellbaren und stromlos offenen Magnetventils beschrieben. Hierbei wird die Spule des Magnetventils zum Schließen des Ventils gemäß einer Sollgröße bestromt, wobei die Sollgröße von einem vorgegebenen ersten Strom-Sollwert derart auf einen vorgegebenen zweiten Strom-Sollwert abgesenkt wird, dass eine Abstrahlung hörbaren Schalls, der beim Schalten des Magnetventils entsteht, zumindest teilweise reduziert wird. In der EP 2 379 868 Bl wird das Schließen des Magnetventils durch Erfassen eines durch das Magnetventils gesteuerten Drucks detektiert. Nachdem erfasst wurde, dass das Magnetventil geschlossen hat, wird der erfasste Schließzustand durch eine geringe Erhöhung des Stroms aufrecht erhalten. Such an activation is known from EP 2 379 868 B1. An activation of a solenoid valve which can be actuated electromagnetically and has two stages and is normally open by means of a coil is described here. In this case, the coil of the solenoid valve is energized to close the valve according to a desired value, wherein the target value is lowered from a predetermined first current setpoint to a predetermined second current setpoint that a radiation audible sound, which arises when switching the solenoid valve, at least partially reduced. In EP 2 379 868 B1, the closing of the solenoid valve is detected by detecting a pressure controlled by the solenoid valve. After it is detected that the solenoid valve has closed, the detected closing state is maintained by a small increase in the current.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines durch eine Spule elektromagnetisch betätigbaren und zweistufig verstellbaren Magnetventils. Dabei wird die Spule des Magnetventils gemäß einer Sollgröße bestromt. Die Sollgröße wird von einem vorgegebenen ersten Strom-Sollwert derart auf einen vorgegebenen zweiten Strom-Sollwert abgesenkt wird, dass eine Abstrahlung hörbaren Schalls, der beim Schalten des Magnetventils entsteht, zumindest teilweise reduziert wird. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass nach der Absenkung auf den zweiten The present invention is based on a method and a device for controlling a magnetically actuatable by a coil and two-stage adjustable solenoid valve. In this case, the coil of the solenoid valve is energized in accordance with a desired value. The desired value is lowered by a predetermined first current setpoint to a predetermined second current setpoint such that an emission of audible sound produced when switching the solenoid valve is at least partially reduced. The essence of the invention is that after lowering to the second
Strom-Sollwert die Sollgröße auf einen vorgegebenen dritten Strom-Sollwert erhöht wird. Current setpoint the setpoint is increased to a predetermined third current setpoint.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass einerseits ein leises Schalten des Ventiles und andererseits aber auch ein sicheres Schalten des Ventiles gewährleistest wird. Falls die geräuschoptimierte Ansteuerung des Ventils nicht zum Schalten des Ventiles geführt haben sollte, wird durch die erfindungsgemäße Erhöhung des Stromwertes ein sicheres, wenn auch mit einem erhöhten Geräusch verbundenes Schalten sichergestellt (Sicherheitsschaltung). The advantage of the invention is that on the one hand a quiet switching of the valve and on the other hand but also a safe switching of the valve is guaranteed. If the noise-optimized control of the valve should not have led to the switching of the valve, a safe, although associated with an increased noise switching (safety circuit) is ensured by the increase in the current value according to the invention.
Das Magnetventil kann durch das Verstellen zwei Schaltstufen einnehmen. Der erste Strom- Sollwert wird vorteilhafterweise derart gewählt wird, dass eine Änderung des Schaltzustands des Magnetventils eingeleitet wird. The solenoid valve can take two switching stages by adjusting. The first current setpoint is advantageously selected such that a change in the switching state of the solenoid valve is initiated.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der dritte Strom-Sollwert derart gewählt wird, dass eine Änderung des Schaltzustands des Magnetventils erreicht wird. Hierdurch wird sicher erreicht, dass, falls die geräuschoptimierte Ansteuerung des Ventils nicht zum Schalten des Ventils geführt haben sollte, durch die Erhöhung des Stromwertes auf den Wert des dritten Strom-Sollwertes ein sicheres, wenn auch mit einem erhöhten Geräusch verbundenes Schalten sichergestellt ist (Sicherheitsschaltung). In a particularly advantageous embodiment of the invention it is provided that the third current setpoint is selected such that a change in the switching state of the solenoid valve is achieved. This ensures that, if the noise-optimized control of the valve should not have led to the switching of the valve, by increasing the current value to the value of the third current setpoint safe, albeit connected with an increased noise switching is ensured (safety circuit ).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erhöhung auf den vorgegebenen dritten Strom-Sollwert kontinuierlich, insbesondere rampenförmig, geschieht. Hierdurch kommt es selbst bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung des Ventils zu einer möglichst geräuscharmen Ansteuerung. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the increase to the predetermined third current setpoint continuously, in particular ramp-shaped happens. As a result, even in the case of the safety circuit of the valve according to the invention, the drive is as silent as possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Er- höhung auf den vorgegebenen dritten Strom-Sollwert innerhalb einer vorgegebenen In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the increase to the predetermined third current setpoint within a predetermined
Zeitdauer geschieht. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Sicherheitsschaltung möglichst ohne Verzug zur geräuschoptimierten geplanten Ansteuerung geschieht. Hierzu sollte die Zeitdauer aber länger als die maximale Schaltzeit des Magnetventils vorgegeben sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Bestromung mit dem ersten Strom-Sollwert während einer vorgegebenen ersten Zeitdauer geschieht, wobei die erste Zeitdauer abhängig vom Widerstand der Spule vorgegeben wird. Da das Schaltverhalten des Ventils abhängig von der Zeitkonstante tau der Magnetspule ist (tau=L/R, L: Induktivität, R: Widerstand der Spule) und sich der Widerstand R der Magnetspule über der Temperatur (Umgebungstemperatur und Selbsterwärmung infolge Bestromung) verändert, wird gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung der Spulenwiderstand zyklisch gemessen und über eine Kennlinie (II über R) der Wert für II abhängig vom Spulenwiderstand ermittelt. Die Abhängigkeit der ersten Zeitdauer vom Widerstand der Spule kann fest vorgegeben werden. Time period happens. This embodiment has the advantage that the safety circuit is done as possible without delay to the noise-optimized planned control. For this purpose, however, the duration should be longer than the maximum switching time of the solenoid valve. Furthermore, it can be provided that the current flow with the first current setpoint occurs during a predetermined first time period, wherein the first time duration is predetermined depending on the resistance of the coil. Since the switching behavior of the valve depends on the time constant tau of the magnetic coil (tau = L / R, L: inductance, R: resistance of the coil) and the resistance R of the solenoid changes over the temperature (ambient temperature and self-heating due to energization) is According to this embodiment of the invention, the coil resistance is measured cyclically and the value for II is determined as a function of the coil resistance via a characteristic curve (II via R). The dependence of the first period of time on the resistance of the coil can be fixed.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Einstellung der Strom-Sollwerte durch eine puls- weitenmodulierte Ansteuerung geschieht. Dabei kann die pulsweitenmodulierte Ansteue- rung mit fester Frequenz und/oder das Pulsweitenverhältnis abhängig von der erfassten Versorgungsspannung und/oder des erfassten Widerstandes der Spule geschehen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Strom-Sollwerte ohne eine Stromregelung und/oder Strommessung eingestellt werden. Furthermore, it may be provided that the setting of the current setpoint values is effected by a pulse-width-modulated control. In this case, the pulse-width-modulated actuation with a fixed frequency and / or the pulse width ratio can be effected as a function of the detected supply voltage and / or of the detected resistance of the coil. In this case, provision is made in particular for the current setpoint values to be set without current regulation and / or current measurement.
Die erfindungsgemäße Ansteuerung kann zum Ein- und oder Ausschalten des Magnetventils vorgesehen sein. The control according to the invention can be provided for switching the solenoid valve on and / or off.
In Kombination mit der in zukünftigen Steuergeräten verfügbaren„Schaltpunkterkennung" ist es möglich bei jedem Einschalt-/Ausschaltvorgang das Ergebnis zu prüfen und die Stromwerte zu optimieren. Damit kann die Kennlinie (II über R) kontinuierlich optimiert werden, um das Schaltgeräusch noch weiter zu reduzieren. Aus diesem Grund ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verstellung des Magnetventils erfasst wird und wenigstens einer der Strom-Sollwerte abhängig von der erfassten Verstellung verändert wird. In combination with the "switch point detection" available in future control units, it is possible to check the result and optimize the current values each time the switch is switched on / off, so that the characteristic curve (II above R) can be continuously optimized to further reduce the switching noise For this reason, it is provided in a further embodiment of the invention that the adjustment of the solenoid valve is detected and at least one of the current setpoints is changed depending on the detected adjustment.
Zeichnungen drawings
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Showing:
Fig. 1 in stark schematisierter Darstellung ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, Fig. 2 ein als Magnetventil ausgeführtes Bremsventil, 1 is a highly schematic representation of a brake system for a motor vehicle, 2 a designed as a solenoid valve brake valve,
Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf gemäß dem Stand der Technik, 3 shows a time course according to the prior art,
Fig. 4 einen zeitlichen Verlauf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 4 shows a time course according to an embodiment of the invention and
Fig. 5 eine Strom/Widerstandskennlinie Fig. 5 is a current / resistance characteristic
Fig. 6 einen zeitlichen Verlauf gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 6 shows a time course according to another embodiment of the invention
Figur 1 zeigt einen Bremskreis in einem hydraulischen bzw. elektrohydraulischen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, mit Radbremseinheiten am linken (L) bzw. rechten (R) Rad des Fahrzeugs. Dem Bremssystem sind zusätzlich verschiedene Bremskomponenten zugeordnet wie beispielsweise ein Hauptzylinder 4, welcher vom Fahrer betätigt wird, und ein dem Hauptzylinder 4 nachgeschaltetes, elektrisch betätigbares Umschaltventil 5. Die vom Umschaltventil 5 kommende Hydraulikleitung verzweigt in zwei Einzelleitungen zu den Radbremseinheiten, wobei in jeder dieser Leitungen jeweils ein als Einlassventil fungierendes Bremsventil 6 bzw. 7 angeordnet ist. Die Bremsventile 6 und 7 sind als elektrisch betätigbare Magnetventile ausgeführt, die sich im unbestromten Zustand in Öffnungsposition befinden. Zwischen dem Einlassventil 6 und der zugeordneten Radbremseinheit 2 kann ein Drucksensor 8 zur Ermittlung des hydraulischen Raddruckes an dieser Stelle angeordnet sein. FIG. 1 shows a brake circuit in a hydraulic or electrohydraulic brake system of a motor vehicle, with wheel brake units on the left (L) or right (R) wheel of the vehicle. The brake system are also assigned various brake components such as a master cylinder 4, which is operated by the driver, and a master cylinder 4 downstream, electrically actuated switching valve 5. The coming from the switching valve 5 hydraulic line branches into two individual lines to the Radbremseinheiten, wherein in each of these lines each one acting as an inlet valve brake valve 6 and 7 is arranged. The brake valves 6 and 7 are designed as electrically actuated solenoid valves, which are in the open state in the de-energized state. Between the inlet valve 6 and the associated wheel brake unit 2, a pressure sensor 8 for determining the hydraulic wheel pressure can be arranged at this point.
Über ein ebenfalls elektrisch betätigbares Hauptschaltventil 9 und eine dem Hauptschaltventil zugeordnete Förderpumpe 10 wird Hydraulikfluid aus einem Hydraulikreservoir in das Bremssystem gefördert. Hydraulic fluid is conveyed from a hydraulic reservoir into the brake system via a likewise electrically actuatable main switching valve 9 and a feed pump 10 assigned to the main switching valve.
In der Figur 2 ist beispielhaft ein als Bremsventil 6, 7 ausgeführtes Magnetventil dargestellt. Das Ventil umfasst einen axial verstellbaren Anker 11 mit daran angeordnetem Ventilstößel 14, wobei der Anker 11 von einer Kapsel 12 umgeben ist und von einer statorseitigen, bestrombaren Spule 13 umschlossen ist. Bei einer Bestromung der Spule 13 wird der Anker 11 einschließlich Ventilstößel 14 translatorisch in Richtung auf einen Ventilsitz 16 verstellt, über den das hydraulische Bremsfluid in Pfeilrichtung 17 bei geöffnetem Ventil hindurch strömt. Der Ventilstößel 14 ist von einem Federelement 15 in Richtung der Öffnungsstellung des Bremsventils kraftbeaufschlagt, im stromlosen Zustand befindet sich somit das Bremsventil in seiner Öffnungsstel- lung. Mit der Bestromung der Spule 13 wird der Ventilstößel 14 gegen die Kraft des Federelementes 15 auf den Ventilsitz 16 gedrückt und nimmt damit die Schließposition ein, in der die Durchströmung des Bremsventils mit Bremsfluid in Pfeilrichtung 17 unterbrochen ist. In the figure 2 an example as a brake valve 6, 7 executed solenoid valve is shown. The valve comprises an axially adjustable armature 11 with valve tappet 14 arranged thereon, wherein the armature 11 is surrounded by a capsule 12 and is enclosed by a stator 13, which can be energized. When the coil 13 is energized, the armature 11, including the valve tappet 14, is displaced translationally in the direction of a valve seat 16, via which the hydraulic brake fluid flows in the direction of the arrow 17 when the valve is open. The valve stem 14 is subjected to a force of force by a spring element 15 in the direction of the opening position of the brake valve, thus in the de-energized state the brake valve is in its opening position. development. With the energization of the coil 13, the valve stem 14 is pressed against the force of the spring element 15 on the valve seat 16 and thus assumes the closed position in which the flow through the brake valve is interrupted with brake fluid in the direction of arrow 17.
In elektrohydraulischen Bremsregelsystemen werden also Magnetventile benutzt um hydraulische Funktionen darzustellen. Bei der Aktivierung und Deaktivierung der Ventile, kommt es, hauptsächlich bei Schaltventilen, zu Schaltgeräuschen. Eine Maßnahme zur Vermeidung dieser Geräusche besteht in einer Ansteuerung mit einer Stromrampe, welche jedoch in der Regel nur eine geringe Verbesserung bringt. In electro-hydraulic brake control systems so solenoid valves are used to represent hydraulic functions. When activating and deactivating the valves, switching noises occur, mainly with switching valves. One measure to avoid these noises is to control with a current ramp, which, however, usually brings only a small improvement.
Die Figur 3 zeigt eine solche Ansteuerung eines Schaltventils mit Stromrampe. In der Figur 3 zeigt der mit 32 markierte zeitliche Verlauf den Sollwert für den Strom, der mit 33 markierte zeitliche Verlauf den Istwert des Stroms. Der mit 31 markierte zeitliche Verlauf repräsentiert quantitativ den für das Kräftegleichgewicht zwischen Federkraft und Magnetkraft benötigten Strom. FIG. 3 shows such a control of a switching valve with current ramp. In FIG. 3, the chronological progression marked 32 shows the setpoint value for the current, while the time characteristic marked 33 indicates the actual value of the current. The time course marked 31 quantitatively represents the current required for the equilibrium of forces between spring force and magnetic force.
Aufgrund der Änderung des Luftspaltes beim Schaltvorgang ist der Ansprechstrom (Linie 31 zu Beginn des in der Figur 3 gezeigten Zeitverlaufs) deutlich größer als der Haltestrom (Linie 31 am Ende des in der Figur 3 gezeigten Zeitverlaufs). Während sich das Ventil 6, 7 bewegt wird durch die Induktionsspannung der Strom durch die Spule 13 reduziert (Linie 33), obwohl der Sollwert (Linie 32) unverändert bleibt. Der verbleibende Unterschied zwischen dem real fließenden Strom (Linie 33) und dem für ein Kräftegleichgewicht im Ventil benötigten Strome (Linie 31) führt zu einer Beschleunigung 34 des Ventils. Die Fläche zwischen dem Verlauf 33 und dem Verlauf 31 entspricht der Beschleunigungsenergie (Block Beschleunigung 34) und definiert damit die Anschlaggeschwindigkeit (Block Anschlag 35), welche wiederrum die Höhe des Schaltgeräusches definiert. Due to the change in the air gap during the switching process, the operating current (line 31 at the beginning of the time profile shown in FIG. 3) is significantly greater than the holding current (line 31 at the end of the time profile shown in FIG. 3). As the valve 6, 7 moves, the current through the coil 13 is reduced by the induction voltage (line 33), although the set point (line 32) remains unchanged. The remaining difference between the real flowing current (line 33) and the current required for an equilibrium of forces in the valve (line 31) results in an acceleration 34 of the valve. The surface between the curve 33 and the curve 31 corresponds to the acceleration energy (block acceleration 34) and thus defines the stop velocity (block stop 35), which in turn defines the height of the switching noise.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das geräuschlose beziehungsweise geräuschreduzierte Schalten von Magnetventilen. The present invention enables the noiseless or noise-reduced switching of solenoid valves.
Eine Randbedingung für die Ansteuerung bei den meisten Bremssystemen ist, dass keine direkte Rückmeldung bzgl. der Schaltvorgänge des Ventils vorliegen und damit keine permanente Adaption möglich ist. Trotzdem sollte die Ansteuerung derart erfolgen, dass die Ventilankergeschwindigkeit minimiert wird, auch unter Berücksichtigung von Störeinflüssen wie Fertigungstoleranzen, Alterungseffekten und Temperaturschwankungen. In einem sicherheitskritischen System ist es nicht zulässig, dass das Ventil unter ungünstigen Umständen nicht schaltet. Dies sicherzustellen ist wesentlich für die vorliegende Erfindung. A boundary condition for the control of most brake systems is that there is no direct feedback regarding the switching operations of the valve and thus no permanent adaptation is possible. Nevertheless, the control should be such that the valve armature speed is minimized, even taking into account disturbing influences such as manufacturing tolerances, aging effects and temperature fluctuations. In a safety-critical system, it is not permissible that the valve does not switch under unfavorable conditions. Ensuring this is essential to the present invention.
In der Figur 4 wird nun die erfindungsgemäße Ansteuerung eines Magnetventils anhand eines Ausführungsbeispiel gezeigt. In the figure 4, the control of a solenoid valve according to the invention is now shown using an exemplary embodiment.
Auch in der Figur 4 zeigt der mit 32 markierte zeitliche Verlauf den Sollwert für den Strom, der mit 33 markierte zeitliche Verlauf den Istwert des Stroms. Der mit 31 markierte zeitliche Verlauf repräsentiert quantitativ den für das Kräftegleichgewicht zwischen Federkraft und Magnetkraft benötigten Strom. Also in FIG. 4, the chronological progression marked 32 shows the setpoint value for the current, the time characteristic marked 33 indicates the actual value of the current. The time course marked 31 quantitatively represents the current required for the equilibrium of forces between spring force and magnetic force.
Durch die Absenkung des Stromes von II auf 12 innerhalb der„Flugphase" des Ventils, kann die Beschleunigung 35 (Bereich zwischen dem Verlauf 33 und 31, Verlauf 33 ist oberhalb des Verlaufs 31) reduziert und sogar eine Verzögerung 36 (Bereich zwischen dem Verlauf 31 und 33, Verlauf 33 ist unterhalb des Verlaufs 31) des in Bewegung befindlichen Ankers erreicht werden. Dadurch wird die Auftreffgeschwindigkeit auf den Anschlag 35 drastisch reduziert, was in Folge eine deutliche Geräuschreduzierung bis hin zum lautlosen Schalten ermöglicht. By lowering the current from II to 12 within the "flight phase" of the valve, the acceleration 35 (range between the curve 33 and 31, curve 33 is above the curve 31) can be reduced and even a delay 36 (range between the curve 31 and 33, curve 33 is reached below the curve 31) of the armature in motion, thereby drastically reducing the impact velocity on the stop 35, resulting in a significant reduction in noise up to silent switching.
Die hierbei gestellten Stromwerte II, 12 und 13 sind nur theoretische Werte bei der internen Berechnung. Tatsächlich wird für die Zeit Tl ein festes P WM-Verhältnis (Verhältnis zwischen Strompulsdauer und Pulspause) ausgegeben und anschließend auf ein zweites (12) und drittes PWM-Verhältnis (13) gewechselt. Das PWM-Verhältnis wird jeweils aus dem gemessenen Spulenwiderstand R und der ebenfalls gemessenen Bordnetzspannung berechnet. The current values II, 12 and 13 are only theoretical values for the internal calculation. In fact, a fixed P WM ratio (ratio between current pulse duration and pulse pause) is output for the time T 1 and then changed to a second (12) and third PWM ratio (13). The PWM ratio is calculated in each case from the measured coil resistance R and the likewise measured vehicle electrical system voltage.
Es wird hier die Zeit Tl, in der der Strom II eingestellt wird, für jeden Ventiltyp einmalig definiert und nicht verändert. Eine Lernroutine wird lediglich einmalig am Bandende der Fertigung des Ventils oder des Bremssystems oder Teile des Bremssystems ausgeführt und die somit ermittelten Werte (II und 12) gelten in der Regel für das gesamte Fahrzeugleben oder bis zum Tausch der Komponenten. Here, the time T1, in which the current II is set, is defined once for each valve type and not changed. A learning routine is carried out only once at the end of the tape production of the valve or the brake system or parts of the brake system and the values thus determined (II and 12) are generally valid for the entire vehicle life or until the replacement of the components.
Da das Schaltverhalten des Ventils abhängig von der Zeitkonstante tau der Magnetspule 13 ist (tau=L/R, L ist die Induktivität der Spule) und sich der Widerstand R der Magnetspule 13 über der Temperatur (Umgebungstemperatur und Selbsterwärmung infolge der Bestromung) verändert, wird im System der Spulenwiederstand zyklisch gemessen und über eine Kennlinie 51 (Fi- gur 5, II über R) der Wert für II abhängig vom Spulenwiderstand berechnet. Since the switching behavior of the valve is dependent on the time constant tau of the magnetic coil 13 (tau = L / R, L is the inductance of the coil) and the resistance R of the magnetic coil 13 above the temperature (ambient temperature and self-heating due to the energization) is changed the coil resistance is measured cyclically in the system and is measured via a characteristic curve 51 (FIG. gur 5, II via R) the value for II is calculated as a function of the coil resistance.
Die Figur 5 zeigt die Kennlinie für II in Abhängigkeit vom Spulenwiderstand R. Mit Hilfe dieser Kennlinie kann eine geräuschoptimierte Ansteuerung an eine Veränderung des Spulenwiderstandes z.B. infolge Temperatur angepasst werden. Dadurch ist es möglich durch eine einzige initiale, z.B. am Bandende stattfindende Lernroutine das gesamte Fahrzeugleben abzudecken. FIG. 5 shows the characteristic curve for II as a function of the coil resistance R. With the aid of this characteristic, noise-optimized driving can be applied to a change in the coil resistance, e.g. due to temperature. Thereby it is possible by a single initial, e.g. At the end of the tape learning routine covering the entire vehicle life.
Der gelernte Stromwert für 12 wird mit einem Sicherheits-Offset belegt und bleibt dann über Temperatur und Fahrzeugleben konstant. The learned current value for 12 is assigned a safety offset and then remains constant over temperature and vehicle life.
Das Ventil wird mit einer pulsweitenmodulierten PWM-Endstufe (ohne Stromregelung und ohne Strommessung) angesteuert, die PWM-Frequenz wird dazu fest auf 4 kHz eingestellt. Damit dennoch eine reproduzierbare Ansteuerung mit definiertem Strom möglich ist, wird das notwendige PWM- Verhältnis (Verhältnis Pulsdauer zu Pulspausendauer) auf Basis der gemessenen Bordnetzspannung und des gemessenen Spulenwiderstandes (unter Berücksichtigung der internen Verschaltung) berechnet. The valve is controlled by a pulse-width modulated PWM output stage (without current control and without current measurement), the PWM frequency is fixed to 4 kHz. So that a reproducible control with defined current is nevertheless possible, the necessary PWM ratio (ratio of pulse duration to pulse pause duration) is calculated on the basis of the measured vehicle electrical system voltage and the measured coil resistance (taking into account the internal interconnection).
Nachfolgend auf die geräuschoptimierte Ansteuerung (meist nur wenige Millisekunden) wird der Strom 13 eingestellt. Dies geschieht optional rampenförming (nicht in der Figur 4 dargestellt). Dadurch wird ein sicheres Schalten des Ventiles erzwungen (in diesem Fall verbunden mit erhöhtem Geräusch), falls die geräuschoptimierte Ansteuerung nicht zum Schalten des Ventils geführt hat. Subsequent to the noise-optimized control (usually only a few milliseconds), the current 13 is set. This is optionally ramped (not shown in FIG. 4). This enforces a safe switching of the valve (in this case associated with increased noise), if the noise-optimized control has not led to the switching of the valve.
Der Zeitabstand zum Wechsel auf 13 muss dabei länger als die maximale Schaltzeit des Ventils gewählt werden. Auf das geräuschoptimierte Schließen des Ventils hat er keinen Einfluss. The time interval to change to 13 must be selected longer than the maximum switching time of the valve. He has no influence on the noise-optimized closing of the valve.
Als Erweiterung der Erfindung sei noch daraufhingewiesen, dass die Erfindung ebenso auf den Ausschaltvorgang übertragbar ist. Dies ist in der Figur 6 dargestellt. As an extension of the invention it should be pointed out that the invention can also be applied to the switch-off process. This is shown in FIG.
In der Figur 6 ist der zeitliche Stromverlauf beim Ein- und Ausschalten des Magnetventils dargestellt. Dabei ist mit dem Bezugszeichen 61 der bereits beschriebene Komfortpuls für das Einschalten des Ventils gezeigt. In der darauf folgenden Schalterkennung 62 (Erkennung der Einschaltvorgangs des Ventils) folgt dann der Komfortpuls zum Ausschalten des Ventils (Block 63). Im Block 64 geschieht dann wiederum die Schalterkennung des Ausschaltens. In Kombination mit der in Steuergeräten verfügbaren„Schaltpunkterkennung" ist es möglich bei jedem Einschalt-/Ausschaltvorgang das Ergebnis zu prüfen und die Stromwerte zu optimieren. Damit kann die Kennlinie (II über R) kontinuierlich optimiert werden, um das Schaltgeräusch noch weiter zu reduzieren. Desweitern kann die initiale Lernroutine entfallen. FIG. 6 shows the temporal current profile when the solenoid valve is switched on and off. It is shown by the reference numeral 61 of the already described comfort pulse for switching on the valve. In the subsequent switch identifier 62 (detection of the switch-on of the valve) then follows the comfort pulse for switching off the valve (block 63). In block 64 then again the switch identifier of the turn-off happens. In combination with the "switch point detection" available in control units, it is possible to check the result and optimize the current values at each switch-on / switch-off, so that the characteristic curve (II above R) can be continuously optimized to further reduce the switching noise. Furthermore, the initial learning routine can be omitted.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Ansteuerung eines durch eine Spule (13) elektromagnetisch betätigbaren und zweistufig verstellbaren Magnetventils (6,7), wobei die Spule (13) des Magnetventils (6, 7) gemäß einer Sollgröße bestromt wird, und die Sollgröße von einem vorgegebenen ersten Strom-Sollwert (II) derart auf einen vorgegebenen zweiten Strom-Sollwert (12) abgesenkt wird, dass eine Abstrahlung hörbaren Schalls, der beim Schalten des Magnetventils (6, 7) entsteht, zumindest teilweise reduziert wird, 1. A method for controlling a by a coil (13) electromagnetically actuated and two-stage adjustable solenoid valve (6,7), wherein the coil (13) of the solenoid valve (6, 7) is energized according to a desired value, and the desired size of a predetermined first Current setpoint (II) is lowered to a predetermined second current setpoint (12) such that an emission of audible sound that arises when switching the solenoid valve (6, 7) is at least partially reduced,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
nach der Absenkung auf den zweiten Strom-Sollwert (12) die Sollgröße auf einen vorgegebenen dritten Strom-Sollwert (13) erhöht wird. after lowering to the second current setpoint (12), the setpoint is increased to a predetermined third current setpoint (13).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (6, 7) durch das Verstellen zwei Schaltstufen einnehmen kann und der erste Strom-Sollwert (II) derart gewählt wird, dass eine Änderung des Schaltzustands des Magnetventils (6, 7) eingeleitet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the solenoid valve (6, 7) can take two switching stages by adjusting and the first current setpoint (II) is selected such that a change in the switching state of the solenoid valve (6, 7) is initiated.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (6, 7) durch das Verstellen zwei Schaltstufen einnehmen kann und der dritte Strom-Sollwert (13) derart gewählt wird, dass eine Änderung des Schaltzustands des Magnetventils (6, 7) erreicht wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the solenoid valve (6, 7) can take two switching stages by adjusting and the third current setpoint (13) is selected such that a change in the switching state of the solenoid valve (6, 7) is reached.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung auf den vorgegebenen dritten Strom- Sollwert (13) kontinuierlich geschieht. 4. The method according to claim 1, characterized in that the increase to the predetermined third current setpoint (13) is done continuously.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung auf den vorgegebenen dritten Strom-Sollwert (13) rampenförmig geschieht. 5. The method according to claim 4, characterized in that the increase to the predetermined third current setpoint (13) is ramped.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung auf den vorgegebenen dritten Strom-Sollwert (13) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer geschieht. 6. The method according to claim 1, characterized in that the increase to the predetermined third current setpoint (13) takes place within a predetermined period of time.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (6, 7) eine maximale Schaltzeit und die Zeitdauer länger als die maximale Schaltzeit des Magnetventils (6, 7) vorgegeben ist. 7. The method according to claim 6, characterized in that the solenoid valve (6, 7) is a maximum switching time and the duration longer than the maximum switching time of the solenoid valve (6, 7) is predetermined.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung mit dem ersten Strom-Sollwert (II) während einer vorgegebenen ersten Zeitdauer (Tl) geschieht, wobei die erste Zeitdauer (Tl) abhängig vom Widerstand der Spule (13) vorgegeben wird. 8. The method according to claim 1, characterized in that the energization with the first current setpoint (II) during a predetermined first time period (Tl) is done, wherein the first time period (Tl) depending on the resistance of the coil (13) is specified.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit der ersten Zeitdauer (Tl) vom Widerstand der Spule (13) fest vorgegeben wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the dependence of the first time period (Tl) from the resistance of the coil (13) is fixed.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Strom- Sollwerte (II , 12, 13) durch eine puls weitenmodulierte Ansteuerung geschieht. 10. The method according to claim 1, characterized in that the setting of the current setpoint values (II, 12, 13) is effected by a pulse-width-modulated control.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsweitenmodulierte Ansteuerung mit fester Frequenz und/oder das Pulsweitenverhältnis abhängig von einer er- fassten Versorgungsspannung und einem erfassten Widerstand der Spule (13) geschieht. 1 1. A method according to claim 10, characterized in that the pulse width modulated control with fixed frequency and / or the pulse width ratio depends on a detected supply voltage and a detected resistance of the coil (13).
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strom-Sollwerte (II , 12, 13) ohne eine Stromregelung und/oder Strommessung eingestellt werden. 12. The method according to claim 1 1, characterized in that the current setpoints (II, 12, 13) are set without a current control and / or current measurement.
13. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Ansteuerung zum Ein- und/oder Ausschalten des Magnetventils (6, 7) geschieht. 13. The method according to claim 1, characterized in that the control according to the invention for switching on and / or off of the solenoid valve (6, 7) is done.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung des Magnetventils (6, 7) erfasst wird und wenigstens einer der Strom-Sollwerte (II , 12, 13) abhängig von der erfassten Verstellung verändert wird. 14. The method according to claim 1, characterized in that an adjustment of the solenoid valve (6, 7) is detected and at least one of the current setpoints (II, 12, 13) is changed depending on the detected adjustment.
15. Vorrichtung zur Ansteuerung eines durch eine Spule (13) elektromagnetisch betätigbaren und zweistufig verstellbaren Magnetventils (6, 7), wobei die Spule (13) des Magnetventils (6, 7) gemäß einer Sollgröße bestromt wird, und die Sollgröße von einem vorgegebenen ersten Strom-Sollwert (II) derart auf einen vorgegebenen zweiten Strom-Sollwert (12) abgesenkt wird, dass eine Abstrahlung hörbaren Schalls, der beim Schalten des Magnetventils (6, 7) entsteht, zumindest teilweise reduziert wird, 15. Device for controlling a through a coil (13) electromagnetically actuated and two-stage adjustable solenoid valve (6, 7), wherein the coil (13) of the solenoid valve (6, 7) is energized according to a desired value, and the desired size of a predetermined first Current setpoint (II) is lowered to a predetermined second current setpoint (12) such that an emission of audible sound that arises when switching the solenoid valve (6, 7) is at least partially reduced,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
Mittel vorhanden sind, mittels der nach der Absenkung auf den zweiten Strom-Sollwert (12) die Sollgröße auf einen vorgegebenen dritten Strom- Sollwert (13) erhöht wird.  Means are present, by means of which, after the reduction to the second current setpoint value (12), the setpoint value is increased to a predetermined third current setpoint value (13).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (6, 7) durch das Verstellen zwei Schaltstufen einnehmen kann und der erste Strom-Sollwert (II) derart gewählt wird, dass eine Änderung des Schaltzustands des Magnetventils (6, 7) eingeleitet wird. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the solenoid valve (6, 7) can take two switching stages by adjusting and the first current setpoint (II) is selected such that a change in the switching state of the solenoid valve (6, 7) is initiated.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (6, 7) durch das Verstellen zwei Schaltstufen einnehmen kann und der dritte Strom-Sollwert (13) derart gewählt wird, dass eine Änderung des Schaltzustands des Magnetventils (6, 7) erreicht wird. 17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized in that the solenoid valve (6, 7) can take two switching stages by adjusting and the third current setpoint (13) is selected such that a change in the switching state of the solenoid valve (6, 7) is reached.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass 18. The apparatus according to claim 15, characterized in that
- die Erhöhung auf den vorgegebenen dritten Strom- Sollwert (13) kontinuierlich, insbesondere rampenförmig, geschieht  - The increase to the predetermined third current setpoint (13) continuously, in particular ramp-shaped happens
und/oder and or
- die Erhöhung auf den vorgegebenen dritten Strom-Sollwert (13) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer geschieht, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Magnetventil (6, 7) eine maximale Schaltzeit aufweist und die Zeitdauer länger als die maximale Schaltzeit des Magnetventils (6, 7) vorgegeben ist.  - The increase in the predetermined third current setpoint (13) within a predetermined period of time, in particular provided that the solenoid valve (6, 7) has a maximum switching time and the time duration longer than the maximum switching time of the solenoid valve (6, 7 ) is given.
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