Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Aktuators eines Druckregelventils in einem hydraulischen System, insbesondere zur Betätigung eines elektromagnetischen Aktuators eines Druckregelventils in einem hydraulischen System eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Aktuator mit einer Stellgröße beaufschlagt wird, und wobei die als Steuerstrom ausgebildete Regelgröße des Aktuators zur Überwindung von Reibungswiderständen innerhalb des Druckregelventils zumindest zeitweise mit einem Zitterstrom überlagert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein hydraulisches System mit Druckregelventilen zur Ansteuerung von hydraulischen Aktuatoren, wie Brems- oder Kupplungsaktuatoren und dergleichen, innerhalb eines Kraftfahrzeugs.

Die Erfindung betrifft insbesondere Stromregelventile in hydraulischen Systemen. Diese Ventile stellen einen Druck durch das Anlegen eines Stroms an der Spule des Ventils ein. Das Gesamtsystem in einem Stromregelventil verfügt über viele Reibstellen. Um den Druck trotzdem kontinuierlich und nicht sprunghaft einregeln zu können, wird der Sollstrom mit einem Zitterstrom überlagert. Durch diesen Zitterstrom wird eine sich ändernde Kraft am Ventil angelegt, dadurch wird der Ventilstößel hin und her bewegt. Durch die Zitterbestrom ung lassen sich annähernd glatte Druckverläufe durch das Ändern des Mittelwertes des angelegten Stroms erzielen. Kritische Sprünge im Druck werden vermieden, da die Zitterbestrom ung dafür sorgt, dass der Ventilstößel fortwährend in Bewegung ist. Das System befindet sich so dauerhaft in Gleitreibung. Diese ist deutlich kleiner als die Haftreibung. Aus der DE 10 2018 100 287 A1 ist bereits ein Verfahren zum Ansteuern eines einen Elektromotor umfassenden Kupplungsaktors bekannt. Dabei wird eine Drehbewegung des Elektromotors über ein Getriebe in eine translatorische Bewegung des Kupplungsaktors umgesetzt und der Kupplungsaktor auf eine Schwergängigkeit/Blockade hin überwacht, wobei bei Feststellung der Schwergängigkeit/Blockade des Kupplungsaktors der Elektromotor zur Überwindung der Schwergängigkeit/Blockade bestromt wird. Bei einem Verfahren, bei welchem in kürzester Zeit eine Freigängigkeit des Elektromotors ermöglicht wird, wird der Elektromotor zur Ausführung einer Freirüttelfunktion bestromt, wobei eine Endstufe des Elektromotors in einem vorgegebenen Zeitabschnitt kontinuierlich mit einer Spannung angesteuert wird und ein großes Drehmoment des Elektromotors abgerufen wird.

In der DE10 2005 029 344 A1 ist ein Verfahren zum Steuern der Betriebsweise eines Antriebsstranges bekannt. Dabei handelt es sich bei dem Antriebsstrang um den eines Hybridsystems für mobile Anwendungen, umfassend zumindest eine erste Antriebseinheit, eine zumindest eine elektrische Maschine umfassende zweite Antriebseinheit, eine schaltbare reibschlüssige Kupplungseinrichtung mit zumindest zwei Kupplungsteilen, die miteinander in Wirkverbindung bringbar sind und der ein Betriebsmedium zuführbar ist, wobei die elektrische Maschine mit einem der Kupplungsteile koppelbar ist. Es wird beschrieben, dass zum Loslösen der einzelnen Kupplungsteile ein temporär über die Zeit veränderbares Moment mittels der elektrischen Maschine in den Antriebsstrang eingeleitet wird.

Ferner ist aus der DE 10 2005 028 844 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur stromlosen Referenzierung der Kupplungsposition bei nicht-selbsthaltender Kupplungsaktuatorik bekannt.

Aus der DE 10 2009 043 243 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs bekannt, wobei zum Lösen einzelner Kupplungsteile ein temporär über die Zeit veränderbares Moment mittels einer elektrischen Maschine in den Antriebsstrang eingeleitet wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Aktuators eines Druckregelventils in einem hydraulischen System als auch ein hydraulisches System bereitzustellen, wobei die Fehler durch Reibstellen innerhalb des hydraulischen Systems minimiert bzw. vermieden werden sollen. Mit Vorteil soll darüber hinaus die Verlustleistung eines solchen Systems optimiert sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Aktuators eines Druckregelventils in einem hydraulischen System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Aktuators eines Druckregelventils in einem hydraulischen System, insbesondere zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Aktuators eines Druckregelventils in einem hydraulischen System eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wird der Aktuator mit einer Stellgröße beaufschlagt, und wird die als Steuerstrom ausgebildete Regelgröße des Aktuators zur Überwindung von Reibungswiderständen innerhalb des Druckregelventils zumindest zeitweise mit einem Zitterstrom überlagert. Gemäß der Erfindung wird dabei die Amplitude des Zitterstroms in Abhängigkeit von einem ermittelten Druckamplitudenfehler adaptiert. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Amplitude im Stromsignal zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktuators sich soweit absenken lässt, bis der Druck eine zuvor definierte Amplitude zeigt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben.

Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Druckamplitudenfehler ermittelt wird, indem ein mittels eines Drucksensors innerhalb des hydraulischen Systems ermittelter Amplitudenwert des Istdruck verglichen wird mit einem vorgegebenen Amplitudenwert des Solldrucks. Zur Erfassung des Istdruck kann ein ohnehin in einem derartigen System vorhandener Drucksensor verwendet werden - zusätzliche Hardware zur Druckerfassung ist dann nicht erforderlich. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass durch die Differenzbildung erkannt werden kann, ob der Istdruck oder der Solldruck größer ist und daraus geeignete Maßnahmen abgeleitet werden können.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Adaptierung der Amplitude des Zitterstroms innerhalb eines Regelkreises, insbesondere mittels einer Stromregelung, erfolgt. Es kann hierdurch erreicht werden, dass basierend auf dem Vorzeichen des Druckamplitudenfehlers die Zitterstromamplitude angepasst werden kann.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Druckamplitudenfehler eine die Soll-Zitterstromamplitude beschreibende Kennlinie adaptierbar ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass die Adaption der Kennlinie langsam erfolgt und somit eine hohe Robustheit der berechneten Soll-Zitterstromamplitude auch bei verrauschten Druckmesssignalen erreicht wird.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Kennlinie eine Funktion in Abhängigkeit vom Amplitudenwert des Istdrucks und des Amplitudenwerts des Solldrucks beschreibt. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass nichtlineare Effekte der Soll-Zitterstromamplitude in Abhängigkeit des Ist- bzw. Solldrucks berücksichtigt werden können.

Insgesamt bietet es sich an den Adaptionsprozess für die Zitteramplitude bei Gleitreibung zu starten, wobei der Druck nicht zu stark angeregt werden sollte, damit die Zitteramplitude nicht zu ausgeprägt im Druck erkennbar ist und zuverlässig bestimmt werden kann. Der Initialwert für die Adaption kann so zum Beispiel bei einer Inbetriebnahme ermittelt werden. Der letzte Adaptionswert sollte im nicht flüchtigen Speicher des Steuergerätes abgelegt werden. Das Systemdruckventil kann beim Durchschalten des Kupplungsventils über einen der beiden Drucksensoren bewertet werden. Das zweite Kupplungsventil sollte dazu geschlossen werden.

Darüber hinaus wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Hydraulisches System, umfassend ein Druckregelventil mit einem elektromagnetischen Aktuator, wobei der Aktuator mit einem Steuerstrom bestrombar ist und der Steuerstrom zur Überwindung von Reibungswiderständen innerhalb des Druckregelventils zumindest zeitweise mit einem Zitterstrom überlagerbar ist. Das hydraulische System umfasst ferner einen Drucksensor zur Erfassung eines Hydraulikdrucks innerhalb des hydraulischen Systems, sowie einen mit dem Druckregelventil hydraulisch verbundenen hydraulischen Aktuator - beispielsweise zur Betätigung einer Kupplung oder einer Bremse. Darüber hinaus sind im hydraulischen System eine Hydraulikpumpe zur Erzeugung eines hydraulischen Systemdrucks, ein Systemdruckventil, sowie eine Logikeinheit zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktuators des zumindest einen Druckventils vorgesehen. Die Logikeinheit ist dabei als Reglereinheit, insbesondere als Stromregler zur Regelung des Steuerstroms zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktuators des zumindest einen Druckregelventils ausgebildet. Die Logikeinheit ist dabei derart ausgebildet, dass der Steuerstrom zur Überwindung von Reibungswiderständen innerhalb des Druckregelventils zumindest zeitweise mit einem Zitterstrom überlagerbar ist, wobei die Amplitude des Zitterstroms in Abhängigkeit von einem ermittelten Druckamplitudenfehler adaptierbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Amplitude im Stromsignal zur Ansteuerung des elektromagnetischen Aktuators sich soweit absenken lässt, bis der Druck eine zuvor definierte Amplitude zeigt.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante des hydraulischen Systems kann auch vorgesehen sein, dass die als Regeleinheit ausgebildete Logikeinheit derart ausgebildet ist, dass der Druckamplitudenfehler ermittelt wird, indem ein mittels eines Drucksensors innerhalb des hydraulischen Systems ermittelter Istdruck-Amplitudenwert verglichen wird mit einem vorgegebenen Solldruck- Amplitudenwert. Hierdurch kann erreicht werden, dass nun das daraus resultierende vorzeichenbehaftete Signal für weitere Maßnahmen weiterverwendet werden kann.

Auch kann es vorteilhaft sein, das hydraulische System dahingehend weiterzuentwickeln, dass die als Regeleinheit ausgebildete Logikeinheit derart ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Druckamplitudenfehler eine die Soll-Zitterstromamplitude beschreibende Kennlinie adaptierbar ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass durch eine langsame Adaption der Kennlinie eine hohe Robust der Adaption erreicht werden kann.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des hydraulischen Systems kann vorgesehen sein, dass die Kennlinie eine Funktion in Abhängigkeit von Istdruck-Amplitudenwert und Solldruck-Amplitudenwert beschreibt. Hierdurch kann erreicht werden, dass nichtlineare Effekte berücksichtigt werden können.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.

Es zeigen:

Figur 1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang in dem ein als Kupplungsaktuator ausgebildeter hydraulischer Aktuator einer Trennkupplung einer Brennkraftmaschine nachgeschaltet ist,

Figur 2 ein hydraulisches System mit einer hydraulischen Aktuatorik, welche über elektromagnetische Stromregelventile angesteuert wird, in schematischer Darstellung,

Figur 3 ein Blockschaltbild, in welchem ein Regelkreis zur Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung gezeigt ist, und

Figur 4 eine Gegenüberstellung unterschiedlicher Signalverläufe - einmal ohne Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und rechts daneben, mit Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Antriebsstrang 4, in dem ein als Kupplungsaktuator ausgebildeter hydraulischer Aktuator 6 einer Trennkupplung einer Brennkraftmaschine nachgeschaltet ist, um diese aus dem Antriebsstrang 4 abzukoppeln bzw. sie in den Antriebsstrang 4 einzukoppeln.

Figur 2 zeigt ein hydraulisches System 3 mit einer hydraulischen Aktuatorik 6, welche über als elektromagnetische Stromregelventile ausgebildete Druckregelventile 2 angesteuert wird, in schematischer Darstellung.

Das gezeigte hydraulische System 3 umfasst zwei als Kupplungsaktuatoren ausgebildete hydraulische Aktuatoren 6 zur Betätigung einer Kupplungseinheit eines Kraftfahrzeugs 100. Jedem der beiden hydraulischen Aktuatoren 6 ist ein Druckregelventil 2 mit einem elektromagentischen Aktuator 1 zur Betätigung bzw. Einstellung des Druckregelventils 2 zugeordnet. Die Sollströme der Druckregelventile 2 für die hydraulischen Aktuatoren 6 von erster und zweiter Kupplung sollen mit einer Zitterschwingung mit geeigneter Zitteramplitude überlagert werden, um den Ventilstößel des Druckregelventils 2 in dauernder Bewegung zu halten und damit die Reibung im Ventil auf ein Minimum zu reduzieren. Es wird dabei ausgenutzt, dass Gleitreibung immer deutlich kleiner ist als Haftreibung. Die Bestimmung der Soll-Zitter-Stromamplitude wird mit einer Regelungsstruktur erreicht. Die Amplitude des Soll-Zitter-Stromwertes lzitter_soii wird so geregelt, dass die aufgeprägte Schwingung im Druck sichtbar wird. Ist keine aufgeprägte Schwingung (z.B. 30-60 Hz) im Druck sichtbar, wird die Amplitude erhöht, ist die Schwingung zu sehr ausgeprägt, wird die Amplitude verkleinert.

Dabei ist den Druckregelventilen 2 in dem gezeigte hydraulischen System 3 im hydraulischen Pfad ein zentrales Systemdruckventil 8 zur Einstellung eines Systemdrucks vorgeschaltet. Über Drucksensoren 5 werden Drücke pist an verschiedenen Stellen im System erfasst und einer zentralen Logikeinheit 9 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Über die zentrale Logikeinheit 9 werden insbesondere die elektromagnetischen Aktuatoren 1 der Druckregelventile 2 derart angesteuert, dass eine gewünschte Betätigung der hydraulischen Aktuatoren 6 erfolgt. Die Logikeinheit 9 steuert darüber hinaus auch eine elektrisch betriebene Hydraulikpumpe 7 sowie das zentrale Systemdruckventil 8 an, um einen entsprechenden Systemdruck im hydraulischen System 3 einzustellen. Dabei kann über die Hydraulikpumpe 7 der Druck im System erhöht und mit Hilfe des zentralen Systemdruckventils 8, durch Öffnen eines Bypass- oder Ablasskanals verringert werden.

Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild, in welchem ein Regelkreis zur Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung gezeigt ist. Die Istamplitude des Systemdrucks pist wird ermittelt und mit der Sollamplitude psoii verglichen. Der ermittelte Druckamplitudenfehler Ap wird genutzt, um in der Kennlinie FKenn die Soll-Zitter-Stromamplitude in Abhängigkeit des gemessenen Stroms zu adaptieren. Die Soll-Zitter-Stromamplitude kann abhängig vom aktuellen Strom in einer sich langsam verändernden Kennlinie abgelegt werden. Die adaptierte Soll-Zitter-Stromamplitude wird auf einen nachgeschalteten Sinusgenerator SG gegeben. Zusammen mit dem vorgegebenen Sollstrom Isoii wird der Strom eingeregelt und letztendlich als Spannung auf die hydraulische Strecke (Regelstrecke RS) ausgegeben. Figur 3 zeigt im Einzelnen eine zentrale Logikeinheit 9 in Form eines Microcomputers oder dergleichen, über die eine entsprechende Regeleinheit abgebildet wird. Dabei wird innerhalb der Logikeinheit 9 ein (beispielsweise als PID-Regler ausgebildeter) Regler R abgebildet, dem eingangsseitig eine Regelgröße x in Form eines Iststroms list (für einen überlagerten Zitterstroms Izitter für einen elektromagnetischen Aktuator 1 eines Druckregelventils 2) sowie ein Sollstrom Isoii für den überlagerten Zitterstrom Izitter zugeführt wird. Der Sollstrom Isoii wird dabei innerhalb der Logikeinheit 9 adaptiert, indem in Abhängigkeit von einem ermittelten Druckamplitudenfehler Ap im hydraulischen System 3 der Iststrom list verändert wird. So eingestellt gibt der Regler R an seinem Ausgang eine Stellgröße y aus, mit der der elektromagnetische Aktuator 1 eines entsprechenden Druckregelventils 2 beaufschlagt wird. So wird die als Steuerstrom Isoii ausgebildete Regelgröße x des Aktuators 1 zur Überwindung von Reibungswiderständen innerhalb des Druckregelventils 2 zumindest zeitweise mit einem angepassten Zitterstrom Izitter überlagert.

Figur 4 zeigt eine Gegenüberstellung unterschiedlicher rein schematisch dargestellter Signalverläufe - einmal ohne Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens, links - und rechts daneben, mit Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im linken Teil der Figur 4 zeigt der aktuelle Wert des Systemdrucks pist (Oberster Linienverlauf) zu Beginn eine starke Abweichung vom Zielwert psoii auf. Im rechten Teil der Abbildung ist die Abweichung deutlich kleiner. Hier sind die abgelegten Sollwerte in Abhängigkeit des Drucks durch die Adaption verbessert worden. Der Verlauf der Adaptivparameter PAdaptiv ist im linken Teil der Abbildung sehr gleichförmig, wohingegen im rechten Teil der Abbildung die Adaptivparameter PAdaptiv deutlichere Ausschläge bei besserem Regelverhalten aufweisen.

Die Amplitude des Sollstroms (lsoii_steuer) mit Zitteramplitude ist im nicht adaptierten Fall (links, SdT), kleiner als nach der Adaption (rechts). Die anfängliche Zitteramplitude Izitter ist jeweils mit einem Doppelpfeil dargestellt. Die Amplitude des Soll-Steuerstroms lsoii_steuer ist mit einem weiteren großen Doppelpfeil eingezeichnet. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vergrößert sich die Amplitude des überlagerten Zitterstroms, während sich die Amplitude des Steuerstroms verringert. Wie in der Figur dargestellt, ist in Abhängigkeit von dem ermittelten Druckamplitudenfehler Ap eine die Soll-Zitterstromamplitude beschreibende Kennlinie adaptierbar.

Was der Figur auch entnommen werden kann ist, dass die als Regeleinheit ausgebildete Logikeinheit 9 derart ausgebildet ist, dass der Druckamplitudenfehler Ap ermittelt wird, indem ein mittels eines Drucksensors 5 innerhalb des hydraulischen Systems 3 ermittelter Istdruck-Amplitudenwert pist verglichen wird mit einem vorgegebenen Solldruck-Amplitudenwert psoii.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Aktuator

2 Druckregelventil 3 System

4 Antriebsstrang

5 Drucksensor

6 hydraulischer Aktuator

7 Hydraulikpumpe 8 Systemdruckventil

9 Logikeinheit

100 Kraftfahrzeug