DE102009053088B4

DE102009053088B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Solenoidstromregelung mit direkter Vorwärtsprognose und iterativer Rückwärtsstatusschätzung

Info

Publication number: DE102009053088B4
Application number: DE102009053088.6A
Authority: DE
Inventors: Yun Xiao; Steven Douglas-Stiles; Carnell E. Williams; Ping Ge
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2029-11-14
Also published as: DE102009053088A1; US8109256B2; CN101813029A; US20100122691A1; CN101813029B

Abstract

Maschinenregelsystem, das umfasst:ein Widerstandswertbestimmungsmodul (316), das einen Widerstandswert eines Solenoids eines Maschinensystems (100) bestimmt, wobei der Widerstandswert ein sich langsam verändernder Systemparameter ist, der eine lineare Beziehung zwischen einem Tastverhältnis eines Sollstroms und einem Iststrom durch das Solenoid definiert,ein Filtermodul (304), das einen Mittelwert des Widerstandswerts bestimmt und filtert, um einen Widerstandsmittelwert (Widerstandswertavg) zu bestimmen,ein Tastverhältnisbestimmungsmodul (306), welches das Tastverhältnis des Sollstroms durch das Solenoid basierend auf dem Widerstandmittelwert (Widerstandswertavg) bestimmt, undein Solenoidstellgliedmodul (132), welches das Solenoid auf der Grundlage des Tastverhältnisses betätigt,wobei das Widerstandsbestimmungsmodul (316) den Widerstandswert auf der Grundlage eines Iststromkorrekturfaktors (Stromkorrekturfaktoract), eines Batteriespannungsmittelwerts (Batteriespannungavg), eines Iststrommittelwerts (Iststromavg) und eines Tastverhältnismittelwerts (Tastverhältnisavg) korrigiert und ermöglicht, dass das Tastverhältnis genau und sofort bestimmt wird, obwohl der Widerstandswert langsamer korrigiert wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Solenoidstromregelung und insbesondere eine Solenoidstromregelung in einem Maschinensystem.
HINTERGRUND
Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient der allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung anerkannt.
Eine Dieselmaschine verbrennt ein Luft/Kraftstoffgemisch, um Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Durch einen Ansaugkrümmer wird Luft in Zylinder eingesaugt. Ein Kraftstoffsystem spritzt Kraftstoff direkt in die Zylinder ein. Die Verbrennungsnebenprodukte strömen über einen Abgaskrümmer aus dem Fahrzeug aus.
Ein Hochdruck-Turbolader (HP-Turbolader) und ein Niederdruck-Turbolader (LP-Turbolader) werden durch Abgase angetrieben, die durch den Abgaskrümmer strömen, und liefern eine komprimierte HP-Luftladung bzw. eine komprimierte LP-Luftladung an den Ansaugkrümmer. Eine Umgehungsventilanordnung kann ermöglichen, dass Abgas den HP-Turbolader umgeht, wodurch die komprimierte HP-Luftladung und ein Ausdehnungsverhältnis über den HP-Turbolader verringert werden. Die Umgehungsventilanordnung umfasst typischerweise ein Schmetterlingsventil und ein Magnetsolenoidstellglied. Das Magnetsolenoidstellglied umfasst typischerweise eine Solenoidspule und einen magnetischen Kern. Das Umgehungsventil wird durch ein selektives Bereitstellen von Strom durch die Solenoidspule geöffnet und geschlossen. Regelsysteme, etwa ein Maschinenregelsystem, können den Solenoidstrom regeln, um ein Öffnen des Umgehungsventils zu regulieren.
In der DE 41 40 586 A1 sind ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Stroms durch eine Magnetspule offenbart, bei denen ein Strom durch die Magnetspule hindurch durch einen seriellen Messwiderstand punktuell gemessen wird, wenn die Magnetspule eingeschaltet ist, während eine über der Magnetspule und einen Leistungsschalter abfallende Spannung kontinuierlich gemessen wird. Dabei werden der Strom und die gleichzeitig gemessene Spannung zur Bestimmung des ohmschen Widerstands der Magnetspule herangezogen.
Die DE 102 35 432 A1 offenbart ein System zur Diagnose eines elektromagnetischen Antriebssystems, etwa eines elektrischen Stellglieds mit einer Spule und einem Anker, bei dem ein theoretischer Spulenstrom mit Hilfe eines Modells berechnet und mit einem Spuleniststrom verglichen wird. Ein zur Berechnung des theoretischen Spulenstroms verwendeter theoretischer Spulenwiderstandswert wird so angepasst, dass die Differenz zwischen dem theoretischen Spulenstrom und dem Spuleniststrom minimiert wird. Abweichungen werden zur Diagnose von Fehlern herangezogen.
Jedoch regeln herkömmliche Maschinenregelsysteme den Solenoidstrom nicht so genau oder so schnell wie gewünscht. Zum Beispiel kann ein Maschinenregelsystem den Solenoidstrom auf der Grundlage einer Solenoidtemperatur bestimmen. Jedoch können Schwankungen des Solenoids und/oder eine Alterung des Systems die Genauigkeit des Systems beeinflussen. Ein Maschinenregelsystem kann ein schnell reagierendes Proportional-Integral-Derivativ-Regelungsschema (PID-Regelungsschema) (z.B. 5 Millisekunden) umfassen, um den Solenoidstrom zu regeln. Es kann jedoch sein, dass ein langsam reagierendes Filter (z.B. 100 Millisekunden) benötigt wird, um das Rückkopplungssignal zu glätten, um kurzzeitige Schwingungen aufgrund von Aliasing zu entfernen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Solenoidstrom so genau wie möglich zu regeln.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Maschinenregelsystem umfasst ein Widerstandswertbestimmungsmodul, das einen Widerstandswert eines Solenoids eines Maschinensystems bestimmt, wobei der Widerstandswert ein sich langsam verändernder Systemparameter ist, der eine lineare Beziehung zwischen einem Tastverhältnis eines Sollstroms und einem Iststrom durch das Solenoid definiert, ein Filtermodul, das einen Mittelwert des Widerstandswerts bestimmt und filtert, um einen Widerstandsmittelwert zu bestimmen, ein Tastverhältnisbestimmungsmodul, welches das Tastverhältnis des Sollstroms durch das Solenoid basierend auf dem Widerstandmittelwert bestimmt, und ein Solenoidstellgliedmodul, welches das Solenoid auf der Grundlage des Tastverhältnisses betätigt, wobei das Widerstandsbestimmungsmodul den Widerstandswert auf der Grundlage eines Iststromkorrekturfaktors, eines Batteriespannungsmittelwerts, eines Iststrommittelwerts und eines Tastverhältnismittelwerts (Tastverhältnis_avg) korrigiert und ermöglicht, dass das Tastverhältnis genau und sofort bestimmt wird, obwohl der Widerstandswert langsamer korrigiert wird.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Maschinenregelsystems umfasst, dass: ein Widerstandswert eines Solenoids eines Maschinensystems bestimmt wird, wobei der Widerstandswert ein sich langsam verändernder Systemparameter ist, der eine lineare Beziehung zwischen einem Tastverhältnis eines Sollstroms und einem Iststrom durch das Solenoid definiert; ein Mittelwert des Widerstandswerts bestimmt und gefiltert wird, um einen Widerstandsmittelwert zu bestimmen; das Tastverhältnis des Sollstroms durch das Solenoid basierend auf dem Widerstandmittelwert bestimmt wird; und das Solenoid auf der Grundlage des Tastverhältnisses betätigt wird; wobei der Widerstandswert auf der Grundlage eines Iststromkorrekturfaktors, eines Batteriespannungsmittelwerts, eines Iststrommittelwerts und eines Tastverhältnismittelwerts korrigiert wird und ermöglicht wird, dass das Tastverhältnis genau und sofort bestimmt wird, obwohl der Widerstandswert langsamer korrigiert wird. auf der Grundlage eines gefilterten Mittelwerts des Tastverhältnisses korrigiert wird.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Dieselmaschinensystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinenregelmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Stromregelmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
4 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte eines Maschinenregelverfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck mindestens eine von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Ausdruck Modul eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Um einen Solenoidstrom in einem Dieselmaschinensystem genau und schnell zu regeln, prognostiziert das Maschinenregelsystem der vorliegenden Offenbarung ein Tastverhältnis eines Sollstroms durch ein Solenoid. Das Tastverhältnis wird auf der Grundlage eines sich langsam verändernden Systemparameters prognostiziert, der eine lineare Beziehung zwischen dem Tastverhältnis und einem Iststrom durch das Solenoid definiert. Das Maschinenregelsystem korrigiert den sich langsam verändernden Systemparameter auf der Grundlage des prognostizierten Tastverhältnisses, des Sollstroms und/oder des resultierenden Iststroms. Obwohl die Arbeitsweise des Maschinenregelsystems bezüglich des Umgehungsventils erörtert wird, können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auch auf eine beliebige Einrichtung angewendet werden, die mindestens ein Solenoid umfasst. Einrichtungen können beispielsweise eine Turbine mit variabler Düse (VNT) eines Turboladers und/oder Dosierventile eines Kraftstoffdirekteinspritzsystems mit gemeinsamer Kraftstoffleitung umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
Mit Bezug nun auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Dieselmaschinensystems 100 gezeigt. Das Dieselmaschinensystem 100 umfasst eine Dieselmaschine 102, die ein Luft/ Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Dieselmaschine 102 umfasst Zylinder 104. Zu Veranschaulichungszwecken sind sechs Zylinder gezeigt. Nur als Beispiel kann die Dieselmaschine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
Das Dieselmaschinensystem 100 umfasst ferner eine Luftleitung 106, einen Ansaugkrümmer 108, ein Maschinenregelmodul 110, ein Kraftstoffsystem 112, einen Abgaskrümmer 114 und eine Abgasleitung 116. Das Dieselmaschinensystem 100 umfasst ferner einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT-Turbolader) 118, einen Hochdruck-Turbolader (HP-Turbolader) 120, einen Niederdruck-Turbolader (LP-Turbolader) 122, ein Ladedruckregelventil 124, einen Ansauglufttemperatursensor (IAT-Sensor) 126 und einen Maschinenkühlmitteltemperatursensor (ECT-Sensor) 128. Das Dieselmaschinensystem 100 umfasst ferner ein Umgehungsventil 130 und ein Umgehungsventilstellgliedmodul 132.
Durch die Luftleitung 106 wird Luft in den Ansaugkrümmer 108 eingesaugt. Luft von dem Ansaugkrümmer 108 wird in die Zylinder 104 eingesaugt. Das Maschinenregelmodul 110 regelt die Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffsystem 112 eingespritzt wird. Das Kraftstoffsystem 112 spritzt Kraftstoff direkt in die Zylinder 104 ein.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft und erzeugt das Luft/Kraftstoffgemisch in den Zylindern 104. Kolben (nicht gezeigt) in den Zylindern 104 komprimieren das Luft/Kraftstoffgemisch. Das komprimierte Luft/Kraftstoffgemisch zündet in der Nähe des oberen Totpunkts der Zylinder 104 von selbst.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt die Kolben nach unten, wodurch sie eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle antreiben. Die Kolben beginnen dann wieder mit einer Aufwärtsbewegung und stoßen die Verbrennungsnebenprodukte durch den Abgaskrümmer 114 aus. Die Verbrennungsnebenprodukte strömen über die Abgasleitung 116 aus dem Fahrzeug aus.
Der HP-Turbolader 120 und der LP-Turbolader 122 werden durch Abgas betrieben, das durch die Abgasleitung 116 strömt, und liefern eine komprimierte HP-Luftladung bzw. eine komprimierte LP-Luftladung an den Ansaugkrümmer 108. Die komprimierte HP-Luftladung und die komprimierte LP-Luftladung werden durch die Luftleitung 106 an den Ansaugkrümmer 108 geliefert. Die zum Erzeugen der komprimierten Luftladungen verwendete Luft wird aus der Luftleitung 106 entnommen. Die VGT 118 empfängt Abgas und verändert die Ausgabe (d.h. den Schub) des HP-Turboladers 120 auf der Grundlage der Position (d.h. des Seitenverhältnisses) der VGT 118. Das Ladedruckregelventil 124 kann ermöglichen, dass Abgas den LP-Turbolader 122 umgeht, um zu vermeiden, dass ein zu hoher Abgasdruck auf die Turbine des LP-Turboladers 122 aufgebracht wird.
Eine Umgebungstemperatur von Luft, die in das Dieselmaschinensystem 100 eingesaugt wird (d.h. eine IAT) kann unter Verwendung des IAT-Sensors 126 gemessen werden. Eine Temperatur des Maschinenkühlmittels (d.h. eine ECT) kann unter Verwendung des ECT-Sensors 128 gemessen werden. Der ECT-Sensor 128 kann innerhalb der Dieselmaschine 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie etwa in einem (nicht gezeigten) Radiator. Das Maschinenregelmodul 110 verwendet Signale von den Sensoren 126 und 128, um Regelentscheidungen für das Dieselmaschinensystem 100 zu treffen. Das Maschinenregelmodul 110 regelt die Dieselmaschine 102, das Kraftstoffsystem 112, die VGT 118 (nicht gezeigt), die Turbolader 120 und 122 (nicht gezeigt), das Ladedruckregelventil 124 und das Umgehungsventil 130 und kommuniziert mit diesen, wie hier beschrieben ist.
Das Umgehungsventil 130 kann ermöglichen, dass Abgas den HP-Turbolader 120 umgeht, wodurch der Schub des HP-Turboladers 120 und ein Ausdehnungsverhältnis über den HP-Turbolader 120 verringert wird. Das Umgehungsventil 130 umfasst ein Solenoidventil, das geregelt wird, indem ein elektrischer Strom durch ein Solenoid fließen gelassen oder gestoppt wird, wodurch das Solenoidventil geöffnet oder geschlossen wird. Das Maschinenregelmodul 110 weist das Umgehungsventilstellgliedmodul 132 an, um ein Öffnen des Umgehungsventils 130 zu regulieren, um die Abgasmenge zu regeln, die an den HP-Turbolader 120 freigesetzt wird. Zudem kann das Umgehungsventilstellgliedmodul 132 die Position des Umgehungsventils 130 messen und ein Signal auf der Grundlage der Position an das Maschinenregelmodul 110 ausgeben. Das Maschinenregelmodul 110 bestimmt die Anweisungen an das Umgehungsventilstellgliedmodul 132, wie hier beschrieben ist.
Mit Bezug nun auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm des Maschinenregelmoduls 110 gezeigt. Das Maschinenregelmodul 110 umfasst ein Sollpositionsbestimmungsmodul 202, ein Subtraktionsmodul 204 und ein Positionsregelmodul 206. Das Maschinenregelmodul 110 umfasst ferner ein Modul 208 zum Umsetzen von Position in Strom, ein Summierungsmodul 210, ein Filtermodul 212 und ein Stromregelmodul 214.
Das Sollpositionsbestimmungsmodul 202 empfängt Daten über Maschinenbetriebsbedingungen von Sensoren des Dieselmaschinensystems 100. Nur als Beispiel können die Maschinenbetriebsbedingungen eine Maschinendrehzahl, einen Istdruck im Ansaugkrümmer 108 und/oder einen Solldruck im Ansaugkrümmer 108, der durch die Turbolader 120 und 122 erreicht werden soll, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Das Sollpositionsbestimmungsmodul 202 bestimmt eine Sollposition des Umgehungsventils 130 auf der Grundlage von Modellen, welche die Sollposition in Beziehung zu den Maschinenbetriebsbedingungen setzen. Das Subtraktionsmodul 204 empfängt die Sollposition und eine Istposition des Umgehungsventils 130 von dem Umgehungsventilstellgliedmodul 132. Das Subtraktionsmodul 204 subtrahiert die Istposition von der Sollposition, um einen Positionsfehler zu bestimmen.
Das Positionsregelmodul 206 empfängt den Positionsfehler und bestimmt einen Positionskorrekturfaktor auf der Grundlage des Positionsfehlers.
Das Positionsregelmodul 206 verwendet ein Proportional-Integral-Derivativ-Regelschema (PID-Regelschema), um den Positionskorrekturfaktor zu bestimmen. Nur als Beispiel kann der Positionskorrekturfaktor in Einheiten einer Prozentzahl vorliegen und kann einen vorbestimmten Wertebereich von -100 % bis 100 % umfassen.
Das Modul 208 zum Umsetzen von Position in Strom empfängt den Positionskorrekturfaktor. Das Modul 208 zum Umsetzen von Position in Strom setzt den Positionskorrekturfaktor auf der Grundlage eines Modells, das den Positionskorrekturfaktor in Beziehung mit dem Stromkorrekturfaktor setzt, in einen Stromkorrekturfaktor um. Nur als Beispiel kann der Stromkorrekturfaktor in Einheiten von Ampere (A) vorliegen und kann einen vorbestimmten Wertebereich von 0 A bis 1 A umfassen. Nur als Beispiel kann der Stromkorrekturfaktor gleich 0,5 A sein, wenn der Positionskorrekturfaktor gleich Null ist.
Das Summierungsmodul 210 empfängt den Stromkorrekturfaktor und einen Stromausgleich aus einem (nicht gezeigten) Datenspeicher. Der Stromausgleich ist die Strommenge, wenn sich das Umgehungsventil 130 an einer Nullposition (d.h. einer Anfangsposition) befindet, und wird auf der Grundlage des Solenoidtyps beim Maschinenstart bestimmt. Das Summierungsmodul 210 summiert den Stromkorrekturfaktor und den Stromausgleich, um einen Sollstrom für das Solenoid des Umgehungsventils 130 zu bestimmen.
Das Filtermodul 212 empfängt eine Batteriespannung von einer (nicht gezeigte) Batterie, die den elektrischen Strom für das Solenoid erzeugt. Das Filtermodul 212 filtert die Batteriespannung zur Verwendung durch das Stromregelmodul 214. Nur als Beispiel kann das Filtermodul 212 ein Tiefpassfilter umfassen, welches das Batteriespannungssignal glättet, um kurzzeitige Schwingungen zu entfernen. Zudem bestimmt das Filtermodul 212 einen Mittelwert der Batteriespannung und filtert den Mittelwert, um einen Batteriespannungsmittelwert zu bestimmen (d.h. eine Batteriespannung_avg).
Das Stromregelmodul 214 empfängt die Batteriespannung, den Batteriespannungsmittelwert und den Sollstrom. Das Stromregelmodul 214 bestimmt (d.h. prognostiziert) eine Pulsbreitenmodulation eines Tastverhältnisses des Sollstroms (d.h. ein PWM-Tastverhältnis). Das Stromregelmodul 214 bestimmt das PWM-Tastverhältnis ferner auf der Grundlage der Batteriespannung und/oder des Batteriespannungsmittelwerts. Das Umgehungsventilstellgliedmodul 132 empfängt das PWM-Tastverhältnis und reguliert ein Öffnen des Umgehungsventils 130 auf der Grundlage des PWM- Tastverhältnisses.
Mit Bezug nun auf 3 ist ein Funktionsblockdiagramm des Stromregelmoduls 214 gezeigt. Das Stromregelmodul 214 umfasst ein Stromkorrekturmodul 302, ein Filtermodul 304, ein Tastverhältnisbestimmungsmodul 306 und ein Treibermodul 308. Das Stromregelmodul 214 umfasst ferner ein Filtermodul 310, ein Filtermodul 312, ein Stromkorrekturmodul 314 und ein Widerstandswertbestimmungsmodul 316.
Das Stromkorrekturmodul 302 empfängt den Sollstrom. Das Stromkorrekturmodul 302 bestimmt einen Sollstromkorrekturfaktor (d.h. einen Stromkorrekturfaktor_des) auf der Grundlage eines Modells, das den Sollstromkorrekturfaktor in Beziehung mit dem Sollstrom setzt. Der Sollstromkorrekturfaktor berücksichtigt eine Nichtlinearität in der Beziehung zwischen dem Sollstrom und dem Tastverhältnis des Sollstroms.
Beim Maschinenstart empfängt das Filtermodul 304 die IAT und die ECT und bestimmt einen Widerstandswert auf der Grundlage eines Modells, das den Anfangswiderstandswert in Beziehung mit der IAT und der ECT setzt. Der Widerstandswert ist ein sich langsam verändernder Systemparameter, der eine lineare Beziehung zwischen dem Tastverhältnis des Sollstroms und einem Iststrom durch das Solenoid des Umgehungsventils 130 definiert. Obwohl die Arbeitsweise des Stromregelmoduls 214 mit Bezug auf den Widerstandswert erörtert wird, können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auch auf jeden beliebigen sich langsam verändernden Systemparameter angewendet werden, der die lineare Beziehung zwischen dem Tastverhältnis und dem Iststrom definiert. Zum Beispiel kann der sich langsam verändernde Systemparameter eine Impedanz umfassen, die auf der Grundlage einer Temperatur in dem Solenoid bestimmt wird, ist aber nicht darauf beschränkt.
Zudem bestimmt das Filtermodul 304 einen Mittelwert des Widerstandswerts und filtert den Mittelwert, um einen Widerstandsmittelwert zu bestimmen (d.h. einen Widerstandswert_avg)_. Der Widerstandswert wird gemittelt, da er ein sich langsam und kein sich augenblicklich verändernder Systemparameter ist. Nur als Beispiel kann das Filtermodul 304 ein Tiefpassfilter umfassen, welches das Signal des Widerstandsmittelwerts glättet, um kurzzeitige Schwingungen zu entfernen. Nur als Beispiel kann das Filtermodul 204 eine variable Filterzeitkonstante umfassen, die während einer Zeitspanne nach einem Maschinenstart von einem kleineren Wert auf einen vorbestimmten Wert ansteigt.
Das Tastverhältnisbestimmungsmodul 306 empfängt den Widerstandsmittelwert, den Sollstromkorrekturfaktor, den Sollstrom und die Batteriespannung. Das Tastverhältnisbestimmungsmodul 306 bestimmt (d.h. prognostiziert) das Tastverhältnis des Sollstroms auf der Grundlage des Widerstandsmittelwerts, des Sollstromkorrekturfaktors, des Sollstroms und der Batteriespannung. Das Tastverhältnis DC wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: $D C = K (I_{d e s}) \frac{I_{d e s} \times R_{a v g}}{V} .$
wobei K(I_des) der Sollstromkorrekturfaktor ist, I_des der Sollstrom ist, R_avg der Widerstandsmittelwert ist und V die Batteriespannung ist. Das Tastverhältnis wird unverzüglich bestimmt (z.B. in 5 Millisekunden). Das liegt daran, dass das Tastverhältnisbestimmungsmodul 306 zur Bestimmung des neuen Tastverhältnisses nicht wartet (z.B. 100 Millisekunden), um eine Rückmeldung zu empfangen (z.B. den Iststrom, der aufgrund des vorherigen Tastverhältnisses verändert wurde).
Das Treibermodul 308 empfängt das Tastverhältnis und moduliert das Tastverhältnis, um das PWM-Tastverhältnis zu bestimmen. Das Filtermodul 310 empfängt das Tastverhältnis, bestimmt einen Mittelwert des Tastverhältnisses und filtert den Mittelwert, um einen Tastverhältnismittelwert (d.h. ein Tastverhältnis_avg) zu bestimmen. Das Tastverhältnis wird gemittelt, weil der Widerstandswert ein sich langsam und kein sich augenblicklich verändernder Systemparameter ist. Nur als Beispiel kann das Filtermodul 310 ein Tiefpassfilter umfassen, welches das Signal des Tastverhältnismittelwerts glättet, um kurzzeitige Schwingungen zu entfernen. Es ist festzustellen, dass für jedes der hier offenbarten Signale eine andere Signalaufbereitung, wie etwa eine Umformung, eine Filterung, eine Verstärkung oder eine andere Signalverarbeitung ausgeführt werden kann.
Das Treibermodul 308 umfasst einen (nicht gezeigten) Messwiderstand, der verwendet wird, um den Iststrom durch das Solenoid des Umgehungsventils 130 zu bestimmen. Das Filtermodul 312 empfängt den Iststrom, bestimmt einen Mittelwert des Iststroms und filtert den Mittelwert, um einen Iststrommittelwert zu bestimmen (d.h. einen Iststrom_avg)_. Der Iststrom wird gemittelt, weil der Widerstandswert ein sich langsam und kein sich augenblicklich verändernder Systemparameter ist. Nur als Beispiel kann das Filtermodul 312 ein Tiefpassfilter umfassen, welches das Signal des Iststrommittelwerts glättet, um kurzzeitige Schwingungen zu entfernen.
Das Stromkorrekturmodul 314 empfängt den Iststrommittelwert. Das Stromkorrekturmodul 314 bestimmt einen Iststromkorrekturfaktor (d.h. einen Stromkorrekturfaktor_avg) auf der Grundlage eines Modells, das den Iststromkorrekturfaktor in Beziehung zu dem Iststrom setzt. Der Iststromkorrekturfaktor berücksichtigt eine Nichtlinearität in der Beziehung zwischen dem Iststrom und dem Tastverhältnis des Sollstroms.
Das Widerstandswertbestimmungsmodul 316 empfängt den Iststromkorrekturfaktor, den Batteriespannungsmittelwert, den Iststrommittelwert, und den Tastverhältnismittelwert. Das Widerstandswertbestimmungsmodul 316 bestimmt (d.h. korrigiert) den Widerstandswert auf der Grundlage des Iststromkorrekturfaktors, des Batteriespannungsmittelwerts, des Iststrommittelwerts, und des Tastverhältnismittelwerts. Der Widerstandswert R wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: $R = \frac{V_{a v g} \times D C_{a v g}}{K (I_{a c t - a v g}) \times I_{a c t - a v g}},$
wobei V_avg der Batteriespannungsmittelwert ist, DC_avg der Tastverhältnismittelwert ist, K(I_act-avg) der Iststromkorrekturfaktor ist und I_act-avg der Iststrommittelwert ist.
Wenn der Iststrommittelwert gleich Null ist, kann das Widerstandswertbestimmungsmodul 316 den Widerstandswert auf der Grundlage eines kleinen vorbestimmten Stroms anstelle des Iststrommittelwerts bestimmen. Der kleine Strom beeinflusst die Sollposition nicht. Der korrigierte Widerstandswert wird an das Filtermodul 304 ausgegeben, wo der korrigierte Widerstandswert verwendet wird, um den Widerstandsmittelwert für das Tastverhältnisbestimmungsmodul 306 zu bestimmen (d.h. zu korrigieren). Diese Korrektur ermöglicht, dass das Tastverhältnis genau und sofort bestimmt wird, obwohl der Widerstandswert langsamer (z.B. 100 Millisekunden) korrigiert wird.
Nur als Beispiel kann anfänglich bestimmt werden, dass der Widerstandswert kleiner als sein Istwert ist. Als Folge kann das Tastverhältnis so bestimmt werden, dass es kleiner als sein Sollwert ist, und der Iststrom kann so bestimmt werden, dass er kleiner als der Sollstrom ist. Da der Iststrom jedoch im Nenner der Gleichung zur Korrektur des Widerstandswerts steht, kann der unterbestimmte Iststrom den Widerstandswert iterativ anheben, bis der Iststrom gleich dem Sollstrom ist.
Bei einer anderen Implementierung empfängt das Widerstandswertbestimmungsmodul 316 den Iststrommittelwert, den Sollstrom (nicht gezeigt) und einen gefilterten Mittelwert des Sollstroms (nicht gezeigt). Das Widerstandswertbestimmungsmodul 316 bestimmt (d.h. korrigiert) den Widerstandswert auf der Grundlage des Iststrommittelwerts, des Sollstroms und des Sollstrommittelwerts. Der Widerstandswert Ri wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: $R_{i} = R_{i - 1} [1 + α \frac{I_{d e s - a v g} - I_{a c t - a v g}}{I_{d e s}}],$
wobei R_i-1 der Widerstandswert während der vorherigen Regelschleife ist, α ein vorbestimmter Glättungsfaktor ist und I_des-avg der Sollstrommittelwert ist. Der Widerstandswert wird iterativ korrigiert, bis der Iststrom gleich dem Sollstrom ist.
Durch Bestimmung des Widerstandswerts kann das Maschinenregelmodul 110 einen Tastverhältnisausgleich (nicht gezeigt) auf der Grundlage des Widerstandswerts und des Stromausgleichs bestimmen. Der Tastverhältnisausgleich ist das Tastverhältnis des Iststroms, wenn sich das Umgehungsventil 130 bei der Nullposition befindet. Der Tastverhältnisausgleich kann gemäß einer Gleichung bestimmt werden, die Gleichung (1) ähnelt. Folglich kann eine Bestimmung des Tastverhältnisausgleichs auf der Grundlage des Typs des Solenoids beim Maschinenstart nicht notwendig sein.
Mit Bezug nun auf 4 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das beispielhafte Schritte eines Maschinenregelverfahrens darstellt. Die Regelung beginnt bei Schritt 402. Bei Schritt 404 wird die IAT bestimmt. Bei Schritt 406 wird die ECT bestimmt. Bei Schritt 408 wird der Widerstandswert auf der Grundlage der IAT und der ECT bestimmt.
Bei Schritt 410 wird der Widerstandsmittelwert auf der Grundlage des Widerstandswerts bestimmt. Bei Schritt 412 wird der Sollstrom bestimmt. Bei Schritt 414 wird der Sollstromkorrekturfaktor auf der Grundlage des Sollstroms bestimmt. Bei Schritt 416 wird die Batteriespannung bestimmt.
Bei Schritt 418 wird das Tastverhältnis auf der Grundlage des Widerstandsmittelwerts, des Sollstromkorrekturfaktors, des Sollstroms und der Batteriespannung bestimmt. Bei Schritt 420 wird das PWM-Tastverhältnis auf der Grundlage des Tastverhältnisses bestimmt. Bei Schritt 422 wird dem Solenoidstellgliedmodul auf der Grundlage des PWM-Tastverhältnisses ein Befehl erteilt.
Bei Schritt 424 bestimmt die Regelung, ob die Maschine noch eingeschaltet ist. Wenn dies zutrifft, fährt die Regelung mit Schritt 426 fort. Wenn nicht, fährt die Regelung mit Schritt 428 fort. Bei Schritt 426 wird der Tastverhältnismittelwert auf der Grundlage des Tastverhältnisses bestimmt. Bei Schritt 430 wird der Iststrom bestimmt.
Bei Schritt 432 wird der Iststrommittelwert auf der Grundlage des Iststroms bestimmt. Bei Schritt 434 wird der Iststromkorrekturfaktor auf der Grundlage des Iststrommittelwerts bestimmt. Bei Schritt 436 wird die Batteriespannung bestimmt. Bei Schritt 438 wird der Batteriespannungsmittelwert auf der Grundlage der Batteriespannung bestimmt.
Bei Schritt 440 wird der Widerstandswert auf der Grundlage des Iststromkorrekturfaktors, des Batteriespannungsmittelwerts, des Iststrommittelwerts und des Tastverhältnismittelwerts bestimmt. Die Regelung kehrt zu Schritt 410 zurück. Die Regelung endet bei Schritt 428.

Claims

Maschinenregelsystem, das umfasst: ein Widerstandswertbestimmungsmodul (316), das einen Widerstandswert eines Solenoids eines Maschinensystems (100) bestimmt, wobei der Widerstandswert ein sich langsam verändernder Systemparameter ist, der eine lineare Beziehung zwischen einem Tastverhältnis eines Sollstroms und einem Iststrom durch das Solenoid definiert, ein Filtermodul (304), das einen Mittelwert des Widerstandswerts bestimmt und filtert, um einen Widerstandsmittelwert (Widerstandswert_avg) zu bestimmen, ein Tastverhältnisbestimmungsmodul (306), welches das Tastverhältnis des Sollstroms durch das Solenoid basierend auf dem Widerstandmittelwert (Widerstandswert_avg) bestimmt, und ein Solenoidstellgliedmodul (132), welches das Solenoid auf der Grundlage des Tastverhältnisses betätigt, wobei das Widerstandsbestimmungsmodul (316) den Widerstandswert auf der Grundlage eines Iststromkorrekturfaktors (Stromkorrekturfaktor_act), eines Batteriespannungsmittelwerts (Batteriespannung_avg), eines Iststrommittelwerts (Iststrom_avg) und eines Tastverhältnismittelwerts (Tastverhältnis_avg) korrigiert und ermöglicht, dass das Tastverhältnis genau und sofort bestimmt wird, obwohl der Widerstandswert langsamer korrigiert wird.
Maschinenregelsystem nach Anspruch 1, wobei das Tastverhältnisbestimmungsmodul (306) das Tastverhältnis dadurch genau und sofort bestimmt, dass es nicht auf eine Rückmeldung wartet.
Verfahren zum Betreiben eines Maschinenregelsystems, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Widerstandswert eines Solenoids eines Maschinensystems (100) bestimmt wird, wobei der Widerstandswert ein sich langsam verändernder Systemparameter ist, der eine lineare Beziehung zwischen einem Tastverhältnis eines Sollstroms und einem Iststrom durch das Solenoid definiert; ein Mittelwert des Widerstandswerts bestimmt und gefiltert wird, um einen Widerstandsmittelwert (Widerstandswert_avg) zu bestimmen; das Tastverhältnis des Sollstroms durch das Solenoid basierend auf dem Widerstandmittelwert (Widerstandswert_avg) bestimmt wird; und das Solenoid auf der Grundlage des Tastverhältnisses betätigt wird; wobei der Widerstandswert auf der Grundlage eines Iststromkorrekturfaktors (Stromkorrekturfaktor_act), eines Batteriespannungsmittelwerts (Batteriespannung_avg), eines Iststrommittelwerts (Iststrom_avg) und eines Tastverhältnismittelwerts (Tastverhältnis_avg) korrigiert wird und ermöglicht wird, dass das Tastverhältnis genau und sofort bestimmt wird, obwohl der Widerstandswert langsamer korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Tastverhältnis dadurch genau und sofort bestimmt wird, dass nicht auf eine Rückmeldung gewartet wird.