專利名稱：控制一種電磁閥的方法及裝置的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及一種電磁閥、尤其是具有防堵轉(zhuǎn)保護(hù)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的制動(dòng)裝置的一種電磁閥的控制方法及其裝置。
這樣一種方法及這樣一種裝置例如已由DE-OS4110245公知了。在那里閥控制器的控制電流一次或多次地中斷，以便作到電磁閥的平穩(wěn)閉合并防止液力的干擾噪音。
在具有防堵轉(zhuǎn)保護(hù)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的液壓制動(dòng)裝置上尤其在電磁閥打開及閉合時(shí)出現(xiàn)噪音。這種噪音不能通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置予以避免。
本發(fā)明的任務(wù)本發(fā)明的任務(wù)在于在開始技術(shù)領(lǐng)域部分所述類型的一種電磁閥的控制方法及裝置中避免由電磁閥的開關(guān)而出現(xiàn)的噪音。該任務(wù)將通過獨(dú)立權(quán)利要求中特征部分的特征來解決。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過根據(jù)本發(fā)明的控制電流波形的形成，可以避免電磁閥閥針對(duì)閥檔的強(qiáng)烈撞擊，因?yàn)樾谐梯^小且不是很快的行進(jìn)。同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生通常在打開時(shí)形成的液力振蕩，并由此顯著地減少了聲波的發(fā)射。
本發(fā)明的有利的及合乎目的的結(jié)構(gòu)及進(jìn)一步構(gòu)型描述在從屬要求的特征中。附圖以下將借助于在附圖中描繪的實(shí)施形式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。附圖為

圖1根據(jù)本發(fā)明裝置的基本元件的概圖；及圖2各種隨時(shí)間變化所記錄的信號(hào)。
實(shí)施例的描述已經(jīng)公知了為了對(duì)裝有防堵轉(zhuǎn)保護(hù)或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的機(jī)動(dòng)車的各個(gè)輪制動(dòng)裝置的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用了電操作的進(jìn)入閥及排出閥。對(duì)此最好使用兩行程閥，也就是僅具有兩個(gè)開關(guān)位置(開或關(guān))的液壓閥。通過脈沖序列及可變的脈沖持續(xù)時(shí)間/脈沖停止時(shí)間之比的控制可以達(dá)到所需的壓力上升或下降梯度。
插入在制動(dòng)壓力發(fā)送器或主汽缸及輪制動(dòng)裝置之間的制動(dòng)導(dǎo)管中的進(jìn)入閥通常在其靜止位置時(shí)轉(zhuǎn)換在導(dǎo)通狀態(tài)，而用于降低壓力的排出閥在靜止位置時(shí)阻斷通往回輸泵或通往壓力平衡容器的壓力介質(zhì)通路。
也可以使用具有三開關(guān)位置(升壓，恒壓保持，降壓)的閥結(jié)構(gòu)來取代進(jìn)入閥/排出閥對(duì)。
此外公知了所謂正比閥，它釋放與控制信號(hào)成正比的開通孔徑。這類正比閥價(jià)格昂貴并且需要高成本的控制裝置。
借助快速開關(guān)閥的公知調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)在于由于快速的銜鐵運(yùn)動(dòng)，液壓流體的局部延時(shí)及加速形成了很大的噪音。這種噪音將被防堵轉(zhuǎn)保護(hù)或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)部分作為干擾接收。當(dāng)借助傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)執(zhí)行有效制動(dòng)干預(yù)尤其是用于車速度限制或車速調(diào)節(jié)時(shí)，這種噪音特別是一種干擾。
在圖1中表示譬如一個(gè)防堵轉(zhuǎn)保護(hù)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)裝置的進(jìn)入閥的狀態(tài)。所述的控制并不限制在具有防堵轉(zhuǎn)保護(hù)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的制動(dòng)裝置的進(jìn)入閥控制上。但是在這種進(jìn)入閥上在噪聲發(fā)射的范圍中可得到最大的改善。所述的優(yōu)選方式也可應(yīng)用在出現(xiàn)相應(yīng)問題的制動(dòng)裝置的范圍上或用于另外的應(yīng)用。
進(jìn)入閥100通過其第一接口及通過第一導(dǎo)管105與主制動(dòng)汽缸110相連接。在第一導(dǎo)管中支配的壓力為P1。該電磁閥100的第二接口通過第二導(dǎo)管115與輪制動(dòng)器120相連接。在第二導(dǎo)管115中支配壓力為P2。
圖示的電磁閥涉及一種所謂的2/2電磁閥，它可以占據(jù)兩個(gè)終端位置。在靜止位置，即只要無電流(第二值)流過時(shí)，電磁閥100在第二導(dǎo)管105及第二導(dǎo)管115之間釋放貫流。在該位置上電磁閥的銜鐵由彈簧125保持住。通過線圈130通以第一值I1的電流，將施加了一個(gè)抵抗彈簧力FF的力，該力使閥進(jìn)入其關(guān)閉位置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式也可應(yīng)用在其通電狀態(tài)是釋放貫流的電磁閥上。
線圈130的第一電端子與供電電壓Ubat相連接，它的第二端子與一個(gè)開關(guān)元件140相連接。最好使用一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為該開關(guān)元件。開關(guān)元件的控制端子即場(chǎng)效應(yīng)管140的柵極端子與控制單元150相連接。通過開關(guān)元件的導(dǎo)通，將釋放從供電電壓經(jīng)過線圈130并經(jīng)過開關(guān)元件140到地端子的電流。
在線圈130的第一及第二端子之間接有一個(gè)續(xù)流二極管160。這里該二極管的陰極與供電電壓相連接，而陽極與開關(guān)元件相連接。
控制單元150最好涉及一種防制動(dòng)堵轉(zhuǎn)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)裝置。它處理來自各個(gè)傳感器及另外控制單元，例如車速調(diào)節(jié)裝置或車速限制裝置的各種信號(hào)。
控制單元150根據(jù)這些未在圖中示出的信號(hào)來確定用于控制電磁閥100的線圈130的信號(hào)。如果線圈130被通以電流，則線圈130產(chǎn)生一個(gè)力FM。該力FM使電磁閥過渡到其第二位置即關(guān)閉位置。在此情況下，在第一導(dǎo)管105及第二導(dǎo)管115之間將不會(huì)有壓力的平衡。
由此形成了一個(gè)壓力差，它相當(dāng)于壓力值P1及P2之間的差值。其中壓力P2小于壓力P1。
最好開關(guān)元件140由控制單元150提供一種脈寬調(diào)制信號(hào)，但也可以采用另一種控制信號(hào)。根據(jù)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比PWM在線圈130上流過相應(yīng)的電流I。對(duì)于線圈所產(chǎn)生的力FM具有下式FM＝A×I＋B式中A及B為常數(shù)量。
為了使電磁閥抵抗彈簧力FF而運(yùn)動(dòng)，必須形成一個(gè)合力FZ。為了使合力FZ產(chǎn)生電磁閥銜鐵的運(yùn)動(dòng)，需要一個(gè)第三電流值I2，它根據(jù)下列等式給出I2＝(FF＋FD－FE－B)/A式中力FD與第一導(dǎo)管105中壓力P1及第二導(dǎo)管115中壓力P2之間的壓力差有關(guān)。
電磁閥將受到這樣的控制，從其關(guān)閉位置不是完全地過渡到其打開位置，而是占據(jù)一個(gè)中間位置。該中間位置取決于合力FZ。通過將電流值調(diào)節(jié)在值I2上可以在已知壓力差也即已知力FD的情況下調(diào)節(jié)到一個(gè)預(yù)定的合力并由此調(diào)節(jié)到一個(gè)預(yù)定的閥開通截面和壓力梯度。
對(duì)值I2這樣地選擇，即它處于第一電流值I1及第二電流值之間。第一電流值I1將電磁閥保持在其關(guān)閉位置上。而第二電流值使電磁閥保持在其打開位置上。在圖解的實(shí)施形式上該第二電流值為零。
為了實(shí)現(xiàn)一定的壓力下降，將要根據(jù)第一導(dǎo)管中的壓力P1及第二導(dǎo)管中的壓力P2之間的壓力差來預(yù)給定一個(gè)電流I2。在該優(yōu)選實(shí)施例中是這樣地實(shí)現(xiàn)的，即用脈寬調(diào)制信號(hào)的確定占空比來控制開關(guān)元件140。該占空比相當(dāng)于脈寬調(diào)制控制信號(hào)的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間與周期持續(xù)時(shí)間之比。
換一種形式，即取代脈寬調(diào)制信號(hào)的控制，可以設(shè)計(jì)通過使用一種合適的開關(guān)元件尤其是晶體三極管來作到，通過預(yù)給定一個(gè)相應(yīng)的控制電壓來調(diào)節(jié)相應(yīng)的電流波形。
在圖2中表示出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比PWM隨時(shí)間的變化，流經(jīng)電磁閥的電流I及壓力P1和P2隨時(shí)間的變化。
在圖2a中用實(shí)線表示脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，用虛線表示合成電流I。在圖2b中壓力P1用虛線表示，而壓力P2用實(shí)線表示。
壓力P1通過一次近似后設(shè)為一個(gè)恒定值。壓力P2在電磁閥關(guān)閉時(shí)為一低值，并然后在電磁閥打開時(shí)幾乎線性地上升到第二值，該值比壓力P1的值低一些。在一定時(shí)間內(nèi)壓力升高的值被稱為壓力梯度。尤其在時(shí)間點(diǎn)T2及T3之間壓力也可以取得隨時(shí)間變化的另外波形。
直到時(shí)間點(diǎn)T1預(yù)給定了一個(gè)占空比，該占空比產(chǎn)生出具有第一值I1的電流。最好這時(shí)預(yù)給定的占空比為1，這意味著開關(guān)元件140持續(xù)地導(dǎo)通。電流值I1是使電磁閥保持在其關(guān)閉位置所需的電流值。
在時(shí)間點(diǎn)T1上電磁閥處于其關(guān)閉狀態(tài)。在時(shí)間點(diǎn)T1及T2之間電磁閥打開。在圖2中描繪的情況是電磁閥剛好在時(shí)間點(diǎn)T2緊前面被打開。
在時(shí)間點(diǎn)T1上控制單元150預(yù)給出一個(gè)信號(hào)，它應(yīng)使得在輪制動(dòng)器中的壓力P2上升。因此在時(shí)間點(diǎn)T1上將使占空比回到一個(gè)較小的值。在圖示的例中從時(shí)間點(diǎn)T1開始預(yù)定占空比為0，這意味著開關(guān)元件140關(guān)斷。由于續(xù)流二極管接續(xù)了流過線圈130的電流I，使其隨時(shí)間t指數(shù)地下降到第三值I2，它大于使電磁閥處于其完全開通位置的第二值。
在時(shí)間點(diǎn)T2上電流達(dá)到其所期望的第三值I2。在該時(shí)間點(diǎn)起將給定維持電流I2所需的占空比。對(duì)該占空比PWM將作出相應(yīng)的選擇。
對(duì)于時(shí)間點(diǎn)T1及T2之間的時(shí)間間隔DT，在圖示的具有續(xù)流二極管及脈寬調(diào)制控制裝置上具有以下關(guān)系DT＝-T*ln(PWM)其中PWM的量涉及通過下列關(guān)系式確定的占空比PWM＝I2/I1量T涉及一個(gè)常數(shù)，它實(shí)質(zhì)上取決于線圈的電感值及歐姆電阻值。
從時(shí)間點(diǎn)T2開始開關(guān)元件140重新被脈寬調(diào)制信號(hào)控制。對(duì)占空比將這樣地選擇，即調(diào)節(jié)成電流I2。對(duì)時(shí)間點(diǎn)T1及T2之間的時(shí)間間隔DT這樣地選擇，即調(diào)節(jié)到確定的第二電流值I2并由此調(diào)節(jié)到確定的壓力介質(zhì)貫流量。
這將導(dǎo)致壓力P2隨時(shí)間地升高。對(duì)于時(shí)間間隔DT具有關(guān)系式DT＝-T*ln((FF＋FD－FZ－B)/A*I2)為了能調(diào)節(jié)到確定的合力值FZ及由此達(dá)到確定的壓力梯度，必須對(duì)第一及第二導(dǎo)管之間的壓力差進(jìn)行計(jì)算和/或測(cè)量。其余的量是常數(shù)并可預(yù)先固定地給出。在已知壓力差的情況下可通過預(yù)給定時(shí)間DT調(diào)節(jié)到任意的電流值I2并由此調(diào)節(jié)到任意的合力，并由此調(diào)節(jié)到一個(gè)確定的壓力梯度。
借助于將開關(guān)元件140關(guān)斷的時(shí)間DT的預(yù)給定，將電流調(diào)節(jié)到一個(gè)預(yù)定的值I2上。電流值I2是使電磁閥保持在配給劑量位置上也即調(diào)節(jié)到所需的壓力梯度所需的電流值。
在時(shí)間點(diǎn)T2及T3之間，電磁閥處于關(guān)閉位置及開通位置之間的一個(gè)中間位置。在該時(shí)間中壓力P2隨時(shí)間以一定的斜率上升，該斜率被稱為壓力梯度。該壓力上升斜率與電流值I2有關(guān)，并可通過時(shí)間DT的預(yù)給定和/或通過占空比的預(yù)給定來調(diào)節(jié)。時(shí)間點(diǎn)T2及T3之間的時(shí)間間隔確定了壓力P2的值并由此確定了制動(dòng)力。根據(jù)時(shí)間間隔DT電流可衰減到不同的值I2。由此可獲得不同的壓力梯度及實(shí)現(xiàn)壓力P2不同快慢的壓力上升。時(shí)間間隔DT愈長(zhǎng)，電流衰減愈厲害，并且電磁閥的開口愈大。在這個(gè)階段該2/2電磁閥被這樣地控制，就如同具有一個(gè)正比閥的特性。
在時(shí)間點(diǎn)T3上占空比又重新上升到值1，其結(jié)果是流過線圈130的電流按照指數(shù)函數(shù)又上升到原始值I1，并使該電磁閥又過渡到其關(guān)閉位置。這導(dǎo)致了壓力P保持在恒定水準(zhǔn)上。電流I在該階段重新指數(shù)地上升到它的終止值。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，圖中以實(shí)線表示的占空比在時(shí)間點(diǎn)T2及T3之間隨時(shí)變有些下降。其后果是流過電磁閥的電流同樣有些下降。這樣做的原因是，壓力差即壓力P2及P1之間的差在該時(shí)間階段中減小了。由此使與壓力差有關(guān)的力FD減小了。因此僅需由線圈130產(chǎn)生一個(gè)較小的磁力FM，就能使電磁閥保持在其已取得的位置上。這意味著，在時(shí)間點(diǎn)T2及T3之間的第二階段中電流跟隨著壓力隨時(shí)間的變化。時(shí)間點(diǎn)T2及T3之間的電流下降小于時(shí)間間隔DT中的電流下降。
權(quán)利要求
1.控制一種電磁閥，尤其是具有防堵轉(zhuǎn)保護(hù)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的制動(dòng)裝置的一種電磁閥的方法，其中該閥在通以第一電流值(I1)時(shí)取得第一位置及在通以第二電流值(0)時(shí)取得第二位置，其特征在于在轉(zhuǎn)換控制時(shí)可這樣地控制閥，即在第一階段中在預(yù)定時(shí)間(DT)上使電流按照第一函數(shù)從第一電流值(I1)過渡到第三電流值(I2)，及在第二階段中近似地保持電流恒定，其中第三電流值(I2)處于第一電流值(I1)及第二電流值(0)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于這樣地選擇第一函數(shù)，即在給定時(shí)間(DT)后使電流達(dá)到預(yù)定的第三電流值(I2)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第三電流值(I2)和/或預(yù)定時(shí)間(DT)是根據(jù)至少一個(gè)壓力差值和/或所需的壓力梯度值來預(yù)先給定的。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在第二階段中電流(I2)跟隨壓力隨時(shí)間的變化。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該電磁閥涉及在具有防制動(dòng)堵轉(zhuǎn)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的制動(dòng)裝置上的進(jìn)入閥。
6.控制一種電磁閥，尤其是具有防堵轉(zhuǎn)保護(hù)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的制動(dòng)裝置的一種電磁閥的裝置，其中該閥在通以第一電流值(I1)時(shí)取得第一位置及在通以第二電流值(0)時(shí)取得第二位置，其特征在于設(shè)有在轉(zhuǎn)換控制時(shí)這樣地控制閥的裝置，即在第一階段中在預(yù)定時(shí)間(DT)上使電流按照第一函數(shù)從第一電流值(I1)過渡到第三電流值(I2)，及在第二階段中近似地保持電流恒定，其中第三電流值(I2)處于第一電流值(I1)及第二電流值(0)之間。
全文摘要
控制一種電磁閥，尤其是具有防堵轉(zhuǎn)保護(hù)和/或傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)的制動(dòng)裝置的一種電磁閥的方法及裝置，在轉(zhuǎn)換到通流位置時(shí)這樣地控制閥，即在第一階段中在預(yù)定時(shí)間(DT)上使電流按照第一函數(shù)下降并在第二階段中使電流隨時(shí)間保持近似恒定。
文檔編號(hào)H01F7/18GK1156430SQ95194739
公開日1997年8月6日 申請(qǐng)日期1995年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月22日
發(fā)明者亞歷山大·艾?；舳? 赫爾穆特·維斯 申請(qǐng)人:羅伯特·博施有限公司