用于对压电执行元件充电和放电的方法与流程

文档序号:11593664阅读:388来源:国知局

压电执行元件尤其在阀门(ventilen)、例如燃料喷射阀中被使用,因为所述压电执行元件能够非常快速地响应(ansprechen)并且施加大的力。但是,所述压电执行元件也应用于用于气体驱动式机动车辆的压力调节范围中的减压阀,如这在de102005019404a1中所描述。



背景技术:

在应用于压电调节式cng减压阀(compressednaturalgas(压缩天然气))中的情况下,压电执行元件处的电压必须能够在宽的电压范围中精确地并且以始终不变的时间特性被调整。因为压电执行元件(piezo-aktor)在第一近似中如电容器那样表现,所以在压电执行元件处的小电压的情况下,传输到压电执行元件上的小的能量已经导致大的电压变化,而在压电执行元件处的高电压的情况下需要要传输到压电执行元件上的大的能量(energiemengen),以便引起压电执行元件处的值得注意的电压变化。以变得复杂的方式附加的是(erschwerendkommthinzu),所连接的(geschalteter)功率输出级的固有特性随发展趋势是反向的。

如果能量包(energiepakete)被选择得对于低压电电压足够小,那么充电过程在较高电压的情况下不适当地长时间持续,或者能量包甚至不再足以克服emv措施,并且充电电流从一定的电压起逐渐消失。如果将能量包选择得对于高电压足够大,那么所述能量包对于足够的分辨率而言在小电压的情况下太大。

虽然可以利用模拟电子设备使能量包的大小匹配于压电执行元件的电压,使得与电压无关地出现几乎恒定的充电电流。然而这需要并非微不足道的构件耗费。如果微控制器计算每个单独的脉冲,那么也可能达到同样的情况。因为通常使用相对高的切换频率用于对用于压力或燃料量调节的压电执行元件进行充电和放电,然而这对于微控制器意味着显著的负载。



技术实现要素:

本发明的任务是,使在使用压电执行元件的情况下无大的耗费地实现尽可能精确的压力调节。

通过按照权利要求1的用于对压电执行元件充电和放电的方法来解决所述任务。在从属权利要求中说明有利的改进方案。

因此,在用于对压电执行元件充电和放电的方法中,首先测量施加在压电执行元件处的压电电压,并且接着将所测量的压电电压与两个可调整的充电或者放电极限值比较。为了对压电执行元件充电,在小于或等于第一充电极限值的压电电压值的情况下,具有可调整的第一振幅和第一持续时间的充电脉冲被施加到压电执行元件处,并且在大于第一充电极限值并且小于较大的第二充电极限值的压电电压值的情况下,具有可调整的第二振幅和第二持续时间的充电脉冲被施加到压电执行元件处,其中第二充电脉冲振幅和/或第二充电脉冲持续时间小于第一充电脉冲振幅或者短于第一充电脉冲持续时间。

为了放电,在大于或等于第一放电极限值的压电电压值的情况下,具有可调整的第一振幅和第一持续时间的放电脉冲被施加到压电执行元件处,并且在小于第一放电极限值并且大于较小的第二放电极限值的压电电压值的情况下,具有可调整的第二振幅和第二持续时间的放电脉冲被施加到压电执行元件处,其中第二放电脉冲振幅和/或第二放电脉冲持续时间小于第一放电脉冲振幅或者短于第一放电脉冲持续时间。

因为在这样切换频繁地运行的例行程序中存在(stecken)非常小的计算耗费,所以可以使用非常低功率的和从而便宜的微控制器。利用按照本发明的方法工作的调节器此外提供以下优点,直至接近目标电压还可以使用相对大的脉冲,并且可以在最晚可能的时间点切换到为了达到目标电压分辨率所必要的较小的脉冲大小,而为此不会需要显著的计算耗费。

在按照本发明的方法的一种有利的改进方案中,在预先给定的时间间隔之后(nachvorgegebenenzeitlichenabständen),充电和放电极限值和/或充电和放电脉冲振幅和/或充电和放电脉冲持续时间被确定为所测量的压电电压和目标电压的函数。

在另一改进方案中,充电和放电极限值和/或充电和放电脉冲振幅和/或充电和放电脉冲持续时间被确定为其他参数的函数,其中一个其他参数可以是温度。

通过确定脉冲大小和极限并且因此确定输送给压电执行元件的能量,可以使功率需求最优地匹配于电压情形。

按照本发明的方法可以以特别有利的方式用于对压电执行元件充电和放电,用以操作减压阀的阀门。

附图说明

图以一目了然的方式示出按照本发明的方法和其改进方案的步骤。在此,

图1示出用于对压电执行元件充电的按照本发明的方法,

图2示出用于对压电执行元件放电的按照本发明的方法,

图3示出用于从所测量的压电电压和必要时其他参数中计算充电和放电脉冲的方法。

具体实施方式

在图1中,在此小的或者大的充电脉冲意味着,小的或者大的能量从能量源被传输给压电执行元件,所述能量源例如经由dc-dc转换器与用于要供应的压电执行元件的操控电路连接。能量在此可以经由充电脉冲振幅和/或充电脉冲持续时间t_glp、t_klp被调整。

在图2中示出用于对压电执行元件放电的所述方法。能量在这里可以经由放电脉冲振幅和/或放电脉冲持续时间t_kelp、t_gelp被调整。

在图3中示意性地示出:第一充电极限值usk和第二充电极限值uk、第一放电极限值usg和第二放电极限值ug、以及充电脉冲持续时间t_glp、t_klp和放电脉冲持续时间t_kelp、t_gelp与施加在压电执行元件处和要测量的压电电压upiezo和压电执行元件处的额定电压usollwert有关地以及与其他可能的参数、诸如温度有关地被确定。

所述确定在相对稀少地(selten)(大约每隔2ms)运行的例行程序中进行,其中可以从特征值表格中提取或借助于所编程的函数计算所述值。



技术特征:

技术总结
本发明涉及用于对压电执行元件充电和放电的方法,其中测量在压电执行元件处施加的压电电压,将所测量的压电电压与两个可调整的充电或放电极限值比较,在小于或等于第一充电极限值的值时,具有第一振幅和持续时间的充电脉冲被施加到该元件处,在大于第一充电极限值和小于第二充电极限值的值时,具有第二振幅和持续时间的充电脉冲被施加到该元件处,或在大于或等于第一放电极限值的值时,具有第一振幅和持续时间的放电脉冲被施加到该元件处,在小于第一放电极限值并且大于第二放电极限值的值时,具有第二振幅和持续时间的放电脉冲被施加到该元件处,其中第二充电和/或放电脉冲振幅和/或持续时间小于或短于第一充电和/或放电脉冲振幅或持续时间。

技术研发人员:M.格岑贝格尔
受保护的技术使用者:大陆汽车有限公司
技术研发日:2017.02.03
技术公布日:2017.08.08
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