(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定要素（２８）が少なくとも１つの操作信号（τ）により操作され、当該操作信号（τ）が少なくとも１つの積分部分（Ｉ）を含む制御装置（１２）により目標値（ＳＯＬＬ）および実際値（ＩＳＴ）の関数として形成される摩擦付着性設定要素の制御方法において、
前記設定要素（２８）を流れる高い平均電流ないし大きな操作信号値が発生する運転状態、すなわち、ほぼ定常な目標値において前記積分部分ないし前記操作信号値が所定時間所定のしきい値を超えているときに存在する運転状態において、前記積分部分（Ｉ）ないし前記操作信号値（τ）が、所定のしきい値（ＩＭＩＮ、ＩＭＡＸ）または該しきい値から導かれた値にリセットされ、
前記しきい値は、前記設定要素の位置が変化せずかつ電流レベルが正常な値に戻るように選択されていることを特徴とする摩擦付着性設定要素の制御方法。
【請求項２】
前記運転状態が前記設定要素内に高い静摩擦を有する状態であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
設定要素（２８）を操作するための操作信号（τ）を目標値（ＳＯＬＬ）および実際値（ＩＳＴ）の関数として形成する制御手段（１２）を備え、当該制御手段（１２）が少なくとも１つの積分部分（Ｉ）を有する摩擦付着性設定要素（２８）の制御装置において、
設定手段（１１４）が設けられ、
前記設定要素（２８）を流れる平均電流ないし操作信号値が高い運転状態が存在するとき、すなわち、ほぼ定常な目標値において前記積分部分ないし前記操作信号値が所定時間所定のしきい値を超えているときに存在する運転状態が存在するとき、前記設定手段が積分部分（Ｉ）ないし操作信号値（τ）を所定値にリセットし、
前記所定値が、前記所定のしきい値または該しきい値から導かれた値であり、
前記しきい値は、前記設定要素の位置が変化せずかつ電流レベルが正常な値に戻るように選択されていることを特徴とする摩擦付着性設定要素の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦付着性設定要素の制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの技術的適用分野において、運転変数が摩擦付着性設定要素を介して設定される。自動車制御の範囲からの一例は、摩擦付着性設定要素の設定、例えば出力制御、回転速度制御または駆動滑り制御の範囲内の電動操作式絞り弁の設定である。対応する制御装置が欧州特許第６５６７７８号（米国特許第５１４４９１５号）に記載されている。設定要素の摩擦付着、とくに設定要素の静摩擦から与えられる制御の実行のときの困難さは、この場合、制御装置の少なくとも１つの定数を調節して制御量の変化速度を制限することにより克服される。しかしながら、このような制御装置はすべての適用例に対して必ずしも適しているというわけではない。
【０００３】
少なくとも１つの復元装置により所定の運動方向に付勢されている摩擦付着性設定要素は、積分部分を有するディジタル制御装置（例えばディジタル位置制御装置）により操作される。そして、設定要素を付勢に対抗して移動させかつ設定要素を所定位置に保持する働きをする付勢に対抗するトルクは、制御装置の積分部分を介して提供される。これに追加して、例えば温度の関数として高い静摩擦値が発生した場合、設定要素がその静摩擦位置から動き出すまでに積分部分がその上限または下限に接近することがある。制御回路が平衡に達して設定要素が再び静摩擦を有する中立位置にきたとき、高い値の積分部分は存在し続けている。これにより、設定要素を流れる平均電流は所定の連続電流を超えることになる。同様に、電流を設定する設定要素の操作信号値はその所定制限値を超えることになる。この結果、設定要素の損傷またはエラーモニタリングの応答が発生する。しかしながら、この特性は設定要素ないし制御全体の利用性を制限するので、この特性は好ましくない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
摩擦付着性設定要素の制御の利用性を向上すること、および設定要素を流れる平均電流ないし操作信号値が高い運転状態において、設定要素を流れる電流および／または操作信号値が所定の制限値を超えることを有効に防止することが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、設定要素が少なくとも１つの操作信号τにより操作され、当該操作信号τが少なくとも１つの積分部分を含む制御装置により目標値ＳＯＬＬおよび実際値ＩＳＴの関数として形成される摩擦付着性設定要素の制御方法において、前記設定要素を流れる高い平均電流ないし大きな操作信号値が発生する運転状態において、積分部分ないし操作信号値τが、前記設定要素内に正常な電流レベルを形成する所定値ＩＭＩＮ、ＩＭＡＸにセットされることを特徴とする本発明の摩擦付着性設定要素の制御方法により達成される。
【０００６】
上記課題はまた、設定要素を操作するための操作信号τを目標値ＳＯＬＬおよび実際値ＩＳＴの関数として形成する制御手段を備え、当該制御手段が少なくとも１つの積分部分を有する摩擦付着性設定要素の制御装置において、設定手段が設けられ、前記設定要素を流れる平均電流ないし操作信号値が高い運転状態が存在するとき、前記設定手段が積分部分ないし操作信号値τを所定値ＩＭＩＮ、ＩＭＡＸにセットすることを特徴とする本発明の摩擦付着性設定要素の制御装置により達成される。
【０００７】
摩擦付着性設定要素の制御の利用性が明らか向上され、そして（例えば高い静摩擦が発生したときに）平均電流ないし操作信号値が高い運転状態が存在したとき、積分部分が所定の値にセットされることにより、操作信号値ないし設定要素を流れる平均電流の制限値への到達は有効に防止される。この値は、設定要素の制御の機能が不利な影響を受けないように選択される。
【０００８】
制御回路に対するほぼ定常な目標値設定において積分部分を所定のしきい値と比較することにより積分部分が所定時間所定のしきい値を超えているとき、積分部分をセットさせる高い静摩擦状態が推測されることが有利である。このようにして簡単かつ確実に高い静摩擦状態が検出される。
【０００９】
積分部分がそれにセットされる値が、高い静摩擦状態を検出するために使用されるしきい値であることがとくに有利である。この値は、セット過程において設定要素の位置の変化が現われずかつ電流レベルないし操作信号値が正常な範囲に戻されるように選択されている。しきい値の決定においては、設定要素に対する最悪のケースを考慮することから出発するが、特別な静摩擦部分は考慮されない。しきい値により設定要素は復元力に抗してその時点の位置に保持される。
【００１０】
この手段により、設定要素において費用のかかる構造変更を必要とすることなく、コスト的に有利な静摩擦の考慮および補償が行われることがとくに有利である。したがって、変わり得る高い静摩擦成分を有し、したがってコスト的に有利な設定要素の使用もまた可能となる。
【００１１】
少なくとも所定の運転条件のもとで高い静摩擦成分を有する電気式設定要素により操作される自動車内燃機関の絞り弁に対するディジタル位置制御装置と組み合わて上記の方法を使用することがとくに有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。
図１は摩擦付着性設定要素を有する制御回路の全体回路図である。好ましい実施形態においては、マイクロコンピュータ１０内に形成された制御装置１２が設けられている。この制御装置１２に比較段１４から制御偏差Δを表わす値が供給される。この制御偏差Δは、比較段１４において目標値ＳＯＬＬと実際値ＩＳＴとの比較により形成される。この場合、実際値はマイクロコンピュータ１０に測定装置１６から供給され、一方、目標値は目標値形成段１８において運転変数の関数として形成され、これら運転変数は対応測定装置２０ないし２４から供給される。制御装置１２それ自身は、少なくとも１つの積分部分を含む所定の制御アルゴリズムに従って、制御偏差Δの関数として出力信号τを形成し、この出力信号τは、実際値を目標値に近づける方向に設定要素が操作されるように形成される。出力信号である操作信号値τは、最終段２６を介して電気操作式摩擦付着性設定要素２８に供給され、この設定要素２８は操作信号値により操作される。
【００１３】
好ましい実施形態においては、摩擦付着性設定要素２８は内燃機関の電気操作式絞り弁である。この場合、設定要素は、少なくとも１つの復元力、例えば戻しばねにより運動方向に付勢されている。好ましい実施形態においては、２つの復元力が反対方向に設けられ、操作されていない状態においては２つの復元力は設定要素を所定の位置に保持している。この設定要素はディジタル位置制御回路の範囲内で設定され、この場合、設定要素の位置に対する目標値が与えられ、そしてそれは設定要素の位置に関して設定要素において測定された実際値と比較される。この場合、目標値は、内燃機関の運転変数、例えばドライバが操作可能な加速ペダルの位置、アイドル回転速度制御装置等により形成される。この場合、ディジタル位置制御装置は、少なくとも１つの積分部分、好ましくは比例部分、積分部分および微分部分を含む。好ましい実施形態においては、出力信号として可変デューティ・ファクタを有する操作信号τが与えられ、それは負の最大値と正の最大値との間で変化可能である。このデューティ・ファクタは、ディジタル位置制御装置により制御方式および供給された制御偏差に基づいて形成され、そして好ましい実施形態においてはＨブリッジである最終段２６に出力される。デューティ・ファクタに応じて、設定要素２８を流れる平均電流が設定され、この平均電流が設定要素を操作し、ないし設定要素を所定の位置に保持する。
【００１４】
このような実施形態においては、図１に示されていないモニタリング手段が設けられ、このモニタリング手段により操作信号値および／または設定要素を流れる平均電流が所定の制限値と比較される。所定の制限値を超えたとき、エラーが推測され、そして設定要素を損傷から保護するために装置は非常運転に切り換えられる。しかしながら、このような状況は冒頭に記載のように、設定要素２８内に高い静摩擦成分が現われたときにも発生することがある。静摩擦のために設定要素が目標値と実際値との間の差を移動しなかった場合、制御装置の積分部分は大きさがきわめて大きい値となる。これにより、設定要素２８を流れる平均電流が連続電流として与えられた最大値を超えることになる。同様にデューティ・ファクタ値が所定の値の範囲を外れた値をとることがある。このとき静摩擦が解放されて目標値および実際値が一致させられた場合、積分部分したがってデューティ・ファクタは高い値をとったままである。その理由は、設定要素が高い静摩擦により新しい位置に固定されているからである。
【００１５】
したがって、本発明により、積分部分の値をしきい値と比較するように設計がなされている。積分部分がしきい値を下回り、かつ目標値設定がほぼ定常である場合、すなわち目標値が所定の制限範囲内で変化しない場合、所定の時間経過後積分部分はしきい値の値またはこのしきい値から導かれた値にリセットされる。したがって、制御過程の終了後に静摩擦により設定装置内にきわめて大きなデューティ・ファクタおよび／またはきわめて高い連続電流が与えられることが回避される。この場合、しきい値は、設定要素の位置が変化せずかつ電流レベルが正常な値に戻るように選択されている。しきい値の決定において設定要素の最悪ケースが考慮され、この場合、特別な静摩擦部分は考慮されない。目標値設定の定常性は固有のしきい値により決定される。積分部分を所定の値にセットした後に制御装置はさらに実行を続け、これにより積分部分を改めて構成することができる。次に、場合により新たなリセットが行われる。ある場合には、これは反復過程で行ってもよく、この典型的なサイクル時間は、しきい値の超過と積分部分のセットとの間に与えられている時間に対応する。
【００１６】
このようにして静摩擦による設定要素内の高い連続電流が回避されかつ冒頭記載の利点が達成される。
好ましい実施形態においては、上記の方法がマイクロコンピュータ１０のプログラムとして形成されている。このようなプログラムの一例が図２の流れ図により示されている。そこに記載のプログラムは数ミリ秒の所定の時間間隔で実行される。
【００１７】
プログラムのスタート後、ステップ１００において目標値および実際値（ＳＯＬＬ、ＩＳＴ）が読み込まれる。それに続くステップ１０２において、使用される制御装置に対応して、積分部分Ｉ、比例部分Ｐおよび／または微分部分Ｄの値が、目標値および実際値、とくにこれらの偏差に基づいて計算される。積分部分に関しては目標値と実際値との間の偏差の積分が行われる。それに続くステップ１０４において積分値Ｉが所定のしきい値ＩＭＩＮと比較される。さらに、目標値の時間的変化ＧＲＡＤＳＯＬＬ（勾配）の大きさが所定のしきい値ＧＲＡＤ０と比較される。積分値、および目標値の時間的変化が所定制限値を下回っている場合、静摩擦状態が推測される。最大積分値に関しても同様のことが与えられ、積分値が最大値を超えかつ目標値変化の大きさが制限値の下側にあるとき、静摩擦状態が推測される。ステップ１０４からの条件が満たされていない場合、ステップ１１６によりカウンタＴが、値Δだけ減分され、かつ値０に制限され、次にステップ１０６により出力値τが制御部分Ｉ、ＰおよびＤの和として形成され、そしてステップ１０８により最終段（さらに設定要素）に出力される。
【００１８】
これらのステップ部分は設定要素を流れる平均電流および／またはデューティ・ファクタτの値のモニタリングであり、これは図２には示されていない。平均連続電流および／またはデューティ・ファクタが所定時間所定の制限値を超えている場合、これからエラー状態が推測され、このエラー状態が設定要素を遮断させる。
【００１９】
静摩擦状態のためにこの値が許容値を超えて高くなった場合にこのエラー状態を回避するために、ステップ１０４が肯定回答である場合、静摩擦状態が推測されたとき、それに続くステップ１１０において同時に進行するカウンタＴを最大値ＴＭＡＸと比較するように設計されている。カウンタ状態が最大値より大きくない場合、ステップ１１２においてカウンタ状態が増分される（例えば所定の値Δだけ上昇される）。その後ステップ１０６の設定要素の操作が続く。カウンタ状態が最大値に到達したとき、ステップ１１４において積分部分Ｉがしきい値ＩＭＩＮ（ないしＩＭＡＸ）にセットされかつカウンタＴが値０にリセットされる。その後ステップ１０６および１０８により設定要素が操作される。
【００２０】
積分部分がしきい値を下回りないししきい値を超え、かつ目標値の勾配がほぼ定常である場合、静摩擦状態が推測され、そして静摩擦状態は、それが所定の時間続いたとき、積分部分が対応するしきい値にセットさせる。したがって、冒頭記載のエラー検出に関する問題点は有効に回避される。
【００２１】
積分部分を所定の値にセットしている間およびセットした後、制御装置は再び実行を続け（ステップ１０２、１０６および１０８が続けて実行される）、これにより積分部分を新たに形成することができる。次に、場合により新たなリセットが行われる。ある場合には、これは反復過程で行われてもよく、その典型的なサイクル時間はＴＭＡＸである。
【００２２】
図３は、積分部分Ｉ、目標値ＳＯＬＬおよび実際値ＩＳＴの経過の時間線図を示す。まず、装置が平衡状態にあり、かつ積分部分が所定の値を有しているものとする。時点Ｔ0において目標値ＳＯＬＬが変化されたとする。装置が静摩擦状態にあることから出発する。目標値ＳＯＬＬと実際値ＩＳＴとの間に存在する偏差により積分部分Ｉが低下される。積分部分Ｉが時点Ｔ1においてしきい値ＩＭＩＮを越えたとする。この時点Ｔ1において目標値ＳＯＬＬはほぼ定常であるので、時点Ｔ1以降カウンタがスタートする。時点Ｔ2において目標値ＳＯＬＬと実際値ＩＳＴとの間の平衡状態が再び形成され、これにより積分部分Ｉはこのとき達成された値に保持される。時点Ｔ3においてカウンタの最大値ＴＭＡＸに到達し、これによりこの時点Ｔ3において積分部分Ｉは値ＩＭＩＮにリセットされる。
【００２３】
積分部分は、定常運転状態において、少なくともデューティ・ファクタτにほぼ対応し、このデューティ・ファクタτは設定要素の操作のために出力される。このかぎりにおいて、対応する手段は、代替形態としてデューティ・ファクタに関して行われ、積分部分に関しては行われず、この場合、許容値を超えた高い積分部分を補償するために対応する絶対値がデューティ・ファクタに重ねられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩擦付着性設定要素を有する制御回路の全体回路図である。
【図２】好ましい実施形態を示した流れ図の一例である。
【図３】好ましい実施形態による典型的な信号線図である。
【符号の説明】
１０  マイクロコンピュータ
１２  制御装置
１４  比較段
１６  測定装置（実際値）
１８  目標値形成段
２０、２４  測定装置（運転変数）
２６  最終段
２８  設定要素
【図１】
0004309530.tif 000002
【図２】
0004309530.tif 000003
【図３】
0004309530.tif 000004