AT8550U1

AT8550U1 - Verfahren zur steuerung eines hydraulischen aktuators mit schnellablassventil, steuersystem und reibungskupplung mit einem solchen

Info

Publication number: AT8550U1
Application number: AT0080504U
Authority: AT
Original assignee: Magna Drivetrain Ag & Co Kg
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2006-09-15
Also published as: US8145400B2; DE112005002583A5; WO2006047806A1; US20080255740A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Aktuators einer Reibungskupplung (7), welcher umfasst: - eine Pumpe (19), die von einem von einem Steuersystem (21) gesteuerten Elektromotor (20) angetrieben ist, - eine ein Rückschlagventil (9) enthaltende Druckleitung (18), die von der Pumpe (19) zu einem Aktuatorzylinder (4) mit einem auf die Reibungskupplung (7) einwirkenden Aktuatorkolben (5) führt, wobei der Druck im Aktuatorzylinder (4) zu steuern ist, und - ein mit dem Aktuatorzylinder (4) strömungsverbundenes Schnellablassventil (8), das einen Schieber (12) enthält, der auf den an der ihm zugekehrten Seite der Pumpe (19) herrschenden Druck anspricht. Um das dynamische und statische Regelverhalten des Aktuators zu optimieren, wird aus dem Soll-Druck (23) und dem Ist-Druck (22a) im Aktuatorzylinder (4) eine Stellgröße (34) für den Elektromotor (20) ermittelt, wobei je nach dem, ob die Differenz aus Soll-Druck und Ist-Druck positiv oder negativ ist, mindestens zwei verschiedene Regelalgorithmen (30,31,32) ausgeführt werden.

Description

2 AT 008 550 U1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Aktuators einer Reibungskupplung, welcher eine Pumpe, die von einem von einem Steuersystem gesteuerten Elektromotor angetrieben ist, eine ein Rückschlagventil enthaltende Druckleitung, die zu einem Aktuatorzylinder mit einem Aktuatorkolben führt, wobei der Druck im Aktuatorzylinder zu steuern 5 beziehungsweise zu regeln ist, und ein Schnellablassventil umfasst, das einen Schieber enthält, der auf den an der ihm zugekehrten Seite der Pumpe herrschenden Druck anspricht. Dabei ist insbesondere an den Aktuator einer Lamellenkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges gedacht, an den wegen der Eigenheiten solcher Kupplungen und der besonderen Anforderungen in Kraftfahrzeugen mit Fahrdynamiksystemen besondere Anforderungen gestellt werden. 10

Die besonderen Anforderungen an die Steuerbarkeit von Reibungskupplungen bestehen sowohl hinsichtlich der Genauigkeit der Einstellung eines bestimmten Drehmomentes als auch hinsichtlich der Geschwindigkeit der Steuerung. Letzteres besonders beim Lösen der Kupplung, etwa bei einem ABS- oder ESP-Eingriff. Weiters soll der Elektromotor insgesamt möglichst 15 wenig Energie verbrauchen, also auch nur laufen, wenn nötig. Dazu kommt noch die Forderung nach Eigensicherheit. Das bedeutet, dass sich bei Systemausfall der sicherste Zustand (meist ist das die gelöste Kupplung) von selbst einstellen soll.

Diese Anforderungen bedingen eine Ausführung des Aktuators gemäß dem Oberbegriff des 20 ersten Anspruches, wie er beispielsweise Gegenstand der WO 2004/040158 A2 der Anmelderin ist. Dieser sind weitere Details zu entnehmen. Ein derartiger Aktuator ist kostengünstig, weil auf die bei konventionellen Aktuatoren nötigen Steuerventile verzichtet werden kann. Die Ansteuerung des Elektromotors zur Betätigung des Aktuators ist allerdings regelungstechnisch anspruchsvoll und Gegenstand der vorliegenden Erfindung, welche unabhängig von der speziellen 25 Bauweise und Ansteuerung des Elektromotors selbst anwendbar ist.

Somit besteht die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe darin, ein Verfahren und ein Steuersystem zu lehren, das die genaue Einstellung eines bestimmten Druckes, das sehr schnelle Absenken des Druckes, und das Halten des Druckes mit einem Minimum an elektrischer Ener-30 gie erlaubt und obendrein eigensicher ist. Letzteres bedeutet, dass der Druck bei Ausfall der Steuerung sicher absinkt.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass aus dem Soll-Druck und dem Ist-Druck im Aktuatorzylinder eine Stellgröße für den Elektromotor ermittelt wird, wobei je nach dem Signum 35 der Differenz aus Soll-Druck und Ist-Druck mindestens zwei verschiedene Regelalgorithmen ausgeführt werden. Die Stellgröße für den Elektromotor hängt von dessen spezieller Bauweise und Ansteuerung ab. Es kann ein permanenterregter Gleichstrommotor mit Steuerung der Stromstärke oder Spannung oder ein beliebiger anderer steuerbarer Elektromotor sein. Unter dem Signum der Differenz ist deren Vorzeichen zu verstehen. Es ist positiv, wenn der Soll-40 Druck größer als der Ist Druck ist, und negativ im umgekehrten Fall. Es ist Null, wenn die Druckdifferenz kleiner als eine vorgegebene Toleranz ist, wobei diese auch von einem übergeordneten System (zum Beispiel einem Fahrdynamikregler) vorgegeben sein kann. Die verschiedenen Regelalgorithmen erlauben zunächst ein genaues Einstellen eines bestimmten Druckes bei positivem Signum und ein extrem schnelles Absenken des Druckes bei negativem Signum, 45 und auch zusätzliche Maßnahmen, um den jeweiligen Druck möglichst Energie sparend zu halten. Damit ist der Tatsache Rechnung getragen, dass durch das Zusammenspiel von Rückschlagventil und Schnellablassventil die Regelstrecke in den beiden Betriebszuständen verschieden strukturiert ist und sich verschieden verhält. so Zum Druckaufbau, bei positivem Signum, vergleicht der Regelalgorithmus den Soll-Druck im Aktuatorzylinder mit dem Ist-Druck und bildet eine Stellgröße für den Elektromotor. Die Regelparameter werden in Abhängigkeit von Betriebsgrößen adaptiert (Anspruch 2), insbesondere in Abhängigkeit des Druckes im Aktuatorzylinder (Anspruch 3). Der Regelalgorithmus ist vorzugsweise der eines PID-Reglers, er kann aber auch der eines Zustandsregler oder Fuzzy Logic 55 sein. Die Regelparameter des Reglers sind entsprechend den Eigenschaften der beim Druck- 3 AT 008 550 U1 aufbau aus Elektromotor, Pumpe, Rückschlagventil, Druckzylinder und Reibungskupplung bestehenden Regelstrecke passend zu wählen. Mit der Adaptierung wird der Tatsache Rechnung getragen, dass Paketsteifigkeit der ganzen Kupplung (mit anderen Worten: die Feder-kennline) über den Schließweg der Kupplung stark nichtlinear ist. Sie zerfällt in drei Teilbereiche 5 mit stark unterschiedlicher Steigung.

In Weiterbildung des Regelalgorithmus bei Druckaufbau (positives Signum) ist er der eines Kaskadenreglers, wobei in einem ersten Regler aus der Differenz aus Soll-Druck und Ist-Druck im Aktuatorzylinder eine Soll-Drehzahl des Elektromotors, in einem zweiten Regler aus der io Differenz aus der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl des Elektromotors eine elektrische Soll-Größe, und in einem dritten Regler aus der Differenz aus der elektrischen Soll-Größe und der elektrischen Ist-Größe eine Stellgröße ermittelt wird, mit der der Elektromotor angesteuert wird (Anspruch 4). 15 Die Kaskadierung hat folgende Vorteile: Günstigere Dynamik, weil die Zeitkonstanten der einzelnen Regler den jeweiligen Zeitkonstanten der Regelstrecke angepasst werden können; besseres Ausregeln von Störgrößen durch die innere Rückführung; Schutz des Elektromotors vor Überlastung. Bei der Kaskadierung wird eine weitere Verbesserung dadurch erzielt, dass die Regelparameter des ersten Reglers in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, insbesondere des 20 Druckes im Aktuatorzylinder, adaptiert werden (Anspruch 5). Anstelle der Adaptierung können auch mehrere Regler mit verschiedenen Reglerparametern und nachfolgender Auswahl eingesetzt werden.

Zum Druckabbau (negatives Signum) bildet der Regelalgorithmus in einer ersten Variante durch 25 Vergleich der Soll-Stellung des Schiebers des Schnellablassventiles mit dessen Ist-Stellung eine Stellgröße für den Elektromotor, wobei die Soll-Stellung des Schiebers in erster Linie aus den Werten von Soll-Druck und Ist-Druck im Aktuatorzylinder gebildet wird (Anspruch 6). Dabei wird die Ist-Stellung des Schiebers aus einer oder mehreren Betriebsgrößen des Aktuators ermittelt (Anspruch 7), etwa aus einer dem Drehwinkel des Elektromotors entsprechenden 30 Größe (Anspruch 8). Die Position des Schnellablassventiles kann aber auch gemessen werden.

Zum Druckabbau (negatives Signum) bildet der Regelalgorithmus in einer zweiten Variante durch Vergleich des Soll-Gradienten mit dem Ist-Gradienten des Druckes im Aktuatorzylinder eine Stellgröße für den Elektromotor, wobei der Soll-Gradient als Funktion des Soll-Druckes und 35 des Ist-Druckes im Aktuatorzylinder und der Ist-Gradient durch zeitliche Ableitung des Ist-Druckes im Aktuatorzylinder gebildet wird (Anspruch 9).

In Weiterbildung des Regelalgorithmus bei Druckabbau (negatives Signum) ist er der eines Kaskadenreglers, wobei in einem ersten Regler aus der Differenz aus der Soll-Position und der 40 Ist-Position des Schiebers eine Soll-Drehzahl des Elektromotors, in einem zweiten Regler aus der Differenz aus der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl des Elektromotors eine elektrische Soll-Größe, und in einem dritten Regler aus der Differenz aus der elektrischen Soll-Größe und der elektrischen Ist-Größe eine Stellgröße ermittelt wird, mit der der Elektromotor angesteuert wird (Anspruch 10). Auch hier werden wieder die oben erwähnten Vorteile einer Kaskadenrege-45 lung benutzt.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch für das Halten des Druckes im Aktuatorzylinder (wenn das Signum der Differenz aus Soll-Druck und Ist-Druck innerhalb einer vorgegebenen Toleranz ist) besondere Maßnahmen vorzusehen. Dann übenwacht der Regelal-50 gorithmus in einer ersten Variante den Ist-Druck im Aktuatorzylinder und bildet bei einem definierten Druckabfall eine Stellgröße für den Elektromotor, die diesen aus verminderter Drehzahl beschleunigt oder bei Stillstand in Gang setzt (Anspruch 11). In einer zweiten Variante überwacht der Regelalgorithmus die Stellung des Schiebers und bildet bei einer definierten Abweichung eine Stellgröße für den Elektromotor (Anspruch 12). Dabei ist die Stellgröße für den 55 Elektromotor der Motorstrom (Anspruch 13). Soll der Druck im Aktuatorzylinder gehalten 4 AT 008 550 U1 werden, muss ja nur das Schnellablassventil geschlossen gehalten werden. Der dazu erforderliche Druck ist durch die Kraft der auf den Schieber wirkenden Feder bestimmt und diesem Druck entspricht ein bestimmter Motorstrom.

Die Erfindung betrifft auch ein System zur Steuerung eines hydraulischen Aktuators einer Reibungskupplung, welcher die im Oberbegriff des ersten Anspruches angeführten Komponenten umfasst, wobei das System einen Prozessor und eine Treiberstufe zur Ansteuerung des Elektromotors enthält. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass der Prozessor mindestens zwei Regler mit verschiedenem Regelverhalten bildet und eine Auswahllogik enthält, die je nach dem, ob der Druck im Aktuatorzylinder angehoben oder abgesenkt werden soll, das Ausgangssignal des einen oder des anderen Reglers auswählt (Anspruch 14). Damit ist der Tatsache Rechnung getragen, dass durch das Zusammenspiel von Rückschlagventil und Schnellablassventil die Regelstrecke in den beiden Betriebszuständen verschieden strukturiert ist und sich verschieden verhält. So kann bei insgesamt minimalem Verbrauch an elektrischer Energie ein bestimmter Druck sowohl genau eingestellt, als auch sehr schnell wieder abgesenkt werden.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systemes ist der eine und/oder andere Regler als Kaskadenregler ausgebildet, wobei in der Kaskade ein erster Regler die jeweiligen Regelgrößen miteinander vergleicht und eine Soll-Drehzahl für den Elektromotor bildet, ein zweiter Regler die Soll-Drehzahl mit der Ist-Drehzahl des Elektromotors vergleicht und eine elektrische Soll-Größe bildet, und ein dritter Regler die elektrische Soll-Größe mit einer elektrischen Ist-Größe vergleicht und eine Stellgröße ermittelt, mit der der Elektromotor angesteuert wird (Anspruch 15). Damit werden die weiter oben angeführten Vorteile der Kaskadenregelung erzielt, wobei bei Implementierung in einem Prozessor der Mehraufwand nur in zusätzlichen Messeinrichtungen für die in den inneren Schleifen rückgeführten Betriebsgrößen besteht, beziehungsweise die Messeinrichtungen sowieso vorhanden sind.

Die Erfindung betrifft auch noch eine Reibungskupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Aktuator, welcher die im Oberbegriff des ersten Anspruches angeführten Komponenten umfasst, und die ein Steuersystem nach Anspruch 13 aufweist, wobei das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment im Wesentlichen dem Druck im Aktuatorzylinder proportional ist (Anspruch 16).

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar: - Fig. 1: Ein Schema des erfindungsgemäßen Aktuators mit einer Reibungskupplung, - Fig. 2: Ein Blockschaubild des erfindungsgemäßen Steuersystemes, - Fig. 3: Ein Schema des Reglers für positives Signum, - Fig. 4: Eine Variante des Reglers der Fig. 3, - Fig. 5: Ein Schema des Reglers für negatives Signum in einer ersten Ausführungsform, - Fig. 6: Eine Variante des Reglers der Fig. 5, - Fig. 7: Ein Schema des Reglers für negatives Signum in einer zweiten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist summarisch eine Zylinder-Kolben-Einheit mit 1, eine Ventil-Einheit mit 2 und eine Elektromotor-Pumpe-Einheit mit 3 bezeichnet. In der Zylinder-Kolben-Einheit 1 ist ein Druckraum 4, der über eine Leitung 6 mit der Ventil-Einheit 2 in Verbindung steht, wobei das im Druckraum 4 enthaltene Druckfluid auf einen Kolben 5 wirkt. Dieser Kolben 5 ist Teil einer Reibungskupplung 7, oder steht mit dieser direkt in Verbindung. Die Reibungskupplung 7 ist nur angedeutet, da von der üblichen Bauart mit Lamellen und einer Feder. In der Reibungskupplung 7 wirkt der vom Kolben 5 ausgeübte Druck gegen die Kraft dieser Feder und der Kupplungsscheiben. Bei steigendem Druck steigt das von der Kupplung übertragbare Drehmoment ungefähr proportional mit dem Druck.

Die Ventileinheit 2 enthält ein Schnellablassventil 8 und ein Rückschlagventil 9. Letzteres hat 5 AT 008 550 U1 eine von einer Feder 9" gegen einen Sitz gedrückte Kugel 9'. Das Schnellablassventil 8 wird gebildet von einer Büchse 10 mit mindestens einer Öffnung 11, welche Öffnung über die Leitung 6 mit dem Druckraum 4 in Verbindung steht, und von einem in der Büchse 10 verschiebbaren Kolben 12. Der Kolben 12 trennt einen eine Druckfeder 14 enthaltenden ersten Raum 13 5 von einem zweiten Raum 17. Der erste Raum 13 steht über eine Ablassleitung 15 mit einem Sumpf 16 in Verbindung, aus dem die Elektromotor-Pumpe-Einheit 3 Fluid ansaugt bzw. in das sie Fluid fördert. An den zweiten Raum 17 ist eine Druckleitung 18 angeschlossen, die ihrerseits die Verbindung zwischen der Elektromotor-Pumpe-Einheit 3 und - über das Rückschlagventil 9 -zum Druckraum 4 herstellt. 10

Die Elektromotor-Pumpe-Einheit 3 besteht aus einer Pumpe für das Druckfluid und aus einem Motor 20, der von einem Steuersystem 21 angesteuert wird. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein permanenterregter Gleichstrommotor eingesetzt. Das Steuersystem 21 erhält als Eingangssignal von Sensoren 22 (hier ist nur ein Drucksensor angedeutet) ermittelte Istwerte 15 und über eine Leitung 23 einen Sollwert eines Druckes im Aktuatorzylinder, der den auf die Lamellen der Kupplung 7 wirkenden Anpressdruck erzeugt und dem von der Kupplung maximal zu übertragenden Drehmoment entspricht. Die bisher beschriebenen Elemente bilden den Aktuator der Kupplung 7. 20 Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist die Folgende: In der in Fig. 1 abgebildeten Stellung fördert die Elektromotor-Pumpe-Einheit 3 entweder überhaupt nicht oder mit einem Druck, der nicht ausreicht, um das Rückschlagventil 9 zu öffnen, oder das Schnellablassventil 8 zu schließen. Im Druckraum 4 herrscht kein Druck, die nicht dargestellte Kupplung ist somit nicht beaufschlagt, übertragt also kein Drehmoment. Steigt nun der Druck des von der Pumpe 25 19 gelieferten Druckmediums in der Leitung 18, so wirkt dieser im zweiten Raum 17 auf die

Unterseite des als Kolben ausgebildeten Schiebers 12 gegen die Kraft der Feder 14. Bei einem bestimmten Druck beginnt der Schieber 12, sich aufwärts zu bewegen, wobei er die Öffnung 11 und damit den Abfluss aus dem Druckraum 4 schließt. Erst, wenn die Öffnung 11 ganz geschlossen ist, öffnet sich das Rückschlagventil 9 und Druckfluid kann in den Druckraum 4 strö-30 men und die Kupplung entsprechend ansteuern.

Wird die Pumpe 19 nun angehalten, so sinkt der auf den Schieber 12 wirkende Druck, gleichzeitig schließt das Rückschlagventil 9. Der Schieber 12 wird von der Feder 14 langsam (abhängig von der Lechage der Pumpe) abwärts gedrückt, wodurch die Öffnungen 11 nach einer 35 bestimmten Zeit wieder frei werden und das Druckfluid aus dem Druckraum 4 in den Sumpf 16 entweichen kann. Wird die Elektromotor-Pumpe-Einheit 3 so umgesteuert, dass sich auch der Fördersinn umkehrt, die Pumpe 19 also aus der Druckleitung 18 in den Sumpf 16 fördert, so entsteht unter dem Schieber 12 ein Unterdrück, der dessen Abwärtsbewegung erheblich beschleunigt. Dann wird bei umsteuem des Motors 20 die Kupplung augenblicklich ganz geöffnet, 40 wie es zum Beispiel im Falle einer ABS-Bremsung gefordert ist.

Wenn der Druckraum 4 unter Druck steht und die Elektromotor-Pumpe-Einheit 3 das Schnellablassventil geschlossen hält, so bleibt bei guter Abdichtung der Druck noch für eine Weile erhalten. Das heißt, dass bei stationärem Betrieb mit eingerückter Kupplung die Elektromotor-45 Pumpe-Einheit 3 nur den Druck halten muss, damit der Schieber geschlossen bleibt. Dabei ist die Fördermenge beinahe Null, da Leckage überwiegend im Inneren der Pumpe stattfindet. Damit wird eine erhebliche Energieeinsparung erzielt.

In Fig. 2 ist das gesamte Steuersystem 21 als Teil eines Regelkreises dargestellt, den es mit so einem Aktuator und seiner Regelstrecke bildet, die hier gemeinsam angedeutet und mit 28 bezeichnet sind. Am Aktuator und an der Regelstrecke sind diverse Sensoren angebracht, die Signale 22 erzeugen, und zwar: 22a: Ist-Druck (pist) im Aktuatorzylinder 4, 55 22b: Ist-Stromstärke (list) des dem Elektromotor 20 zugeführten Stromes, 6 AT 008 550 U1 22c: Ist-Spannung (Uist) des dem Motor 20 zugeführten Stromes, 22d: Ist-Drehwinkel des Motors 20, 22e: Ist-Drehzahl des Motors 20, 22f: die Ist-Position (xist) des Schiebers 12, 22g: die Position des Aktuatorkolbens 5, 22h: ein dem Drucksignal entsprechendes Signal (zum Beispiel aus anderen Signalen ermittelt, etwa einem Momenten- oder Drehzahlsignal).

Das Ist-Drucksignal 22a oder 22h jedenfalls und einzelne der weiteren Signale 22b bis 22g stehen dem Steuersystem 21 zur Verfügung. Ebenso ein von einem übergeordneten Steuersystem abgegebenes Signal 23, das den Soll-Druck (pson) im Aktuatorzylinder 4 angibt und dem von der Kupplung maximal zu übertragenden Drehmoment im Wesentlichen proportional ist.

Das Steuersystem 21 besteht in groben Zügen aus einem analog-digital-Wandler 25, der die Signale 22 und 23 in digitaler Form einer Recheneinheit 26 zur Verfügung stellt. Deren Ausgangssignal 36 ist eine Stellgröße für den Motor 20, der einer Treiberstufe 27 zugeführt wird, die dem Elektromotor zugeführten elektrischen Strom hinsichtlich Spannung und/oder Stromstärke steuert. Das Eingangssignal 23 kann bereits in digitaler Form vorliegen und zusätzlich auch noch die Breite des Toleranzbereiches enthalten.

In der Recheneinheit 26 sind drei Regler 30,31,32 und eine Auswahllogik 33 vorgesehen. Alle drei sind parallel angeordnet, sie erhalten als Eingangsgrößen den Soll-Druck 23 (Psoii) und die Mess-Signale 22, zumindest aber den Ist-Druck 22a oder 22h und alle drei Regler liefern als Ausgangssignal eine Stellgröße 34a, 34b, 34c für den Elektromotor 20, aus dem die Auswahllogik 33, ebenfalls in Abhängigkeit des Soll-Druckes 23 (pgon) und der Mess-Signale 22, zumindest aber dem des Ist-Druck 22a oder 22h (pist) ein Signal 36 auswählt. Die drei parallel geschalteten Regler 30,31,32 kommen, immer nur einer, in verschiedenen Steuersituationen zur Wirkung. Der erste Regler 30, wenn der Soll-Druck 23 (Ρ^ιι) größer als der Ist-Druck 22a oder 22h (pist) ist, wenn also der Druck im Aktuatorzylinder steigen (und die Kupplung eingerückt werden) soll. Das Signum der Druckdifferenz bezeichnet deren Vorzeichen, das in diesem Fall positiv ist. Der zweite Regler 31 wirkt, wenn die Druckdifferenz und somit das Signum negativ ist, was einem abfallenden Druck im Aktuatorzylinder (und einem Ausrücken der Kupplung) entspricht. Schließlich kann noch ein dritter Regler zum Halten des Druckes vorgesehen sein. Er wirkt, wenn Soll-Druck und Ist-Druck im Aktuatorzylinder innerhalb der vorgegebenen Toleranz sind. Er wird auch als Halteregler bezeichnet. Die von der Auswahllogik 33 ausgewählte Stellgröße 36 für den Motor 20 wird der Treiberstufe 27 weitergegeben.

In Fig. 3 besteht der erste Regler 30 aus dem eigentlichen Regler 37 und einem Rechner 38 für die Berechnung der Regelparameter aufgrund einzelner Eingangssignale 22, insbesondere, aber nicht ausschließlich, des Ist-Druck Signales 22a oder 22h. Die von diesem berechneten Regelparameter (bei einem PID-Regler sind das die P-, I- und D-Funktion bestimmenden Faktoren) werden dem eigentlichen Regler 37 zur Anpassung vorgegeben. Somit ist der Regler 30 insgesamt adaptiv. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der Zusammenhang zwischen dem vom Aktuatorkolben (5) zu überwindende Druck (bestehend aus der Kraft der Kupplungsfedern und dem zur Übertragung eines bestimmten Drehmomentes erforderliche Anpressdruck der Kupplungslamellen) und seinem Weg stark nichtlinear ist. Ohne die Adaptierungsfunktion würde der Stellvorgang im Bereich geringer Kraft viel zu lange dauern. Daher werden die den Regler beschreibenden Faktoren (P-, I- und D-Faktor) entsprechend den Eingangssignalen 22 und 23, insbesondere dem Ist-Druck 22a, 22h, so eingestellt, dass die Verstellung des Kolbens 5 in allen Bereichen den Anforderungen an die Dynamik entspricht. Die vom Rechner 38 ermittelten Parameter werden dem eigentlichen Regler 37 über die Verbindung 39 zugeleitet.

Wenn in der gesamten Beschreibung von einem Regler, einer Verbindung oder einer Schleife gesprochen wird, so ist damit bei Verwendung eines Prozessors ein Programmmodul gemeint,

Claims

7 AT 008 550 U1 der den entsprechenden Regelalgorithmus ausführt. In der Variante der Fig. 4 ist der Regler 30' als Kaskadenregler ausgebildet, der aus drei Sub-Reglern 40,43,45 besteht, die in Kaskade geschaltet sind. Der erste Sub-Regler 40 ist in drei 5 Bereiche 40', 40", 40"' mit verschiedenen Regelparametern unterteilt, als Alternativlösung für den adaptiven Regler 30 der Fig. 3. Diesem folgt eine Auswahllogik 41 die ebenso wie der Eingang des Reglers 40 über die „Leitung“ 42 das Ist-Drucksignal (pist) erhält, sie (42) bildet eine äußere Rückführschleife der Kaskade. Das Ausgangssignal des ersten Subreglers 40 ist eine Solldrehzahl des Motors (nson). Der zweite Subregler 43 der Kaskade ist ein Drehzahlreg-io ler, dem das Soll-Drehzahlsignal (nson) des ersten Subreglers 40 und über eine mittlere Rückführschleife 44 eine Ist-Drehzahl (nist) des Motors zugeführt wird. Das Ausgangssignal ist ein Soll-Stromsignal (lson) für den Motor. Es wird in dem dritten Subregler 45 mit dem Ist-Strom (list) des Motors verglichen und erzeugt eine Stellgröße 34a für den Motor 20. Aktuator und Regelstrecke 28 sind angedeutet. 15 Fig. 5 zeigt den zweiten Regler 31 für negatives Signum (Druckabsenkung) in einer ersten Ausführungsform. Dem eigentlichen Regler 50 wird ein Ist-Wert 22f (xist) entsprechend der Ist-Position des Schiebers 12 und ein Soll-Wert der Position des Schiebers 12 (x^h) zugeführt. Letzterer wird in erster Linie aus dem Solldruck 23 (Psoii) im Aktuatorzylinder und aus dem Ist-20 Drucksignal 22a oder 22h (pist) berechnet. Weitere Mess-Signale 22 können dem Regler über die Schleife 52 zugeführt werden. Das Ausgangssignal 34 des eigentlichen Reglers 50 ist wieder eine Stellgröße 34b für den Elektromotor. In der Variante der Fig. 6 ist der Regler 31 für negatives Signum wieder als Kaskadenregler 25 ausgebildet. Die Recheneinheit 60 ermittelt die Soll-Stellung des Schiebers 12 (xson) aus dem Ist-Druck 22a oder 22h (pist) und dem Solldruck 23 (Psoii) im Aktuatorzylinder 4, wobei der Sollwert (xSOii) der Position des Schiebers 12 eine Funktion des Durchströmquerschnittes der Öffnung 11 ist. In einem ersten Subregler 63 wird aus dem Sollwert (Xsoii) der Stellung des Schiebers 12 und aus deren Ist-Wert (xist), der in einer Recheneinheit 61 aus den Signalen 22, vor-30 zugsweise aus der Ist-Drehzahl (nlst) des Motors bestimmt wird, eine Solldrehzahl des Motors (nson) ermittelt. Die Ist-Position (X|St) des Schiebers 12 wird dem ersten Subregler 63 (einem Positionsregler) über eine äußere Rückführschleife 62 zugeführt. In einem zweiten Subregler 65 (einem Drehzahlregler) wird aus der Solldrehzahl (η^ιι) des Motors und einer über eine mittlere Rückführschleife 64 mitgeteilte Ist-Drehzahl (nisl) des Motors ein Soll-Strom (1^) für den Motor 35 berechnet. Dieser (lsou) seinerseits wird mit dem über eine innere Rückführschleife 66 gelieferten Ist-Strom (list) verglichen um in einem dritten Subregler 67 (einem Stromregler) daraus eine Stellgröße 34b für den Elektromotor ermittelt. Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des zweiten Reglers 31 (negatives Signum) die sich 40 von der der Fig. 5 dadurch unterscheidet, dass statt der Sollstellung (χ^ι) des Schiebers 12 der Druckgradient (dp/dt) als Eingangsgröße benutzt wird. Der eigentliche Regler 70 vergleicht einen Sollwert (dp/dtson) des Druckgradienten mit einem Istwert (dp/dtiSt) des Druckgradienten. Ersterer wird in einer Recheneinheit 71 aus dem Solldruck 23 (Psoii) und dem Istdruck 22a oder 22h (ρ^) im Aktuatorzylinder 4 berechnet. Zweiterer wird in einer Einheit 72 aus dem Ist-45 Drucksignal 22a oder 22h (pist) ermittelt. Die Ausgangsgröße ist wieder die Stellgröße 34b für den Elektromotor. Ansprüche: 50 1. Verfahren zur Steuerung/Regelung eines hydraulischen Aktuators einer Reibungskupplung (7), welcher umfasst: a) eine Pumpe (19), die von einem Steuersystem (21) gesteuerten Elektromotor (20) angetrieben ist, 55 b) eine ein Rückschlagventil (9) enthaltende Druckleitung (18), die von der Pumpe (19) zu AT 008 550 U1 einem Aktuatorzylinder (4) mit einem auf die Reibungskupplung (7) einwirkenden Aktuatorkolben (5) führt, wobei der Druck im Aktuatorzylinder (4) zu steuern/regeln ist, und c) ein mit dem Aktuatorzylinder (4) strömungsverbundenes Schnellablassventil (8), das einen Schieber (12) enthält, der auf den an der ihm zugekehrten Seite der Pumpe (19) 5 herrschenden Druck anspricht, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Soll-Druck (23) und dem Ist-Druck (22a) im Aktuatorzylinder (4) eine Stellgröße (34a,34b,34c) für den Elektromotor (20) ermittelt wird, wobei je nach dem Signum der Differenz aus Soll-Druck und Ist-Druck mindestens zwei verschiedene Regelalgorithmen (30,31,32) ausgeführt werden. 10
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei positivem Signum (Druckaufbau) der Regelalgorithmus (30) aus Soll-Druck (23) und Ist-Druck (22a; 22h) im Aktuatorzylinder (4) eine Stellgröße (34) für den Elektromotor (20) bildet, und dessen Regelparameter in Abhängigkeit von Betriebsgrößen (22b,22c,22d,22e,22f,22g) adaptiert werden. 15
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelparameter des Regelalgorithmus (30) in Abhängigkeit des Druckes (22a; 22h) im Aktuatorzylinder (4) adaptiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei positivem Signum (Druck aufbau) der Regelalgorithmus (30) der eines Kaskadenreglers ist, wobei in einem ersten Sub-Regler (40) aus Soll-Druck (23) und Ist-Druck (22a; 22h) im Aktuatorzylinder (4) eine Soll-Drehzahl (nson) des Elektromotors (20), in einem zweiten Sub-Regler (43) aus der Soll-Drehzahl (nson) und der Ist-Drehzahl (ntst) des Elektromotors eine elektrische Soll-Größe 25 (lSOii), und in einem dritten Sub-Regler aus der elektrischen Soll-Größe (Isoii) und der elektri schen Ist-Größe (list) eine Stellgröße (34) ermittelt wird, mit der der Elektromotor angesteuert wird. (Kaskade).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelparameter des ersten 30 Sub-Reglers (40) in Abhängigkeit von Betriebsgrößen (22a bis 22g), insbesondere des Druckes im Aktuatorzylinder (22a; 22h), adaptiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei negativem Signum (Druckabbau) der Regelalgorithmus (31) durch Vergleich der Soll-Stellung (χ^ι) des Schiebers 35 (12) des Schnellablassventiles (8) mit dessen Ist-Stellung (xist) eine Stellgröße (34) für den Elektromotor (20) bildet, wobei die Soll-Stellung des Schiebers (12) aus dem Soll-Druck (Psoii) und dem Ist-Druck (pist) im Aktuatorzylinder (4) gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Stellung (xist) des 40 Schiebers 12) aus mindestens einer Betriebsgröße (22a bis 22h) des Aktuators (28) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsgröße (22a bis 22h) zur Ermittlung der Stellung des Schiebers (12) eine dem Drehwinkel (22d) des Elekt- 45 romotors (20) entsprechende Größe ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei negativem Signum (Druckabbau) der Regelalgorithmus (31) durch Vergleich des Soll-Gradienten (dp/dtso«) mit dem Ist-Gradienten (dp/dtist) des Druckes im Aktuatorzylinder (4) eine Stellgröße (34) für den so Elektromotor bildet, wobei der Soll-Gradient (dp/dtson) als Funktion des Soll-Druckes (ρ«,«) und des Ist-Druckes (pist) im Aktuatorzylinder (4) und der Ist-Gradient (dp/dtist) durch zeitliche Ableitung des Ist-Druckes (pist) im Aktuatorzylinder (4) gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei negativem Signum (Druck- 55 abbau) der Regelalgorithmus (31) der eines Kaskadenreglers ist, wobei in einem ersten AT 008 550 U1 Sub-Regler (63) aus der Soll-Position (xson) und der Ist-Position (xist) des Schiebers (12) eine Soll-Drehzahl (nson) des Elektromotors, in einem zweiten Sub-Regler aus der Soll-Drehzahl (nson) und der Ist-Drehzahl (nist) des Elektromotors eine elektrische Soll-Größe (Uoii), und in einem dritten Sub-Regler aus der elektrischen Soll-Größe (Isoii) und der elektrischen Ist-Größe (list) eine Stellgröße (34b) ermittelt wird, mit der der Elektromotor (20) angesteuert wird. (Kaskade)
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Signum der Differenz aus Soll-Druck (pson) und Ist-Druck (pist) gleich Null ist (Druckhalten), der Regelalgorithmus (32) den Ist-Druck (pist) im Aktuatorzylinder überwacht und bei einem definierten Druckabfall eine Stellgröße (34) für den Elektromotor (20) bildet.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Signum der Differenz aus Soll-Druck (pson) und Ist-Druck (pisl) gleich Null ist (Druckhalten), der Regelalgorithmus (32) die Stellung (x) des Schiebers (12) überwacht und bei einer definierten Abweichung eine Stellgröße (34) für den Elektromotor (20) bildet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für das geschlossen Halten des Schnellablassventiles (8) die Stellgröße (34c) für den Elektromotor der Motorstrom oder die Motorspannung ist, wobei insbesondere der Motorstrom oder die Motorspannung konstant gehalten werden.
14. Steuerungsvorrichtung eines hydraulischen Aktuators einer Reibungskupplung (7), welcher umfasst: a) eine Pumpe (19), die von einem von einem Steuersystem (21) gesteuerten Elektromotor (20) angetrieben ist, b) eine ein Rückschlagventil (9) enthaltende Druckleitung (18), die von der Pumpe (19) zu einem Aktuatorzylinder (4) mit einem auf die Reibungskupplung (7) einwirkenden Aktuatorkolben (5) führt, wobei der Druck (p) im Aktuatorzylinder zu steuern ist, und c) ein mit dem Aktuatorzylinder (4) strömungsverbundenes Schnellablassventil (8), das einen Schieber (12) enthält, der auf den an der ihm zugekehrten Seite der Pumpe (19) herrschenden Druck anspricht, wobei das System einen Prozessor (26) und eine Treiberstufe (27) zur Ansteuerung des Elektromotors (20) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (26) mindestens zwei Regler (30,31 ;32) mit verschiedenem Regelverhalten bildet und eine Auswahllogik (33) enthält, die je nach dem, ob der Druck (p) im Aktuatorzylinder (4) angehoben oder abgesenkt werden soll, das Ausgangssignal (34) des einen (30) oder des anderen Reglers (31 ;32) auswählt.
15. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der eine (30) und/oder andere Regler (31) als Kaskadenregler ausgebildet ist, wobei in der Kaskade ein erster Sub-Regler (40;63) die jeweiligen Sollwerte (psou: xSoid) und die jeweiligen Istwerte (Pist! Xist)) miteinander vergleicht und eine Soll-Drehzahl (nson) für den Elektromotor (20) bildet, ein zweiter Sub-Regler (43;65) die Soll-Drehzahl (nso[|) des Elektromotors mit der Ist-Drehzahl (nist) vergleicht und eine elektrische Soll-Größe (lSOii) bildet, und ein dritter Sub-Regler die elektrische Soll-Größe (Isoii) mit einer elektrischen Ist-Größe (list) vergleicht und eine Stellgröße (34) ermittelt, mit der der Elektromotor angesteuert wird. (Kaskade)
16. Reibungskupplung (7)n für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem die Kupplungslamellen beaufschlagenden Aktuator, welcher umfasst: a) eine Pumpe (19), die von einem von einem Steuersystem (21) gesteuerten Elektromotor angetrieben ist, b) eine ein Rückschlagventil (9) enthaltende Druckleitung (18), die von der Pumpe (19) zu einem Aktuatorzylinder (4) mit einem auf die Reibungskupplung (7) einwirkenden Aktuatorkolben (5) führt, wobei der Druck (p) im Aktuatorzylinder zu steuern ist, und 10 AT 008 550 U1 c) ein mit dem Aktuatorzylinder (4) strömungsverbundenes Schnellablassventil (8), das einen Schieber (12) enthält, der auf den an der ihm zugekehrten Seite der Pumpe (19) herrschenden Druck anspricht, und eine Steuerungsvorrichtung (21) aufweist, die für das geschlossen Halten des Schnell-5 ablassventiles (8) als Stellgröße (34c) für den Elektromotor den Motorstrom oder die Motorspannung steuert, wobei insbesondere der Motorstrom oder die Motorspannung konstant gehalten werden wobei das von der Reibungskupplung (7) maximal übertragbare Drehmoment im Wesentlichen dem Druck (p) im Aktuatorzylinder (4) proportional ist. 10 Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 15 20 25 30 35 40 45 50 55