CN101305197A - 用于求得离合器伺服电动机的电动机电压极限的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于求得电动机电压极限的方法，在该电动机电压极限时，自动化的换档变速器的离合器执行元件保持不运动，该方法包括以下步骤：(a)将保持电压从当前保持电压起提高或降低一个增量ΔU；及(b)检测是否该离合器执行元件在保持电压变化了的情况下运动。

Description

用于求得离合器伺服电动机的电动机电压极限的方法

本发明涉及一种用于求得离合器伺服电动机的电动机电压极限的方法，在该电动机电压极限时，自动化的换档变速器的离合器执行元件保持不运动。此外，本发明还涉及一种可用于实施该方法的装置。

在自动化的换档变速器、例如平行换档变速器中使用离合器，这些离合器在紧急情况中必须自动地打开。除了用于紧急情况状况外，离合器的自动打开也用于可简单地实现离合器执行装置的位置基准化。

这带来了要求：必须测试子离合器系统或离合器系统是否自动打开且功能完好。

为此已经公知：例如通过增量式位移传感器来直接测试离合器在何位置中。

由DE 100 27 330 A1已经公知：借助于通常的特征值、例如借助于电流或类似量来求得换档装置中可运动地设置的元件或与该元件耦合的元件的定位。为了在这种系统中可精确地确定位置，需要精确地确定一些极限，运动执行元件在执行元件负载下保持不运动直到这些极限。如果这些极限不是精确地已知，则这在位置计算中可导致误差。

由此出发，本发明的任务在于：提供一种方法，通过该方法可精确地确定用于离合器执行元件的保持电压极限。

该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。通过权利要求10的特征给出了一个可用于实施该方法的装置。从属权利要求中给出了优选实施形式。

所述用于求得保持电压极限的方法原则上不仅适用于自保持式执行装置而且适用于非自保持式执行装置。

本发明的基本构思在于，在使离合器执行元件运动对于行驶舒适性并非不利的行驶状况中，通过从离合器执行元件不运动时的当前保持电压值起提高或降低保持电压来使保持电压变化，并且检验是否在保持电压变化了的情况下可检测到离合器执行元件的运动。在其中可允许这样小的附加的、与当前换档过程无关的执行元件运动的行驶状况中优选本来就要求执行元件运动的状况。根据一个优选的实施形式，在这样一个状况中，当变速器控制装置同时预给定所要求的执行元件运动可延迟一个短的持续时间、即对于执行用于求得电动机保持电压极限的方法所需的持续时间时，执行该方法。

执行元件的初始位置在此是这样的位置：在该位置时执行元件以优选方式已经从一个预给定的最小时间起处于其先前的具有恒定给定位置的目标内，即不运动。通过在执行保持电压极限测试之前预给定一个最小时间——在该最小时间期间执行元件不运动，保证执行元件在测试开始的时刻不运动。于是，不是由执行元件要求运动，而是首先执行所述用于求得电动机保持电压极限的方法并且紧接着该方法激活常规的位置调节器，以便执行所需的执行元件运动。

根据一个优选的实施形式，在所述用于求得保持电压极限的方法中，当在当前电压变化的情况下检测到离合器执行元件的运动时，将瞬间当前电压或配置给该瞬间当前电压的值作为新的保持电压极限值来适配，即由控制装置来标记。

优选重复将保持电压提高或降低一个预给定的增量ΔU的步骤和检测是否离合器执行元件在保持电压变化了的情况下运动，直到可检测到离合器执行元件运动以及由此推断出达到了保持电压极限值。

优选仅当离合器执行元件运动大于一个预给定的最小距离Δx_min时才将离合器执行元件的运动检测为运动。由此可排除在例如由振动或类似情况引起的小运动的情况下错误地推断出离开了保持电压范围、即其中执行元件不运动的范围。

优选在保持电压提高了一个增量ΔU之后，在最后确定不存在执行元件的运动以前，总是等待一个预给定的时间Δt。因为由于部件的惯性在执行元件运动以前必要时经过一定的时间，所以通过遵循等待时间Δt可排除：电压达到一个极限值，在该极限值时离合器执行元件开始运动，而这不会被检测到。

由当前保持电压出发并且将当前保持电压总是提高或降低一个增量ΔU，该当前保持电压在此可以是执行元件处于静止时的任意保持电压。为了测试出上保持电压极限值，由该瞬间电压出发将保持电压逐步地斜坡形式地提高增量ΔU，直到可检测到离合器执行元件的运动。为了测试出下保持电压极限值，由用作当前保持电压的瞬间保持电压出发将保持电压逐步地降低以增量ΔU，直到离合器运动(负斜坡)。在这种测试中，直到最后可识别出极限电压，测试持续时间在开始时是不确定的。

根据另一个优选的实施形式，作为当前保持电压U_act确定一个迄今已知的上保持电压极限U_up或一个已知的下保持电压极限U_dn。这些保持电压极限可由迄今的方法或由预调节已知并且相应于保持电压极限的一个近似值。在检验保持电压极限时或为了细调整则可实施该方法，其中，将已知的上保持电压极限或下保持电压极限置为当前保持电压U_act并且由此起为了上保持电压极限U_up的细调整将当前保持电压U_act提高一个增量ΔU，或为了下保持电压极限的细调整将当前保持电压U_act降低一个增量ΔU。为了分析处理，优选在该方法中在任何情况下改变当前保持电压极限，即当检测到运动并且应确定上保持电压极限时，将上保持电压降低一个值U_inc，而在没有检测到运动的情况下将该上保持电压提高一个值U_inc。反之，当没有检测到运动时，将下保持电压极限降低一个值U_inc，当没有检测到运动时，而当检测到运动时，将该下保持电压极限提高一个值U_inc。因此，当检测到运动时将U_dn与U_up之间的范围——在该范围中不存在执行元件运动——即保持电压范围减小，而当没有检测到运动时将该范围增大。由此，在该方法的这种实施形式中可预先确定预给定的测试持续时间，即最大为等待时间Δt加上初始化及分析处理时间。但必要时必须重复该方法，以达到绝对保持电压极限。

在这种已知的保持电压极限中——由这种已知的保持电压极限出发，优选可预先估算极限值提高或降低的电压增量，优选为：

$\mathrm{\ΔU}=\frac{\mathrm{\Δ\ρ}}{\left(\frac{\mathrm{\Δt}}{k_e}\right)+\left(\frac{\mathrm{JR}}{k_e^2{k}_t}\right)(e^{-\mathrm{\Δt}\frac{k_e{k}_t}{\mathrm{JR}}}-1)},$

其中，Δt是可供使用的时间，

是位置增量距离，其中，优选考察两个位置增量交替，k_t＝k_e是电动机常数，R是由电动机电阻、导线电阻及控制电子装置电阻组成的总电阻，J是电动机及执行元件传动装置的惯性矩。测试时间Δt被确定为位置调节器扫描时间例如2.5ms的整数倍。

为了适配保持电压极限值可使已知的电压极限值U_up、U_dn也以该增量ΔU＝U_inc来变化。作为替换方案，也可在测试后对于经适配的保持电压极限使用另外的固定的值U_inc。在任何情况下优选的是，与测试的输出无关地改变特性曲线族，即不仅当检测到运动时而且当没有检测到运动时。保持电压极限在测试执行之后变化了的值U_inc除了对于测试所使用的增量ΔU外还可使用其它任何值，尤其是大于或小于增量ΔU的值。此外也可在提高及降低时各使用不同的值或将这些值作为一个百分比值、例如迄今的保持电压极限的一个瞬时绝对值的百分比值给出。

下面借助于附图示例性地描述本发明。附图表示：

图1本发明的第一实施形式的一个流程框图；及

图2本发明的第二实施形式的一个流程框图。

在用于求得电动机电压极限的方法的图1中所示实施形式中，保持电压的上极限值或下极限值未公知或被忽略了。

当离合器控制装置或换档变速器控制装置识别出存在一个可实施在时间上不确定的保持电压极限值测试的行驶状态时，首先使该方法初始化。为此，在步骤S10中该控制装置检测当前的实际位置X_act并且将该实际位置标记为X_start。也确定离合器执行元件不运动时的瞬间电压，即作为初始电压U_test的U_act。最后将一个监测时间流程的等待计数器置零：cnt＝0。该计数器例如借助于位置调节器中断来实现，由此通过对位置调节器调用的计数来确定等待时间。

在步骤S10中初始化之后，该方法在步骤S11中确定：是应求得上保持电压极限U_up还是应求得下保持电压极限U_dn。这意味着确定保持电压极限测试的方向。优选执行该方法的方向相应于紧接着该方法的实施进行离合器执行元件的所要求的运动的那个方向。当应求得上保持电压极限U_up时，该方法在步骤S12a中将一个增量ΔU确定为正的步幅+U_step。否则，该方法在步骤S12b中将该增量ΔU确定为负的步幅-U_step。原则上也可不同于所示实施形式对步幅作出不同选择。

在初始化之后，该方法过渡到真正的保持电压极限测试，在该保持电压极限测试中使用电压斜坡并且检测离合器执行元件何时开始运动。

为此首先例如借助于增量式位移传感器来检测在瞬间电压U_act时离合器执行元件是否开始运动，其方式是将当前位置X_act与所标记的开始位置X_start相比较。当在步骤S13中在该比较下识别出变化量大于预给定的极限值Δx_min时，该方法识别出：达到了一个保持电压极限并且在步骤S20中适配极限值。在此情况下该方法以在步骤S20中适配极限值来结束。

当在步骤S13中没有识别出运动或存在低于极限值Δx_min的小运动时，计数器cnt在步骤S14中提高。在步骤S15中确定是已经超过了等待时间Δt还是没有。当在步骤S15中确定出优选根据系统的惯性并且按照该系统的加速能力来确定的等待时间还未被超过时，该方法返回到步骤S13并且再次检验是否存在运动。该循环一直重复，直到在步骤S15中识别出最大等待时间被超过，即步骤S13、S14及S15在预给定的等待时间Δt内连续地重复。

如果在步骤S15中全部等待时间过去之后执行元件也未运动，则在步骤S16中将当前保持电压极限重新提高或降低一个增量ΔU。在步骤S17中首先检验当前保持电压是否低于最大保持电压。当达到了一个预给定的最大值时，该方法立即结束并且迄今所达到的当前电压作为保持电压在步骤S20中被适配。当还未达到极限值U_max时——该极限值例如是一个可通过机械要求(过载状态)预给定的极限值，该方法返回到步骤S13并且开始重复步骤S13至S17。

优选将电压斜坡的斜率、即ΔU选择得相对小，由此可在极限电压测试结束时适配细调整的保持电压极限值。但ΔU选择得愈细或愈小，该测试方法必要时持续得时间愈长，因为直到达到保持电压极限值将经过多个中间位置。

在图2的流程框图中示出了该方法的一个作为替换方案的实施形式，在该实施形式中由已知或假定的保持电压极限U_up、U_dn出发并且在该实施形式中检验这些极限是否被定得过宽还是过窄。

当控制装置确定出保持电压测试的执行对于行驶舒适性并非不利时——因为预给定的执行元件运动的小延迟是微不足道的，首先也执行初始化。与在联系图1所述的方法中不同，在初始化时在步骤S110中不标记执行元件静止状态时的当前保持电压，而是对负载特性曲线族进行分析处理，尤其是在迄今的例如假定的保持电压极限U_up、U_down方面进行分析处理。此外也标记实际位置(X_start＝X_act)并且将等待计数器初始化(cnt＝0)。

接着在步骤S111中确定是应调整上保持电压极限还是应调整下保持电压极限。如果应调整上保持电压极限，则在步骤S112a中将当前保持电压U_act确定为迄今的假定的上保持电压极限U_up加上一个增量ΔU。如果应调整下保持电压极限，则在步骤S112b中将当前保持电压U_act确定为U_dn-ΔU，即迄今的下保持电压极限减去一个增量ΔU。

增量ΔU或附加电压ΔU可事先借助于电动机常数、电阻及电动机和执行元件传动装置的惯性矩来估算。该附加电压相应于一个使执行元件在预给定的可供使用的时间Δt中从静止状态起运动经过一至两个位置增量距离Δ

所需的附加电压。作为替换方案，也可借助于经验值来确定ΔU。此外，ΔU对于上保持电压极限及下保持电压极限的调整可确定得相同或不同。

在初始化之后确定是否执行元件的运动在瞬时电压U_act时进行。为此将执行元件的当前位置X_act与开始位置相比较并且将这两个位置的差值在步骤S113中与一个最小运动位移ΔX_min相比较。当识别出执行元件运动时，推断出假定的保持电压极限被定得过宽，由此在步骤S121中在关于上保持电压极限U_up的测试中将该上保持电压极限从迄今的值起降低一个增量U_inc或在下保持电压极限U_dn的测试中将迄今的值提高一个增量U_inc，由此，保持电压范围总体上被定得窄。在步骤S121中改变了特性曲线族之后在此情况下结束该保持电压测试。

如果在步骤S113中还没有确定出运动，则在步骤S114、S115中与图1中的步骤S14或S15相应地检验是否等待时间Δt已经过去。必要时重复步骤S113至S115，直到该等待时间在步骤S115中被识别为已经过去。

当尽管等待时间已经过去但在步骤S113中没有检测到执行元件运动时，与特性曲线族的适配一起在步骤S122中执行相应的分析处理。尤其是当测试出了上保持电压极限U_up并且检测到了在保持时间期间没有执行元件运动时，则推断出保持电压极限迄今被定得过窄并且将上保持电压极限U_up提高一个增量U_inc，或者当测试出了下保持电压极限时，将下保持电压极限U_dn降低一个增量U_inc。在步骤S122中特性曲线族适配之后该方法结束。

在步骤S121、S122中的增量U_inc在此可相应于在步骤S112a及S112b中当前的假定的保持电压极限提高或降低的增量，或者增量U_inc可与该增量无关地被定得较大或较小。增量U_inc选择得愈小，保持电压极限可被愈细地调整。另一方面，直到通过多次重复该方法产生的经检验的绝对保持电压极限的总持续时间增大。

因此，本发明的主要方面在于：通过测试出保持电压来求得保持电压极限。

Claims (10)

1.用于求得电动机极限电压的方法，在该电动机极限电压时，自动化的换档变速器的离合器执行元件保持不运动，该方法包括以下步骤：

(a)将保持电压从当前保持电压(U_akt)起提高或降低一个增量ΔU；

及

(b)检测是否该离合器执行元件在保持电压变化了的情况下运动。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：当该离合器执行元件运动时将当前保持电压作为保持电压极限值来适配。

3.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：重复步骤(a)及(b)，直到该离合器执行元件运动。

4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：仅当该离合器执行元件运动大于一个预给定的最小距离Δx_min时才将该离合器执行元件的运动检测为步骤(b)中的运动。

5.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：在保持电压提高或降低之后，在步骤(b)中最后确定该离合器执行元件是否运动以前，等待一个预给定的时间Δt。

6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：当前保持电压U_akt是该离合器执行元件处于静止时的当前保持电压。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于：事先确定出是要求得上保持电压极限还是要求得下保持电压极限；当应求得上保持电压极限时，在步骤(a)中将当前保持电压U_akt提高一个增量ΔU；当应求得下保持电压极限时，在步骤(a)中将当前保持电压U_akt降低一个增量ΔU；实施步骤(a)及(b)，直到该执行元件运动。

8.根据权利要求1至5中一项的方法，其特征在于：在步骤(a)中将当前保持电压U_akt确定为已知的上保持电压极限U_up或已知的下保持电压极限U_dn；当要确定上保持电压极限U_up时，在步骤(a)中将当前保持电压U_akt提高一个增量ΔU，当要确定下保持电压极限U_dn时，在步骤(a)中将当前保持电压U_akt降低一个增量ΔU。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于：当在步骤(b)中没有检测到运动时，将上保持电压极限U_up提高一个值U_inc或将下保持电压极限U_dn降低一个值U_inc；当在步骤(b)中检测到运动时，将上保持电压极限U_up降低一个值U_inc或将下保持电压极限U_dn提高一个值U_inc。

10.用于求得电动机极限电压的装置，其中，自动化的换档变速器的离合器执行元件保持不运动，该装置具有一个调节装置，该调节装置被适配用于实施根据以上权利要求中一项的方法。

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