CN101910669A - 离合器执行器以及用于控制该离合器执行器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离合器执行器(1)以及一种用于控制该离合器执行器的方法，该离合器执行器操作复式离合器并且为此具有与摩擦离合器的数量相应的执行器模块(2，3)，这些执行器模块具有分开的控制单元(4)以及由这些控制单元控制并且借助于分离机构作用于摩擦离合器的电动机(6)。为了消除在一个执行器模块(2，3)功能故障时设置在摩擦离合器、尤其是强制闭合式摩擦离合器后面的子传动系卡锁，这些执行器模块相互间借助于数据导线(11)连接，该数据导线允许这些执行器模块(2，3)的观测和应对措施。

Description

离合器执行器以及用于控制该离合器执行器的方法
技术领域
本发明涉及一种离合器执行器以及用于控制该离合器执行器的方法，用于具有相应数量子传动系的复式离合器变速器中的复式离合器。
背景技术
由现有技术已经公知了所谓的双离合器变速器或平行换档变速器，所述双离合器变速器或平行换档变速器具有两个子传动系，这些子传动系可分别借助于一个摩擦离合器与内燃机耦合。这种双离合器变速器的换档通过在档位挂入到两个子传动系中时内燃机的力矩在摩擦离合器的所谓重叠中在滑转运行时由一个子传动系传输给另一个子传动系来进行，其方式是先前打开的摩擦离合器闭合并且先前打开的摩擦离合器闭合。因此，在换档之外的运行期间，始终两个摩擦离合器之一必须打开，以便防止变速器和后面的驱动轮卡锁。
因此，在离合器执行器的功能故障未被预见时必须设法作到双离合器变速器不卡锁。为此例如使用专门设计的摩擦离合器，这些摩擦离合器在解除应力状态中打开并且借助于不自动保持的离合器执行器压合。在功能故障时，两个执行器模块被切断供电，由此，两个摩擦离合器打开。如果一个执行器模块由于功能故障在所属摩擦离合器的闭合或滑转状态中卡住，则变速器的卡住通过另一个能工作的摩擦离合器的同时打开来避免。具有执行器模块的离合器执行器在此必须按照在无电流状态中自动打开的状态设计得不自动保持，由此必须提供相应大的执行器力，其中，尤其是必须使用具有高功率和相应结构空间的电动机。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种离合器执行器以及一种用于控制该离合器执行器的方法，通过该方法可与摩擦离合器的运行方式无关地操作这些摩擦离合器，其中，在一个执行器模块的功能故障时应避免变速器卡锁。另外，应降低执行器力。
该任务通过一种离合器执行器来解决，该离合器执行器用于操作复式离合器，该复式离合器具有至少两个摩擦离合器，该离合器执行器包括至少两个执行器模块，这些执行器模块分别具有一个电动机和一个由该电动机驱动的分离机构以及一个用于对电动机进行控制和供给电流的控制单元，所述分离机构分别作用于一个摩擦离合器以便操作该摩擦离合器，其中，执行器模块相互间借助于数据导线连接。在此，复式离合器有利地是具有两个摩擦离合器的双离合器，其中，离合器执行器的每个执行器模块操作两个摩擦离合器之一。每个执行器模块包括一个控制单元，在该控制单元中，用于控制电动机的信号例如在无刷式电子换向电动机的情况下用于使电动机换向的信号从在该电动机中检测转子转动运动的传感器如霍尔传感器测定并且输送给电动机。另外，数据例如以特性曲线族或数学函数形式存储在控制单元中，其存储离合器行程与待通过当前激活的摩擦离合器传输的力矩的配置并且与摩擦离合器和分离机构的物理变化相匹配。此外，控制单元中存在用于运行电动机的功率电子装置，由此，执行器模块自动地能够产生在离合过程期间所需的调节参量，输出给电动机并且观测所述调节参量的执行。执行器模块之一或全部可包括一个功能软件，该功能软件可包括设置在上级的功能如观测功能、与另外的整车电路网络的通信和类似功能。
执行器模块仅仅通过内部的数据导线相互通信。数据导线可使用串联的传输协议并且依赖公知总线系统如CAN总线的传输协议，其中，没有提出，数据导线与整车电路网络连接和交换数据。各个执行器模块的运行状态有利地通过数据导线交换。在执行器模块任意之一中例如可设置相应的观测模块，所述观测模块检验输出给电动机的信号的合理性。如果从该观测模块得到一个执行器模块的功能故障，例如当电动机的供电带有错误或失灵时，电动机失效并且因此没有调节所计算的调节行程时，控制单元本身失灵或者发生类似问题时，则相应的信息发送给另外的执行器模块，所述另外的执行器模块为了避免变速器面临卡住而使其余摩擦离合器打开，在双离合器的情况下使第二摩擦离合器打开。因此，能工作的执行器模块的控制根据一个功能故障的执行器模块的运行状态来进行。在此，在一个执行器模块的功能故障继续存在时，错误信号通过数据导线传输给至少一个另外的执行器模块并且至少一个第二执行器模块以应急工况运行。在应急工况中可引入该或这些仍能工作的执行器模块的唯一的功能和功能故障的执行器模块的中断。在此，功能故障的执行器模块的电动机可立即停止其运动并且仍能工作的执行器模块使得配置给该仍能工作的执行器模块的摩擦离合器打开，由此，变速器的卡住被排除。
执行器模块有利地分别本身连接在整车电路网络的电压供给装置上，在具有相应变速器的车辆开始运行时运行并且在车辆停止之后再关断。被证实有利的是，电流供给装置持续地以供给导线的形式接在执行器模块上并且例如与点火开关、点火锁或其它显示开始运行的开关连接的控制导线借助于分开的插头连接在执行器模块上，其在车辆运行期间提供这样多的电能，使得在电缆断裂或用于电流供给装置的供给导线的插头脱落的情况下至少具有小的电流需求的控制单元可通过控制导线供给电流。执行器模块的冗余的供给也可用其它方式例如借助于双重的插头和导线布线来进行。
所提出的执行器模块可特别有利地用于所谓的强制打开式摩擦离合器，这些强制打开式摩擦离合器在解除应力状态下闭合并且借助于执行器模块压开。为此，执行器模块可构造成自动保持的，由此，这种摩擦离合器在打开状态中仅需要非常小的操作力。由于执行器模块相互观测功能故障，当功能故障时，不需要两个摩擦离合器自动打开。而功能故障由这些或该剩余的执行器模块及时识别并且所属摩擦离合器打开，由此，可能不再能工作并且因此传输力矩的摩擦离合器是唯一传输力矩的摩擦离合器并且变速器因此不可卡住。与不自动保持的强制压合式摩擦离合器不同，在行驶工况中打开的摩擦离合器的保持力较小，因此，执行器力可降低并且属于该摩擦离合器的电动机设计得较弱。这可使得离合器执行器的成本节省以及结构空间需求较小。
在另一个构型例子中可设置有一个对两个执行器模块进行观测的控制装置，其中，两个执行器模块也可作为所谓智能的执行器模块构造成配备有自己的处理器单元的单元。在此，一个摩擦离合器的控制器和调节器的至少一些部分锚在设置在上级的控制装置中并且控制器和调节器的另外一些部分锚在执行器单元中，用于控制和调节摩擦离合器的完整的数据处理装置也锚在设置在上级的控制装置中并且分别对于一个执行器模块锚在对应的执行器模块中。在此，用于一个执行器模块的观测功能有利地在另外的执行器模块中执行。以此方式，与功能故障的可能例如通过处理器失效造成的测定无关地可通过执行器模块相互观测或检验。在相同意义上，两个执行器模块的功能观测的结果通过设置在上级的控制装置观测。在此特别有利的是，为了识别功能故障，在设置在上级的控制装置和对应的执行器模块中两个观测单元相互衡量。因此例如一个功能故障仅当不仅在执行器单元中而且在设置在上级的控制装置中求得所涉及的执行器模块的功能故障时才可自身评价。另外，所述任务通过用于控制离合器执行器的方法来解决，该离合器执行器用于操作复式离合器，该复式离合器具有至少两个摩擦离合器，该离合器执行器包括至少两个执行器模块，这些执行器模块分别具有一个电动机和一个由该电动机驱动的分离机构以及一个用于对电动机进行控制和供给电流的控制单元，所述分离机构分别作用于一个摩擦离合器以便操作该摩擦离合器，其中，执行器模块相互间借助于数据导线连接并且一个执行器模块的功能能力的观测通过至少一个第二执行器模块来进行。根据该方法的一个构型，通过数据导线将第一执行器模块的状态信息传输到至少一个另外的执行器模块。在此，所述至少一个另外的执行器模块就第一执行器模块的故障对状态信息进行检验并且在识别出故障时转换到应急工况，其中，在该应急工况中第一执行器模块的驱动被阻止并且所述至少一个另外的执行器模块使配置给所述至少一个另外的执行器模块的摩擦离合器打开。
另外，有利的可以是，在应急工况中将信号输出给为变速器控制器设置的控制单元，该控制单元使可能在配置给具有故障执行器模块的摩擦离合器的子传动系中挂入的档位退出。
在下面的表格1中示出了用于功能故障、其用于离合器执行器的直接后果和所提出的离合器执行器的所设置的反应的例子。表格1描述了双离合器的一个摩擦离合器K1的执行器模块(AM1)的不同的功能故障。在相同意义上，功能故障可传输给第二摩擦离合器K2的执行器模块2。在此，在第一观测层面中为插头和导线的功能，在第二观测层面中为例如调节参量的合理性，在第三观测层面中为例如在控制单元中使用的微处理器的合理性。
表格1
  功能故障   直接后果   系统反应
  电缆断裂/保险装置熔断/AM1上的供给导线上的插头脱落   AM1：无功能的末级通过供给导线对控制单元供给AM2：应急工况   K1：位置锁定K2：主动打开
  电缆断裂/AM1上的控制导线上的保险装置熔断   AM 1：通过供给导线对控制单元供给AM2：无   K1，K2无可能报告给中央的控制单元
  第二观测层面中的功能故障   AM1：控制单元复位AM2：应急工况   K1：位置锁定K2：主动打开
  第三观测层面中的功能故障   AM1：末级关断AM2：应急工况   K1：位置锁定K2：主动打开
离合器执行器具有一个设置在上级的控制单元和两个执行器模块，这些执行器模块分别具有一个用于另外的执行器模块的观测功能，其中，执行器模块相互间并且与设置在上级的控制装置例如通过CAN连接，在使用该离合器执行器时，在一个示例性构型中可根据下面的表格2设置具有用于配置给执行器模块的两个摩擦离合器的相应措施或者后果的下述功能。
附图说明
借助于图1至图3对本发明进行详细描述。附图表示：
图1用于双离合器的具有两个执行器模块的离合器执行器的示意性示出的构型例子，
图2一个执行器模块的功能的框图，以及
图3具有设置在上级的控制装置的离合器执行器的功能的另一个框图。
具体实施方式
图1示意性地示出了具有两个执行器模块2、3的离合器执行器1，这些执行器模块分别具有一个控制单元4和一个具有用于给电动机6供电的功率电子装置的末级。电动机6涉及具有霍尔传感器的电子换向电机，这些霍尔传感器的信号在控制单元的换向单元7中被检测。电动机的换向也在换向单元7中进行，该换向单元将换向信号传送给末级5，该末级给电动机6供应电能。此外，控制单元4包括位置调节器8，该位置调节器根据可在两个执行器模块2、3之一中、在两个执行器模块中或者在外部控制装置中执行的功能软件9将用于所涉及的由电动机4借助于分离机构操作的摩擦离合器的相应调节指令转变成电调节信号并且观测所变换的调节行程。在所示实施例中，仅仅执行器模块2具有功能软件9并且通过CAN总线10与车辆的其它控制单元通信。功能软件9的数据的传送通过内部的串联的数据导线11来进行。在其它构型例子中，执行器模块3尤其是也可通过在另一个控制单元中执行的功能软件而与CAN总线具有连接。功能软件可以以ASICS的形式或者作为软件储存在各个控制单元中。
执行器模块2、3相互观测功能故障。为此，在每个执行器模块2、3中在多个层面上进行观测，这些层面在所示实施例中作为框12、13示出，本身分别实施一个观测程序并且在控制单元4的功能符合规定时使末级5释放。如果在框12、13之一中测得功能故障，则将末级关断并且通过数据导线11将当前激活的运行状态从正常模式转换成错误模式，例如其方式是置一个错误位。运行状态的传输可定性地通过发送错误报告或者定量地进行，例如其方式是传送错误的类型。视所传送的错误报告而定，另外的执行器模块作出反应，例如其方式是给电动机6经调节地或不经调节地供电并且由此将配置给该执行器模块的摩擦离合器打开。为了对功能故障作出反应，在传送功能故障之后可在另外的执行器模块2、3中直接访问位置调节器8和/或启动用于能工作的执行器模块的应急工况的程序14。以此方式，例如可在使在带有功能错误的子传动系中可能挂入的档位退出之后通过牵引力中断和受限制的档位选择自动化地运行仍能工作的子传动系。摩擦离合器的控制可借助于程序14或者通过在功能软件中执行的程序来进行。
给两个执行器模块2、3借助于供给导线15从机动车的整车电路网络供给电能。控制导线16根据机动车的开始运行例如借助于点火信号或启动开关控制执行器模块2、3的激活和去激活。一个执行器模块2、3的能量供给装置的功能可用有利的方式由另外的执行器模块3、2检验。因此例如可在电缆断裂、保险装置熔断或插头脱落之后供给导线上的供给电压失灵时借助于框12、13中确定的功能故障测定。为此，控制单元4与控制导线16这样连接，使得在供给导线15失灵时针对小的能量需求设计的控制单元4的供给在无末级5的情况下得到保证并且功能故障的通过数据导线11进行的信号传输保持。如果控制导线16出于所述原因中断，则这可在所涉及的执行器模块中确定并且错误报告通过CAN总线输送给中央的控制单元4。控制导线16的中断对执行器模块2、3的功能无影响。如果控制单元4失灵，则这可由另外的执行器模块通过经由数据导线11进行的通信的缺失来识别并且由其引入相应步骤。
图2示出了例如如图1中所示的执行器模块的功能的示意性视图。在功能层面Kx上由功能软件输出用于电动机的期望的待调整的调节值并且由此在考虑处于其间的传动比的情况下输出用于摩擦离合器的操作行程或分离行程。在位置调节器中求得相应的电调节值并且输出到用于给电动机供电的末级Kx。与此并行地在第二检验层面中进行观测Kx，该观测与功能层面Kx中的求得调节值的粗值。如果比较是合理的，则进行末级Kx的释放。与此无关，在第三层面中进行呈程序执行监控、储存测试和指令测试形式的另外的检验措施，这些检验措施检验控制单元的微处理器的功能。该检验的运行状态通过数据导线输送给另外的执行器模块并且由观测模块评价。如果观测是合理的，则末级Kx通过第二方式释放。仅当两个观测，即合理的调节值存在并且被检验，微处理器经受住了已经执行的测试，末级才释放并且无错误的运行状态与此并行地传送给另外的执行器模块。如果在两个层面之一中存在异议，则不转换末级，即锁定电动机的当前位置并且由此锁定摩擦离合器的当前位置。相应的报告传送给另外的执行器模块并且引入应急工况，该应急工况例如立即调节或者尽可能快地打开配置给该执行器模块的摩擦离合器。
图3示出了具有一个设置在上级的控制装置117和两个执行器单元102、103的离合器执行器101的作为框图的示意性视图，所述执行器单元具有操作配置给这些执行器单元的摩擦离合器的电动机和控制这些电动机的处理器单元。在此，每个执行器模块102、103分别借助于一个数据导线104、105与设置在上级的控制装置117连接。另外，两个执行器模块102、103分别借助于一个数据导线106、107彼此连接。数据导线104、105、106、107可以是在实体上分开的导线或数据通信装置的组成部分如CAN总线。作为箭头表示的数据导线在此仅仅描述信息流的方向。不言而喻，数据导线在实体上可构造成双向的信号导线。
在设置在上级的控制装置117中在此可在第一层面或控制等级中执行功能软件，该功能软件从设置在上级的车辆数据的要求和驾驶员要求求得应如何控制即操作由执行器模块102、103操作的摩擦离合器的控制参量。另外，与该层面无关地可设置第二层面，在该第二层面中，由功能软件输出的控制参量被合理化地观测。例如处理器或者处理器的与第一层面的流程无关地工作的模块冗余地和/或按照其它计算模型计算合理化参量，这些合理化参量与功能软件的控制参量比较。当控制参量和合理化参量偏差明显时可引入应急工况，在该应急工况中例如所属的电动机关断。
直接地或者作为第三层面可由设置在上级的控制装置将另外的观测参量通过数据导线104、105传输给执行器模块102、103。两个执行器模块102、103可对这些观测参量的合理性重新观测并且例如使电动机的关断与该合理性检验的结果无关。为此可交叉地分别在另外的执行器模块102、103中执行观测程序，这些观测程序分别传输给另外的执行器模块103、102。在此，对于一个执行器模块102、103的观测而言，设置在上级的控制装置117中和另外的执行器模块103、102中的合理性检验的结果彼此比较并且仅当两个合理性检验提供同一个结果时所涉及的电动机才关断。不同的结果例如可源于各个观测单元中的处理器失效和/或这些观测单元之间的导线断裂。
参考标号清单
1离合器执行器      2执行器模块
3执行器模块                14程序
4控制单元                  15供给导线
5末级                      16控制导线
6电动机                    101离合器执行器
7换向单元                  102执行器模块
8位置调节器                103执行器模块
9功能软件                  104数据导线
10CAN总线                  105数据导线
11数据导线                 106数据导线
12框                       107数据导线
13框                       117控制装置

Claims (18)

1.离合器执行器(1)，用于操作复式离合器，该复式离合器具有至少两个摩擦离合器，该离合器执行器包括至少两个执行器模块(2，3)，这些执行器模块分别具有一个电动机(6)和一个由该电动机驱动的分离机构以及一个用于对所述电动机(6)进行控制和供给电流的控制单元(4)，所述分离机构分别作用于一个摩擦离合器以便操作该摩擦离合器，其特征在于：这些执行器模块(2，3)相互间借助于数据导线(11)连接。
2.根据权利要求1的离合器执行器(1)，其特征在于：这些执行器模块(2，3)的运行状态通过该数据导线(11)交换。
3.根据权利要求2的离合器执行器(1)，其特征在于：根据一个执行器模块(2，3)的运行状态来控制至少一个另外的执行器模块(3，2)的功能。
4.根据权利要求2或3的离合器执行器(1)，其特征在于：当一个执行器模块(2，3)故障时，错误信号通过该数据导线(11)传输给至少一个另外的执行器模块(3，2)并且至少一个第二执行器模块(2，3)以应急工况运行。
5.根据权利要求4的离合器执行器(1)，其特征在于：在应急工况中，所述执行器模块(2，3)的分离机构的驱动随着故障而中断并且至少一个执行器模块(3，2)使配置给所述至少一个执行器模块的摩擦离合器打开。
6.根据权利要求1至5之一的离合器执行器(1)，其特征在于：这些执行器模块(2，3)与至少一个另外的控制装置处于信号连接。
7.根据权利要求1至6之一的离合器执行器(1)，其特征在于：每个执行器模块(2，3)的控制单元(4)被冗余地供给电能。
8.根据权利要求1至7的离合器执行器(1)，该离合器执行器用于操作至少一个强制打开式摩擦离合器。
9.根据权利要求1至8之一的离合器执行器(101)，其特征在于：一个执行器模块(102，103)的观测在一个设置在上级的控制装置(117)中并且分别在另外的执行器模块(103，102)中进行。
10.根据权利要求9的离合器执行器(101)，其特征在于：一个执行器模块(102，103)的基于所观测参量的停止仅当所述所观测参量对于一个执行器模块不仅在所述设置在上级的控制装置(117)中而且在另外的执行器模块(103，102)中要求停止时才进行。
11.用于控制离合器执行器(1)的方法，该离合器执行器用于操作复式离合器，该复式离合器具有至少两个摩擦离合器，该离合器执行器包括至少两个执行器模块(2，3)，这些执行器模块分别具有一个电动机(6)和一个由该电动机驱动的分离机构以及一个用于对所述电动机(6)进行控制和供给电流的控制单元(4)，所述分离机构分别作用于一个摩擦离合器以便操作该摩擦离合器，其特征在于：这些执行器模块(2，3)相互间借助于数据导线(11)连接并且一个执行器模块(2，3)的功能能力的观测通过至少一个第二执行器模块(3，2)来进行。
12.根据权利要求9的方法，其特征在于：通过该数据导线(11)将第一执行器模块(2，3)的状态信息传输到至少一个另外的执行器模块(3，2)。
13.根据权利要求10的方法，其特征在于：所述至少一个另外的执行器模块(3，2)就该第一执行器模块(2，3)的故障对所述状态信息进行检验并且在识别出故障时转换到应急工况。
14.根据权利要求11的方法，其特征在于：在应急工况中该第一执行器模块(2，3)的驱动被阻止并且所述至少一个另外的执行器模块(3，2)使配置给所述至少一个另外的执行器模块的摩擦离合器打开。
15.根据权利要求11或12的方法，其特征在于：在应急工况中将信号输出给为变速器控制器设置的控制单元，该控制单元使可能在配置给具有故障执行器模块(2，3)的摩擦离合器的子传动系中挂入的档位退出。
16.用于控制离合器执行器(101)的方法，该离合器执行器用于操作复式离合器，该复式离合器具有至少两个摩擦离合器，该离合器执行器包括至少两个执行器模块(102，103)和一个设置在上级的对两个执行器模块进行观测和控制的控制单元(117)，这些执行器模块分别具有一个电动机和一个由该电动机驱动的分离机构以及一个分别设置在执行器模块(102，103)中的、用于对所述电动机进行控制和供给电流的控制单元，所述分离机构分别作用于一个摩擦离合器以便操作该摩擦离合器，其特征在于：这些执行器模块(102，103)相互间借助于数据导线(106，107)连接并且一个执行器模块(102，103)的功能能力的观测通过至少一个第二执行器模块(103，102)和所述设置在上级的控制装置(117)来进行。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于：对执行器模块(102，103)的功能能力进行观测的参量在所述进行观测的控制装置(117)中并且在另外的执行器模块(103，102)中测定。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于：功能能力仅当在所述进行观测的控制装置(117)中并且在另外的执行器模块(103，102)中确定同一尺度的进行观测的参量时才被识别为受限制。
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