CN103727149B - 用于控制机电离合系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制机动车中的机电离合系统的方法，其中，所述机动车具有离合器(2)和与所述离合器(2)机械分离的离合器踏板(13)，所述方法具有以下步骤：‑测取操作所述离合器(2)的执行器(11)所处的执行器位置(p)，‑将执行器速度(p’)限制在最大容许执行器速度(p’red)以内，以便将由于过快闭合离合器(2)而导致的扭矩峰值(MAn)保持在预设的最大扭矩(Mmax)以下。

Description

用于控制机电离合系统的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车中的机电离合系统的方法，其中，所述机动车具有离合器和与所述离合器机械分离的离合器踏板。
背景技术
机动车内的离合器被设计用于将发动机与变速器力传递地连接。离合器可以通过离合器踏板操作。在机电离合器中，在离合器踏板和离合器之间没有直接的机械连接，而是通过执行器对离合器进行操纵。离合器与执行器信号传输地耦连。执行器例如可以电气地、液压地或气动地运转。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种控制机电离合系统的方法，该方法保护了机动车的传动链。
所述技术问题通过一种按照本发明的用于控制机动车中的机电离合系统的方法得以解决。还给出了本发明的其他有利的设计方案。这些设计方案可以以技术上合理的方式相互组合。描述部分、尤其是结合附图的描述对本发明进行了特征化和针对性的补充。
因此规定一种用于控制机动车中的机电离合系统的方法，其中，所述机动车具有离合器和与所述离合器机械分离的离合器踏板，所述方法具有以下步骤：
-测取操作所述离合器的执行器所在的执行器位置，
-将执行器速度限制在所述执行器不得超过的最大容许执行器速度以内，以便将由于过快闭合离合器而导致的扭矩峰值保持在预设的最大扭矩以下。
在此，发动机在牵引传动过程通过离合器和传动器驱动车辆，在此过程中的最大扭矩可以是正值、即大于零。发动机在惯性滑行过程中被处于运动中的传动链拖曳，在此过程中的扭矩峰值甚至可以是负值。在正常行驶过程中，通过所述方法将驱动功率或驱动扭矩均匀地、也就是稳定的且不会出现更大的扭矩峰值地传递到车轮上。如果离合器踏板在正常行驶中当发动机转速升高时或者当换到较低的低速档时被快速地松开，则离合器的直接闭合会导致出现扭矩峰值，该扭矩峰值会造成乘客可感知的骤然的纵向运动。运动的构件在离合器快速耦合时被骤然制动，由此导致扭矩峰值，其中保存在构件内的动能被消减。整个传动链必须被设计用于这种不必要的扭矩峰值，并且相应地加大尺寸。当执行器速度(离合器以该执行器速度闭合)被调节时，可以减小或完全避免出现扭矩峰值。通过这种措施，传动链可以被设计用于更低的由导入的扭矩所产生的负荷，由此可以降低传动链的重量。传统的、被设计用于较高负荷和扭矩峰值的传动链的使用寿命可以通过实施在此所述的方法被延长。
在一个设计方案中，由转向轮的转向角和车辆速度确定与横向加速度相对应的横向加速系数，当车辆速度和转向角增大时，横向加速系数增大，其中，当横向加速系数增大时，最大容许执行器速度减小。
在弯道行驶时、尤其在快速驶过弯道时和/或在相对较急的弯道下，在车轮与路面之间存在着横向力和纵向力。当横向力增大时，可传递的纵向力减小。
当离合器突然且过快耦合时，可能超过可传递的横向力。车轮此时可能会从静摩擦转变为滑动摩擦。通过计算在弯道行驶中的横向加速系数，可以避免由于离合器的过快耦合而超过可传递的横向力。
在另一个实施方式中，由环境参数计算得出摩擦值修正系数，其中，当摩擦值修正系数增大时，最大容许执行器速度增大。
通过使用摩擦值修正系数，可以考虑到在驱动轮上可传递的力矩。离合器以最大容许执行器速度闭合，当摩擦系数减小时，最大容许执行器速度相应地减小，使得离合器如此缓慢地耦合，从而不会超过可从车轮传递到路面上的扭矩。
相应地在另一个实施方式中，当存在与降雨强度成正比的下雨传感器信号时，摩擦值修正系数减小。
下雨传感器信号可以由安置在风挡玻璃上的传感器形成。在下雨时，车轮和路面之间的摩擦系数减小。通过在上述章节所述的措施中可以考虑到已减小的摩擦系数。
相应地在另一个设计方案中测取环境温度，其中，当环境温度升高时，摩擦值修正系数增大。
环境温度尤其在摄氏零度上下对轮胎与路面之间的摩擦系数具有影响。与之相对地，由环境温度可以推断出所期待的摩擦系数。
相应地在另一个实施方式中，基于牵引力信号计算得出摩擦系数，其中，当摩擦系数减小时，摩擦值修正系数减小，并且当摩擦系数增大时，摩擦值修正系数增大。
当车轮在起动过程或在后续行驶过程中具有较小的摩擦系数并且空转或锁死时，利用牵引力控制设备进行测取。相反地，当在车轮上几乎不出现打滑、也就是说车轮既没有空转也没有被抱死时，牵引力控制设备在非常高的摩擦系数下可以进行测取。两种状态都可以导致重新计算摩擦值修正系数。在此，可以有规律地、以时间上分散的间隔从牵引力控制设备中提取牵引力信号，以便使摩擦值修正系数适应于当前状态，并且由此适应于相应的路面状态。
在另一个设计方案中，测取由机动车自重起算或超出机动车自重的载重量，其中，当载重量增大时，摩擦值修正系数相应增大。
载重量可以通过水平调节量、前照灯照程调节量和间接在已知的发动机功率下由所产生的加速度计算得出。附加的载重量可以将更大的扭矩传递到路面上。当车辆负载时，摩擦值修正系数可以随之增大。
在机动车的离合系统中、尤其在控制设备中可以实施上述方法以及就此所述的设计方案。
所述控制设备可以具有与存储系统和总线系统数据连通的数字微处理器(CPU)、工作存储器(RAM)以及存储装置。所述CPU设计用于执行作为存储在存储系统中的程序的指令、检测来自数据总线的输入信号并向数据总线输出输出信号。存储系统可以具有不同的存储介质，如光学的、磁性的的固态介质以及其它不易碎的介质，在所述介质上存储相应的用于实施所述方案以及优选技术方案的计算机程序。该程序可以这样提供，即改程序能够表达或实施所述方法，从而使CPU能够实施所述步骤进而控制所述离合系统。
为了实施所述方法适宜的是，当程序在计算机中执行时，具有程序码模块的计算机程序可以实施所有的步骤。
这种计算机程序可以借助简单的装置录入到已有的控制设备内，并在其中使用，以便控制机电式离合器系统。
为此提供带有程序码模块的计算机程序产品，其保存在计算机可读的数据载体中，用于当程序产品在计算机上执行时实施按照任意方案的方法。该计算机程序产品也可以作为加装选件集成在控制设备中。
本发明的另一方面涉及一种用于控制机动车中的机电离合系统的设备，其中，所述机动车具有离合器和与所述离合器机械分离的离合器踏板，所述设备包括：
-用于测取操作所述离合器的执行器所处执行器位置的装置，
-用于将执行器速度限制在所述执行器不得超过的最大容许执行器速度以内的装置，以便将由于过快闭合离合器而导致的扭矩峰值保持在预设的最大扭矩以下。
在所述设备的一个实施方式中，还设置有装置，该装置由转向轮的转向角和车辆速度确定与横向加速度相对应的横向加速系数，当车辆速度和转向角增大时，横向加速系数增大，其中，当横向加速系数增大时，最大容许执行器速度减小。
在所述设备的一个实施方式中，设置有装置，该装置由环境参数计算得出摩擦值修正系数，并且当摩擦值修正系数增大时，最大容许执行器速度增大。
在所述设备的一个设计方案中，如此设计上段中的装置，使得当存在与降雨强度成正比的下雨传感器信号时，摩擦值修正系数减小。
在所述设备的一个设计方案中，如此设计上上段中的装置，即该装置测取环境温度，并且当环境温度升高时，摩擦值修正系数增大。
在所述设备的一个实施方式中，如此设计所述用于根据环境参数获得摩擦值修正系数的装置，即该装置基于牵引力信号计算得出摩擦系数，其中，当摩擦系数减小时，摩擦值修正系数减小，并且当摩擦系数增大时，摩擦值修正系数增大。
在所述设备的一个实施方式中，如此设计所述用于根据环境参数获得摩擦值修正系数的装置，即该装置测取由机动车自重起算或超出机动车自重的载重量，并且当载重量增大时，摩擦值修正系数相应增大。
附图说明
以下结合附图说明本发明的实施例。在附图中：
图1示意性地示出一些集成的车辆部件、尤其是发动机、通过执行器操作的离合器和传动链，并且
图2示意性地示出可在控制设备内实施的、用于控制离合器或执行器的方法流程示意图。
在附图中相同或功能相同的构件和元件被标注以相同的附图标记。
具体实施方式
图1极为示意地示出一些车辆部件，包括发动机1、离合器2和传动链3。离合器2设计用于将发动机1与传动链3力传递地相连接。传动链3基本由变速器4和差速器5构成。差速器5将由发动机1产生的并且通过离合器2和变速器4传递到差速器5上的驱动功率分配给驱动轮6和7。驱动轮6和7在运转过程中在未示出的路面上滚动。在车轮6、7与路面之间存在着可变的摩擦系数R。由车轮6和7传递到路面上的扭矩MR1和MR2取决于摩擦系数R。
发动机1能够以可变的发动机转速nMot和可变的扭矩Mmot运转。在发动机1和离合器2之间安置有飞轮8，该飞轮8可以被设计为双惯量飞轮。飞轮8在其内部具有未示出的弹簧元件，该弹簧元件补偿了不规则的扭矩变化过程。发动机1具有发动机惯性力矩IM。飞轮8具有飞轮惯性力矩IS。
离合器2设计用于以未示出的方式通过摩擦连接来协调变速器输入转速nG与发动机转速nMot。变速器输入转速nG在此通过变速器输入转速传感器33测取。可选地，变速器输入转速nG能够在挂入档位已知的情况下也由车辆速度vFzg计算得出。发动机转速nMot通过发动机转速传感器32测取。
当离合器2闭合时，发动机1与变速器4传递扭矩地连接。当离合器2断开或分离时，在发动机1与变速器4之间不存在连接。
当离合器2快速闭合时，如果发动机1恰好以高于变速器输入转速nG的发动机转速nMot运行，则发动机1和飞轮8被紧急制动。当紧急制动时，发动机惯性力矩IM和飞轮惯性力矩IS使得导入传动链3的扭矩MAn骤然升高。该扭矩MAn只作用较短的时间，并且其可能大于可由发动机1长时间提供的发动机扭矩Mmot。扭矩MAn的骤然升高导致对传动链3和飞轮8的部件的加载。这种加载在传动链3和飞轮8的设计和尺寸确定中应被考虑到。这意味着，尤其传动链必须被设计用于这样的扭矩，相应安装的发动机1无法提供该扭矩用于驱动。
离合器2可以通过从动缸9被断开和闭合。从动缸9与主动缸10流体传导地相连接。主动缸10可以通过执行器11被操纵。执行器11可以由电动机连同安装于该电动机上的蜗杆传动装置构成。执行器11设计用于使主动缸10沿两个方向移动。通过主动缸10与从动缸9流体传导地连接，执行器11可以断开或闭合离合器2。离合器2以与执行器速度p’成正比的速度闭合。在执行器11上设置有位置传感器34。
执行器11可以通过控制设备12被控制。控制设备12与离合器踏板13数据传输地相连接。在正常运行时，控制设备12将由离合器踏板13产生的信号直接转换为执行器11的移动。通过按压和松开离合器踏板13，驾驶员能够以通常的方式控制离合器2。按照本发明规定，前述的扭矩峰值是这样消除的，即在牵引过程中在离合器耦合时，通过有针对性的、尤其在较长时间内对离合器2的缓慢地操作，而消减处于运动状态的构件的动能。相反地在惯性滑行过程中，其中发动机1以及飞轮8在离合器2闭合或正在闭合时与处于运动状态的传动链3联动，相应地速度被更缓慢地加速。由此，避免了在离合器过快耦合时传动链3以及飞轮8和离合器2的负载升高。
在控制设备12中可以执行在图2示意性示出的方法，以便控制控制离合器2而避免出现扭矩峰值。
在询问步骤14中，测取离合器踏板13的离合器踏板行程w。当离合器踏板13恰好被松开时，离合器踏板行程w在如果-就询问步骤29中由控制设备12直接传输给执行器11。在询问步骤30中，检查离合器踏板行程w目前是否小于短时间t之前(例如10ms前)的离合器踏板行程w(t)。如果离合器13被踩压，则w大于w(t)，并且离合器踏板行程w被直接传输给执行器11。
在询问步骤15中，测取执行器11的执行器位置p。在询问步骤16和17中，测取变速器输入转速nG和发动机转速nMot。在步骤18中，计算发动机转速nMot与变速器输入转速nG之间的差值。由执行器位置p和nG–nMot的差值，在特征曲线19中为每个在运行过程中可能的数值差值nG–nMot和每个执行器位置分配一个用于执行器11的最大容许执行器速度p’red。所述最大容许的执行器速度p’red在此仅在离合器2闭合时加以考虑(步骤29和30)。当差值nG–nMot较小时，即将出现的扭矩的骤然升高是较小的。在特征曲线19中，随着差值nG–nMot不断增大，执行器速度p’red逐渐减小。
在询问步骤20和21中，测取转向角dL和车辆速度vFzg。在步骤22中，由转向角dL和车辆速度vFzg计算得出横向加速系数L。横向加速系数L被认为是可能由传动链3内的扭矩波动而造成的、由于超过可由车轮6和7传递的力而导致的行驶状态的不稳定。在此，通过车轮6和7的驱动，纵向力作用在车轮6和7与路面之间(在此在图1中示例性示出力FL和FQ)。横向力FQ于此垂直地作用在车轮6和7与路面之间，此时车辆处于弯道或者恰好转向。在进行转向dL时，可传递的横向力FQ减小，此时可传递的纵向力FL增大。当离合器突然或快速耦合时，可能超过可传递的横向力FQ。车轮6和7此时可能从静摩擦转变为滑动摩擦，这应该能被牵引力控制设备捕捉到。当加速系数L增大时，在运算器23中减小最大容许的执行器速度p’red，使得不会超过可传递的横向力FQ。这种减小例如可以通过在运算器23中将加速系数L乘以执行器速度p’red而实现。运算器23输出至少由如前述计算所得的执行器速度p’red和横向加速系数L换算得到最大容许的执行器速度p’red1。此外，在运算器23中也可以考虑下述的摩擦值修正系数KR。
在步骤24中由环境参数计算出摩擦系数R。由摩擦系数R在摩擦系数特征曲线31中获得摩擦值修正系数KR。如运算器23中的加速系数L一样，摩擦值修正系数KR以适当的方式对降低执行器速度p’red1的计算产生影响。这种计算例如可以通过在运算器23中将摩擦值修正系数KR乘以执行器速度p’red而实现。降雨强度RI(在询问步骤25中测取)、环境温度Tumg(在询问步骤26中测取)、牵引力控制信号TR(在询问步骤27中测取)以及载重量mzu(在询问步骤28中测取)属于环境参数，这些环境参数在步骤24中在确定摩擦系数R时被获取。执行器11被如此控制，即当离合器踏板13没有被足够缓慢地操作时，也就是说当在离合器2上的直接转化导致大于预设的最大扭矩MMax的扭矩峰值时，使得该执行器11最高以执行器速度p’red1移动。
当驾驶员相对较快地松开离合器踏板13时，驾驶员随之会感知到这种影响。如果离合器踏板13被如此缓慢地松开，使得执行器11总之以小于最大容许执行器速度p’red1的速度p’移动，则不会产生驾驶员可感知的对执行器11或离合器2的影响。
虽然在前述说明中公开了一些本发明的可能的实施形式，应该理解的是，通过与所有所述的以及其它所有技术人员显而易见的技术特征和实施方式的可能的组合，而存在各种另外的实施形式的变形方案。还应理解的是，所述实施例应仅仅理解为不以任何方式对保护范围、可应用性和配置方式加以限制的示例。更确切地说，前述说明希望为技术人员展示一种适当的方式，用于实现至少一个示例性的实施方式。应理解的是，只要没有脱离权利要求所公开的保护范围，便可以对示例性的实施方式在元件的功能和设置方面进行大量的变形。
附图标记清单
1 发动机
2 离合器
3 传动链
4 变速器
5 差速器
6 驱动轮
7 驱动轮
8 飞轮
9 从动缸
10 主动缸
11 执行器
12 控制设备
13 离合器踏板
14 测取离合器踏板行程
15 测取执行器位置
16 测取变速器输入转速nG
17 测取发动机转速nMot
18 nG–nMot的差值
19 特征曲线
20 测取转向角度dL
21 测取车辆速度vFzg
22 计算得出横向加速系数L
23 执行程序
24 计算得出摩擦系数R
25 测取降雨强度RI
26 测取环境温度
27 测取牵引力控制信号TR
28 测取载重量mzu
29 如果-就逻辑运算器
30 w是否小于w(t)
31 摩擦系数特征曲线
32 发动机转速传感器
33 变速器输入转速传感器
34 执行器位置传感器
FL 纵向力
FQ 横向力
IM 发动机惯性力矩
KR 摩擦值修正系数
IS 飞轮惯性力矩
nG 变速器输入转速
nMot 发动机转速
Mmot 发动机扭矩
MMax 最大扭矩
MAn 扭矩峰值
R 摩擦系数
MR1 车轮6的扭矩
MR2 车轮7的扭矩
p 执行器位置
p’ 执行器的执行器速度
p’red 减小的执行器速度
p’red1 换算出的减小的执行器速度
w 当前离合器踏板行程
w(t) 数毫秒之前的离合器踏板行程

Claims (14)

1.一种用于控制机动车中的机电离合系统的方法，其中，所述机动车具有离合器(2)和与所述离合器(2)机械分离的离合器踏板(13)，所述方法具有以下步骤：
-测取操作所述离合器(2)的执行器(11)所处的执行器位置(p)，
-将执行器速度(p’)限制在所述执行器(11)不得超过的最大容许执行器速度(p’red)以内，以便将由于过快闭合离合器(2)而导致的扭矩峰值(MAn)保持在预设的最大扭矩(MMax)以下。
2.如权利要求1所述的方法，其中，由转向轮的转向角(dL)和车辆速度(vFzg)确定与横向加速度相对应的横向加速系数(L)，当车辆速度(vFzg)和转向角(dL)增大时，横向加速系数(L)增大，其中，当横向加速系数(L)增大时，最大容许执行器速度(p’red)减小。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，由环境参数计算得出摩擦值修正系数(KR)，并且当摩擦值修正系数(KR)增大时，最大容许执行器速度(p’red)增大。
4.如权利要求3所述的方法，其中，当存在与降雨强度成正比的下雨传感器信号(RI)时，摩擦值修正系数(KR)减小。
5.如权利要求3所述的方法，其中，测取环境温度(Tumg)，并且其中，当环境温度(Tumg)升高时，摩擦值修正系数(KR)增大。
6.如权利要求3所述的方法，其中，基于牵引力信号(TR)计算得出摩擦系数(R)，并且其中，当摩擦系数(R)减小时，摩擦值修正系数(KR)减小，并且当摩擦系数(R)增大时，摩擦值修正系数(KR)增大。
7.如权利要求3所述的方法，其中，测取超出机动车自重的载重量(mzu)，并且当载重量(mzu)增大时，摩擦值修正系数(KR)相应增大。
8.一种用于控制机动车中的机电离合系统的设备，其中，所述机动车具有离合器(2)和与所述离合器(2)机械分离的离合器踏板(13)，所述设备包括：
-用于测取操作所述离合器(2)的执行器(11)所处的执行器位置(p)的装置，
-用于将执行器速度(p’)限制在所述执行器(11)不得超过的最大容许执行器速度(p’red)以内的装置，以便将由于过快闭合离合器(2)而导致的扭矩峰值(MAn)保持在预设的最大扭矩(MMax)以下。
9.如权利要求8所述的设备，其中，设置有装置，该装置由转向轮的转向角(dL)和车辆速度(vFzg)确定与横向加速度相对应的横向加速系数(L)，当车辆速度(vFzg)和转向角(dL)增大时，横向加速系数(L)增大，其中，当横向加速系数(L)增大时，最大容许执行器速度(p’red)减小。
10.如权利要求8或9所述的设备，其中，设置有装置，该装置由环境参数计算得出摩擦值修正系数(KR)，并且当摩擦值修正系数(KR)增大时，最大容许执行器速度(p’red)增大。
11.如权利要求10所述的设备，其中，如此设计所述用于根据环境参数获得摩擦值修正系数(KR)的装置，使得当存在与降雨强度成正比的下雨传感器信号(RI)时，摩擦值修正系数(KR)减小。
12.如权利要求10所述的设备，其中，如此设计所述用于根据环境参数获得摩擦值修正系数(KR)的装置，即该装置测取环境温度(Tumg)，并且当环境温度(Tumg)升高时，摩擦值修正系数(KR)增大。
13.如权利要求10所述的设备，其中，如此设计所述用于根据环境参数获得摩擦值修正系数(KR)的装置，即该装置基于牵引力信号(TR)计算得出摩擦系数(R)，并且其中，当摩擦系数(R)减小时，摩擦值修正系数(KR)减小，并且当摩擦系数(R)增大时，摩擦值修正系数(KR)增大。
14.如权利要求10所述的设备，其中，如此设计所述用于根据环境参数获得摩擦值修正系数(KR)的装置，即该装置测取超出机动车自重的载重量(mzu)，并且当载重量(mzu)增大时，摩擦值修正系数(KR)相应增大。
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