CN113661340B - 用于压力调节的控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制油泵的马达的控制单元。所述控制单元包括：接收单元，所述接收单元设立用于接收期望压力；第一确定单元，所述第一确定单元设立用于，经由第一特征曲线族根据期望压力和马达的转数确定扭矩；第二确定单元，所述第二确定单元设立用于，经由第二特征曲线族根据所确定的扭矩确定马达相电流；和输出单元，所述输出单元设立用于，输出所确定的马达相电流。

Description

用于压力调节的控制单元

技术领域

本发明涉及一种用于控制油泵的马达的控制单元，所述油泵例如用于切换车辆中的离合器。

背景技术

由油泵、马达和控制装置组成的泵单元可以用于切换离合器。

一旦泵单元得到用于切换离合器的命令，就用变速器油填充泵单元。在填充离合器之后，在超过接合点之后构建所需的压力并且切换离合器。压力保持恒定直至以期望的方式释放离合器。关于这一点，接合点是离合器片刚好还接触的操作状态。

在现有技术中，经由马达电流迭代地借助于调节器计算用于切换离合器的压力。这例如在专利文献DE 10 2015 119 262 A1中可见，其中公开了用于通过借助于电马达驱动的泵产生的压力的装置。在DE 10 2015 119 262 A1中提出一种用于调节由泵产生的压力的调节装置，其具有调节器，所述调节器基于期望压力和实际压力之间的差确定调整变量。

经由马达电流借助于调节器求取压力在此是耗时的，因为必须迭代地计算要产生的压力。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是，经由马达电流快速地、低成本地、简单且直接地，即在不借助于调节器迭代地计算的情况下，设定期望压力。

该目的通过在权利要求1中限定的用于控制油泵的马达的控制单元实现。

用于控制油泵的马达的控制单元包括：接收单元，所述接收单元设立用于，接收期望压力；第一确定单元，所述第一确定单元设立用于，经由第一特征曲线族根据期望压力和马达的转数确定扭矩；和第二确定单元，所述第二确定单元设立用于，经由第二特征曲线族根据所确定的扭矩确定马达相电流。控制单元还包括输出单元，所述输出单元设立用于，输出所确定的马达相电流。

因此，基于所需求的期望压力输出所确定的马达相电流，所述马达相电流使油泵的马达运行为，使得产生等于所需求的期望压力的压力。在此，由于将期望压力直接转换为相应的马达相电流，不需要复杂的且耗时的调节方法，其迭代地经由马达电流计算压力。

根据一个优选的实施方式，控制单元附加地包括用于存储第一特征曲线族和第二特征曲线族的存储单元，其中第一特征曲线族示出期望压力、马达的转数和扭矩之间的相互关系，并且其中第二特征曲线族示出扭矩和马达相电流之间的相互关系。

因此，可以根据期望压力在不需要复杂的计算和不需要提供占空间且昂贵的调节装置的情况下设定马达相电流，以便产生所需求的压力。

根据一个优选的实施方式，接收单元还设立用于接收油温，其中基于油温选择第一特征曲线族和第二特征曲线族。

由此，可以更准确地确定马达相电流，因为在确定扭矩和基于扭矩确定马达相电流时考虑油温。

根据一个优选的实施方式，控制单元附加地包括第一安全单元，所述第一安全单元设立用于限制马达相电流。

因此，马达和泵单元的硬件可以通过相电流限制进行保护，所述硬件由控制单元、油泵和马达组成。

根据一个优选的实施方式，控制单元附加地包括第二安全单元，所述第二安全单元设立用于限制马达的转数。

因此通过转数限制引起噪声抑制。

根据一个优选的实施方式，第二安全单元设立用于，提高油泵的填充时间，以便限制马达的转数，其中填充时间表明通过油泵填充与油泵连接的单元的时长。

因此通过转数限制引起噪声抑制。

根据一个优选的实施方式，控制单元附加地包括第三安全单元，所述第三安全单元设立用于，限制施加到马达上的电池电流。

因此，马达和泵单元的硬件可以通过电池电流限制进行保护，所述硬件由控制单元、油泵和马达组成。

根据一个优选的实施方式，控制单元设立用于，控制变速器油泵。

根据一个优选的实施方式，控制单元设立用于，控制油泵，所述油泵用油填充与油泵连接的离合器以切换离合器。

因此，可以顺利地且正确地切换离合器。

本发明还涉及一种用于控制油泵的马达的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：接收期望压力；经由第一特征曲线族根据期望压力和马达的转数确定扭矩；经由第二特征曲线族根据所确定的扭矩确定马达相电流；和输出所确定的马达相电流。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施方式的用于控制油泵的马达的控制单元。

图2示出由控制单元和油泵的马达组成的泵单元的一个实例。

图3示出本发明的一个实施方式的切换过程的图表。

图4示出与压力、转数和温度相关的扭矩的示例的特征曲线族。

图5示出根据本发明的一个实施方式的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图详尽地描述本发明的优选的实施方式。在此，在不同的示图中，相同的或对应的元件分别用相同的或类似的附图标记表示。

本发明的将在下文中详细地描述的优选的实施方式参照用于控制油泵的马达的控制单元详尽地描述，所述控制单元例如用于切换车辆中的离合器。更准确地说，控制单元可以设立用于控制油泵，所述油泵用油填充与油泵连接的离合器以切换离合器。然而应注意的是，下面的说明仅包含实例而不应视为对本发明的限制。

图1示出根据本发明的一个实施方式的用于控制油泵的马达的控制单元100。下面详细地参照图1描述控制单元100。控制单元100可以设立用于，控制油泵，尤其变速器油泵。

控制单元100包括接收单元110、第一确定单元120、第二确定单元130和输出单元140。然而，控制单元100不包含压力传感器。

控制单元100的接收单元110接收期望压力，所述期望压力对于切换例如车辆的离合器是需要的。在此，期望压力的接收可以解释为用于切换离合器的命令。期望压力例如可以由变速器控制单元经由LIN或CAN通信等发送给控制单元100。

第一确定单元120从接收单元110接收期望压力并且经由第一特征曲线族根据期望压力和马达的转数确定扭矩。马达的转数例如连续地或在特定时间点传送给控制单元100，以便确定扭矩。

第二确定单元130接着经由第二特征曲线族根据所确定的扭矩确定马达相电流。由此可行的是，将经发送的期望压力经由所保存的特征曲线族转换为马达相电流。

例如，控制单元100包括存储单元(未示出)，其存储第一特征曲线族和第二特征曲线族。第一特征曲线族可以示出期望压力、马达的转数和扭矩之间的相互关系，并且第二特征曲线族可以示出扭矩和马达相电流之间的相互关系。期望压力、马达的转数和扭矩之间的相互关系以及扭矩和马达相电流之间的相互关系例如可以是线性的或是经由多项式内插的。由此可行的是，基于期望压力精确地、不复杂地且快速地确定马达相电流，其中马达相电流对于借助于油泵设定所需求的压力是需要的，所述压力等于例如在离合器处的期望压力。作为油泵例如可以使用变速器油泵。

例如当泵设有不同马达(或者相反)时，分离成第一特征曲线族和第二特征曲线族是有利的。在这种情况下，特征曲线族分别保持不变。然而如果这是不必要的，例如当可靠地提供仅一个变型形式时，那么可行的是，将这两个特征曲线族合并成一个特征曲线族。

此外，控制单元100包括输出单元，所述输出单元输出所确定的相电流。例如，将马达相电流输出给用于运行油泵的马达。

图2示出泵单元200的一个实例，所述泵单元包括控制单元、马达和油泵(未示出)。泵单元200在下文中参照图2详细描述。

泵单元200包括控制单元100和马达210，所述控制单元已参照图1详细描述，所述马达驱动油泵(未示出)。为了概览和简单起见，此处不再对控制单元100详细描述并且参照上文。

如已经详细说明的那样，控制单元100可以接收期望压力P_ref，所述期望压力例如可以视为用于借助于泵单元200的油泵和期望压力切换车辆中的离合器的命令。期望压力P_ref可以由接收单元110接收并且传送给第一确定单元120。为了概览，接收单元在图2中未示出，并且期望压力P_ref直接传送给第一确定单元120。此外，马达210的转数n传送至第一确定单元120。马达210的转数n在此可以连续地或在特定时间点发送给第一确定单元120。

一旦第一确定单元120获得期望压力P_ref和转数n，第一确定单元120就可以经由第一特征曲线族根据期望压力P_ref和转数n确定扭矩M_ref。在控制单元100中例如存储有不同的特征曲线族，其分别对于特定的油温示出期望压力、转数和扭矩之间的相互关系。期望压力、转数和扭矩之间的相互关系例如可以是线性的或经由多项式内插的。控制单元100，尤其控制单元100的接收单元110可以附加地接收油温作为另一输入变量，其中第一特征曲线族可以基于油温来选择。油温例如由用户传送给控制单元100，或者在油泵中测量油温并且随后传送给控制单元100。

一旦针对油温已经根据第一特征曲线族基于期望压力P_ref和转数n确定扭矩M_ref，就将扭矩M_ref传输给第二确定单元130，其中第二确定单元130借助于第二特征曲线族根据扭矩M_ref确定马达相电流。在控制单元100中例如保存有不同的特征曲线族，其分别针对特定的油温示出扭矩和马达相电流之间的相互关系。扭矩和马达相电流之间的相互关系例如可以是线性的或经由多项式内插的。由此，由用户输入或在油泵中测量的油温可以再用于选择第二特征曲线族。在考虑油温的情况下，可以更准确地进行马达相电流的确定。

当马达相电流已经被确定时，马达相电流可以输出给马达210，所述马达根据马达相电流驱动油泵。马达210的操控在图2中示出的实例中通过磁场定向控制(FOC)230进行。油泵例如对离合器进行填充，在所述离合器中构建用于切换离合器的压力。因为基于期望压力设定马达相电流，所以在离合器中快速地且简单地构建所需求的等于期望压力的压力，而不需要通过调节器迭代地进行计算。

为了附加地提高在泵单元中的安全性并且抑制马达处的噪声，控制单元可以包括一个或多个安全单元。安全单元例如可以限制马达相电流、马达的转数和/或施加在马达210上的电池电流。在此，可以存在不同的安全单元，其分别执行马达相电流限制、转数限制或电池电流限制，或者可以存在一个安全单元，所述安全单元执行马达相电流限制、转数限制和电池电流限制。

示例性的安全单元220在图2中给出，其执行马达相电流限制、转数限制和电池电流限制中的至少一个。安全单元220可以接收已经借助于第二特征曲线族确定的马达相电流并且可以附加地获得马达相电流的所允许的最大值Iph_Lim、连接电流/电池电流的所允许的最大值Idc_Lim和/或马达的转数的所允许的最大值n_Lim，所述连接电流/电池电流例如是直流并且施加到马达210上。，Iph_Lim的示例值是40A，Idc_Lim的示例值是20A，并且n_Lim的示例值是5000l/min。

最大值例如在制造泵单元时被确定并且输出给泵单元，或者可以动态地与用户的需求相关地在泵单元投入运行时个体地由用户确定并且输出给控制单元，尤其安全单元的控制单元。为了限制马达相电流，例如作为输入变量接收当前的相电流和泵单元的允许的所最大值Iph_Lim并且基于这些值输出新的马达相电流Iph_{Lim_}I_q*，所述新的马达相电流保证最大值Iph_Lim。为了限制电池电流，例如作为输入变量接收当前经计算的电池电流和泵单元的所允许的最大值Idc_Lim并且基于这些值输出新的马达相电流Idc_{Lim_}I_q*，所述马达相电流保证最大值Idc_Lim。

接着，安全单元220输出交付给其的值的最小值Iph_{Lim_}I_q*、Idc_{Lim_}I_q*和n_{Lim_}I_q*。在此，在图2中MIN()表示，确定所有所交付的值的最小值，并且将所交付的值的最小值作为新的马达相电流I_q*输出给例如FOC。为此，所交付的值例如被加权并且在值处于临界区域中时将该值进行限制。在多个值的情况下，检测最小的临界值并且输出至FOC。由此，其余所交付的值保持为低于其极限。针对限制所述值的情况，例如可以造成对功率的限制，使得必要时输出警报通知。

例如，有时需要不超过在连接插头处的预设的最大电流值，即最大电池电流值。在连接插头处的电流可以被限制为最大值Idc_Lim，以便尤其避免在马达泵单元加速运行时存在的电流峰值，所述电流峰值例如通过惯性矩引起。由此，可以改善泵单元的安全性和使用寿命。在连接插头处的最大电流值可以由泵单元的用户或制造商预设。

此外，可以相电流限制以保护马达和硬件防止过流。为此，将最大的相电流Iph_Lim传送给安全单元220，其中最大的相电流Iph_Lim例如由泵单元的用户或制造商预设。

为了减少泵单元中的噪声，可以借助于油泵降低在离合器的填充阶段中马达210的转数，如同对应于直至切换离合器的所允许的时间段所可行的那样。为此，马达的马达转数n在填充离合器时根据传送给安全单元220的最大的转数值n_Lim来调整。在获得启动信号时，马达例如可以首先无负荷地，根据其特征曲线启动至最大可行的转数。当直至切换离合器的所需的最大允许的时间段(也称为离合器的填充阶段)没有被充分利用时，转数可以通过安全单元220限制。相应地，填充时间可以提高至最大允许的时间(例如200ms)。由此，可以同时降低马达转数n。由于马达210的转数较小，由此产生较少噪声。

安全单元220于是可以根据相电流限制、连接电流限制和/或转数限制如上文所描述的那样将新的马达相电流Iq*输出给马达210，其中新的马达相电流可以与由第二特征曲线族确定的马达相电流不同。由此，可以改善泵单元的安全性和使用寿命并且降低噪声。

图3此时示出本发明的一个实施方式的填充过程的图表。填充过程针对借助于期望压力切换车辆中的离合器的实例来描述。在图3中示出的图表的x轴在此表示以毫秒[ms]为单位的时间并且y轴在此表示填充量、油压和连接电流/电池电流I(DC)或马达的转数。

当例如从泵单元的控制单元获得压力信号时，开始通过油泵填充离合器。压力信号被解释为用于切换离合器的命令并且可以对控制单元100处的期望值的接收。借助于接收压力信号，启动离合器的填充，其中离合器中的液位升高(也参见图3中的曲线“填充”)。一旦填充终止，那么离合器中的液位保持恒定(图3中在例如230ms之后)。

在接收压力信号之后，相电流I(rms)以及连接电流/电池电流I(DC)分别突然跳到最大值。在此，相电流或连接电流的最大值可以是最大可行的值或由用户或制造商经由安全单元如上文所描述那样设定的值，以便改善泵单元的安全性和使用寿命。相电流I(rms)在终止填充之后在目标值上保持恒定。

此外，泵单元的马达的转数在接收压力信号之后升高，其中转数在此例如被限制为每分钟大约3700转。由于在填充阶段期间对转数的限制，实现：离合器的填充可以在所允许的时长之内终止。所允许的用于填充离合器的时长在图5的实例中大约为230ms。如果希望限制马达的转数，以便例如降低噪声，那么可以将油泵的填充时间提高到最大允许的时长(例如230ms)，其中填充时间表明用于通过油泵填充与油泵连接的单元的时长，所述单元在此情况下即与油泵的连接的离合器。如果对离合器的填充终止，那么马达的转数保持恒定(在此例如每分钟大约1400转)。

此外，在填充离合器时在超过离合器的接合点之后，构建所需的压力，这造成离合器的切换。如在图3中所看到的那样，在例如210ms之后，超过接合点，即在离合器片刚好仍接触的操作状态，并且构建压力。在填充终止之后直至所期望地释放离合器，压力保持恒定。

此外，造成扭矩的提高，这也在填充终止之后保持恒定。

如果离合器被释放，那么所有在图3中作为曲线示出的变量回到其初始值(未示出)。

图4现在示出针对扭矩的与压力、转数和温度相关的示例的特征曲线族，其中特征曲线族在本实例中示出压力和扭矩线性之间的与转数和温度相关的相互关系。所述特征曲线族可以存储在泵单元的控制单元中并且作为第一特征曲线族与油温相关地被利用，以便确定扭矩M_ref。特征曲线族例如通过如下方式获得：在油温恒定时测量马达的转数、压力和扭矩并且与将其彼此相关地绘制到坐标系中。例如可以使用二维坐标系，这在转数恒定时表明压力和扭矩的相关性(或相应地在压力恒定时表明转数和扭矩的相关性)，或者可以使用三维坐标系，这表明压力、转数和扭矩的相关性。

一旦将所测量的值绘制到相应的坐标系中，就可以得到一条直线，所述直线在与所测量的值的偏差最小的情况下表明压力与扭矩和转数的线性相关性以及扭矩的线性相关性。由此产生的这些特征曲线族能够用于基于在特定油温下的压力和转数简单地且快速地确定扭矩。

对于第二特征曲线族重复相同的过程，以便得到扭矩和马达相电流之间的相互关系。

图5示出根据本发明的一个实施方式的控制方法的流程图。控制方法例如控制油泵的马达并且由上述控制单元实施。控制方法现在参照图5详细地描述。

在步骤S510中例如由控制单元100的接收单元110接收期望压力。

随后在步骤S520中，例如通过控制单元100的第一确定单元120经由第一特征曲线族根据期望压力和马达的转数确定扭矩。

接着，在步骤S530中，例如通过控制单元100的第二确定单元130经由第二特征曲线族根据所确定的扭矩确定马达相电流。

接着，在步骤S540中，例如通过控制单元100的输出单元140输出所确定的马达相电流。

上述控制单元可以包括总线、处理单元、存储器、ROM和通信接口。总线可以实现控制单元的单元之间的通信。处理单元可以包括处理器、微处理器或处理逻辑装置，它们可以编译和运行命令。存储器可以包括RAM或其他类型的动态存储设备，所述动态存储设备可以存储信息和软件命令以由处理单元运行。此外，存储器可以存储用于确定扭矩和马达相电流的特征曲线族。

控制单元可以执行之前所描述的运算和处理。控制单元借助于处理单元执行所述运算，运行包含在计算机可读介质中的软件命令。计算机可读介质可以定义为物理的或逻辑的存储设备。逻辑的存储设备可以是在各个物理存储器之内的存储区域或分布在多个物理存储设备上。

当在处理器上运行时，包含在存储器中的命令可以促使处理单元让处理器器执行上文所描述的运算和处理。替选地，可以代替软件命令或与软件命令组合地使用固定布线的电路，以便运行前述工序和/或处理。因此，前述实现不局限于硬件和软件的特殊组合。

如果使用术语“控制单元”，由此不受所述单元如何分布或组合限制。也就是说单元可以分布在各种软件和硬件部件或其他元件中。多个不同的元件也可以组合，以便实现所描述的功能性。

控制单元的元件可以在硬件、软件、现场可编辑门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、固件等中实现。

Claims (10)

1.一种用于控制油泵的马达的控制单元，所述控制单元包括：

接收单元，所述接收单元设立用于，接收期望压力；

第一确定单元，所述第一确定单元设立用于，直接经由第一特征曲线族根据所述期望压力和所述马达的转数确定扭矩；

第二确定单元，所述第二确定单元设立用于，直接经由第二特征曲线族根据所确定的扭矩确定马达相电流；和

输出单元，所述输出单元设立用于，输出所确定的马达相电流，

其中所述第一特征曲线族示出所述期望压力、所述马达的转数和所述扭矩之间的相互关系，并且

其中所述第二特征曲线族示出所述扭矩和所述马达相电流之间的相互关系。

2.根据权利要求1所述的控制单元，所述控制单元附加地包括：

用于存储第一特征曲线族和第二特征曲线族的存储单元。

3.根据权利要求1或2所述的控制单元，

其中所述接收单元还设立用于，接收油温，

其中基于所述油温选择所述第一特征曲线族和所述第二特征曲线族。

4.根据权利要求1或2所述的控制单元，所述控制单元附加地包括：

第一安全单元，所述第一安全单元设立用于，限制所述马达相电流。

5.根据权利要求1或2所述的控制单元，所述控制单元附加地包括：

第二安全单元，所述第二安全单元设立用于，限制所述马达的转数。

6.根据权利要求5所述的控制单元，其中

所述第二安全单元设立用于，提高所述油泵的填充时间，以便限制所述马达的转数，其中所述填充时间表明通过所述油泵填充与所述油泵连接的单元的时长。

7.根据权利要求1或2所述的控制单元，所述控制单元附加地包括：

第三安全单元，所述第三安全单元设立用于，限制施加到所述马达上的电池电流。

8.根据权利要求1或2所述的控制单元，

其中所述控制单元设立用于，控制变速器油泵。

9.根据权利要求1或2所述的控制单元，

其中所述控制单元设立用于，控制油泵，所述油泵用油填充与所述油泵连接的离合器以切换所述离合器。

10.一种用于控制油泵的马达的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

接收期望压力；

直接经由第一特征曲线族根据所述期望压力和马达的转数确定扭矩；

直接经由第二特征曲线族根据所确定的扭矩确定马达相电流；和

输出所确定的马达相电流，

其中所述第一特征曲线族示出所述期望压力、所述马达的转数和所述扭矩之间的相互关系，并且

其中所述第二特征曲线族示出所述扭矩和所述马达相电流之间的相互关系。