CN116134234A - 用于控制液压单元的方法和具有由液压单元操纵的行星变速器的驱动单元 - Google Patents

用于控制液压单元的方法和具有由液压单元操纵的行星变速器的驱动单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制液压单元(100)的方法，所述液压单元具有由电动马达(M)运行的泵(101)以及抵抗弹簧元件(107)的作用加载摩擦离合器的、具有静液压地操纵的摩擦离合器的输出缸(104)，所述电动马达由控制单元控制，本发明还涉及一种具有至少一个液压单元(100)的驱动单元。本发明提出，将摩擦离合器的持续调整的接触点(TP)与输出缸(104)的当前确定的填充时刻相关联，并且当前确定的填充时刻根据电动马达(M)的驱动泵(101)的转子的旋转特征值的变化来确定。

Description

用于控制液压单元的方法和具有由液压单元操纵的行星变速器的驱动单元
技术领域
本发明涉及根据权利要求1和10的前序部分的方法和设备。
背景技术
从出版物DE 10 2009 055 065 A1中已知一种用于适配动力总成的离合器的输出缸的快速填充时间的方法。离合器的接触点根据压力值确定。
这种驱动单元、例如具有在可切换的变速器例如行星变速器连接在中间的情况下驱动机动车辆的驱动轮的电动马达的驱动单元，例如从出版物DD 278 307A和EP 2 597336 B1中已知。例如，为了切换行星变速器，行星变速器的部件、如齿圈和/或行星架借助于制动带以与壳体固定的方式固定，使得可以在具有和没有旋转的齿圈或行星架的情况下，从不同的扭矩路径切换不同的传动比。制动带的操纵可以以不同的方式借助于电动执行器或液压执行器例如借助于静液压地操纵的摩擦离合器进行。这种行星变速器的控制借助于控制对应的执行器的控制单元来进行。
发明内容
本发明的目的是，一种用于控制用于操纵摩擦离合器的液压单元的方法的改进方案，以及一种驱动单元、尤其机动车辆的车轮驱动装置的改进方案。本发明的目的尤其是，通过适配简单地并且在没有附加的传感器装置的情况下进行摩擦离合器的控制。
所述目的通过权利要求1和10的主题来实现。从属于权利要求1的权利要求描述权利要求1的主题的有利实施方式。
所提出的方法用于控制用于操纵摩擦离合器的液压单元，所述摩擦离合器例如用于机动车辆的两个或所有驱动轮上的车轮驱动装置的驱动单元。为此，提出一个中央的和/或多个分散的控制单元，所述控制单元控制驱动单元和各一个输出装置例如车轮驱动装置的变速器。
驱动单元优选地由电动马达驱动。电动马达可以设置成驱动式或能量回收式。在电动马达或者所述电动马达的转子的下游连接有至少两挡的行星变速器。行星变速器至少单级、优选地双级地构成。作为行星变速器的部件，设有至少一个太阳轮、齿圈和具有可转动并且在环周上分布设置的行星齿轮的至少一个行星架。行星齿轮分别与太阳轮和所属的齿圈啮合。根据部件的连接，行星变速器的部件例如第一级的太阳轮用作驱动装置，并且与转子固定连接。例如，不同级的两个行星架可以与输出装置连接，使得在没有旋转方向反向的情况下，不仅齿圈而且行星架可以优选交叉地且相反地与壳体连接，以便在驱动装置与输出装置之间设定两种不同的传动比。部件中的各两个部件可以与行星变速器的壳体固定地、即以与壳体固定的方式连接，用于切换行星齿轮变速器。
为此，静液压地操纵的摩擦离合器起作用，所述摩擦离合器以可以有效切换的方式设置在壳体与对应的部件之间。例如，齿圈可以借助于第一摩擦离合器并且单级或多级的行星变速器的行星架可以借助于第二摩擦离合器与壳体连接。摩擦离合器例如构成为强制性闭合的摩擦离合器，即摩擦离合器在流体静压下闭合，从而与壳体连接。在摩擦离合器的未操纵状态下，齿圈或行星架分别相对于壳体可转动地设置。为了实现大的传动比，摩擦离合器交替地闭合和断开。在切换行星变速器的情况下，在此以交叉的方式操纵摩擦离合器，即一个摩擦离合器断开，另一个摩擦离合器闭合。
摩擦离合器的静液压地操纵借助于由控制单元控制的液压单元来实现。液压单元包含压力供给装置、例如电运行的泵。两个摩擦离合器的两个液压单元都可以由一个共同的压力供给装置馈给。液压单元包含操纵摩擦离合器的输出缸，所述输出缸借助于压力管路与压力供给装置连接。在压力下，输出缸的输出缸活塞抵抗弹簧元件例如回位弹簧的作用轴向移位，由此在摩擦离合器中建立具有在壳体与行星变速器的相关部件之间设置的摩擦片和配对摩擦片的摩擦片组的摩擦接合。如果压力从输出缸排出，通过弹簧元件预紧的输出缸活塞移位到其静止位置中，并且摩擦离合器的摩擦接合被释放。为了控制输出缸中的压力，在压力供给装置与输出缸之间的压力管路中连接有由控制单元控制的例如电磁操纵的卸压阀。在第一切换位置中，卸压阀使输出缸与压力供给装置连接。在第二切换位置中，输出缸与无压力的油底壳连接。卸压阀优选地主动从第二切换位置抵抗复位弹簧切换到第一切换位置中。
为了借助于精确地彼此相协调的摩擦离合器装配行星变速器，需要精确了解摩擦离合器的接触点。在此表明，由于系统滞后，摩擦离合器开始传递扭矩的接触点和摩擦离合器开始不再传递扭矩的脱离点彼此分离，使得脱离点例如借助于根据经验确定的间距相对于持续调整的接触点单独确定和调整。
持续调整驱动单元的摩擦离合器的接触点或两个摩擦离合器的接触点，其方式为：将所述接触点与输出缸的填充时间的当前确定的填充时刻相关联，使得所属的摩擦离合器的接触点根据所属的填充时刻来识别。填充时间在此与输出缸的输出缸活塞的预设路径相关联，从而在几何上与接触点相关联。对应的换算保存在控制电动马达的控制单元中，并且可以根据经验确定并且例如保存为特性曲线、表格或公式。
接触点和输出缸的与所述接触点相关联的填充时刻在此根据电动马达的驱动泵的转子的旋转特征值的变化来确定。在此，使用如下效应：在经由摩擦离合器开始传递扭矩时，摩擦离合器借助于进一步填充的输出缸进一步接合，从而除了回位弹簧的预紧之外，输出缸活塞的移位实现摩擦离合器的摩擦片组的预紧，借此旋转特征值由于变化的负载而变化、例如减小。以所述方式，可以省去另外的传感器装置、例如压力管路中的具有对应的检测和评估软件的压力传感器，使得可以更成本有利地制造液压单元。
在此证明为有利的是，将用于驱动泵的电动马达的转子的加速度变化作为旋转特征值进行评估。在此，只要在接触点处在摩擦片组的摩擦片和配对摩擦片对接的情况下泵经受提高的负载，则转子的加速度就改变。
可以在没有另外的用于检测旋转特征值的传感器装置的情况下检测和处理转子的旋转特征值，其方式为：电动马达电子地换向，并且对换向的转速信息进行评估以用于确定为了调整接触点而持续地检测和评估的旋转特征值。
电动马达可以在确定接触点以外的运行时间期间被转速控制，其中所述电动马达至少在确定接触点期间以电压控制的方式例如在开环中运行。
为了能够独立于不由于接触点而改变的干扰变量来确定当前检测的旋转特征值，对作用于旋转特征值的环境影响进行补偿。例如，旋转特征值被温度补偿。这意味着，例如，由于温度变化而变化的黏度、管路横截面等得到补偿。为此，可以设置温度传感器，所述温度传感器与压力管路直接热连接，或者远离压力管路，例如设置在控制单元的电路板上，其中借助于温度模型反算液压流体的温度。
例如，可以根据电动马达的转速评估用作加速度变化的旋转特征值，以便例如补偿转子、泵等的惯性。
例如，可以根据液压单元的至少一个阀例如卸压阀的切换来评估旋转特征值，使得补偿例如没有完全打开的阀处的压力降。
例如，在具有确定数量的存储空间的FIFO数据寄存器中将当前确定的旋转特征值在确定接触点期间例如与控制单元的每个中断在时间上计时地相关联。旋转特征值在此被一个接一个地串行读入和前移，其中在每个时间周期确定寄存器的旋转特征值的总和。将所述总和分别与接触点的预设的总和值进行比较，并且在预设的总和值的情况下，确定对于接触点或所属的填充时刻或输出缸活塞位置重要的旋转特征值。
处于存储空间处的旋转特征值可以在此分别加载有专门针对存储空间预设的系数。例如，在寄存器中处于居中设置的存储空间处的旋转特征值可以在数值上施加有最小系数例如零，并且处于两个时间方向上与所述存储空间间隔开的存储空间的旋转特征值可以施加有在数值上增加的系数。通过总和值的所述串行进行的确定，可以确定旋转特征值接触点处的拐点，在所述拐点处，摩擦离合器的摩擦片和配对摩擦片的挤压在接触点处开始。从中得出，在接触点处，在输出缸的填充期间，在输出缸活塞的空行程的桥接的平缓增加之后，在到达所述拐点处的接触点的情况下，随着扭矩开始传递到摩擦离合器并且例如借助对应的切换将行星变速器的相关部件固定在其壳体上，旋转特征值陡地增加。
所描述的对所检测的旋转特征值的处理用于借助于FIR滤波器对旋转特征值进行滤波。
附图说明
本发明根据在图1至图4中示出的实施例详细阐述。附图示出：
图1示出示意性示出的用于操纵摩擦离合器的液压单元，
图2示出图1的泵的压力或电动马达的加速度关于时间的图表，
图3示出在确定图1的摩擦离合器的接触点期间电动马达的旋转特征值的FIR滤波器的示图，
以及
图4示出图1的摩擦离合器的接触点的确定的模拟。
具体实施方式
图1示意性地示出用于驱动单元的两个摩擦离合器中的一个摩擦离合器的液压单元100，所述驱动单元具有两个在交叉运行中切换行星变速器的传动比的摩擦离合器。针对摩擦离合器中的每一个摩擦离合器设置一个液压单元100。液压单元100包含由电子换向电动马达M的转子驱动的泵101，所述泵产生泵压力Pp。
卸压阀102设置在泵101与输出缸104之间的压力管路103中，并且一方面在输出缸104，另一方面以选择方式在泵101与无压力的油底壳105之间切换，使得输出缸104可以利用在孔板Gorif处下降到离合器压力Pc的泵压力Pp施加有流Qin或卸压。
输出缸活塞106在离合器压力Pc下抵抗弹簧元件107的作用移位，并且在用于填充输出缸104所需的填充时间Δt结束之后，在接触点TP处预紧未详细示出的摩擦离合器的具有比弹簧元件107更大的刚性的摩擦片组108。
如果在此打开的卸压阀102闭合，则输出缸104首先在填充时间Δt期间被填充，并且在此输出缸活塞106抵抗弹簧元件107的作用移位直至接触点TP，压力管路103中的离合器压力Pc在此缓慢但是连续地增加。如果输出缸活塞106或与所述输出缸活塞连接的构件在接触点TP处到达摩擦片组108，则压力管路103中的离合器压力Pc以更大的斜率提高，因为摩擦片组108附加地被预紧。摩擦离合器借助于摩擦片组108的摩擦片与配对摩擦片之间开始的摩擦接触而在接触点TP处开始传递扭矩，使得在具有更小的斜率的离合器压力Pc与具有更大的斜率的离合器压力Pc之间的过渡之后，输出缸104的填充时间基本上结束，并且信号，例如用于接触点TP的标志，可以保存在用于控制摩擦离合器的软件中。
为了在没有附加压力传感器的情况下确定离合器压力Pc的更小的斜率与更大的斜率之间的过渡处的接触点TP，对驱动泵101的电动马达M的负载的反应进行评估。为此，在填充时间Δt上，在摩擦离合器的操纵过程期间，根据用于电动马达的换向的传感器装置来评估旋转特征值例如电动马达M的转子的加速度的改变，其中电动马达M至少在填充时间Δt期间在开环中例如在预设固定电压的情况下运行。由于在到达接触点TP之后泵101的更大的负荷，离合器压力Pc的更小的斜率与更大的斜率之间的过渡可以根据转子在填充时间Δt上的加速度变化来识别并且在接触点的过渡处来确定。为了平整化噪声等，检测到的加速度变化的旋转特征值可以经受FIR滤波。
摩擦离合器优选地按照强制性闭合(normally open：常开)原理构成。这意味着，摩擦离合器在压力管路103中没有压力的情况下是断开的，在施加的离合器压力Pc下是闭合的。这又意味着，行星变速器的与所述摩擦离合器相关联的部件在压力下与壳体连接。
图2参考图1的液压单元100根据图表200示意性地示出离合器压力Pc和加速度A关于时间t的关系。只要卸压阀102闭合，则泵压力Pp引导到压力管路103中并且在孔板Gorif处下降至离合器压力Pc。在此，在时间t上以压力介质填充输出缸104，并且输出缸活塞106在填充时间Δt内抵抗弹簧元件107的作用移位，直至摩擦片组108的摩擦片和配对摩擦片在所检测的时间间隔Δtc内贴靠。由于相对于在填充时间Δt内的压力差ΔPf在利用压力差ΔPc预紧摩擦片组108之后大的刚性，泵101的负载发生变化，使得在电动马达M的转子上出现加速度变化ΔA。作为摩擦离合器的接触点的离散的填充时刻与所述加速度变化ΔA相关联，在所述接触点处，所述摩擦离合器开始传递扭矩。
图3参照图1的液压单元100示意性地示出，将FIR滤波器300应用于检测到的电动马达M的转子的加速度值，用于确定接触点TP。接触点TP沿着输出缸活塞106的增加的行程的方向关于填充时间Δt和摩擦片组在图2的时间间隔Δtc上的预紧力的一部分来确定，其方式为：具有在此五个存储空间302、303、304、305、306的寄存器301根据FIFO原理(first-in-first-out：先进先出)以在彼此跟随的中断中检测到的加速度值c4、c3、c2、c1、c0填充，并且根据具有有限脉冲响应的FIR滤波器300(FIR；finite impulse response filter：有限脉冲响应滤波器)的原理被评估。在此，如果由FIR滤波器300得到的值对应于被校准的大小，则识别到接触点TP或与所述接触点相关联的填充时间值。
在原理上示出用于例如确定图2的接触点TP的FIR滤波器300。具有值-6、-3、0、3、6的系数k4、k3、k2、k1、k0与在FIFO寄存器301的存储空间302、303、304、305、306处暂时存储的加速度值c4、c3、c2、c1、c0相关联。根据给定的公式在每个中断的情况下，由存储空间302、303、304、305、306的加速度值c4、c3、c2、c1、c0形成总和。如果所述总和对应于校准值，属于加速度值c2的填充时间值被采用为接触点TP。
图4参照前面的图示出在填充时刻t(TP)处的接触点TP的确定作为用于操纵摩擦离合器的液压单元100的模拟400。子图表I在曲线401中示出来自滤波器300在各一个中断确定的关于时间t的加速度值A(x)。加速度值A(x)的检测在填充时间Δt和时间间隔Δtc上进行，并且随后中断，因为在达到经由摩擦离合器可以传递的最大扭矩以后，在摩擦片组的对应预紧的情况下，泵101的转速n可以降低或关断，并且不存在可复现的加速度值A(x)。
只要加速度值A(x)低于界限值，例如加速度值A(TP)，或者加速度变化ΔA超过预设的界限值，则接触点TP就与填充时刻t(TP)相关联。
子图表II示出关于时间t的曲线402、403、404、405。关于时间t，曲线402示出电动马达M的转子的转速n，曲线403示出泵101的泵压力Pp，曲线404示出离合器压力Pc，曲线405示出电动马达M的转子的加速度A。曲线405的值用作借助于FIR滤波器300进行滤波的基础，如曲线401所示。其余曲线402、403、404仅供参考地示出，并且对于确定接触点TP不明确需要。
附图标记列表
100液压单元
101泵
102卸压阀
103压力管路
104输出缸
105油底壳
106输出缸活塞
107弹簧元件
108摩擦片组
200图表
300FIR滤波器
301寄存器
302存储空间
303存储空间
304存储空间
305存储空间
306存储空间
400模拟
401曲线
402曲线
403曲线
404曲线
405曲线
A加速度
A(x)加速度值
A(TP)加速度值
c0 加速度值
c1 加速度值
c2 加速度值
c3 加速度值
c4 加速度值
Gorif孔板
k0系数
k1系数
k2系数
k3系数
k4系数
M 电动马达
n 转速
Pc 离合器压力
Pp 泵压力
Qin流
TP接触点
t时间
t(TP)填充时刻
ΔA加速度变化
ΔPc压力差
ΔPf压力差
Δt填充时间
Δtc时间间隔。

Claims (10)

1.一种用于控制液压单元(100)的方法，所述液压单元具有由电动马达(M)运行的泵(101)以及抵抗弹簧元件(107)的作用加载摩擦离合器的、具有静液压地操纵的摩擦离合器的输出缸(104)，所述电动马达由控制单元控制，其特征在于，所述摩擦离合器的持续调整的接触点(TP)与所述输出缸(104)的当前确定的填充时刻(t(TP))相关联，并且所述当前确定的填充时刻(t(TP))根据所述电动马达(M)的驱动所述泵(101)的转子的旋转特征值的变化来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转特征值是加速度变化(ΔA)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电动马达(M)是电子换向的，并且对换向的传感器信息进行评估以用于确定所述旋转特征值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动马达(M)至少在确定所述接触点(TP)期间以电压控制的方式运行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对作用于所述旋转特征值的环境影响进行补偿。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述旋转特征值进行温度补偿。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，根据所述电动马达的转速(n)评估用作加速度变化(ΔA)的旋转特征值。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述液压单元(100)的至少一个阀的切换来评估所述旋转特征值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，借助于FIR滤波器(300)对所述旋转特征值进行滤波。
10.一种用于控制驱动单元、尤其机动车辆的车轮驱动装置的方法，所述驱动单元具有电动马达、连接在所述电动马达下游的至少两挡的行星变速器以及至少一个连接在所述行星变速器下游的输出装置，其中所述行星变速器的挡位借助于以与壳体固定的方式对所述行星变速器的各一个部件进行固定的、静液压地操纵的两个摩擦离合器切换，其中所述摩擦离合器分别借助于由控制单元控制的液压单元(100)操纵，所述液压单元具有由电动马达(M)驱动的泵(101)、抵抗弹簧元件(107)的作用加载所述摩擦离合器的输出缸(104)、在所述泵(101)与所述输出缸(104)之间的压力管路(103)中设置的卸压阀(102)，其特征在于，借助于根据权利要求1至9所述的方法对所述摩擦离合器的接触点(TP)进行持续调整。
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