DE10139243B4 - Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überwachung eines elektromagnetisch betriebenen Aktors mit einer von einer ersten Steuereinheit (1) gesteuerten ersten Spule (2) zur Betätigung eines Ankers (3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine von einer zweiten Steuereinheit (4) gesteuerte zweite Spule (5) vorgesehen ist, dass die Spulen (2, 5) unabhängig voneinander angesteuert werden und dass mindestens eine Steuergrösse der ersten Steuereinheit (1) und mindestens eine Steuergrösse der zweiten Steuereinheit (4) von einer Auswerteeinheit (6) zur Fehlererkennung ausgewertet werden.method for monitoring an electromagnetically operated actuator with one of a first Control unit (1) controlled first coil (2) for actuating a Anchor (3), characterized in that at least one of a second control unit (4) controlled second coil (5) provided is that the coils (2, 5) controlled independently and that at least one control variable of the first control unit (1) and at least one tax quantity the second control unit (4) from an evaluation unit (6) to Error detection are evaluated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines elektromagnetisch betriebenen Aktors mit einer von einer ersten Steuereinheit gesteuerten ersten Spule zur Betätigung eines Ankers.The The invention relates to a method for monitoring an electromagnetic operated actuator with a controlled by a first control unit first coil for actuation an anchor.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kupplung oder Bremse zur Durchführung des Verfahrens.The The invention further relates to a clutch or brake for carrying out the Process.
Elektromagnetische
Aktoren mit zwei unabhängig
voneinander bestrombaren Spulen sind z.B. aus
Elektromagnetisch betriebene Aktoren sind beispielsweise elektromagnetisch betätigte Kupplungen oder Bremsen, die sich bei Nichtbestromung und bei Bestromung in einem von zwei möglichen Betriebszuständen befinden. Der eine Betriebszustand ist der gelöste Zustand einer Bremse oder Kupplung, der andere Betriebszustand stellt bei einer Bremse den Bremszustand und bei einer Kupplung den gekuppelten Zustand dar.electromagnetic operated actuators are, for example, electromagnetically actuated clutches or brakes that occur during non-energization and when energized in one of two possible operating conditions are located. The one operating state is the released state of a brake or Clutch, the other operating state is in a brake Braking and in a clutch the coupled state.
Beim Einsatz von Aktoren in sicherheitsrelevanten Bereichen muß der Aktor bei Stromausfall je nach Einsatzbereich automatisch in einen der beiden Betriebszustände übergehen und sicher in diesem Betriebszustand bleiben, der als betriebssicherer Zustand oder häufig auch mit dem Schlagwort „failsave" bezeichnet wird. Beispielsweise wird der Aktor bei Stromausfall mittels Federkraft in den betriebssicheren Zustand umgeschaltet.At the Use of actuators in safety-relevant areas must be the actor in case of power failure, depending on the application, automatically into one of the pass over to both operating states and stay safe in this operating condition, which is considered more reliable State or frequently also with the keyword "failsave" is called. For example, the actuator is in case of power failure by means of spring force switched to the fail-safe state.
Unentdeckte Fehler im Aktor, beispielsweise Windungsschlüsse, Übertemperaturen, Federbruch, zusätzliche Reibung oder eingedrungene Fremdkörper, können jedoch dazu führen, daß ein unvorhergesehener Wechsel in den betriebssicheren Zustand erfolgt.undiscovered Error in the actuator, for example, windings, overtemperatures, spring break, additional However, friction or ingress of foreign bodies, can cause an unforeseen Change to the fail-safe state takes place.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung eines elektromagnetisch betriebenen Aktors anzugeben, das rechtzeitig Fehler detektiert.It It is therefore an object of the invention to provide a method for monitoring specify an electromagnetically operated actuator in time Error detected.
Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrensmässig mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch, dass mindestens eine von einer zweiten Steuereinheit gesteuerte Spule vorgesehen ist, dass die Spulen unabhängig voneinander angesteuert werden und dass mindestens eine Steuergrösse der ersten Steuereinheit und mindestens eine Steuergrösse der zweiten Steuereinheit von einer Auswerteeinheit zur Fehlererkennung ausgewertet werden.The Invention solves this task procedurally with the features specified in claim 1 in that at least a coil controlled by a second control unit is provided, that the coils are independent are controlled by each other and that at least one control variable of the first control unit and at least one control variable of second control unit of an evaluation unit for error detection be evaluated.
Das erfindungsgemässe Verfahren sieht einen Aktor mit mindestens zwei Spulen vor, die unabhängig voneinander von je einer Steuereinheit angesteuert werden. In einer Auswerteeinheit wird mindestens eine Steuergrösse der ersten Steuereinheit und mindestens eine Steuergrösse der zweiten Steuereinheit zur Fehlererkennung ausgewertet.The invention Method provides an actuator with at least two coils, the independently be controlled by one each control unit. In a Evaluation unit is at least one control variable of the first control unit and at least one control variable evaluated the second control unit for error detection.
Besonders vorteilhaft ist es, für die Auswertung gleiche Steuergrössen auszuwählen.Especially it is advantageous for the evaluation of the same control variables select.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht für die beiden Steuereinheiten Zweipunktregler vor, deren Schaltzeitpunkte von der Auswerteeinheit mit einer Referenzgrösse verglichen werden. Weicht ein Schaltzeitpunkt von der Referenzgrösse ab, so wird ein Fehler angezeigt. Auf diese Weise lassen sich Fehler, verursacht durch Windungsschlüsse, detektieren, weil ein Windungsschluss die Zeitkonstante einer Spule verringert.A Embodiment of the inventive Procedure looks for the two control units two-position controller before, their switching times be compared by the evaluation with a reference size. differs a switching time from the reference size, so is an error displayed. In this way, errors can be caused by shorted turns, detect, because a short circuit the time constant of a coil reduced.
Die Schaltzeitpunkte der Zweipunktregler lassen sich zum Beispiel in vorteilhafter Weise von einem oder mehreren Microcontrollern mittels Zählroutinen erfassen.The Switching times of the two-point controller can be, for example, in Advantageously by one or more microcontrollers means Zählroutinen to capture.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass zur Fehlererkennung auch die Betriebsspannung für die Spulen in der Auswerteeinheit ausgewertet wird.A further embodiment of the inventive method provides that for error detection and the operating voltage for the coils is evaluated in the evaluation unit.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, einen Kraftsensor oder mehrere Kraftsensoren an vorgebbaren Stellen des Aktors anzubringen, um die an diesen Stellen herrschenden Kräfte zu messen. Die Ausgangssignale der Kraftsensoren werden zur Auswerteeinheit übertragen, wo sie zur Fehlererkennung ausgewertet werden. Beispielsweise kann mittels eines Kraftsensors die Stellung des Ankers im Aktor erfasst werden.A further embodiment of the inventive method provides a force sensor or a plurality of force sensors at predetermined locations of the Actuator to measure the forces prevailing at these locations forces. The output signals of the force sensors are transmitted to the evaluation unit, where they are evaluated for error detection. For example, can detected by means of a force sensor, the position of the armature in the actuator become.
Besonders gut für die Kraftsensoren eignen sich Dehnungsmessstreifen, weil sie nur geringe Abmessungen aufweisen und nahezu an jeder Stelle leicht anbringbar sind.Especially good for The force sensors are strain gauges because they only have small dimensions and light at almost any point are attachable.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht einen Induktionssensor zur Messung der Induktion im Luftspalt zwischen dem Anker und den Spulen vor. Die Messsignale des Induktionssensors werden ebenfalls in der Auswerteeinheit zur Fehlererkennung ausgewertet.A Further embodiment of the inventive method provides a Induction sensor for measuring the induction in the air gap between the Anchor and the coils in front. The measuring signals of the induction sensor are also evaluated in the evaluation unit for error detection.
Besonders vorteilhaft ist es, in der Auswerteeinheit die Schaltzeitpunkte der Zweipunktregler, die von den Kraftsensoren erfassten Kräfte und die vom Induktionssensor gemessene Induktion gleichzeitig zur Fehlererkennung auszuwerten, um einzelne Fehler möglichst sicher detektieren zu können.Especially It is advantageous in the evaluation unit, the switching times the two-position controller, the forces detected by the force sensors and The induction measured by the induction sensor simultaneously for error detection to evaluate individual errors as safely as possible to be able to.
Das erfindungsgemässe Verfahren sowie eine Kupplung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden anhand der Figuren nun näher beschrieben und erläutert.The invention Method and a coupling for carrying out the inventive method become closer by the figures described and explained.
In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:
In
der
Auf
einer Abtriebswelle
Es
können
z. B. auch an der Feder oder dem Federpaket
Der
Auswerteeinheit
In
Bei
bestromten Spulen
Bei
dem in den
Mittels
des Kraftsensors oder der Kraftsensoren
Mittels
des Induktionssensors
Die
Steuereinheiten
In
Über einem
Widerstand
Zum
Abgreifen der Schaltzeitpunkte bzw. der Schaltfrequenz ist der Ausgang
des Vergleichers
Der
Maximalwert und der Minimalwert des Stromes durch die Spule
Wenn
sich der Aktor in einem der beiden Betriebszustände – gekuppelt oder ausgekuppelt – befindet, ändert sich
die Induktivität
im Luftspalt
Durch Vergleich der Abfallzeiten mit den Referenzwerten, die den fehlerfreien Betriebszustand widerspiegeln, lässt sich feststellen, ob die Spule mit einem Fehler behaftet ist oder zu stark erwärmt ist. Durch den Vergleich der entsprechenden Werte beider Spulen mit einer möglichst hohen Wärmekopplung liegt bei Abweichungen vom Referenzwert ein Spulenfehler vor. Es ist diejenige Spule beschädigt oder mit einem Fehler behaftet, deren Frequenz abnormal ansteigt oder mit anderen Worten ausgedrückt, bei der die Zeit, in welcher der Strom vom maximalen Wert auf den minimalen Wert abfällt, stark verkürzt ist.By Comparison of the decay times with the reference values, the error-free State of operation reflects determine whether the coil is faulty or too hot is. By comparing the corresponding values of both coils with one as possible high heat coupling If there are deviations from the reference value, there is a coil error. It is that coil damaged or damaged with an error whose frequency increases abnormally or in other words, at which the time in which the current from the maximum value to the minimum value drops, greatly shortened is.
Durch Überwachung der Betriebsspannung und Auswerten der Zeit, in welcher der Strom durch die Spule vom minimalen zum maximalen Wert ansteigt, lässt sich feststellen, ob eine Spule unzulässig stark erwärmt wird.By monitoring the operating voltage and evaluating the time in which the current through the coil increases from the minimum to the maximum value, can be determine if a coil is unduly strong heated becomes.
Die Erfindung sieht mindestens zwei Spulen vor. Es können aber auch mehr als zwei Spulen eingesetzt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren, das eine Analyse der Fehler ermöglicht, ist sowohl für elektromechanisch betätigte Kupplungen als auch Bremsen oder andere Elektromagnete geeignet.The Invention provides at least two coils. But it can also be more than two Coils are used. The inventive method, the analysis the error allows is both electromechanical actuated Clutches as well as brakes or other electromagnets suitable.
- 11
- Steuereinheitcontrol unit
- 22
- SpuleKitchen sink
- 33
- Ankeranchor
- 44
- Steuereinheitcontrol unit
- 55
- SpuleKitchen sink
- 66
- Auswerteeinheitevaluation
- 77
- Kraftsensorforce sensor
- 88th
- Kraftsensorforce sensor
- 99
- Induktionssensorinductive sensor
- 1010
- Luftspaltair gap
- 1111
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1212
- Kupplungsscheibeclutch disc
- 1313
- Feder, FederpaketFeather, spring assembly
- 1414
- Kupplungswelleclutch shaft
- 1515
- Gehäusecasing
- 1616
- Wickelkörperbobbin
- 1717
- Andruckfederpressure spring
- 1818
- Stirnverzahnungspur gearing
- 1919
- Vergleichercomparator
- 2020
- Transistortransistor
- 2121
- FreilaufdiodeFreewheeling diode
- 2222
- ReferenzspannungsquelleReference voltage source
- 2323
- Messwiderstandmeasuring resistor
- 2424
- Widerstandresistance
- 2525
- Potentiometerpotentiometer
- 2626
- Betriebsspannungoperating voltage
Claims (22)
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DE19833102A1 (en) * | 1997-08-15 | 1999-02-18 | Borg Warner Automotive | Control solenoid e.g. doubly working pressure regulation solenoid |
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- 2001-08-09 DE DE10139243A patent/DE10139243B4/en not_active Expired - Fee Related
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