DE102010053944A1 - Method for operating clutch system of motor vehicle, involves reducing control energy absorption of actuators during closing of clutch, if control energy amount exceeds critical control energy amount for actuators - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kupplungssystems mit mindestens einer Kupplung, die zum Übertragen eines Drehmoments in einem Antriebsstrang durch eine Stellenergie aufnehmende Aktorik geschlossen wird, die in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße, wie der Umgebungstemperatur, unterschiedlich angesteuert wird.The invention relates to a method for operating a clutch system having at least one clutch, which is closed for transmitting a torque in a drive train by a position energy absorbing actuators, which is controlled differently depending on a state variable, such as the ambient temperature.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb eines Kupplungssystems mit mindestens einer Kupplung, die zum Übertragen eines Drehmoments in einem Antriebsstrang durch eine Stellenergie aufnehmende Aktorik geschlossen wird, die in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße, wie der Umgebungstemperatur, unterschiedlich angesteuert wird, auch dann zu ermöglichen, wenn die Zustandsgröße, insbesondere die Umgebungstemperatur, extreme Werte, insbesondere extrem niedrige Werte, annimmt.The object of the invention is to enable the operation of a clutch system with at least one clutch, which is used to transmit a torque in a drive train by a position energy absorbing actuators, which is controlled differently depending on a state variable, such as the ambient temperature when the state variable, in particular the ambient temperature, assumes extreme values, in particular extremely low values.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Kupplungssystems mit mindestens einer Kupplung, die zum Übertragen eines Drehmoments in einem Antriebsstrang durch eine Stellenergie aufnehmende Aktorik geschlossen wird, die in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße, wie der Umgebungstemperatur, unterschiedlich angesteuert wird, dadurch gelöst, dass die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung reduziert wird, wenn die von der Aktorik zum Schließen der Kupplung in Abhängigkeit von der Zustandsgröße benötigte Stellenergiemenge eine für die Aktorik kritische Stellenergiemenge überschreitet. Dadurch wird dem Fahrer eines mit dem vorab beschriebenen Antriebsstrang ausgestatteten Kraftfahrzeugs die Möglichkeit gegeben, dass die Kupplung auch bei tiefen Temperaturen geschlossen werden kann, so dass der Fahrer mit dem Kraftfahrzeug anfahren und Gangwechsel vornehmen kann. Die Reduzierung der Stellenergieaufnahme der Aktorik kann unter Berücksichtigung aller sicherheitskritischen Abläufe zu einer verminderten Kupplungsdynamik führen. Allerdings wird durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass das Kupplungssystem durch die Bewegung und die Abwärme einer Brennkraftmaschine im Antriebsstrang auch bei tiefer Außentemperatur recht schnell soweit erwärmt wird, dass keine nennenswerten Dynamikeinschränkungen beziehungsweise Komforteinschränkungen zu spüren sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann verhindert werden, dass die Stellenenergie den für das Steuergerät kritischen Grenzwert erreicht, was zu einem Abschalten der Aktorik führen würde. Das Abschalten der Aktorik würde insbesondere ein Anfahren des Kraftfahrzeugs unmöglich machen.The object is achieved in a method for operating a clutch system with at least one clutch, which is closed for transmitting a torque in a drive train by a position energy absorbing actuators, which is controlled differently depending on a state variable, such as the ambient temperature, that the power consumption of the Aktorik when closing the clutch is reduced when the required by the actuators to close the clutch depending on the state variable job amount exceeds a critical for the actuators job site. As a result, the driver of a motor vehicle equipped with the drive train described above is given the option of being able to close the clutch even at low temperatures, so that the driver can approach the vehicle and change gears. The reduction of the power consumption of the actuators can lead to a reduced coupling dynamics taking into account all safety-critical processes. However, it is ensured by the inventive method that the clutch system is heated by the movement and the heat of an internal combustion engine in the drive train quite low even at low outside temperature far enough that no appreciable dynamics restrictions or comfort restrictions are felt. By means of the method according to the invention, it is possible to prevent the location energy from reaching the limit value critical for the control unit, which would lead to a shutdown of the actuators. Turning off the actuators would in particular make it impossible to start the motor vehicle.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung reduziert oder abgeschaltet wird, wenn ein Steuergeräte-Schutzmodell eine Warnung abgibt, dass die zum Schließen der Kupplung in Abhängigkeit von der Zustandsgröße benötigte Stellenergiemenge die für die Aktorik kritische Stellenergiemenge überschreitet. Die Aktorik kann zum Beispiel einen elektromechanischen Aktor, vorzugsweise einen Hebelaktor, umfassen, der durch einen Elektromotor betätigt wird, der mit Motorstrom betrieben wird. Der Motorstrom, der sich beim Betätigen der Kupplung einstellt, ist abhängig von der Bestromungsrichtung und von der Aktortemperatur. Die höchste Motorbestromung ergibt sich bei extrem tiefen Umgebungstemperaturen und schließender Kupplung. Bei extrem tiefen Umgebungstemperaturen, die zum Beispiel minus 30 Grad Celsius unterschreiten, kann eine für die Kupplungsbetätigung eingestellte maximale Stromgrenze erreicht werden, welche die für die Aktorik kritische Stellenergiemenge darstellt. Zum Schutz eines Steuergerätes kann ein Steuergerät-internes Schutzmodell verwendet werden, das die Endstufen und damit die Elektronik vor Überlast, das heißt vor einer unzulässig hohen elektrischen Energie schützt, indem es zuerst eine Warnung aussendet und als weitere erhöhte Reaktion die Endstufe stromfrei schaltet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein derartiges Stromfreischalten verhindert, so dass das Kupplungssystem auch bei extremen Umgebungstemperaturen noch betrieben werden kann.A preferred embodiment of the method is characterized in that the power consumption of the Aktorik when closing the clutch is reduced or turned off when a controller protection model emits a warning that required to close the clutch depending on the state variable Stellenergiemenge critical for the actuators Exceeds the amount of power. The actuator system may comprise, for example, an electromechanical actuator, preferably a lever actuator, which is actuated by an electric motor operated with motor current. The motor current, which is set when the coupling is actuated, depends on the direction of current supply and on the actuator temperature. The highest motor energization results at extremely low ambient temperatures and closing clutch. At extremely low ambient temperatures, for example, below minus 30 degrees Celsius, a set for the clutch actuation maximum current limit can be achieved, which represents the critical amount of power for the actuators. To protect a control unit, a controller-internal protection model can be used, which protects the power amplifiers and thus the electronics from overload, that is from an inadmissibly high electrical energy by first emitting a warning and as a further increased response, the power amplifier switches off. By the method according to the invention such a power disconnection is prevented, so that the coupling system can be operated even at extreme ambient temperatures.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungs-Sollposition von einer Kupplungs-Zielposition auf eine aktuelle Kupplungs-Istposition heruntergesetzt wird, um die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung zu reduzieren oder abzuschalten. Dadurch kann zum Beispiel ein Laderegler die Motorbestromung des Aktors der Aktorik derart absenken, dass sich die Endstufe entsprechend abkühlt und die Warnung für Überlast abgeschaltet wird. A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that a desired clutch position is lowered from a clutch target position to a current clutch actual position, in order to reduce or switch off the energy intake of the actuators when the clutch is engaged. As a result, for example, a charge controller can lower the motor current of the actuator of the actuator so that the output stage cools down accordingly and the warning for overload is switched off.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung solange reduziert oder abgeschaltet wird, bis die Warnung des Steuergeräte-Schutzmodells aufgehoben wird. Dadurch wird ein Abkühlen eines Elektromotors beziehungsweise einer Elektronikendstufe ermöglicht, mit dem beziehungsweise der ein Aktor, zum Beispiel ein Hebelaktor, der Aktorik betätigt wird, um die Kupplung zu schließen.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the power consumption of the Aktorik when closing the clutch is reduced or turned off until the warning of the ECU protection model is canceled. As a result, a cooling of an electric motor or an electronic power amplifier is made possible, with or an actuator, for example, a lever actuator, the actuator is actuated to close the clutch.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellenergie der Aktorik beim Schließen der Kupplung wieder erhöht wird, wenn die Warnung des Steuergeräte-Schutzmodells aufgehoben wird. Dadurch kann die Kupplung mit Hilfe der Aktorik weiter geschlossen werden, sobald der Elektromotor beziehungsweise die Elektronikendstufe ausreichend abgekühlt sind.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the setting energy of the actuator when closing the clutch is increased again when the warning of the ECU protective model is canceled. As a result, the coupling can be further closed by means of the actuators as soon as the electric motor or the electronics output stage have cooled sufficiently.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungs-Sollposition wieder auf die Kupplungs-Zielposition hochgesetzt wird, um die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung zu erhöhen. Eine entsprechende Routine zum Heruntersetzen und Wiederhochsetzen der Kupplungs-Sollposition kann in einer Steuergeräte-Software programmiert werden.A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that a desired clutch position is raised again to the clutch target position in order to increase the power consumption of the actuators when the clutch is engaged. A corresponding routine for downsizing and re-increasing the desired clutch position can be programmed in a control unit software.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung stufenweise reduziert beziehungsweise abgeschaltet und erhöht wird, bis die aktuelle Kupplungs-Istposition mit einer beziehungsweise der Kupplungs-Zielposition übereinstimmt. Durch Energieeintrag in die Kupplung und durch die Betätigung der Aktorik erwärmt sich das Kupplungssystem sehr schnell, wodurch die Energieaufnahme bei der Kupplungsbetätigung reduziert wird und schnell wieder die normale, komfortable Funktion des Kupplungssystems erreicht wird.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the power consumption of the Aktorik when closing the clutch is gradually reduced or turned off and increased until the current actual clutch position coincides with one or the target position coupling. By energy input into the clutch and the actuation of the actuator, the clutch system heats up very quickly, which reduces the energy consumption during clutch operation and quickly returns to the normal, comfortable function of the clutch system.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung durch ein Steuergerät reduziert beziehungsweise abgeschaltet und erhöht wird. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Sicherstellung der Verfügbarkeit des Kupplungssystems und damit des Fahrzeugs bei sehr tiefen Umgebungstemperaturen. Zudem kann, wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei der Auslegung der elektronischen Komponenten berücksichtigt wird, auf größere und leistungsstärkere Elektronik-Bauteile für das Steuergerät verzichtet werden, was Bauraum- und Kostenvorteile bringt.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the power consumption of the Aktorik when closing the clutch is reduced by a control unit or switched off and increased. An advantage of the method according to the invention is the assurance of the availability of the coupling system and thus of the vehicle at very low ambient temperatures. In addition, if the method according to the invention is taken into account in the design of the electronic components, larger and more powerful electronic components for the control unit can be dispensed with, which results in installation space and cost advantages.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellenergieaufnahme der Aktorik beim Schließen der Kupplung durch das Steuergerät reduziert beziehungsweise abgeschaltet und erhöht wird, indem ein Motorstrom durch das Steuergerät reduziert beziehungsweise abgeschaltet und erhöht wird. Das Reduzieren beziehungsweise Abschalten und Erhöhen des Motorstroms kann über einen Laderegler erfolgen.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the power consumption of the Aktorik when closing the clutch by the control unit is reduced or turned off and increased by a motor current is reduced by the control unit or switched off and increased. The reducing or switching off and increasing the motor current can be done via a charge controller.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom des Aktors zum Erhöhen und Reduzieren der Stellenergieaufnahme der Aktorik über das Steuergerät zwischen einem Ruhestrom und einem maximalen Motorstrom verstellt oder variiert wird. Der ganze Ablauf sollte mit einer entsprechenden Hysterese versehen sein, die entweder im Überlastmodell, oder aber in der anschließenden Systemreaktion hinterlegt ist.A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the motor current of the actuator for increasing and reducing the power consumption of the actuators via the control unit is adjusted or varied between a quiescent current and a maximum motor current. The entire process should be provided with a corresponding hysteresis, which is stored either in the overload model, or in the subsequent system reaction.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, an embodiment is described in detail.
Die einzige beiliegende Figur zeigt in drei übereinander angeordneten kartesischen Koordinatensystemen in aufsteigender Reihenfolge den Status eines Steuergeräts, den Motorstrom eines Kupplungsaktors und die Position des Kupplungsaktors beziehungsweise des Kupplungsmoments über der Zeit.The single accompanying figure shows in three stacked Cartesian coordinate systems in ascending order the status of a controller, the motor current of a clutch actuator and the position of the clutch actuator or the clutch torque over time.
In
Die Eigenschaften einer mechatronischen Kupplungsaktorik, insbesondere einer elektromechanischen Aktorik, sind temperaturabhängig, so dass bei tiefen Temperaturen eine deutlich größere Stellenergie als bei hohen Temperaturen benötigt wird. Das kann dazu führen, dass bei sehr tiefen Temperaturen, zum Beispiel kleiner als 30 Grad Celsius, der notwendige Stellenergiebedarf die für das Steuergerät zulässige maximale elektrische Energie überschreitet. In dem Fall kann ein Schutzmodell im Steuergerät die entsprechende Motorendstufe abschalten, um die elektronischen Komponenten zu schützen. Die Abschaltung des Steuergeräts schränkt die Verfügbarkeit des Kupplungssystems ein, so dass zum Beispiel keine Anfahrt des Fahrzeugs beziehungsweise kein Gangwechsel bei sehr tiefen Temperaturen möglich ist.The properties of a mechatronic Kupplungsaktorik, in particular an electromechanical actuators, are temperature-dependent, so that at low temperatures a much larger job energy is required than at high temperatures. This can lead to the fact that at very low temperatures, for example less than 30 degrees Celsius, the requisite power demand exceeds the maximum electrical energy allowed for the control unit. In the case, a protection model in the Control unit shut down the appropriate motor output stage to protect the electronic components. The shutdown of the control unit limits the availability of the clutch system, so that, for example, no approach of the vehicle or no gear change at very low temperatures is possible.
Dieser Nachteil wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch vermieden, dass durch eine neue Strategie eine Warnung des Steuergeräte-Schutzmodells bei der Ansteuerung des Kupplungsaktors berücksichtigt wird. Gibt das Steuergeräte-Schutzmodell eine Warnung aus, dann wird die Energieaufnahme bei der Ansteuerung reduziert, so dass die elektronischen Komponenten abkühlen können. Nach einer Abkühlphase wird die Warnung zurückgenommen und die Ansteuerung wird mit hoher Energie fortgesetzt.This disadvantage is avoided according to the method according to the invention in that a warning of the control device protection model in the activation of the clutch actuator is taken into account by a new strategy. When the controller protection model issues a warning, the power consumption during control is reduced, allowing the electronic components to cool down. After a cooling down phase, the warning is canceled and the activation is continued with high energy.
In
In
Ein wesentlicher Vorteil des in
Der ganze Ablauf sollte mit einer entsprechenden Hysterese versehen sein, die entweder im Überlastmodell oder aber in der anschließenden Systemreaktion hinterlegt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für elektromechanische Aktoren einsetzbar, sondern immer dann, wenn das veränderte Systemverhalten einer Aktorik, insbesondere bei tiefen Temperaturen, eine hohe Betätigungsenergie erfordert.The entire process should be provided with a corresponding hysteresis, which is stored either in the overload model or in the subsequent system reaction. The method according to the invention can be used not only for electromechanical actuators but also whenever the changed system behavior of an actuator system, especially at low temperatures, requires a high actuation energy.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- kartesisches KoordinatendiagrammCartesian coordinate diagram
- 22
- kartesisches KoordinatendiagrammCartesian coordinate diagram
- 33
- kartesisches KoordinatendiagrammCartesian coordinate diagram
- 1010
- Status eines SteuergerätsStatus of a controller
- 1111
- Sprunganforderungbranch request
- 1212
- Stufestep
- 1313
- Stufestep
- 1414
- Stufestep
- 1515
- Zielpositiontarget position
- 2020
- Motorstrommotor current
- 2121
- maximaler Motorstrommaximum motor current
- 2222
- Ruhestromquiescent current
- 3030
- IstpositionActual position
- 3131
- Zielpositiontarget position
- 3232
- Sollpositiontarget position
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102008053387 A1 [0002] DE 102008053387 A1 [0002]
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140214 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140214 |
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