DE102019118226A1 - Actuator device - Google Patents

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Marco Grethel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung mit einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung zur Betätigung zumindest einer hydraulischen Betätigungskomponente, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer von einem Elektromotor (M) angetriebenen Pumpe und einer Steuereinrichtung (1) mit einem Hauptversorgungspfad (2) zur Versorgung und Steuerung des Elektromotors (M) mittels eines Steuergeräts und einer Leistungselektronik. Um im Falle einer Störung im Hauptversorgungspfad (2) eine Minimalfunktion der hydraulischen Betätigungskomponente zu erhalten, ist ein dem Hauptversorgungspfad (2) parallel angeordneter Nebenversorgungspfad (3) sowie eine Überwachungseinrichtung (8) zur Erkennung einer Störung des Hauptversorgungspfads (2) und Aktivierung des Nebenversorgungspfads (3) bei einer Störung vorgesehen.The invention relates to an actuator device with an electrohydraulic actuation device for actuating at least one hydraulic actuation component, in particular in a drive train of a motor vehicle with a pump driven by an electric motor (M) and a control device (1) with a main supply path (2) for supplying and controlling the electric motor (M) by means of a control unit and power electronics. In order to maintain a minimum function of the hydraulic actuation component in the event of a fault in the main supply path (2), a secondary supply path (3) arranged parallel to the main supply path (2) and a monitoring device (8) for detecting a fault in the main supply path (2) and activating the secondary supply path are required (3) provided in the event of a fault.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung mit einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung zur Betätigung zumindest einer hydraulischen Betätigungskomponente, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe und einer Steuereinrichtung mit einem Hauptversorgungspfad zur Versorgung und Steuerung des Elektromotors mittels eines Steuergeräts und einer Leistungselektronik.The invention relates to an actuator device with an electrohydraulic actuation device for actuating at least one hydraulic actuation component, in particular in a drive train of a motor vehicle with a pump driven by an electric motor and a control device with a main supply path for supplying and controlling the electric motor by means of a control unit and power electronics.

Gattungsgemäße Aktoreinrichtungen dienen der Betätigung von hydraulischen Betätigungskomponenten. Im Rahmen der fortschreitenden Konzepte einer zeitweisen Stilllegung der Brennkraftmaschine aus ökologischen Gründen werden Aktoreinrichtungen vorgesehen, deren Pumpe oder Pumpen zur Versorgung einer Betätigungshydraulik unabhängig von einem dauerhaften Betrieb mittels der Brennkraftmaschine ausgebildet sind. Hierzu sind die Pumpen jeweils von einem Elektromotor angetrieben, der mittels eines Steuergeräts je nach Leistungsbedarf der hydraulischen Betätigungseinrichtung elektronisch kommutiert und mittels einer Leistungselektronik mit elektrischer Energie versorgt wird. Aus der Druckschrift DE 10 2017 130 495 A1 ist beispielsweise ein CVT-Getriebe bekannt, dessen ein Umschlingungsmittel zwischen sich verspannende Scheibensätze mittels einer Aktoreinrichtung elektrohydraulisch betätigt werden. Die Aktoreinrichtung ist eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe wie Hydraulikpumpe, die die Scheibensätze hydraulisch vorspannt. Der Elektromotor ist mittels eines Hauptversorgungspfads mit einer Leistungselektronik und einer elektronischen Kommutierung gesteuert. Bei einer Störung des Hauptversorgungspfads besteht die Gefahr einer unzureichenden Vorspannung der Scheibensätze mit einem Rutschen des Umschlingungsmittels auf den Scheibensätzen.Actuator devices of the generic type serve to operate hydraulic actuation components. As part of the advancing concepts of a temporary shutdown of the internal combustion engine for ecological reasons, actuator devices are provided whose pumps are designed to supply an actuating hydraulic system independently of a permanent operation by means of the internal combustion engine. For this purpose, the pumps are each driven by an electric motor, which is electronically commutated by means of a control unit depending on the power requirement of the hydraulic actuating device and is supplied with electrical energy by means of power electronics. From the pamphlet DE 10 2017 130 495 A1 For example, a CVT transmission is known, the one belt of which is actuated electro-hydraulically by means of an actuator device. The actuator device is a pump driven by an electric motor, such as a hydraulic pump, which hydraulically preloads the pulley sets. The electric motor is controlled by means of a main supply path with power electronics and electronic commutation. If the main supply path is disturbed, there is a risk of insufficient pretensioning of the pulley sets with the belt slipping on the pulley sets.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Aktoreinrichtung. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine ausfallsichere Aktoreinrichtung vorzuschlagen.The object of the invention is to develop an actuator device. In particular, the object of the invention is to propose a fail-safe actuator device.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.The object is achieved by the subject matter of claim 1. The claims dependent on claim 1 reproduce advantageous embodiments of the subject matter of claim 1.

Die vorgeschlagene Aktoreinrichtung enthält eine hydraulische Betätigungseinrichtung, beispielsweise mit einer in einem Steuergerät implementierten Steuereinrichtung, eine von diesem gesteuerte elektrohydraulische Pumpe mit einer von dieser mit Druck versorgten hydraulischen Strecke, mit den Druck beziehungsweise einen Volumenstrom eines in der hydraulischen Strecke enthaltenen Druckmittels einstellenden und schaltenden Ventilen wie Schalt- und/oder Proportionalventilen, Blenden, Kühleinrichtungen, Filtereinrichtungen und/oder dergleichen zur Betätigung zumindest einer hydraulischen Betätigungskomponente. Die zumindest eine Betätigungskomponente kann beispielsweise aus einem Betätigungszylinder insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gebildet sein. Beispielsweise kann die Betätigungskomponente aus zumindest zwei Betätigungszylindern zur Vorspannung eines Umschlingungsmittels zwischen zwei Scheibensätzen eines CVT-Getriebes, aus einem Betätigungszylinder einer Reibungskupplung oder zwei Betätigungszylindern einer Doppelkupplung, aus zumindest einem Schaltzylinder zur Schaltung eines Gangs beziehungsweise einer Gangpaarung einer Schaltmuffe eines automatisierten Schaltgetriebes, aus einem Betätigungszylinder einer Trennkupplung zwischen einer Elektromaschine und einem Antriebsteil eines hybridischen Antriebsstrangs und/oder dergleichen gebildet sein.The proposed actuator device contains a hydraulic actuation device, for example with a control device implemented in a control device, an electrohydraulic pump controlled by the latter with a hydraulic system supplied with pressure, with valves which adjust and switch the pressure or a volume flow of a pressure medium contained in the hydraulic system such as switching and / or proportional valves, screens, cooling devices, filter devices and / or the like for actuating at least one hydraulic actuation component. The at least one actuation component can be formed, for example, from an actuation cylinder, in particular in a drive train of a motor vehicle. For example, the actuation component can consist of at least two actuation cylinders for preloading a belt between two sets of pulleys of a CVT transmission, an actuation cylinder of a friction clutch or two actuation cylinders of a double clutch, of at least one shift cylinder for shifting a gear or a gear pairing of a shift sleeve of an automated gearbox, from a Actuating cylinder of a separating clutch between an electric machine and a drive part of a hybrid drive train and / or the like can be formed.

Die von dem Elektromotor angetriebene Pumpe ist zur Versorgung und Steuerung des Elektromotors mit dem Steuergerät und einer Leistungselektronik wirksam elektrisch verbunden. Um bei einer Störung des Hauptversorgungspfads beispielsweise wegen einer Störung wie beispielsweise eines Resets eines Mikroprozessors wie Mikrokontrollers und/oder einer Baugruppe des den Hauptversorgungspfad intelligent steuernden Steuergeräts den Ausfall der Steuerung des Elektromotors und damit einen Ausfall der hydraulischen Betätigung der zumindest einen Betätigungskomponente und damit eine Schädigung der von dieser betätigten Einrichtung zu vermeiden, ist ein dem Hauptversorgungspfad parallel angeordneter Nebenversorgungspfad sowie eine Überwachungseinrichtung zur Erkennung einer Störung des Hauptversorgungspfads und Aktivierung des Nebenversorgungspfads bei einer Störung vorgesehen. Hierdurch kann eine Störung der Aktoreinrichtung im Wesentlichen mittels einer Redundanz im elektrischen Teil der Aktoreinrichtung kompensiert werden. Auf zusätzliche mechanische Absicherungen in der hydraulischen Betätigungseinrichtung, beispielsweise die Funktion beeinträchtigende Federvorspannungen und dergleichen kann dabei verzichtet werden.The pump driven by the electric motor is effectively electrically connected to the control unit and power electronics for supplying and controlling the electric motor. In the event of a malfunction in the main supply path, for example due to a malfunction such as a reset of a microprocessor such as a microcontroller and / or an assembly of the control device intelligently controlling the main supply path, the failure of the control of the electric motor and thus failure of the hydraulic actuation of the at least one actuation component and thus damage To avoid the device actuated by this, a secondary supply path arranged parallel to the main supply path and a monitoring device for detecting a fault in the main supply path and activating the secondary supply path in the event of a fault are provided. In this way, a fault in the actuator device can be compensated for essentially by means of a redundancy in the electrical part of the actuator device. Additional mechanical safeguards in the hydraulic actuation device, for example spring preloads and the like that impair the function, can be dispensed with.

Die Überwachungseinrichtung kann dabei beispielsweise in Form eines sogenannten Watch-Dogs erfolgen, welcher wesentliche Betriebsgrößen des Hauptversorgungspfads erfasst, auswertet und gegebenenfalls den Nebenversorgungspfad aktiviert. Auf diese Weise wird eine redundante Steuerung des Elektromotors vorgesehen, wobei dessen Versorgung alternativ im Normalbetrieb über den Hauptversorgungspfad und im Störbetrieb über den Nebenversorgungspfad erfolgt.The monitoring device can take the form of a so-called watch dog, for example, which records and evaluates essential operating parameters of the main supply path and, if necessary, activates the secondary supply path. In this way, a redundant control of the electric motor is provided, with its supply alternatively taking place in normal operation via the main supply path and in malfunctioning operation via the secondary supply path.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung kann eine Kommutierung des Elektromotors über den Hauptversorgungspfad abhängig von einer Leistungsanforderung der Pumpe elektronisch gesteuert sein, so dass mittels eines „intelligenten“ Microcontrollers des Steuergeräts ein normaler, feingeregelter Betrieb des Elektromotors vorgesehen werden kann. Über den Nebenversorgungspfad kann zur einfachen und robusten Ausbildung der Steuerung des Elektromotors ein elektrischer Betrieb des Elektromotors bei einer vorgegebenen Leistung vorgesehen sein. Hierbei kann der Elektromotor mittels der Leistungselektronik des Hauptversorgungspfads oder mittels einer separaten Leistungselektronik mit elektrischer Energie versorgt sein. Ein Betrieb des Elektromotors im Nebenversorgungspfad kann ohne eine dem Hauptversorgungspfad entsprechende Feinkommutierung und Regelung bei einer vorgegebenen konstanten Drehzahl des Rotors des Elektromotors vorgesehen sein. Hierdurch wird neben dem einfachen Aufbau des Nebenversorgungspfads ein bauteilsicherer Betrieb des Nebenversorgungspfads ermöglicht werden.According to an advantageous embodiment of the actuator device, commutation of the Electric motor can be electronically controlled via the main supply path depending on a power requirement of the pump, so that normal, fine-regulated operation of the electric motor can be provided by means of an “intelligent” microcontroller of the control device. For a simple and robust design of the control of the electric motor, electrical operation of the electric motor at a predetermined power can be provided via the secondary supply path. The electric motor can be supplied with electrical energy by means of the power electronics of the main supply path or by means of separate power electronics. An operation of the electric motor in the secondary supply path can be provided without a fine commutation and regulation corresponding to the main supply path at a predetermined constant speed of the rotor of the electric motor. In addition to the simple structure of the secondary supply path, this enables component-safe operation of the secondary supply path.

Das Steuergerät kann alle Bauteile des Hauptversorgungspfads und des Nebenversorgungspfads innerhalb eines einzigen Gehäuses enthalten. Alternativ können Bauteile des Hauptversorgungspfads und des Nebenversorgungspfads in getrennten Gehäusen oder innerhalb eines Gehäuses mechanisch getrennt voneinander vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Kommutierung und Regelung des Elektromotors im Hauptversorgungspfad in getrennten Bausteinen des Steuergeräts vorgesehen sein. Die Leistungselektronik des Hauptversorgungspfads kann von dem Nebenversorgungspfad genutzt sein. Alternativ kann für den Nebenversorgungspfad eine separate Leistungselektronik vorgesehen sein. Der Nebenversorgungspfad kann in einem vom Steuergerät elektrisch getrennt ausgebildeten Baustein vorgesehen sein. Beispielsweise können der Hauptversorgungspfad und der Nebenversorgungspfad von derselben Stromquelle, beispielsweise einem Niederspannungs- oder Hochvoltakkumulator gegebenenfalls entsprechender Transformation auf eine Arbeitsspannung betrieben sein. Alternativ können der Haupt- und der Nebenversorgungspfad von unterschiedlichen Stromquellen speisbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann zum vollständig autarken Betrieb des Nebenversorgungspfads eine auf die in der Regel kurzzeitige und geringe elektrische Leistungsanforderung des Nebenversorgungspfads angepasste Stromquelle geringer Kapazität, beispielsweise ein kleiner Akkumulator, ein Leistungskondensator und/oder dergleichen vorgesehen sein.The control device can contain all components of the main supply path and the secondary supply path within a single housing. Alternatively, components of the main supply path and of the secondary supply path can be provided in separate housings or mechanically separated from one another within a housing. For example, commutation and regulation of the electric motor in the main supply path can be provided in separate modules of the control device. The power electronics of the main supply path can be used by the secondary supply path. Alternatively, separate power electronics can be provided for the auxiliary supply path. The secondary supply path can be provided in a module that is electrically separated from the control device. For example, the main supply path and the secondary supply path can be operated by the same power source, for example a low-voltage or high-voltage accumulator, possibly with a corresponding transformation to a working voltage. Alternatively, the main and the secondary supply path can be designed to be fed by different current sources. For example, a power source of low capacity, for example a small accumulator, a power capacitor and / or the like, adapted to the generally short-term and low electrical power requirement of the auxiliary supply path, can be provided for completely self-sufficient operation of the auxiliary supply path.

Desweiteren kann einer Störung des Hauptversorgungspfads durch einen Abfall einer Versorgungs- und/oder Steuerleitung des Hauptversorgungspfads zwischen dem Elektromotor und dem Steuergerät begegnet werden, indem Hauptversorgungspfad und Nebenversorgungspfad mittels unterschiedlicher Steckverbindungen zwischen einem Motorgehäuse des Elektromotors und Versorgungskabeln sowie Steckverbindungen zwischen den Versorgungskabeln und dem Steuergerät verbunden sind. Hierbei kann der Abfall eines Steckers des Hauptversorgungspfads durch die Überwachungseinrichtung erkannt und der Nebenversorgungspfad aktiviert werden. Ein Abfall eines Steckers des Nebenversorgungspfads kann überwacht und beispielsweise mittels eines Fehlerspeichereintrags in einen Fehlerspeicher des Steuergeräts dokumentiert und gegebenenfalls mittels eines Warnsignals dem Fahrer angezeigt werden.Furthermore, a disruption of the main supply path through a drop in a supply and / or control line of the main supply path between the electric motor and the control unit can be countered by connecting the main supply path and secondary supply path by means of different plug connections between a motor housing of the electric motor and supply cables and plug connections between the supply cables and the control unit are. Here, the failure of a plug of the main supply path can be recognized by the monitoring device and the secondary supply path can be activated. A drop in a plug of the auxiliary supply path can be monitored and documented, for example, by means of a fault memory entry in a fault memory of the control unit and, if necessary, indicated to the driver by means of a warning signal.

Eine vom Hauptversorgungspfad und/oder vom Nebenversorgungspfad genutzte Leistungselektronik ist in bevorzugter Weise als den Elektromotor mit dreiphasiger Wechselspannung versorgender Dreiphasenwechselrichter, beispielsweise als B6-Brücke ausgebildet.Power electronics used by the main supply path and / or the secondary supply path are preferably designed as a three-phase inverter supplying the electric motor with three-phase alternating voltage, for example as a B6 bridge.

Um bei einer von einem Ausfall der elektrischen Energie des Hauptversorgungspfads verursachten Störung auch einem Ausfall elektrisch betätigter Ventile zwischen der hydraulischen Pumpe und der zumindest einen Betätigungskomponente entgegenzuwirken, können zwischen der Pumpe und der zumindest einen Betätigungskomponente angeordnete Ventile im stromlosen Zustand durchschaltend ausgebildet sein. Alternativ können die Ventile mit einer dem Nebenversorgungspfad zugeordneten Stromquelle betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Absicherungsmanagement derart ausgelegt sein, dass der Hauptversorgungspfad und der Nebenversorgungspfad unterschiedlich elektrisch abgesichert sind. Zumindest die für einen ausfallgesicherten Betrieb der Aktoreinrichtung notwendigen elektrisch betätigten Ventile können separat oder zusammen mit dem Nebenversorgungspfad abgesichert sein. Gemäß einer vorteilhaften Umsetzung einer redundanten Motoransteuerung eines Elektromotors zur Bereitstellung einer Schutzfunktion/Notlauffunktion für den Antriebsstrang soll ein Schutz der mechanischen Komponenten vorgesehen werden, der für die Funktionssicherheit der Aktoreinrichtung und des von diesem betätigten Antriebsstrangs unproblematisch ausgebildet ist. Diese Schutz-/Notlauffunktion ist kostengünstig und energiesparend durch Implementierung einer Redundanz auf dem elektrischen Teil der Aktoreinrichtung ausgebildet.In order to counteract a failure of electrically operated valves between the hydraulic pump and the at least one actuation component in the event of a malfunction caused by a failure of the electrical energy of the main supply path, valves arranged between the pump and the at least one actuation component can be designed to be switched in the de-energized state. Alternatively, the valves can be operated with a power source assigned to the secondary supply path. Alternatively or in addition, a protection management can be designed in such a way that the main supply path and the secondary supply path are electrically protected differently. At least the electrically operated valves required for fail-safe operation of the actuator device can be protected separately or together with the auxiliary supply path. According to an advantageous implementation of a redundant motor control of an electric motor to provide a protective function / emergency function for the drive train, protection of the mechanical components is to be provided which is designed to be unproblematic for the functional reliability of the actuator device and the drive train operated by it. This protection / emergency function is cost-effective and energy-saving by implementing a redundancy on the electrical part of the actuator device.

Für einzelne Antriebsstränge werden mittels der vorgeschlagenen Aktoreinrichtung beispielsweise folgende Betriebszustände bereitgestellt:

  • - bei einem CVT-Getriebe ist eine Aufrechterhaltung der Anpressung des Umschlingungsmittels an den Scheibensätzen vorgegeben, zumindest bis eine Last an dem Umschlingungsmittel abgebaut ist,
  • - die Funktionssicherheit des Antriebsstrangs wird aufrechterhalten, bis eine Traktionsmaschine des Antriebsstrangs, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, ein hybridischer Antrieb mit Brennkraftmaschine und Elektromaschine oder ein rein elektrischer Antrieb kein Moment mehr überträgt beziehungsweise entsprechend heruntergeregelt ist,
  • - eine Getriebeeingangswelle eines Teilantriebsstrangs eines Doppelkupplungsgetriebes ermöglicht bei geschlossener zugehöriger Reibungskupplung einen Notbetrieb in einem kleinen eingelegten Gang, beispielsweise dem zweiten Gang, so dass im Notbetrieb zumindest ein rudimentäres Antriebsmoment ohne ansonsten gegebenenfalls auftretende Lastwechselreaktionen bereitgestellt werden kann,
  • - gegebenenfalls durch Einlegen einer in dem Notbetrieb einer beispielsweise hydraulisch betätigten, im nicht belasteten Zustand geöffneten Parksperre, wenn ein Betrieb des Elektromotors im Nebenversorgungspfad möglich ist.
For example, the following operating states are provided for individual drive trains by means of the proposed actuator device:
  • - In the case of a CVT transmission, the pressure of the belt on the pulley sets is to be maintained, at least until a load on the belt is removed,
  • - the functional reliability of the drive train is maintained until a traction machine of the drive train, for example an internal combustion engine, a hybrid drive with internal combustion engine and electric machine or a purely electric drive no longer transmits any torque or is regulated down accordingly,
  • - A transmission input shaft of a partial drive train of a dual clutch transmission enables emergency operation in a small engaged gear, for example the second gear, when the associated friction clutch is closed, so that at least a rudimentary drive torque can be provided in emergency operation without any load change reactions that might otherwise occur,
  • - If necessary, by engaging a parking lock, which is opened in the emergency operation of a, for example, hydraulically actuated, in the unloaded state, if the electric motor can be operated in the secondary supply path.

Für den normalen Betrieb über den Hauptversorgungspfad wird die Aktoreinrichtung beispielsweise mittels eines sogenannten Power-on-Demand-Systems, also bei einer Leistungsentfaltung auf Anforderung eine präzise Drehzahl- und Positionsregelung betrieben, um in einer angeschlossenen hydraulischen Betätigungseinrichtung vorgegebene Volumeninkremente des Druckmittels verschieben zu können. Hierfür wird eine aufwendige und intelligente Motorregelung eingesetzt. Hierzu werden die Kommutierung und die Regelung des Elektromotors in unterschiedlichen Bausteinen realisiert. Die Regelung wird dabei zusammen mit weiteren Funktionsbausteinen einer Software zum Betrieb der Aktoreinrichtung in einem leistungsstarken Mikrocontroller implementiert. Die Software kann Überwachungsfunktionen ausführen, die ihrerseits über einen weiteren Hardwarebaustein, den so genannten Watch-Dog, überwacht werden. Dieser Mikrocontroller kann weitere Bausteine enthalten, die beispielsweise die notwendigen Spannungsniveaus aus der Versorgungsspannung ableiten sowie die Eingangsfilterung des Bordnetzes und die Kommunikation sicherstellen. Für einfachere Aufgaben, etwa eine reine Drehzahlstellung einer Pumpe im Nebenversorgungspfad existieren vereinfachte Bausteine, die die Spannungsbereitstellung, die Steuerung und eine einfache Kommutierung beinhalten.For normal operation via the main supply path, the actuator device is operated, for example, by means of a so-called power-on-demand system, i.e. precise speed and position control when power is developed on request, in order to be able to shift predetermined volume increments of the pressure medium in a connected hydraulic actuating device. A complex and intelligent motor control is used for this. For this purpose, the commutation and the regulation of the electric motor are implemented in different modules. The regulation is implemented in a powerful microcontroller together with further function modules of software for operating the actuator device. The software can carry out monitoring functions, which in turn are monitored via a further hardware component, the so-called watch dog. This microcontroller can contain other modules that, for example, derive the necessary voltage levels from the supply voltage and ensure the input filtering of the vehicle electrical system and the communication. For simpler tasks, such as simply setting the speed of a pump in the auxiliary supply path, there are simplified modules that contain voltage supply, control and simple commutation.

Ein solcher Baustein zur Bereitstellung des Nebenversorgungspfads wird parallel zum entsprechenden Funktionsumfang des Hauptversorgungspfades geschaltet und im Falle eines Ausfalls oder Resets des Mikrocontrollers zeitaktuell durch den Watch-Dog beziehungsweise bei Ausbleiben eines von diesem ausgegebenen Kontrollsignals aktiviert.Such a module for providing the secondary supply path is connected in parallel to the corresponding functional scope of the main supply path and activated by the watchdog in the event of a failure or reset of the microcontroller or if a control signal issued by it fails to appear.

Beispielsweise kann dieser Baustein des Nebenversorgungspfads eine fest vorgegebene Drehzahl des Elektromotors für eine vorgegebene Zeit mit zumindest einfacher Blockkommutierung steuern, sodass zumindest ein sich bereits drehender Rotor des Elektromotors am Drehen gehalten wird. Durch eine dazugehörige Verschaltung etwa in der von der Pumpe beaufschlagten Betätigungseinrichtung kann ein sicherer Zustand, der nicht stromlos erreicht beziehungsweise gehalten werden kann, weiterbetrieben werden, bis entweder der Hauptversorgungspfad neu gestartet wird oder der Antriebsstrang mit der Aktoreinrichtung beziehungsweise das Kraftfahrzeug mit diesem beziehungsweise dessen Bauteile einen sicheren Betriebszustand erreicht haben. Die beiden Ansteuerungspfade können dabei gemäß einer entsprechenden elektrischen Verschaltung auf eine B6-Brücke des Elektromotors zugreifen.For example, this module of the secondary supply path can control a fixed predetermined speed of the electric motor for a predetermined time with at least simple block commutation, so that at least one rotor of the electric motor that is already rotating is kept rotating. An associated circuitry, for example in the actuating device acted upon by the pump, allows a safe state that cannot be reached or maintained without current to be operated until either the main supply path is restarted or the drive train with the actuator device or the motor vehicle with this or its components have reached a safe operating state. The two control paths can access a B6 bridge of the electric motor in accordance with a corresponding electrical connection.

In einer weiteren Redundanzstufe kann der Nebenversorgungspfad über eine redundante Stromversorgung über eine eigene Eingangsbeschaltung und Entstörung, sowie eine eigene Absicherung der Versorgung im Sicherungskasten des Kraftfahrzeugs verfügen. Um auch den Fehlerfall des Abfallens eines zwischen dem Steuergerät und dem Elektromotor angeordneten Steckers absichern zu können, kann vorzugsweise die Versorgung des Nebenversorgungspfades über eine eigene Kabelverbindung und einen eigenen Stecker vorgesehen sein. In diesem Fall wirken die beiden Stromversorgungen parallel auf die B6-Brücke.In a further redundancy level, the secondary supply path can have a redundant power supply via its own input circuit and interference suppression, as well as its own protection of the supply in the fuse box of the motor vehicle. In order to be able to protect against failure of a plug arranged between the control unit and the electric motor, the supply of the auxiliary supply path can preferably be provided via a separate cable connection and a separate plug. In this case, the two power supplies act in parallel on the B6 bridge.

Eine beispielhafte Anwendung der vorgeschlagenen Aktoreinrichtung dient der Betätigung eines CVT-Getriebes. Die Aktoreinrichtung dient dabei dem Schutz der Getriebekomponenten wie Umschlingungsmittel und Scheibensätze, indem bei einem Auftreten einer Störung ein schlagartig abfallender Hydraulikdruck vermieden wird. Über die Verschaltung der Ventile der hydraulischen Betätigungseinrichtung wird die Druckregelung des Variators bei einer Störung zu einer Volumenstromregelung über eine eingebaute Blendenwirkung der Regelventile in deren Stromlosstellung. Es stellt sich über die Blenden in Verbindung mit der konstant gehaltenen Drehzahl des Pumpenantriebsmotors ein festes Druckverhältnis zwischen beiden Scheibensätzen ein, sodass ein Rutschen des Umschlingungsmittels, beispielsweise einer Kette verhindert wird. Gleichzeitig verstellt sich je nach Ausgangsdruckverhältnis die Übersetzung des CVT-Getriebes optimalerweise in Richtung einer schnelleren Übersetzung um ein Überdrehen der Traktionsmaschine sowie übermäßige Beschleunigungsrucke zu vermeiden. In einer weiteren Anwendung kann ein Antriebsstrang mit mehreren Kupplungen für verschiedene Übersetzungen sein, beispielsweise mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit mehrgängiger Getriebeeingangswelle, mit einem dezidierten Hybridgetriebe (DHT), mit einem Stufenautomat oder dergleichen mit der vorgeschlagenen Aktoreinrichtung betrieben werden, sodass über dessen Verschaltung bei einer Störung eine vom Drehzahlniveau sichere Übersetzung erreicht wird, wodurch der plötzliche vollständige Verlust des Antriebsmomentes vermieden wird, der sonst den sicheren Zustand definiert. Hierdurch wird zumindest eine Fahrt des Kraftfahrzeugs zur nächsten Werkstatt oder das Verlassen einer unmittelbaren Gefahrensituation, beispielsweise ein Ausfall auf einer Autobahn ohne Standstreifen oder auf einem Bahnübergang ermöglicht.An exemplary application of the proposed actuator device is used to actuate a CVT transmission. The actuator device serves to protect the transmission components such as belts and pulley sets by avoiding a sudden drop in hydraulic pressure in the event of a malfunction. Via the interconnection of the valves of the hydraulic actuation device, the pressure control of the variator in the event of a fault becomes a volume flow control via a built-in diaphragm effect of the control valves in their currentless position. A fixed pressure ratio is established between the two sets of pulleys via the diaphragms in connection with the constant speed of the pump drive motor, so that the belt, for example a chain, is prevented from slipping. At the same time, depending on the output pressure ratio, the ratio of the CVT gearbox is optimally adjusted in the direction of a faster ratio to avoid over-revving the traction machine and excessive acceleration jolts. In a further application, a drive train can be with several clutches for different ratios, for example with a double clutch transmission with a multi-speed transmission input shaft, with a dedicated hybrid transmission (DHT), with a Multi-stage automatic or the like can be operated with the proposed actuator device, so that a gear ratio that is safe from the speed level is achieved via its interconnection in the event of a fault, thereby avoiding the sudden complete loss of the drive torque, which otherwise defines the safe state. This at least enables the motor vehicle to travel to the nearest workshop or to leave an immediate dangerous situation, for example a breakdown on a motorway without hard shoulder or on a level crossing.

Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt eine Schaltskizze einer störungsgesicherten Steuerung für eine Aktoreinrichtung.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the single figure. This shows a circuit diagram of a fail-safe control for an actuator device.

Die Figur zeigt die Steuereinrichtung 1 zur Steuerung einer Aktoreinrichtung. Die Steuerung und Regelung erfolgt im regulären Betrieb über den Hauptversorgungspfad 2 und bei einer vorliegenden Störung über den Nebenversorgungspfad 3. Der Hauptversorgungspfad 2 wird mittels der Stromquelle S1 mit elektrischer Energie versorgt. Mittels der elektrischen Energie der Stromquelle S1 wird der Mikrokontroller 4 betrieben und der B6-Treiber 5 versorgt. Der Mikrokontroller 4 und der B6-Treiber 5 sind als unterschiedliche Hardwarebausteine ausgebildet. Die Steuerung des B6-Treibers 5 zur Kommutierung des mittels der drei Phasen u, v, w von dem Dreiphasenwechselrichter 6 mit Spannung versorgten Elektromotors M einer elektrohydraulisch arbeitenden Pumpe der Aktoreinrichtung erfolgt anhand der von dem Mikrokontroller 4 erfassten Drehkennwerte des Rotationssensors 7, beispielsweise mehrerer winkelversetzt angeordneter Hallsensoren. Der Mikrokontroller 4 bestimmt die Kommutation anhand einer Leistungsanforderung der Pumpe beispielsweise von einem übergeordneten Getriebesteuergerät und regelt entsprechende Drehzahlen mittels des B6-Treibers 5 zur Einstellung der angeforderten Leistung.The figure shows the control device 1 for controlling an actuator device. Control and regulation takes place in regular operation via the main supply path 2 and in the event of a fault via the secondary supply path 3 . The main supply path 2 is by means of the power source S1 supplied with electrical energy. Using the electrical energy from the power source S1 becomes the microcontroller 4th operated and the B6 driver 5 provided. The microcontroller 4th and the B6 driver 5 are designed as different hardware modules. The control of the B6 driver 5 for commutation of the means of the three phases u , v , w from the three-phase inverter 6th powered electric motor M. an electrohydraulically operating pump of the actuator device takes place on the basis of that of the microcontroller 4th recorded rotation parameters of the rotation sensor 7th , for example, several Hall sensors arranged at an offset angle. The microcontroller 4th determines the commutation on the basis of a power requirement from the pump, for example from a higher-level transmission control unit, and regulates the corresponding speeds using the B6 driver 5 to adjust the requested service.

Die relevanten Betriebsdaten zum Betrieb des Elektromotors M werden von der Überwachungseinrichtung 8, beispielsweise einem Watchdog überwacht. Ein Funktionssignal der Überwachungseinrichtung 8 wird von dem Steuerbaustein 9 des Nebenversorgungspfads 3 erfasst und ausgewertet. Wird anhand des Funktionssignals eine Störung des Hauptversorgungspfads 2 erkannt, aktiviert sich der Nebenversorgungspfad 3 und der Steuerbaustein 9 erzeugt ein einfaches Steuersignal zur elektrischen Kommutierung des Elektromotors mittels eines Zugriffs auf den Dreiphasenwechselrichter 6. Aufgrund des Steuersignals wird der Elektromotor M mittels der Phasen u, v, w auf eine konstant vorgegebene Drehzahl kommutiert, bis der Hauptversorgungspfad 2 wiederhergestellt ist oder ein Kraftfahrzeug mit einem von der Aktoreinrichtung betätigten Antriebsstrang sich in einem gesicherten Betriebszustand befindet. Der Nebenversorgungspfad 3 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel von der Stromquelle S2, die von der Stromquelle S1 getrennt, beispielsweise separat abgesichert und/oder mittels einer eigenen Stromversorgung betrieben ist, versorgt.The relevant operating data for operating the electric motor M. are from the monitoring device 8th , for example monitored by a watchdog. A function signal from the monitoring device 8th is from the control module 9 of the secondary supply path 3 recorded and evaluated. If, based on the function signal, there is a disruption of the main supply path 2 recognized, the secondary supply path is activated 3 and the control module 9 generates a simple control signal for electrical commutation of the electric motor by means of access to the three-phase inverter 6th . Due to the control signal, the electric motor will M. by means of the phases u , v , w commutates to a constant predetermined speed until the main supply path 2 is restored or a motor vehicle with a drive train actuated by the actuator device is in a secured operating state. The secondary supply path 3 is in the embodiment shown from the power source S2 coming from the power source S1 separately, for example, separately fused and / or operated by means of its own power supply.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SteuereinrichtungControl device
22
HauptversorgungspfadMain supply path
33
NebenversorgungspfadSecondary care path
44th
MikrokontrollerMicrocontroller
55
B6-TreiberB6 driver
66
DreiphasenwechselrichterThree phase inverter
77th
RotationssensorRotation sensor
88th
ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
99
SteuerbausteinControl module
MM.
ElektromotorElectric motor
S1S1
StromquellePower source
S2S2
StromquellePower source
uu
Phasephase
vv
Phasephase
ww
Phasephase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017130495 A1 [0002]DE 102017130495 A1 [0002]

Claims (9)

Aktoreinrichtung mit einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung zur Betätigung zumindest einer hydraulischen Betätigungskomponente, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer von einem Elektromotor (M) angetriebenen Pumpe und einer Steuereinrichtung (1) mit einem Hauptversorgungspfad (2) zur Versorgung und Steuerung des Elektromotors (M) mittels eines Steuergeräts und einer Leistungselektronik, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (1) ein dem Hauptversorgungspfad (2) parallel angeordneter Nebenversorgungspfad (3) sowie eine Überwachungseinrichtung (8) zur Erkennung einer Störung des Hauptversorgungspfads (2) und Aktivierung des Nebenversorgungspfads (3) bei einer Störung vorgesehen ist.Actuator device with an electrohydraulic actuation device for actuating at least one hydraulic actuation component, in particular in a drive train of a motor vehicle, with a pump driven by an electric motor (M) and a control device (1) with a main supply path (2) for supplying and controlling the electric motor (M) by means of of a control device and power electronics, characterized in that in the control device (1) a secondary supply path (3) arranged parallel to the main supply path (2) and a monitoring device (8) for detecting a fault in the main supply path (2) and activating the secondary supply path (3) is provided in the event of a fault. Aktoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommutierung des Elektromotors (M) über den Hauptversorgungspfad (2) abhängig von einer Leistungsanforderung der Pumpe elektronisch oder über den Nebenversorgungspfad (3) elektrisch bei einer vorgegebenen Leistung vorgesehen ist.Actuator device according to Claim 1 , characterized in that the electric motor (M) is commutated electronically via the main supply path (2) depending on a power requirement of the pump or electrically via the secondary supply path (3) at a predetermined output. Aktoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommutierung und Regelung des Elektromotors (M) im Hauptversorgungspfad (2) in getrennten Bausteinen des Steuergeräts und in dem Nebenversorgungspfad (3) in einem vom Steuergerät elektrisch getrennt ausgebildeten Steuerbaustein (9) vorgesehen ist.Actuator device according to Claim 2 , characterized in that a commutation and regulation of the electric motor (M) is provided in the main supply path (2) in separate modules of the control device and in the secondary supply path (3) in a control module (9) which is electrically separated from the control device. Aktoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Hauptversorgungspfad (2) und Nebenversorgungspfad (3) von unterschiedlichen Stromquellen (S1, S2) speisbar sind.Actuator device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the main supply path (2) and secondary supply path (3) can be fed by different power sources (S1, S2). Aktoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Hauptversorgungspfad (2) und Nebenversorgungspfad (3) mittels unterschiedlicher Steckverbindungen zwischen einem Motorgehäuse des Elektromotors (M) und dem Steuergerät verbunden sind.Actuator device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the main supply path (2) and secondary supply path (3) are connected by means of different plug connections between a motor housing of the electric motor (M) and the control unit. Aktoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Hauptversorgungspfad (2) als auch der Nebenversorgungspfad (3) denselben, den Elektromotor (M) mit dreiphasiger Wechselspannung versorgenden Dreiphasenwechselrichter (6) verwenden.Actuator device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that both the main supply path (2) and the secondary supply path (3) use the same three-phase inverter (6) supplying the electric motor (M) with three-phase AC voltage. Aktoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe und der zumindest einen Betätigungskomponente angeordnete Ventile im stromlosen Zustand durchschaltend ausgebildet sind.Actuator device according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that valves arranged between the pump and the at least one actuation component are designed to be switched through in the de-energized state. Aktoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Betätigungskomponente als Anpresszylindersatz für die Anpressung eines Umschlingungsmittels zwischen zwei Scheibensätzen eines kontinuierlich verstellbaren Umschlingungsmittelgetriebes ausgebildet ist.Actuator device according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the at least one actuation component is designed as a pressure cylinder set for pressing a belt between two sets of pulleys of a continuously adjustable belt drive. Aktoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Betätigungskomponente als Betätigungszylinder für zumindest eine Reibungskupplung einer Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes und/oder zur Schaltung eines Gangs des Doppelkupplungsgetriebes ausgebildet ist.Actuator device according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the at least one actuation component is designed as an actuation cylinder for at least one friction clutch of a dual clutch of a dual clutch transmission and / or for shifting a gear of the dual clutch transmission.
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