DE112008003289B4

DE112008003289B4 - Kupplungsaktor und Verfahren zu dessen Steuerung

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Publication number: DE112008003289B4
Application number: DE112008003289.0T
Authority: DE
Inventors: Martin Zimmermann; Matthias Gramann; Jürgen Gerhart; Martin Rapp; Wolfgang Hill; Michael Menzel; Wai-Wai BUCHET
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-02
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2011508859A; CN101910669A; JP5546462B2; CN101910669B; US20110054754A1; DE112008003289A5; DE102008061564A1; WO2009082994A1; US8862344B2

Abstract

Kupplungsaktor (1) zur Betätigung einer Mehrfachkupplung mit zumindest zwei Reibungskupplungen bestehend aus zumindest zwei Aktormodulen (2, 3) mit jeweils einem Elektromotor (6) und einer von diesem angetriebenen Ausrückmechanik, die auf jeweils eine Reibungskupplung zu deren Betätigung einwirkt, sowie eine Steuereinheit (4) zur Steuerung und Stromversorgung des Elektromotors (6), wobei die Aktormodule (2, 3) untereinander mittels einer Datenleitung (11) verbunden sind, wobei über die Datenleitung (11) der Betriebszustand der Aktormodule (2, 3) ausgetauscht wird, wobei abhängig vom Betriebszustand eines Aktormoduls (2, 3) die Funktion zumindest eines anderen Aktormoduls (3, 2) gesteuert wird, wobei bei einer Störung eines Aktormoduls (2, 3) ein Fehlersignal über die Datenleitung (11) auf zumindest ein weiteres Aktormodul (3, 2) übertragen wird und zumindest ein zweites Aktormodul (2, 3) in einem Notbetrieb betrieben wird, wobei im Notbetrieb ein Antrieb der Ausrückmechanik des Aktormoduls (2, 3) mit der Störung unterbunden und zumindest ein Aktormodul (3, 2) die ihm zugeordnete Reibungskupplung öffnet, wobei die Aktormodule (2, 3) mit zumindest einem weiteren Steuergerät in Signalverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachung eines Aktormoduls (102, 103) in einem übergeordneten Steuergerät (117) und im jeweils anderen Aktormodul (103, 102) erfolgt, wobei eine Stilllegung eines Aktormoduls (102, 103) aufgrund einer überwachten Größen nur erfolgt, wenn die überwachte Größe für ein Aktormodul sowohl im übergeordneten Steuergerät (117) als auch im anderen Aktormodul (103, 102) eine Stilllegung erfordert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsaktor mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Steuerung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 für eine Mehrfachkupplung in einem Mehrfachkupplungsgetriebe mit einer entsprechenden Anzahl von Teilantriebssträngen.
Die EP 1 775 449 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug mit einer Kupplungsaktorik, die einen Elektromotor aufweist, wobei bei Erkennen einer Überlastung des Elektromotors das Drehmoment der Antriebsmaschine des Fahrzeugs begrenzt wird. Im Fall einer Doppelkupplung weist jeder Kupplungsaktor auch eine Ansteuereinrichtung sowie eine Einrichtung zur Bestimmung der thermischen Belastung des Elektromotors auf, wobei bei Erkennung einer Überlastung dies an das Getriebesteuergerät mitgeteilt wird, welches dann die Kupplung, für deren Elektromotor die thermische Überlastung angezeigt wird, zu einem Öffnen veranlasst.
Die DE 199 36 886 A1 offenbart ein Zahnräderwechselgetriebe, bei dem eine Eingangswelle mit einer Ausgangswelle zumindest durch ein erstes und ein zweites Teilgetriebe verbunden ist, die im Kraftfluss parallel zueinander angeordnet sind und je eine reibschlüssige Lastschaltkupplung aufweisen, die von jeweils einem Kupplungsaktor betätigbar sind und mit zumindest einer Steuereinheit und zumindest einer Sensoreinheit. Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit wenigstens eine Kenngrösse für die von den Lastschaltkupplungen übertragenen Drehmomente erfasst, die Steuereinheit die Summe der Kenngrössen mit einem Grenzwert vergleicht und beim Überschreiten des Grenzwerts wenigstens eine Sicherungsmassnahme einleitet.
Die EP 1 672 777 A2 offenbart eine Vorrichtung zum Betätigen von Komponenten eines Kraftfahrzeugs, welche wenigstens einen Elektromotor aufweist, der seinerseits wenigstens eine Statoreinheit und wenigstens eine Rotoreinheit aufweist. Es ist wenigstens eine Ansteuerungseinrichtung für den Elektromotor vorgesehen, welche wenigstens eine Logikeinrichtung und wenigstens eine Leistungseinrichtung aufweist. Die Ansteuerungseinrichtung ist fest mit der Statoreinheit verbunden. Die Betätigungsvorrichtung kann über wenigstens einen einzelnen Zustandssteuerungseingang von einem ersten Zustand in wenigstens einen zweiten Zustand überführt werden.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Doppelkupplungs- oder Parallelschaltgetriebe bekannt, die über zwei Teilantriebsstränge verfügen, die jeweils mittels einer Reibungskupplung an eine Brennkraftmaschine ankoppelbar sind. Eine Schaltung derartiger Doppelkupplungsgetriebe erfolgt, indem bei in beiden Teilantriebssträngen eingelegtem Gang das Moment der Brennkraftmaschine in einer sogenannten Überschneidung der Reibungskupplungen bei schlupfendem Betrieb von einem auf den anderen Teilantriebsstrang übertragen wird, indem die zuvor geöffnete Reibungskupplung geschlossen und die zuvor geöffnete Reibungskupplung geschlossen wird. Während des Betriebs außerhalb einer Schaltung muss daher stets eine der beiden Reibungskupplungen geöffnet sein, um ein Verblocken des Getriebes und nachfolgend der Antriebsräder zu verhindern.
Bei einer unvorhergesehenen Funktionsstörung eines Kupplungsaktors muss daher Sorge getragen werden, dass keine Verblockung des Doppelkupplungsgetriebes auftritt. Hierzu werden beispielsweise speziell ausgestaltete Reibungskupplungen verwendet, die im entspannten Zustand geöffnet sind und mittels eines nicht selbsthaltenden Kupplungsaktors zugedrückt werden. Bei einer Funktionsstörung werden beide Aktormodule von der Bestromung abgeschnitten, so dass beide Reibungskupplungen öffnen. Wird infolge der Funktionsstörungen ein Aktormodul im geschlossenen oder schlupfenden Zustand der zugehörigen Reibungskupplung verklemmt, wird das Verklemmen des Getriebes durch das gleichzeitige Öffnen der anderen, funktionsfähigen Reibungskupplung vermieden. Der Kupplungsaktor mit den Aktormodulen muss dabei auf einen selbständig im stromlosen Zustand öffnenden Zustand nicht selbsthaltend ausgelegt werden, wodurch entsprechend große Aktorkräfte bereit gestellt werden müssen, wobei insbesondere Elektromotoren mit hoher Leistung und entsprechendem Bauraum verwendet werden müssen.
Es ergibt sich die Aufgabe, einen Kupplungsaktor sowie ein Verfahren zu dessen Steuerung vorzuschlagen, mit dem Reibungskupplungen unabhängig von deren Betriebsart betätigt werden können, wobei bei einer Funktionsstörung eines Aktormoduls das Verblocken des Getriebes vermieden werden soll. Weiterhin sollen die Aktorkräfte vermindert werden.
Die Aufgabe wird durch einen Kupplungsaktor mit den Merkmalen gemäß Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruchs 4 gelöst.
Die Aufgabe wird also durch einen Kupplungsaktor zur Betätigung einer Mehrfachkupplung mit zumindest zwei Reibungskupplungen bestehend aus zumindest zwei Aktormodulen mit jeweils einem Elektromotor und einer von diesem angetriebenen Ausrückmechanik, die auf jeweils eine Reibungskupplung zu deren Betätigung einwirkt, sowie eine Steuereinheit zur Steuerung und Stromversorgung des Elektromotors gelöst, wobei die Aktormodule untereinander mittels einer Datenleitung verbunden sind. In vorteilhafterweise ist dabei die Mehrfachkupplung eine Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen, wobei jeweils ein Aktormodul des Kupplungsaktors eine der beiden Reibungskupplungen betätigt. Jedes Aktormodul enthält eine Steuereinheit, in dem die Signale zur Steuerung des Elektromotors, beispielsweise dessen Kommutierung im Falle eines bürstenlosen elektronisch kommutierten Elektromotors aus in diesem die Drehbewegung des Rotors erfassenden Sensoren wie Hall-Sensoren ermittelt und an den Elektromotor weitergeleitet wird. Weiterhin sind in der Steuereinheit Daten, beispielsweise in Form von Kennfeldern oder mathematischen Funktionen, hinterlegt, die eine Zuordnung des Kupplungsweges zum über die Reibungskupplung zu übertragenden Moment hinterlegt, die laufend aktualisiert und an die physikalischen Änderungen der Reibungskupplung und der Ausrückmechanik angepasst werden. Zudem ist eine Leistungselektronik zum Betrieb des Elektromotors in der Steuereinheit vorhanden, so dass das Aktormodul selbstständig in der Lage ist, eine während eines Kupplungsvorgangs notwendige Stellgröße zu erzeugen, an den Elektromotor auszugeben und deren Durchführung zu überwachen. Eines der Aktormodule oder alle können eine Funktionssoftware enthalten, die übergeordnete Funktionen wie Überwachungsfunktionen, Kommunikation mit weiteren Bordnetzgeräten und dergleichen enthalten kann.
Über die interne Datenleitung kommunizieren lediglich die Aktormodule untereinander. Die Datenleitung kann ein serielles Übertragungsprotokoll nutzen und ein an das Übertragungsprotokoll bekannter Bussysteme wie CAN-Bus angelehnt sein, wobei nicht vorgesehen ist, die Datenleitung mit dem Bordnetz zu verbinden und Daten auszutauschen.
Erfindungsgemäß werden über die Datenleitung die Betriebszustände der einzelnen Aktormodule ausgetauscht. In jedem der Aktormodule können beispielsweise entsprechende Überwachungsmodule vorgesehen sein, die die an den Elektromotor ausgegebenen Signale auf ihre Plausibilität überprüfen. Ergibt sich aus diesem Überwachungsmodul eine Funktionsstörung eines Aktormoduls, beispielsweise wenn die Bestromung des Elektromotors fehlerhaft oder ausgefallen ist, der Elektromotor defekt ist und daher einen berechneten Stellweg nicht einstellt, die Steuereinheit selbst ausgefallen ist oder dergleichen, wird eine entsprechende Information an die anderen Aktormodule gesendet, die - um ein drohendes Verklemmen des Getriebes zu vermeiden - die restlichen Reibungskupplungen, im Falle einer Doppelkupplung die zweite Reibungskupplung öffnen.
Erfindungsgemäß erfolgt daher eine Steuerung der funktionsfähigen Aktormodule abhängig vom Betriebszustand eines funktionsgestörten Aktormoduls. Dabei wird erfindungsgemäß bei fortbestehender Funktionsstörung eines Aktormoduls ein Fehlersignal über die Datenleitung auf zumindest ein weiteres Aktormodul übertragen und zumindest ein zweites Aktormodul in einem Notbetrieb betrieben werden. Im Notbetrieb kann die ausschließliche Funktion des oder der noch funktionsfähigen Aktormodule und die Unterbindung des funktionsgestörten Aktormoduls eingeleitet werden. Dabei kann der Elektromotor des funktionsgestörten Aktormoduls in seiner Bewegung sofort gestoppt werden und die noch funktionsfähigen Aktormodule das Öffnen der ihnen zugeordneten Reibungskupplungen bewirken, so dass ein Verklemmen des Getriebes ausgeschlossen ist.
Die Aktormodule sind in vorteilhafterweise jeweils für sich an eine Spannungsversorgung eines Bordnetzes angeschlossen und werden bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs mit einem entsprechenden Getriebe in Betrieb gesetzt und nach Stilllegung des Fahrzeugs wieder abgeschaltet. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Stromversorgung permanent in Form einer Versorgungsleitung an den Aktormodulen anliegt und eine beispielsweise mit einem Zündschalter, einem Zündschloss oder einer anderen die Inbetriebnahme anzeigenden Schalter verbundene Steuerleitung mittels eines getrennten Steckers an den Aktormodulen angeschlossen wird, die während des Betriebs des Fahrzeugs soviel elektrische Energie liefert, dass im Falle eines Kabelbruchs oder eines Abfalls des Steckers der Versorgungsleitung für die Stromversorgung zumindest die Steuereinheit mit ihrem geringen Strombedarf über die Steuerleitung mit Strom versorgt werden kann. Die redundante Versorgung der Aktormodule kann auch in anderer Weise, beispielsweise mittels doppelter Stecker- und Leitungsführung erfolgen.
In besonders vorteilhafter Weise können die vorgeschlagenen Aktormodule für sogenannte zwangsweise geöffnete Reibungskupplungen, die in entspanntem Zustand geschlossen und mittels eines Aktormoduls aufgedrückt werden, verwendet werden. Hierzu können die Aktormodule selbsthaltend ausgeführt werden, so dass eine derartige Reibungskupplung in geöffnetem Zustand nur sehr kleiner Betätigungskräfte bedarf. Infolge der gegenseitigen Überwachung der Aktormodule auf Funktionsstörungen ist bei einer Funktionsstörung kein Selbstöffnen beider Reibungskupplungen nötig. Vielmehr wird die Funktionsstörung von den oder dem verbleibenden Aktormodul rechtzeitig erkannt und die zugehörige Reibungskupplung geöffnet, so dass die gegebenenfalls nicht mehr funktionsfähige und daher Moment übertragende Reibungskupplung die einzige Moment übertragende Reibungskupplung ist und das Getriebe daher nicht verklemmen kann. Durch die im Gegensatz zu einer nicht selbsthaltenden zwangsweise zugedrückten Reibungskupplung geringeren Haltekräfte der im Fahrbetrieb offenen Reibungskupplung können die Aktorkräfte verringert und die dazu gehörigen Elektromotoren schwächer ausgelegt werden. Dies kann zu einer Kostenersparnis und geringerem Bauraumbedarf des Kupplungsaktors führen.
In einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel kann ein beide Aktormodule überwachendes Steuergerät vorgesehen werden, wobei die beiden Aktormodule ebenfalls als sogenannte smarte Aktormodule mit eigenen Prozessoreinheiten ausgestattete Einheiten ausgestattet sind. Dabei können zumindest Teile einer Steuerung und Regelung einer Reibungskupplung im übergeordneten Steuergerät und andere Teile der Steuerung und Regelung in den Aktoreinheiten ebenso verankert sein wie eine komplette Datenverarbeitung zur Steuerung und Regelung der Reibungskupplung im übergeordneten Steuergerät und jeweils für ein Aktormodul in dem jeweiligen Aktormodul. In vorteilhafter Weise sind dabei Überwachungsfunktionen für ein Aktormodul im anderen Aktormodul implementiert. Auf diese Weise kann unabhängig von gegebenenfalls beispielsweise durch einen Prozessordefekt verursachte Ermittlungen einer Funktionsstörung durch die Aktormodule gegenseitig überwacht beziehungsweise überprüft werden. In gleichem Sinne werden die Ergebnisse der Funktionsüberwachungen der beiden Aktormodule durch das übergeordnete Steuergerät überwacht. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn zum Erkennen einer Funktionsstörung die beiden Überwachungseinheiten im übergeordneten Steuergerät und im jeweiligen Aktormodul gegeneinander abgewogen. So kann beispielsweise eine Funktionsstörung nur als solche bewertet werden, wenn sowohl in der Aktoreinheit als auch im übergeordneten Steuergerät eine Funktionsstörung für ein betroffenes Aktormodul ermittelt werden. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungsaktors zur Betätigung einer Mehrfachkupplung mit zumindest zwei Reibungskupplungen bestehend aus zumindest zwei Aktormodulen mit jeweils einem Elektromotor und einer von diesem angetriebenen Ausrückmechanik, die auf jeweils eine Reibungskupplung zu deren Betätigung einwirkt, sowie eine Steuereinheit zur Steuerung und Stromversorgung des Elektromotors gelöst, wobei die Aktormodule untereinander mittels einer Datenleitung verbunden sind und eine Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Aktormoduls durch zumindest ein zweites Aktormodul erfolgt. Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens werden über die Datenleitung Statusinformationen eines ersten Aktormoduls zu zumindest einem anderen Aktormodul übertragen werden. Hierbei kann das zumindest andere Aktormodul die Statusinformationen auf eine Störung des ersten Aktormoduls überprüfen und bei Erkennen einer Störung in einen Notbetrieb schalten, wobei in diesem Notbetrieb ein Antrieb des ersten Aktormoduls gehemmt werden und das zumindest eine andere Aktormodul die ihm zugeordnete Reibungskupplung öffnen kann.
Weiterhin kann vorteilhaft sein, wenn im Notbetrieb ein Signal an eine für die Getriebesteuerung vorgesehene Steuereinheit ausgegeben wird, die einen gegebenenfalls in einem der Reibungskupplung mit dem störungsbehafteten Aktormodul zugeordneten Teilantriebsstrang eingelegten Gang auslegt.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind Beispiele für Funktionsstörungen, deren unmittelbare Folge für den Kupplungsaktor und die vorgesehene Reaktion des vorgeschlagenen Kupplungsaktors dargestellt. Die Tabelle 1 gibt verschiedene Funktionsstörungen für ein Aktormodul (AM1) einer Reibungskupplung K1 einer Doppelkupplung wieder. In gleichem Sinne können die Funktionsstörungen auf das Aktormodul 2 der zweiten Reibungskupplung K2 übertragen werden. In einer ersten Überwachungsebene werden dabei die Funktionen der Stecker und Leitungen, in einer 2. Überwachungsebene beispielsweise die Plausibilität der Stellgrößen und in einer 3. Überwachungsebene beispielsweise die Plausibilität des in der Steuereinheit verwendeten Mikroprozessors. Tabelle 1

Funktionsstörung	Unmittelbare Folge	System reaktion
Kabel bruch/Du rchbrennen der Sicherung/Abfall des Steckers an der Versorgungsleitung am AM1	AM1: Endstufe ohne Funktion Versorgung Steuereinheit über Versorgungsleitung	K1: Stellung eingefroren
	AM2: Notbetrieb	K2: aktives Öffnen
Kabel bruch/Du rchbrennen der Sicherung an der Steuerleitung am AM1	AM1: Versorgung Steuereinheit über Versorgungsleitung	K1; K2 keine ggf. Meldung an zentrale Steuereinheit
	AM2: keine	K1; K2 keine ggf. Meldung an zentrale Steuereinheit
Funktionsstörung in	AM1: Reset Steuereinheit	K1: Stellung eingefroren
2. Überwachungsebene	AM2: Notbetrieb	K2: aktives Öffnen
Funktionsstörung in 3. Überwachungsebene	AM1: Abschalten Endstufe	K1: Stellung eingefroren
Funktionsstörung in 3. Überwachungsebene	AM2: Notbetrieb	K2: aktives Öffnen

Bei der Verwendung eines Kupplungsaktors mit einer übergeordneten Steuereinheit und zwei Aktormodulen mit jeweils einer Überwachungsfunktion für das andere Aktormodul, wobei die Aktormodule untereinander und mit dem übergeordneten Steuergerät beispielsweise über CAN verbunden sind, können in einer beispielsweisen Ausgestaltung gemäß nachfolgender Tabelle 2 folgende Funktionen mit entsprechenden Maßnahmen beziehungsweise Folgen für die beiden den Aktormodulen zugeordneten Reibungskupplungen vorgesehen sein:
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 3 näher erläutert. Dabei zeigen:

1 ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines Kupplungsaktors für eine Doppelkupplung mit zwei Aktormodulen,
2 eine Darstellung der Funktion eines Aktormoduls in Blockdarstellung und
3 eine weitere Darstellung der Funktion eines Kupplungsaktors mit einem übergeordneten Steuergerät in Blockdarstellung.

1 zeigt schematisch einen Kupplungsaktor 1 mit zwei Aktormodulen 2, 3 mit jeweils einer Steuereinheit 4 und einer Endstufe mit einer Leistungselektronik zur Bestromung des Elektromotors 6. Bei dem Elektromotor 6 handelt es sich um einen elektronisch kommutierten Motor mit Hall-Sensoren, deren Signale in der Kommutierungseinheit 7 der Steuereinheit erfasst werden. Die Kommutierung des Elektromotors erfolgt ebenfalls in der Kommutierungseinheit 7, die die Kommutierungssignale an die Endstufe 5 übermittelt, die den Elektromotor 6 mit elektrischer Energie versorgt. Die Steuereinheit 4 umfasst weiterhin einen Lageregler 8, der abhängig von einer Funktionssoftware 9, die in einem der beiden, in beiden Aktormodule 2, 3 oder in einem externen Steuergerät implementiert sein kann, entsprechende Stellbefehle für die betroffene, von den Elektromotoren 4 mittels einer Ausrückmechanik betätigten Reibungskupplung in elektrische Stellsignale umwandelt und einen umgesetzten Stellweg überwacht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist lediglich das Aktormodul 2 die Funktionssoftware 9 auf und kommuniziert über CAN-Bus 10 mit weiteren Steuereinheiten des Fahrzeuges. Die Übermittlung von Daten der Funktionssoftware 9 erfolgt über die innere serielle Datenleitung 11. In anderen Ausgestaltungsbeispielen kann das Aktormodul 3 insbesondere mit einer in einer anderen Steuereinheit implementierten Funktionssoftware ebenfalls über einen Anschluss an den CAN-Bus verfügen. Die Funktionssoftware kann in Form eines ASICS oder als Software in den einzelnen Steuereinheiten hinterlegt sein.
Die Aktormodule 2, 3 überwachen sich gegenseitig auf Funktionsstörungen. Hierzu läuft in jedem Aktormodul 2, 3 eine Überwachung auf mehreren Ebenen, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Blöcke 12, 13 dargestellt jeweils für sich eine Überwachungsroutine durchführen und bei ordnungsgemäßer Funktion der Steuereinheit 4 die Endstufe 5 freischalten. Wird in einem der Blöcke 12, 13 eine Funktionsstörung ermittelt, wird die Endstufe abgeschaltet und über die Datenleitung 11 der laufend aktualisierte Betriebsstatus vom Normalmodus auf Fehlermodus umgestellt, beispielsweise indem ein Fehlerbit gesetzt wird. Die Übertragung des Betriebszustands kann qualitativ durch Sendung einer Fehlermeldung oder quantitativ erfolgen, indem die Art des Fehlers übermittelt wird. Je nach übermittelter Fehlermeldung reagiert das andere Aktormodul, beispielsweise indem der Elektromotor 6 geregelt oder ungeregelt bestromt und damit die diesem Aktormodul zugeordnete Reibungskupplung geöffnet wird. Zur Reaktion auf eine Funktionsstörung kann nach Übermittlung einer Funktionsstörung im anderen Aktormodul 2, 3 direkt auf den Lageregler 8 zugegriffen und/oder eine Routine 14 zum Notbetrieb des funktionsfähigen Aktormoduls gestartet werden. Auf diese Weise kann beispielsweise nach dem Auslegen eines in dem funktionsfehlerbehafteten Teilantriebsstrang gegebenenfalls eingelegten Gangs der noch funktionsfähige Teilantriebsstrang automatisiert mit Zugkraftunterbrechung und beschränkter Gangauswahl betrieben werden. Die Steuerung der Reibungskupplung kann mittels der Routine 14 oder mit einer in der Funktionssoftware ablaufenden Routine erfolgen.
Die beiden Aktormodule 2, 3 werden mittels einer Versorgungsleitung 15 mit elektrischer Energie aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs versorgt. Die Steuerleitung 16 steuert die Aktivierung und Deaktivierung der Aktormodule 2, 3 abhängig von einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges, beispielsweise mittels eines Zündsignals oder eines Startschalters. Die Funktion der Energieversorgung eines Aktormoduls 2, 3 kann in vorteilhafter Weise vom anderen Aktormodul 3, 2 überprüft werden. So kann beispielsweise beim Ausfall der Versorgungsspannung an der Versorgungsleitung nach einem Kabelbruch, einem Durchbrennen der Sicherung oder einem Abfall des Steckers mittels einer festgestellten Funktionsstörung in den Blöcken 12, 13 ermittelt werden. Hierzu wird die Steuereinheit 4 mit der Steuerleitung 16 so verschaltet, dass bei Ausfall der Versorgungsleitung 15 die Versorgung der für einen kleinen Energiebedarf ausgelegten Steuereinheit 4 ohne die Endstufe 5 gewährleistet ist und eine Signalübertragung der Funktionsstörung über die Datenleitung 11 erhalten bleibt. Ist die Steuerleitung 16 aus den genannten Gründen unterbrochen, kann dies im betroffenen Aktormodul festgestellt werden und eine Fehlermeldung über CAN-Bus an eine zentrale Steuereinheit 4 weitergeleitet werden. Einen Einfluss auf die Funktion der Aktormodule 2, 3 hat eine Unterbrechung der Steuerleitung 16 nicht. Fällt die Steuereinheit 4 aus, kann dies vom anderen Aktormodul auch durch Fehlen der Kommunikation über die Datenleitung 11 erkannt und von diesem entsprechende Schritte eingeleitet werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Funktion eines Aktormoduls, wie es beispielsweise in 1 gezeigt ist. Auf der Funktionsebene Kx wird von der Funktionssoftware ein gewünschter einzustellender Stellwert für den Elektromotor und damit unter Berücksichtigung der dazwischen liegenden Übersetzungen ein Betätigungs- oder Ausrückweg für die Reibungskupplung ausgegeben. Im Lageregler wird ein entsprechender elektrischer Stellwert ermittelt und an die Endstufe Kx zur Bestromung des Elektromotors ausgegeben. Parallel hierzu wird in einer zweiten Überprüfungsebene eine Überwachung Kx durchgeführt, die den Rohwert des Stellwerts mit dem in der Funktionsebene Kx ermittelt. Ist der Vergleich plausibel erfolgt eine Freigabe der Endstufe Kx. Unabhängig davon werden in einer dritten Ebene weitere Überprüfungsmaßnahmen in Form einer Programmablaufkontrolle, Speichertests und Befehlstest durchgeführt, die die Funktion des Mikroprozessors der Steuereinheit überprüfen. Der Betriebsstatus dieser Überprüfung wird über die Datenleitung an das andere Aktormodul weitergeleitet und von einem Überwachungsmodul beurteilt. Ist die Überwachung plausibel, wird die Endstufe Kx über einen zweiten Weg freigeschaltet. Erst wenn beide Überwachungen, nämlich ein plausibler Stellwert vorliegt und überprüft wurde, dass der Mikroprozessor die durchgeführten Tests bestanden hat, wird die Endstufe freigeschaltet und parallel hierzu der fehlerlose Betriebszustand an das andere Aktormodul übermittelt. Liegt in einer der beiden Ebenen ein Widerspruch vor, wird die Endstufe nicht geschaltet, das heißt, die aktuelle Stellung des Elektromotors und damit der Reibungskupplung eingefroren. Eine entsprechende Meldung wird an das andere Aktormodul übermittelt und ein Notbetrieb eingeleitet, der beispielsweise sofort die diesem Aktormodul zugeordnete Reibungskupplung regelt oder so schnell wie möglich öffnet.
3 zeigt in schematischer Darstellung als Blockschaltbild einen Kupplungsaktor 101 mit einem übergeordneten Steuergerät 117 sowie zwei Aktoreinheiten 102, 103 mit die ihnen zugeordneten Reibungskupplungen betätigenden Elektromotoren und diese steuernden Prozessoreinheiten. Dabei ist jedes Aktormodul 102, 103 jeweils mittels einer Datenleitung 104, 105 mit dem übergeordneten Steuergerät 117 verbunden. Weiterhin sind die beiden Aktormodule 102, 103 mittels jeweils einer Datenleitung 106, 107 miteinander verbunden. Die Datenleitungen 104, 105, 106, 107 können körperlich separate Leitungen oder Bestandteil einer Datenkommunikation wie CAN-Bus sein. Die als Pfeile dargestellten Datenleitungen geben dabei lediglich die Richtung des Informationsflusses an. Es versteht sich, dass die Datenleitungen körperlich als bidirektionale Signalleitungen ausgestaltet sein können.
In dem übergeordneten Steuergerät 117 kann dabei in einer ersten Ebene oder Steuerhierarchie die Funktionssoftware implementiert sein, die aus Anforderungen übergeordneter Fahrzeugdaten und Fahreranforderungen Steuergrößen ermittelt, wie die von den Aktormodulen 102, 103 betätigten Reibungskupplungen zu steuern, das heißt, zu betätigen sind. Weiterhin kann von dieser Ebene unabhängig eine zweite Ebene vorgesehen sein, in der die von der Funktionssoftware ausgegebenen Steuergrößen plausibilisiert überwacht werden. Beispielsweise kann ein Prozessor oder eine unabhängig von Prozeduren der ersten Ebene arbeitendes Modul des Prozessors redundant und/oder nach anderen Berechnungsformen Plausibilisierungsgrößen errechnen, die mit denen Steuergrößen der Funktionssoftware verglichen werden. Bei einem signifikanten Abweichen der Steuer- und Plausibilisierungsgrößen kann ein Notbetrieb eingeleitet werden, in dem beispielsweise der zugehörige Elektromotor abgeschaltet wird.
Direkt oder als dritte Ebene können vom übergeordneten Steuergerät weitere Überwachungsgrößen über die Datenleitungen 104, 105 auf die Aktormodule 102, 103 übertragen werden. Die beiden Aktormodule 102, 103 können diese Überwachungsgrößen erneut auf deren Plausibilität überwachen und beispielsweise das Abschalten eines Elektromotors von dem Ergebnis dieser Plausibilitätsprüfung abhängig machen. Hierzu können kreuzweise in dem jeweils anderen Aktormodul 102, 103 Überwachungsroutinen implementiert sein, die auf das jeweils andere Aktormodul 103, 102 übertragen werden. Dabei werden für die Überwachung eines Aktormoduls 102, 103 die Ergebnisse der Plausibilitätsprüfungen im übergeordneten Steuergerät 117 und im anderen Aktormodul 103, 102 miteinander verglichen und der betroffene Elektromotor nur abgeschaltet, wenn beide Plausibilitätsprüfungen dasselbe Ergebnis liefern. Unterschiedliche Ergebnisse können beispielsweise aus Prozessordefekten in den einzelnen Überwachungseinheiten und/oder Leitungsbrüchen zwischen diesen resultieren.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsaktor
2: Aktormodul
3: Aktormodul
4: Steuereinheit
5: Endstufe
6: Elektromotor
7: Kommutierungseinheit
8: Lageregler
9: Funktionssoftware
10: CAN-Bus
11: Datenleitung
12: Block
13: Block
14: Routine
15: Versorgungsleitung
16: Steuerleitung
101: Kupplungsaktor
102: Aktormodul
103: Aktormodul
104: Datenleitung
105: Datenleitung
106: Datenleitung
107: Datenleitung
117: Steuergerät

Claims

Kupplungsaktor (1) zur Betätigung einer Mehrfachkupplung mit zumindest zwei Reibungskupplungen bestehend aus zumindest zwei Aktormodulen (2, 3) mit jeweils einem Elektromotor (6) und einer von diesem angetriebenen Ausrückmechanik, die auf jeweils eine Reibungskupplung zu deren Betätigung einwirkt, sowie eine Steuereinheit (4) zur Steuerung und Stromversorgung des Elektromotors (6), wobei die Aktormodule (2, 3) untereinander mittels einer Datenleitung (11) verbunden sind, wobei über die Datenleitung (11) der Betriebszustand der Aktormodule (2, 3) ausgetauscht wird, wobei abhängig vom Betriebszustand eines Aktormoduls (2, 3) die Funktion zumindest eines anderen Aktormoduls (3, 2) gesteuert wird, wobei bei einer Störung eines Aktormoduls (2, 3) ein Fehlersignal über die Datenleitung (11) auf zumindest ein weiteres Aktormodul (3, 2) übertragen wird und zumindest ein zweites Aktormodul (2, 3) in einem Notbetrieb betrieben wird, wobei im Notbetrieb ein Antrieb der Ausrückmechanik des Aktormoduls (2, 3) mit der Störung unterbunden und zumindest ein Aktormodul (3, 2) die ihm zugeordnete Reibungskupplung öffnet, wobei die Aktormodule (2, 3) mit zumindest einem weiteren Steuergerät in Signalverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachung eines Aktormoduls (102, 103) in einem übergeordneten Steuergerät (117) und im jeweils anderen Aktormodul (103, 102) erfolgt, wobei eine Stilllegung eines Aktormoduls (102, 103) aufgrund einer überwachten Größen nur erfolgt, wenn die überwachte Größe für ein Aktormodul sowohl im übergeordneten Steuergerät (117) als auch im anderen Aktormodul (103, 102) eine Stilllegung erfordert.
Kupplungsaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheiten (4) jedes Aktormoduls (2, 3) redundant mit elektrischer Energie versorgt werden.
Kupplungsaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2 zur Betätigung zumindest einer zwangsweise geöffneten Reibungskupplung.
Verfahren zur Steuerung eines Kupplungsaktors (101) zur Betätigung einer Mehrfachkupplung mit zumindest zwei Reibungskupplungen bestehend aus zumindest zwei Aktormodulen (102, 103) mit jeweils einem Elektromotor und einer von diesem angetriebenen Ausrückmechanik, die auf jeweils eine Reibungskupplung zu deren Betätigung einwirkt, sowie eine jeweils im Aktormodul (102, 103) vorgesehenen Steuereinheit zur Steuerung und Stromversorgung des Elektromotors und einer übergeordneten, beide Aktormodule überwachenden und steuernden Steuereinheit (117), dadurch gekennzeichnet, dass die Aktormodule (102, 103) untereinander mittels einer Datenleitung (106, 107) verbunden sind und eine Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Aktormoduls (102, 103) durch zumindest ein zweites Aktormodul (103, 102) und das übergeordnete Steuergerät (117) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine eine Funktionsfähigkeit des Aktormoduls (102, 103) überwachende Größe im überwachenden Steuergerät (117) und im anderen Aktormodul (103, 102) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfähigkeit nur dann als eingeschränkt erkannt wird, wenn im überwachenden Steuergerät (117) und im anderen Aktormodul (103, 102) die überwachende Größe in demselben Maße festgestellt wird.