JP2009515114A - クラッチ調整モータのモータ電圧境界を求める方法 - Google Patents

Abstract

自動マニュアルトランスミッションのクラッチアクチュエータが運動しない状態にとどまっている際のモータ境界電圧を求める方法において、この方法は、（ａ）目下の停止電圧から出発して１インクリメントΔＵだけ上記の停止電圧を増大ないしは減少させるステップと、（ｂ）この変更した停止電圧において上記のクラッチアクチュエータが運動するか否かを検出するステップとを有する。

Description

本発明は、自動マニュアルトランスミッション（automatiserte Schaltgetriebe）のクラッチアクチュエータが運動しない状態に止まっている際のクラッチ調整モータのモータ電圧境界を求める方法に関する。また本発明は、この方法を実施することの可能な装置に関する。

自動マニュアルトランスミッション、例えば、パラレル形トランスミッションでは、非常時に自動的に結合解除しければならないクラッチが使用される。このクラッチのこの自動結合解錠は、非常状態以外では、クラックセンサシステムの位置照合が簡単に行えるようにするためにも使用される。

この装置では、部分クラッチシステムないしはクラッチシステムが自動結合解除式でありまた動作可能であるか否かについて、テストを必ず行わなければならないことになる。

このために公知であるのは、例えばインクリメント式間隔センサによって、クラッチがどの位置にあるかを直接テストすることである。

DE 100 27 330 A1からは、トランスミッションに可動式に配置されたエレメントまたはこれにリンクされたエレメントのポジショニングを別の特性値に基づいて、例えば電流などに基づいて求めることが公知である。このようなシステムにおいて位置を精確に決定できるようにするために必要であるのは、運動アクチュエータ（Bewegungsaktor）が、アクチュエータ負荷時に運動しない状態に止まる境界を精確に決定することである。この境界が精確にわからない場合、位置計算におけるエラーが生じてしまうことになる。

上記のことから出発して本発明が課題とするのは、クラッチアクチュエータに対する停止電圧境界を精確に決定することのできる方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載した特徴的構成を有する方法によって解決される。この方法を実施することの可能な装置は、請求項１０の特徴部分に記載された特徴的構成に記載されている。また有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

上記の停止電圧境界を求める方法は、基本的に自動停止形のアクチュエータシステムにも、自動停止形でないアクチュエータシステムにも適している。

本発明の基本的なアイデアは、クラッチアクチュエータを運動させることが走行快適性に不利にならない走行状況において、クラックアクチュエータが運動していない状態にある目下の停止電圧値から出発して停止電圧を上下させることにより、この停止電圧を変化させ、またこの変化させた停止電圧においてクラッチアクチュエータの運動を検出できるか否かチェックする。付加的で小さなアクチュエータ運動、すなわち目下の変速過程によるものでないアクチュエータ運動を許容することのできる走行状況は、殊にアクチュエータの運動がいずれにせよ必要な状況である。有利な実施形態によれば、上記の方法はつぎのような状況において実行される。すなわち、同時にトランスミッション制御により、要求されるアクチュエータ運動が短時間だけ遅延してもよい、つまり、モータ停止電圧境界を求めるための方法を実行するのに必要な短時間だけ遅延してもよいとされる場合に実行されるのである。

ここでアクチュエータの出発位置は、このアクチュエータが、あらかじめ定めた最小時間以来すでに、以前からの目標の範囲内で一定の目標位置にある位置、すなわち、運動せずにいる位置である。停止電圧境界テストを実行する前の最小時間、すなわちアクチュエータが運動していない間の最小時間を設定することによって保証されるのは、テスト開始の時点にアクチュエータが運動していないことである。この場合、アクチュエータによって要求される運動の代わりに、まずモータ停止電圧境界を求める上記の方法が実行され、この方法の直後に通常の状態制御器（Lageregler）が起動されて、必要なアクチュエータ運動が実行されるのである。

有利な実施形態によれば、停止電圧境界を求める上記の方法では、目下の電圧が変化した際にクラッチアクチュエータの運動が検出されると、目下の瞬時電圧またはこれに対応する値が、新たな停止電圧境界値として適合化される。すなわち制御部によって記憶されるのである。

有利にはあらかじめ定めたインクリメントΔＵだけ停止電圧を減少または増大させるステップと、停止電圧が変化した際にクラッチアクチュエータが運動したか否かの検出とが繰り返される。これはクラッチアクチュエータの運動が検出でき、ひいては停止電圧境界に到達したことが推定できるまで繰り返される。

クラッチアクチュエータの運動は有利には、クラッチアクチュエータがあらかじめ設定した最小区間ΔＸ_min以上を運動した場合にのみ、運動として検出される。これによって回避できるのは、例えば振動または類似のものによって発生した小さな運動の場合に、停止電圧領域、すなわちアクチュエータが運動していない領域を逸脱したことが誤って推定されてしまうことである。

有利には上記の停止電圧がインクリメントΔＵだけ増大した後、アクチュエータの運動が行われていないことを最終的に決定する前にそれぞれあらかじめ定めた時間Δｔだけ待機する。アクチュエータが運動する前にコンポーネントの慣性に起因して所定の時間が経過してしまうことがあるため、待機時間Δｔを守ることにより、クラッチアクチュエータが運動し始める境界値に電圧が達したことを、このことを検出することなしに推定することができる。

ここで出発でありまたインクリメントΔＵだけ増大ないしは減少させる停止電圧は、アクチュエータが停止している際の任意の停止電圧とすることができる。この目下の電圧から出発して、上側の停止電圧境界値を探し出すため、クラッチアクチュエータの運動が検出できるまで、停止電圧を段階的にΔＵだけランプ状に増大させる。下側の停止電圧を探し出すため、実際の停止電圧として使用される瞬時の停止電圧から出発して、アクチュエータが動くまで、停止電圧を段階的にインクリメントΔＵだけ小さくする（負のランプ）。この形のテストでは、最終的に境界電圧をできるまで、テスト時間は最初にはわからない。

別の有利な実施形態では、実際の停止電圧Ｕ_actとして、それまで既知の上側の停止電圧Ｕ_upまたは既知の下側の停止電圧Ｕ_dnにする。これらの停止電圧境界値は、上記の方法または事前の設定からわかり、停止電圧境界に対する近似値に相応し得る。これらの停止電圧境界をチェックする際ないしは微調整するため、この方法を実施することができる。ここで既知の上側の停止電圧境界ないしは下側の停止電圧境界を実際停止電圧Ｕ_actと設定し、ここから出発して上側の停止電圧境界Ｕ_upを微調整するため、実際の停止電圧Ｕ_actをインクリメントΔＵだけ増大させる、ないしは下側の停止電圧境界を微調整するため、実際の停止電圧Ｕ_actをインクリメントΔＵだけ減少させる。評価のため、この方法では有利には上記の実際の停止電圧境界をいずれにせよ変化させる。すなわち、運動が検出されて上側の停止電圧境界が決定できた場合、この上側の停止電圧を値Ｕ_Incだけ減少させるのに対して、運動が検出されない場合、これを値Ｕ_Incだけ増大させる。この逆に運動が検出されない場合、下側の停止電圧境界を値Ｕ_Incだけ減少させるのに対して運動が検出される場合、これをＵ_Incだけ増大させるのである。運動が検出される場合、アクチュエータ運動が行われないＵ_dnとＵ_upとの間の範囲、すなわち停止電圧範囲は狭くなり、これに対して運動が検出されない場合、これは広くなるのである。したがって本発明の方法におけるこの形の実施形態では、事前に設定されるテスト時間をあらかじめ決定することが可能である。すなわち、上記の初期化および評価込みで上記の待機時間Δｔの最大値をあらかじめ決定できるのである。しかしながら絶対的な停止電圧境界を得るため、この方法を場合によっては繰り返す必要がある。

出発点である停止電圧境界が既知の場合、有利にはこれらの境界値を増大ないしは減少させる電圧インクリメントを前もって推定することができ、有利には

であり、ここでΔｔは、得られる時間であり、Δφは位置インクリメント間隔であり、有利には２つの位置インクリメント変化が観察され、ｋ_t＝ｋ_eはモータ定数であり、Ｒは、モータ抵抗、線路の抵抗および駆動制御電子装置の抵抗から得られる電気的な全体抵抗であり、Ｊはモータおよびアクチュエータ駆動装置（Aktorgetriebe）の質量慣性モーメントである。テスト時間Δｔは、例えば、２．５ｍｓの状態制御器サンプリング時間の整数倍として決定される。

停止電圧境界値を適合化するため、既知の電圧境界値Ｕ_up，Ｕ_dnも同様にこの上記のインクリメントΔＵ＝Ｕ_Incによって変更することも可能である。択一的にはテストの後、適合化した停止電圧境界に対して別の固定値Ｕ_Incを使用することも可能である。どのようなケースにおいても、すなわち運動が検出される場合も運動が検出されない場合にも有利であるのは、上記のテストとは無関係に上記に特性マップを変更することである。上記のテスト実行後に停止電圧境界を変更する差分である値Ｕ_Incは、上記のテストに使用されるインクリメントΔＵの他の別の任意の値、例えばこのインクリメント値よりも大きいまたは小さい値とすることが可能である。また、上記の増大および減少の時にそれぞれ異なる値を使用するか、またはこれまでの停止電圧値の瞬時の絶対値のパーセント値としてこの値を設定することも可能である。

以下では添付の図面に基づき、例示により、本発明を説明する。

図１は、本発明の第１実施形態についての流れ図を示しており、
図２は、本発明の第２実施形態についての流れ図を示している。

図１に示したモータ電圧境界を求める方法の実施形態では、停止電圧に対する上側の境界値または下側の境界値が未知であるか、ないしは無視されている。

時間的に不確定な停止電圧境界テストを実行できる走行状態になったことが、クラッチ制御部ないしは駆動部制御部によって識別されると、上記の方法は初期化される。このため、ステップＳ１０において上記の制御部は、目下の実際位置Ｘ_actを検出してこれをＸ_startとして記憶する。クラッチアクチュエータが運動していない目下の電圧、すなわちＵ_actが、開始電圧Ｕ_testとして決定される。最後に、時間経過を監視する待機カウンタをゼロに、すなわちｃｎｔ＝０に設定する。このカウンタは、例えば状態制御器割り込みを用いて実現して、上記の待機時間が状態制御器コールのカウントにより、決定されるようにする。

ステップＳ１０における初期化の後、ステップＳ１１において、上側の停止電圧境界Ｕ_upまたは下側の停止電圧境界Ｕ_dnを求めるべきか否かが決定される。すなわち、停止電圧境界テストの方向が決定されるのである。上記の方法を実施する方向は有利には、つぎのような方向に相応する。すなわち、この方法の実行に直接関連してクラッチアクチュエータの要求される運動が行われる方向に相応する。上側の停止電圧境界Ｕ_upを求めようとする場合、この方法ではステップＳ１２ａにおいてインクリメントΔＵが正のステップ幅＋Ｕ_stepに決定される。その他の場合、この方法ではステップＳ１２ｂにおいてインクリメントΔＵが負のステップ幅−Ｕ_stepに決定される。基本的にはここに示した実施形態とは異なるステップ幅をさまざまに選択することができる。

初期化の後、この方法は実際の停止電圧境界テストに進む。ここでは電圧ランプが適用されて、いつクラッチアクチュエータが動きはじめたのかが検出される。

このため、まず例えばインクリメント式距離センサを用いて、目下の電圧Ｕ_actにおいてクラッチアクチュエータが動きはじめたか否かを検出する。ここでこれは目下の位置Ｘ_actと、記憶されている開始位置Ｘ_startとを比較することによって行われる。ステップＳ１３におけるこの比較において、変化が、あらかじめ設定した境界値ΔＸ_minよりも大きいことが識別された場合、この方法は、停止電圧境界に達したことを知り、ステップＳ２０においてこの境界値を適合化する。この場合、ステップＳ２０における境界値の適合化により、本発明の方法は終了する。

ステップＳ１３において運動が識別されないかないしは境界値ΔＸ_min以下の小さいすぎる運動が識別される場合、ステップＳ１４においてカウンタｃｎｔを増大させる。ステップＳ１５では、待機時間Δｔをすでに上回ったか否かが決定される。ステップＳ１５において、待機時間をまだ上回っていないことが決定される場合、この方法はステップＳ１３に戻って再度運動が行われた否かをチェックする。ここで上記の待機時間は、有利にはシステムの慣性に依存し、またその加速能力に相応して決定される。このループは、ステップＳ１５において最大待機時間を上回ったことが識別されるまで繰り返される。すなわち、ステップＳ１３，Ｓ１４およびＳ１５は、あらかじめ設定した待機時間Δｔ内では連続して繰り返されるのである。

ステップＳ１５においてフルの待機時間が経過した後にもアクチュエータが運動しない場合、ステップＳ１６において目下の停止電圧境界が改めてインクリメントΔＵだけ増大ないしは減少される。ステップＳ１７ではまず、目下の停止電圧が最大停止電圧以下であるか否かが検査される。あらかじめ設定した最大値に達している場合、この方法は直ちに終了してこれまでに達している目下の電圧がステップＳ１２において停止電圧として適合化される。例えば機械的な要求（過負荷状態）によってあらかじめ設定し得る境界値に境界値Ｕ_maxがまだ達していない場合、この方法はステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３〜Ｓ１７を繰り返しはじめる。

有利には電圧ランプの速度、すなわちΔＵを比較的小さく選択して、微調整した停止電圧境界値が、境界電圧テストの終了時に適合化できるようにする。しかしながらΔＵをより細かくないしは小さく選択すればするほど、場合によっては上記のテスト方法は長くかかってしまう。それは停止電圧境界値に達するまでにより多くの中間位置を経なければならないからである。

停止電圧Ｕ_up，Ｕ_dnに対して採用したないしは既知の境界値から出発し、この境界値が遠すぎてまたは近すぎて検出できないことをチェックする、上記の方法の択一的な１実施形態は、図２の流れ図に示されている。

まず、行われたアクチュエータ運動の小さい遅延は不可避であり、停止電圧テストの実行が、走行の快適さに不利に作用しないことが制御部によって確認される場合、再び初期化を行う。図１に関連して説明した方法とは異なり、ステップＳ１１０における初期化では、アクチュエータの停止状態における目下の停止電圧を記憶するのではなく、殊に、例えばこれまでに採用した停止電圧境界Ｕ_up，Ｕ_dnなどの点から負荷特性マップを評価する。またここでも実際位置を記憶（Ｘ_start＝Ｘ_act）して待機カウントを初期化する（ｃｎｔ＝０）。

引き続き、ステップＳ１１１において上側または下側の停止電圧境界値を調整すべきか否かを確認する。上側の停止電圧境界を調整しようとする場合、Ｓ１１２ａにおいて、目下の停止電圧Ｕ_actを、インクリメントΔＵを加算してこれまで使用していた上側の停止電圧境界Ｕ_upに決定する。下側の停止電圧境界を調整しようとする場合、Ｓ１１２ｂにおいて、目下の電圧Ｕ_actを、Ｕ_dn−ΔＵ、すなわちこれまでの下側の停止電圧境界をインクリメントΔＵを減算して決定する。

インクリメントΔＵないしは付加電圧ΔＵは、モータ定数、電気抵抗およびモータおよびアクチュエータ駆動装置の質量慣性に基づいて前もって推定することができる。この付加電圧は、あらかじめ設定された利用可能な時間Δｔに停止状態から出発して、１つから２つの位置インクリメント間隔Δφにわたってアクチュエータを運動させるのに必要な付加電圧に相応する。択一的には経験値に基づいてΔＵを決定することも可能である。また上側の停止電圧境界および下側の停止電圧境界を調整するため、ΔＵを同じまたは別に決めることも可能である。

上記の初期化の後、アクチュエータの運動が、瞬時の電圧Ｕ_actにおいて行われるか否かが決定される。このためにアクチュエータの目下の位置Ｘ_actと、開始位置とが比較され、Ｓ１１３において２つの位置から得られる差分がステップと、最小運動距離ΔＸ_minとが比較される。アクチュエータ運動が識別される場合、記録した停止電圧境界を広く捉えすぎたと推定し、ステップＳ１２１において、上側の停止電圧境界Ｕ_upに関するテストの際にこれを、これまでの値から出発して１インクリメントＵ_Incだけ減少させるないし、下側の停止電圧境界Ｕ_dnをテストする際にこれまでの値を１インクリメントＵ_Incだけ増大させて、停止電圧範囲を全体として一層狭く捉えるようにする。この場合にはステップＳ１２１において特性マップを変更した後、停止電圧テストは終了する。

ステップＳ１１３においてなお運動が確認できない場合、ステップＳ１１４，Ｓ１１５において図１のステップＳ１４ないしはＳ１５に相応して、待機時間Δｔがすでに経過したか否かをチェックする。場合よってはステップＳ１１５において待機時間が経過したと識別されるまでステップＳ１１３からＳ１１５を繰り返す。

待機時間が経過してもステップＳ１１３においてアクチュエータ運動が検出されない場合、ステップＳ１１２において相応する評価が、特性マップの適合化と一緒に行われる。例えば、上側の停止電圧境界Ｕ_upが探し出されかつ停止時間中にアクチュエータの運動が検出できなかった場合、停止電圧境界をこれまで狭く捉えすぎたと推定して、上側の停止電圧境界Ｕ_upを１インクリメントＵ_Incだけ増大させるかないしは下側の停止電圧境界Ｕ_dnを１インクリメントＵ_Incだけ減少させる。これが行われるのは下側の停止電圧境界を探し出した場合である。ステップＳ１２２において特性マップを適合化した後、この方法は終了する。

ここでステップＳ１２１，Ｓ１２２におけるインクリメンＵ_Incは、目下採用した停止電圧境界をステップＳ１１２ａおよびＳ１１２ｂにおいて増大ないしは減少させるためのインクリメントに相応させることができるか、またはこれらのインクリメントとは無関係により大きくまたは小さくすることができる。インクリメントＵ_Incを小さく選択すれば、一層細かく停止電圧境界を調整することができる。他方では、この方法を何回も繰り返すことによってチェックされた絶対的な停止電圧境界値が得られるまでの全時間は増大する。

したがって本発明の重要な側面は、停止電圧を探し出すことによって停止電圧境界を求めることにある。

本発明の第１実施形態についての流れ図である。 本発明の第２実施形態についての流れ図である。

Claims (10)

1. 自動マニュアルトランスミッションのクラッチアクチュエータが運動しない状態に止まっている際のモータ境界電圧を求める方法において、
   該方法は、
   （ａ） 目下の停止電圧（Ｕ_akt）から出発して１インクリメントΔＵだけ上記の停止電圧を増大ないしは減少させるステップと、
   （ｂ） 当該の変更した停止電圧にて前記のクラッチアクチュエータが運動するか否かを検出するステップとを有することを特徴とする、
   モータ境界電圧を求める方法。
2. 前記のクラッチアクチュエータが運動する場合、目下の停止電圧を停止電圧境界値として適合化する、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記のクラッチモータか運動するまで、ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返す、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記のクラッチアクチュエータが、あらかじめ設定した最小距離ΔＸ_min以上運動した場合にだけ、前記のクラッチアクチュエータの運動をステップ（ｂ）における運動として検出する、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記の停止電圧を増大または減少させた後、クラッチアクチュエータが運動したか否かをステップ（ｂ）にて最終的に決定する前に、あらかじめ設定した時間Δｔだけ待機する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記の目下の停止電圧Ｕ_aktは、前記のクラッチアクチュエータが停止している際の目下の停止電圧である、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 上側のまたは下側の停止電圧境界を求めるべきか否かを前もって決定し、
   上側の停止電圧境界を求めるべき場合、前記の目下の停止電圧Ｕ_aktをステップ（ａ）にてインクリメントΔＵだけ増大し、；
   下側の停止電圧境界を求めるべき場合、目下の停止電圧Ｕ_aktをステップ（ａ）にて減少し；
   前記のアクチュエータを運動するまでステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返す、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記のステップ（ａ）にて前記の目下の停止電圧Ｕ_aktを、既知の上側の停止電圧境界Ｕ_upとして、または既知の下側の停止電圧境界Ｕ_dnとして決定し；
   上側の停止電圧Ｕ_upを決定すべき場合、ステップ（ａ）にて目下の停止電圧Ｕ_aktをインクリメントΔＵだけ増大させ、
   下側の停止電圧Ｕ_dnを決定すべき場合、ステップ（ａ）にて目下の停止電圧Ｕ_aktをインクリメントΔＵだけ減少させる、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
9. ステップ（ｂ）にて運動が検出されない場合、前記の上側の停止電圧Ｕ_upを値Ｕ_Incだけ増大させるかまたは下側の停止電圧Ｕ_dnを値Ｕ_Incだけ減少させ、
   ステップ（ｂ）にて運動が検出される場合、前記の上側の停止電圧Ｕ_upを値Ｕ_Incだけ減少させるかまたは下側の停止電圧Ｕ_dnを値Ｕ_Incだけ増大させる、
   請求項８に記載の方法。
10. 自動マニュアルトランスミッションのクラッチアクチュエータが運動しない状態にとどまっている際のモータ境界電圧を求める装置において、
    該装置は、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法を実施するのに適合化されている制御部を有することを特徴とする
    装置。

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