KR20200023627A - 액추에이터를 이용해서 누설을 식별하기 위한 방법 - Google Patents

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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은, 액추에이터(1)를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 액추에이터(1)가 전기 모터(3) 및 제어 유닛(4)을 가진 하나 이상의 구동 유닛(2)을 구비하며, 상기 모터(3)는 하나 이상의 고정자(5) 및 회전자(6)를 구비하고, 회전자(6)의 회전은 제어 유닛(4)과 연결된 회전자 위치 센서(8)를 통해 검출될 수 있으며, 상기 액추에이터(1)는 유체의 변위를 위해 회전자(6)의 회전을 통해 구동될 수 있는 용적형 유닛(9)을 구비하고, 이 경우 용적형 유닛(9)은 회전자(6)의 회전당 특정 기하 변위 용적을 가지며, 상기 방법은 적어도 다음과 같은 단계들: a) 모터(3)에 전기 구동 전력을 공급함으로써 용적형 유닛(9)에서 미리 정해진 압력을 발생시키는 단계, b) 상기 미리 정해진 압력을 미리 정해진 시간 간격에 걸쳐 유지하는 단계, 및 c) 상기 시간 간격 이내에 회전자 위치 센서(8)를 통해 회전자(6)의 회전을 검출하고, 누설 용적 흐름을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

액추에이터를 이용해서 누설을 식별하기 위한 방법
본 발명은, 바람직하게는 자동차를 위한 액추에이터, 특히 유체 정역학적 액추에이터를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 액추에이터는, 전기 모터 및 제어 유닛을 갖는 하나 이상의 구동 유닛을 구비한다. 모터는, 하나 이상의 고정자 및 회전자를 구비하고, 회전자의 회전은 제어 유닛과 연결된 회전자 위치 센서를 통해 검출될 수 있다. 액추에이터는, 유체의 변위를 위해 회전자의 회전을 통해 구동될 수 있는 용적형 유닛(displacement unit)(예컨대 유체 펌프)을 구비하며, 이 경우 용적형 유닛은 회전자의 회전당 특정 기하 변위 용적을 갖는다.
WO 2015/067259 A1호로부터 하나 이상의 자동차 구성 요소를 작동시키기 위한 유체 장치가 공지되어 있다. 유체 장치는 작동 시스템 및 유체 에너지원, 예컨대 유체 펌프를 포함한다.
DE 10 2015 214 998 A1호에는, 전기 모터를 통해 구동되는 유체 펌프가 제1 및 제2 이송 방향을 갖는 유압 회로 내에서 유체를 이송하기 위해 사용되는 작동 장치가 공지되어 있다. 클러치 어셈블리를 작동시키기 위한 제1 스위칭 위치 및 사용자 시스템을 작동시키기 위한 제2 스위칭 위치를 갖는 밸브 어셈블리를 통해, 클러치 어셈블리 및 사용자 시스템을 구동하기 위해 하나의 유체 펌프가 사용될 수 있다. 사용자 시스템은 예컨대 또 다른 클러치 및 변속기 장치 또는 파킹 록(parking lock) 장치를 포함할 수 있다.
하나 이상의 용적형 유닛을 통해 유압 회로에 유체(예컨대 유압 유체, 특히 유압유)가 공급됨으로써, 클러치, 변속기 등과 같은 자동차 구성 요소가 스위칭될 수 있거나 작동될 수 있다. 이 경우, 용적형 유닛의 조절이 최대한 정밀하게 수행되어야 하며, 그 결과 자동차 구성 요소의 신속하고 재생 가능한 제어가 가능해진다. 또한, 런타임에 걸친 유압 회로의 조절은 예컨대 마모로 인해 변경될 수 있다.
전술한 내용에 근거하여 본 발명의 과제는, 종래 기술에서 드러난 단점들을 적어도 부분적으로 극복하는 것, 그리고 특히 용적형 유닛의 영구적이고 정확한 조절 및 이로써 자동차 구성 요소의 재생 가능한 제어를 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항 1의 특징들에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 특허 청구항들의 대상이다. 특허청구범위에 개별적으로 열거된 특징들은 기술적으로 합리적인 방식으로 서로 조합될 수 있고, 명세서에 설명된 사실들 및 도면의 세부 사항에 의해 보완될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 또 다른 변형 실시예들이 나타난다.
본 발명은 액추에이터를 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 액추에이터는 전기 모터 및 제어 유닛을 가진 하나 이상의 구동 유닛을 구비한다. 모터는, 하나 이상의 고정자 및 회전자를 구비하고, 회전자의 회전은 제어 유닛과 연결된 회전자 위치 센서를 통해서 검출될 수 있다. 액추에이터는, 유체의 변위를 위해 회전자의 회전을 통해 구동될 수 있는 용적형 유닛(예컨대 유체 펌프)을 구비하며, 이 경우 용적형 유닛은 회전자의 회전당 특정 기하 변위 용적을 갖는다. 본 방법은 적어도 다음 단계들:
a) 모터에 전기 구동 전력을 공급함으로써 용적형 유닛에서 미리 정해진 압력을 발생시키는 단계,
b) 상기 미리 정해진 압력을 미리 정해진 시간 간격에 걸쳐 유지하는 단계,
c) 상기 시간 간격 이내에 회전자 위치 센서를 통해 회전자의 회전을 검출하고, 누설 용적 흐름을 결정하는 단계를 포함한다.
모터는 특히 직접 또는 변속기를 통해서 (특히 일정한 변속비로) 용적형 유닛과 연결되어 있다. 회전자 위치 센서는 회전자의 회전을 예컨대 증분으로 검출한다. 완전한 회전당 증분의 수는 특히 전기 모터의 구조에 좌우된다. 회전자의 회전이 용적형 유닛의 구동을 야기함으로써, 유체가 용적형 유닛을 통해 이송된다. 이송된 유체는, 자동차 구성 요소(클러치, 변속기 등)를 제어하기 위한 유압 회로에서 사용된다.
용적형 유닛은 기하 변위 용적(회전자의 회전당 용적)을 갖는다. 회전자의 회전을 알고 있는 상태에서, 다시 말해 회전 시 검출된 증분의 수를 알고 있는 상태에서, 이송된 유체가 결정될 수 있다.
방법 단계 a)에서는, 용적형 유닛에서 미리 정해진 압력이 설정된다. 이 압력은 예컨대 유압 회로 내에서, 예컨대 압력 센서를 통해 검출될 수 있다. 압력은 간접적으로도, 예컨대 클러치의 키스 포인트(kiss point)의 제어를 통해 결정될 수 있다. 클러치의 키스 포인트에서는, 토크 전달이 곧바로 시작될 정도로 또는 아직 곧바로 시작되지는 않을 정도로, 서로 마주 놓이도록 배열된 마찰 파트너들이 서로 접촉된 상태에 있다. 압력은 모터의 전기 구동 전력을 통해 설정 및 조절된다.
본원 방법의 단계 b)에서는, 미리 정해진 압력이 미리 정해진 시간 간격(예컨대 적어도 0.5초, 바람직하게는 적어도 1초)에 걸쳐 유지된다. 미리 정해진 압력은 상기 시간 간격 내에서 최대 0.2바아, 특히 최대 0.1바아의 편차로 유지되어야 한다.
단계 c)에서는, 상기 시간 간격 내에서 회전자의 회전이 회전자 위치 센서를 통해 모니터링되고 평가되는데, 다시 말해 상기 시간 간격 내에 이행된 증분이 검출된다. 즉, 압력을 유지하기 위해 회전자의 회전이 필요한 경우, 용적형 유닛에서의 그리고/또는 유압 회로 내에서의 누설이 가정될 수 있다. 회전자의 회전을 통해 누설 용적 흐름이 결정될 수 있다.
이렇게 결정된 누설 용적 흐름은, 액추에이터의 제어 시 제어 유닛에 의한 액추에이터의 개선된 조절을 위해 고려될 수 있다. 따라서, 예컨대 액추에이터가 용적형 유닛의 이송 용적의 제어에 의해 조절되는 용적 흐름 조절이 더욱 정확하게 수행될 수 있다. 또한, 누설 용적 흐름의 변경을 통해 액추에이터의 상태가 모니터링될 수 있다. (미리 정해진 압력에서) 누설 용적 흐름의 변화는, 액추에이터의 또는 유압 회로 내 구성 요소의 마모를 지시할 수 있다.
누설 용적 흐름은 다음의 공식에 따라 결정될 수 있다:
QL = deltaINC * Vg/(INC / 회전) / t
상기 공식에서,
QL은 리터/초로 나타낸 누설 용적 흐름이며,
deltaINC:(INCEND - INCSTART)는 시간 간격(t) 이내에 회전자에 의해 이행된 증분의 수이고,
Vg는 리터/회전으로 나타낸 회전자의 회전당 용적형 유닛의 기하 변위 용적이며,
t는 초로 나타낸 시간 간격이다.
본원 방법은 미리 정해진 상이한 압력에서 실행될 수 있다. 이와 같은 미리 정해진 압력은 특히, 누설 용적 흐름이 액추에이터의 작동 시 존재하는 압력 범위에 대해 결정 가능하거나 적어도 추정 가능하도록 선택된다.
특히, 하나 이상의 미리 정해진 압력에서 또는 미리 정해진 상이한 압력에서 누설 용적 흐름을 결정함으로써, 상이한 압력에 대한 누설 용적 흐름의 특성맵이 결정될 수 있다. 이 특성맵은 액추에이터의 제어를 위해 고려될 수 있다. 특히, 특성맵은 제어 유닛 내에 저장되며, 이로써 액추에이터의 상태에 매칭된 자동차 구성 요소의 제어가 가능해진다.
바람직한 방식으로, 결정된 누설 용적 흐름은 액추에이터를 제어하기 위한 용적형 유닛의 용적 흐름 조절 시 고려된다.
본 방법은 적어도 연속적으로 또는 주기적으로 실행될 수 있다. 여기서 '연속적으로'는, 액추에이터가 작동될 때마다 이 방법이 한 번 이상 실행됨을 의미한다. 액추에이터의 작동은 예컨대 자동차의 작동에 결합되어 있다(점화 장치의 작동 등). '연속적으로'와 달리 '주기적으로'는, 상기 방법이 확정 가능한 간격으로 실행됨을 의미한다. 이 간격은, 시간, 액추에이터 또는 자동차의 작동 시간, 액추에이터의 작동 모드 또는 부하 등에 따라 결정될 수 있다. 특히, 이 간격은, 예컨대 누설 용적 흐름의 변화에 따라 변경될 수 있다. 예컨대 누설 용적 흐름의 증가가 확인되면, 후속하는 간격이 단축될 수 있다.
나아가, 액추에이터 및 액추에이터에 의해 작동될 수 있는 하나 이상의 자동차 구성 요소를 갖는 자동차가 제안되며, 이 경우 액추에이터는 전기 모터 및 제어 유닛을 가진 하나 이상의 구동 유닛을 구비한다. 모터는 하나 이상의 고정자 및 회전자를 구비하고, 회전자의 회전은 제어 유닛과 연결된 회전자 위치 센서를 통해 검출될 수 있다. 액추에이터는, 유체를 변위시키기 위해 회전자의 회전을 통해 구동될 수 있는 용적형 유닛(예컨대 유체 펌프)을 구비하며, 이 경우 용적형 유닛은 회전자의 회전당 특정 기하 변위 용적을 갖는다. 자동차는 전술한 방법을 실행하도록 설계 및 구현된다.
예방 차원에서 언급할 사실은, 본원에 사용된 숫자("제1", "제2", ...)는 주로 복수의 동종의 대상, 값 또는 프로세스를 구별하기 위해서(만) 사용되며, 즉, 특히 이와 같은 대상, 값 또는 프로세스 상호 간의 의존성 및/또는 순서가 반드시 사전 설정될 필요는 없다. 의존성 및/또는 순서가 필요한 경우, 이는 본원에 명시적으로 언급되거나, 통상의 기술자라면 구체적으로 기술된 실시예의 연구 시 명백히 알 수 있다.
본 발명 및 기술적 환경은, 각각의 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 주지할 점은, 본 발명이 도시된 실시예들에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이다. 특히, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 각각의 도면에 설명된 사실로부터 부분 양태들을 추출하고, 본원 명세서 및/또는 도면으로부터의 다른 구성 부재들 및 발견들과 조합하는 것도 가능하다. 특히, 도면 및 특히 도시된 크기 비율은 개략적인 것에 불과하다는 것이다. 동일한 참조 부호가 동일한 대상을 지시함으로써, 필요한 경우 다른 도면의 설명이 보완적으로 이용될 수 있다.
도 1은 복수의 자동차 구성 요소를 갖는 액추에이터를 도시한 도면이다.
도 2는 액추에이터의 일 부분의 사시도이다.
도 3은 액추에이터의 또 다른 일 부분의 분해 사시도이다.
도 1은, 복수의 자동차 구성 요소(10, 11, 12)를 갖는 액추에이터(1)를 보여준다. 액추에이터(1)는, 회전자(6)를 포함하는 전기 모터(3) 및 제어 유닛(4)을 가진 구동 유닛(2)을 구비한다. 액추에이터(1)는, 회전자(6)의 회전(7)을 통해 구동될 수 있고, 유체의 변위를 위한 용적형 유닛(9)(예컨대 유체 펌프)을 구비하며, 이 경우 용적형 유닛(9)은 회전자(6)의 회전당 특정 기하 변위 용적을 갖는다. 액추에이터의 유압 회로(14)는 유체용 저장기(13)와; 자동차 구성 요소(10, 11, 12)를 제어하기 위한 밸브 어셈블리(15);를 포함한다. 본 실시예에서, 제1 자동차 구성 요소(10) 및 제2 자동차 구성 요소(11)는 각각 클러치로서 도시되어 있다. 제3 자동차 구성 요소(12)는 본 실시예에서 변속기 어셈블리이다. 밸브 어셈블리(15)는 간단한 방식으로, 압력이 용적형 유닛(9)의 일측 이송 방향으로만 인가될 수 있고 상기 압력의 감소 후에 다른 이송 방향으로 전환될 수 있는 것을 보장해주는 소위 2압 밸브(two pressure valve)이다.
방법 단계 a)에서는, 용적형 유닛(9)에서 미리 정해진 압력이 설정된다. 상기 미리 정해진 압력은 예컨대 유압 회로(14) 내에서 예컨대 압력 센서(16)를 통해 검출될 수 있다. 압력은 모터(3)의 전기 구동 전력을 통해 설정 및 조절된다.
방법 단계 b)에서는, 상기 미리 정해진 압력이 미리 정해진 시간 간격에 걸쳐 유지된다.
단계 c)에서는, 상기 시간 간격 이내에 회전자(6)의 회전(7)이 회전자 위치 센서(8)를 통해 모니터링되고 평가되며, 다시 말해 시간 간격 이내에 이행된 증분이 검출된다. 즉, 압력을 유지하기 위해 회전자(6)의 회전(7)이 필요한 경우, 용적형 유닛(9)에서의 그리고/또는 유압 회로(14) 내에서의 누설이 가정될 수 있다. 회전자(6)의 회전(7)을 통해 누설 용적 흐름이 결정될 수 있다.
이렇게 결정된 누설 용적 흐름은, 액추에이터(1)의 제어 시 제어 유닛(4)에 의한 액추에이터(1)의 개선된 조절을 위해 고려될 수 있다. 따라서, 예컨대 액추에이터(1)가 용적형 유닛(9)의 이송 용적의 제어에 의해 조절되는 용적 흐름 조절이 더욱 정확하게 수행될 수 있다. 또한, 누설 용적 흐름의 변화를 통해 액추에이터(1)의 상태가 모니터링될 수 있다. (미리 정해진 압력에서) 누설 용적 흐름의 변화는, 액추에이터(1)의 또는 유압 회로(14) 내 구성 요소[예컨대 밸브 어셈블리(15), 자동차 구성 요소(10, 11, 12) 등]의 마모를 지시할 수 있다.
도 2는 액추에이터(1)의 일 부분을 사시도로 보여준다. 액추에이터(1)는 전기 모터(3)(본 도면에 도시되지 않음) 및 제어 유닛(4)을 가진 구동 유닛(2)을 구비한다. 모터(3)는 하나 이상의 고정자(5) 및 회전자(6)(도 3 참조)를 구비하며, 회전자(6)의 회전(7)은 제어 유닛(4)과 연결된 회전자 위치 센서(8)를 통해 검출될 수 있다. 용적형 유닛(9)에 인가된 압력(및/또는 유압 회로 내 압력)은 압력 센서를 통해 검출될 수 있다.
도 3은, 액추에이터(1)의 또 다른 일 부분을 분해 사시도로 보여준다. 액추에이터(1)는 전기 모터(3) 및 제어 유닛(4)을 가진 구동 유닛(2)을 구비한다. 모터(3)는 하나 이상의 고정자(5) 및 회전자(6)를 구비하며, 회전자(6)의 회전(7)은 제어 유닛(4)과 연결된 회전자 위치 센서(8)를 통해 검출될 수 있다.
1; 액추에이터
2: 구동 유닛
3: 모터
4: 제어 유닛
5: 고정자
6: 회전자
7: 회전
8: 회전자 위치 센서
9: 용적형 유닛
10: 제1 자동차 구성 요소
11: 제2 자동차 구성 요소
12: 제3 자동차 구성 요소
13: 저장기
14: 유압 회로
15: 밸브 어셈블리
16: 압력 센서
17: 자동차

Claims (7)

  1. 액추에이터(1)를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 액추에이터(1)는 전기 모터(3) 및 제어 유닛(4)을 가진 하나 이상의 구동 유닛(2)을 구비하며, 상기 모터(3)는 하나 이상의 고정자(5) 및 회전자(6)를 구비하고, 회전자(6)의 회전(7)은 제어 유닛(4)과 연결된 회전자 위치 센서(8)를 통해 검출될 수 있으며, 상기 액추에이터(1)는 유체의 변위를 위해 회전자(6)의 회전(7)을 통해 구동될 수 있는 용적형 유닛(9)을 구비하고, 이 경우 용적형 유닛(9)은 회전자(6)의 회전당 특정 기하 변위 용적을 가지며, 상기 방법은 적어도 다음 단계들:
    a) 모터(3)에 전기 구동 전력을 공급함으로써 용적형 유닛(9)에서 미리 정해진 압력을 발생시키는 단계,
    b) 상기 미리 정해진 압력을 미리 정해진 시간 간격에 걸쳐 유지하는 단계,
    c) 상기 시간 간격 이내에 회전자 위치 센서(8)를 통해 회전자(6)의 회전(7)을 검출하고, 누설 용적 흐름을 결정하는 단계를 포함하는, 액추에이터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 누설 용적 흐름이 다음의 공식에 따라 결정되며,
    QL = deltaINC * Vg/(INC / 회전) / t
    상기 공식에서,
    QL은 리터/초로 나타낸 누설 용적 흐름이고,
    deltaINC:(INCEND - INCSTART)는 시간 간격(t) 이내에 회전자에 의해 이행된 증분의 수이며,
    Vg는 리터/회전으로 나타낸 회전자의 회전당 용적형 유닛의 기하 변위 용적이고,
    t는 초로 나타낸 시간 간격인, 액추에이터 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법이 미리 정해진 상이한 압력에서 실행되는, 액추에이터 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 결정된 누설 용적 흐름은, 액추에이터(1)를 제어하기 위한 용적형 유닛(9)의 용적 흐름 조절 시 고려되는, 액추에이터 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 미리 정해진 압력에서 누설 용적 흐름을 결정함으로써, 상이한 압력에 대한 누설 용적 흐름의 특성맵이 결정되는, 액추에이터 제어 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 적어도 연속적으로 또는 주기적으로 실행되는, 액추에이터 제어 방법.
  7. 액추에이터(1) 및 액추에이터(1)에 의해 작동될 수 있는 하나 이상의 자동차 구성 요소(10, 11, 12)를 갖는 자동차(17)로서,
    상기 액추에이터(1)는 전기 모터(3) 및 제어 유닛(4)을 갖는 하나 이상의 구동 유닛(2)을 구비하며, 모터(3)는 하나 이상의 고정자(5) 및 회전자(6)를 구비하고, 회전자(6)의 회전(7)은 제어 유닛(4)과 연결된 회전자 위치 센서(8)를 통해 검출될 수 있으며, 상기 액추에이터(1)는 유체를 변위시키기 위해 회전자(6)의 회전(7)을 통해 구동될 수 있는 용적형 유닛(9)을 구비하며, 자동차(17)는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 설계 및 구현되는, 자동차(17).
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