WO2017162771A1 - Verfahren und anordnung zum betätigen einer antriebsstrangkomponente - Google Patents

Verfahren und anordnung zum betätigen einer antriebsstrangkomponente Download PDF

Info

Publication number
WO2017162771A1
WO2017162771A1 PCT/EP2017/056873 EP2017056873W WO2017162771A1 WO 2017162771 A1 WO2017162771 A1 WO 2017162771A1 EP 2017056873 W EP2017056873 W EP 2017056873W WO 2017162771 A1 WO2017162771 A1 WO 2017162771A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric motor
commutation mode
commutation
phase
speed
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/056873
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus GEBERT
Marc WEINERT
Bernhard Feier
Michael Zisser
Eva Maria KAHR
Reinhard MICK
Original Assignee
GETRAG B.V. & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GETRAG B.V. & Co. KG filed Critical GETRAG B.V. & Co. KG
Publication of WO2017162771A1 publication Critical patent/WO2017162771A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F16D48/064—Control of electrically or electromagnetically actuated clutches

Definitions

  • the present invention relates to a method for hydraulically actuating a powertrain component of a motor vehicle driveline by means of a hydraulic arrangement having a pump driven by an electric motor.
  • the present invention relates to an actuator assembly for a powertrain component of a motor vehicle drive train, wherein the actuator assembly comprises an electrical machine assembly with an electric motor (50) and a control device, wherein the electric motor is adapted to provide actuation energy for actuating the drive train component.
  • the present invention relates to a motor vehicle drive train with a drive motor, a clutch assembly, a gear assembly and with an actuator assembly of the type mentioned above, for actuating at least one component of the clutch assembly and / or the gear assembly.
  • a clutch assembly is actuated usually by means of a hydraulic piston / cylinder assembly which is connected to a hydraulic circuit.
  • the hydraulic circuit often includes a pump connected to a valve assembly which, under the control of a controller, provides appropriate hydraulic pressure to the piston / cylinder assembly.
  • the pump may in this case be driven by a secondary drive of the drive motor, but may also be driven by its own pump motor.
  • a pressure port of a pump directly, that is, without the interposition of proportional control valves, with a port of a piston / cylinder assembly.
  • the pump is drivable in this case by means of an electric motor bar.
  • a control device measures the hydraulic pressure in the line between the pressure port and the piston / cylinder arrangement and also measures the rotational position or the rotational speed of the electric motor. To set a suitable pressure, the speed of the electric motor is then used as the manipulated variable, for example.
  • Such pump actuators must on the one hand provide a high volume flow, for example, to put a piston / cylinder assembly as quickly as possible in a position in which the clutch assembly is ready for operation. For example, this is done with wet-running multi-plate clutches until their so-called. Engagement point ("kiss point") is reached.
  • Kiss point Engagement point
  • it is known, for example from the document DE 10 2004 033 439 B4 to provide two separate pumps, one of which is designed for a high flow and of which the other for an operation with a large force at low Hub is designed, the two pumps have different hydraulic ratios.
  • an actuator for a positioning drive in the form of a clutch actuator has an electronically commutated electric motor and a sensor system that defines a number of sensor positions, wherein the sensor system generates a number of control signals corresponding to the number of sensor positions, each having two control positions for the commutation. This is intended to achieve a high positioning resolution.
  • the document DE 10 2006 056 318 A1 further discloses a method for operating an actuator having an electric motor in a motor vehicle, wherein a position measurement signal detected for the electric motor and the electric motor is commutated in dependence on the position measurement signal, wherein the position measurement signal a number of having different signal states, which are each associated with a relative position between a primary part and a secondary part of the electric motor.
  • the plausibility of the position measurement signal is checked.
  • the power supply to the electric motor is blocked and / or the power of the electric motor is limited.
  • the operating temperature of the electric motor is detected and compared with a setpoint range, so that when a occurring outside the setpoint range operating temperature state, a non-plausible signal state of the position measurement signal is generated.
  • the documents DE 1 1 2010 000 034 T5, DE 10 2013 218 366 A1, DE 10 2004 012 639 A1 and US 2013/0319366 A1 each have hydraulic actuating arrangements for a drive train component of a power-drive train known, wherein in each case a pump is driven by means of an electric motor, which may be a brushless, electrically commutated electric motor.
  • an electric motor which may be a brushless, electrically commutated electric motor.
  • an electronically commutated motor which has a plurality of rotor position sensor arrangements arranged on the stator side.
  • Each rotor position sensor is a phase shifter associated with the phase shift of a sensor output voltage to produce a relative to the sensor output voltage temporally advanced alternating output whose lead angle increases with increasing engine speed and which is controlled by an alternating output signal controlled electronic switching element for controlling a stator current of the motor ,
  • This type of phase-shifted commutation should serve to improve the efficiency of the electric motor.
  • the above object is achieved by a method for hydraulically actuating a drive train component of a motor vehicle drive train by means of a hydraulic arrangement having a driven by an electric motor pump, wherein the electric motor is electronically commutated, wherein the electric motor when operating the drive train component optionally in a first commutation mode is controlled or is driven in a second commutation mode, which is out of phase with the first commutation mode, wherein the electric motor is driven in the second commutation mode so that it rotates at a different speed.
  • an actuating arrangement for a drive train component of a motor vehicle drive train in particular for carrying out the method according to the invention, wherein the actuating arrangement comprises an electrical machine arrangement with an electric motor and a control device, wherein the electric motor is adapted to actuation energy for Provide operation of the powertrain component, and wherein the control device is adapted and adapted to control the electric motor either in a first commutation mode or in a second commutation mode, which is out of phase with the first commutation mode, wherein the electric motor in the second commutation mode is controlled so that it rotates at a different speed.
  • a motor vehicle drive train having an actuating arrangement according to the invention for actuating at least one component of a clutch arrangement and / or a gear arrangement of the drive train.
  • Electric machines in the form of electric motors which are electronically commutated, are well known. These are preferably to so-called brushless DC motors (BLDC motors), in which a rotor is equipped with a plurality of permanent magnets and wherein on the stator electronically controllable windings are arranged.
  • the windings can thus be controlled by a power electronics offset in time so that a rotating field is created which exerts a torque on the rotor equipped with permanent magnets.
  • BLDC motors are designed with three phases, but these motors can also be designed as two-phase systems or as multi-phase systems.
  • the switching of the stator windings takes place in a first commutation mode preferably optimized efficiency. This may involve switching the current in the windings at the exact moment when the corresponding poles of the permanent magnets of the rotor are exactly aligned with the winding.
  • the speed of the electric motor can be freely controlled over a wide range.
  • the control of the electric motor with the first commutation mode preferably corresponds to a nominal operating mode of the electric motor.
  • a phase-shifted control of the electric motor preferably offset by an angle of at least 30 °, in particular at least 45 °, in particular at least 50 ° and preferably less than 120 °, preferably less than 100 ° and in particular less than 70 °.
  • a phase-shifted commutation mode means in the present case, consequently, that control signals for switching on and off of power switches of a power electronics are output by a control means phase-offset by a phase angle.
  • control signals for switching on and off of power switches of a power electronics are output by a control means phase-offset by a phase angle.
  • such power switches are driven out of phase with respect to a control in the first commutation mode.
  • a characteristic curve of rotational speed over torque can in this case be steeper in magnitude than the "nominal" characteristic curve in the first commutation operating mode.
  • the electric motor is not operated optimal efficiency in the second commutation mode.
  • the higher power consumption and associated reduced efficiency is accepted for the duration of operation in the second commutation mode to set up for a relatively short period of time, a relatively high speed of the electric motor, with a driveline component bar as quickly as possible (for example, so that a relatively high volume flow can be generated with a connected pump, or a way is quickly traced).
  • the selection of the first or the second commutation mode is preferably carried out by means of a higher-level control.
  • the second commutation operating mode can be predetermined, for example in a first actuation phase, in order, for example, to cover a given path faster with a different rotational speed of the electric motor.
  • a second operating phase it may be more appropriate to control the electric motor in the first commutation mode, for example, to allow a more sensitive control or regulation, in particular with optimized efficiency.
  • the above object is also achieved according to a second aspect of the present invention by a method for operating a drive train component of a motor vehicle drive train by means of an electric motor, in particular for carrying out the method according to the invention described above, wherein the electric motor is electronically commutated wherein the electric motor is selectively driven in a first commutation mode upon actuation of the powertrain component, wherein in the first commutation mode, a first speed value is set for a given first torque value, or driven in at least a second commutation mode the first commutation mode is out of phase, wherein in the second commutation mode for the same first torque value, a second speed value sets, which differs from the first speed value erscheidet.
  • the actuation method according to the second aspect of the invention can be used for any type of actuation of a motor vehicle driveline component.
  • a rotational speed of the electric motor for driving a pump of a hydraulic circuit can be used.
  • the electric motor can also act purely mechanically on such a drive train component, for example using a mechanical rotation / translation converter.
  • the second commutation mode is not necessarily used to set an optimal operating mode.
  • a pre-commutation angle should not be adjusted urgently from the viewpoint of an ideal engine or torque constant. Rather, the pre-commutation angle (i.e., the phase angle by which the second commutation mode is shifted from the first commutation mode) may be changed depending on desired characteristics of the actuation of the powertrain component.
  • a first rotational speed value is set for this purpose. Due to the phase shift of the commutation, specifically to set up the second commutation mode, a different speed value is established for the same first torque value, ie a second speed value that differs from the first speed value.
  • the consequent change in the mechanical power due to the change in the pre-commutation angle results in a change in the speed of rotation of the motor and, consequently, a change in the electrical current consumption of the motor.
  • a cost advantage may result from an increase in the numbers of eligible engine variant.
  • the actuation method according to the second aspect of the invention can be implemented in a simple manner in software and at relatively low computational cost.
  • field-oriented regulation is not necessary for this, as a whole an increase in customer satisfaction can result.
  • the pre-commutation angles should preferably remain in the angular ranges described above with regard to the first aspect. If the pre-commutation angles are selected too high, unwanted noise may occur.
  • an upper limit is defined with regard to the selected pre-commutation angle. Because above such an upper limit of Vorkommuttechnikswinkels an electric motor can otherwise change its direction of rotation.
  • a mechanical component of the drive train is preferably actuated, preferably with a constantly changing load (keyword spring characteristic).
  • the switchover to the second commutation mode is carried out in such a way that a further part ⁇ ⁇ ⁇ is added to a pre-commutation angle ⁇ .
  • the Vorkommut istswinkel ⁇ is preferably an optimized in terms of efficiency phase angle and preferably corresponds to a phase angle in the first commutation mode.
  • phase angle ⁇ is, as stated, added to a further part AO A DD.
  • This other part of the phase angle in the second commutation mode allows further influencing the characteristics of the electric motor with respect to the speed-torque dynamics, in terms of power consumption and thus also in terms of efficiency. Due to the additional part ⁇ ⁇ ⁇ of the phase angle, the slope and an offset of a characteristic of torque over speed can be influenced. In other words, by increasing the phase angle, an increase in the rotational speed can be achieved with the same engine operating voltage. However, this is preferably not, as already mentioned, not for the entire speed range. In a certain speed range, a smaller phase angle preferably leads to a better result with regard to the speed-torque dynamics.
  • the additional part ⁇ ⁇ ⁇ of the phase angle is preferably selected as a function of the rotational speed and the torque (ie essentially the electric motor current).
  • driving the electric motor in the first commutation mode includes providing a first set of drive signals, wherein driving the electric motor in the second commutation mode includes providing a second set of drive signals the second set of drive signals is generated by swapping and / or inverting the first set of drive signals.
  • the first set of drive signals usually consists of six individual signals that are out of phase with each other.
  • the second set of drive signals may be generated by simply inverting and / or swapping the first set of drive signals so that the second set of drive signals may be provided with comparatively low computational power.
  • the phase shift is then preferably 60 °.
  • the drive signals for the first and the second commutation mode are generated sensorless.
  • the drive signals are generated as a function of sensor signals.
  • the sensor signals are preferably signals from sensors that detect a position of a rotor of the electric machine.
  • the sensors may be Hall sensors, for example.
  • three sensors are provided which are distributed over the circumference of the electric motor, in particular with a mutual phase shift of 120 °.
  • the sensor signals thus give the controller information about the position of the rotor and thus indirectly also about the speed of the rotor.
  • the drive signals are generated in the first commutation mode so that power electronics circuit breakers, which preferably includes a bridge circuit of six circuit breakers, are switched on and off at such a time that an efficiency-optimal operation is possible.
  • power electronics circuit breakers which preferably includes a bridge circuit of six circuit breakers
  • the drive signals for the circuit breakers of the power electronics preferably result from the sensor signals by logic operations of the sensor signals and / or phase shifts thereof.
  • control signals are further applied or modulated with a PWM signal, via which the current is adjustable, preferably substantially continuously.
  • the sensor signals and the drive signals can be considered in the simplest case as digital signals, which have either a logic value of 1 or a logical value of 0.
  • the drive signals for the second commutation mode may be generated via algorithms or the like from the first set of drive signals.
  • a first set of drive signals for the first commutation mode is generated from the actual sensor signals, wherein a second set of drive signals for the second commutation mode is generated from phase-shifted sensor signals.
  • the phase-shifted sensor signals are preferably generated from the sensor signals by interchanging and / or inverting the actual sensor signals.
  • phase-shifted sensor signals are compared to the actual sensor signals phase-shifted by at least 30 °, in particular at least 45 °, in particular at least 50 °, and preferably by less than 120 °, preferably less than 100 ° and in particular less than 70 °.
  • Particularly preferred is a phase shift of the phase-shifted sensor signals with respect to the actual sensor signals by 60 °.
  • the pump used to hydraulically actuate the powertrain component may be coupled via a valve assembly to a piston / cylinder assembly that acts on the powertrain component.
  • the valve arrangement may in particular include proportional valves in order to be able to regulate a control pressure precisely.
  • a pressure port of the hydraulic system pump is directly connected to a piston / cylinder arrangement acting on the driveline component such that faster rotation of the electric motor in the second commutation mode results in faster actuation of the powertrain component leads.
  • faster operation can be used to "infest" a wet-running multi-plate clutch faster, ie faster to put into a state in which the fins are in an engagement point in which a very low torque of, for example, less than 30 Nm is transmitted.
  • the second commutation mode can be used for exactly this purpose in an advantageous manner.
  • the second rotational speed value is greater than the first rotational speed value.
  • the same advantages as in the first aspect of the invention result when the electric motor in the second commutation mode is driven to rotate at a higher speed.
  • phase angles ie pre-commutation angle values
  • ⁇ an ordinary pre-commutation angle ⁇
  • a commutation map assigns value pairs of rotational speed and motor current in each case one phase angle of the phase shift. This assignment is preferably carried out in each case for the assumption of a constant motor voltage. Furthermore, different commutation maps for different motor voltages can be stored. In operation, a motor controller can realize the map as a look-up table, so that in operation by simply measuring the engine speed and motor current, the corresponding phase angle can be adjusted.
  • the commutation map is preferably a three-dimensional map with the axes (i) measured variable engine speed, (ii) measured variable motor and (iii) phase angle.
  • the phase angle of the commutation characteristic can be determined according to different criteria, in particular with regard to the highest possible dynamics of the electric motor (enabling high speeds) and / or with regard to an optimal efficiency.
  • the commutation map at least partially, preferably in total, includes phase angle of the phase shift, which are optimized in terms of dynamics of the electric motor, wherein a further Kommutleiterskennfeld at least partially, preferably in total, includes phase angle of the phase shift with respect an efficiency are optimized.
  • switching from the first commutation mode to the second commutation mode only occurs when a torque provided is less than a torque threshold.
  • the method such that on the one side of the torque threshold value, for example, the first commutation mode is used, and on the other side of the torque threshold, the second commutation mode.
  • the torque threshold forms a switching point between the different phase angle characteristics.
  • such a changeover can be effected as a function of switching points which are respectively defined by a value of the measured torque and / or by a value of the measured rotational speed.
  • the engine speed and / or a state variable for example a hydraulic pressure set by means of the engine speed to be detected in order to be able to control the speed or this state variable.
  • the torque provided can be determined from the electrical phase current of the motor, since the electrical phase current is linked to the torque via an engine constant of the engine (possibly also referred to as torque constant).
  • an efficiency-optimized combination of phase angle of the phase shift and torque provided is determined.
  • an engine constant of the engine and / or a current temperature of the engine is taken into account in order to determine the efficiency-optimized combination of phase angle and provided torque.
  • the actuating arrangement of the type according to the invention can be used, for example, to have an actuating force provided by the electric motor act directly on a drive train component.
  • the actuating arrangement can also be designed as a purely electromechanical actuating arrangement without hydraulic components.
  • inventive method according to the second aspect may be formed as a method for mechanically actuating a powertrain component of a motor vehicle drive train by means of a mechanical actuator assembly in which an electric motor Actuating power for actuating the drive train component provides.
  • the actuator assembly comprises a driven by the electric motor pump, wherein a pressure port of the pump is directly connected to a force acting on the drive train piston / cylinder assembly, so that the faster rotation of the electric Motor in the second commutation mode leads to a faster actuation of the powertrain component.
  • the drive train component is a clutch assembly of the motor vehicle drive train, for example, a wet-running multi-plate clutch.
  • the electric motor is actuated in the second commutation mode when rapid actuation of the drive train component is requested.
  • the switching from the first to the second commutation mode is carried out on request by the control device, which performs, for example, a program for actuating a drive train component.
  • the electric motor is driven for speeds below a speed threshold in the first commutation mode, and is driven for speeds above the speed threshold in the second commutation mode.
  • the speed threshold is preferably chosen so that this value is in the upper half of the rated speed range of the electric motor, in particular in the upper quarter. In other words, much of the operation of the electric motor is in the first commutation mode. Only then, when the speed threshold is exceeded, is switched to the second commutation mode, then to make the characteristic of speed via torque quasi artificially steeper in magnitude, which can be used to increase the speed to operate the powertrain component, for example, faster ,
  • the phase-shifted second commutation mode can also be referred to as pre-commutation.
  • the pre-commutation is preferably carried out with a phase shift of 60 °. This allows provision of a set of second commutation mode drive signals by phase shifting actual sensor signals into out of phase sensor signals, for example by swapping and / or inverting the actual sensor signals. As a result, little resources of the controller are needed.
  • the switching to the second commutation mode is preferably carried out dynamically when a high speed of the electric motor is needed. As a result of this dynamic change, two different motor characteristics can be used.
  • phase offset or a phase angle of a pre-commutation in the second commutation mode can also be variable.
  • the commutation is realized as block commutation.
  • a vector control or a field-oriented control of the electric motor are preferably dispensed with.
  • the second commutation mode can be used, for example, to improve the switching times and reduce the filling times of the clutch.
  • the latter can also be used to increase the momentum during sporty shifts.
  • the method according to the invention can also be implemented in already existing actuating arrangements.
  • the method according to the invention can be implemented by a new software on an existing drive train, for example by a new software for the control device of the type described above.
  • Figure 1 is a schematic representation of a drive train of a motor vehicle with an electrohydraulic actuating arrangement for a clutch assembly.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an electric motor for a
  • FIG. 3a shows timing diagrams of sensor signals and drive signals for the electric motor of FIG. 2 in a first commutation mode and in a second commutation mode;
  • 3b shows a schematic representation of actual sensor signals and phase-shifted sensor signals which are produced from the actual sensor signals by swapping and / or inverting;
  • FIG. 4 shows characteristic curves for the first and the second commutation operating mode of rotational speed over torque of the electric motor of FIG. 2;
  • FIG. 5 shows characteristics for the first and the second commutation modes of electric current versus torque for the electric motor of FIG. 2;
  • FIG. 4 shows characteristic curves for the first and the second commutation operating mode of rotational speed over torque of the electric motor of FIG. 2;
  • FIG. 5 shows characteristics for the first and the second commutation modes of electric current versus torque for the electric motor of FIG. 2;
  • FIG. 5 shows characteristics for the first and the second commutation modes of electric current versus torque for the electric motor of FIG. 2;
  • Fig. 6 is a schematic timing diagram of current and force over time to illustrate a switching time reduction
  • Fig. 7 shows an alternative embodiment of an actuating arrangement
  • 8 shows a schematic illustration of a further alternative embodiment of an actuating arrangement
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a block diagram of an electric motor of an embodiment of an actuating arrangement according to the invention.
  • Fig. 11 is a schematic illustration of a torque vs. speed diagram of an electric motor as used in Fig. 9; and 12 is a commutation map with the axes otordrehiere, motor current and phase angle of the phase shift or Vorkommuttechnik.
  • a drive train for a motor vehicle is shown schematically and generally designated 10.
  • the drive train 10 has a drive motor 12, which may be designed as an internal combustion engine or as a hybrid combustion unit.
  • An output of the drive motor 12 is connected to an input of a clutch assembly 14, which may be formed as a single clutch or as a double clutch.
  • the clutch assembly 14 is connected to a gear assembly 16 whose output is in turn connected to a differential 18 which serves to distribute drive power to driven wheels 20L, 20R.
  • the drive train is preferably actuated automatically.
  • the clutch assembly 14 is preferably automatically actuated by means of an actuator assembly 30.
  • Identical actuator assemblies may be used to actuate other powertrain components.
  • the actuating assembly 30 of FIG. 1 is designed as a hydraulic arrangement and includes a piston / cylinder assembly 32.
  • the piston / cylinder assembly 32 has a cylinder 34 within which a piston 36 is slidably mounted.
  • the piston 36 is coupled to the clutch assembly 14 such that the piston 36 can exert an actuating force F on the clutch assembly 14.
  • the clutch assembly 14 may be, for example, a wet-running multi-plate clutch, which is normally open.
  • the piston / cylinder arrangement 32 has a fluid connection 38, which is connected to a cylinder space.
  • the piston 36 is biased by a piston spring 40 in a direction in which the clutch assembly 14 is not actuated.
  • the piston 36 be deflected against the force of the piston spring 40 to actuate the clutch assembly 14.
  • the actuating arrangement 30 further includes a pump arrangement 44.
  • the pump arrangement 44 has a pump 46, whose pressure connection in the present case is connected directly to the fluid connection 38, that is to say without the interposition of proportional valves.
  • the pump 46 is drivable by means of an electric motor 50, with a schematically indicated speed n.
  • An unspecified suction port of the pump 46 is connected to a tank 52 and another low-pressure region for hydraulic fluid, from which the pump 46 can suck the hydraulic fluid.
  • the pump 46 and the electric motor 50 form an electrical machine assembly 54, together with a control device 56.
  • the control device 56 is connected on the one hand to a pressure sensor, not specified, via which a pressure P in the line between the pressure port 48 and the fluid connection 38 is measured. This pressure p is transferred to the control device 56. Further, the controller 56 is connected to the electric motor 50 and detects, for example, a rotation angle ⁇ of a rotor of the electric motor 50.
  • the control device 56 has an electronic control section 58, which receives said sensor data and generates therefrom a target speed N.
  • the setpoint speed N is a manipulated variable for regulating a specific pressure p.
  • control device 56 may further include a power electronics 60 controlled by the control section 58 and connected to the motor 50.
  • an electric motor 50 'in the form of a brushless DC motor is shown schematically.
  • a not-shown rotor of the electric motor 50 is equipped with a plurality of permanent magnets.
  • a coil assembly 62 formed by the coils U, V, W may, by suitable driving, generate a rotating magnetic field acting on the permanent magnets of the rotor to drive the rotor in this manner.
  • the electric motor 50 preferably includes a sensor assembly 64 which may include a single rotary encoder, but preferably includes a plurality of position sensors 661, 66 2 , 66 3 , preferably identical in number to the number of stator windings U, V, W are provided and serve to detect the rotor position or the rotor angle ⁇ .
  • the position sensors are preferably designed as Hall sensors.
  • Fig. 2 also shows in schematic form a power electronics 60 'which includes a plurality of power switches Tr t to Tr 6 , which may be configured as transistors or thyristors and which will be referred to simply as transistors below.
  • a power electronics 60 ' which includes a plurality of power switches Tr t to Tr 6 , which may be configured as transistors or thyristors and which will be referred to simply as transistors below.
  • a positive pole and a negative pole to which a DC voltage U d can be applied
  • three pairs of transistors are arranged in series, namely on the one hand the transistor pairs Tn and Tr 2 , the transistor pairs Tr 3 and Tr 4 and the transistor pair Tr 5 and Tr 6th .
  • the coil assembly 62 is connected.
  • one end of the coil U is connected between the transistors ⁇ , Tr 2 .
  • the coil V is connected between the transistors Tr 3 , Tr 4
  • the coil W is connected between the transistors Tr 5 , Tr 6 .
  • a control device 56 ' likewise shown schematically in FIG. 2 generates from the signals of the position sensors 66 ! , 66 2 , 66 3 , which are indicated schematically in FIG. 2 by ⁇ and H respectively, a set of drive signals T ⁇ T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 .
  • the drive signals TT 6 are generated by means of the sensor signals HH 2 , H 3 , such that in each case two transistors from different Branches are closed, so that in this state, the DC voltage U d over one or more of the coils U, V, W is applied.
  • Fig. 2 is shown purely schematically in this regard.
  • the representation of six transistors and of three coils of the coil arrangement is to be understood in each case purely by way of example. It is understood that more transistors or fewer transistors may be provided as well as more or less coils of the coil assembly.
  • control device 56 'receives actual sensor signals HL H 2 , H 3 from the individual position sensors or rotational angle sensors 66 1 , 66 2 , 66 3 , in the form of rectangular signals, the angles ⁇ 2 , ⁇ 3 correspond.
  • control device 56 'generates the drive signals TT 6 .
  • the provision of these drive signals as a function of the angle of rotation of the rotor generates a rotating field.
  • the control signals TT 6 are provided in a first commutation mode, which is preferably optimal efficiency.
  • a set of sensor signals Hi, H 2 , H 3 for the first commutation mode 70 is shown schematically.
  • Each of the signals is "1" for a phase of 180 °, and "0" for a subsequent phase of 180 °, and the second sensor signal H 2 is 120 for the first sensor signal Hi
  • the third sensor signal H 3 is also phase-shifted by 120 ° with respect to the second sensor signal H 2 , and is phase-shifted by 240 ° with respect to the first sensor signal H 1 .
  • Fig. 3a are also from the sensor signals H 1? H 2 , H 3 resulting drive signals TT 6 shown.
  • the individual control signals TT 6 are active and the corresponding power transistors Tr- 1 , Tr 2 , Tr 3 , Tr 4 , Tr 5 , Tr 6 switch, a period corresponding to one Rotation of the rotor of 360 ° divided into six individual sections of 60 °, which are designated in Fig. 3a with 1 to 6.
  • the drive signal Ti is active in FIGS. 1 and 2.
  • the drive signal T 2 is active in FIGS. 4 and 5.
  • the drive signal T 3 is active in FIGS. 3 and 4.
  • the drive signal T 4 is active in FIGS. 1 and 6.
  • the drive signal T 5 is active in FIGS. 5 and 6.
  • the drive signal T 6 is active in FIGS. 2 and 3.
  • Fig. 3a is shown schematically that the sensor signals can each be superimposed with a pulse width modulation (PWM control).
  • PWM control pulse width modulation
  • the sensor signals HH 3 and the drive signals TT 6 are each shown with a duty cycle of 100%, so that the transistors Tr are turned on for the respective phases.
  • the first sensor signal H ⁇ has a duty cycle of, for example, 50%, such that the first sensor signal ⁇ ⁇ at the 50% duty cycle only in each case is turned on for half the normal duration.
  • the duty cycle can preferably be reduced as desired, for example from 0% to 100%.
  • the PWM signal which is superimposed on the sensor signals (or else only on the activation signals), preferably has a significantly higher frequency than the sensor signals or the control signals.
  • the drive signals resulting therefrom are pulse-width-modulated in a corresponding manner and have the duty cycle impressed by the modulation of the sensor signal.
  • a substantially efficiency-optimal mode of operation can be established which establishes a characteristic curve of rotational speed n over torque T, which is denoted by 74 in FIG. 4.
  • the characteristic curve 74 is a classic, substantially linear characteristic, which outputs a high torque at low speeds, and a comparatively low torque at low speeds.
  • Fig. 3b shows in schematic form the sensor signals Hi, H 2 , H 3 and further shows a second set of phase-shifted sensor signals H 2 ', H 3 '.
  • the value of ⁇ is preferably 60 °.
  • the first sensor signal of the second set of drive signals for the second commutation mode 72 is offset from the corresponding first sensor signal H1 for the first commutation mode 70 by ⁇ .
  • the other sensor signals ⁇ 2 ', H 3 ' are also phase-shifted by the same angular amount
  • phase shift has the advantage that the second set of sensor signals H, ⁇ 2 ', H 3 ' can be generated from the first set of sensor signals HL H 2 , H 3 by swapping and / or inverting. For example:
  • H [- H ⁇ > (ie the inverted signal of H 3 ), H 3 H 2 ⁇
  • phase-shifted sensor signals of the control is simulated a phase-shifted by 60 ° rotational position of the rotor. From these phase-shifted sensor signals ⁇ , ⁇ 2 ', ⁇ 3 ' are then turn, as well as the top of the actual sensor signals, phase-shifted control signals ⁇ - ⁇ 6 ' generated for the circuit breaker Tr. In Fig. 3a this is indicated schematically.
  • the phase-shifted drive signals ⁇ -iy are each also phase-shifted by ⁇ , ie in this case by 60 ° with respect to their respective drive signals, which would be based on the actual sensor signals.
  • the second commutation mode 72 thus results from the phase-shifted sensor signals ⁇ - ⁇ '- ⁇ 3 '.
  • the second commutation mode in which the second set of sensor signals H, ⁇ 2 ', H 3 ' is used, there is a modified characteristic of rotational speed n over torque T, which is designated 76 in FIG ,
  • the characteristics 74, 76 are respectively responsive to drive signals modulated with 100% duty cycle PWM signals and thus directly comparable to one another.
  • the duty ratio refers, as mentioned above, the ratio of duty cycle of a drive signal to its turn-off.
  • the turn-on time is thus longer compared to the turn-off time.
  • the turn-on time is therefore shorter than the turn-off time.
  • Fig. 4 shows for the second commutation mode nor a characteristic curve 76a with a duty cycle of 90%, and a characteristic 76b with a duty cycle of 80% and a characteristic 76c with a duty cycle of 70%.
  • the characteristic curves 76 are steeper in magnitude than the characteristic curve 74. Consequently, above a threshold speed n s , a higher rotational speed n can be generated at the same torque T than in the first commutation operating mode.
  • Such a threshold value n s can be used, for example, to switch over the operating modes. For example, above the rotational speed n s, the second commutation be used tion mode, and below the speed n s, the first commutation mode. At n s , the characteristic curves 74, 76c intersect.
  • the second mode of operation is then preferably initially controlled with a duty cycle of 70%. By increasing the duty cycle, it is then possible to switch from the characteristic 76c to the characteristic curve 76 in order to establish a maximum speed n M. However, when switching to the second mode, the duty cycle can remain at 100% and then switch over.
  • the second commutation mode is set only when higher speeds are required, which would not be feasible with the electric motor 50 in its first commutation mode 70.
  • Fig. 5 shows a graph 80 of motor current I versus torque T.
  • the characteristic for the first commutation mode is shown.
  • the second commutation mode characteristic is shown for a 100% duty cycle.
  • the curves 84a, 84b, 84c correspond to duty cycles of 90%, 80% and 70% for the second commutation mode.
  • the First commutation mode which is shown in Figures 3 to 5 by the characteristics 70, 74, 82, realized with a higher efficiency or has a higher efficiency than the second commutation mode, which in the figures 3 to 5 by the Characteristics 72, 76, 84 is shown.
  • FIG. 6 shows a timing diagram of current I and force F versus time T.
  • the diagram illustrates an actuation of a shift drum by means of an electric motor 50, namely during a synchronization of a gear step of a motor vehicle. drive strand.
  • the electric motor drives the shift drum directly or via a translation.
  • a dashed line illustrates a current used in the first commutation mode 70 to actuate the shift drum. At the current drops further and then goes at t 2 abruptly to a minimum.
  • the force characteristic curve F 2 In the second commutation mode 72, which is preferably turned on at the time and is preferably turned off at t 2 , a higher current than that of the first commutation mode is drawn, as indicated at l 2 in FIG. As a result, the force characteristic curve F 2 always reaches previously determined values, which is also indicated in FIG. 6 by a value of Ai.
  • the graph of current I and force F over time t in FIG. 6 is designated generally at 88.
  • Fig. 6 shows that switching between two commutation modes may be used to achieve actuation of a powertrain component faster and / or with a higher force, optimized in each case.
  • the timing diagram of Fig. 6 can be applied in a corresponding manner to a timing of actuation of a clutch assembly, wherein an electric motor drives a pump whose pressure port directly with a
  • Hydraulic cylinder is coupled to actuate the clutch.
  • FIG. 7 An alternative embodiment of a hydraulic actuator assembly 30 "is shown in Figure 7. This corresponds in structure and operation to the actuator assembly 30 of Figure 1.
  • an unspecified pressure port is a pump 46" having a valve assembly 92 connected, which includes at least one proportional valve, controlled by means of which a hydraulic pressure which leads in a line to the piston / cylinder arrangement 32 ", so that an actuating force for actuating the clutch arrangement 14" can be generated by regulating the valve arrangement 92.
  • FIG. 8 shows a mechanical actuator assembly 30 '' in which an electric motor 50 '' is coupled to the clutch 14 '' via a schematically indicated rotation / translation converter 94 so as to be electromechanical in this manner. to press.
  • the electric motor 50 ", 50 '" may each be operated in two commutation modes to utilize different characteristics of the electric motor and to implement for the purpose of efficient and rapid operation.
  • FIG. 9 there is shown in schematic form a block diagram of an electric motor 50a with associated control and pre-commutation suitable for implementing the actuation system of the second aspect of the invention.
  • the block diagram can also be used in the aforementioned methods and arrangements according to the first aspect of the invention.
  • an electric motor 50a is driven by means of power electronics 60A. This can be configured, as shown for example in Fig. 2.
  • the electric motor 50A supplies a rotational speed n and thereby absorbs an electric current i, which is, for example, a phase current.
  • the power electronics 60A receives a voltage control u from a commutation section 100 of a control device 56A.
  • the commutation section 100 is preferably used to set up the first commutation mode and is preferably designed as a control section, which, due to an unspecified designation Neten setpoint in the first commutation mode usually produces an efficiency-optimal control of the electric motor 50A.
  • a rotational speed n of the electric motor 50A can be fed back into the commutation section 100, or a state variable influenced by the rotational speed n, such as, for example, a pressure of a hydraulic system.
  • the rotational speed n is not fed back directly into the commutation section 100 but via a pre-commutation section 102.
  • the pre-commutation section 102 determines a pre-commutation for the commutation section 100, which can be expressed by a pre-commutation angle or phase angle ⁇ .
  • a characteristic 74A of rotational speed n over torque T can be established, which is relatively flat.
  • second commutation modes 72A may be established, which, for example, result in characteristic curves of n over T, which are indicated in FIG. 10 as 76 Aa, 76 Ab, 76Ac, corresponding to phase angles ⁇ 2 , ⁇ 3 and ⁇ 4 .
  • a first speed ni results in the first commutation mode, a first speed ni.
  • the second commutation modes results depending on the phase angle ⁇ each have a different speed n 2 , n 3 , n 4 at the same torque ⁇ , these speeds are all higher than the first speed n ⁇
  • the electrical phase current I is determined and enters the Vorkommut istsabites 102.
  • the provided torque T can be determined, so that the second commutation mode 72A is only switched or turned on when the torque provided is smaller than the torque threshold T u described above.
  • the pre-commutation section 102 further receives a motor parameter, such as an engine constant kt [nm / A], as shown at 104 in FIG. 9.
  • a further engine characteristic 106 for example an engine temperature, in particular a winding temperature of the engine, measured in degrees Celsius.
  • an optimal pre-commutation angle can be found by means of these further motor parameters 04, 06 so that, depending on a required speed, a motor can be operated in the most optimal possible efficiency range.
  • An engine constant is usually present as an engine characteristic anyway, since this value is usually detected in the course of a tape end test during engine production and stored in a non-volatile memory.
  • Fig. 11 shows one of the Fig. 10 comparable representation of a graph of torque over speed, with a characteristic curve 74 A ', for example. Efficiency is optimal. Further, in Fig. 11, further characteristics 76Ab 'and 76Aa' are shown.
  • the characteristic curve 74A ' corresponds to a phase angle ⁇ 1.
  • the characteristic curve 76Ab ' corresponds to a phase angle ⁇ 2, and the characteristic curve 76Aa' corresponds to a phase angle ⁇ 2.
  • the characteristic curves apply to a constant motor voltage.
  • an operating point is shown as the switching point, which is defined by a pair of values of a torque threshold T u and a speed threshold n u .
  • the switching point allows switching from the first commutation mode 70 A "(on the right side of the speed threshold n u ) to the second grain size operating mode 72A '(on the left side of the speed threshold n u ).
  • FIG. 12 shows a characteristic field K which is based on measured values of the motor current i and the rotational speed n and which assigns a phase angle ⁇ to each value pair of i, n which, for example, lie within a value range from 0 ° to 55 ° can.
  • phase angle ⁇ is generally relatively low, whereas at high speeds and low motor currents, the phase angle is preferably relatively high.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Verfahren zum hydraulischen Betätigen einer Antriebsstrangkomponente (14) eines Kraftfahrzeugantriebsstranges (10) mittels einer Hydraulikanordnung (30), die eine von einem elektrischen Motor (50) angetriebene Pumpe (46) aufweist, wobei der elektrische Motor (50) elektronisch kommutierbar ist, wobei der elektrische Motor (50) beim Betätigen der Antriebsstrangkomponente (14) alternativ in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart (70) angesteuert wird oder in einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) angesteuert wird, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart (70) phasenverschoben ist, wobei der elektrische Motor (50) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) so angesteuert wird, dass er mit einer anderen Drehzahl (n) dreht.

Description

Verfahren und Anordnung zum Betiiigen einer Antriebsstrangkomponente
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydraulischen Betätigen einer Antriebsstrangkomponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mittels einer Hydraulikanordnung, die eine von einem elektrischen Motor angetriebene Pumpe aufweist.
[0002] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Betätigungsanordnung für eine Antriebsstrangkomponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, wobei die Betätigungsanordnung eine elektrische Maschinenanordnung mit einem elektrischen Motor (50) und einer Steuereinrichtung aufweist, wobei der elektrische Motor dazu ausgebildet ist, Betätigungsenergie zur Betätigung der Antriebsstrangkomponente bereitzustellen. [0003] Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Antriebsmotor, einer Kupplungsanordnung, einer Getriebeanordnung und mit einer Betätigungsanordnung der oben genannten Art, zum Betätigen wenigstens einer Komponente der Kupplungsanordnung und/oder der Getriebeanordnung.
[0004] Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebsstränge ist es bekannt, Antriebsstrangkomponenten wie Kupplungsanordnungen, hydraulisch zu betätigen. Eine Kupplungsanordnung wird dabei in der Regel mittels einer hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung betätigt, die an einen Hydraulikkreis angeschlossen ist. Der Hydraulikkreis weist häufig eine Pumpe auf, die an eine Ventilanordnung angeschlossen ist, die, gesteuert von einer Steuereinrichtung, einen geeigneten Hydraulikdruck für die Kolben/Zylinderanordnung bereitstellt. Die Pumpe kann in diesem Fall über einen Nebenantrieb des Antriebsmotors angetrieben sein, und kann jedoch auch über einen eigenen Pumpenmotor angetrieben sein.
[0005] Ferner ist es bekannt, einen Druckanschluss einer Pumpe direkt, das heißt ohne Zwischenschaltung von proportional wirkenden Regelventilen, mit einem Anschluss einer Kolben/Zylinderanordnung zu verbinden. Die Pumpe ist in diesem Fall mittels eines elektrischen Motors antreib bar. Eine Steuereinrichtung misst den Hydraulikdruck in der Leitung zwischen Druckanschluss und Kolben/Zylinderanordnung und misst ferner die Drehposition bzw. die Drehzahl des elektrischen Motors. Zur Einstellung eines geeigneten Druckes wird dann als Stellgröße beispielsweise die Drehzahl des elektrischen Motors verwendet.
[0006] Solche Pumpenaktuatoren müssen einerseits einen hohen Volumenstrom bereitstellen, um beispielsweise eine Kolben/Zylinderanordnung möglichst schnell in eine Position zu versetzen, bei der die Kupplungsanordnung betriebsbereit ist. Beispielsweise erfolgt dies bei nasslaufenden Lamellenkupplungen, bis deren sog. Eingriffspunkt ("kiss point") erreicht ist. Bei der Regelung des über die Kupplung übertragbaren Drehmomentes kommt es hingegen darauf an, möglichst schnell große Druckdifferenzen aufzubauen, wobei der Volumenstrom hierbei relativ klein ist. [0007] Zur Lösung dieser divergierenden Anforderungen ist es beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2004 033 439 B4 bekannt, zwei separate Pumpen vorzusehen, von denen eine für einen hohen Durchfluss ausgelegt ist und von denen die andere für eine Betätigung mit einer großen Kraft bei geringem Hub ausgelegt ist, wobei die zwei Pumpen unterschiedliche hydraulische Übersetzungen aufweisen.
[0008] Das Bereitstellen von zwei separaten Pumpen ist jedoch vergleichsweise aufwändig.
[0009] Aus dem Dokument DE 10 2006 037 745 A1 ist ein Aktuator für einen Positionierantrieb in Form eines Kupplungsaktuators bekannt. Der Aktuator weist einen elektronisch kommutierten Elektromotor und ein Sensorsystem auf, das eine Anzahl von Sensorpositionen definiert, wobei das Sensorsystem eine der Anzahl der Sensorpositionen entsprechende Anzahl von Steuersignalen mit jeweils zwei Steuerpositionen für die Kommutierung erzeugt. Hierdurch soll eine hohe Positionierauflösung erzielt werden.
[0010] Das Dokument DE 10 2006 056 318 A1 offenbart ferner ein Verfahren zum Betreiben eines einen Elektromotor aufweisenden Aktors in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Lagemesssignal für den Elektromotor erfasst und der Elektromotor in Abhängigkeit von dem Lagemesssignal kommutiert wird, wobei das Lagemesssignal eine Anzahl von unterschiedlichen Signalzuständen aufweist, die jeweils einer Relativposition zwischen einem Primärteil und einem Sekundärteil des Elektromotors zugeordnet sind.
Hierbei wird die Plausibilität des Lagemesssignals überprüft. Beim Auftreten eines nicht plausiblen Signalzustandes wird die Stromzufuhr zum Elektromotor gesperrt und/oder die Leistung des Elektromotors begrenzt. Insbesondere wird hierbei die Betriebstemperatur des Elektromotors erfasst und mit einem Sollwertbereich verglichen, so dass beim Auftreten eines außerhalb des Sollwertbereichs liegenden Betriebstemperaturzustandes ein nicht plausibler Signalzustand des Lagemesssignals erzeugt wird.
[0011] Aus den Dokumenten DE 1 1 2010 000 034 T5, DE 10 2013 218 366 A1 , DE 10 2004 012 639 A1 und US 2013/0319366 A1 sind jeweils hydraulische Betätigungsanordnungen für eine Antriebsstrangkomponente eines Kraftf a h rze ug a ntriebsstra nges bekannt, wobei jeweils eine Pumpe mittels eines elektrischen Motors angetrieben wird, bei dem es sich um einen bürstenlosen, elektrisch kommutierbaren Elektromotor handeln kann.
[0012] Aus dem Dokument DE 197 20 309 A1 ist ein elektronisch kommutierter Motor bekannt, der eine Mehrzahl von statorseitig angeordneten Rotorstellungssensoran- ordnungen aufweist. Jedem Rotorstellungssensor ist zur Phasenverschiebung einer Sensor-Ausgangsspannung eine Phasenverschieberanordnung zugeordnet, um ein gegenüber der Sensor-Ausgangsspannung zeitlich voreilendes alternierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Voreilungswinkel mit zunehmender Motordrehzahl zunimmt und das über ein vom alternierenden Ausgangssignal gesteuertes elektronisches Schaltglied zur Steuerung eines Statorstromes des Motors dient. Diese Art der phasenverschobenen Kommutierung soll zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Elektromotors dienen.
[0013] Ferner ist es aus dem Dokument DE 103 34 471 A1 bekannt, die Wicklungen eines bürstenlosen Gleichstrommotors zu bestimmten Drehwinkelstellungen mittels schaltbarer Halbleiterventile mit Strom zu beaufschlagen. Die Drehwinkelstellung, bei denen die Strombeaufschlagung erfolgt, wird von der Drehzahl des Motors bestimmt. Hierdurch soll die Aufgabe gelöst werden, das Drehmoment des Elektromotors zum Antreiben einer Druckmaschine auch bei Spannungsschwankungen oder hohen Drehzahlen weitgehend konstant zu halten, wobei eine geringe Drehmomentwelligkeit gewährleistet wird.
[0014] Zur Ansteuerung von elektrisch kommutierten Elektromotoren ist auch eine sogenannte Vektorregelung bekannt, die auch als feldorientierte Regelung bezeichnet wird. Hierbei kann mittels eines relativ aufwendigen Frequenzumrichters eine erweiterte Drehzahl- und Positioniergenauigkeit erreicht werden.
[0015] Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum hydraulischen Betätigen einer Antriebsstrangkomponente als Kraftfahrzeugantriebsstranges sowie eine verbesserte Betätigungsanordnung für eine Antriebsstrangkomponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges und einen hiermit ausgestatteten Kraftfahrzeugantriebsstrang anzugeben.
[0016] Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum hydraulischen Betätigen einer Antriebsstrangkomponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mittels einer Hydraulikanordnung, die eine von einem elektrischen Motor angetriebene Pumpe aufweist, wobei der elektrische Motor elektronisch kommutierbar ist, wobei der elektrische Motor beim Betätigen der Antriebsstrangkomponente wahlweise in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart angesteuert wird oder in einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart angesteuert wird, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart phasenverschoben ist, wobei der elektrische Motor in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart so angesteuert wird, dass er mit einer anderen Drehzahl dreht.
[0017] Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Betätigungsanordnung für eine Antriebsstrangkomponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Betätigungsanordnung eine elektrische Maschinenanordnung mit einem elektrischen Motor und einer Steuereinrichtung aufweist, wobei der elektrische Motor dazu ausgebildet ist, Betätigungsenergie zur Betätigung der Antriebsstrangkomponente bereitzustellen, und wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet ist, den elektrischen Motor entweder in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart oder in einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart anzusteuern, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart phasenverschoben ist, wobei der elektrische Motor in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart so angesteuert wird, dass er mit einer anderen Drehzahl dreht.
[0018] Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung zum Betätigen wenigstens einer Komponente einer Kupplungsanordnung und/oder einer Getriebeanordnung des Antriebsstranges.
[0019] Elektrische Maschinen in Form von elektrischen Motoren, die elektronisch kommutierbar sind, sind allgemein bekannt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um sog. bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren), bei denen ein Rotor mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten ausgestattet ist und wobei an dem Stator elektronisch ansteuerbare Wicklungen angeordnet sind. Die Wicklungen können von einer Leistungselektronik folglich zeitlich versetzt so angesteuert werden, dass ein Drehfeld entsteht, das auf den mit Permanentmagneten ausgestatteten Rotor ein Drehmoment ausübt.
[0020] In der Regel werden derartige BLDC-Motoren mit drei Phasen ausgeführt, wobei diese Motoren jedoch auch als Zwei-Phasen-Systeme oder als Mehrphasen- Systeme ausgebildet sein können.
[0021] Die Umschaltung der Statorwicklungen erfolgt dabei in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart vorzugsweise wirkungsgrad-optimiert. Dies kann beinhalten, dass der Strom in den Wicklungen genau dann umgeschaltet wird, wenn die entsprechenden Pole der Permanentmagneten des Rotors mit der Wicklung exakt ausgerichtet sind. Es ist jedoch auch bekannt, zur Verbesserung des Wirkungsgrades eine gewisse Art von Phasenversatz einzuführen, der beispielsweise dazu dient, Stromverzögerungen aufgrund der hohen Induktivitäten zu kompensieren.
[0022] Mit anderen Worten wird, beispielsweise zur Kompensation von Rechenzeiten und elektrischen Trägheiten, zur Optimierung des Wirkungsgrades mit bestimmten (eventuell drehzahlabhängigen) Vorkommutierungswinkeln gearbeitet, so dass immer der ideale Kommutierpunkt erreicht wird. Es handelt sich hierbei folglich um eine wirkungsgrad-optimierte Implementierung des Vorkommutierungswinkels. In diesem idealen Kommutierungspunkt gibt der Motor das maximale Moment ab und die Drehzahl stellt sich entsprechend der Gegeninduktion (Spannungskonstante) ein.
[0023] In der ersten Kommutierungs-Betriebsart kann die Drehzahl des elektrischen Motors über einen weiten Bereich frei geregelt werden. Die Ansteuerung des elektrischen Motors mit der ersten Kommutierungs-Betriebsart entspricht dabei vorzugsweise einer Nenn-Betriebsart des elektrischen Motors. [0024] In der zweiten Kommutierungs-Betriebsart erfolgt eine phasenverschobene Ansteuerung des elektrischen Motors, und zwar vorzugsweise verschoben um einen Winkel von wenigstens 30°, insbesondere wenigstens 45°, insbesondere wenigstens 50° und vorzugsweise kleiner als 120°, vorzugsweise kleiner als 100° und insbesondere kleiner als 70°.
[0025] Eine phasenverschobene Kommutierungs-Betriebsart bedeutet im vorliegenden Fall folglich, dass Ansteuerungssignale zum Ein- und Ausschalten von Leistungsschaltern einer Leistungselektronik um einen Phasenwinkel phasenversetzt von einer Steuereinrichtung ausgegeben werden. Mit anderen Worten werden in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart derartige Leistungsschalter phasenverschoben gegenüber einer Ansteuerung in der ersten Kommutierungs-Betriebsart angesteuert.
[0026] Durch die phasenverschobene Ansteuerung in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart ergeben sich für den elektrischen Motor andere Betriebskennlinien. Insbesondere eine Kennlinie von Drehzahl über Drehmoment kann in diesem Fall vom Betrag her steiler sein als die "Nenn"-Kennlinie in der ersten Kommutierungs-Betriebsart.
[0027] Eine derartige steilere Kennlinie kann dazu ausgenutzt werden, um den elektrischen Motor mit einer anderen Drehzahl drehen zu lassen, als es im Rahmen der ersten Kommutierungs-Betriebsart möglich ist. Folglich wird der elektrische Motor in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart so angesteuert, dass der elektrische Motor mit einer anderen Drehzahl als in der ersten Kommutierungs-Betriebsart dreht (insbesondere bei einem identischen Drehmoment). Dies bedingt in der Regel, dass zur Bereitstellung der anderen Drehzahl auch ein anderer Strom notwendig ist.
[0028] Von besonderem Vorzug ist es, wenn eine steilere Kennlinie in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart dazu ausgenutzt wird, um den elektrischen Motor schneller drehen zu lassen, als es im Rahmen der ersten Kommutierungs-Betriebsart überhaupt möglich ist. Dies bedingt, dass zur Bereitstellung der höheren Drehzahl bei angenommenem gleichen Drehmoment auch ein höherer Strom notwendig ist. [0029] Vorzugsweise wird der elektrische Motor in der zweiten Kommutierungs- Betriebsart nicht wirkungsgradoptimal betrieben.
[0030] Der höhere Stromverbrauch und der damit einhergehende verringerte Wirkungsgrad wird jedoch für die Zeitdauer des Betriebs in der zweiten Kommutierungs- Betriebsart in Kauf genommen, um für einen relativ kurzen Zeitraum eine relativ hohe Drehzahl des elektrischen Motors einrichten zu können, mit der eine Antriebsstrangkomponente möglichst schnell betätig bar ist (beispielsweise so, dass ein relativ hoher Volumenstrom mit einer angeschlossenen Pumpe erzeugt werden kann, oder aber ein Weg schnell zurücklegbar ist).
[0031] Die Auswahl der ersten oder der zweiten Kommutierungs-Betriebsart erfolgt vorzugsweise mittels einer übergeordneten Steuerung. Zur Betätigung einer Antriebsstrangkomponente kann dabei beispielsweise in einer ersten Betätigungsphase die zweite Kommutierungs-Betriebsart vorgegeben werden, um beispielsweise einen vorgegebenen Weg mit einer anderen Drehzahl des elektrischen Motors schneller zurückzulegen. In einer zweiten Betätigungsphase kann es hingegen sinnvoller sein, den elektrischen Motor in der ersten Kommutierungs-Betriebsart anzusteuern, um beispielsweise eine feinfühligere Ansteuerung bzw. Regelung zu ermöglichen, insbesondere bei optimiertem Wirkungsgrad.
[0032] Die obige Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betätigen einer Antriebsstrangkomponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mittels eines elektrischen Motors, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt, wobei der elektrische Motor elektronisch kommutierbar ist, wobei der elektrische Motor beim Betätigen der Antriebsstrangkomponente wahlweise in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart angesteuert wird, wobei sich in der ersten Kommutierungs-Betriebsart für einen gegebenen ersten Drehmomentwert ein erster Drehzahlwert einstellt, oder in wenigstens einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart angesteuert wird, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart phasenverschoben ist, wobei sich in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart für den gleichen ersten Drehmomentwert ein zweiter Drehzahlwert einstellt, der sich von dem ersten Drehzahlwert unterscheidet. [0033] Das Betätigungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann, wie die Betätigungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, für jede Art der Betätigung einer Kraftfahrzeugantriebsstrangkomponente verwendet werden. Dabei kann eine Drehzahl des elektrischen Motors zum Antreiben einer Pumpe eines Hydraulikkreises verwendet werden. Der elektrische Motor kann jedoch auch rein mechanisch auf eine solche Antriebsstrangkomponente wirken, beispielsweise unter Verwendung eines mechanischen Rotations-/Translationswandlers.
[0034] Auch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung dient die zweite Kommutierungs-Betriebsart nicht zwangsläufig zur Einstellung einer wirkungsgradoptimalen Betriebsweise. Mit anderen Worten soll ein Vorkommutierungswinkel nicht vordringlich nach dem Gesichtspunkt einer idealen Motor- bzw. Momentenkonstante eingestellt werden. Vielmehr kann der Vorkommutierungswinkel (d.h. der Phasenwinkel, um den die zweite Kommutierungs-Betriebsart gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart verschoben ist) abhängig von erwünschten Eigenschaften der Aktuierung bzw. Betätigung der Antriebsstrangkomponente verändert werden.
[0035] Ausgehend von einem beispielhaften ersten Drehmomentwert stellt sich in der ersten Kommutierungs-Betriebsart hierfür ein erster Drehzahlwert ein. Durch die Phasenverschiebung der Kommutierung, und zwar zur Einrichtung der zweiten Kommutierungs-Betriebsart, stellt sich bei gleichem ersten Drehmomentwert ein anderer Drehzahlwert ein, also ein zweiter Drehzahlwert, der sich von dem ersten Drehzahlwert unterscheidet. Die folglich durch die Veränderung des Vorkommutierungswinkels einhergehende Veränderung der mechanischen Leistung ergibt eine Veränderung der Drehzahl des Motors und folglich auch eine Veränderung der elektrischen Stromaufnahme des Motors.
[0036] Insgesamt lässt sich auch mit dem zweiten Aspekt der Erfindung eine stellsituationsabhängige Erweiterung eines Motorkennlinienfeldes durch einen Vorkommutierungswinkel in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Motors und/oder einem elektrischen Strom des Motors (Motorphasenstrom) erreichen. [0037] Durch die Erweiterung des Motorkennlinienfeldes ergibt sich eine Einsparung an Hardwarekosten, da Motorvarianten eliminiert werden können.
[0038] Zudem kann sich auch ein Kostenvorteil durch eine Erhöhung der Stückzahlen der in Frage kommenden Motorvariante ergeben.
[0039] Auch das Betätigungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung lässt sich auf einfache Art und Weise in Software und bei vergleichsweise geringem Rechenaufwand umsetzen. Eine feldorientierte Regelung ist hierzu in der Regel nicht notwendig, insgesamt kann sich so eine Erhöhung der Kundenzufriedenheit ergeben.
[0040] Durch Wahl der Kommutierungs-Betriebsart kann sich je nach Anwendungsfall bei einem implementierten Kennfeld eine höhere Flexibilität ergeben, und zwar sowohl hinsichtlich einer hohen Stelldynamik, wobei eine nur drehzahlabhängige Vorkommutierung erfolgt, durch einen wirkungsgrad-optimierten Betrieb, durch einen momen- tenoptimierten Betrieb, oder durch eine Kombination aus den oben genannten Betriebsfällen, je nach Stellanforderung.
[0041] Die Vorkommutierungswinkel sollen vorzugsweise in dem oben hinsichtlich des ersten Aspektes beschriebenen Winkelbereichen bleiben. Bei zu hoch gewählten Vorkommutierungswinkeln kann es zu unerwünschten Geräuschentwicklungen kommen.
[0042] Zudem ist es bevorzugt, wenn hinsichtlich des gewählten Vorkommutierungswinkels eine obere Grenze definiert wird. Denn oberhalb einer solchen oberen Grenze des Vorkommutierungswinkels kann ein elektrischer Motor ansonsten seine Drehrichtung ändern.
[0043] Aufgrund des insbesondere in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart gegebenenfalls nicht wirkungsgradoptimalen Betriebs kann es bevorzugt sein, wenn in bestimmten Situationen eine Absicherung einer eventuellen Erwärmung erfolgen kann. [0044] Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung wird vorzugsweise eine mechanische Komponente des Antriebsstranges betätigt, und zwar vorzugsweise mit einer sich stetig verändernden Belastung (Stichwort Federkennlinie).
[0045] Vorzugsweise erfolgt die Umschaltung in die zweite Kommutierungs- Betriebsart derart, dass zu einem Vorkommutierungswinkel Δφ ein weiterer Teil ΔφΑοβ hinzuaddiert wird. Der Vorkommutierungswinkel ist vorzugsweise linear abhängig von der gemessenen Drehzahl n des elektrischen Motors, bspw. nach der folgenden Formel: Δφ = n · At p, wobei At die im System auftretenden Verzögerungszeiten (Sensor-Delay, Rechenzeiten usw.) zusammenfasst und wobei p die Polpaarzahl des elektrischen Motors ist. Der Vorkommutierungswinkel Δψ ist dabei vorzugsweise ein hinsichtlich eines Wirkungsgrades optimierter Phasenwinkel und entspricht vorzugsweise einem Phasenwinkel in der ersten Kommutierungs-Betriebsart.
[0046] In der zweiten Kommutierungs-Betriebsart wird einem derartigen Vorkommutierungswinkel Δφ, wie gesagt, ein weiterer Teil AOADD hinzuaddiert. Dieser weitere Teil des Phasenwinkels in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart ermöglicht eine weitere Beeinflussung der Charakteristik des elektrischen Motors in Bezug auf die Drehzahl- Drehmomentdynamik, in Bezug auf die Stromaufnahme und somit auch in Bezug auf den Wirkungsgrad. Durch den zusätzlichen Teil ΔφΑΟϋ des Phasenwinkels können die Steigung sowie ein Offset einer Kennlinie von Drehmoment über Drehzahl beeinflusst werden. Mit anderen Worten kann durch Erhöhung des Phasenwinkels eine Steigerung der Drehzahl bei gleicher Motorbetriebsspannung erreicht werden. Dies gilt jedoch vorzugsweise, wie bereits erwähnt, nicht für den gesamten Drehzahlbereich. In einem gewissen Drehzahlbereich führt ein geringerer Phasenwinkel vorzugsweise zu einem besseren Ergebnis hinsichtlich der Drehzahl-Drehmomentdynamik.
[0047] Mit anderen Worten wird der zusätzliche Teil ΔφΑΟο des Phasenwinkels vorzugsweise in Abhängig von der Drehzahl und dem Drehmoment (also im Wesentlichen dem elektrischen Motorstrom) gewählt. [0048] Durch dieses Verfahren kann der nutzbare Kennlinienbereich, ohne Variation der Motorspannung, während des Betriebes dynamisch erweitert werden.
[0049] Auch bei dem ersten Aspekt der Erfindung wird im Rahmen der vorstehenden und der nachfolgenden Beschreibung vorzugsweise von einer konstanten Motorspannung ausgegangen, sofern nicht ausdrücklich anderes erwähnt ist.
[0050] Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
[0051] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Ansteuerung des elektrischen Motors in der ersten Kommutierungs-Betriebsart, einen ersten Satz von Ansteuerungssignalen bereitzustellen, wobei die Ansteuerung des elektrischen Motors in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart beinhaltet, einen zweiten Satz von Ansteuerungssignalen bereitzustellen, wobei der zweite Satz von Ansteuerungssignalen durch Vertauschen und/oder durch Invertieren des ersten Satzes von Ansteuerungssignalen erzeugt wird.
[0052] Bei einem dreiphasigen permanent erregten Gleichstrommotor besteht der erste Satz von Ansteuerungssignalen in der Regel aus sechs Einzelsignalen, die gegeneinander phasenversetzt sind.
[0053] Zur Erzeugung der Ansteuerungssignale für die zweite Kommutierungs- Betriebsart ist es generell möglich, jeden beliebigen Phasenverschiebungswinkel durch eine entsprechende Berechnung in der Steuereinrichtung zu erzielen.
[0054] Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Satz von Ansteuerungssignalen jedoch durch einfache Invertierung und/oder Vertauschen des ersten Satzes von Ansteuerungssignalen erzeugt werden, so dass der zweite Satz von Ansteuerungssignalen mit einer vergleichsweise geringen Rechenleistung bereitgestellt werden kann. Die Phasenverschiebung beträgt dann vorzugsweise 60°. [0055] Generell ist es denkbar, dass die Ansteuerungssignale für die erste und die zweite Kommutierungs-Betriebsart sensorlos erzeugt werden. Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Ansteuerungssignale in Abhängigkeit von Sensorsignalen erzeugt werden.
[0056] Die Sensorsignale sind vorzugsweise Signale von Sensoren, die eine Position eines Rotors der elektrischen Maschine erfassen. Die Sensoren können beispielsweise Hall-Sensoren sein. Vorzugsweise sind drei Sensoren vorgesehen, die über den Umfang des elektrischen Motors verteilt angeordnet sind, insbesondere mit einem wechselseitigen Phasenversatz von 120°.
[0057] Die Sensorsignale geben der Steuerung folglich Informationen über die Stellung des Rotors und damit indirekt auch über die Drehzahl des Rotors.
[0058] Die Ansteuerungssignale werden in der ersten Kommutierungs- Betriebsart so erzeugt, dass Leistungsschalter einer Leistungselektronik, die vorzugsweise eine Brückenschaltung aus sechs Leistungsschaltern beinhaltet, zu einem solchen Zeitpunkt ein- und ausgeschaltet werden, dass ein wirkungsgradoptimaler Betrieb möglich ist.
[0059] Die Ansteuerungssignale für die Leistungsschalter der Leistungselektronik ergeben sich vorzugsweise aus den Sensorsignalen durch logische Verknüpfungen der Sensorsignale und/oder Phasenverschiebungen hiervon.
[0060] In der Praxis werden die Ansteuerungssignale ferner mit einem PWM- Signal beaufschlagt bzw. moduliert, über das der Strom einstellbar ist, vorzugsweise im Wesentlichen stufenlos.
[0061] Die Sensorsignale und die Ansteuerungssignale können im einfachsten Fall wie digitale Signale betrachtet werden, die entweder einen logischen Wert von 1 oder einen logischen Wert von 0 haben. [0062] Die Ansteuerungssignale für die zweite Kommutierungs-Betriebsart können über Algorithmen oder dergleichen aus dem ersten Satz von Ansteuerungssignalen erzeugt werden.
[0063] Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn ein erster Satz von Ansteuerungssignalen für die erste Kommutierungs-Betriebsart aus den tatsächlichen Sensorsignalen erzeugt wird, wobei ein zweiter Satz von Ansteuerungssignalen für die zweite Kommutierungs-Betriebsart aus phasenverschobenen Sensorsignalen erzeugt wird.
[0064] Die phasenverschobenen Sensorsignale werden aus den Sensorsignalen vorzugsweise durch Vertauschen und/oder Invertieren der tatsächlichen Sensorsignale erzeugt.
[0065] Die phasenverschobenen Sensorsignale sind gegenüber den tatsächlichen Sensorsignalen um wenigstens 30° phasenverschoben, insbesondere wenigstens 45°, insbesondere wenigstens 50°, und vorzugsweise um weniger als 120°, vorzugsweise weniger als 100° und insbesondere weniger als 70°. Besonders bevorzugt ist eine Phasenverschiebung der phasenverschobenen Sensorsignale gegenüber den tatsächlichen Sensorsignalen um 60°.
[0066] Generell kann die Pumpe, die zum hydraulischen Betätigen der Antriebsstrangkomponente verwendet wird, über eine Ventilanordnung mit einer Kolben/Zylinderanordnung gekoppelt sein, die auf die Antriebsstrangkomponente wirkt. Die Ventilanordnung kann dabei insbesondere proportionale Ventile beinhalten, um einen Ansteuerungsdruck genau regeln zu können.
[0067] Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn ein Druckanschluss der Pumpe der Hydraulikanordnung mit einer auf die Antriebsstrangkomponente wirkenden Kolben/Zylinderanordnung direkt verbunden ist, so dass ein schnelleres Drehen des elektrischen Motors in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart zu einer schnelleren Betätigung der Antriebsstrangkomponente führt. [0068] Beispielsweise kann eine gegenüber der ersten Kommutierungs- Betriebsart schnellere Betätigung dazu genutzt werden, um eine nasslaufende Lamellenkupplung schneller zu "befallen", also schneller in einen Zustand zu versetzen, bei dem die Lamellen sich in einem Eingriffspunkt befinden, bei dem ein sehr geringes Drehmoment von beispielsweise kleiner 30 Nm übertragen wird. Da solche Reibkupplungen in der Regel über Federpakete oder Ähnliches in eine normalerweise geöffnete Position gebracht werden, bei der die Lamellen zur Vermeidung von Schleppverlusten voneinander getrennt werden, ist es zur Betätigung der Reibkupplung notwendig, die Lamellen zunächst aneinander anzudrücken, um diesen "kiss point" zu erreichen.
[0069] Die zweite Kommutierungs-Betriebsart kann genau zu diesem Zweck in vorteilhafter Weise verwendet werden.
[0070] Bei dem erfindungsgemäßen Betätigungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, wenn der zweite Drehzahlwert größer ist als der erste Drehzahlwert. Diesbezüglich ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei dem ersten Aspekt der Erfindung, wenn der elektrische Motor in der zweiten Kommutierungs- Betriebsart so angesteuert wird, dass er mit einer höheren Drehzahl dreht.
[0071] Besonders bevorzugt ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung, wenn ein Phasenwinkel der Phasenverschiebung als eine Funktion einer gemessenen Drehzahl des elektrischen Motors und eines gemessenen elektrischen Motorstromes des elektrischen Motors eingestellt wird.
[0072] Hierbei werden für bestimmte Betriebsbereiche (d.h. Kombinationen von Drehzahl und Drehmoment) des Motors bestimmte Phasenwinkel, d.h. Vor- kommutierungswinkelwerte, festgelegt, die sich vorzugsweise zusammensetzen aus einem gewöhnlichen Vorkommutierungswinkel Δφ und einem zusätzlichen Teil ΔφΑ0θ-
[0073] Von besonderem Vorzug ist es hierbei, wenn ein Kommutierungskennfeld Wertepaaren von Drehzahl und Motorstrom jeweils einen Phasenwinkel der Phasenverschiebung zuweist. [0074] Diese Zuweisung erfolgt jeweils vorzugsweise für die Annahme einer konstanten Motorspannung. Ferner können unterschiedliche Kommutierungskennfelder für unterschiedliche Motorspannungen hinterlegt werden. Im Betrieb kann eine Motorsteuerung das Kennfeld als Look-up-Tabelle realisieren, so dass im Betrieb durch Messung von Motordrehzahl und Motorstrom einfach der entsprechende Phasenwinkel eingestellt werden kann.
[0075] Das Kommutierungskennfeld ist vorzugsweise ein dreidimensionales Kennfeld mit den Achsen (i) Messgröße Motordrehzahl, (ii) Messgröße Motor und (iii) Phasenwinkel.
[0076] Die Phasenwinkel des Kommutierungskennfeldes können nach unterschiedlichen Kriterien festgelegt werden, insbesondere hinsichtlich einer möglichst hohen Dynamik des elektrischen Motors (Ermöglichung von hohen Drehzahlen) und/oder hinsichtlich eines optimalen Wirkungsgrades.
[0077] Von besonderem Vorzug ist es, wenn das Kommutierungskennfeld zumindest teilweise, vorzugsweise insgesamt, Phasenwinkel der Phasenverschiebung beinhaltet, die hinsichtlich einer Dynamik des elektrischen Motors optimiert sind, wobei ein weiteres Kommutierungskennfeld zumindest teilweise, vorzugsweise insgesamt, Phasenwinkel der Phasenverschiebung beinhaltet, die hinsichtlich eines Wirkungsgrades optimiert sind.
[0078] Im Betrieb kann die Auswahl, welches dieser Kommutierungskennfelder zur Anwendung kommt, abhängig von der jeweiligen Anwendung getroffen werden.
[0079] Ferner ist es möglich, kombinierte Kommutierungskennfelder zu erstellen, die für bestimmte Betriebsbereiche (bezüglich Drehzahl und Drehmoment) wirkungsgradoptimal, für andere Bereiche wiederum Dynamik-optimal ausgestaltet sind, also entsprechende Phasenwinkel abbilden. Ferner können in einem solchen Kommutierungsken nfeld generell auch Motorparameter wie verschiedene Motor- bzw. Momentenkonstanten oder Temperatureinflüsse berücksichtigt werden. [0080] Insgesamt ist es mit einer solchen Ausgestaltung möglich, das Betriebsverhalten eines bürsten losen Gleichstrommotors mit einfacher Blockkommutierung über den Parameter "Phasenwinkel" an verschiedene Einsatzszenarien und Anwendungsfälle anzupassen.
[0081] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Betätigungsverfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung erfolgt ein Umschalten von der ersten Kommutierungs-Betriebsart in die zweite Kommutierungs-Betriebsart nur dann, wenn ein bereitgestelltes Drehmoment kleiner ist als ein Drehmoment-Schwellenwert.
[0082] Durch Veränderung des Vorkommutierungswinkels ergeben sich unterschiedlich steile Kennlinien von Drehzahl über Drehmoment. Diese Kennlinien schneiden sich vorzugsweise im Bereich des Drehmoment-Schwellenwertes. Daher führt ein Umschalten in die zweite Kommutierungs-Betriebsart bei Drehmomenten unterhalb des Drehmoment-Schwellenwertes zu einer Drehzahlanhebung. Durch höhere Schaltgeschwindigkeiten und damit verbundene geringere Stellzeiten kann dies unmittelbar zu einer Anhebung einer Kundenzufriedenheit führen.
[0083] Sofern das bereitgestellte Drehmoment jedoch größer ist als der Drehmoment-Schwellenwert, kehrt sich dieses Verhältnis um. Mit anderen Worten wird dann in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart gegebenenfalls eine niedrigere Drehzahl eingestellt, als es bei diesem Drehmoment für die erste Kommutierungs-Betriebsart realisiert wird.
[0084] Generell ist es auch denkbar, das Verfahren so zu steuern, dass auf der einen Seite des Drehmoment-Schwellenwertes bspw. die erste Kommutierungs- Betriebsart verwendet wird, und auf der anderen Seite des Drehmoment-Schwellenwertes die zweite Kommutierungs-Betriebsart. Der Drehmoment-Schwellenwert bildet dabei einen Umschaltpunkt zwischen den verschiedenen Phasenwinkel-Kennlinien. [0085] Generell kann eine solche Umschaltung in Abhängigkeit von Umschaltpunkten erfolgen, die jeweils durch einen Wert des gemessenen Drehmomentes und/oder durch einen Wert der gemessenen Drehzahl definiert sind.
[0086] Generell ist es bei dem erfindungsgemäßen Betätigungsverfahren bevorzugt, wenn im Rahmen des Verfahrens die Motordrehzahl und/oder eine mittels der Motordrehzahl gestellte Zustandsgröße (beispielsweise ein Hydraulikdruck) erfasst wird, um die Drehzahl bzw. diese Zustandsgröße regeln zu können.
[0087] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, ist es bevorzugt, wenn zusätzlich hierzu ein elektrischer Phasenstrom des Motors erfasst wird, um das bereitgestellte Drehmoment zu ermitteln.
[0088] Durch diese Maßnahme ist es möglich, ein Umschalten in die zweite Kommutierungs-Betriebsart nur dann erfolgen zu lassen, wenn ein bereitgestelltes Drehmoment kleiner ist als ein Drehmoment-Schwellenwert.
[0089] Das bereitgestellte Drehmoment lässt sich aus dem elektrischen Phasenstrom des Motors ermitteln, da der elektrische Phasenstrom mit dem Drehmoment über eine Motorkonstante des Motors (gegebenenfalls auch Momentenkonstante genannt) verknüpft ist.
[0090] Ferner kann bei Kenntnis des elektrischen Phasenstromes in der Verknüpfung von Vorkommutierungswinkel, Motordrehzahl und Motordrehmoment eine intelligente Funktion eingeführt werden, die den Motor abhängig von der angeforderten Drehzahl im möglichst optimalen Wirkungsgradbereich betreibt, wobei der Vorkommutierungswinkel ein Parameter ist.
[0091] Folglich ist es bei Betätigungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt bevorzugt, wenn zur Einstellung des zweiten Drehzahlwertes für die zweite Kommutierungs- Betriebsart eine Wirkungsgrad-optimierte Kombination von Phasenwinkel der Phasenverschiebung und von bereitgestelltem Drehmoment ermittelt wird. [0092] Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn zur Ermittlung der Wir- kungsgrad-optimierten Kombination von Phasenwinkel und bereitgestelltem Drehmoment eine Motorkonstante des Motors und/oder einer aktuelle Temperatur des Motors berücksichtigt wird bzw. werden.
[0093] Die Betätigungsanordnung der erfindungsgemäßen Art kann beispielsweise dazu verwendet werden, um eine von dem elektrischen Motor bereitgestellte Betätigungskraft direkt auf eine Antriebsstrangkomponente wirken zu lassen. Mit anderen Worten kann die Betätigungsanordnung auch als rein elektromechanische Betätigungsanordnung ohne hydraulische Komponenten ausgebildet sein.
[0094] Es versteht sich, dass nicht nur das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt, sondern auch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem ersten Aspekt als ein Verfahren zum mechanischen Betätigen einer Antriebsstrangkomponente eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mittels einer mechanischen Betätigungsanordnung ausgebildet sein kann, bei der ein elektrischer Motor Betätigungsenergie zur Betätigung der Antriebsstrangkomponente bereitstellt.
[0095] Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung ist es jedoch ebenfalls vorteilhaft, wenn die Betätigungsanordnung eine von dem elektrischen Motor angetriebene Pumpe aufweist, wobei ein Druckanschluss der Pumpe mit einer auf die Antriebsstrangkomponente wirkenden Kolben/Zylinderanordnung direkt verbunden ist, so dass das schnellere Drehen des elektrischen Motors in der zweiten Kommutierungs- Betriebsart zu einer schnelleren Betätigung der Antriebsstrangkomponente führt.
[0096] Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Antriebsstrangkomponente eine Kupplungsanordnung des Kraftfahrzeugantriebsstranges ist, beispielsweise eine nasslaufende Lamellenkupplung.
[0097] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es insgesamt vorteilhaft, wenn der elektrische Motor in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart dann angesteuert wird, wenn eine schnelle Betätigung der Antriebsstrangkomponente angefordert ist. [0098] Hierbei erfolgt das Umschalten von der ersten in die zweite Kommutierungs-Betriebsart auf Anforderung durch die Steuereinrichtung, die beispielsweise ein Programm zum Betätigen einer Antriebsstrangkomponente durchführt.
[0099] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der elektrische Motor für Drehzahlen unterhalb eines Drehzahlschwellenwertes in der ersten Kommutierungs-Betriebsart angesteuert, und wird für Drehzahlen oberhalb des Drehzahlschwellenwertes in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart angesteuert.
[00100] Der Drehzahlschwellenwert ist vorzugsweise so gewählt, dass dieser Wert in der oberen Hälfte des Nenn-Drehzahlbereiches des elektrischen Motors liegt, insbesondere im oberen Viertel. Mit anderen Worten erfolgt ein Großteil des Betriebs des elektrischen Motors in der ersten Kommutierungs-Betriebsart. Erst dann, wenn die Drehzahlschwelle überschritten wird, wird in die zweite Kommutierungs-Betriebsart umgeschaltet, um dann die Kennlinie von Drehzahl über Drehmoment quasi künstlich vom Betrag her steiler zu machen, was zu einer Drehzahlerhöhung genutzt werden kann, um die Antriebsstrangkomponente beispielsweise schneller zu betätigen.
[00101] Die phasenverschobene zweite Kommutierungs-Betriebsart kann man auch als Vorkommutierung bezeichnen. Die Vorkommutierung erfolgt vorzugsweise mit einem Phasenversatz von 60°. Dies ermöglicht eine Bereitstellung eines Satzes von Ansteuerungssignalen für die zweite Kommutierungs-Betriebsart, indem tatsächliche Sensorsignale durch Phasenverschiebung in phasenverschobene Sensorsignale umgesetzt werden, beispielsweise durch Vertauschen und/oder Invertieren der tatsächlichen Sensorsignale. Folglich werden wenig Ressourcen der Steuereinrichtung benötigt. Das Umschalten auf die zweite Kommutierungs-Betriebsart erfolgt vorzugsweise dynamisch, wenn eine hohe Drehzahl des elektrischen Motors benötigt ist. Durch diese dynamische Umschaltung können somit zwei unterschiedliche Motorkennlinien genutzt werden.
[00102] Ein Phasenversatz bzw. ein Phasenwinkel einer Vorkommutierung in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart kann jedoch auch variabel sein. In vielen Fällen ist es bevorzugt, wenn die Kommutierung als Blockkommutierung realisiert wird. Hierbei kann auf eine Vektorregelung bzw. eine feldorientierte Regelung des elektrischen Motors vorzugsweise verzichtet werden.
[00103] In Kupplungen von Antriebssträngen kann die zweite Kommutierungs- Betriebsart beispielsweise angewendet werden, um die Schaltzeiten zu verbessern und die Befüllzeiten der Kupplung zu verringern. Letzteres kann auch zu einer Momentenüberhöhung bei sportlichen Schaltvorgängen verwendet werden.
[00104] Ferner ist vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei bereits existierenden Betätigungsanordnungen implementierbar ist. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren durch eine neue Software an einem bestehenden Antriebsstrang implementiert werden, beispielsweise durch eine neue Software für die Steuereinrichtung der oben beschriebenen Art.
[00105] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[00106] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges mit einer elektrohyd raulischen Betätigungsanordnung für eine Kupplungsanordnung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Motors für eine
Betätigungsanordnung, mit angeschlossener Leistungselektronik und zugeordneter Steuereinrichtung; Fig. 3a Zeitablaufdiagramme von Sensorsignalen und von Ansteuerungssigna- len für den elektrischen Motor der Fig. 2 in einer ersten Kommutierungs- Betriebsart und in einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart;
Fig. 3b eine schematische Darstellung von tatsächlichen Sensorsignalen und von phasenverschobenen Sensorsignalen, die aus den tatsächlichen Sensorsignalen durch Vertauschen und/oder Invertieren hergestellt sind;
Fig. 4 Kennlinien für die erste und die zweite Kommutierungs-Betriebsart von Drehzahl über Drehmoment des elektrischen Motors der Fig. 2; Fig. 5 Kennlinien für die erste und die zweite Kommutierungs-Betriebsart von elektrischem Strom über Drehmoment für den elektrischen Motor der Fig. 2;
Fig. 6 ein schematisches Zeitablaufdiagramm von Strom und Kraft über der Zeit zur Darstellung einer Schaltzeitverkürzung;
Fig. 7 eine alternative Ausführungsform einer Betätigungsanordnung; Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Betätigungsanordnung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines elektrischen Motors einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung;
Fig. 10 ein Diagramm von Drehzahl über Drehmoment eines elektrischen
Motors, wie er in Fig. 9 verwendet wird; Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Diagramms von Drehmoment über Drehzahl eines elektrischen Motors, wie er in Fig. 9 verwendet wird; und Fig. 12 ein Kommutierungskennfeld mit den Achsen otordrehzahl, Motorstrom und Phasenwinkel der Phasenverschiebung bzw. Vorkommutierung.
[00107] In Fig. 1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
[00108] Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, der als Verbrennungsmotor oder als Hybrid-Verbrennungseinheit ausgebildet sein kann. Ein Ausgang des Antriebsmotors 12 ist mit einem Eingang einer Kupplungsanordnung 14 verbunden, die als Einfachkupplung oder als Doppelkupplung ausgebildet sein kann. Ausgangs- seitig ist die Kupplungsanordnung 14 mit einer Getriebeanordnung 16 verbunden, deren Ausgang wiederum mit einem Differential 18 verbunden ist, das zum Verteilen von Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R dient.
[00109] Der Antriebsstrang ist vorzugsweise automatisiert betätigt. Insbesondere ist die Kupplungsanordnung 14 vorzugsweise automatisiert betätigt, und zwar mittels einer Betätigungsanordnung 30. Identische Betätigungsanordnungen können zur Betätigung an anderen Antriebsstrangkomponenten verwendet werden.
[00110] Die Betätigungsanordnung 30 der Fig. 1 ist als Hydraulikanordnung ausgebildet und beinhaltet eine Kolben/Zylinderanordnung 32. Die Kolben/Zylinderanordnung 32 weist einen Zylinder 34 auf, innerhalb dessen ein Kolben 36 verschieblich gelagert ist. Der Kolben 36 ist mit der Kupplungsanordnung 14 derart gekoppelt, dass der Kolben 36 eine Betätigungskraft F auf die Kupplungsanordnung 14 ausüben kann. Die Kupplungsanordnung 14 kann beispielsweise eine nasslaufende Lamellenkupplung sein, die normalerweise geöffnet ist.
[00111] Die Kolben/Zylinderanordnung 32 weist einen Fluidanschluss 38 auf, der mit einem Zylinderraum verbunden ist. Der Kolben 36 ist mittels einer Kolbenfeder 40 in eine Richtung vorgespannt, bei der die Kupplungsanordnung 14 nicht betätigt ist. Durch Zuführen von Fluid in den Zylinderraum über den Fluidanschluss 38 kann der Kolben 36 gegen die Kraft der Kolbenfeder 40 ausgelenkt werden, um die Kupplungsanordnung 14 zu betätigen.
[00112] Die Betätigungsanordnung 30 beinhaltet ferner eine Pumpenanordnung 44. Die Pumpenanordnung 44 weist eine Pumpe 46 auf, deren Druckanschluss vorliegend direkt, das heißt ohne Zwischenschaltung von proportionalen Ventilen, mit dem Fluidan- schluss 38 verbunden ist. Die Pumpe 46 ist mittels eines elektrischen Motors 50 antreibbar, und zwar mit einer schematisch angedeuteten Drehzahl n.
[00113] Ein nicht näher bezeichneter Sauganschluss der Pumpe 46 ist mit einem Tank 52 bzw. einem sonstigen Niederdruckbereich für Hydraulikfluid verbunden, aus dem die Pumpe 46 das Hydraulikfluid ansaugen kann.
[00114] Die Pumpe 46 und der elektrische Motor 50 bilden eine elektrische Maschinenanordnung 54, und zwar gemeinsam mit einer Steuereinrichtung 56. Die Steuereinrichtung 56 ist zum einen mit einem nicht näher bezeichneten Drucksensor verbunden, über den ein Druck P in der Leitung zwischen dem Druckanschluss 48 und dem Fluidan- schluss 38 gemessen wird. Dieser Druck p wird an die Steuereinrichtung 56 übergeben. Ferner ist die Steuereinrichtung 56 mit dem elektrischen Motor 50 verbunden und erfasst beispielsweise einen Drehwinkel φ eines Rotors des elektrischen Motors 50.
[00115] Die Steuereinrichtung 56 weist einen elektronischen Steuerabschnitt 58 auf, der die genannten Sensordaten empfängt und hieraus eine Solldrehzahl N erzeugt. Die Solldrehzahl N ist eine Stellgröße zum Einregeln eines bestimmten Druckes p.
[00116] Die Steuereinrichtung 56 kann zu diesem Zweck ferner eine von dem Steuerabschnitt 58 angesteuerte und mit dem Motor 50 verbundene Leistungselektronik 60 beinhalten.
[00117] In Fig. 2 ist ein elektrischer Motor 50' in Form eines bürstenlosen Gleichstrommotors schematisch dargestellt. Der elektrische Motor 50' beinhaltet einen Stator mit Statorwicklungen U, V, W, die beispielsweise sternförmig miteinander verbun- den sind. Die Statorwicklungen U, V, W müssen jedoch nicht zwangsläufig sternförmig miteinander gekoppelt sein. Ein nicht näher dargestellter Rotor des elektrischen Motors 50 ist mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten ausgestattet. Eine Spulenanordnung 62, die durch die Spulen U, V, W gebildet ist, kann durch geeignete Ansteuerung ein magnetisches Drehfeld erzeugen, das auf die Permanentmagnete des Rotors wirkt, um den Rotor auf diese Weise anzutreiben.
[00118] Um die Position des Rotors zu erfassen, beinhaltet der elektrische Motor 50 vorzugsweise eine Sensoranordnung 64, die einen einzelnen Drehcodierer beinhalten kann, vorzugsweise jedoch eine Mehrzahl von Positionssensoren 661, 662, 663 beinhaltet, die vorzugsweise in einer Anzahl identisch zu der Anzahl der Statorwicklungen U, V, W vorgesehen sind und die dazu dienen, die Rotorposition bzw. den Rotorwinkel φ zu erfassen. Die Positionssensoren sind vorzugweise als Hall-Sensoren ausgestaltet.
[00119] Fig. 2 zeigt ferner in schematischer Form eine Leistungselektronik 60', die eine Mehrzahl von Leistungsschaltern Trt bis Tr6 beinhaltet, die als Transistoren oder Thyristoren ausgestaltet sein können und die nachstehend vereinfacht als Transistoren bezeichnet werden. Zwischen einem Pluspol und einem Minuspol, an den eine Gleichspannung Ud anlegbar ist, sind drei Transistorpaare jeweils in Reihe miteinander angeordnet, nämlich zum einen die Transistorpaare Tn und Tr2, die Transistorpaare Tr3 und Tr4 sowie das Transistorpaar Tr5 und Tr6. Zwischen den Transistoren sind jeweils Abgriffspunkte vorgesehen, an denen die Spulenanordnung 62 angeschlossen ist. So ist ein Ende der Spule U zwischen den Transistoren Τη, Tr2 angeschlossen. Die Spule V ist zwischen den Transistoren Tr3, Tr4 angeschlossen, und die Spule W ist zwischen den Transistoren Tr5, Tr6 angeschlossen.
[00120] Eine in Fig. 2 ebenfalls schematisch dargestellte Steuereinrichtung 56' erzeugt aus den Signalen der Positionssensoren 66!, 662, 663, die in Fig. 2 schematisch mit φ bzw. H angegeben sind, einen Satz von AnsteuerungssignalenT^ T2, T3, T4, T5, T6. In an sich bekannter Weise werden die Ansteuerungssignale T T6 mittels der Sensorsignale H H2, H3 erzeugt, derart, dass jeweils zwei Transistoren aus unterschiedlichen Zweigen geschlossen werden, so dass in diesem Zustand die Gleichspannung Ud über einer oder mehreren der Spulen U, V, W anliegt.
[00121] Fig. 2 ist diesbezüglich rein schematisch dargestellt. Die Darstellung von sechs Transistoren sowie von drei Spulen der Spulenanordnung ist jeweils rein beispielhaft zu verstehen. Es versteht sich, dass mehr Transistoren oder weniger Transistoren bereitgestellt werden können, wie auch mehr oder weniger Spulen der Spulenanordnung.
[00122] Die Steuereinrichtung 56' empfängt mit anderen Worten tätsächliche Sensorsignale HL H2, H3 von den einzelnen Positionssensoren bzw. Drehwinkelsensoren 661, 662, 663,, und zwar in Form von Rechtecksignalen, dieden Winkeln φ2, φ3 entsprechen.
[00123] Hieraus erzeugt die Steuereinrichtung 56' die Ansteuerungssignale T T6. Das Bereitstellen dieser Ansteuerungssignale in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Rotors erzeugt ein Drehfeld. Die Ansteuerungssignale T T6 werden dabei in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart bereitgestellt, die vorzugsweise wirkungsgradoptimal ist.
[00124] In Fig. 3a ist ein Satz von Sensorsignalen Hi, H2, H3 für die erste Kommutierungs-Betriebsart 70 schematisch dargestellt. Die Sensorsignale sind jeweils logisch " oder "0". Jedes der Signale ist für eine Phase von 180° "1", und für eine darauffolgende Phase von 180° "0". Das zweite Sensorsignal H2 ist gegenüber dem ersten Sensorsignal Hi um 120° phasenversetzt. Das dritte Sensorsignal H3 ist gegenüber dem zweiten Sensorsignal H2 ebenfalls um 120° phasenversetzt, und ist gegenüber dem ersten Sensorsignal H1 um 240° phasenversetzt.
[00125] In Fig. 3a sind ebenfalls die sich aus den Sensorsignalen H1 ? H2, H3 ergebenden Ansteuerungssignale T T6 gezeigt. Zur Vereinfachung der Erläuterung, wann die einzelnen Ansteuerungssignale T T6 aktiv sind und die entsprechenden Leistungstransistoren Tr-ι, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, Tr6 schalten, wird eine Periode entsprechend einer Umdrehung des Rotors von 360° in sechs Einzelabschnitte von jeweils 60° unterteilt, die in Fig. 3a mit 1 bis 6 bezeichnet sind.
[00126] Das Ansteuerungssignal Ti ist in 1 und 2 aktiv. Das Ansteuerungssignal T2 ist in 4 und 5 aktiv. Das Ansteuerungssignal T3 ist in 3 und 4 aktiv. Das Ansteuerungssignal T4 ist in 1 und 6 aktiv. Das Ansteuerungssignal T5 ist in 5 und 6 aktiv. Das Ansteuerungssignal T6 ist in 2 und 3 aktiv.
[00127] In Fig. 3a ist für schematisch dargestellt, dass die Sensorsignale jeweils mit einer Impulsbreitenmodulation (PWM-Steuerung) überlagert werden können. Generell sind die Sensorsignale H H3 sowie die Ansteuerungssignale T T6 jeweils mit einem Tastverhältnis von 100 % gezeigt, so dass die Transistoren Tr für die jeweiligen Phasen durchgängig angeschaltet sind.
[00128] In der Darstellung von ist für die zweite Periode bei 1 , 2, 3 dargestellt, dass das erste Sensorsignal H< ein Tastverhältnis von beispielhaft 50 % hat, derart, dass das erste Sensorsignal ΗΊ bei dem Tastverhältnis von 50 % jeweils nur für die halbe normale Dauer eingeschaltet ist. Das Tastverhältnis kann vorzugsweise beliebig verringert werden, beispielsweise von 0 % bis 100 %. Das PWM-Signal, das den Sensorsignalen (oder auch erst den Ansteuerungssignalen) überlagert wird, hat vorzugsweise eine deutlich höhere Frequenz als die Sensorsignale bzw. die Ansteuerungssignale.
[00129] Sofern die Sensorsignale derart impulsbreitenmoduliert sind, sind die daraus erfolgten Ansteuerungssignale in entsprechender Weise impulsbreitenmoduliert und haben das durch die Modulation des Sensorsignals aufgeprägte Tastverhältnis.
[00130] Mit der Ansteuerung des elektrischen Motors 50' in der ersten Kommutierungs-Betriebsart kann eine im Wesentlichen wirkungsgradoptimale Betriebsweise eingerichtet werden, die eine Kennlinie von Drehzahl n über Drehmoment T einrichtet, die in Fig. 4 mit 74 bezeichnet ist. [00131] Die Kennlinie 74 ist eine klassische, im Wesentlichen lineare Kennlinie, die bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment abgibt, und bei niedrigen Drehzahlen ein vergleichsweise geringes Drehmoment.
[00132] Der elektrische Motor 50' lässt sich ferner in einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart betreiben, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart 70 phasenverschoben ist, und zwar um Δφ, wie es in Fig. 3b angedeutet ist. Fig. 3b zeigt in schematischer Form die Sensorsignale Hi, H2, H3 und zeigt ferner einen zweiten Satz von phasenverschobenen Sensorsignalen
Figure imgf000030_0001
H2', H3'. Die zweiten, phasenverschobenen Sensorsignale Ηι'-Η3' lassen sich zur Einrichtung einer zweiten Kommutierungs- Betriebsart 72 für den elektrischen Motor 50' verwenden, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart 70 phasenverschoben ist, und zwar um Δφ, wie es in Fig. 3b angedeutet ist. Der Wert von Δφ liegt vorzugsweise bei 60°. Das erste Sensorsignal des zweiten Satzes von Ansteuerungssignalen für die zweite Kommutierungs-Betriebsart 72, in Fig. 3b mit H/ bezeichnet, ist gegenüber dem entsprechenden ersten Sensorsignal H1 für die erste Kommutierungs-Betriebsart 70 um Δφ versetzt. Die anderen Sensorsignale Η2', H3' sind ebenfalls um den gleichen Winkelbetrag phasenverschoben
[00133] Diese besondere Art der Phasenverschiebung hat den Vorteil, dass sich der zweite Satz von Sensorsignalen H , Η2', H3' aus dem ersten Satz von Sensorsignalen HL H2, H3 durch Vertauschen und/oder Invertieren erzeugen lässt. So gilt beispielsweise:
H[ - H} > (also das invertierte Signal von H3),
Figure imgf000030_0002
H3 = H2■
[00134] Mit diesen phasenverschobenen Sensorsignalen wird der Steuerung eine um 60° phasenverschobene Drehposition des Rotors vorgetäuscht. Aus diesen phasenverschobenen Sensorsignalen Η , Η2', Η3' werden dann wiederum, wie auch oben aus den tatsächlichen Sensorsignalen, phasenverschobene Ansteuerungssignale ΤΥ-Τ6' für die Leistungsschalter Tr erzeugt. In Fig. 3a ist dies schematisch angedeutet. Die phasenverschobenen Ansteuerungssignale ΤΥ-iy sind jeweils ebenfalls um Δφ phasenverschoben, im vorliegenden Fall also um 60° gegenüber ihren jeweiligen Ansteuerungs- signalen, die auf den tatsächlichen Sensorsignalen beruhen würden.
[00135] Die zweite Kommutierungs-Betriebsart 72 ergibt sich folglich durch die phasenverschobenen Sensorsignale Η-ι'-Η3'.
[00136] In der zweiten Kommutierungs-Betriebsart, bei der der zweite Satz von Sensorsignalen H , Η2', H3' verwendet wird, ergibt sich eine abgewandelte Kennlinie von Drehzahl n über Drehmoment T, die in Fig. 4 mit 76 bezeichnet ist. Die Kennlinien 74, 76 stellen jeweils auf Ansteuerungssignale ab, die mit PWM-Signalen mit einem Tastverhältnis von 100 % moduliert sind und die folglich unmittelbar miteinander vergleichbar sind. Das Tastverhältnis bezeichnet, wie oben erwähnt, das Verhältnis von Einschaltdauer eines Ansteuerungssignals zu dessen Ausschaltdauer.
[00137] Bei einem Tastverhältnis von 90 % ist die Einschaltzeit folglich länger gegenüber der Ausschaltzeit. Bei einem Tastverhältnis von 10 % ist die Einschaltzeit folglich kürzer als die Ausschaltzeit.
[00138] Fig. 4 zeigt für die zweite Kommutierungs-Betriebsart noch eine Kennlinie 76a mit einem Tastverhältnis von 90 %, sowie eine Kennlinie 76b mit einem Tastverhältnis von 80 % und eine Kennlinie 76c mit einem Tastverhältnis von 70 %.
[00139] Generell erkennt man, dass die Kennlinien 76 vom Betrag her steiler sind als die Kennlinie 74. Folglich kann oberhalb einer Schwellendrehzahl ns jeweils eine höhere Drehzahl n bei gleichem Drehmoment T erzeugt werden als in der ersten Kommutierungs-Betriebsart.
[00140] Ein derartiger Schwellenwert ns, der jedoch auch etwas niedriger oder etwas höher liegen kann, kann beispielsweise dazu verwendet werden, um die Betriebsarten umzuschalten. Beispielsweise kann oberhalb der Drehzahl ns die zweite Kommutie- rungs-Betriebsart verwendet werden, und unterhalb der Drehzahl ns die erste Kommutierungs-Betriebsart. Bei ns schneiden sich die Kennlinien 74, 76c. Beim Umschalten auf die zweite Betriebsart wird dann vorzugsweise zunächst mit einem Tastverhältnis von 70 % angesteuert. Durch Erhöhen des Tastverhältnisses kann dann von der Kennlinie 76c auf die Kennlinie 76 umgeschaltet werden, um eine Maximaldrehzahl nM einzurichten. Beim Umschalten auf die zweite Betriebsart kann das Tastverhältnis jedoch auch bei 100 % bleiben und dann umgeschaltet werden.
[00141] Demzufolge wird die zweite Kommutierungs-Betriebsart nur dann eingerichtet, wenn höhere Drehzahlen erforderlich sind, die mit dem elektrischen Motor 50 in seiner ersten Kommutierungs-Betriebsart 70 nicht realisierbar wären.
[00 42] Fig. 5 zeigt ein Diagramm 80 von Motorstrom I über Drehmoment T. Bei 82 ist die Kennlinie für die erste Kommutierungs-Betriebsart gezeigt. Bei 84 ist die Kennlinie für die zweite Kommutierungs-Betriebsart gezeigt, und zwar für ein Tastverhältnis von 100 %.
[00143] Die Kurven 84a, 84b, 84c entsprechen Tastverhältnissen von 90 %, 80 % bzw. 70 % für die zweite Kommutierungs-Betriebsart.
[00144] Es ist zu erkennen, dass bei gleichem Drehmoment in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart jeweils ein höherer Strom I erforderlich ist, so dass die zweite Kommutierungs-Betriebsart 72 weniger effizient ist als die erste Kommutierungs- Betriebsart 70. Mit anderen Worten ist die erste Kommutierungs-Betriebsart, die in den Figuren 3 bis 5 durch die Kennlinien 70, 74, 82 dargestellt ist, mit einem höheren Wirkungsgrad realisierbar bzw. hat einen höheren Wirkungsgrad als die zweite Kommutierungs-Betriebsart, die in den Figuren 3 bis 5 durch die Kennlinien 72, 76, 84 dargestellt ist.
[00145] Fig. 6 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von Strom I und Kraft F über der Zeit T. Das Diagramm stellt eine Betätigung einer Schaltwalze mittels eines elektrischen Motors 50 dar, und zwar bei einer Synchronisierung einer Gangstufe eines Kraftfahrzeug- antriebsstranges. Der elektrische Motor treibt die Schaltwalze direkt oder über eine Übersetzung an. In gestrichelten Linien ist ein Strom dargestellt, der in der ersten Kommutierungs-Betriebsart 70 dazu verwendet wird, um die Schaltwalze zu betätigen. Bei fällt der Strom weiter ab und geht dann bei t2 sprungartig auf ein Minimum.
[00146] Hieraus ergibt sich ein Kraftverlauf F p der einer normalen Betätigungsgeschwindigkeit der Schaltwalze entspricht.
[00147] In der zweiten Kommutierungs-Betriebsart 72, die zum Zeitpunkt vorzugsweise eingeschaltet wird und bei t2 vorzugsweise ausgeschaltet wird, wird gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart ein höherer Strom gezogen, wie es in Fig. 6 bei l2 angedeutet ist. Dies führt dazu, dass die Kraftkennlinie F2 jeweils früher bestimmte Werte erreicht, was in Fig. 6 ebenfalls durch einen Wert von Ai angedeutet ist.
[00148] Das Diagramm von Strom I und Kraft F über der Zeit t in Fig. 6 ist generell mit 88 bezeichnet.
[00149] Fig. 6 zeigt folglich, dass sich eine Umschaltung zwischen zwei Kommutierungs-Betriebsarten dazu verwenden lässt, um eine Betätigung einer Antriebsstrangkomponente schneller und/oder mit einer höheren Kraft, in jedem Fall optimiert, zu erreichen.
[00150] Das Zeitablaufdiagramm der Fig. 6 lässt sich in entsprechender Weise auch auf einen Zeitablauf einer Betätigung einer Kupplungsanordnung anwenden, wobei ein elektrischer Motor eine Pumpe antreibt, deren Druckanschluss direkt mit einem
Hydraulikzylinder zum Betätigen der Kupplung gekoppelt ist.
[00151] In Fig. 7 ist eine alternative Ausführungsform einer hydraulischen Betätigungsanordnung 30" gezeigt. Diese entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise der Betätigungsanordnung 30 der Fig. 1. In diesem Fall ist jedoch ein nicht näher bezeichneter Druckanschluss einer Pumpe 46" mit einer Ventilanordnung 92 verbunden, die wenigstens ein Proportionalventil beinhaltet, mittels dessen ein Hydraulikdruck geregelt wird, der in einer Leitung zu der Kolben/Zylinderanordnung 32" führt, so dass eine Betätigungskraft zur Betätigung der Kupplungsanordnung 14" durch Regeln der Ventilanordnung 92 erzeugbar ist.
[00152] Fig. 8 zeigt eine mechanische Betätigungsanordnung 30"', bei der ein elektrischer Motor 50"' über eine schematisch angedeutete Rotations-/T ranslations- Wandler 94 mit der Kupplung 14"' gekoppelt ist, um diese auf diese Weise elektromecha- nisch zu betätigen.
[00153] Auch bei den Ausführungsformen der Figuren 7 und 8 kann der elektrische Motor 50", 50'" jeweils in zwei Kommutierungs-Betriebsarten betrieben werden, um unterschiedliche Kennlinien des elektrischen Motors zu nutzen und zum Zwecke einer effizienten und schnellen Betätigung zu implementieren.
[00154] In Fig. 9 ist in schematischer Form ein Blockschaltbild eines elektrischen Motors 50a mit zugehöriger Steuerung und Vorkommutierung gezeigt, das sich zur Implementierung des Betätigungsverfahrens bzw. der Betätigungsanordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eignet. Das Blockschaltbild kann jedoch auch bei den eingangs genannten Verfahren und Anordnungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung verwendbar sein.
[00155] In Fig. 9 ist zunächst gezeigt, dass ein elektrischer Motor 50a mittel einer Leistungselektronik 60A angesteuert wird. Diese kann ausgestaltet sein, wie es beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist. Der elektrische Motor 50A liefert eine Drehzahl n und nimmt hierbei einen elektrischen Strom i auf, bei dem es sich beispielsweise um einen Phasenstrom handelt.
[00156] Die Leistungselektronik 60A erhält eine Spannungsregelung u von einem Kommutierungsabschnitt 100 einer Steuereinrichtung 56A. Der Kommutierungsabschnitt 100 dient vorzugsweise zur Einrichtung der ersten Kommutierungs-Betriebsart und ist vorzugsweise als Regelabschnitt ausgebildet, der aufgrund einer nicht näher bezeich- neten Sollgröße in der ersten Kommutierungs-Betriebsart in der Regel eine wirkungsgradoptimale Ansteuerung des elektrischen Motors 50A erzeugt.
[00157] In vielen Fällen kann hierbei eine Drehzahl n des elektrischen Motors 50A in den Kommutierungsabschnitt 100 rückgekoppelt werden, oder eine von der Drehzahl n beeinflusste Zustandsgröße, wie beispielsweise ein Druck eines Hydrauliksystems.
[00158] Vorliegend wird die Drehzahl n jedoch nicht direkt in den Kommutierungsabschnitt 100 zurückgekoppelt, sondern über einen Vorkommutierungsabschnitt 102. Der Vorkommutierungsabschnitt 102 ermittelt eine Vorkommutierung für den Kommutierungsabschnitt 100, die sich durch einen Vorkommutierungswinkel bzw. Phasenwinkel Φ ausdrücken lässt.
[00159] Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, kann in einer ersten Kommutierungs- Betriebsart 70A beispielhaft eine Kennlinie 74A von Drehzahl n über Drehmoment T eingerichtet werden, die relativ flach ist.
[00160] Durch Verändern des Phasenwinkels Φ können zweite Kommutierungs- Betriebsarten 72A eingerichtet werden, die beispielsweise in Kennlinien von n über T münden, die in Fig. 10 mit 76 Aa, 76 Ab, 76Ac gekennzeichnet sind, entsprechend Phasenwinkeln Φ2, Φ3 und Φ4.
[00161] Für ein bereitgestelltes beispielhaftes Drehmoment ΤΊ ergibt sich in der ersten Kommutierungs-Betriebsart eine erste Drehzahl ni . In den zweiten Kommutierungs-Betriebsarten ergibt sich je nach Phasenwinkel Φ jeweils eine andere Drehzahl n2, n3, n4 bei dem gleichen Drehmoment ΤΊ, wobei diese Drehzahlen sämtlich höher sind als die erste Drehzahl n^
[00162] Dies gilt insbesondere für Drehmomente ΤΊ, die kleiner sind als ein Drehmoment-Schwellenwert Tu. Oberhalb des Drehmoment-Schwellenwertes Tu ergeben sich für die zweiten Kommutierungs-Betriebsarten ggf. geringere Drehzahlen als in der ersten Kommutierungs-Betriebsart 70A. Daher ist die Anwendung der zweiten Kommutierungs-Betriebsart 72A vorzugsweise auf dem Bereich von Drehmomenten kleiner Tu beschränkt.
[00163] Zur Ermittlung des Drehmomentes ist es bevorzugt, wenn in der Steuereinrichtung 56A der Fig. 9 auch der elektrische Phasenstrom I ermittelt wird und in den Vorkommutierungsabschnitt 102 eingeht. Denn aus dem elektrischen Phasenstrom kann das bereitgestellte Drehmoment T ermittelt werden, so dass die zweite Kommutierungs- Betriebsart 72A nur dann umgeschaltet bzw. eingeschaltet wird, wenn das bereitgestellte Drehmoment kleiner ist als der oben beschriebene Drehmoment-Schwellenwert Tu.
[00164] In manchen Ausführungsformen ist es bevorzugt, wenn der Vorkommutierungsabschnitt 102 ferner einen Motorparameter empfängt, beispielsweise eine Motorkonstante kt [nm/A], wie es in Fig. 9 bei 104 gezeigt ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, in die Vorkommutierung des Vorkommutierungsabschnittes 102 eine weitere Motoreigenschaft 106 eingehen zu lassen, beispielsweise eine Motortemperatur, insbesondere eine Wicklungstemperatur des Motors, gemessen in Grad Celsius.
[00165] Mittels dieser weiteren Motorparameter 04, 06 lässt sich gegebenenfalls ein optimaler Vorkommutierungswinkel finden, so dass abhängig von einer angeforderten Drehzahl ein Motor in einem möglichst optimalen Wirkungsgradbereich betrieben werden kann.
[00166] Eine Motorkonstante liegt in der Regel als Motoreigenschaft ohnehin vor, da dieser Wert in der Regel im Zuge einer Bandendeprüfung bei der Motorherstellung erfasst und in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt wird.
[00167] Fig. 11 zeigt eine der Fig. 10 vergleichbare Darstellung eines Diagramms von Drehmoment über Drehzahl, und zwar mit einer Kennlinie 74 A', die bspw. wirkungsgradoptimal ist. Ferner sind in Fig. 11 weitere Kennlinien 76Ab' und 76Aa' gezeigt. Die Kennlinie 74A' entspricht einem Phasenwinkel Δφ1. Die Kennlinie 76Ab' entspricht einem Phasenwinkel Δφ2, und die Kennlinie 76Aa' entspricht einem Phasen- Winkel Δφ3. Es gilt Δφ3 > Δφ2 > Δφ1. Die Kennlinien gelten für eine konstante Motorspan- nung.
[00168] In der Darstellung der Fig. 11 ist ein Betriebspunkt als Umschaltpunkt gezeigt, der durch ein Wertepaar eines Drehmoment-Schwellenwertes Tu und eines Drehzahl-Schwellenwertes nu definiert ist. Der Umschaltpunkt ermöglicht bspw. ein Umschalten von der ersten Kommutierungsbetriebsart 70 A" (auf der rechten Seite des Drehzahl-Schwellenwertes nu) hin zu der zweiten Korn m utierungs-Betriebsa rt 72A' (auf der linken Seite des Drehzahl-Schwellenwertes nu).
[00169] In diesem Beispiel ist es möglich, bei dem Phasenwinkel Δφ3 von ca. 4600 U/min (rpm) Leerlaufdrehzahl bis zu dem Umschaltpunkt bei 2150 U/min (rpm) die Kennlinie 76Aa' zu nutzen, wohingegen dann für kleinere Drehzahlen die Kennlinie 76Ab' verwendet wird, die dem kleineren Phasenwinkel Δφ2 entspricht. Hierdurch kann bei geringen Drehzahlen ein deutlich höheres Drehmoment erzielt werden.
[00170] In Fig. 12 ist ein Kennlinienfeld K gezeigt, das auf Messwerten des Motorstromes i und der Drehzahl n basiert und das jedem Wertepaar von i, n einen Phasenwinkel φ zuweist, der bspw. innerhalb eines Wertebereiches von 0° bis 55° liegen kann.
[00171] Man erkennt, dass bei sehr hohen Motorströmen (entsprechend hohen Drehmomenten) und sehr geringen Drehzahlen der Phasenwinkel φ generell relativ gering ist, wohingegen bei hohen Drehzahlen und geringen Motorströmen der Phasenwinkel vorzugsweise relativ hoch ist.
[00172] Anstelle eines einzelnen Kennlinienfeldes K können mehrere Kennlinienfelder in einer Steuereinrichtung einer Betätigungsanordnung hinterlegt sein, auf die dann bei Bedarf zugegriffen werden kann, und zwar je nach Anwendung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum hydraulischen Betätigen einer Antriebsstrangkomponente (14) eines Kraftfahrzeugantriebsstranges (10) mittels einer Hydraulikanordnung (30), die eine von einem elektrischen Motor (50) angetriebene Pumpe (46) aufweist, wobei der elektrische Motor (50) elektronisch kommutierbar ist, wobei der elektrische Motor (50) beim Betätigen der Antriebsstrangkomponente (14) wahlweise in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart (70) angesteuert wird oder in einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) angesteuert wird, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart (70) phasenverschoben ist, wobei der elektrische Motor (50) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) so angesteuert wird, dass er mit einer anderen Drehzahl (n) dreht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der elektrische Motor (50) in der zweiten
Kommutierungs-Betriebsart (72) so angesteuert wird, dass er mit einer höheren Drehzahl (n) dreht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ansteuerung des elektrischen
Motors (50) in der ersten Kommutierungs-Betriebsart (70) beinhaltet, einen ersten Satz von Ansteuerungssignalen (Τ·,-Τβ) bereitzustellen, wobei die Ansteuerung des elektrischen Motors (50) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) beinhaltet, einen zweiten Satz von Ansteuerungssignalen (TY-TV) bereitzustellen, wobei der zweite Satz von Ansteuerungssignalen (TY-TV) durch Vertauschen und/oder durch Invertieren von Sensorsignalen (H^ H2, H3) erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Ansteuerungssignale (T T6) in Abhängigkeit von Sensorsignalen (I- H3) erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein erster Satz von Ansteuerungssignalen (T T6) für die erste Kommutierungs-Betriebsart (70) aus den Sensorsignalen (H H3) erzeugt wird und wobei ein zweiter Satz von Ansteuerungssignalen (ΤΥ-Τ6') für die zweite Kommutierungs-Betriebsart (72) aus phasenverschobenen Sensorsignalen (Η,'-Ι-^') erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei ein Druckanschluss (48) der Pumpe (46) der Hydraulikanordnung (30) mit einer auf die Antriebsstrangkomponente (14) wirkenden Kolben/Zylinderanordnung (32) direkt verbunden ist, so dass das schnellere Drehen des elektrischen Motors (50) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) zu einer schnelleren Betätigung der Antriebsstrangkomponente (14) führt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei der elektrische Motor (50) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) angesteuert wird, wenn eine schnelle Betätigung der Antriebsstrangkomponente (14) angefordert ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei der elektrische Motor (50) für Drehzahlen unterhalb eines Drehzahlschwellenwertes (ns) in der ersten Kommutierungs-Betriebsart (70) angesteuert wird und für Drehzahlen oberhalb des Drehzahlschwellenwertes (ns) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) angesteuert wird.
9. Verfahren zum Betätigen einer Antriebsstrangkomponente (14) eines Kraftfahrzeugantriebsstranges (10) mittels eines elektrischen Motors (50A), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei der elektrische Motor (50A) elektronisch kommutierbar ist, wobei der elektrische Motor (50A) beim Betätigen der Antriebsstrangkomponente (14) wahlweise in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart (70A) angesteuert wird, wobei sich in der ersten Kommutierungs-Betriebsart (70A) für einen gegebenen ersten Drehmomentwert (Ti) ein erster Drehzahlwert (ηΊ) einstellt, oder in wenigstens einer zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72A) angesteuert wird, die gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart (70A) phasenverschoben ist, wobei sich in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72A) für den gleichen ersten Drehmomentwert (ΤΊ) ein zweiter Drehzahlwert (n2; n3; n4) einstellt, der sich von dem ersten Drehzahlwert (n^ unterscheidet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der zweite Drehzahlwert (n2; n3; n4) größer ist als der erste Drehzahlwert (ni). 1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein Phasenwinkel (Δφ) der Phasenverschiebung als eine Funktion einer gemessenen Drehzahl (n) des elektrischen Motors (50A) und eines gemessenen elektrischen Motorstromes (i) des elektrischen Motors (50A) eingestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei ein Kommutierungskennfeld (K) Wertepaaren (n,i) von Drehzahl (n) und Motorstrom (i) jeweils einen Phasenwinkel (Δφ) der Phasenverschiebung zuweist
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Kommutierungskennfeld (K) zumindest Phasenwinkel (Δφ) der Phasenverschiebung beinhaltet, die hinsichtlich einer Dynamik des elektrischen Motors (50A) optimiert sind, wobei ein weiteres Kommutierungskennfeld zumindest teilweise Phasenwinkel (Δφ) der Phasenverschiebung beinhaltet, die hinsichtlich eines Wirkungsgrades optimiert sind.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 - 13, wobei ein Umschalten von der ersten Kommutierungs-Betriebsart (70A) in die zweite Kommutierungs-Betriebsart (72A) nur dann erfolgt, wenn ein bereitgestelltes Drehmoment (T) kleiner ist als ein Drehmoment-Schwellenwert (Tu).
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein elektrischer Motorstrom (i) des Motors (50A) erfasst wird, um das bereitgestellte Drehmoment (T) zu ermitteln.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 - 15, wobei zur Einstellung des zweiten Drehzahlwertes (n2; n3; n ) für die zweite Kommutierungs-Betriebsart (72A) eine dynamik-optimierte oder eine wirkungsgrad-optimierte Kombination von Phasen- winkel (Φ2; Φ3; Φ4) der Phasenverschiebung und von bereitgestelltem Drehmoment (T) ermittelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei zur Ermittlung der dynamik-optimierten oder der wirkungsgrad-optimierten Kombination von Phasenwinkel (Φ2; Φ3; Φ4) und bereitgestelltem Drehmoment (T) eine Motorkonstante (104) des Motors und/oder oder eine aktuelle Temperatur (106) des Motors berücksichtigt werden.
18. Betätigungsanordnung (30; 30"; 30"') für eine Antriebsstrangkomponente (14) eines Kraftfahrzeugantriebsstranges (10), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 17, wobei die Betätigungsanordnung (30; 30"; 30"') eine elektrische Maschinenanordnung (54) mit einem elektrischen Motor (50) und einer Steuereinrichtung (56) aufweist, wobei der elektrische Motor (50) dazu ausgebildet ist, Betätigungsenergie (F) zur Betätigung der Antriebsstrangkomponente (14) bereitzustellen, und wobei die Steuereinrichtung (56) dazu ausgelegt und eingerichtet ist, den elektrischen Motor (50) entweder in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart (70) oder in einer zweiten Kommutierungs- Betriebsart (72) anzusteuern, die gegenüber der ersten Kommutierungs- Betriebsart (70) phasenverschoben ist, wobei der elektrische Motor (50) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) so angesteuert wird, dass er mit einer anderen Drehzahl (n) dreht.
19. Betätigungsanordnung nach Anspruch 18, mit einer von dem elektrischen Motor (50) angetriebenen Pumpe (46), wobei ein Druckanschluss (48) der Pumpe (46) mit einer auf die Antriebsstrangkomponente (14) wirkenden Kolben/Zylinderanordnung (32) direkt verbunden ist, so dass das schnellere Drehen des elektrischen Motors (50) in der zweiten Kommutierungs-Betriebsart (72) zu einer schnelleren Betätigung der Antriebsstrangkomponente (14) führt.
20. Betätigungsanordnung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Antriebsstrangkomponente (14) eine Kupplungsanordnung (14) des Kraftfahrzeugantriebsstranges ist. Kraftfahrzeugantriebsstrang (10) mit einem Antriebsmotor (12), einer Kupplungsanordnung (14), einer Getriebeanordnung (16) und mit einer Betätigungsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, zum Betätigen wenigstens einer Komponente (14) der Kupplungsanordnung (14) und/oder der Getriebeanordnung
(16).
PCT/EP2017/056873 2016-03-24 2017-03-22 Verfahren und anordnung zum betätigen einer antriebsstrangkomponente WO2017162771A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016105629.4 2016-03-24
DE102016105629.4A DE102016105629A1 (de) 2016-03-24 2016-03-24 Verfahren und Anordnung zum Betätigen einer Antriebsstrangkomponente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017162771A1 true WO2017162771A1 (de) 2017-09-28

Family

ID=58410305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/056873 WO2017162771A1 (de) 2016-03-24 2017-03-22 Verfahren und anordnung zum betätigen einer antriebsstrangkomponente

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102016105629A1 (de)
WO (1) WO2017162771A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019111586A1 (de) * 2019-05-06 2020-11-12 Wabco Gmbh Geregelter bürstenloser Elektromotor und Verfahren zum Betreiben eines geregelten bürstenlosen Elektromotors

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998052275A1 (de) * 1997-05-15 1998-11-19 Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg Elektronisch kommutierter motor
DE10334471A1 (de) 2002-08-06 2004-07-29 Heidelberger Druckmaschinen Ag Schaltung zum Steuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors einer Druckmaschine
DE102004012639A1 (de) 2003-03-12 2004-10-07 Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn System und Verfahren zur Druckregulierung in einem Automatikgetriebe
DE102004033439B4 (de) 2004-07-08 2006-11-23 Getrag Driveline Systems Gmbh Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
DE102006056318A1 (de) 2005-12-17 2007-06-21 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Aktor zum Betätigen einer Kupplung und/oder eines Getriebes
DE102006037745A1 (de) 2006-08-11 2008-02-21 Siemens Ag Aktuator und Verfahren zu dessen Steuerung
EP2009312A1 (de) * 2007-06-28 2008-12-31 LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG Elektrisch betriebener Kupplungsaktor
DE102010048493A1 (de) * 2009-11-09 2011-05-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Schlupfregelung einer Reibungskupplung und Kupplungsaktor hierzu
DE112010000034T5 (de) 2009-03-17 2012-07-26 Aisin Aw Co., Ltd. Steuervorrichtung für ein Automatikgetriebe
US20130319366A1 (en) 2011-02-15 2013-12-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device of vehicle oil supply device
WO2014019578A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur bestimmung einer position eines elektromotors, insbesondere in einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges
DE102013218366A1 (de) 2013-03-05 2014-09-11 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Motoransteuervorrichtung und Motoransteuerverfahren für elektrische Fahrzeugpumpe

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998052275A1 (de) * 1997-05-15 1998-11-19 Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg Elektronisch kommutierter motor
DE19720309A1 (de) 1997-05-15 1999-09-30 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Elektronisch kommutierter Motor
DE10334471A1 (de) 2002-08-06 2004-07-29 Heidelberger Druckmaschinen Ag Schaltung zum Steuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors einer Druckmaschine
DE102004012639A1 (de) 2003-03-12 2004-10-07 Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn System und Verfahren zur Druckregulierung in einem Automatikgetriebe
DE102004033439B4 (de) 2004-07-08 2006-11-23 Getrag Driveline Systems Gmbh Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
DE102006056318A1 (de) 2005-12-17 2007-06-21 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Aktor zum Betätigen einer Kupplung und/oder eines Getriebes
DE102006037745A1 (de) 2006-08-11 2008-02-21 Siemens Ag Aktuator und Verfahren zu dessen Steuerung
EP2009312A1 (de) * 2007-06-28 2008-12-31 LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG Elektrisch betriebener Kupplungsaktor
DE112010000034T5 (de) 2009-03-17 2012-07-26 Aisin Aw Co., Ltd. Steuervorrichtung für ein Automatikgetriebe
DE102010048493A1 (de) * 2009-11-09 2011-05-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Schlupfregelung einer Reibungskupplung und Kupplungsaktor hierzu
US20130319366A1 (en) 2011-02-15 2013-12-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device of vehicle oil supply device
WO2014019578A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur bestimmung einer position eines elektromotors, insbesondere in einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges
DE102013218366A1 (de) 2013-03-05 2014-09-11 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Motoransteuervorrichtung und Motoransteuerverfahren für elektrische Fahrzeugpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016105629A1 (de) 2017-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60313458T2 (de) Regelung eines bürstenlosen motors unter verwendung unabhängiger phasenparameter
EP0844937B1 (de) Antriebssystem für ein kraftfahrzeug, mit einem antriebsaggregat und einer elektrischen maschine, und verfahren zum betreiben desselben
DE102008046303B4 (de) Verfahren und System zum Steuern von Wechselrichtern bei Elektroantrieben von Fahrzeugen mit Getrieben mit zwei Betriebsarten
DE10354604B4 (de) Stufenlos schaltbares, magnetodynamisches Getriebe
DE102012216891A1 (de) Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors und Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors
DE69403937T2 (de) Steuerung einer induktiven Last
DE102017111844A1 (de) Strombasierte Sechs-Stufen-Steuerung
DE112017004551B4 (de) Schaltbereichssteuerungsvorrichtung
DE112017004543T5 (de) Schaltbereichssteuerungsvorrichtung
DE112017003151T5 (de) Schaltbereichsumschaltvorrichtung
DE102012216640A1 (de) Antriebsvorrichtung für einen bürstenlosen Motor
WO2012119670A1 (de) Elektrischer antrieb
DE112018001011T5 (de) Schaltbereichssteuerungsvorrichtung
DE102014220208A1 (de) Steuervorrichtung für eine elektromaschine, fahrzeug und verfahren
EP1683260B1 (de) Ansteuerung eines elektromotors mit kontinuierlicher einstellung des kommutierungswinkels
DE112012003822T5 (de) Steuersystem für eine elektrische Drehmaschine und Steuerverfahren für eine drehende elektrische Maschine
DE112014003376T5 (de) Steuerungsvorrichtung für eine Fahrzeughydraulikdruckzufuhrvorrichtung
DE112018001221T5 (de) Schaltbereichssteuerungsvorrichtung
DE102019127051A1 (de) Verfahren zur geräuschlosen, messpulsfreien Regelung der Kommutierung eines BLDC-Motors im Haltebetrieb
DE112020000541T5 (de) Schaltbereich-Steuervorrichtung
DE102018119680A1 (de) Vierradantriebsfahrzeug und Verfahren zum Steuern eines Vierradantriebsfahrzeugs
DE102016207183A1 (de) Verfahren und Steuervorrichtung zum Schalten eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug
DE102010050344A1 (de) Feldorientierte Regelung einer Drehfeldmaschine
DE102007033801B4 (de) Steuerung für Motor
WO2017162771A1 (de) Verfahren und anordnung zum betätigen einer antriebsstrangkomponente

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17713237

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17713237

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1