DE102010009735A1 - Erfassung der Aktorposition - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten Bestimmung einer Aktorposition.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
- Automatisierte Kupplungen und automatisierte Getriebe haben sich immer weiter verbreitet. Die Betätigung erfolgt dabei mittels einer Aktorik.
- Die Ermittlung der absoluten Position solcher Systeme erfolgt dabei häufig durch die inkrementelle Erfassung der Positionen einer Aktorik mittels einer inkrementellen Positionssensorik.
- In der auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung
DE 10 2005 017 024 A1 wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Kupplung eines automatisierten Getriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei nach diesem Verfahren ein Bewertungskriterium zum Qualifizieren einer aktuell verwendeten Kupplungskennlinie benutzt wird, um in Abhängigkeit von diesem Bewertungskriterium eine Adaptions- oder Steuerungsstrategie auszuwählen. Dieses Bewertungskriterium stellt ein Maß für das Vertrauen – ein Vertrauensmaß – in die adaptierte Kupplungskennlinie dar, wobei eine Verminderung des Vertrauensmaßes beispielsweise in Abhängigkeit von der seit dem letzten Adaptionsschritt verstrichenen Zeit durchgeführt wird. Auch wird vorgeschlagen, das Vertrauensmaß mit zunehmendem Adaptionsfehler zu verringern. - In der
DE 10 2006 043 075 A1 wird ein Verfahren offenbart, welches vorsieht, dass ein Signal, das ein Maß für das Vertrauen in das absolute Positionssignal bzw. für die Zuverlässigkeit des absoluten Positionssignals ist, bereitgestellt wird, und dass dieses Signal während oder nach dem Erkennen eines Fehlerzustands auf einen Wert gesetzt wird, dem eine kleinere Zuverlässigkeit bzw. ein kleinerer Wert für das Vertrauen zugeordnet ist. - Veränderungen, insbesondere Längenveränderungen im Kupplungssystem, sind nicht oder nur sehr schwer erkennbar. Dies kann dazu führen, dass von der Aktorik ungewollt falsche Positionen angefahren werden, die nicht den eigentlichen Zielpositionen entsprechen.
- Dies kann zu sicherheitskritischen Situationen führen oder das System beschädigen. Eine sicherheitskritische Situation kann beispielsweise auftreten, wenn durch eine Kupplungsaktorik ungewollt eine zu hohe Position angefahren wird und damit mehr Kupplungsmoment übertragen wird als gewollt. Im Rahmen dieser Schrift seien mit hohen Positionen, Positionen im Bereich der geschlossenen Kupplung und mit niedrigen Positionen, Positionen im Bereich der geöffneten Kupplung gemeint.
- Nach dem Stand der Technik wird bei Inbetriebnahme bzw. Hochfahren und bei Abschalten des Kupplungssystems üblicherweise eine Referenzierung durchgeführt und damit die absolute Position mit der Inkrementalwegerfassung abgeglichen. Im Betrieb wird – nach dem Stand der Technik – ein solcher Abgleich nur durchgeführt, wenn eine Auffälligkeit im System entdeckt wird wie beispielsweise eine Blockade des Aktors oder ein Fehler in der Erfassung des Inkrementalwegs.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, sicherzustellen ist, dass Verschiebungen in der Aktorik nicht zu falschen Ergebnissen der Absolutwegerfassung führen.
- In Kupplungssystemen mit Inkrementalwegerfassung muss die Absolutposition der Aktorik durch vorzeichenrichtiges Aufsummieren der Inkremente bei Positionsänderungen erfolgen.
- Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt muss eine Referenzposition angefahren werden, um die inkrementelle Erfassung der Position mit einer daraus berechneten absoluten Position abzugleichen.
- Treten während des Betriebs der Aktorik – verursacht durch Veränderungen in der Hardware oder durch elektrische Probleme wie beispielweise im Zusammenhang mit elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) oder Reset – Verschiebungen in der Hardware auf, muss dies erkannt werden und eine Reaktion in Form eines erneuten Abgleichs zwischen Absolut- und Inkrementalwegerfassung erfolgen.
- Der Abgleich erfolgt durch das sogenannte Referenzieren. Dabei wird der mechanische Anschlag des Systems bei minimaler Position angefahren und die Absolutposition auf den definierten Positionswert dieses Anschlags gesetzt.
- Die Steuerung dieser Abläufe wird durch eine interne Größe, das Vertrauen in die Position, gesteuert. Werden Abweichungen erkannt, wird das Vertrauen reduziert und bei erfolgtem Abgleich wird das Vertrauen wieder erhöht.
- Das System ist nur mit hohem Vertrauen voll betriebsbereit. Die Funktionalität wird bei reduziertem Vertrauen eingeschränkt.
- Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß das Einführen von Erkennungsmechanismen vorgeschlagen, um Verschiebungen zwischen Absolut- und Inkrementalwegerfassung detektieren zu können sowie gegebenenfalls entsprechende Reaktionen auszulösen.
- Dies bedeutet eine Verbesserung der Abgleichlogik.
- Dazu wird das Positionsvertrauen mehrstufig implementiert, um unterschiedlich schwere Verschiebungen in der Aktorik abbilden zu können.
- Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch eine Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 gelöst.
- Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung zum Verstellen einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug weist eine Steuereinrichtung auf, mittels derer zumindest eine Steuerung der Antriebseinrichtung und eine Erfassung von Messdaten eines Kupplungswegsensors zur Ermittlung der Stellung der automatisierten Kupplung erfolgt. Die Antriebseinrichtung weist einen Antriebsmotor auf, der mit einem zu positionierenden beweglichen Element in Antriebsverbindung steht.
- Erfindungsgemäß ist durch das Verfahren vorgesehen, dass ein Verfahrbereich des beweglichen Elements überwacht wird, sowie zyklisch nach einer vorgegebenen Zeit ein Referenziervorgang mit anschliessender Plausibilisierung durchgeführt wird, wenn ein Referenzieren zu diesem Zeitpunkt zugelassen ist. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass eine Speicherung von Positionsdaten in einem nicht-flüchtigen Speicher erfolgt.
- Ob ein Referenzieren zu diesem Zeitpunkt zugelassen ist, wird durch ein anderes Verfahren bestimmt.
- Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
- Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass wenn bei Überwachung des Verfahrbereichs des beweglichen Elements festgestellt wird, dass eine vorgegebene minimale Grenze unterschritten oder eine vorgegebene maximale Grenze überschritten wird, ein Werte für das Vertrauen bezüglich der Kupplung reduziert wird.
- Bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes durch den Wert für das Vertrauen wird ein Referenziervorgang veranlasst.
- Wenn ein Referenzieren nicht zugelassen ist, das Referenzieren erst durchgeführt wird sobald das Referenzieren wieder zugelassen ist. Wenn durch ein anderes als das erfindungsgemäße Verfahren, Referenzieren nicht zugelassen ist, wird die Information, dass ein Referenzieren zwar veranlasst aber nicht ausgeführt wurde, gespeichert, sodass das Referenzieren durchgeführt wird, sobald dies durch das andere Verfahren wieder zugelassen wird.
- Nach Erreichen des Anschlags Kupplung Offen am Ende eines Referenziervorgangs sieht die Plausibilisierung ein anschließendes Anfahren des Anschlags Kupplung Geschlossen vor, wobei der dabei ermittelte Verfahrweg auf Plausibilität überprüft wird.
- Erfindungsgemäß wird auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm vorgeschlagen, das Softwaremittel zur Durchführung der oben genannten Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Ein solcher Computer kann Teil eines Steuergerätes zur Steuerung einer automatisierten Kupplung sein.
- Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinrichtung zum Verstellen einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug zur Durchführung eines der oben genannten Verfahren vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug weist eine Steuereinrichtung auf, mittels derer zumindest eine Steuerung der Antriebseinrichtung und eine Erfassung von Messdaten eines Kupplungswegsensors zur Ermittlung der Stellung der automatisierten Kupplung erfolgt. Die Antriebseinrichtung weist einen Antriebsmotor auf, der mit einem zu positionierenden beweglichen Element in Antriebsverbindung steht. Erfindungsgemäß ist das Steuergerät dazu vorgesehen, dass ein Verfahrbereich des beweglichen Elements überwachbar ist, sowie zyklisch nach einer vorgegebenen Zeit ein Referenziervorgang mit anschließender Plausibilisierung durchführbar ist, wenn ein Referenzieren zu diesem Zeitpunkt zugelassen ist, sowie eine Speicherung von Positionsdaten in einem nicht-flüchtigen Speicher durchführbar ist.
- Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, - Ein in
1 im Ganzen mit1 bezeichnetes Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang mit einer Antriebseinheit2 , wie z. B. einem Motor oder einer Brennkraftmaschine auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang eine Kupplung3 und ein Getriebe4 angeordnet. Die Kupplung3 ist im Kraftfluss zwischen Antriebseinheit2 und Getriebe4 angeordnet, wobei ein Antriebsmoment der Antriebseinheit2 über die Kupplung3 an das Getriebe4 und von dem Getriebe4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle5 und an eine nachgeordnete Achse6 sowie an die Räder übertragen wird. - Die Kupplung
3 weist eine Antriebsseite7 und eine Abtriebsseite8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite7 auf die Abtriebsseite8 übertragen wird, indem z. B. eine Kupplungsscheibe9 mittels einer Druckplatte10 , einer Tellerfeder11 und einem Ausrücklager12 sowie ein Schwungrad13 kraftbeaufschlagt werden. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel14 mittels eines Aktors15 betätigt. - Der Aktor
15 weist einen Antriebsmotor16 , vorzugsweise einen elektronisch kommutierten Elektromotor auf, der über ein Übersetzungsgetriebe17 mit einem beweglichen Element18 , nämlich einem Geberzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung verbunden ist. Diese steht mit dem Ausrückhebel14 in Antriebsverbindung. Die Ansteuerung des Antriebsmotors16 erfolgt mittels einer Steuereinrichtung19 , die eine Steuerelektronik aufweist, die über eine Endstufe mit einer Wicklung des Antriebsmotors16 verbunden ist. - Die Bewegung des beweglichen Elements
18 wird mittels eines Kupplungswegsensors20 inkremental erfasst. Dazu können beispielsweise am Stator des Antriebsmotors16 mehrere Hallsensoren in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein, die mit am Rotor des Antriebsmotors16 vorgesehenen permanentmagnetischen Polen zusammenwirken. Bei je dem Vorbeilaufen eines Magnetpols wird von dem betreffenden Hallsensor ein elektrischer Impuls erzeugt. - Über die Stellung des beweglichen Elements
18 kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte10 bzw. der Reibbeläge gezielt entsprechend einem bereitgestellten Sollwertsignal eingestellt werden. Dabei kann die Druckplatte10 zwischen zwei Endpositionen beliebig positioniert und in der entsprechenden Lage fixiert werden. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. - Zur Einstellung eines mit der Kupplung
3 übertragbaren Drehmomentes kann eine Position der Druckplatte10 angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Das bewegliche Element18 wird dazu mit Hilfe des Aktors15 in einer entsprechenden Lage positioniert. - Damit die Kupplung
3 in die, für das zu übertragende Drehmomente erforderliche Position gebracht werden kann, wird ein die Lage des beweglichen Elements anzeigendes absolutes Positionssignal erzeugt. Dazu wird das bewegliche Element18 in einem ersten Schritt mit Hilfe des Antriebsmotors16 in eine vorbestimmte Referenzlage gebracht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das bewegliche Element18 gegen einen ortsfesten mechanischen Anschlag bekannter Position positioniert wird und das Erreichen des Anschlags detektiert wird. - Zum Detektieren des Anschlags kann das Messsignal des Kupplungswegsensors
20 ausgewertet werden. Wenn während des Ansteuerns des Antriebsmotors16 in Richtung auf den Anschlag das Messsignal konstant bleibt, wird der Anschlag detektiert. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das Positionieren des beweglichen Elements18 gegen den Anschlag unabhängig von dem Messsignal des Kupplungswegsensors20 mit Hilfe eines separaten Referenzlagensensors, wie z. B. einem Endschalter, zu detektieren. - Sobald das Erreichen der Referenzlage detektiert wurde, wird ein bereitgestelltes absolutes Positionssignal auf einen der Referenzlage zugeordneten Referenzwert gesetzt, beispielsweise auf den Wert 0.
- Nun wird die Lage des beweglichen Elements
18 mit Hilfe des Antriebsmotors verändert, beispielsweise um beim Auftreten einer Veränderung in dem Sollwertsignal für die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte10 die Position der Druckplatte10 entsprechend zu verstellen. Das inkrementale Lagemesssignal wird überwacht und beim Auftreten einer Änderung des inkrementalen Lagemesssignals wird das absolute Positionssignal entsprechend nachgeführt. - Das erfindungsgemäße Verfahren sieht unter anderem die Überwachung des Verfahrbereichs der Aktorik vor.
- Es wird die Position der Kupplung auf Grundlage der Absolutpositionswerte überwacht und bei Verletzung eines vorgegebenen minimalen oder maximalen Positionsgrenzwerts wird das Vertrauen reduziert. Es werden unterschiedlich starke Vertrauensreduktionen abhängig von der Ober- oder Untergrenze sowie von dem Betrag der Überschreitung bzw. Unterschreitung realisiert werden.
- Bei Überschreiten des vorgegebenen maximal erlaubten Positionsgrenzwerts wird das Vertrauen komplett reduziert, da von einer Verschiebung in die kritische Richtung „Kupplung schließen” ausgegangen werden kann.
- Bei Unterschreiten des vorgegebenen minimal erlaubten Positionsgrenzwerts bei Anschlag „Kupplung offen” um einen nur geringen Positionsoffset wird das Vertrauen nur teilweise reduziert, da davon ausgegangen werden kann, dass die mechanische Rutschkupplung bei Selbstnachstellung der Kupplung angesprochen hat.
- Bei signifikantem Unterschreiten um ein großes Positionsoffset der minimal erlaubten Position wird das Vertrauen komplett reduziert, da solch große Verschiebungen nicht von der Rutschkupplung verursacht werden können.
- Das erfindungsgemäße Verfahren sieht drüber hinaus das Einführen von weiteren Referenziervorgängen vor.
- Es wird eine Logik eingeführt, zyklisch nach einer vorgegebenen Zeit ein Referenzieren durchzuführen. Dieses Referenzieren erfolgt auch ohne vorherigen Vertrauensverlust. Werden dabei signifikante Verschiebungen erkannt, wird das Vertrauen reduziert. Ein solches Referenzieren kann durch ein anderes Verfahren jedoch verhindert werden, wenn die Kupplungs aktivität dies nicht zulässt. Erst nachdem das andere Verfahren das Referenzieren wieder zulässt, wird das Referenzieren durchgeführt. Es wird die Information gespeichert, dass ein Referenzieren angefragt wurde, sodass das Referenzieren durchgeführt werden kann, sobald Referenzieren wieder zugelassen ist.
- Durch zyklisches Referenzieren erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, Verschiebungen zwischen berechneter Absolutposition und gemessener Inkrementalposition zu erkennen.
- Die bei einer Referenzierung ermittelten Positionsdifferenzen, um die die Positionserfassung abgeglichen wird, wird zusätzlich vorzeichenrichtig gespeichert. Die kumulierten Differenzen lassen eine Aussage über Verschiebungen zu. Überschreiten diese einen vorgegebenen Grenzwert, wird entweder erneut ein Positionsabgleich auf Grund von Vertrauensreduktion angestoßen oder sogar weitergehende Maßnahmen – beispielsweise das Stilllegen des Systems – eingeleitet.
- Das erfindungsgemäße Verfahren sieht drüber hinaus eine Verbesserung des Positionsabgleichs vor.
- Um die Qualität des Positionsabgleichs zu erhöhen, wird das Referenzieren durch ein Plausibilisieren ergänzt. Das Referenzieren fährt den Anschlag an der Position „Kupplung offen” an. Durch das Plausibilisieren wird danach der verfügbare Verfahrweg Richtung „Kupplung geschlossen” geprüft.
- Das Plausibilisieren kann den oberen Anschlag an der Position „Kupplung geschlossen” anfahren oder nur eine vorgegebene maximale Position anfahren, wenn das Anfahren des oberen Anschlags nicht erlaubt oder möglich ist, weil durch häufiges Anfahren des oberen Anschlags dieser Schaden nehmen kann.
- Damit erhöht sich die Sicherheit, mit der die inkrementelle Positionserfassung arbeitet.
- Das erfindungsgemäße Verfahren sieht drüber hinaus eine Speicherung der für die Positionserfassung relevanten Informationen in einem nichtflüchtigen Speicher vor.
- Die relevanten Informationen wie beispielsweise die Absolutposition sowie der Wert für das Vertrauen werden in einem nichtflüchtigen Speicher wie beispielsweise EEPROM und/oder Buffered RAM gespeichert. Damit kann bei Hochfahren des Steuergeräts die Positionserfassung initialisiert werden.
- Damit verringert sich die Zeit für das Hochfahren und es erhöht sich die Sicherheit, mit der die Inkrementalwegerfassung arbeitet.
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Antriebseinheit
- 3
- Kupplung
- 4
- Getriebe
- 5
- Abtriebswelle
- 6
- Achse
- 7
- Antriebsseite
- 8
- Abtriebsseite
- 9
- Kupplungsscheibe
- 10
- Druckplatte
- 11
- Tellerfeder
- 12
- Ausrücklager
- 13
- Schwungrad
- 14
- Ausrückhebel
- 15
- Aktor
- 16
- Antriebsmotor
- 17
- Übersetzungsgetriebe
- 18
- bewegliches Element
- 19
- Steuereinrichtung
- 20
- Kupplungswegsensor
- 23
- Sensor zur Bestimmung der Schalthebelposition
- 24
- Sensor zur Bestimmung der Position eines Bremspedals
- 25
- Leerlaufschalter
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005017024 A1 [0004]
- - DE 102006043075 A1 [0005]
Claims (8)
- Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung zum Verstellen einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug (
1 ), wobei das Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung (19 ) aufweist, mittels derer zumindest eine Steuerung der Antriebseinrichtung und eine Erfassung von Messdaten eines Kupplungswegsensors (20 ) zur Ermittlung der Stellung der automatisierten Kupplung erfolgt, wobei die Antriebseinrichtung einen Antriebsmotor (16 ) aufweist, der mit einem zu positionierenden beweglichen Element (18 ) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahrbereich des beweglichen Elements (18 ) überwacht wird, sowie zyklisch nach einer vorgegebenen Zeit ein Referenziervorgang mit anschließender Plausibilisierung durchgeführt wird, wenn Referenzieren zu diesem Zeitpunkt zugelassen ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicherung von Positionsdaten in einem nicht-flüchtigen Speicher erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überwachung des Verfahrbereichs des beweglichen Elements (
18 ) festgestellt wird, dass eine vorgegebene minimale Grenze unterschritten oder eine vorgegebene maximale Grenze überschritten wird, ein Wert für das Vertrauen bezüglich der Kupplung reduziert wird. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes durch den Wert für das Vertrauen ein Referenziervorgang veranlasst wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Referenzieren nicht zugelassen ist, das Referenzieren erst durchgeführt wird sobald das Referenzieren wieder zugelassen ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Erreichen des Anschlags Kupplung Offen am Ende eines Referenziervorgangs die Plausibilisierung ein anschließendes Anfahren des Anschlags Kupplung Geschlossen vorsieht, wobei der dabei ermittelte Verfahrweg überprüft wird.
- Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
- Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinrichtung zum Verstellen einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug (
1 ), wobei das Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung (19 ) aufweist, mittels derer zumindest eine Steuerung der Antriebseinrichtung und eine Erfassung von Messdaten eines Kupplungswegsensors (20 ) zur Ermittlung der Stellung der automatisierten Kupplung erfolgt, wobei die Antriebseinrichtung einen Antriebsmotor (16 ) aufweist, der mit einem zu positionierenden beweglichen Element (18 ) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dazu vorgesehen ist, dass ein Verfahrbereich des beweglichen Elements (18 ) überwachbar ist, sowie zyklisch nach einer vorgegebenen Zeit ein Referenziervorgang mit anschließender Plausibilisierung durchführbar ist, wenn Referenzieren zu diesem Zeitpunkt zugelassen ist.
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