汽车机电离合系统的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种汽车机电离合系统的控制方法，其中，汽车有离合器(2)和与离合器(2)在机械上分开的离合器踏板(12)，所述方法包括下列步骤：确定变速器输入转速(nG)，确定离合器踏板(12)经过的踏板行程(w)，比较发动机(3)最大转速(nmax)与变速器输入转速(nG)，与踏板行程(w)无关地操纵离合器(2)，只要a)变速器输入转速(nG)大于发动机最大转速(nmax)，和b)踏板行程(w)如此小，以致取决于踏板行程(w)的离合器(12)操纵导致超过最大转速(nmax)。
【专利说明】汽车机电离合系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车机电离合系统的控制方法，其中，汽车有离合器和与离合器在机械上分开的离合器踏板。
【背景技术】
[0002]在机电式离合系统(Clutch by Wire，亦称“线控离合器”)中，离合器踏板与离合器之间不存在直接的机械连接。确切地说，离合器踏板位置被电子式输出给控制系统，该控制系统通过致动器作用在离合器上。因此离合器的实际操作最终借助在致动器中产生的力完成，而并非作用在离合器踏板上的力。在这里，致动器可例如有电机、液压或气动部件。
[0003]由DE10216548A1已知一种有超速保护的汽车，其中离合器的联接根据发动机转速控制。在联接时发动机转速超过可预调的极限值的情况下，离合器断开或打滑。作为极限值采用一个发动机转速，它由瞬时汽车速度和瞬时或力求的变速器速比得出。由此比迄今更可靠地避免误接和与之相关联的发动机超速。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种机电离合器或者说线控离合器的控制方法，离合器有在机械上与离合器分开的离合器踏板，这种方法防止在离合器误操作时超过发动机最大允许转速或最大转速。
[0005]此目的首先通过一种汽车机电离合系统的控制方法来解决，其中，汽车有离合器和与离合器在机械上分开的离合器踏板，所述方法包括下列步骤:
[0006]-确定变速器输入转速，
[0007]-确定离合器踏板经过的踏板行程，比较发动机最大转速与变速器输入转速，
[0008]-与踏板行程无关地操纵离合器，只要
[0009]a)变速器输入转速大于发动机最大转速,和
[0010]b)踏板行程如此小，以致取决于踏板行程的离合器操纵会导致超过最大转速。
[0011]在这里，经过的踏板行程w是驾驶员通过脚操纵进行的。他可以从完全放开或不压在离合器踏板上《=0 %离合器接合出发，改变到完全踩压透离合器踏板《=100 %使得离合器分离为止。
[0012]最大转速是对于具体发动机特有的转速值，它可以电子储存，例如储存在永久存储器内，如为发动机控制器配设的快闪存储器中。
[0013]在前面提及的与踏板行程无关地操纵离合器是指由驾驶员独立或线控式的离合器操纵，这与传统的离合器操纵途径不同，传统的离合器操纵按照与经过的踏板行程有关的踏板力特征线进行。
[0014]采用上述方法，当错误地换到低挡后接合时或在离合器踏板误操作时，可以避免发动机在一个引起部件严重磨损或过载的转速范围内旋转。
[0015]按方法的一项设计，离合器一直打滑运行，直至变速器输入转速下降到与最大转速一致或不再超过最大转速。
[0016]由此发动机可以用于汽车减速(发动机制动)，发动机不会超过其最大转速旋转。在达到最大转速时，离合器可以完全闭合，或离合器踏板的行程信号以对于具体的离合系统规定的方式重新电子传输给离合器。
[0017]按一项设计，变速器输入转速根据车轮转速、传动系的传动比和接入的变速器挡位确定。
[0018]为每个挡位配设一个在变速器输入转速与变速器输出转速之间的传动比。由已知的传动系的传动比和刚才接入的挡位，根据车轮转速或汽车速度和动力车轮直径，可以算出变速器输入转速。
[0019]按一项与之不同或作为补充的设计，变速器输入转速由安装在变速器上的转速传感器确定。
[0020]按一项设计，当由驾驶员在一个此时发动机转速保持小于或等于最大转速的滑动点自主操纵离合器踏板时，离合器根据踏板行程联接。
[0021]这意味着,只有在驾驶员迅速松放开离合器踏板时，避免超过最大转速的方法才有效。在离合器踏板被正确适当地操纵时，驾驶员因而并没有觉察，他的汽车通过按权利要求I所述的方法已自动防止最大转速。
[0022]按一项设计可以规定，在离合器操纵期间，计算引入离合器的输入能量，以及自预先规定的输入能量起断开离合器，也就是说在计算的输入能量达到或超过某个预先规定的值时才断开离合器。
[0023]输入能量是离合器内引入摩擦热的度量，根据已知的导热特性可以推断出离合器的温度。为防止离合器加热到不希望的温度，可以按上段所说明的方式断开离合器。
[0024]所述离合系统可以设置在有控制器的汽车中，其中，控制器包括存储装置和储存在其中的计算机程序，在这里，计算机程序设计可设计用于实施按照诸项权利要求之一所述的方法。
[0025]所述控制器可以有与存储系统和总线系统数据连接的数字式微处理机(CPU)、工作存储器(RAM)以及存储体。CPU设计为处理储存在存储系统内程序执行的指令，检测数据总线的输入信号以及在数据总线上发出输出信号。存储系统可以有不同的存储媒体，如光学的、磁性的、固体的和其他非挥发性的媒体，在媒体上储存相应的用于实施所述方法和有利地设计的计算机程序。所提供的程序可以体现或实施在这里所介绍的方法，使CPU可以执行所述的步骤并因而可以控制离合系统。
[0026]一种包括程序编码器的计算机程序适用于实施一种方法，当在计算机上执行程序时，实施任何一项权利要求的所有步骤。
[0027]计算机程序可用已存在的控制器内简单的装置读入并使用，以便控制机电离合系统。为此采用一种计算机程序产品，包括程序编码器，它们储存在计算机可读的数据载体上，当在计算机上执行程序编码器时，实施按照任何一项权利要求所述的方法。所述计算机程序产品也可以作为升级选择集成在控制器内。
[0028]本发明另一个方面涉及一种汽车机电离合系统的控制设备，其中，汽车有离合器和与离合器在机械上分开的离合器踏板，在这里设备包括:
[0029]-确定变速器输入转速的装置，[0030]-确定离合器踏板经过的踏板行程的装置，
[0031]-与踏板行程w无关地操纵离合器的装置，只要
[0032]a)变速器输入转速nG大于发动机最大转速nmax,以及，
[0033]b)踏板行程w如此小，以致取决于踏板行程w的离合器操纵导致超过最大转速nmax ο
[0034]按设备的一项设计，操纵装置设计为，离合器打滑或滑动运行，直至变速器输入转速下降到与最大转速一致或不再超过最大转速。
[0035]此外，在设备中的操纵装置还可以设计为，当由驾驶员在一个此时发动机转速nMot保持小于或等于最大转速nmax的滑动点自主操纵离合器踏板时，离合器根据踏板行程w联接。
[0036]按设备的另一项设计设置一些装置，它们根据车轮转速、传动系的传动比和接入的变速器挡位确定变速器输入转速。
[0037]此外按设备的一种实施形式设置一些装置，借助它们在离合器操纵期间，计算引入离合器的输入能量，以及从预先规定的输入能量起断开离合器。
[0038]上述控制设备及其所含装置可以是通过纯软件或计算机程序实现的功能模块构架及功能模块。
[0039]上述本发明的所有特征或扩展设计可以相互合理地任意组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]下面借助【专利附图】
【附图说明】本发明的几种实施例。其中:
[0041]图1示意表示汽车的离合系统；以及
[0042]图2示意表示控制离合系统的方法流程。
[0043]图中相同或作用相同的构件和元件采用同样的附图标记。
【具体实施方式】
[0044]图1示意表示包括离合器2的离合系统1，离合器2设计用于通过摩擦配合式连接使发动机3与变速器4连接。为此，离合器2有摩擦片衬面5，在离合器2闭合或连接时，它们借助弹簧6置于互相摩擦配合式连接。为了断开离合器2，摩擦片衬面5或弹簧6可通过气缸7卸载。气缸7处于与活塞8流体连接状态，活塞8可借助致动器9直线移动。由此可升高使气缸7运动的流体压力。致动器9由控制器10控制，该控制器10与行程传感器11数据传输连接。行程传感器11设在离合器踏板12上，其中行程传感器11设计用于检测离合器踏板经过的行程W。由此，在离合器踏板12与离合器2之间没有直接机械连接的情况下，可以根据离合器踏板12的位置控制离合器2。离合器踏板12有图中未表示的弹簧，当放开踏板时，它将离合器踏板12压回其在图1中表示的位置(踏板行程w=0)。
[0045]所述离合系统I可设置在图中未进一步表示的汽车内，在汽车中变速器4出口通过差速器13与车轮14传递扭矩地连接，因此发动机3可以通过离合器2或变速器4驱动汽车。
[0046]变速器4可以在不同的变速器挡位下工作。为每个变速器挡位配设一个传动比ix。差速器13有恒定的传动比iDiff。根据车轮转速nR可以确定汽车速度V。此外，在变速器4内接入一个变速器挡位时，可以根据为该变速器挡位配设的传动比ix确定变速器输入转速nG。变速器挡位可例如借助挡位识别传感器23检测。与之不同或作为补充，变速器输入转速nG也可以借助安装在变速器4上的转速传感器15确定。
[0047]发动机3可以用不同的发动机转速nMot工作。离合器2设计用于通过在摩擦面上摩擦配合式连接使变速器输入转速nG在直至完全连接前始终可调整。为此离合器2可以一直保持在一个滑动点，直至变速器输入转速nG与发动机转速nMot相同。离合器2保持在滑动点可通过控制器10控制或调整。可以以特征曲线为基础进行控制，该特征曲线作为输入参数例如有变速器输入转速nG和/或发动机转速nMot，以及借助实验确定或计算的参数，通过致动器9控制离合器2。此外在控制器10中还可以用P调节器、PI调节器、PID调节器之类执行电子调节。调节例如作为额定值可有最大发动机转速nMax以及相应地一直调节离合器2 (在滑动点)，直至变速器输入转速nG小于或等于最大发动机转速nMax。调节也可以在与控制器10分开的部件内进行。
[0048]在牵引运行时，汽车用速度V行驶，使得发动机3可由传动系(主要由变速器4和差速器13构成)在离合器2闭合的情况下从外部驱动。此时，为了保护尤其在图中没有表示的发动机3内的机械部件，不应超过允许的最大转速nMax。若在高的汽车速度v时驾驶员选择低的变速器挡位ix，则变速器输入转速nG在有些情况下可以高于最大转速nMax。接入低的变速器挡位ix可例如在下坡行驶时由驾驶员有意引发，从而使发动机3作为制动器运行(发动机制动器)。这样发动机3就按牵引运行运转，这在原则上也可以实施一段较长的时间。为了在低的变速器挡位和高的速度时不超过最大转速nMax,规定离合器2与踏板操纵无关地在滑动点一直运行，直至至少达到发动机3的最大转速nMax。为此在控制器10内执行在下面说明的方法。这一方法可以在控制器10内持续实施，或只是在高的汽车速度V时换到一个比较低的挡位时才开始。
[0049]在开始步骤16后，在步骤17中可以按上面说明的方式检测变速器输入转速nG。在询问步骤18中可以询问，是否变速器输入转速nG大于最大转速nmax。若回答的内容是“否”，则程序可以在步骤18时结束，此后程序可以重新开始。若在询问步骤18中回答的内容是“是”，则在下一个询问步骤20中可以询问，离合器踏板12是否操纵为，即使没有干预也不超过最大转速nmax。只有在离合器踏板12误操纵的情况下，当行程w如此小而通过离合器2传输给发动机3的扭矩如此大，以致超过最大转速nmax时，控制器10才在步骤21中进行干预。所述干预进行为，使离合器2与踏板行程w无关一直在滑动点工作，直至变速器输入转速nG小于或等于最大转速nmax。由此驾驶员在利用发动机制动器时,通过接入低的行驶速度级得到支持。排除发动机3承受超过最大转速nmax载荷的可能性。为了防止离合器2过热，在步骤22中可以确定引入离合器2内的输入能量，并在必要时在高的输入能量时断开离合器2，使之冷却。接着可以输出相应的热信号，向驾驶员报告有关这一过程的信息。输入能量可以根据离合器2滑动运行的时间以及根据传输的扭矩确定。扭矩可以针对不同工作点实验确定，或根据提供的参数算出，以及储存在通用特性曲线中。可以规定保留量或安全系数，以便绝不会达到高的输入能量。
[0050]尽管在上面的说明中公开了本发明的几种可能的设计，但不言而喻，通过所有提及的和此外所有本领域技术人员容易理解的技术特征和实施形式的组合可能性，实现其他许多设计方案。此外，当然这些实施例只应理解为举例，它们绝不限制保护范围、应用可能和构型。确切地说，上面的说明为本领域技术人员展示实现至少一种举例的实施形式的恰当途径。显然，在举例的实施形式中可以进行许多涉及元件功能和配置的改变，并不脱离在权利要求中公开的保护范围及其等同保护范围。
[0051]附图标记清单
[0052]I离合系统
[0053]2离合器
[0054]3发动机
[0055]4变速器
[0056]5摩擦片衬面
[0057]6 弹簧
[0058]7 气缸
[0059]8 活塞
[0060]9致动器
[0061]10控制器
[0062]11行程传感器
[0063]12离合器踏板
[0064]13差速器
[0065]14 车轮
[0066]15转速传感器
[0067]16 开始
[0068]17检测变速器输入转速
[0069]I8 询问
[0070]19 结束
[0071]20 询问
[0072]21与踏板行程无关操纵离合器
[0073]22计算输入能量
[0074]23挡位识别传感器
[0075]ix传动比
[0076]nG变速器输入转速
[0077]nmot发动机转速
[0078]nmax发动机最大转速
[0079]w踏板行程
【权利要求】
1.一种用于控制汽车的机电离合系统的方法，其中，汽车有离合器(2)和与离合器(2)在机械上分开的离合器踏板(12)，所述方法包括下列步骤: -确定变速器输入转速(nG), -确定离合器踏板(12)经过的踏板行程(w)，比较发动机(3)最大转速(nmax)与变速器输入转速(nG), -在下述情形下与踏板行程(《)无关地操纵离合器(2)， a)变速器输入转速(nG)大于发动机最大转速(nmax),和 b)踏板行程(w)如此小，以致取决于踏板行程(w)的离合器(12)操纵会导致超过最大转速(nmax)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，离合器(12)—直打滑运行，直至变速器输入转速(nG)下降到与最大转速(nmax) —致或不再超过最大转速(nmax)。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，当由驾驶员在一个此时发动机转速(nMot)保持小于或等于最大转速(nmax)的滑动点自主操纵离合器踏板(12)时，离合器(12)根据踏板行程(《)联接。
4.按照权利要求1所述的方法，其中，变速器输入转速(nG)根据车轮转速(nR)、差速器(13)的传动比(iDiff)和接入的变速器挡位(ix)确定。
5.按照权利要求1所述的方法，其中，变速器输入转速(nG)由安装在变速器(4)上的转速传感器(5)检测。`
6.按照权利要求1所述的方法，其中，在离合器(2)操纵期间，计算引入离合器(2)的输入能量，以及自一个预先规定的输入能量起断开离合器(2)。
7.一种有控制器(10)的汽车，其中，控制器(10)包括存储装置和储存在其中的计算机程序，在这里，计算机程序设计用于实施按照权利要求1至6之一所述的方法。
8.一种实施按照权利要求1至6之一所述方法的计算机程序。
9.一种计算机程序产品，包括程序编码器，它们储存在计算机可读的数据载体上，当在计算机上执行程序编码器时，实施按照上述权利要求1至6之一所述的方法。
10.一种用于控制汽车的机电离合系统的设备，其中，汽车有离合器和与离合器在机械上分开的离合器踏板，在此，所述设备包括: -确定变速器输入转速的装置， -确定离合器踏板经过的踏板行程的装置， -在下述情形下与踏板行程(W)无关地操纵离合器的装置， a)变速器输入转速(nG)大于发动机最大转速(nmax),以及， b)踏板行程(W)如此小，以致取决于踏板行程(W)的离合器操纵会导致超过最大转速(nmax)。
11.按权利要求10所述的设备，其中，所述操纵装置设计为，使离合器打滑或滑动运行，直至变速器输入转速下降到与最大转速一致或不再超过最大转速。
12.按权利要求10或11所述的设备，其中，所述操纵装置还可以设计为，当由驾驶员在一个此时发动机转速(nMot)保持小于或等于最大转速(nmax)的滑动点自主操纵离合器踏板时，使离合器根据踏板行程(《)联接。
13.按权利要求10至12之一所述的设备，其中，该设备还包括有一些装置，它们根据车轮转速、传动系的传动比和接入的变速器挡位确定变速器输入转速。
14.按权利要求10至13之一所述的设备，其中，该设备还包括有一些装置，借助它们在离合器操纵期间，计算引 入离合器的输入能量，以及自预先规定的输入能量起断开离合器。
【文档编号】F16D48/06GK103527677SQ201310275829
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年7月7日
【发明者】C.鲁布萨姆, M.塞林格 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司