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Title:
METHOD AND ASSEMBLY FOR ACTUATING A POWERTRAIN COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/162771
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for hydraulically actuating a powertrain component (14) of a motor vehicle powertrain (10) by means of a hydraulic assembly (30) which has a pump (46) that is driven by an electric motor (50). The electric motor (50) can be electronically commutated, and when the powertrain component (14) is actuated, the electric motor (50) is alternatively actuated in a first commutation mode (70) or in a second commutation mode (72) which is phase-shifted compared to the first commutation mode (70). The electric motor (50) is actuated in the second commutation mode (72) so as to rotate at a different rotational speed (n).

Inventors:
GEBERT, Markus (Jakob-Fischer-Strasse 12, Bretzfeld, 74626, DE)
WEINERT, Marc (Talstrasse 6, Neckarwestheim, 74382, DE)
FEIER, Bernhard (Gasselberg 18A, 8152 Stallhofen, 8152, AT)
ZISSER, Michael (Elisabethinergasse 28/11, 8020 Graz, 8020, AT)
KAHR, Eva Maria (Schönaugasse 102, 8010 Graz, 8010, AT)
MICK, Reinhard (Hügelgasse 15, 2540 Bad Vöslau, 2540, AT)
Application Number:
EP2017/056873
Publication Date:
September 28, 2017
Filing Date:
March 22, 2017
Export Citation:
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Assignee:
GETRAG B.V. & CO. KG (Hermann-Hagenmeyer-Strasse, Untergruppenbach, 74199, DE)
International Classes:
F16D48/06
Domestic Patent References:
WO2014019578A12014-02-06
WO1998052275A11998-11-19
Foreign References:
EP2009312A12008-12-31
DE102010048493A12011-05-12
DE102004033439B42006-11-23
DE102006037745A12008-02-21
DE102006056318A12007-06-21
DE112010000034T52012-07-26
DE102013218366A12014-09-11
DE102004012639A12004-10-07
US20130319366A12013-12-05
DE19720309A11999-09-30
DE10334471A12004-07-29
Attorney, Agent or Firm:
WITTE, WELLER & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (Postfach 10 54 62, Stuttgart, 70047, DE)
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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).

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 Δφ Α οβ 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 AO A DD 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 Δφ ΑΟ ϋ 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 Δφ ΑΟ ο 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 Δφ Α 0θ-

[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, 66 2 , 66 3 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 Tr t bis Tr 6 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 U d anlegbar ist, sind drei Transistorpaare jeweils in Reihe miteinander angeordnet, nämlich zum einen die Transistorpaare Tn und Tr 2 , die Transistorpaare Tr 3 und Tr 4 sowie das Transistorpaar Tr 5 und Tr 6 . 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, Tr 2 angeschlossen. Die Spule V ist zwischen den Transistoren Tr 3 , Tr 4 angeschlossen, und die Spule W ist zwischen den Transistoren Tr 5 , Tr 6 angeschlossen.

[00120] Eine in Fig. 2 ebenfalls schematisch dargestellte Steuereinrichtung 56' erzeugt aus den Signalen der Positionssensoren 66 ! , 66 2 , 66 3 , die in Fig. 2 schematisch mit φ bzw. H angegeben sind, einen Satz von AnsteuerungssignalenT^ T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 . In an sich bekannter Weise werden die Ansteuerungssignale T T 6 mittels der Sensorsignale H H 2 , H 3 erzeugt, derart, dass jeweils zwei Transistoren aus unterschiedlichen Zweigen geschlossen werden, so dass in diesem Zustand die Gleichspannung U d 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 H 2 , H 3 von den einzelnen Positionssensoren bzw. Drehwinkelsensoren 66 1 , 66 2 , 66 3 ,, und zwar in Form von Rechtecksignalen, dieden Winkeln φ 2 , φ 3 entsprechen.

[00123] Hieraus erzeugt die Steuereinrichtung 56' die Ansteuerungssignale T T 6 . Das Bereitstellen dieser Ansteuerungssignale in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Rotors erzeugt ein Drehfeld. Die Ansteuerungssignale T T 6 werden dabei in einer ersten Kommutierungs-Betriebsart bereitgestellt, die vorzugsweise wirkungsgradoptimal ist.

[00124] In Fig. 3a ist ein Satz von Sensorsignalen Hi, H 2 , H 3 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 H 2 ist gegenüber dem ersten Sensorsignal Hi um 120° phasenversetzt. Das dritte Sensorsignal H 3 ist gegenüber dem zweiten Sensorsignal H 2 ebenfalls um 120° phasenversetzt, und ist gegenüber dem ersten Sensorsignal H 1 um 240° phasenversetzt.

[00125] In Fig. 3a sind ebenfalls die sich aus den Sensorsignalen H 1 ? H 2 , H 3 ergebenden Ansteuerungssignale T T 6 gezeigt. Zur Vereinfachung der Erläuterung, wann die einzelnen Ansteuerungssignale T T 6 aktiv sind und die entsprechenden Leistungstransistoren Tr-ι, Tr 2 , Tr 3 , Tr 4 , Tr 5 , Tr 6 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 T 2 ist in 4 und 5 aktiv. Das Ansteuerungssignal T 3 ist in 3 und 4 aktiv. Das Ansteuerungssignal T 4 ist in 1 und 6 aktiv. Das Ansteuerungssignal T 5 ist in 5 und 6 aktiv. Das Ansteuerungssignal T 6 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 H 3 sowie die Ansteuerungssignale T T 6 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 Η Ί 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, H 2 , H 3 und zeigt ferner einen zweiten Satz von phasenverschobenen Sensorsignalen H 2 ', H 3 '. Die zweiten, phasenverschobenen Sensorsignale Ηι'-Η 3 ' 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 Η 2 ', H 3 ' sind ebenfalls um den gleichen Winkelbetrag phasenverschoben

[00133] Diese besondere Art der Phasenverschiebung hat den Vorteil, dass sich der zweite Satz von Sensorsignalen H , Η 2 ', H 3 ' aus dem ersten Satz von Sensorsignalen HL H 2 , H 3 durch Vertauschen und/oder Invertieren erzeugen lässt. So gilt beispielsweise:

H[ - H } > (also das invertierte Signal von H 3 ), H 3 = H 2

[00134] Mit diesen phasenverschobenen Sensorsignalen wird der Steuerung eine um 60° phasenverschobene Drehposition des Rotors vorgetäuscht. Aus diesen phasenverschobenen Sensorsignalen Η , Η 2 ', Η 3 ' werden dann wiederum, wie auch oben aus den tatsächlichen Sensorsignalen, phasenverschobene Ansteuerungssignale ΤΥ-Τ 6 ' 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'-Η 3 '.

[00136] In der zweiten Kommutierungs-Betriebsart, bei der der zweite Satz von Sensorsignalen H , Η 2 ', H 3 ' 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 n s jeweils eine höhere Drehzahl n bei gleichem Drehmoment T erzeugt werden als in der ersten Kommutierungs-Betriebsart.

[00140] Ein derartiger Schwellenwert n s , der jedoch auch etwas niedriger oder etwas höher liegen kann, kann beispielsweise dazu verwendet werden, um die Betriebsarten umzuschalten. Beispielsweise kann oberhalb der Drehzahl n s die zweite Kommutie- rungs-Betriebsart verwendet werden, und unterhalb der Drehzahl n s die erste Kommutierungs-Betriebsart. Bei n s 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 n M 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 t 2 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 t 2 vorzugsweise ausgeschaltet wird, wird gegenüber der ersten Kommutierungs-Betriebsart ein höherer Strom gezogen, wie es in Fig. 6 bei l 2 angedeutet ist. Dies führt dazu, dass die Kraftkennlinie F 2 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 Φ 2 , Φ 3 und Φ 4 .

[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 n 2 , n 3 , n 4 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 T u . Oberhalb des Drehmoment-Schwellenwertes T u 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 T u 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 T u .

[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 T u und eines Drehzahl-Schwellenwertes n u definiert ist. Der Umschaltpunkt ermöglicht bspw. ein Umschalten von der ersten Kommutierungsbetriebsart 70 A" (auf der rechten Seite des Drehzahl-Schwellenwertes n u ) hin zu der zweiten Korn m utierungs-Betriebsa rt 72A' (auf der linken Seite des Drehzahl-Schwellenwertes n u ).

[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.