DE102019110711A1 - Ansteuerverfahren für ein Hydrauliksystem mit einer Pumpe und Ventilen zum Versorgen mehrerer Verbraucher sowie einer Kühl- und/oder Schmiereinrichtung; und Hydrauliksystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hydrauliksystems (1) für eine Betätigungseinrichtung sowie eine Kühl- und/oder Schmiereinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hydrauliksystem (1) eine Pumpe (2), mehrere erste Betätigungsventile (3a, 3b, 3c), welche Betätigungsventile (3a, 3b, 3c) jeweils zwischen einer mit einem Pumpenausgang (4) verbundenen Systemschiene (5) und einem hydraulischen Verbraucher (6a, 6b, 6c) angeordnet sind, sowie ein Zusatzventil (7), welches Zusatzventil (7) zwischen dem Pumpenausgang (4) und einer Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungsleitung (8) angeordnet ist, aufweist, wobei die Pumpe (2) in Abhängigkeit eines bestehenden Gesamtleistungsbedarfs der hydraulischen Verbraucher (6a, 6b, 6c) zwischen einem Normalbetrieb und einem Erweiterungsbetrieb umgeschaltet wird, wobei in dem Normalbetrieb, in dem die Pumpe (2) permanent angetrieben wird, in regelmäßigen Zeitabständen ein bestehender Systemdruck in der Systemschiene (5) ermittelt wird und ein Solldruck der Systemschiene (5) berechnet wird sowie anhand des Solldrucks eine obere Druckschwelle und eine untere Druckschwelle festgelegt werden, wobei das Zusatzventil (7) geöffnet wird, wenn der Systemdruck oberhalb der oberen Druckschwelle liegt, und das Zusatzventil (7) geschlossen wird, wenn der Systemdruck unterhalb der unteren Druckschwelle liegt, und wobei in dem Erweiterungsbetrieb die Pumpe (2) permanent angetrieben wird, das Zusatzventil permanent geschlossen ist und jedes der als Druckregelventile ausgebildeten Betätigungsventile (3a, 3b, 3c) zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Einzelleistungsbedarfs des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers (6a, 6b, 6c) betrieben wird sobald der Systemdruck einen Schwellenwert erreicht oder diesen übersteigt. Zudem betrifft die Erfindung ein Hydrauliksystem (1).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hydrauliksystems für eine Betätigungseinrichtung sowie eine Kühl- und/oder Schmiereinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges. Die Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise eine Kupplungsbetätigungseinrichtung, die betätigend auf eine Kupplung eines Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges einwirkt. Die Kühl- und/oder Schmiereinrichtung ist vorzugsweise eine mit einem Getriebe gekoppelte Hydraulikmittelverteileinrichtung, die zum Kühlen und Schmieren der Bestandteile des Getriebes dient. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Hydrauliksystem, das zum Durchführen dieses Verfahrens ausgebildet ist.
• Gattungsgemäße Verfahren zum Betätigen mindestens einer Kupplung sind aus dem Stand der Technik bspw. aus der DE 10 2014 208 182 A1 bekannt. Auch ist es bekannt, Hydrauliksysteme derart zu ergänzen, dass sie zur Versorgung einer Kühl- und/oder Schmiereinrichtung einsetzbar sind. Entsprechender interner Stand der Technik der Anmelderin, der noch nicht veröffentlicht ist, wurde mit der Deutschen Patentanmeldung unter dem Aktenzeichen 10 2018 130 700.4 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht.
• Weiterer Stand der Technik ist in Zusammenhang mit 4 ersichtlich. Ein hierin primär zu erkennendes Powerpack-System 1' weist einen Druckspeicher auf, der im Betrieb über eine Hysterese-Regelung auf einem relativ hohen Druckniveau gehalten wird. Eine Ansteuerung der Pumpe kann auf relativ einfache Weise über einen so genannten Zweipunktregler umgesetzt werden und eine Ansteuerung der einzelnen Ventile von der Pumpenansteuerung abgekoppelt werden. Dieses System hat jedoch den Nachteil, dass aufgrund des vorhandenen Druckspeichers auch in jenen Betriebszuständen ein relativ hoher Druck bereitgestellt wird, in denen dieser hohe Druck nicht benötigt wird, da die einzelnen hydraulischen Verbraucher K0, K1, K2 mit deutlich niedrigerem Druck auskommen würden. Dadurch geht ein relativ großer Teil der in dem Druckspeicher zuvor eingespeisten Energie wieder an einer Ventilkante des Ventils verloren.
• Zwar sind des Weiteren prinzipiell Hydraulikanordnungen ohne Druckspeicher vorhanden, diese Systeme weisen jedoch häufig den Nachteil auf, dass sie relativ aufwändig aufgebaut sind. Auch ist die Pumpenansteuerung möglichst präzise auf die Ventilansteuerung abzustimmen, um keine Fahrbarkeitseinschränkungen zu bekommen.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine möglichst einfache sowie robust funktionierende Ansteuerstrategie zum möglichst einfachen Aufbau eines Hydrauliksystems zur Verfügung zu stellen.
• Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hydrauliksystems für eine Betätigungseinrichtung sowie eine Kühl- und/oder Schmiereinrichtung eines Kraftfahrzeuges beansprucht, wobei das Hydrauliksystem eine Pumpe, mehrere Betätigungsventile, welche Betätigungsventile jeweils zwischen einer mit einem Pumpenausgang verbundenen Systemschiene und einem hydraulischen Verbraucher angeordnet sind, sowie ein Zusatzventil, welches Zusatzventil zwischen dem Pumpenausgang und einer Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungsleitung angeordnet ist, aufweist. Die Pumpe wird in Abhängigkeit eines bestehenden (in regelmäßigen Zeitabständen ermittelten) Gesamtleistungsbedarfs der hydraulischen Verbraucher zwischen einem Normalbetrieb und einem Erweiterungsbetrieb umgeschaltet. In dem Normalbetrieb, in dem die Pumpe permanent angetrieben wird, wird in regelmäßigen Zeitabständen ein bestehender Systemdruck in der Systemschiene ermittelt und ein Solldruck der Systemschiene berechnet; auch werden anhand des Solldrucks eine obere Druckschwelle und eine untere Druckschwelle festgelegt, wobei das Zusatzventil geöffnet wird, wenn der Systemdruck oberhalb der oberen Druckschwelle liegt, und das Zusatzventil geschlossen wird, wenn der Systemdruck unterhalb der unteren Druckschwelle liegt. In dem Erweiterungsbetrieb wird die Pumpe permanent angetrieben, das Zusatzventil ist permanent geschlossen und jedes der als Druckregelventile ausgebildeten Betätigungsventile wird zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Einzelleistungsbedarfs des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers betrieben, sobald der Systemdruck einen Schwellenwert erreicht oder diesen übersteigt.
• Dadurch wird es einem Hydrauliksystem ermöglicht, auf einen Druckspeicher zu verzichten sowie eine möglichst unabhängige Ansteuerung von Pumpe und Ventilen durchzuführen, um etwa eine Kupplungsbestätigung und eine Hydraulikversorgung der Kühl- und Schmiereinrichtung effektiv durchzuführen. Dadurch ist die Ansteuerung des Hydrauliksystems deutlich vereinfacht.
• Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
• Demnach ist es auch von Vorteil, wenn zumindest in dem Normalbetrieb eine Ansteuerung der Betätigungsventile von einer Ansteuerung der Pumpe (vollständig) entkoppelt ist.
• Auch ist es von Vorteil, wenn an einem die Pumpe antreibenden Elektromotor sowohl in einem ersten Antriebszustand des Normalbetriebs, in dem das Zusatzventil geschlossen ist, als auch in dem Erweiterungsbetrieb eine maximal vorhandene (elektrische) Systemspannung anliegt. Dadurch wird das Ansteuerverfahren möglichst einfach gehalten.
• Wenn an dem die Pumpe antreibenden Elektromotor in dem ersten Antriebszustand des Normalbetriebs, in dem das Zusatzventil geschlossen ist, eine unterschiedliche, vorzugsweise niedrigere, oder dieselbe elektrische Spannung anliegt wie in einem zweiten Antriebszustand des Normalbetriebs, in dem das Zusatzventil geöffnet ist, wird das Hydrauliksystem besonders effizient betrieben.
• Zur Umsetzung des Erweiterungsbetriebes ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn in der Systemschiene ein Druckbegrenzungsventil integriert / angeordnet ist.
• Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Pumpenausgang und der Systemschiene ein eine Rückströmung an Hydraulikmittel von der Systemschiene zur Pumpe sperrendes Rückschlagventil angeordnet ist, wobei eine zu dem Zusatzventil hin führende Abzweigung zwischen dem Pumpenausgang und dem Rückschlagventil angeordnet ist.
• Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der ein Umschalten zwischen dem Normalbetrieb und dem Erweiterungsbetrieb bestimmende Gesamtleistungsbedarf (aller hydraulischen Verbraucher) einem Gesamtvolumenstrombedarf aller Verbraucher entspricht, wobei der Erweiterungsbetrieb aktiviert wird, wenn der Gesamtvolumenstrombedarf oberhalb eines oberen Volumenstromschwellwertes liegt, und der Normalbetrieb aktiviert wird, wenn der Gesamtvolumenstrombedarf unterhalb eines unteren Volumenstromschwellwertes liegt. Dadurch ergibt sich eine noch einfachere Regelbarkeit des Hydrauliksystems.
• Diesbezüglich ist es wiederum von Vorteil, wenn der obere Volumenstromschwellwert und/oder der untere Volumenstromschwellwert durch eine feste Konstante oder eine temperaturabhängige und/oder systemdruckabhängige Variable gebildet sind/ist. Dadurch wird das Steuerungsverfahren besonders einfach gehalten.
• Vorteilhaft ist es auch, wenn der Gesamtvolumenstrombedarf anhand einer Summe eines durch einen ersten hydraulischen Verbraucher bestimmten ersten Teilvolumenstrombedarfs sowie eines durch zumindest einen weiteren zweiten hydraulischen Verbraucher bestimmten zweiten Teilvolumenstrombedarfs berechnet wird, wobei der jeweilige Teilvolumenstrombedarf anhand einer in einer Software hinterlegten Druck-Volumen-Funktion bestimmt wird. In weiteren Ausführungen sind auch mehr als zwei hydraulische Verbraucher, die jeweils einen Teilvolumenstrombedarf aufweisen, vorhanden. Demnach wird der Gesamtvolumenstrombedarf anhand einer Summe von einzelnen Teilvolumenstrombedarfen / Teilvolumenstrombedarfsgrößen von mehr als zwei hydraulischen Verbrauchern berechnet.
• Vorteilhaft ist es auch, wenn der Solldruck ein Maximalwert aus der Gruppe an an dem jeweiligen einzelnen Verbraucher benötigten Verbrauchersolldrücken ist. Dadurch lässt sich der Solldruck auf einfache Weise ermitteln.
• Für die Umsetzung des Normalbetriebes ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn die obere Druckschwelle anhand eines ersten Aufschlagfaktors auf Grundlage des Solldrucks berechnet wird und/oder die untere Druckschwelle anhand eines zweiten Aufschlagfaktors auf Grundlage des Solldrucks berechnet wird, wobei der zumindest eine Aufschlagfaktor eine feste Konstante oder eine temperaturabhängige und/oder systemdruckabhängige Variable darstellt.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Hydrauliksystem, wobei das Hydrauliksystem zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgebildet ist.
• In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Ansteuerverfahren für eine Hydraulikanordnung (Hydrauliksystem) mit einer Pumpe und mehreren Ventilen vorgeschlagen. Die Grundidee liegt darin, ein „Event“ mit einem hohen Leistungsbedarf zu identifizieren und gezielt darauf zu reagieren. Basierend auf diesem Grundgedanken gibt es zwei Betriebsmodi: Normalbetrieb und Event-Eingriff (Erweiterungsbetrieb). Im Normalbetrieb wird die Pumpe mittels einer Hysterese-Regelung so angesteuert, dass der Systemdruck ständig auf einem hinreichenden Niveau gehalten wird. Hierzu wird in einem ersten Teilschritt a) der Solldruck der Systemschiene berechnet. In einem zweiten Teilschritt b) wird aus dem Solldruck eine obere Schwelle und eine untere Schwelle berechnet. In einem dritten Teilschritt c) wird die Pumpe in einem ersten Antriebszustand (Ventil geöffnet) angetrieben, wenn der Systemdruck über der oberen Schwelle liegt, und in einem zweiten Antriebszustand (Ventil geschlossen) angetrieben, wenn der Systemdruck unter der unteren Schwelle liegt. Im Normalbetrieb ist die Ventilansteuerung von der Pumpenansteuerung abgekoppelt. Jede Ansteuerung orientiert sich nur an dem Sollbedarf einzelner Verbraucher, z. B. dem Solldruck einer Kupplung. In dem Modus „Event-Eingriff“ wird die Pumpe ständig angetrieben. Die Ventilansteuerung bleibt aber zunächst unverändert. Das heißt, die Ventilbestromung bzw. die angelegte Ventilspannung bleibt weiterhin auf dem Niveau wie zum Zeitpunkt, wo der Modus „Event-Eingriff“ aktiviert ist. Erst nachdem der Systemdruck einen Schwellenwert erreicht hat, werden diese Ventile abhängig von dem Sollbedarf einzelner Verbraucher angesteuert.
• Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine Darstellung eines Zustandsautomaten zur Veranschaulichung einer Ansteuerstrategie eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,
• 2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel, das mit der Ansteuerstrategie nach 1 ansteuerbar ist,
• 3 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, das ebenfalls mit der Ansteuerstrategie nach 1 ansteuerbar ist und gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Druckbegrenzungsventil ausgestattet ist, sowie
• 4 eine Prinzipdarstellung eines Hydrauliksystems mit einem nach dem Stand der Technik ausgebildeten Druckspeicher.
• Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
• Ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem 1, das zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, weist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel den in 2 dargestellten Aufbau auf. Im Vergleich zu einem nach dem Stand der Technik ausgebildeten Hydrauliksystem 1' nach 4 liegen folgende Unterschiede vor: Im Gegensatz zu dem Hydrauliksystem 1' des Standes der Technik, umfasst das Hydrauliksystem 1 der erfindungsgemäßen Ausführung keinen Druckspeicher. Von der Systemschiene 5 zweigen mehrere Abzweigungen 10a, 10b, 10c ab, die jeweils unter Zwischenschaltung eines Betätigungsventils 3a, 3b, 3c mit einem hydraulischen Verbraucher 6a, 6b, 6c (K0, K1, K2) verbindbar sind. Die den einzelnen Verbrauchern 6a bis 6c jeweils zugeordneten Betätigungsventile 3a bis 3c sind jeweils als Druckregelventile / Druckminderer umgesetzt. Auch ist auf typische Weise, wie in Verbindung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Hydrauliksystem 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in 3 zu erkennen, in einer an einem Ausgang 4 einer Pumpe 2 angeschlossenen Systemschiene 5 ein hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestelltes Druckbegrenzungsventil 11 eingebracht.
• Wie weiterhin in 2 zu erkennen, ist das erfindungsgemäße Hydrauliksystem 1 mit einer von einem Elektromotor 13 angetriebenen Pumpe 2 ausgestattet. Ein Betrieb / eine Steuerung der Pumpe 2 erfolgt somit über den Elektromotor 13. Die Pumpe 2 ist mit ihrem Eingang 14 mit einem Tank 9 verbunden. Die Pumpe 2 ist mit ihrem Ausgang 4 unmittelbar an der Systemschiene 5 angeschlossen. Von der Systemschiene 5 verlaufen in dieser Ausführung drei Abzweigungen 10a bis 10c hin zu den Betätigungsventilen 3a bis 3c. Die jeweilige Abzweigung 10a bis 10c ist in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsventils 3a bis 3c mit einem hydraulischen Verbraucher 6a bis 6c gekoppelt. Demnach ist in dieser Ausführung eine von der Systemschiene 5 abzweigende erste Abzweigung 10a über ein erstes Betätigungsventil 3a mit einem ersten hydraulischen Verbraucher 6a koppelbar. Eine weitere, entlang der Systemschiene 5 versetzt zu der ersten Abzweigung 10a angeordnete, zweite Abzweigung 10b ist über ein weiteres zweites Betätigungsventil 3b mit einem zweiten Verbraucher 6b koppelbar. Eine dritte Abzweigung 10c, die wiederum versetzt zu den beiden ersten und zweiten Abzweigungen 10a und 10b angeordnet ist, ist über ein drittes Betätigungsventil 3c mit einem dritten Verbraucher 6c koppelbar. Gemäß weiteren Ausführungen ist es jedoch prinzipiell auch möglich, weniger als drei Verbraucher 6a, 6b, 6c, vorzugsweise lediglich zwei Verbraucher oder mehr als drei Verbraucher vorzusehen. Die Verbraucher 6a, 6b, 6c sind hierbei jeweils Teil einer Betätigungseinrichtung einer Kupplung (K0, K1, K2) eines Antriebsstranges, etwa in Form eines Druckzylinders, ausgebildet.
• Zudem ist zwischen dem Ausgang 4 der Pumpe 2 und der Systemschiene 5 ein Rückschlagventil 12 eingesetzt. Das Rückschlagventil 12 ist typischerweise derart eingesetzt, dass es eine Rückströmung an Hydraulikmittel von der Systemschiene 5 zur Pumpe 2 hin sperrt. Eine weitere vierte Abzweigung 10d ist auf einer der Pumpe 2 zugewandten Seite des Rückschlagventils 12 unmittelbar an den Ausgang 4 (permanent) angeschlossen. Über die vierte Abzweigung 10d ist der Ausgang mit einem Zusatzventil 7 (auch als Kühlventil bezeichnet) gekoppelt, wobei ein Ventilausgang 14 des Zusatzventils 7 mit einer Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungsleitung 8 weiter verbunden ist. Die Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungsleitung 8 ist auf typische Weise mit einer Kühl- und Schmiereinrichtung eines Getriebes weiter verbunden.
• Das in Verbindung mit 3 dargestellte erfindungsgemäße Hydrauliksystem 1 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich durch das Vorsehen des Druckbegrenzungsventils 11, das an der Systemschiene 5 angeschlossen ist, von dem ersten Ausführungsbeispiel. Der übrige Aufbau des Hydrauliksystems 1 nach 3 entspricht dem Hydrauliksystem 1 nach 2.
• Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 1 umgesetzt, wobei das Verfahren besonders gut auch in Verbindung mit 1 verdeutlicht ist. Das Verfahren ist sowohl mit dem Hydrauliksystem nach 2 als auch mit dem Hydrauliksystem nach 3 umsetzbar.
• Die Pumpe 2 ist in Abhängigkeit eines bestehenden Gesamtleistungsbedarfs (Gesamtvolumenstrombedarf Q_bedarf) der hydraulischen Verbraucher 6a, 6b, 6c zwischen ihrem Normalbetrieb und ihrem Erweiterungsbetrieb umschaltbar.
• Als Normalbetrieb wird jener Betrieb der Pumpe 2 bezeichnet, in dem in regelmäßigen Zeitabständen ein bestehender Systemdruck p_sys in der Systemschiene 5 ermittelt / gemessen wird und ein Solldruck p_sys_soll der Systemschiene 5 berechnet wird. Der Solldruck p_sys_soll ist jener Wert, der den am höchsten einzustellenden Druckwert in dem System darstellt. Der Solldruck p_sys_soll ist somit ein Maximalwert aus der Gruppe an an dem jeweiligen einzelnen Verbraucher 6a, 6b, 6c benötigten Verbrauchersolldrücken. Anhand des Solldrucks p_sys_soll werden eine obere Druckschwelle p_h und eine untere Druckschwelle p_l festgelegt. Die obere Druckschwelle p_h sowie die untere Druckschwelle p_l werden anhand eines Aufschlagfaktors berechnet, der eine feste Konstante oder eine temperaturabhängige Variable darstellt. Die Pumpe 2 wird in einem zweiten Antriebszustand angetrieben, wenn der Systemdruck p_sys unterhalb der unteren Druckschwelle p_l liegt und in einem ersten Antriebszustand angetrieben, wenn der Systemdruck p_sys oberhalb der oberen Druckschwelle p_h liegt. Somit wird in dem Normalbetrieb stets ein bestimmtes Druckniveau in der Systemschiene 5 (zwischen der unteren Druckschwelle p_l und der oberen Druckschwelle p_h) konstant gehalten. Die Pumpe 2 wird zwischen ihren beiden Antriebszuständen umgeschalteten, um dieses Druckniveau aufrecht zu erhalten. Eine an dem die Pumpe 2 antreibenden Elektromotor 13 in dem ersten Antriebszustand des Normalbetriebs anliegende elektrische Spannung U_b ist vorzugsweise niedriger als eine in einem zweiten Antriebszustand des Normalbetriebs, in dem das Zusatzventil 7 geöffnet ist, anliegende elektrische Spannung U_kühl.
• Erfindungsgemäß ist ein zusätzlicher Erweiterungsbetrieb der Pumpe 2 umgesetzt. Dieser Erweiterungsbetrieb wird dann aktiviert, wenn der Gesamtleistungsbedarf Q_bedarf einen bestimmten Leistungsbedarf überschreitet. Als Gesamtleistungsbedarf wird der Gesamtvolumenstrombedarf Q_bedarf aller Verbraucher 6a, 6b ermittelt. Der Gesamtvolumenstrombedarf Q_bedarf ist eine Summe an Teilvolumenstrombedarfen (V_1_bedarf, V_2_bedarf,...) aller einzelner hydraulischer Verbraucher 6a, 6b, 6c zu dem jeweiligen Zeitpunkt. Der jeweilige Teilvolumenstrombedarf wird anhand einer in einer Software hinterlegten Druck-Volumen-Funktion bestimmt. Entsprechend wird der Erweiterungsbetrieb aktiviert / der Normalbetrieb deaktiviert, wenn der Gesamtvolumenstrombedarf Q_bedarf oberhalb eines oberen Volumenstromschwellwertes Q_h liegt und der Normalbetrieb aktiviert / der Erweiterungsbetrieb deaktiviert, wenn der Gesamtvolumenstrombedarf Q_bedarf unterhalb eines unteren Volumenstromschwellwertes Q_l liegt. Der obere Volumenstromschwellwert Q_h und der untere Volumenstromschwellwert Q_l werden jeweils entweder durch eine feste Konstante oder eine temperaturabhängige und systemdruckabhängige Variable berechnet / abgeleitet.
• In dem Erweiterungsbetrieb wird die Pumpe 2 wie auch in dem Normalbetrieb permanent angetrieben. Die Pumpe 2 wird in dem Erweiterungsbetrieb mit derselben elektrischen Spannung / Systemspannung U_b angetrieben wie in dem ersten Antriebszustand des Normalbetriebs. Jedes der als Druckregelventil ausgebildeten Betätigungsventile 3a, 3b, 3c wird in dem Erweiterungsbetrieb zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Einzelleistungsbedarfs des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers 6a, 6b, 6c betrieben, sobald der Systemdruck p_sys einen Schwellenwert p_grenz erreicht oder diesen übersteigt. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass das jeweilige Betätigungsventil gezielt 3a, 3b, 3c zur Druckminderung eingesetzt wird, wenn der Systemdruck p_sys in der Systemschiene 5 den Schwellenwert p_grenz erreicht oder überschreitet.
• Eine Ansteuerung der Betätigungsventile 3a, 3b, 3c erfolgt auf typische Weise vollständig entkoppelt / unabhängig von einer Ansteuerung der Pumpe 2 / des Elektromotors 13.
• In Verbindung mit 1 wird eine typische Berechnung und Ermittlung der jeweiligen, das Umschalten bedingenden Werte aufgeführt. Eine Motorspannung ist in dieser Figur mit U_motor bezeichnet. Die Systemspannung ist mit U_b bezeichnet, die im Vergleich zu der Systemspannung U_b niedrigere Spannung des zweiten Antriebszustandes ist mit U_kühl bezeichnet. Ein das jeweilige Betätigungsventil 3a, 3b, 3c ansteuernder Ventilstrom ist mit I_ventil_1 (erstes Betätigungsventil 3a), I_ventil_2 (zweites Betätigungsventil 3b) bezeichnet. Da das jeweilige Betätigungsventil 3a, 3b als Druckregelventil umgesetzt ist, wird der Ventilstrom I_ventil_1, I_ventil_2 gemäß einer Funktion nach dem entsprechenden Solldruck, der an dem Betätigungsventil 3a, 3b umzusetzen ist, gesteuert (f(p_1_soll); f(p_2_soll)). Bei Erreichen des Grenzdruckwertes / Schwellwertes p_grenz wird in dem Erweiterungsbetrieb die Ansteuerung der Betätigungsventile 3a, 3b entsprechend umgeschaltet. Somit ergibt sich folgender mathematischer Zusammenhang:
• Da konventionelle Druckregelventile verwendet werden, gibt es normalerweise einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Solldruck (p_1_soll; p_2_soll) nach dem Betätigungsventil und dem Ventilstrom (I_ventil_1; I_ventil_2). Das heißt, dass der Druck nach dem Betätigungsventil 3a, 3b, 3c durch den Ventilstrom gesteuert wird, also I_ventil=f(p_1_soll) oder p_1_soll=f-1(I_ventil)
• Um die Ansteuerstrategie, die in 1 visualisiert ist, zu verwenden, sind bei jedem Zeitschritt i folgende Signalwerte zu ermitteln: 1. Für die Druckschnittstellen muss p_h und p_l der Druckhysterese-Regelung folgendermaßen mathematisch ermittelt werden: $$\begin{array}{l}\text{p}\_\text{sys}\_\text{soll}=\text{max}\left(\text{p}\_1\_\text{soll},\text{ p}\_2\_\text{soll},\mathrm{...}\right)\hfill \\ \text{p}\_\text{h}=\text{p}+\text{sys}\_\text{soll}+\text{dp}\_\text{h}\hfill \\ \text{p}\_\text{l}=\text{p}\_\text{sys}\_\text{soll}+\text{dp}\_\text{l}\hfill \end{array}$$

  
• Dabei sind dp_h und dp_l hinterlegte Konstanten oder aus einer Funktion / einem Kennfeld von Betriebstemperatur und p_sys_soll abhängig. Es gilt: $$\begin{array}{l}\text{dp}\_\text{h}>\text{dp}\_\text{l}<0\hfill \\ \text{und folglich}\hfill \\ \text{p}\_\text{h}>\text{p}\_\text{l}>\text{p}\_\text{sys}\_\text{soll}\hfill \end{array}$$

  
• Um zu wissen, ob ein Event-Eingriff, d.h. das Aktivieren des Erweiterungsbetriebs, notwendig ist, werden Q_bedarf, Q_h und Q_l mathematisch ermittelt: $$\begin{array}{l}\text{Q}\_\text{bedarf}=\left(\text{V}\_1\_\text{bedarf}+\text{V}\_2\_\text{bedarf}+\mathrm{...}\right)\text{/}\left(\text{ti}-\text{ti}-1\right)\hfill \\ \text{mit}\hfill \\ \text{V}\_1\_\text{bedarf}=\text{max}\left[\left(\text{V}\_1\left(\text{p}\_1\_\text{solli}\right)-\text{V}\_1\left(\text{p}\_1\_\text{solli}-1\right)\right)\mathrm{,0}\right]\hfill \\ \text{V}\_2\_\text{bedarf}=\text{max}\left[\left(\text{V}\_2\left(\text{p}\_2\_\text{solli}\right)-\text{V}\_2\left(\text{p}\_2\_\text{solli}-1\right)\right)\mathrm{,0}\right]\hfill \end{array}$$

  
• In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung wird Q_bedarf auch wie folgt mathematisch ermittelt: $$\begin{array}{l}\text{Q}\_\text{bedarf}=\left(\text{V}\_1\_\text{bedarf}+\text{V}\_2\_\text{bedarf}+\mathrm{...}\right)\text{/}\left(\text{ti}-\text{ti}-1\right)\hfill \\ \text{Mit}\hfill \\ \text{V}\_1\_\text{bedarf}=\text{max}\left[\left(\text{V}\_1\left(\text{p}\_1\_\text{solli}\right)-\text{V}\_1\left(\text{p}\_1\_\text{isti}\right)\right)\mathrm{,0}\right]\hfill \\ \text{V}\_2\_\text{bedarf}=\text{max}\left[\left(\text{V}\_2\left(\text{p}\_2\_\text{solli}\right)-\text{V}\_2\left(\text{p}\_2\_\text{isti}\right)\right)\mathrm{,0}\right]\hfill \end{array}$$

  
• Die Funktionen V_1 und V_2 sind dabei in einer Software abgelegte Druck-Volumen-Kennlinien. Q_h und Q_l sind Konstanten oder aus einer Funktion / einem Kennfeld von Betriebstemperatur und p_sys_soll abhängig. p_1_solli ist dabei ein Solldruck an dem ersten hydraulischen Verbraucher 6a zu einem Zeitpunkt i; p_2_solli ist dabei ein Solldruck an dem zweiten hydraulischen Verbraucher 6b zu dem Zeitpunkt i. Demnach ist p_1_solli-1 ein Solldruck an dem ersten hydraulischen Verbraucher 6a zu einem Zeitpunkt i-1 und p_2_solli-1 ein Solldruck an dem zweiten hydraulischen Verbraucher 6b zu dem Zeitpunkt i-1. p_1_isti ist ein tatsächlich vorhandener (Ist-)Druck an dem ersten hydraulischen Verbraucher 6a zu dem Zeitpunkt i und p_2_isti ist ein tatsächlich vorhandener (Ist-)Druck an dem zweiten hydraulischen Verbraucher 6b zu dem Zeitpunkt i.
• Die anzulegende Motorspannung U_b ist vorzugsweise eine Konstante, wird in weiteren Ausführungen jedoch auch anhand einer Funktion / eines Kennfeldes von Betriebstemperatur und p_sys_soll berechnet. Die anzulegende Motorspannung U_b kann sich auch direkt aus einer Druckregelung ergeben.
• Das Zusatzventil 7 ist zudem derart ausgebildet, dass es in seiner Ruhestellung, d.h. in seinem unbestromten Zustand (I_kühlventil = 0) die geöffnete Stellung einnimmt. In seiner geschlossenen Stellung ist das Zusatzventil 7 jedoch bestromt (I_kühlventil = I_sperr). Diese geschlossene Stellung des Zusatzventils 7 liegt auch während des gesamten Erweiterungsbetriebes permanent vor.
• In anderen Worten ausgedrückt, liegt die erfindungsgemäße Grundidee darin, ein Event mit einem hohen Leistungsbedarf zu identifizieren und gezielt darauf zu reagieren. Basierend auf diesem Grundgedanken gibt es zwei Betriebsmodi: Normalbetrieb und Event-Eingriff (Erweiterungsbetrieb). Um zu bewerten, ob zwischen dem Normalbetrieb und Event-Eingriff gewechselt werden muss, wird der Summenbedarf an Volumenstrom aller Verbraucher 6a, 6b, 6c (Q_bedarf) berechnet. Liegt der Wert über einer oberen Schwelle Q_h, wird der Modus „Event-Eingriff“ aktiviert. Liegt der Wert unter einer unteren Schwelle Q_l, wird der Modus „Normalbetrieb“ aktiviert. Um die Ansteuerung in dem Normalbetrieb sowie dem Erweiterungsbetrieb zu vereinfachen, legt man vorzugsweise stets die maximale verfügbare Spannung an den Pumpenmotor 7 an, wenn die Pumpe 2 angetrieben werden soll. Das System 1 enthält vorzugsweise auf der Systemschiene 5 ein Druckbegrenzungsventil 11, das einen zu hohen Systemdruck p_sys während des Event-Eingriffs vermeidet.
• Bezugszeichenliste

1

Hydrauliksystem

2

Pumpe

3a

erstes Betätigungsventil

3b

zweites Betätigungsventil

3c

drittes Betätigungsventil

4

Ausgang

5

Systemschiene

6a

erster Verbraucher

6b

zweiter Verbraucher

6c

dritter Verbraucher

7

Zusatzventil

8

Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungsleitung

9

Tank

10a

erste Abzweigung

10b

zweite Abzweigung

10c

dritte Abzweigung

10d

vierte Abzweigung

11

Druckbegrenzungsventil

12

Rückschlagventil

13

Elektromotor

14

Eingang

• 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 102014208182 A1 [0002]

Claims (10)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Hydrauliksystems (1) für eine Betätigungseinrichtung sowie eine Kühl- und/oder Schmiereinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hydrauliksystem (1) eine Pumpe (2), mehrere Betätigungsventile (3a, 3b, 3c), welche Betätigungsventile (3a, 3b, 3c) jeweils zwischen einer mit einem Pumpenausgang (4) verbundenen Systemschiene (5) und einem hydraulischen Verbraucher (6a, 6b, 6c) angeordnet sind, sowie ein Zusatzventil (7), welches Zusatzventil (7) zwischen dem Pumpenausgang (4) und einer Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungsleitung (8) angeordnet ist, aufweist, wobei die Pumpe (2) in Abhängigkeit eines bestehenden Gesamtleistungsbedarfs der hydraulischen Verbraucher (6a, 6b, 6c) zwischen einem Normalbetrieb und einem Erweiterungsbetrieb umgeschaltet wird, wobei in dem Normalbetrieb, in dem die Pumpe (2) permanent angetrieben wird, in regelmäßigen Zeitabständen ein bestehender Systemdruck in der Systemschiene (5) ermittelt wird und ein Solldruck der Systemschiene (5) berechnet wird sowie anhand des Solldrucks eine obere Druckschwelle und eine untere Druckschwelle festgelegt werden, wobei das Zusatzventil (7) geschlossen ist, wenn der Systemdruck unterhalb der unteren Druckschwelle liegt, und das Zusatzventil (7) geöffnet ist, wenn der Systemdruck oberhalb der oberen Druckschwelle liegt, und wobei in dem Erweiterungsbetrieb die Pumpe (2) permanent angetrieben wird, das Zusatzventil (7) permanent geschlossen ist und jedes der als Druckregelventile ausgebildeten Betätigungsventile (3a, 3b, 3c) zumindest zeitweise in Abhängigkeit eines Einzelleistungsbedarfs des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers (6a, 6b, 6c) betrieben wird sobald der Systemdruck einen Schwellenwert erreicht oder diesen übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem Normalbetrieb eine Ansteuerung der Betätigungsventile (3a, 3b, 3c) von einer Ansteuerung der Pumpe (2) entkoppelt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem die Pumpe (2) antreibenden Elektromotor (13) sowohl in einem ersten Antriebszustand des Normalbetriebs, in dem das Zusatzventil (7) geschlossen ist, als auch in dem Erweiterungsbetrieb eine maximal vorhandene Systemspannung anliegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem die Pumpe (2) antreibenden Elektromotor (13) in dem ersten Antriebszustand des Normalbetriebs, in dem das Zusatzventil (7) geschlossen ist, eine unterschiedliche, vorzugsweise niedrigere, oder dieselbe elektrische Spannung anliegt wie in einem zweiten Antriebszustand des Normalbetriebs, in dem das Zusatzventil (7) geöffnet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Systemschiene (5) ein Druckbegrenzungsventil (11) angeordnet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpenausgang (4) und der Systemschiene (5) ein eine Rückströmung an Hydraulikmittel von der Systemschiene (5) zur Pumpe (2) sperrendes Rückschlagventil (12) angeordnet ist, wobei eine zu dem Zusatzventil (7) hin führende Abzweigung (10d) zwischen dem Pumpenausgang (4) und dem Rückschlagventil (12) angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ein Umschalten zwischen dem Normalbetrieb und dem Erweiterungsbetrieb bestimmende Gesamtleistungsbedarf einem Gesamtvolumenstrombedarf aller Verbraucher (6a, 6b, 6c) entspricht, wobei der Erweiterungsbetrieb aktiviert wird, wenn der Gesamtvolumenstrombedarf oberhalb eines oberen Volumenstromschwellwertes liegt, und der Normalbetrieb aktiviert wird, wenn der Gesamtvolumenstrombedarf unterhalb eines unteren Volumenstromschwellwertes liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtvolumenstrombedarf anhand einer Summe aus einem, durch einen ersten hydraulischen Verbraucher (6a, 6b, 6c) bestimmten ersten Teilvolumenstrombedarf und durch zumindest einen weiteren zweiten hydraulischen Verbraucher (6a, 6b, 6c) bestimmten zweiten Teilvolumenstrombedarf berechnet wird, wobei der jeweilige Teilvolumenstrombedarf anhand einer in einer Software hinterlegten Druck-Volumen-Funktion bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldruck ein Maximalwert aus der Gruppe an an dem jeweiligen einzelnen Verbraucher (6a, 6b, 6c) benötigten Verbrauchersolldrücken ist.
10. Hydrauliksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Hydrauliksystem (1) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.

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