CN107630863B - 液压结构中的温度获取方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于获取机动车的液压结构中的流体温度的方法，其中，液压结构具有借助于驱动马达驱动的、用于泵送流体的流体泵，其中，流体的温度(T)基于驱动马达(62)的至少两个状态变量(nK；PWM；I)与流体的温度(T)之间的针对液压结构(24)特定的关系(72、74)来获取。

Description

液压结构中的温度获取方法
技术领域
本发明涉及一种用于获取机动车液压结构中的流体温度的方法。
另外，本发明涉及一种用于机动车的液压结构，具有借助于驱动马达驱动的流体泵和控制装置。
背景技术
在机动车液压结构的领域中，已知的是，将泵与内燃机的副驱动装置相连接。在此，泵的压力连接部与压力调节阀相连接，借助于压力调节阀产生预设的管路压力。于是，基于这种管路压力借助于其他适当的阀导出用于操控促动器等的相应的控制压力。
另外，已知上述类型的液压结构，其中，泵结构的促动器泵借助于呈电马达形式的驱动马达来驱动。在此情况下，泵的压力连接部优选直接地、也就是在中间不接有压力调节阀或其他比例阀的情况下，与诸如活塞/气缸结构的促动器的连接部连接。通过调整驱动马达的转速，能够调整液压促动器的流体压力，进而例如调整用于操作机动车传动系的离合器等的操作力。优选的是，上述过程通过如下的调整方案来实现，转速根据压力传感器的信号来调整。
为了在这种“泵促动器”中改善调节可行性，泵的压力连接部优选通过漏流部位与储箱连接。漏流部位例如可以通过节流孔板来实现。
在很多液压结构中，除了对应促动器的泵之外，还设置有冷却泵。这种冷却泵提供冷却流体的体积流，冷却流体能够用于冷却机动车的传动系部件。
用在这种液压结构中的流体具有与温度相关的粘度。因此，为了进一步改善液压结构的可操控性，优选的是，借助于温度传感器来测量流体的温度。
文献DE102012016591B4公开了一种用于获取机动车的液压结构中的流体的温度的方法，其中，液压结构具有借助于电驱动马达驱动的泵促动器结构和与泵促动器结构的压力连接部连接的、用于测量流体压力的压力传感器，其中，泵促动器结构通过漏流部位与储箱连接，并且流体的温度基于在给定流体压力的情况下，驱动马达的状态变量与流体温度之间的针对液压结构特定的关系来获取。
由文献DE19723393A1已知一种具有驱动发动机的机动车，其中，能够对促动器和/或促动器的驱动单元的特征量值加以检测，控制单元借助于所述特征量值来获取代表操作的量值。
另外，文献DE10032906A1公开了一种用于控制至少一个能够至少部分地布置在机动车的传送系中的装置的控制装置，其中，控制装置在规定的状况下与至少一个温度获取装置保持连接，温度获取装置能够获取装置和/或介质的温度，借助于所述温度能够判断：装置是已经加温还是尚未加温，控制装置根据如下的冷却特征方案产生输出信号，冷却特征方案实现了对装置的至少一个特征值的改变，使得该装置能够得到冷却。
其温度能够被获取的介质可以是冷却水回路中的冷却水或者油回路中的油。用于计算温度的温度获取装置能够使用特征域或特征线或特征数值。例如，控制装置可以使用电流或电压。
发明内容
基于上述背景，本发明的目的在于，提出一种用于获取液压结构的温度的改进的方法以及一种上面介绍的类型的液压结构，这种液压结构能够成本低廉地实现并且能够相比于现有技术更为精确和/或更可靠地工作。
上述目的一方面通过一种用于获取机动车的液压结构中的流体的温度的方法来实现，其中，液压结构具有用于泵送流体的、借助于驱动马达驱动的流体泵，流体的温度基于驱动马达的至少两个状态变量与流体温度之间的针对液压结构(特定)的关系来获取。
另外，上述目的通过一种用于机动车的液压结构来实现，液压结构具有：借助于驱动马达来驱动的流体泵和优选构造用于执行根据本发明的方法的控制装置，其中，控制装置基于驱动马达的至少两个状态变量与流体温度之间的针对液压结构特定的关系来获取流体的温度。
在根据本发明的方法中，为了获取温度而获取驱动马达的至少两个状态变量与流体温度之间的针对液压结构特定的关系。
相对于应用驱动马达的至少一个状态变量、流体的温度和压力之间的关系的解决方案，能够省去压力传感器。
此外，在根据本发明的解决方案中，随着时间发生的变化不大。总体上，因此获得了流体泵的驱动马达的状态变量与温度之间更为可靠的相关性或者更为可靠的关系。
作为对此的基础假定：相比于现有技术的解决方案存在更少的干扰参数。
所述目的由此得到完美实现。
根据优选的实施方式，驱动马达是电驱动马达，其中，驱动马达的至少两个状态变量选自如下的状态变量组：电驱动马达的电流消耗量、电驱动马达的转矩、电驱动马达的电压和电驱动马达的转速。
因而，针对液压结构特定的关系例如可以在驱动马达的电压和驱动马达的转速以及温度之间获取，在另一示例中，在电驱动马达的电流消耗量和电驱动马达的转速以及温度之间获取，或者在电驱动马达的电流消耗量和电驱动马达的电压以及温度之间获取。电流消耗量优选正比于转矩，从而这两个状态变量是等同的。
流体泵可以是压力泵，压力泵在其输出端提供处在压力下的流体。
但是，特别有利的是，流体泵是液压结构的冷却泵，冷却泵被构造用于提供用来冷却机动车的至少一个部件的体积流。
对冷却泵的驱动马达中的这种关系的应用相对于将这种关系用于促动器泵或泵促动器的驱动马达的冷却泵的解决方案具有如下优点，上述关系与负载关系不大。流体在冷却泵中通常不以处在显著压力下的状态提供。而是将驱动马达的转速用于例如调整这种冷却泵的体积流。例如，当需要很高的冷却功率时，能够根据需要调整出很高的体积流，这例如是指传送系中湿式运行的片式离合器发生打滑的状态等。
另一方面，当所需的冷却功率相对较低时，可以调整出较低的体积流。
在此，流体在冷却泵的受压虽然处在压力之下，但是基本上没有明显的液压阻力。换言之，流体几乎“自由地”运行。因此，针对这种具有用于驱动所述冷却泵的驱动马达的冷却泵结构，获得了很高的温度依赖性和可重现性。另外，相比于利用促动器泵的驱动马达的状态变量与温度之间的关系的解决方案而言，滞后程度更低。
另外，特别有利的是，由冷却泵给送的流体的体积流通过调整驱动马达的转速得到控制或调节。
只要将驱动马达的转速用作状态变量，则优选的是，对应驱动马达的一个或多个预设的电学状态变量加以获取。
特别有利的是，在驱动马达的转速、给入驱动马达中的电压与流体的温度之间存在关系。
换言之，在此情况下，将预设的电压或电功率给入驱动马达中。针对这种预设的电压或电功率，则获得在所给送的流体的温度与驱动马达的转速之间的、能够用于获取温度的关系，其中，所述转速基于所馈给的电压或电功率调整出来。
温度越高，粘度越低。因而，针对预设的给入的电压或电功率调整出比较低流体温度的情况下更高的转速，在流体温度较低的情况下，流体的粘度更高。
替代对给入驱动马达中的电压的应用，同样可行的是，在驱动马达的转速、给入驱动马达中的电流与流体的温度之间存在关系。
驱动流体泵的电马达优选是电马达，这种电马达借助于由功率开关构成的桥式电路得以操控，其中，功率开关在其相应的操控相位中(根据电马达的转子的转角)被加载PWM信号(脉冲宽度调制信号)。PWM信号优选能够在0％与100％之间调整。在此，PWM数值流体泵的驱动马达的所给入的电功率或所给入的电压。
在此，温度检测可以具有相对高的容差度，例如±2.5℃或者优选±5℃或者甚至±10℃或更多。但是，针对在机动车中、特别是离合器/变速器结构中的应用，这种温度获取方案一般就足够了。
因此，能够利用根据本发明的方法或根据本发明的液压结构来获取流体的温度，而为此无须提供独立的温度传感器。针对这种温度传感器的耗费以及对这种温度传感器接线的耗费因此能够节约。另外，获得了较高的防故障性能和较高的效率，因为可以省去呈温度传感器形式的电子构件并且无须装配。
借助于出自冷却泵中的冷却流体来供给的部件例如可以包括离合器(例如片式离合器)，或者轴承、齿轮等。这些部件也可以是用于提供机动车驱动功率的电驱动马达。冷却流体优选等同于用来操作离合器的液压流体和/或等同于用来润滑传动系部件的液压流体。因此，冷却泵也可以构造为冷却/润滑泵，并且基本上满足冷却和/或润滑功能。
通常可行的是，针对确定类型的液压结构预设或特定出状态变量与温度之间的关系。
因为所用结构类型的液压结构承受一定的安装容差和余隙，优选的是，在驱动马达的两个状态变量与流体的温度之间的、针对液压结构特定的关系在液压结构第一次调试之前和/或在液压结构维护的范围内就得以获取。
因为一般本来就不需要通过边界设备部件来表明制造过程中可能的分散方案的特征(泵中的轴向余隙、径向余隙、头部余隙和/或过大/过小的偏心度能产生的印象，以便对示例命名)，所以也可以逐步地扩展在调试中所执行的与之相关的功能检查，用以获知状态变量与温度的针对已经制造的液压结构特定的关系。
另外，能够在液压结构运行期间改变这种容差。因此，能够优选的是，在液压结构维护的范围内对这种关系进行检查或实时更新。
另外，上述关系一般也与所应用的流体的类型相关，使得例如在更换液压结构的流体时，优选重新获取或实时更新所述关系。
通常可行的是，对应驱动马达的第二状态变量的恰好一个离散数值对所述关系进行获取和存储。总是当第二状态变量的离散数值被送达时，才获取温度。
而特别优选的是，至少两个状态变量中的第一状态变量与流体的温度之间的、针对液压结构特定的关系针对第二状态变量中的多个预设的离散数值在液压结构的第一次调试时和/或在液压结构维护的范围内得以获取。
在这种实施方式中，对这种关系的获取因而呈特征曲线域的形式实现获取，特征曲线域能够存储在控制装置中。
因此，对温度的获取能够在液压结构的不同运行点上进行，特别是针对第二状态变量的不同的离散数值进行。
为了改善获知精确度，可以优选的是，在第二状态变量的不同的离散数值下，对在例如小于1分钟或大于1毫秒的规定的时间分段内获知的关系进行获知。
在此，预设的运行点能够有规律地到来，针对液压结构的规定的运行点，例如摩擦离合器被供给很高的冷却流体体积流的运行点，这是针对摩擦离合器打滑的状态期间。可替换地可行的是，当偶然存在第二状态变量中的多个离散数值中的一个时，则总是执行温度获取，其中，测量原理也是随机的。
可替换地也可行的是，为了获取温度，通过第二状态变量的离散数值预设的运行点有针对性地到来。
能够依照根据本发明的方法获取温度的精确度可以好到如下程度，使得所获取的温度能够用在用于操控液压结构的控制装置中。
在可替换的或附加的实施方式中，所获取的温度能够用于检查温度传感器的测量流体温度的功能。
在优选的变型中因而未设置用于测量流体温度的温度传感器，而在可替换的实施方式中可以设置有这种温度传感器，其中，优选执行根据本发明的温度检测，以便检查温度传感器的功能，从而配置出温度检测的一定程度的冗余性。
如上面阐释那样，特别优选的是，驱动马达的状态变量使其转速、特别是上面提到的第一状态变量。
驱动马达的转速优选是也被用于调整泵结构的压力连接部上的冷却流体体积流的状态变量。于是，在此，能够实现更高的精确度。另外，驱动马达的转速在根据本发明的液压结构中一般能够良好地提供，因为为此目的本来就设置有转速传感器等。
根据本发明的液压结构的有利之处在于，将驱动马达的至少两个状态变量与流体的温度之间的关系以参数化的特征线的形式、按照特征线域的类型存储在控制装置中。
由此，能够快速而且有针对性地实现温度获取，方式为：在预先确定的预设的运行点上直接调取控制装置中的特征线或者与其对应存储的表格。
相对于以表格表示的特征线可替换地可行的是，将特征线作为控制装置中的函数加以表达，使得相应的温度数值能够通过函数方程的计算来获取。因为所述关系优选至少分段地近似为直线，所以函数可以是直线函数，直线函数例如借助于逼近方法接近所述关系的真实分布，对于特征线的确定分段肯定可行。
优选的是，根据本发明的液压结构或根据本发明的方法结合机动车的变速器使用，特别是其中的摩擦离合器或制动器借助于液压促动器操作的变速器。这例如是指变扭器自动变速器、自动换档变速器、双离合器变速器或者无级变速器(CVT变速器)。
不言而喻的是，前面提到的还有后面还要阐释的特征能够不仅以相应的组合应用，而且也能够以其他组合或单独应用，而不离开本发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在后面的说明书中详细阐释。其中：
图1示出具有根据本发明的液压结构的一种实施方式的机动车传动系的示意图；以及
图2示出针对给入驱动马达中的不同电压、在冷却泵的驱动马达的转速与流体温度之间的两种不同的针对液压结构特定的关系。
具体实施方式
在图1中以示意形式示出了具有传动系11的机动车10。传动系11包括车辆发动机，诸如内燃机、混合驱动发动机等。另外，传动系11具有摩擦离合器14，摩擦离合器的输入端与车辆发动机12连接，摩擦离合器的输出端与变速器16连接。变速器的输出端与差速器18连接，借助于差速器将驱动功率分配给两个被驱动的车轮20L、20R。
驱动功率11还具有液压结构24，液压结构在这里被用于自动操作摩擦离合器14以及用于冷却摩擦离合器14。但是，这种液压结构24也可以用于传动系的结构组件，例如用于变扭器自动变速器的制动器，用于调整无级变速器等。
在双离合器变速器中，液压结构通常具有：用于两个摩擦离合器的部件，利用所述部件能够彼此独立地操作摩擦离合器；以及至少一个冷却装置，利用冷却装置能够冷却摩擦离合器，如这在下面介绍那样。
液压结构24具有促动器泵26，促动器泵在这里设计为单向泵。促动器泵26借助于呈电马达形式的驱动马达28驱动。相应的驱动转速以n表示。可选地，促动器泵26也可以设计为双向泵，这在图1中通过促动器泵26中的虚线标志标示。
促动器泵26的抽吸连接部优选通过流体过滤器32与储箱30连接。储箱30是液压结构的流体在其中不处于压力下的区域。在这里，对于储箱则可以理解为各种类型的储存器或液压结构分段，其中，流体基本上不受压力地存在。
促动器泵26的压力连接部34与液压负载36连接。在这里，液压负载36包括呈单一作用的活塞/气缸结构形式的促动器38。液压促动器38具有唯一一个的促动器连接部40，该促动器连接部直接与压力连接部34连接，也就是在中间未接有压力调节阀或其他比例阀的情况下连接。必要时，在压力连接部34与促动器连接部40之间的连接中可以存在换向阀。
另外，压力传感器42被连接到压力连接部34与促动器连接部40之间的连接管路中，压力传感器测量管路中的流体的压力P。另外，压力连接部34通过节流孔板44与储箱30连接。
以46示出可选的温度传感器，所述温度传感器测量流体的温度T，例如是储箱30的区域中的流体。
传动系11还具有电控制装置或电子控制装置50，其与压力传感器42连接。另外，控制装置50设计用于操控驱动马达28，例如借助于PWM信号来操控。在控制装置中，必要时可以存在适当的功率分级。
可选地，控制装置50还与可选的温度传感器46连接。
在运行中，操作摩擦离合器14，方式为：通过调整促动器泵26的驱动马达28的转速n来调节压力P。对此可替换地或附加地，位置传感器可以存在于促动器38和/或摩擦离合器14中。
在控制装置50中存在控制分段52，借助于控制分段能够基于驱动马达的状态变量与温度之间的关系来获取流体的温度T，也就是独立于温度传感器46来获取。
液压结构24还包括冷却泵60，冷却泵例如通过流体过滤器58与储箱30连接并且能够从储箱中吸取流体。冷却泵60能够借助于冷却泵马达62来驱动，具体而言以转速nK来驱动。冷却泵马达62优选是电马达。电马达63如在A处所示那样，与控制装置50连接。借助于控制装置50能够操控冷却泵电马达62，以便配置出确定的转速nK。为此，可以存在转速传感器。但是，转速也可以从冷却泵马达62的电学特征量值中推导出。借助于其操控冷却泵马达62的信号优选是PWM信号，这如在图1中示意示出那样。为冷却泵马达62优选配设有功率电子器件，所述功率电子器件例如包括由功率开关构成的桥式电路，桥式电路借助于出自控制装置50的PWM信号来操控。
冷却泵60在其压力连接部上提供流体的体积流V，其中，所述体积流基本上不受压力或受很小压力地提供。体积流V被用于冷却和/或润滑传动系11的部件。特别是体积流V被用于冷却摩擦离合器14，摩擦离合器例如可以是指可能发生打滑运行的片式离合器，在这种打滑运行中，可以输送冷却流体，以便能够将在此产生的摩擦热量带走。
因此，体积流V优选能够借助于控制装置50调整或给定，特别是根据传动系14的状态、也就是根据冷却需求来调整或给定。
在调节液压结构时和/或在液压结构的其他功能中，流体的温度T还起到作用。
温度T可以借助于温度传感器46测量。而根据本发明，在控制装置50的控制分段52中存储有呈表格中的各数值形式或呈数学函数方程形式的至少一个特征线，借助于所述特征线能够从冷却泵马达62的状态变量与流体的温度T之间的关系来获取流体的温度T，特别是针对给入驱动马达62中的预设的功率来获取。
图2示出冷却泵60的转速nK关于流体的温度T的图线70。
在图2的图线70中，绘出两个特征线72、74。特征线72针对给入冷却泵马达62中的、等于50％的PWM信号的电压地获得(大致等于最大标称电压的一半)。特征线74对应给入冷却泵马达62中的、等于75％的PWM信号的电压地获得，大致等于最大标称电压的四分之三。
从特征线72中得出的是，在馈入等于50％的PWM信号的电压时，温度T等于80℃，这时，转速nK等于2000UpM。换言之，在温度T为80℃时，恰好调整出2000UpM的相应转速，具体而言，基于针对该温度T存在的流体粘度来调整。在温度较高时，在给入相同电压的情况下，获得较高的转速。例如，在120℃下，转速例如为2200UpM。在较低温度下，由于粘度较高，获得较低的转速。例如在10℃下，转速例如为1450UpM。
基于针对液压结构特定的关系，这种关系在调试车辆时和/或在维护工作中学习获得，能够在无需温度传感器的情况下获取温度T。
在此，所述方法针对给入的电压为50％的PWM信号的时间点时，调取转速nK。当转速例如为2000UpM时，可以推断出大致80℃的温度。
如上面提到那样，温度检测的精确度在这里的环境中不是特别高。对于在控制装置50中的常见应用中，±10℃的温度获取数值就足够了。
因此，温度传感器46对于控制装置50的功能而言不是一定需要，并且进而能够省去。对此可替换地，可以设置有温度传感器46，其中，温度获取功能通过控制装置50中的特征线或者通过表格72、74能够用于检测温度传感器46的功能，具体而言，这是出于冗余原因设置的。
驱动马达的状态变量与温度之间的关系一般基于在液压结构中所使用的结构组件的不同的容差针对每个液压结构是特定的。
状态变量可以是驱动马达的电学量值，其他可能的状态变量是驱动马达的扭矩或转速nK。特征线域可以由多个特征线形成，这些特征线分别表达转速nK与温度T之间的关系。针对特征线的运行点或参数在这种情况下是驱动马达的电学量值。可替换地也可行的是，在驱动马达的电学量值与温度之间形成一条或多条特征线，其中，也将驱动马达的转速用作参数或用于不同的运行点。
以72表示转速nK关于温度的特征线，所述特征线同样适用于50％的PWM信号，但是涉及的是另一液压结构，其中，例如应用的是另一种液压流体，或者具有因容差而不同的特征参数的冷却泵。

Claims (9)

1.一种用于获取机动车(10)的液压结构(24)中的流体温度的方法，其中，用于自动操作摩擦离合器(14)的液压结构(24)具有借助于呈电马达形式的驱动马达(28)驱动的促动器泵(26)并且具有借助于驱动马达(62)驱动的冷却泵，液压结构(24)的被驱动的冷却泵构造用于提供用来冷却机动车的至少一个部件(14；16)的体积流(V)，
其中，流体的温度(T)基于冷却泵的驱动马达(62)的至少两个状态变量(nK；PWM；I)与流体的温度(T)之间的针对液压结构(24)的关系(72、74)来获取，
其中，冷却泵的驱动马达是电驱动马达(62)，冷却泵的驱动马达(62)的至少两个状态变量(nK；PWM；I)选自如下状态变量：电驱动马达的电流消耗量(I)、电驱动马达的电压(PWM)和电驱动马达的转速(nK)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于冷却泵(60)给送的体积流(V)通过对冷却泵的驱动马达(62)的转速(nK)的调整而得到调整。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在冷却泵的驱动马达(62)的转速(nK)、给入冷却泵的驱动马达中的电压(PWM)与流体的温度(T)之间产生关系(72、74)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少两个状态变量(nK；PWM；I)中的第一状态变量(nK)与流体的温度(T)之间的、针对液压结构(24)的关系针对第二状态变量(PWM)中的多个预设的离散数值在液压结构(24)的第一次调试时和/或在液压结构(24)维护的范围内得以获取。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所获取的温度(T)被用在用来操控液压结构(24)的控制装置(50)中。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所获取的温度(T)用于检查温度传感器(46)的测量流体的温度(T)的功能。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，冷却泵的驱动马达(62)的状态变量中的一个是冷却泵的驱动马达的转速(nK)。
8.一种用于机动车(10)的液压结构(24)，所述液压结构(24)用于自动操作摩擦离合器(14)并且具有：借助于呈电马达形式的驱动马达(28)驱动的促动器泵(26)、借助于驱动马达(62)驱动的冷却泵和控制装置(50)，其中，液压结构的被驱动的冷却泵构造用于，提供用来冷却机动车的至少一个部件(14；16)的体积流(V)，所述控制装置被构造和配置用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，控制装置(50)基于冷却泵的驱动马达(62)的至少两个状态变量(nK；PWM；I)与流体的温度(T)之间的针对液压结构(24)的关系(72、74)来获取流体的温度(T)。
9.根据权利要求8所述的液压结构，其中，冷却泵的驱动马达(62)的至少两个状态变量(nK；PWM；I)与流体的温度(T)之间的关系(72、74)呈参数化的特征线的形式存储在控制装置(50)中。
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