CN113748272B - 用于对多个消耗器及冷却和/或润滑装置进行供应的具有泵和阀的液压系统的驱动方法以及液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于致动用于机动车辆的致动装置及冷却和/或润滑装置的液压系统(1)的方法，其中，液压系统(1)具有泵(2)、各自布置在连接至泵出口(4)的系统导轨(5)与液压消耗器(6a、6b、6c)之间的多个第一致动阀(3a、3b、3c)、以及布置在泵出口(4)与冷却剂和/或润滑剂供应管线(8)之间的附加阀(7)，其中，泵(2)根据液压消耗器(6a、6b、6c)的现有总能量要求在常规操作与增强操作之间切换，其中，在常规操作中，泵(2)被持久地驱动，以规则的时间间隔确定系统导轨(5)中的现有系统压力，计算系统导轨(5)的目标压力，并且基于目标压力建立上阈值和下压力阈值，其中，附加阀(7)在系统压力高于上阈值时打开，并且附加阀(7)在系统压力低于下压力阈值时关闭，并且其中，在增强操作中，泵(2)被持久地驱动，一旦系统压力达到或超过阈值，附加阀就被持久地关闭并且形成为压力控制阀的致动阀(3a、3b、3c)中的每个致动阀根据相应的液压消耗器(6a、6b、6c)的单独能量要求而至少周期性地操作。本发明还涉及一种液压系统(1)。

Description

用于对多个消耗器及冷却和/或润滑装置进行供应的具有泵 和阀的液压系统的驱动方法以及液压系统
技术领域
本发明涉及用于控制机动车辆比如汽车、卡车、公共汽车或其他多用途车辆的致动装置以及冷却和/或润滑装置用的液压系统的方法。致动装置优选地是离合器致动装置，该离合器致动装置对机动车辆的传动系的离合器具有致动作用。冷却和/或润滑装置优选地是液压介质分配装置，该液压介质分配装置联接至传动装置并且用于冷却和润滑传动装置的部件。本发明还涉及设计成用于执行该方法的液压系统。
背景技术
从现有技术、例如从DE 10 2014 208 182 A1已知用于致动至少一个离合器的通用方法。还已知以使得它们能够用于对冷却和/或润滑装置进行供应的方式补充液压系统。本申请的申请人的尚未公开的对应的内部技术状态已与申请号为10 2018 130 700.4的德国专利申请一起提交给德国专利商标局。
结合图4可以看出其他的现有技术。此处主要地要认识的动力单元系统1’具有蓄压器，该蓄压器在操作期间借助于滞环控制保持处于相对高的压力水平。可以使用所谓的双点控制器以相对简单的方式实现对泵的控制，并且各个阀的控制可以与泵控制分离。然而，该系统的缺点在于，由于现有的蓄压器，即使在不需要这种高压的那些操作状态下也能提供相对高的压力，因为各个液压消耗器K0、K1、K2可能以显著较低的压力工作。结果，先前供给到蓄压器中的能量的相对较大一部分在阀的阀边缘处再次损失。
另外，原则上存在不具有蓄压器的液压装置，但这些系统通常具有结构相对复杂的缺点。泵控制也必须尽可能精确地与阀控制相协调，以避免对驱动性能造成任何限制。
发明内容
因此，本发明的目的是消除从现有技术已知的缺点，并且特别地为液压系统的尽可能最简单的构造提供尽可能最简单的且功能强大的控制策略。
这是根据本发明通过主题一种用于控制用于机动车辆的致动装置及冷却和/或润滑装置的液压系统的方法实现的。因此，要求保护一种用于控制机动车辆的致动装置及冷却和/或润滑装置用的液压系统的方法，该液压系统具有：泵；多个致动阀，该致动阀各自布置在系统导轨与液压消耗器之间，该系统导轨连接至泵出口；以及附加阀，该附加阀布置在泵出口与冷却剂和/或润滑剂供应管线之间。泵根据液压消耗器的现有(以规则的时间间隔确定)总功率要求而在常规操作与增强操作之间切换。在常规操作中，泵被持久地驱动，以规则的时间间隔确定系统导轨的现有系统压力，并且计算系统导轨的目标压力；还基于目标压力建立上压力阈值和下压力阈值，附加阀在系统压力高于上压力阈值时打开，并且附加阀在系统压力低于下压力阈值时关闭。在增强操作中，泵被持久地驱动，一旦所述系统压力达到或超过阈值，附加阀就被持久地关闭并且被设计为压力控制阀的致动阀中的每个致动阀根据特定液压消耗器的各个功率要求而至少周期性地操作。
这使得液压系统能够省去蓄压器并尽可能独立地控制泵和阀，以便有效地执行例如离合器致动以及冷却和润滑装置的液压供应。这显著地简化了液压系统的控制。
其他有利实施方式在下面更详细地说明。
因此，如果至少在常规操作中，致动阀的控制与泵的控制(完全)分离，则也是有利的。
如果在常规操作的附加阀关闭的第一驱动状态和增强操作两者中向驱动泵的电动马达施加最大(电气)系统电压，则也是有利的。这使得控制方法尽可能简单。
如果在常规操作的附加阀关闭的第一驱动状态下向驱动泵的电动马达施加与常规操作的附加阀打开的第二驱动状态下不同的、优选地较低或相同的电压，则液压系统特别高效地进行操作。
为了实现增强操作，如果在系统导轨中结合/布置有压力释放阀，则也是有益的。
如果在泵出口与系统导轨之间布置有阻止液压介质从系统导轨回流至泵的止回阀，则也是有益的，在泵出口与止回阀之间布置有通向附加阀的接合部。
此外，如果确定常规操作与增强操作之间的切换的总功率要求(所有液压消耗器)与所有消耗器的总体积流量要求对应，则是有益的，当总体积流量要求高于上体积流量阈值时，启动增强操作，并且当总体积流量要求低于下体积流量阈值时，启动常规操作。这导致液压系统的更容易的可控制性。
就此而言，如果上体积流量阈值和/或下体积流量阈值由固定常数或与温度相关和/或与系统压力相关的变量形成，则同样是有利的。因此，控制方法保持特别简单。
如果基于由第一液压消耗器确定的第一部分体积流量要求和由至少一个另外的第二液压消耗器确定的第二部分体积流量要求的总和来计算总体积流量要求，则也是有利的，使用存储在软件中的压力-体积函数来确定特定部分体积流量要求。在其他方案中，还存在多于两个的液压消耗器，液压消耗器中的每个液压消耗器均具有部分体积流量要求。因此，总体积流量要求基于多于两个的液压消耗器的各个部分体积流量要求/部分体积流量要求的总和来计算。
如果目标压力是在特定各个消耗器处所需的目标消耗器压力组中的最大值，则也是有利的。这允许以简单的方式确定目标压力。
对于常规操作的实现，如果基于目标压力使用第一影响因子计算上压力阈值并且/或者基于目标压力使用第二影响因子计算下压力阈值，则也是有益的，其中，至少一个影响因子是固定常数或与温度相关和/或与系统压力相关的变量。
本发明还涉及一种液压系统，该液压系统被设计成执行根据本发明的根据上述实施方式中的至少一个实施方式的方法。
换言之，根据本发明提出了一种用于具有泵和多个阀的液压装置(液压系统)的控制方法。基本构思是识别具有高功率要求的“事件”并以有针对性的方式对其做出反应。基于该构思，存在两种操作模式：常规操作和事件干预(增强操作)。在常规操作中，泵借助于滞环控制来控制，使得系统压力始终保持处于足够的水平。为此，在第一子步骤a)中计算系统导轨的目标压力。在第二子步骤b)中，根据目标压力计算上阈值和下阈值。在第三子步骤c)中，使泵在系统压力高于上阈值时以第一驱动状态(阀打开)被驱动，并且在系统压力低于下阈值时以第二驱动状态(阀关闭)被驱动。在常规操作中，阀控制与泵控制分离。每个控制仅基于各个消耗器的目标要求，例如离合器的目标压力。在“事件干预”模式下，泵被持续地驱动。然而，阀控制最初保持不变。这意味着阀电源或施加的阀电压保持处于与“事件干预”模式启动时相同的水平。只有在系统压力达到阈值后，这些阀才会根据各个消耗器的目标要求进行控制。
附图说明
在下文中，现在参照附图更详细地说明本发明。
在附图中：
图1示出了用以图示根据本发明的液压系统的控制策略状态机的图示，
图2示出了根据第一示例性实施方式的、根据本发明的液压系统的示意图，该液压系统可以利用根据图1的控制策略进行控制，
图3示出了根据第二示例性实施方式的、根据本发明的液压系统的示意图，该液压系统也可以利用图1的控制策略进行控制，并且与第一示例性实施方式相比，该液压系统配备有限压阀，以及
图4是根据现有技术设计的具有蓄压器的液压系统的示意图。
附图本质上仅是示意性的并且仅用于理解本发明。
具体实施方式
根据第一示例性实施方式，设计成执行根据本发明的方法的根据本发明的液压系统1具有图2中所示的结构。与根据图4的、根据现有技术的液压系统1’相比存在下述差异：与现有技术的液压系统1’相比，根据本发明的实施方式的液压系统1不包括蓄压器。从系统导轨5分出多个接合部10a、10b、10c，这些接合部中的每个接合部都可以通过插入的致动阀3a、3b、3c连接至液压消耗器6a、6b、6c(K0、K1、K2)。分配给各个消耗器6a至6c的致动阀3a至3c各自实施为压力调节阀/减压器。另外，以典型的方式，如结合根据图3中的第二示例性实施方式的、根据本发明的另一液压系统1可以看出的，在与泵2的出口4连接的系统导轨5中安装有限压阀11，为了清楚起见此处未进一步示出限压阀。
如在图2中还可以看出的，根据本发明的液压系统1配备有由电动马达1 3驱动的泵2。泵2因此经由电动马达1 3被操作/控制。泵2经由泵的入口14连接至储存器9。泵2的出口4直接连接至系统导轨5。在该实施方式中，三个接合部10a至10c从系统导轨5延伸至致动阀3a至3c。接合部10a至10c中的每个接合部根据致动阀3a至3c的位置联接至液压消耗器6a至6c。因此，在该实施方式中，从系统导轨5分出的第一接合部10a可以经由第一致动阀3a联接至第一液压消耗器6a。沿着系统导轨5布置的与第一接合部10a偏移的另一第二接合部10b可以经由另外的第二致动阀3b联接至第二消耗器6b。又与两个第一接合部10a和第二接合部10b偏移的第三接合部10c可以经由第三致动阀3c联接至第三消耗器6c。然而，根据其他实施方式，原则上还可以提供少于三个的消耗器6a、6b、6c、优选地仅两个消耗器或多于三个的消耗器。消耗器6a、6b、6c各自是传动系的离合器(K0、K1、K2)的致动装置的一部分，例如呈压力缸的形式。
另外，在泵2的出口4与系统导轨5之间插入有止回阀12。止回阀12通常用于阻止液压介质从系统导轨5回流至泵2。另一第四接合部10d在止回阀12的面向泵2的一侧直接连接至出口4(永久性)。该出口经由第四接合部10d联接至附加阀7(也称为冷却阀)，附加阀7的阀出口14进一步连接至冷却剂和/或润滑剂供应管线8。冷却剂和/或润滑剂供应管线8以典型方式进一步连接至传动装置的冷却及润滑装置。
根据第二示例性实施方式的结合图3所示的根据本发明的液压系统1与第一示例性实施方式的不同之处仅在于提供了连接至系统导轨5的限压阀11。根据图3的液压系统1的其余结构与根据图2的液压系统l对应。
根据本发明，实现了一种用于控制根据本发明的液压系统1的方法，该方法还结合图l特别清楚地示出。该方法可以通过根据图2的液压系统和根据图3的液压系统两者实现。
泵2可以根据液压消耗器6a、6b、6c的现有总功率要求(总体积流量要求Q_bedarf)而在泵的常规操作与泵的增强操作之间切换。
常规操作是泵2的下述操作：在该操作中，以规则的时间间隔确定/测量系统导轨5中的现有系统压力p_sys并且计算系统导轨5的目标压力p_sys_soll。该目标压力p_sys_soll是表示要在系统中设定的最高压力值的值。目标压力p_sys_soll因此是来自在特定各个消耗器6a、6b、6c处所需的消耗器目标压力组的最大值。基于目标压力p_sys_soll来限定上压力阈值p_h和下压力阈值p_l。上压力阈值p_h和下压力阈值p_l基于表示固定常数或与温度相关的变量的影响因子来计算。泵2在系统压力p_sys低于下压力阈值p_l时以第二驱动状态被驱动并且在系统压力p_sys高于上压力阈值p_h时以第一驱动状态被驱动。因此，在常规操作中，系统导轨5中的某个压力水平始终保持恒定(在下压力阈值p_l与上压力阈值p_h之间)。泵2在泵的两个驱动状态之间切换以保持该压力水平。在常规操作的第一驱动状态下施加至驱动泵2的电动马达13的电压U_b优选地低于在常规操作的第二驱动状态下施加的电压U_kühl，在第二驱动状态下，附加阀7打开。
根据本发明，实现了泵2的附加增强操作。当总功率要求Q_bedarf超过指定的功率要求时，启动该增强操作。所有消耗器6a、6b的总体积流量要求Q_bedarf被确定为总功率要求。总体积流量要求Q_bedarf是所有各个液压消耗器6a、6b、6c在特定时间点处的部分体积流量要求(V_1_bedarf、V_2_bedarf,...)的总和。特定的部分体积流量要求使用存储在软件中的压力-体积函数来确定。因此，当总体积流量要求Q_bedarf高于上体积流量阈值Q_h时启动增强操作/停用常规操作，并且当总体积流量要求Q_bedarf低于下体积流量阈值Q_l时启动常规操作/停用增强操作。上体积流量阈值Q_h和下体积流量阈值Q_1各自通过固定常数或与温度和系统压力相关的变量来计算/导出。
在增强操作中，泵2如在常规操作中那样被持久地驱动。在增强操作中，泵2以与常规操作的第一驱动状态中相同的电压/系统电压U_b被驱动。一旦系统压力p_sys达到或超过阈值p_极限，被设计为压力调节阀的致动阀3a、3b、3c中的每个致动阀至少暂时根据特定液压消耗器6a、6b、6c的单独功率要求而以增强模式操作。换言之，这意味着当系统导轨5中的系统压力p_sys达到或超过阈值p_极限时，致动阀3a、3b、3c中的每个致动阀专门用于减压。
致动阀3a、3b、3c的启动以与泵2/电动马达13的启动通常完全分离的方式发生/独立于泵2/电动马达13的启动而发生。
结合图1，列出了引起切换的特定值的典型计算和确定。马达电压在该图中由U_马达指示。系统电压被标记为U_b，而与系统电压U_b相比较低的第二驱动状态的电压被标记为U_kühl。控制致动阀3a、3b、3c中的每个致动阀的阀电流由I_ventil_1(第一致动阀3a)、I_ventil_2(第二致动阀3b)表示。由于特定的致动阀3a、3b被实现为压力控制阀，因而阀电流I_ventil_1、I_ventil_2按照根据要在致动阀3a、3b处实现的对应的目标压力的函数(f(p_1_soll))、f(p_2_soll))来控制。当达到极限压力值/阈值p_极限时，在增强操作中相应地切换致动阀3a、3b的致动。这导致下述数学关系：
由于使用常规的压力调节阀，因而在致动阀后的目标压力(p_1_soll；p_2_soll)与阀电流(I_ventil_1；I_ventil_2)之间通常存在数学关系。这意味着致动阀3a、3b、3c下游的压力由阀电流控制，即I_ventil＝f(p_1_soll)或p_1_soll＝f-1(I_ventil)。
为了使用图1中可视化的控制策略，必须为每个时间步长i确定下述信号值：1。对于压力界面，压力滞后的p_h和p_1，必须以数学方式如下确定控制：
p_sys_soll＝max(p_1_soll，p_2_soll,...)
p_h＝p_sys_soll+dp_h
p_l＝p_sys_soll+dp_l
此处，dp_h和dp_l是存储的常数或者根据函数/特性曲线取决于操作温度和p_sys_soll。以下适用：
dp_h＞dp_l＞0
并且因此
p_h＞p_l＞p_sys_soll
为了知道是否需要事件干预，即启动增强操作，在数学上确定Q_bedarf、Q_h和Q_l：
Q_bedarf＝(V_1_bedarf+V_2_bedarf+…)/(ti-ti-1)
其中，
V_1_bedarf＝max[(V_I(p_1_solli)-V_1(p_1_solli-1))，0]
V_2_bedarf＝max[(V_2(p_2_solli)-V_2(p_2_solli-1))，0]
在本发明的另一优选实施方式中，还在数学上如下确定Q_bedarf：
Q_bedarf＝(V_1_bedarf+V_2_bedarf+…)/(ti-ti-1)
其中，
V_1_bedarf＝max[(V_1(p_1_solli)-V_1(p_1_isti))，0]
V_2_bedarf＝max[(V_2(p_2_solli)-V_2(p_2_isti))，0]
函数V_1和V_2是存储在软件中的压力-体积特性。Q_h和Q_l是常数或者根据函数/特性曲线取决于操作温度和p_sys_soll。p_1_solli是第一液压消耗器6a在时间点i处的目标压力；p_2_solli是第二液压消耗器6b在时间i处的目标压力。因此，p_1_solli-1是第一液压消耗器6a在时间i-1处的目标压力，并且p_2_soli-1是第二液压消耗器6b在时间i-1处的目标压力。p_1_isti是第一液压消耗器6a在时间i处的实际存在(实际)压力，并且p_2_isti是第二液压消耗器6b在时间i处的实际存在(实际)压力。
要施加的马达电压U_b优选地是常数，但在其他方案中也使用操作温度和p_sys_soll的函数/特性曲线来计算该马达电压。要施加的马达电压U_b也可以直接根据压力调节获得。
附加阀7也被设计成使得附加阀在其休止位置、即在其断电状态(I_kühlventil＝0)下处于打开位置。然而，在其关闭位置，附加阀7被通电(I_kühlventil＝I_sperr)。附加阀7的该关闭位置在整个增强操作期间也永久地存在。
换言之，根据本发明的基本构思是识别具有高功率要求的事件并以有针对性的方式对其作出反应。基于该构思，存在两种操作模式：常规操作和事件干预(增强操作)。为了评估是否必须在常规操作与事件干预之间进行改变，计算所有消耗器6a、6b、6c的总体积流量要求(Q_bedarf)。如果该值高于上阈值Q_h中，则启动“事件干预”模式。如果该值低于下阈值Q_l，则启动“常规操作”模式。为了简化在常规操作中和增强操作中的控制，在泵2要被驱动时，优选地始终向泵马达7施加最大可用电压。系统1优选地在系统导轨5上包含限压阀11，该限压阀防止在事件干预期间过高的系统压力p_sys。
附图标记说明
1液压系统 2泵 3a第一致动阀 3b第二致动阀 3c第三致动阀 4出口 5系统导轨6a第一消耗器 6b第二消耗器 6c第三消耗器 7附加阀 8冷却剂和/或润滑剂供应管线 9储存器 10a第一接合部 10b第二接合部 10c第三接合部 10d第四接合部 11压力释放阀 12止回阀 13电动马达 14入口。

Claims (10)

1.一种用于控制用于机动车辆的致动装置及冷却和/或润滑装置的液压系统(1)的方法，其中，所述液压系统(1)具有：泵(2)；多个致动阀(3a、3b、3c)，所述致动阀(3a、3b、3c)各自布置在系统导轨(5)与液压消耗器(6a、6b、6c)之间，所述系统导轨连接至泵出口(4)；以及附加阀(7)，所述附加阀(7)布置在所述泵出口(4)与冷却剂和/或润滑剂供应管线(8)之间，
其中，所述泵(2)根据所述液压消耗器(6a、6b、6c)的现有总功率要求而在常规操作与增强操作之间切换，
其中，在所述常规操作中，所述泵(2)被持久地驱动，以规则的时间间隔确定所述系统导轨(5)中的现有系统压力，计算所述系统导轨(5)的目标压力，并且基于所述目标压力建立上压力阈值和下压力阈值，其中，所述附加阀(7)在所述系统压力低于所述下压力阈值时关闭，并且所述附加阀(7)在所述系统压力高于所述上压力阈值时打开，
并且其中，在所述增强操作中，所述泵(2)被持久地驱动，一旦所述系统压力达到或超过阈值，所述附加阀(7)就被持久地关闭并且形成为压力控制阀的所述致动阀(3a、3b、3c)中的每个致动阀根据相应的液压消耗器(6a、6b、6c)的单独功率要求而至少周期性地操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少在所述常规操作中，所述致动阀(3a、3b、3c)的控制与所述泵(2)的控制分离。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述常规操作的第一驱动状态和所述增强操作两者中，向驱动所述泵(2)的电动马达(13)施加最大可用系统电压，在所述第一驱动状态下，所述附加阀(7)关闭。
4.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，在所述常规操作的第一驱动状态下，向驱动所述泵(2)的电动马达(13)施加与所述常规操作的第二驱动状态下不同的、较低的或相同的电压，在所述第一驱动状态下，所述附加阀(7)关闭，在所述第二驱动状态下，所述附加阀(7)打开。
5.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，在所述系统导轨(5)中布置有压力释放阀(11)。
6.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，在所述泵出口(4)与所述系统导轨(5)之间布置有阻止液压介质从所述系统导轨(5)回流至所述泵(2)的止回阀(12)，其中，在所述泵出口(4)与所述止回阀(12)之间布置有通向所述附加阀(7)的接合部(10d)。
7.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，确定所述常规操作与所述增强操作之间的切换的总功率要求与所有消耗器(6a、6b、6c)的总体积流量要求对应，其中，当所述总体积流量要求高于上体积流量阈值时启动所述增强操作，并且当所述总体积流量要求低于下体积流量阈值时启动所述常规操作。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于由第一液压消耗器(6a)确定的第一部分体积流量要求和由至少一个另外的第二液压消耗器(6b)确定的第二部分体积流量要求的总和来计算所述总体积流量要求，其中，使用存储在软件中的压力-体积函数来确定相应的部分体积流量要求。
9.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，所述目标压力是来自在特定的各个消耗器(6a、6b、6c)处所需的目标消耗器压力组的最大值。
10.一种用于机动车辆的液压系统(1)，其中，所述液压系统(1)设计成执行根据权利要求1至9中的一项所述的方法。
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