CN113767224A - 用于具有泵和多个阀的液压系统的致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机动车辆的致动装置所用的液压系统(1)的方法，其中，液压系统(1)具有泵(2)、多个阀(3a、3b、3c)，多个阀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，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，以规则的时间间隔确定系统导轨(5)中的现有系统压力，并计算系统导轨(5)的目标压力，并且基于目标压力建立上压力阈值和下压力阈值，其中，泵(2)在系统压力低于下压力阈值时被驱动并且在系统压力高于上压力阈值时被关闭，并且其中，在增强操作中，泵(2)被持久地驱动，并且一旦系统压力达到或超过阈值，形成为压力控制阀的阀(3a、3b、3c)中的每个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

用于具有泵和多个阀的液压系统的致动方法以及液压系统
技术领域
本发明涉及用于比如汽车、卡车、公共汽车或其他商用车辆的机动车辆的致动装置所用的液压系统的致动方法。致动装置优选地为对机动车辆的传动系的离合器具有致动作用的离合器致动装置。本发明还涉及被设计成执行该方法的液压系统。
背景技术
根据现有技术、例如根据DE10 2014 208 182 A1已知用于致动至少一个离合器的通用方法。
结合图4可以看出通用类型的另外的现有技术。此处主要能够被识别的动力组系统1’具有蓄压器，该蓄压器在操作期间借助于滞后控制保持处于相对高的压力水平。泵的致动可以使用所谓的双点控制器以相对简单的方式实现，并且各个阀的致动可以与泵控制分离。然而，该系统具有的缺点在于，由于现有的蓄压器，即使在不需要这种高压力的那些操作状态下，也提供了相对高的压力，因为各个液压消耗器K0、K1、K2可能会在显著较低的压力下工作。结果，先前供给到蓄压器中的能量的相对大部分能量在阀的阀边缘处再次损失。
另外，原则上存在没有蓄压器的液压装置，但是这些系统通常具有的缺点在于，这些系统具有相对复杂的结构。泵致动也必须尽可能精确地与阀致动相协调，以避免对驱动性能造成任何限制。
发明内容
因此，本发明的目的是弥补根据现有技术已知的缺点，并为液压系统的尽可能简单的结构提供尽可能简单的且功能强大的致动策略。
根据本发明，这通过权利要求1的主题来实现。相应地，要求保护一种用于致动机动车辆的致动装置所用的液压系统的方法，该液压系统具有泵和多个阀，这些阀各自布置在系统导轨与液压消耗器之间，系统导轨连接至泵出口。泵根据液压消耗器的现有总功率要求(以规则的时间间隔确定)在常规操作与增强操作之间切换。在常规操作中，以规则的时间间隔确定系统导轨中的现有系统压力，并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，当系统压力低于下压力阈值时，驱动泵，并且当系统压力高于上压力阈值时，关闭泵。然而，在增强操作中，泵被持久地驱动，并且一旦系统压力达到或超过阈值，被设计为减压阀的阀中的每个阀至少暂时根据特定液压消耗器的单独功率要求来操作。
这使液压系统能够省去蓄压器，并尽可能独立地致动泵和阀。这显著简化了液压系统的致动。
另外的有利实施方式由从属权利要求保护并在下面更详细地说明。
因此，如果至少在常规操作中，阀的致动与泵的致动(完全)分离，则也是有利的。
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。这使得液压系统更容易控制。
在此方面，如果上体积流量阈值和/或下体积流量阈值由固定常数或温度相关和/或系统压力相关变量形成，则又是有利的。结果，控制方法保持特别简单。
同样有利的是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，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。在其他变型中，也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具有部分体积流量要求。因此，基于多于两个的液压消耗器的各个部分体积流量要求/部分体积流量要求值的总和计算总体积流量要求。
对于尽可能简单的泵致动，如果在常规操作和增强操作两者中，向驱动泵的电动马达施加(固定的)最大系统电压，则也是有益的。
为了实现增强操作，如果泄压阀结合/布置在系统导轨中，则也是有益的。
如果目标压力是来自在特定的各个消耗器处所需的目标消耗器压力组的最大值，则也是有利的。这允许以简单的方式确定目标压力。
对于常规操作的实施，如果基于目标压力使用第一载荷因子计算上压力阈值以及/或者基于目标压力使用第二载荷因子计算下压力阈值则也是有益的，至少一个载荷因子是固定常数或表示温度相关和/或系统压力相关变量。
本发明还涉及一种液压系统，液压系统被设计成执行的根据上述实施方式中的至少一个实施方式的根据本发明的方法。
换句话说，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)的致动方法。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该事件做出反应。基于这种构思，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，借助于滞后控制对泵进行控制，使得系统压力持续保持处于足够水平。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，当系统压力高于上阈值时，不驱动泵，并且当系统压力低于下阈值时，驱动泵。在常规操作中，阀致动与泵致动分离。每个致动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”模式中，泵被持续地驱动。阀致动暂时保持不变。这意味着阀电源或施加的阀电压保持在与“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之后，这些阀才会根据各个消耗器的目标要求启动。
附图说明
在下文中，现在参照附图对本发明进行更详细说明。
在附图中：
图1示出了用以图示根据本发明的液压系统的致动策略的状态机的图示，
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基本图示，该液压系统可以使用根据图1的致动策略被致动，
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基本图示，该液压系统也可以使用根据图1的致动策略被致动，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示出了根据现有技术设计的具有蓄压器的液压系统的基本图示。
附图本质上只是示意性的，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，被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的现有技术设计的液压系统1’相比，存在以下差异：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分支出多个分支10a、10b、10c，这些分支中的每个分支可以通过插入的阀3a、3b、3c而连接至液压消耗器6a、6b、6c(K0、K1、K2)。分配给各个消耗器6a至6c的阀3a至3c各自实施为压力调节阀/减压器。同样以典型的方式，如结合根据图3中的第二实施方式的根据本发明的另一液压系统1可以看出，为了清楚起见此处未示出的减压阀11结合在系统导轨5中，系统导轨连接至泵2的输出部4。
如从图2中还可以看出，根据本发明的液压系统1配备有由电动马达7驱动的泵2。因此，泵2经由电动马达7被操作/控制。泵2通过泵的输入部8连接至储存器9。泵2的输出部4直接连接至系统导轨5。分支10a至10c从系统导轨5延伸到阀3a至3c。特定分支10a至10c根据阀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分支出的第一分支10a可以经由第一阀3a联接至第一液压消耗器6a。沿着系统导轨5相对于第一分支10a偏移的另一第二分支10b可以经由第二阀3b联接至第二消耗器6b。又从两个第一分支10a和第二分支10b偏移的第三分支10c可以经由第三阀3c联接至第三消耗器6c。然而，根据另外的实施方式，原理上也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。
根据第二示例性实施方式的结合图3示出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设置了连接至系统导轨5的限压阀11。根据图3的液压系统1的结构中的其余结构与根据图2的液压系统1对应。
根据本发明，实现了一种用于致动根据本发明的液压系统1的方法，该方法也结合图1被特别好地示出。该方法可以通过根据图2的液压系统和根据图3的液压系统来实现。
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_req)在泵的常规操作与增强操作之间切换。
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中的现有的系统压力p_sys，并计算系统导轨5的目标压力p_sys_set。目标压力p_sys_set是表示要在系统中设定的最高压力值的值。因此，目标压力p_sys_set是来自在特定的各个消耗器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_set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温度相关变量的附加因子来计算。当系统压力p_sys低于下压力阈值p_l时，驱动泵2，并且当系统压力p_sys高于上压力阈值p_h时，关闭泵2。因此，在常规操作中，系统导轨5中的特定压力水平总是保持恒定(在下压力阈值p_l与上压力阈值p_h之间)。泵2在其关闭状态与打开状态之间切换，以保持该压力水平。
根据本发明，实现了泵2的附加的增强操作。当总功率要求Q_req超过特定功率要求时，启动该增强操作。所有消耗器6a、6b的总功率要求Q_req被确定为总功率要求。总体积流量要求Q_req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_req，v_2_req，...)的总和。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。因此，当总体积流量要求Q_req高于上体积流量阈值Q_h时，增强操作启动/常规操作停用，并且当总体积流量要求Q_req低于下体积流量阈值Q_l时，常规操作启动/增强操作停用。上体积流量阈值Q_h和下体积流量阈值Q_l各自由固定常数或温度相关和系统压力相关变量计算/导出。
在增强操作中，泵2因而被持久地驱动。如在泵2以常规操作驱动的情况下，电动马达7在增强操作中以固定(最大)电压值(/系统电压)被持久地驱动。一旦系统压力p_sys达到或超过阈值p_限制，被设计为泄压阀的阀3a、3b、3c中的每个阀至少暂时地根据特定液压消耗器6a、6b、6c的单独功率要求而以增强操作来操作。换句话说，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，特定阀3a、3b、3c用于减压。
阀3a、3b、3c通常与泵2/电动马达7的致动完全分离/独立于泵2/电动马达7的致动。
结合图1，列出了实现切换的特定值的典型计算和确定。在该图中，马达电压由U_马达表示。系统电压用U_b表示。致动特定阀3a、3b、3c的阀流量由I_阀_1(第一阀3a)、I_阀_2(第二阀3b)表示。由于特定阀3a、3b实施为泄压阀，阀流量I_阀_1、I_阀_2由根据要在阀3a、3b处实现的对应目标压力的函数(f(p_1_set)；f(p_2_set))来控制。当达到极限压力值/阈值p_极限时，阀3a、3b的致动在增强操作中被相应地切换。这产生以下数学关系：
由于使用常规的泄压阀，因而在根据阀的目标压力(p_1_set；p_2_set)与阀流量(I_阀_1；I_阀_2)之间通常存在数学关系。这意味着阀3a、3b、3c之后的压力由阀流量控制，即I_阀＝f(p_1_set)或p_1_set＝f-1(I_阀)。
为了使用图1中可视化的致动策略，必须为每个时间步长i确定以下信号值：1.对于压力界面，压力滞后控制的p_h和p_l必须用数学方法确定如下：
p_sys_set＝max(p_1_set,p_2_set,...)
p_h＝p_sys_set+dp_h
p_l＝p_sys_set+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_set。以下适用：
dp_h>dp_l>0
并且因此
p_h>p_l>p_sys_set
为了知道事件干预，即增强操作的启动是否必要，用数学方法确定Q_req、Q_h和Q_l：
Q_req＝(V_1_req+V_2_req+…)/(ti–ti-1)
其中，
V_1_req＝max[(V_1(p_1_seti)-V_1(p_1_seti-1)),0]
V_2_req＝max[(V_2(p_2_seti)-V_2(p_2_seti-1)),0]
在本发明的另一优选实施方式中，Q_req也通过数学方法确定如下：
Q_req＝(V_1_req+V_2_req+…)/(ti–ti-1)
其中，
V_1_req＝max[(V_1(p_1_seti)-V_1(p_1_acti)),0]
V_2_req＝max[(V_2(p_2_seti)-V_2(p_2_acti)),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是常数或根据函数/特性曲线取决于操作温度和p_sys_set。p_1_seti是第一液压消耗器6a在时间点i处的目标压力；p_2_seti是第二液压消耗器6b在时间i处的目标压力。因此，p_1_seti-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_seti-1是第二液压消耗器6b在时间i-1处的目标压力。p_1_acti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_acti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优选为常数，但是在另外的变型中，马达电压也使用操作温度和p_sys_set的函数/特性曲线来计算。要施加的马达电压U_b也可以根据压力调节直接产生。
换句话说，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该事件做出反应。基于这种构思，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做出改变，计算所有消耗器6a、6b、6c的总体积流量要求(Q_req)。如果该值高于上阈值Q_h，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。
为了简化常规操作和增强操作中的致动，当泵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上包含减压阀11，减压阀防止在事件干预期间过高的系统压力p_sys。
附图标记列表
1液压系统 2泵 3a第一阀 3b第二阀 3c第三阀 4输出部 5系统导轨 6a第一消耗器 6b第二消耗器 6c第三消耗器 7电动马达 8输入部 9储存器 10a第一分支 10b第二分支 10c第三分支 11减压阀

Claims (10)

1.一种用于致动机动车辆的致动装置所用的液压系统(1)的方法，其中，所述液压系统(1)具有泵(2)、多个阀(3a、3b、3c)，所述阀(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)，其中，所述泵(2)根据所述液压消耗器(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，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，并计算所述系统导轨(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，当所述系统压力低于所述下压力阈值时，驱动所述泵(2)，并且当所述系统压力高于所述上压力阈值时，关闭所述泵，
并且其中，在所述增强操作中，所述泵(2)被持久地驱动，并且一旦所述系统压力达到或超过阈值，形成为压力控制阀的所述阀(3a、3b、3c)中的每个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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少在常规操作中，所述阀(3a、3b、3c)的致动与所述泵(2)的致动分离。
3.根据权利要求1或2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常规操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上体积流量阈值和/或所述下体积流量阈值由固定常数或温度相关和/或系统压力相关变量形成。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，基于由第一液压消耗器(6a、6b、6c)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(6a、6b、6c)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，基于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。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其特征在于，在常规操作和增强操作两者中，将最大系统电压施加至对所述泵(2)进行驱动的电动马达(7)。
7.根据权利要求1至6所述的方法，其特征在于，在所述系统导轨(5)中布置有减压阀(11)。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其特征在于，所述目标压力是来自特定各个消耗器(6a、6b、6c)所需的目标消耗器压力的组的最大值。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的方法，其特征在于，基于所述目标压力使用第一载荷因子来计算所述上压力阈值，以及/或者基于所述目标压力使用第二载荷因子来计算所述下压力阈值，其中，至少一个所述载荷因子是固定常数或温度相关和/或系统压力相关变量。
10.一种用于机动车辆的液压系统(1)，其中，所述液压系统(1)被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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