DE102009054754B4

DE102009054754B4 - Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Zusatzpumpe, Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, und Hydrauliksystem mit einer solchen Vorrichtung.

Info

Publication number: DE102009054754B4
Application number: DE102009054754.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Zöllner; Bernd Allgaier; Christian Schwemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: CN102102758B; US8467947B2; CN102102758A; US20110144846A1; DE102009054754A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems eines Automatikgetriebes, wobei das Hydrauliksystem eine von einem Verbrennungsmotor (2) und / oder einem elektrischen Antriebsmotor angetriebene Hauptpumpe (1), eine elektrische Zusatzpumpe (3) und ein Systemdruckventil (16) zur Einstellung eines Systemdrucks (p_sys) umfasst, und wobei zur Gewährleistung unterschiedlicher Betriebsfunktionen die elektrische Zusatzpumpe (3) zusätzlich zur Hauptpumpe (1) das Hydrauliksystem mit einem Volumenstrom eines Betriebsmediums versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) mittels des Wertes des Systemdrucks (p_sys) in einer elektronischen Steuerungseinheit (20) bestimmt wird und wobei die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) von der elektronischen Steuerungseinheit (20) unter Berücksichtigung der gewählten Betriebsfunktion begrenzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems eines Automatikgetriebes, insbesondere in einem Hybridantriebsstrang, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, sowie ein Hydrauliksystem mit einer solchen Vorrichtung.
In Automatikgetrieben erfolgt gemeinhin das Schalten der unterschiedlichen Übersetzungsstufen durch die hydraulische Druckbeaufschlagung von Schaltelementen wie beispielsweise Kupplungen oder Bremsen. Die Schaltelemente in Verbindung mit einem Ölversorgungssystem bilden ein Hydrauliksystem. Bei einem Wechsel der Übersetzungsstufe werden in dem Hydrauliksystem bestimmte Schaltelemente vom hydraulischen Druck entlastet und andere Schaltelemente mit einem Betriebsmedium befüllt und mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt. Da sich der Wechsel der Übersetzungsstufen in einer endlichen, begrenzten Zeit vollziehen soll, muss die Befüllung der Schaltelemente entsprechend schnell erfolgen, verbunden mit einem hohen im Hydrauliksystem zu erzeugenden Volumenstrom. Der Volumenstrom wird von einer Pumpe des Ölversorgungssystems erzeugt, ebenso der hydraulische Druck zur Beaufschlagung der Schaltelemente. Hierbei ist in einem Automatikgetriebe im Allgemeinen nur eine einzige Pumpe angeordnet, welche meist als Verdrängerpumpe mit einem festen Verdrängungsvolumen ausgebildet ist. Üblicherweise ist die Verdrängerpumpe als Zahnradpumpe, bevorzugt aufgrund einer kompakten Bauweise als Innenzahnradpumpe ausgebildet. Die Pumpe dreht sich proportional mit der Eingangsdrehzahl des Getriebes, so dass der von der Pumpe geförderte Volumenstrom linear über der Eingangsdrehzahl ansteigt. Die Funktion des Volumenstroms über der Eingangsdrehzahl und wird nachfolgend auch als Förderkennlinie bezeichnet. Das Verdrängungsvolumen der Pumpe ist herkömmlicherweise so gewählt, dass der Ölbedarf des Hydrauliksystems bei allen Drehzahlen und zur Gewährleistung aller Betriebsfunktionen abgedeckt werden kann. Solche Betriebsfunktionen sind beispielsweise das Einlegen einer Übersetzungsstufe oder ein Schaltvorgang zum Wechsel der Übersetzungsstufen mit dem beschriebenen kurzzeitigen Bedarf an einem hohen Volumenstrom. Dieser Spitzenbedarf muss von der Förderkennlinie der Pumpe mit abgedeckt werden, so dass außerhalb dieser Betriebsfunktionen der geförderte Volumenstrom über dem Bedarf des Automatikgetriebes liegt und somit in Verbindung mit dem erzeugten Druck als energetischer Verlust mit entsprechenden Wirkungsgradnachteilen des Hydrauliksystems bzw. des Getriebes in Erscheinung tritt.
Bei einer möglichen Lösung dieses Problems wird das Verdrängungsvolumen der Pumpe so gering dimensioniert, dass nur der Bedarf im stationären Betrieb des Automatikgetriebes, d.h, außerhalb der Wechsel der Übersetzungsstufen, abgedeckt wird. Mit dem vergleichsweise geringen Volumenstrom wird das Automatikgetriebe geschmiert und gekühlt sowie auftretenden Leckageverluste im Hydrauliksystem ausgeglichen. Der momentane Spitzenbedarf wird zeitlich begrenzt von einer Zusatzpumpe gedeckt. Vorzugsweise erfolgt der Antrieb der Zusatzpumpe mittels eines Elektromotors, da dieser je nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet werden kann. In einem konventionellen Automatikgetriebe handelt es sich um einen zusätzlichen Elektromotor. Ist das Automatikgetriebe in einem Hybridantriebsstrang vorgesehen, in welchem auch eine als Motor wirksame elektrische Maschine angeordnet ist, kann der Antrieb der Zusatzpumpe mittels dieser erfolgen.
Um den baulichen und kostenmäßigen Aufwand gering zu halten, ist die elektrische Zusatzpumpe nicht für die im Hydrauliksystem maximal auftretenden Spitzendrücke ausgelegt. Dies kann sowohl die konstruktive Ausführung der Zusatzpumpe als auch die Dimensionierung des Elektromotors betreffen. Um eine Überlastung durch einen zu hohen Systemdruck zu vermeiden, wird nach dem Stand der Technik eine Druckleitung der elektrischen Zusatzpumpe über ein Druckbegrenzungsventil mit deren Saugleitung oder dem Getriebesumpf verbunden. Das Druckbegrenzungsventil ist so eingestellt, dass dieses öffnet sobald der Systemdruck einen noch zulässigen Druckgrenzwert übersteigt. Hierdurch wird der auf die elektrische Zusatzpumpe wirkende Druck begrenzt und eine Überlastung dieser vermieden.
Nachteile dieser Lösung sind der zur Anordnung des Druckbegrenzungsventils im Hydrauliksystem benötigte Bauraum im Getriebe und die zusätzlichen Bauteile sowie Kosten für das Druckbegrenzungsventil.
Die DE 10 2009 014 593 A1 beschreibt ein Hydrauliksteuerungssystem für Multimode-Hybridgetriebe und ein Verfahren zum Regeln desselben. Das Hydrauliksteuerungssystem umfasst eine maschinengetriebene Hauptpumpe und eine elektrisch angetriebene Hilfspumpe. Die Hauptpumpe steht mit einem Hauptregelventil in Verbindung, während die Hilfspumpe mit einem Hilfsregelventil in Verbindung steht. Mittels der Regelventile ist ein Ausgang der Hauptpumpe und der Hilfspumpe einstellbar.
Die nachveröffentlichte DE 10 2009 001 110 A1 beschreibt ein Fahrzeuggetriebe mit einer ersten und einer zweiten Ölversorgungseinheit. Die erste Ölversorgungseinheit ist zur Versorgung eines Kupplungssystems des Fahrzeuggetriebes in einem ersten Betriebszustand vorgesehen. Die zweite Ölversorgungseinheit ist zur Versorgung des Kupplungssystems in einem zweiten Betriebszustand vorgesehen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, auf einfache Art und Weise eine Überlastung der elektrischen Zusatzpumpe zu vermeiden. Insbesondere sollen hierzu keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Hydrauliksystem eines Automatikgetriebes, insbesondere für einen Hybridantrieb, umfasst eine von einem Verbrennungsmotor und / oder einem elektrischen Antriebsmotor angetriebene Hauptpumpe, eine elektrische Zusatzpumpe und ein Systemdruckventil. Das Systemdruckventil dient zur Einstellung eines Systemdrucks. Die elektrische Zusatzpumpe umfasst eine Pumpe und einen Elektromotor, wobei diese zur Gewährleistung unterschiedlicher Betriebsfunktionen zusätzlich zur Hauptpumpe das Hydrauliksystem mit einem Volumenstrom eines Betriebsmediums versorgt. Erfindungsgemäß wird demnach die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe mittels eines Wertes des Systemdrucks in einer elektronischen Steuerungseinheit bestimmt, wobei die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe von der elektronischen Steuerungseinheit unter Berücksichtigung der gewählten Betriebsfunktion begrenzt wird.
Dies hat den Vorteil, dass die Begrenzung der Belastung der elektrischen Zusatzpumpe mittels vorhandener Elemente erfolgt und somit gegenüber dem Stand der Technik ein Druckbegrenzungsventil und der damit verbundene Aufwand an Bauraum und Kosten entfallen kann. Darüber hinaus kann die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe situationsbedingt variiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Wert des Systemdrucks anhand eines in der elektronischen Steuerungseinheit abgelegten Kennfeldes in dieser errechnet, wobei in dem Kennfeld ein zur Ansteuerung des Systemdruckventils erforderlicher Stromwert und ein sich bei dem Stromwert einstellender Wert des Systemdrucks einander zugeordnet sind. Als weitere Möglichkeit können der Stromwert und der Wert des Systemdrucks mittels einer mathematischen Funktion miteinander in Beziehung stehen, so dass der jeweilige Systemdruck aus dem Stromwert errechnet werden kann.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Wert des Systemdrucks mittels eines Drucksensors gemessen wird. Bevorzugt kann der Drucksensor in einer Verbraucherleitung zwischen dem Systemdruckventil und dem Verbraucher angeordnet sein. Dem Nachteil des zusätzlich erforderlichen Drucksensors steht der Vorteil einer direkten Messung des Systemdrucks entgegen.
Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass die mittels einer Eingabeeinheit gewählte Betriebsfunktion in der elektronischen Steuerungseinheit erfasst wird und ein in dieser errechneter oder mittels des Drucksensors gemessener Systemdruck in der elektronischen Steuerungseinheit mit einem dort abgelegten definierten Druckgrenzwert verglichen wird. Hierbei gibt der definierte Druckgrenzwert in Verbindung mit einer unendlichen Belastungsdauer die maximal zulässige Belastung der elektrischen Zusatzpumpe an.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektronische Steuerungseinheit zur Begrenzung der Belastung der elektrischen Zusatzpumpe mittels einer Ansteuerung des Systemdruckventils den auf die elektrische Zusatzpumpe wirkenden Systemdruck auf oder unter den definierten Druckgrenzwert begrenzt. Die Absenkung des Drucks mittels des ohnehin vorhandenen Systemdruckventils erübrigt hierbei den zusätzlichen Einsatz eines Druckbegrenzungsventils.
Außerdem ist es möglich, dass die elektronische Steuerungseinheit zur Begrenzung der Belastung der elektrischen Zusatzpumpe die Einschaltdauer, und damit die Belastungsdauer, der elektrischen Zusatzpumpe begrenzt. Hierdurch ist es der elektrischen Zusatzpumpe vorteilhafter weise möglich, kurzzeitig einen Systemdruck oberhalb des definierten Druckgrenzwertes aufzubauen, falls die betreffende Betriebsfunktion dies erfordert. Die Einschaltdauer wird unter Berücksichtigung des Wertes des Systemdrucks gewählt.
Darüber hinaus ist es möglich, dass sowohl die Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe als auch der Systemdruck begrenzt wird, wobei dies von der gewählten Betriebsfunktion abhängig ist.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass für eine erste Betriebsfunktion, in welcher zum Einlegen eines Ganges mindestens ein hydraulisches Betätigungselement in einer begrenzten Zeit zu befüllen ist, bei einem Systemdruck, dessen Wert größer ist als der definierte Druckgrenzwert die elektrische Zusatzpumpe erst dann von der elektronischen Steuerungseinheit eingeschaltet wird, wenn die elektronische Steuerungseinheit den Systemdruck durch Ansteuern des Systemdruckventils unter oder auf den definierten Druckgrenzwert eingestellt hat.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass während der ersten Betriebsfunktion die elektronische Steuerungseinheit die elektrische Zusatzpumpe abschaltet, falls der Systemdruck infolge einer Fehlfunktion in der Ansteuerung des Systemdruckventils über den definierten Druckgrenzwert ansteigt. Durch die Erfassung des Systemdrucks kann somit im Gegensatz zum Stand der Technik eine fehlerhafte Situation erkannt und ein Einschalten der elektrischen Zusatzpumpe verhindert werden.
Eine weitere Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass für eine zweite Betriebsfunktion, bei welcher mindestens ein hydraulisches Schaltelement während eines Gangwechsels befüllt wird, die elektronische Steuerungseinheit die elektrische Zusatzpumpe unabhängig von der Höhe des Systemdrucks einschaltet. Falls hierbei der Wert des Systemdrucks größer ist als der definierte Druckgrenzwert, wird von der elektronischen Steuerungseinheit zur Begrenzung der Belastung der elektrischen Zusatzpumpe deren Einschaltdauer begrenzt. Im Gegensatz zu dem den Stand der Technik bildenden Druckbegrenzungsventil ist eine situationsbedingte Anhebung des Systemdrucks möglich um eine Betriebsfunktion zu erfüllen und gleichzeitig durch die Begrenzung der Einschaltdauer eine Überlastung der elektrischen Zusatzpumpe zu vermeiden. Mit einem Druckbegrenzungsventil nach dem Stand der Technik wäre die zweite Betriebsfunktion nicht zu erfüllen gewesen, da der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils etwa konstant ist und deshalb die gewählte Betriebsfunktion nicht berücksichtigen kann.
In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltungsform vor, dass die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe von einer Belastungskenngröße, in welche der Systemdruck und die Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe einfließen, beschrieben wird. Weiterhin wird in der elektronischen Steuerungseinheit die zulässige Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe aus einem dort abgelegten zulässigen Maximalwert der Belastungskenngröße und dem Wert des in der elektronischen Steuerungseinheit errechneten oder mittels des Drucksensors gemessenen Systemdrucks errechnet.
Alternativ hierzu ist es möglich, dass bei der zweiten Betriebsfunktion in der elektronischen Steuerungseinheit die zulässige Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe aus einem dort abgelegten Kennfeld, in welchem dem Wert des Systemdrucks eine maximale Einschaltdauer zugeordnet ist, ermittelt wird. Hierdurch ist es vorteilhafter weise möglich, je nach den Anforderungen der unterschiedlichen Betriebsfunktionen bei angepasster Einschaltdauer die Höhe des Systemdrucks zu steigern.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mittels einer Eingabeeinheit gewählte Betriebsfunktion durch eine Signalleitung an die elektronische Steuerungseinheit gemeldet wird. Die elektronische Steuerungseinheit kann das Systemdruckventil durch eine erste Steuerleitung und den Elektromotor der elektrischen Zusatzpumpe durch eine zweite Steuerleitung ansteuern. Wird der Systemdruck mittels eines Drucksensors direkt gemessen, so wird dessen Signal durch eine weitere Signalleitung zur elektronischen Steuerungseinheit geleitet wird und in dieser erfasst.
In diesem Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung einer Vorrichtung vor, dass ein Drucksensor durch eine erste Signalleitung und eine Eingabeeinheit durch eine zweite Signalleitung mit einer elektronischen Steuerungseinheit verbunden ist. Weiterhin ist die elektronische Steuerungseinheit zum Ansteuern eines Systemdruckventils mit diesem durch eine erste Steuerleitung und durch eine zweite Steuerleitung zu dessen Ansteuerung mit einem Elektromotor verbunden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst ein Hydrauliksystem eines Automatikgetriebes in einem Hybridantriebantriebsstrang die beschriebene Vorrichtung und wird nach dem beschriebenen Verfahren betrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems nach dem Stand der Technik und
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.

1 zeigt ein Hydrauliksystem eines Automatgetriebes nach dem Stand der Technik. Das Hydrauliksystem umfasst eine Hauptpumpe 1 und eine elektrische Zusatzpumpe 3. Die Hauptpumpe 1 wird mechanisch von einem Verbrennungsmotor 2 angetrieben, der zum Antrieb des Fahrzeugs dient. Alternativ wäre auch ein Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs denkbar oder eine Kombination beider Motorarten. Die Hauptpumpe 1 kann als Verdrängerpumpe, insbesondere als Zahnradpumpe, ausgebildet sein. Von den möglichen Ausgestaltungsformen einer Zahnradpumpe als Innen- oder Außenzahnradpumpe wird in einem Automatikgetriebe der Einsatz einer Innenzahnradpumpe aus Gründen derer kompakten Bauweise bevorzugt. Die elektrische Zusatzpumpe 3 umfasst eine Pumpe 4 und einen diese antreibenden Elektromotor 5, wobei die Pumpe 4 ebenfalls vorzugsweise als Verdrängerpumpe ausgebildet ist.
Die Hauptpumpe 1 saugt ein im Getriebesumpf 9 bevorratetes Betriebsmedium, vorzugsweise Öl, durch eine Saugleitung 6, einen Filter 7 und eine Saugleitung 8 an und fördert dieses durch eine Druckleitung 10, ein Rückschlagventil 13, eine Druckleitung 18 und ein Systemdruckventil 16 in eine Verbraucherleitung 17 und damit zu einem Verbraucher 27. Der Verbraucher 27 ist ein Schaltelement bzw. eine Gruppe von Schaltelementen, welche vorzugsweise als hydraulisch betätigbare Kupplungen oder Bremsen ausgeführt sind. Die Schaltelemente in diesem Beispiel dienen zum Schalten der unterschiedlichen Übersetzungsstufen des Automatikgetriebes. Das Systemdruckventil 16 stellt hierbei in der Verbraucherleitung 17 und damit dem Verbraucher 27 einen Systemdruck p_sys ein, welcher je nach Höhe des zu übertragenden Antriebsmoments variieren kann.
Die elektrische Zusatzpumpe 3 wird nur dann betrieben, wenn die Hauptpumpe 1 den Bedarf des Automatgetriebes an Volumenstrom des Betriebsmediums nicht mehr decken kann. Der Wert des Bedarfs an zusätzlichem Volumenstrom wird einem in der elektronischen Steuerungseinheit 20 abgelegten Leckagemodell entnommen, in welchem beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Betriebsmediums oder dessen Drucks ein entsprechender, zur Erfüllung einer jeweiligen Betriebsfunktion erforderlicher, Volumenstromwert ermittelt wird. Die Einschaltschwelle der elektrischen Zusatzpumpe 3 hängt somit von mehreren Einflussparametern ab. Die gewünschte Betriebsfunktion wird in einer Eingabeeinheit 26 gewählt und durch eine Signalleitung 23 an eine elektronische Steuerungseinheit 20 geleitet. Die Eingabeeinheit 26 kann ein Fahrschalter, Wählhebel oder ein Sensor für die Gaspedalverstellung sein. Die betreffende Betriebsfunktion kann beispielsweise eine gewünschte Hochschaltung sein, bei welcher zum schnellen Befüllen eines Verbrauchers 27, in diesem Falle einer hydraulischen Kupplung, ein kurzzeitig hoher Volumenstrom an Betriebsmedium benötigt wird. Nach dem Erkennen der gewünschten Betriebsfunktion steuert die elektronische Steuerungseinheit 20 durch eine Steuerleitung 25 den Elektromotor 5 an und schaltet die elektrische Zusatzpumpe 3 ein. Die Pumpe 4 saugt darauf hin parallel zur Hauptpumpe 1 das Betriebsmedium aus dem Ölsumpf 9 durch eine Saugleitung 11, den Filter 7 und die Saugleitung 8 an und fördert dieses durch eine Druckleitung 18, ein Rückschlagventil 14 und eine Druckleitung 19 in die Verbraucherleitung 17 und damit zu dem Verbraucher 27.
Der Systemdruck p_sys wirkt nicht nur beim Verbraucher 27 und in der Verbraucherleitung 17 sondern auch in der Druckleitung 19. Um von der elektrischen Zusatzpumpe 3 einen zusätzlichen Volumenstrom von Betriebsmedium zum Verbraucher 27 zu fördern, muss das Rückschlagventil 14 geöffnet sein. Dies ist nur möglich wenn die elektrische Zusatzpumpe 3 einen Druck erzeugt, der höher ist als der Systemdruck p_sys. Ist der Systemdruck p_sys jedoch höher als ein für die Zusatzpumpe 3 definierter Druckgrenzwert, würde der von der elektrischen Zusatzpumpe 3 erzeugte Druck den definierten Druckgrenzwert übersteigen, was zu einer Schädigung der elektrischen Zusatzpumpe 3 führen kann. Der definierte Druckgrenzwert ist bei einer unendlichen Belastungsdauer der maximal zulässige auf die elektrische Zusatzpumpe 3 wirkende Druck, bzw. die maximal zulässige Belastung der elektrischen Zusatzpumpe 3.
Um eine Überlastung der elektrischen Zusatzpumpe 3 zu vermeiden, ist der Druck in der Druckleitung 18 mittels eines Druckbegrenzungsventils 15 auf den Betrag des definierten Druckgrenzwertes begrenzt. Das Druckbegrenzungsventil 15 ist hierbei zwischen der Druckleitung 18 und der Saugleitung 11 angeordnet und öffnet bei Überschreitung des definierten Druckgrenzwertes, wodurch das Betriebsmedium von der Druckleitung 18 zurück in die Saugleitung 11 geführt wird. Das Druckbegrenzungsventil 15 und die zu dessen Anordnung erforderlichen Leitungen und Abzweigungen bedeuten nachteiligerweise einen zusätzlichen Aufwand an Bauteilen und Bearbeitungsschritten und damit zusätzliche Kosten. Zudem erfordern die zusätzlichen Bauteile Bauraum.
2 zeigt schematisch dargestellt ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem, bei welchem das Druckbegrenzungsventil 15 und damit auch die Verbindung der Druckleitung 18 mit der Saugleitung 11 entfällt.
Stattdessen wird die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe 3 von der elektronischen Steuerungseinheit 20 auf folgende Weise begrenzt: die elektronische Steuerungseinheit 20 erfasst den Systemdruck p_sys, wobei die Erfassung auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen kann.
Die erste Möglichkeit der Erfassung des Systemdrucks p_sys ist die Erfassung des von der elektronischen Steuerungseinheit 20 an das Systemdruckventil 16 ausgegebenen Stromwerts, mit welchem das elektromagnetisch wirkende Systemdruckventil 16 einen bestimmten Systemdruck p_sys einstellt. Stromwert und Systemdruck p_sys sind in einer Ventilkennlinie fest einander zugeordnet, so dass bei Kenntnis des Wertes des Stroms, der auf das Systemdruckventil 16 wirkt, auch der entsprechende sich einstellende Wert des Systemdrucks p_sys bekannt ist. Stromwert und Systemdruck p_sys können auch durch eine mathematische Funktion miteinander verknüpft sein.
Die zweite Möglichkeit der Erfassung des Systemdrucks p_sys ist dessen direkte Messung mittels eines Drucksensors 21 in der Verbraucherleitung 17 wie in 2 dargestellt. Alternativ hierzu ist auch eine Anordnung des Drucksensors 21 an der Kupplung 27 oder in der Druckleitung 19 oder verbraucherseitig am Systemdruckventil 16 möglich. Das Messsignal des Drucksensors 21 wird durch eine Signalleitung 22 zur elektronischen Steuerungseinheit 20 geleitet und in dieser erfasst. Dem zusätzlichen Aufwand eines Drucksensors 21 steht hierbei der Vorteil einer direkten Erfassung des Systemdrucks p_sys entgegen.
Durch eine Signalleitung 23 erkennt die elektronische Steuerungseinheit 20 die in der Eingabeeinheit 26 eingestellte Betriebsfunktion. Durch eine Steuerleitung 24 kann die elektronische Steuerungseinheit 20 das Systemdruckventil 16 ansteuern und damit den Systemdruck p_sys verändern. Durch eine Steuerleitung 25 kann die elektronische Steuerungseinheit 20 den Elektromotor 5 der elektrischen Zusatzpumpe 3 ansteuern, bzw. ein- und ausschalten. Es ist auch denkbar, dass die elektronische Steuerungseinheit 20 bei einer entsprechenden Ausbildung des Elektromotors 5 zusätzlich zum Ein- und Ausschalten dessen Drehzahl verändern kann.
Ist es nun zur Erfüllung der gewünschten Betriebsfunktion erforderlich, dem Verbraucher 27 einen zusätzlichen Volumenstrom aus der elektrischen Zusatzpumpe 3 zuzuführen, so wird zunächst in der elektronischen Steuerungseinheit 20 der Systemdruck p_sys mittels der beiden oben genannten Möglichkeiten abgefragt und mit dem Wert des definierten Druckgrenzwertes, der in der elektronischen Steuerungseinheit 20 abgelegt ist, verglichen. Nach einem Vergleich des Systemdrucks p_sys wird die elektrische Zusatzpumpe 3 bei einer Volumenstromanforderung immer eingeschaltet, wenn der Wert des Systemdrucks p_sys kleiner oder gleich dem definierten Druckgrenzwert ist. Liegt der Systemdruck p_sys über dem definierten Druckgrenzwert, wirkt die elektronische Steuerungseinheit 20 je nach geforderter Betriebsfunktion auf unterschiedliche Art auf das Hydrauliksystem.
Für eine von der elektronischen Steuerungseinheit 20 erkannten ersten Betriebsfunktion, wie beispielsweise das Befüllen einer oder mehrerer Kupplungen zum Einlegen eines Ganges im Leerlauf eines Automatgetriebes, wird ein zusätzlicher Volumenstrom bei niedrigem Systemdruck p_sys benötigt. Ist der gemessene Systemdruck p_sys höher als der definierte Druckgrenzwert, so betätigt die elektronische Steuerungseinheit 20 zunächst durch die Steuerleitung 24 das Systemdruckventil 16 und senkt damit den Systemdruck p_sys auf oder unter den definierten Druckgrenzwert ab. Bis sich der gewünschte Systemdruck p_sys eingestellt hat ist die elektrische Zusatzpumpe 3 durch das Rückschlagventil 14 vom Systemdruck p_sys getrennt und dadurch geschützt. Erst nach der Absenkung des Systemdrucks p_sys schaltet die elektronische Steuerungseinheit 20 durch die Steuerleitung 25 den Elektromotor 5 der elektrischen Zusatzpumpe 3 ein, so dass das Betriebsmedium in die Verbraucherleitung 17 und damit zum Verbraucher 27 gefördert wird.
Tritt eine Fehlfunktion auf und der Systemdruck p_sys konnte bei der gewählten ersten Betriebsfunktion nicht unter den definierten Druckgrenzwert abgesenkt werden, so wird der Elektromotor 5 nicht von der elektronischen Steuerungseinheit 20 eingeschaltet.
Die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe 3 im Betrieb ist eine Überlagerung aus einer auf die Pumpe 4 wirkenden Druckkraft, in diesem Falle des Systemdrucks p_sys, und der Wirkungsdauer dieser Druckkraft auf die Pumpe 4, bzw. die elektrische Zusatzpumpe 3. Die Wirkungsdauer wird auch als Belastungsdauer bezeichnet und entspricht der Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe 3. Liegt beispielsweise die Belastungsdauer über einer bestimmten Obergrenze, so darf der Druck einen definierten Druckgrenzwert nicht übersteigen. Wird hingegen der definierte Druckgrenzwert überschritten, so muss die Einschaltdauer kleiner als ein kritischer Grenzwert sein. Zum Schutz der elektrischen Zusatzpumpe 3 vor einer Überlastung darf eine sich aus Systemdruck p_sys und Einschaltdauer ergebende Belastungskenngröße einen zulässigen Maximalwert nicht überschreiten.
In der elektronischen Steuerungseinheit 20 ist eine Zuordnung von der Höhe des Systemdrucks p_sys zu der zulässigen Belastungsdauer als Kennlinie oder Wertetabelle abgelegt. Unter Berücksichtigung der gewählten Betriebsfunktion und des in der elektronischen Steuerungseinheit 20 erfassten Systemdrucks p_sys wird eine zulässige Belastungsdauer ermittelt.
Als Alternative hierzu kann in der elektronischen Steuerungseinheit 20 die maximal zulässige Einschaltdauer mittels einer Funktion aus dem gemessenen Systemdruck p_sys unter Berücksichtigung der erkannten Betriebsfunktion berechnet werden.
Für eine zweite Betriebsfunktion, wie beispielsweise beim Befüllen und Schließen der Kupplung 27 bei einem Gangwechsel, wird kurzzeitig ein zusätzlicher Volumenstrom benötigt, wobei der Systemdruck p_sys je nach Höhe des zu übertragenden Moments über dem definierten Druckgrenzwert liegen kann. Die elektrische Zusatzpumpe 3 kann hier nach dem Erkennen der gewählten Betriebsfunktion trotz des überhöhten Systemdrucks p_sys eingeschaltet werden, allerdings nur für eine begrenzte Einschaltdauer. Mit dem Einschalten des Elektromotors 5 der elektrischen Zusatzpumpe 3 wird eine Zeitschalteinrichtung gestartet, welche nach dem Erreichen der für diesen Systemdruck p_sys maximal zulässigen Einschaltdauer den Elektromotor 5 abschaltet. Die zulässige Einschaltdauer ist hierbei so gewählt, dass die sich ergebende Belastungskenngröße unterhalb eines kritischen Wertes bleibt und so die elektrische Zusatzpumpe 3 trotz der kurzzeitigen Drucküberhöhung keinen Schaden nimmt.
Kann die Kupplung 27 nicht innerhalb der zulässigen Einschaltdauer befüllt werden, verlängert sich der Befüllvorgang, da nach Ende der Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe 3 die Hauptpumpe 1 alleine den Volumenstrom zur Befüllung fördern muss. Vorteilhafterweise sollte der Förderstrom der elektrischen Zusatzpumpe 3 so bemessen sein, dass der Befüllvorgang für die Kupplung 27 innerhalb der für den jeweiligen Systemdruck p_sys zulässigen Einschaltdauer abgeschlossen werden kann.
Wird die elektrische Zusatzpumpe 3 ausgeschaltet, wirkt der Systemdruck p_sys schließend auf das Rückschlagventil 14, wodurch die elektrische Zusatzpumpe 3 nicht mehr mit dem Systemdruck p_sys beaufschlagt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Hauptpumpe
2: Verbrennungsmotor
3: elektrische Zusatzpumpe
4: Pumpe
5: Elektromotor
6: Saugleitung
7: Filter
8: Saugleitung
9: Getriebesumpf
10: Druckleitung
11: Saugleitung
12: Druckleitung
13: Rückschlagventil
14: Rückschlagventil
15: Druckbegrenzungsventil
16: Systemdruckventil
17: Verbraucherleitung
18: Druckleitung
19: Druckleitung
20: elektronische Steuerungseinheit
21: Drucksensor
22: Signalleitung
23: Signalleitung
24: Steuerleitung
25: Steuerleitung
26: Eingabeeinheit
27: Verbraucher
p_sys: Systemdruck

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems eines Automatikgetriebes, wobei das Hydrauliksystem eine von einem Verbrennungsmotor (2) und / oder einem elektrischen Antriebsmotor angetriebene Hauptpumpe (1), eine elektrische Zusatzpumpe (3) und ein Systemdruckventil (16) zur Einstellung eines Systemdrucks (p_sys) umfasst, und wobei zur Gewährleistung unterschiedlicher Betriebsfunktionen die elektrische Zusatzpumpe (3) zusätzlich zur Hauptpumpe (1) das Hydrauliksystem mit einem Volumenstrom eines Betriebsmediums versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) mittels des Wertes des Systemdrucks (p_sys) in einer elektronischen Steuerungseinheit (20) bestimmt wird und wobei die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) von der elektronischen Steuerungseinheit (20) unter Berücksichtigung der gewählten Betriebsfunktion begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Systemdrucks (p_sys) anhand eines in der elektronischen Steuerungseinheit (20) abgelegten Kennfeldes in dieser errechnet wird, wobei in dem Kennfeld ein zur Ansteuerung des Systemdruckventils (16) erforderlicher Stromwert und ein sich bei dem Stromwert einstellender Wert des Systemdrucks (p_sys) einander zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Systemdrucks (p_sys) mittels eines Drucksensors (21) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels einer Eingabeeinheit (26) gewählte Betriebsfunktion in der elektronischen Steuerungseinheit (20) erfasst wird und der Systemdruck (p_sys) in der elektronischen Steuerungseinheit (20) mit einem dort abgelegten definierten Druckgrenzwert verglichen wird, wobei der definierte Druckgrenzwert in Verbindung mit einer unendlichen Belastungsdauer die maximal zulässige Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) angibt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungseinheit (20) zur Begrenzung der Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) mittels einer Ansteuerung des Systemdruckventils (16) den auf die elektrische Zusatzpumpe (3) wirkenden Systemdruck (p_sys) auf oder unter den definierten Druckgrenzwert begrenzt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungseinheit (20) zur Begrenzung der Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) eine Einschaltdauer, und damit eine Belastungsdauer, der elektrischen Zusatzpumpe (3) begrenzt, wobei die Einschaltdauer unter Berücksichtigung des Wertes des Systemdrucks (p_sys) gewählt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für eine erste Betriebsfunktion, in welcher zum Einlegen eines Ganges mindestens ein hydraulisches Betätigungselement (27) in einer begrenzten Zeit zu befüllen ist, bei einem Systemdruck (p_sys), dessen Wert größer ist als ein definierter Druckgrenzwert, die elektrische Zusatzpumpe (3) erst dann von der elektronischen Steuerungseinheit (20) eingeschaltet wird, wenn die elektronische Steuerungseinheit (20) den Systemdruck (p_sys) durch Ansteuern des Systemdruckventils (16) unter oder auf den definierten Druckgrenzwert eingestellt hat.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der ersten Betriebsfunktion die elektronische Steuerungseinheit (20) die elektrische Zusatzpumpe (3) abschaltet, falls der Systemdruck (p_sys) infolge einer Fehlfunktion in der Ansteuerung des Systemdruckventils (16) über den definierten Druckgrenzwert ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine zweite Betriebsfunktion, bei welcher mindestens ein hydraulisches Schaltelement (27) während eines Gangwechsels befüllt wird, die elektronische Steuerungseinheit (20) die elektrische Zusatzpumpe (3) unabhängig von der Höhe des Systemdrucks (p_sys) einschaltet und die Einschaltdauer begrenzt falls der Wert des Systemdrucks (p_sys) größer ist als ein definierter Druckgrenzwert.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung der elektrischen Zusatzpumpe (3) von einer Belastungskenngröße, in welche der Systemdruck (p_sys) und die Einschaltdauer der elektrische Zusatzpumpe (3) einfließen, beschrieben wird und dass in der elektronischen Steuerungseinheit (20) bei der zweiten Betriebsfunktion die zulässige Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe (3) aus einem dort abgelegten zulässigen Maximalwert der Belastungskenngröße und dem Wert des in der elektronischen Steuerungseinheit (20) erfassten Systemdrucks (p_sys) errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Betriebsfunktion in der elektronischen Steuerungseinheit (20) die zulässige Einschaltdauer der elektrischen Zusatzpumpe (3) aus einem dort abgelegten Kennfeld, in welchem dem Wert des Systemdrucks (p_sys) eine maximale Einschaltdauer zugeordnet ist, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels einer Eingabeeinheit (26) gewählte Betriebsfunktion durch eine Signalleitung (23) an die elektronische Steuerungseinheit (20) gemeldet wird, und dass die elektronische Steuerungseinheit (20) das Systemdruckventil (16) durch eine erste Steuerleitung (24) und einen Elektromotor (5) der elektrischen Zusatzpumpe (3) durch eine zweite Steuerleitung (25) ansteuern kann.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeeinheit (26) durch eine Signalleitung (23) mit einer elektronischen Steuerungseinheit (20) verbunden ist, und dass die elektronische Steuerungseinheit (20) zum Ansteuern eines Systemdruckventils (16) mit diesem durch eine erste Steuerleitung (24) verbunden ist und durch eine zweite Steuerleitung (25) zum Ansteuern eines Elektromotors (5) der elektrischen Zusatzpumpe (3) diesem verbunden ist.
Hydrauliksystem eines Automatikgetriebes in einem Hybridantriebantriebsstrang, umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 13.