DE102011016998A1 - Hydraulisches Speichersystem und Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Speichesystems - Google Patents
Hydraulisches Speichersystem und Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Speichesystems Download PDFInfo
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Speichersystem mit einem Druckspeicher, der mittels einer elektrisch angetriebenen Pumpe über ein Speicherladeventil aufgeladen wird, das so zwischen die Pumpe und den Druckspeicher geschaltet ist, dass die Pumpe entweder in den Druckspeicher oder zu mindestens einem Verbraucher fördert. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen hydraulischen Speichersystems.
- Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 042 157 A1 ist eine Hydraulikanordnung zum Steuern eines Getriebes mit einer hydraulischen Energiequelle, einem Energiespeicher und einem Ladeventil bekannt. Aus der deutschen PatentschriftDE 33 47 637 C2 ist ein druckabhängiges Vorsteuerventil einer Speicherladevorrichtung bekannt. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Speichersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
- Die Aufgabe ist bei einem hydraulisches Speichersystem mit einem Druckspeicher, der mittels einer elektrisch angetriebenen Pumpe über ein Speicherladeventil aufgeladen wird, das so zwischen die Pumpe und den Druckspeicher geschaltet ist, dass die Pumpe entweder in den Druckspeicher oder zu mindestens einem Verbraucher fördert, dadurch gelöst, dass das Speicherladeventil als passives Speicherladeventil ausgeführt ist, das, unabhängig von einem Betrieb der Pumpe, in Abhängigkeit von einer einstellbaren Druckgrenze entweder in einem ersten Zustand eine Verbindung zu dem Druckspeicher oder in einem zweiten Zustand eine Verbindung zu dem Verbraucher freigibt. Der Druckspeicher dient vorzugsweise zum Ansteuern einer Aktorik eines Getriebes. Bei dem mindestens einen Verbraucher handelt es sich zum Beispiel um eine Kühlung, insbesondere eine Kupplungskühlung. Zur Kühlung wird die Kupplung, die dem Getriebe vorgeschaltet ist, mit einem Kühlmedium, insbesondere Kühlöl, versorgt. Das hydraulische Speichersystem ist vorzugsweise in eine hydraulische Steuerung für das Getriebe implementiert.
- Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Speichersystems mit einem Druckspeicher, der mittels einer elektrisch angetriebenen Pumpe über ein Speicherladeventil aufgeladen wird, das so zwischen die Pumpe und den Druckspeicher geschaltet ist, dass die Pumpe entweder in den Druckspeicher oder zu mindestens einem Verbraucher fördert, alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass mindestens ein Betriebsparameter eines elektrischen Antriebsmotors der Pumpe erfasst und verwendet wird, um festzustellen, ob sich das Speicherladeventil im ersten oder zweiten Zustand befindet. In dem ersten Zustand des Speicherladeventils muss die Pumpe zum Aufladen des Druckspeichers gegen einen höheren Druck fördern als in dem zweiten Zustand, in welchem zum Beispiel eine Kupplungskühlung mit Kühlöl versorgt wird. Demzufolge wird zum Antrieb der Pumpe im ersten Zustand des Speicherladeventils mehr Energie benötigt als im zweiten Zustand. Diese Energiedifferenz kann auf einfache Art und Weise über einen Betriebsparameter des elektrischen Antriebsmotors erfasst und/oder überwacht werden.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der von dem elektrischen Antriebsmotor der Pumpe verbrauchte elektrische Strom erfasst wird, um festzustellen, ob sich das Speicherladeventil im ersten oder zweiten Zustand befindet. Aus dem elektrischen Stromverbrauch des Antriebsmotors der Pumpe kann darauf geschlossen werden, ob die Pumpe gegen einen hohen Druck oder gegen einen niedrigen Druck fördert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antriebsmotor der Pumpe bedarfsabhängig eingeschaltet wird. Solange der Druckspeicher ausreichend aufgeladen ist, kann der elektrische Antriebsmotor der Pumpe abgeschaltet bleiben. Der elektrische Antriebsmotor der Pumpe wird vorzugsweise erst beziehungsweise nur dann eingeschaltet, wenn der Ladedruck in dem Druckspeicher einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet oder eine Volumenanforderung der Kühlung erfolgt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines Rechenmodells ermittelt wird, ob und/oder wann der elektrische Antriebsmotor der Pumpe eingeschaltet wird. Wenn sich das Speicherladeventil in seinem zweiten Zustand befindet, kann der elektrische Antriebsmotor der Pumpe in der Regel länger abgeschaltet bleiben als im ersten Zustand des Speicherladeventils. Die Verwendung des Rechenmodells liefert den Vorteil, dass ein Drucksensor zur Überwachung des Ladedrucks des Druckspeichers entfallen kann.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmodell dadurch adaptiert wird, dass der elektrische Antriebsmotor der Pumpe temporär kurz eingeschaltet wird, um den Betriebsparameter des elektrischen Antriebsmotors der Pumpe zu erfassen. Dadurch kann das Rechenmodell für die Entleerung des Druckspeichers in einem Fahrzeugbetrieb überwacht und gegebenenfalls korrigiert werden. Dabei wird vorzugsweise der Stromverbrauch des elektrischen Antriebsmotors der Pumpe ausgewertet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antriebsmotor der Pumpe immer dann temporär kurz eingeschaltet wird, wenn sich aus dem Rechenmodell ergibt, dass sich der Druckspeicher in einem Mindestladezustand befindet. Es wird also ein Test durchgeführt, ob sich das Speicherladeventil in seinem ersten Zustand befindet, der auch als Ladezustand bezeichnet wird.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherladeventil so abgestimmt ist, dass es vor einem Erreichen des Mindestladezustands des Druckspeichers in seinen ersten Zustand schaltet. Die einstellbare Druckgrenze des passiven Speicherladeventils hängt von dem Druck des Druckspeichers in dessen Mindestladezustand ab.
- Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Getriebesteuerung mit einem vorab beschriebenen hydraulischen Speichersystem, das insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren betrieben wird.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
- In der einzigen beiliegenden Figur ist ein erfindungsgemäßes hydraulisches Speichersystem in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt.
- In der beiliegenden
1 ist ein erfindungsgemäßes hydraulisches Speichersystem1 mit einem Druckspeicher3 dargestellt. Der Druckspeicher3 dient dazu, eine Aktorik4 zur Getriebesteuerung mit Hydraulikdruck zu versorgen. Das hydraulische Speichersystem1 umfasst des Weiteren einen hydraulischen Verbraucher5 . Bei dem hydraulischen Verbraucher5 handelt es sich zum Beispiel um eine Kupplungskühlung. Zur Kupplungskühlung wird ein deutlich geringerer Hydraulikdruck benötigt als zur Ansteuerung der Aktorik4 . - Das hydraulische Speichersystem
1 umfasst eine Pumpe10 , die durch einen Elektromotor14 angetrieben ist. Die als Hydraulikpumpe ausgeführte Pumpe10 saugt an einer Eingangsseite Hydraulikmedium an, das in der Pumpe10 mit Druck beaufschlagt wird. Zwischen einen Ausgang der Pumpe10 und die Aktorik4 beziehungsweise den Verbraucher5 ist ein Speicherladeventil20 geschaltet. Über das Speicherladeventil20 kann der Ausgang der Pumpe10 entweder mit dem Druckspeicher3 beziehungsweise der Aktorik4 oder mit dem Verbraucher5 verbunden werden. - Das Speicherladeventil
20 umfasst ein als 3/2-Wegeventil ausgeführtes Schaltventil24 mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Pumpe10 verbunden ist. Ein erster Ausgang des Schaltventils24 ist unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils26 und eines hydraulischen Widerstands28 mit dem Druckspeicher3 beziehungsweise der Aktorik4 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Schaltventils24 ist mit dem Verbraucher5 verbunden. - Der hydraulische Widerstand
28 ist zum Beispiel als Drossel ausgeführt. Ein weiteres Rückschlagventil30 ist parallel zu dem hydraulischen Widerstand28 geschaltet. Die beiden Rückschlagventile26 ,30 können nur gegen eine Rückschlagfederkraft in einer Strömungsrichtung zum Druckspeicher3 beziehungsweise zu der Aktorik4 hin durchströmt werden. Die Rückschlagventile26 ,30 verhindern ein Rückströmen von Hydraulikmedium aus dem Druckspeicher3 . - Das Schaltventil
24 ist über eine erste Steuerleitung31 mit dem Druck angesteuert, der zwischen den beiden Rückschlagventilen26 und30 beziehungsweise dem Rückschlagventil26 und dem hydraulischen Widerstand28 herrscht. Über eine zweite Steuerleitung32 ist das Schaltventil24 mit dem Druck nach dem hydraulischen Widerstand28 angesteuert. Durch eine Feder ist das Schaltventil24 in seine in1 dargestellte Schaltstellung vorgespannt, in welcher der Ausgang der Pumpe10 mit dem Druckspeicher3 beziehungsweise der Aktorik4 verbunden ist. - Das Speicherladeventil
20 ist als passives Speicherladeventil ausgeführt, das entweder den in1 dargestellten ersten Zustand einnimmt, in welchem der Druckspeicher3 aufgeladen wird, oder einen zweiten Zustand, in welchem der Verbraucher5 , das heißt die Kupplungskühlung, mit Kühlöl versorgt wird. Der erste Zustand des Speicherladeventils20 wird auch als Ladezustand bezeichnet. Der zweite Zustand des Speicherladeventils20 wird auch als Kühlzustand bezeichnet. - Das passive Speicherladeventil
20 ändert seinen Zustand von Kühlen auf Laden in Abhängigkeit von einer eingestellten Druckgrenze, und zwar unabhängig davon, ob die Pumpe10 beziehungsweise der Elektromotor14 eingeschaltet ist oder nicht. Aufgrund der unterschiedlichen Ströme für den Elektromotor14 beim Anlaufen gegen einen hohen Speicherdruck oder gegen einen niedrigen Kühldruck kann festgestellt werden, in welchem Zustand sich das Speicherladeventil20 gerade befindet. - Das Einschalten des Elektromotors
14 wird gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung über ein Rechenmodell gesteuert. Dieses Rechenmodell kann in einem Fahrbetrieb adaptiert werden, indem der Elektromotor14 temporär kurz anläuft, wobei der vom Elektromotor14 verbrauchte Motorstrom bewertet wird. Dieses temporäre und kurze Anlaufen des Elektromotors14 wird auch als Testanlauf bezeichnet. Derartige Testanläufe werden vor einem errechneten Mindestladezustand des Druckspeichers3 durchgeführt. Das Speicherladeventil20 ist dabei so abgestimmt, dass es in seinen Ladezustand schaltet, bevor der Mindestladezustand des Druckspeichers3 erreicht wird. - Wenn sich das Speicherladeventil
20 beim Anlaufen der Pumpe10 in seinem Kühlzustand befindet, läuft die Pumpe3 gegen einen sehr geringen Druck an. Dabei verbraucht der Elektromotor14 nur einen relativ geringen Strom. Wenn sich das Speicherladeventil20 in seinem Ladezustand befindet, dann muss die Pumpe10 gegen einen deutlich höheren Druck anlaufen. Demzufolge verbraucht der Elektromotor14 deutlich mehr Strom als beim Kühlen. Mit Hilfe der Testanläufe kann das Rechenmodell für die Entleerung des Druckspeichers3 im Fahrzeugbetrieb auf einfache Art und Weise überwacht und gegebenenfalls korrigiert werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- hydraulisches Speichersystem
- 3
- Druckspeicher
- 4
- Aktorik
- 5
- Verbraucher
- 10
- Pumpe
- 14
- Elektromotor
- 20
- Speicherladeventil
- 24
- Schaltventil
- 26
- Rückschlagventil
- 28
- hydraulischer Widerstand
- 30
- Rückschlagventil
- 31
- Steuerleitung
- 32
- Steuerleitung
- 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 102009042157 A1 [0002]
- DE 3347637 C2 [0002]
Claims (10)
- Hydraulisches Speichersystem mit einem Druckspeicher (
3 ), der mittels einer elektrisch angetriebenen Pumpe (10 ) über ein Speicherladeventil (20 ) aufgeladen wird, das so zwischen die Pumpe (10 ) und den Druckspeicher (3 ) geschaltet ist, dass die Pumpe (10 ) entweder in den Druckspeicher (3 ) oder zu mindestens einem Verbraucher (5 ) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherladeventil (20 ) als passives Speicherladeventil ausgeführt ist, das, unabhängig von einem Betrieb der Pumpe (10 ), in Abhängigkeit von einer einstellbaren Druckgrenze entweder in einem ersten Zustand eine Verbindung zu dem Druckspeicher (3 ) oder in einem zweiten Zustand eine Verbindung zu dem Verbraucher (5 ) freigibt. - Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Speichersystems (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Betriebsparameter eines elektrischen Antriebsmotors (14 ) der Pumpe (10 ) erfasst und verwendet wird, um festzustellen, ob sich das Speicherladeventil (20 ) im ersten oder zweiten Zustand befindet. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem elektrischen Antriebsmotor (
14 ) der Pumpe (10 ) verbrauchte elektrische Strom erfasst wird, um festzustellen, ob sich das Speicherladeventil (20 ) im ersten oder zweiten Zustand befindet. - Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antriebsmotor (
14 ) der Pumpe (10 ) bedarfsabhängig eingeschaltet wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines Rechenmodells ermittelt wird, ob und/oder wann der elektrische Antriebsmotor (
14 ) der Pumpe (10 ) eingeschaltet wird. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmodell dadurch adaptiert wird, dass der elektrische Antriebsmotor (
14 ) der Pumpe (10 ) temporär kurz eingeschaltet wird, um den Betriebsparameter des elektrischen Antriebsmotors (14 ) der Pumpe (10 ) zu erfassen. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antriebsmotor (
14 ) der Pumpe (10 ) immer dann temporär kurz eingeschaltet wird, wenn sich aus dem Rechenmodell ergibt, dass sich der Druckspeicher (3 ) in einem Mindestladezustand befindet. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherladeventil (
20 ) so abgestimmt ist, dass es vor einem Erreichen des Mindestladezustands des Druckspeichers in seinen ersten Zustand schaltet. - Getriebesteuerung mit einem hydraulischen Speichersystem (
1 ) nach Anspruch 1. - Getriebesteuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Speichersystem (
1 ) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8 betrieben wird.
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Legal Events
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R020 | Patent grant now final |