DE102013008740A1

DE102013008740A1 - Verfahren für ein Hydrauliksystem für ein Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102013008740A1
Application number: DE102013008740.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ammler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-11-27
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: DE102013008740B4; CN105229345A; CN105229345B; WO2014187555A2; EP2999904B1; EP2999904A2; US20160108977A1; WO2014187555A3; US9574624B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, eines Kraftfahrzeug, mit einem Hochdruckkreislauf (H), in dem ein Druckspeicher (25), zumindest eine Kupplung (K1, K2) sowie Aktuatoren (22) geschaltet sind, und mit einem Niederdruckkreislauf (N) zum Kühlen der Kupplung (K1, K2), wobei der Hochdruckkreislauf (H) und der Niederdruckkreislauf (N) jeweils eine Kühl-Hydraulikpumpe (59) und eine Lade-Hydraulikpumpe (53) aufweisen, die über einen gemeinsamen Elektromotor (57) antreibbar sind, und mit einer Steuereinrichtung (39), die bei Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs den Elektromotor (57) mit einer Lade-Solldrehzahl (nsoll,laden) ansteuert und/oder bei Erkennen eines Kühl- oder sonstigen Bedarfs den Elektromotor (57) mit einer Kühl- oder sonstigen Solldrehzahl (nsoll,kühlen) ansteuert. Erfindungsgemäß senkt die Steuereinrichtung (39) bei Nichtvorliegen sowohl eines Druckspeicher-Ladebedarfs als auch eines Kühl- oder sonstigen Bedarfs die Solldrehzahl (nsoll) für eine vorgegebene Zeitdauer (Δtaus) auf Null ab. Nach Ablauf der Zeitdauer (Δtaus) steuert die Steuereinrichtung (39) den Elektromotor (57) zumindest mit der Prüfdrehzahl (nprüf) an.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, eines Kraftfahrzeugs nach dem Patentanspruch 1, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hydrauliksystem nach dem Patentanspruch 22 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Hydrauliksystems nach dem Patentanspruch 23.
Bei einem Doppelkupplungsgetriebe ist mittels zweier Teilgetriebe ein vollautomatischer Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht. Die Übertragung des Moments erfolgt über eine von zwei Kupplungen, die die zwei Teilgetriebe mit dem Antrieb verbindet. Die Kupplungen sowie die Aktuatoren zum Einlegen der Gänge sind hydraulisch über ein Hydrauliksystem ansteuerbar.
Aus der DE 10 2011 100 836 A1 ist ein gattungsgemäßes Hydrauliksystem bekannt, das den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet. Die vorliegende Erfindung betrifft speziell Programmbausteine, die erforderlich sind für eine Signalverarbeitung der Ist-Stromaufnahme des Pumpenantriebs in dem Hydrauliksystem. Mit Hilfe dieser Signalverarbeitung wird erkannt, ob ein Druckspeicher-Ladebedarf vorliegt oder nicht.
Das aus der DE 10 2011 100 836 A1 bekannte Hydrauliksystem ist in einen Hochdruckkreislauf und in einen Niederdruckkreislauf aufgeteilt. Im Hochdruckkreislauf ist ein Druckspeicher vorgesehen, mit dem ein stark temperaturabhängiger Speicherdruck in einer Größenordnung von beispielsweise etwa 30 bar bereitstellbar ist. Zudem sind die hydraulisch betätigbaren Kupplungen sowie Aktuatoren (etwa Gangschaltelemente) im Hochdruckkreislauf angeordnet. Demgegenüber arbeitet der Niederdruckkreislauf bei einem Hydraulikdruck in der Größenordnung von beispielsweise etwa 5 bar. Mittels des Niederdruckkreislaufes erfolgt die Kühlung der Teilkupplungen über die Hydraulikflüssigkeit.
In dem gattungsgemäßen Hydrauliksystem weist der Niederdruckkreislauf eine Kühl-Hydraulikpumpe und der Hochdruckkreislauf eine Lade-Hydraulikpumpe auf, mit der der Druckspeicher auf den erforderlichen Speicherdruck aufgeladen wird. Die beiden Hydraulikpumpen werden über eine gemeinsame Antriebswelle mit Hilfe eines gemeinsamen Elektromotors angetrieben. Der Elektromotor wird über eine Steuereinrichtung angesteuert. Bei Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs wird der Elektromotor mit einer Lade-Solldrehzahl angesteuert. Alternativ und/oder zusätzlich wird der Elektromotor zum Beispiel bei Erkennen eines Kühlbedarfs mit einer Kühl-Solldrehzahl angesteuert. Zudem sind der Hochdruckkreislauf und Niederdruckkreislauf über eine Bypassleitung mit integriertem Steuerventil verbindbar. Das Steuerventil ist in Abhängigkeit von dem Speicherdruck im Hochdruckkreislauf ohne weitere Fremdenergie, das heißt selbsttätig, zwischen einer Ladestellung und einer Nicht-Ladestellung (Kühlstellung) verstellbar. In der Ladestellung arbeitet das Hydrauliksystem im Ladebetrieb (das heißt die Lade-Hydraulikpumpe ist mit dem Hochdruckkreislauf strömungstechnisch gekoppelt) sowie bei hoher Pumpenlast mit entsprechend großer Ist-Stromaufnahme. Demgegenüber arbeitet das Hydrauliksystem in der Nicht-Ladestellung (das heißt Kühlstellung) des Steuerventils zum Beispiel in einem Kühlbetrieb oder in einem sonstigen Betrieb, zum Beispiel einem Filterreinigungsbetrieb.
Nachfolgend ist aus Verständnisgründen meist von der Kühlstellung des Steuerventils die Rede. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kühlstellung und die Nicht-Ladestellung des Steuerventils identisch sind. Zudem ist aus Verständnisgründen nachfolgend die Rede von einem Kühlbetrieb sowie von einer Kühl-Solldrehzahl. Der Kühlbetrieb ist lediglich ein Beispiel für einen Nicht-Ladebetrieb, so dass der Begriff Kühlbetrieb ohne weiteres mit dem allgemeineren Begriff Nicht-Ladebetrieb ersetzbar ist.
In der Kühlstellung des Steuerventils ist neben der Kühl-Hydraulikpumpe auch die Lade-Hydraulikpumpe strömungstechnisch mit dem Niederdruckkreislauf verbunden sowie vom Hochdruckkreislauf entkoppelt. Im Kühlbetrieb arbeiten die Hydraulikpumpen – im Gegensatz zum Ladebetrieb – bei geringer Pumpenlast mit entsprechend geringer Ist-Stromaufnahme.
Im Stand der Technik wird ein Druckspeicher-Ladebedarf über einen, im Hochdruckkreislauf angeordneten Sensor, etwa einem Drucksensor, erfasst. Sobald der Speicherdruck einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreitet, schaltet das oben erwähnte Steuerventil automatisch in seine Ladestellung. Außerdem erkennt die Steuereinrichtung mittels des Sensors den Druckspeicher-Ladebedarf. Die Steuereinrichtung steuert bei Erkennen des Druckspeicher-Ladebedarf den gemeinsamen Elektromotor mit der Lade-Solldrehzahl an, wodurch der Druckspeicher im Hochdruckkreislauf aufgeladen wird. Sobald der Speicherdruck einen vorgegebenen oberen Grenzwert überschreitet, schaltet das oben erwähnte Steuerventil automatisch in seine Kühlstellung. Außerdem erkennt die Steuereinrichtung mittels des Sensors, dass kein Druckspeicher-Ladebedarf mehr vorliegt.
Die Anordnung eines Sensors (zum Beispiel Drucksensor oder Ventil-Positionssensor) zum Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs im Hochdruckkreislauf ist bauteilaufwändig. Zudem kann der Betrieb des Drucksensors gegebenenfalls störanfällig sein.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren für ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, bei dem ein Druckspeicher-Ladebedarf betriebssicher erkennbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1, 22 oder 23 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass eine Ist-Stromaufnahme des gemeinsamen Elektromotors der Hydraulikpumpen während eines Ladebetriebs zum Aufladen des Druckspeichers wesentlich größer ist als die Ist-Stromaufnahme des gemeinsamen Elektromotors bei einem Kühlbedarf der Kupplungen. Vor diesem Hintergrund kann zum Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs eine Strommesseinrichtung des Elektromotors zur Erfassung einer Ist-Stromaufnahme sowie ein Drehzahlsensor zur Erfassung einer Ist-Drehzahl des Elektromotors verwendet werden. Die Steuereinrichtung des Hydrauliksystems weist eine Auswerteeinheit auf, die die Ist-Stromaufnahme sowie die Ist-Drehzahl auswertet und daraus einen Druckspeicher-Ladebedarf erkennt. Bei der Auswertung kann bevorzugt die Ist-Stromaufnahme mit einem Referenzwert verglichen und aus diesem Vergleich ein Druckspeicher-Ladebedarf erkannt werden. Bei Erkennen des Druckspeicher-Ladebedarfs wird der gemeinsame Elektromotor von der Steuereinrichtung mit einer Lade-Solldrehzahl angesteuert, um den Speicherdruck im Hochdruckkreislauf zu erhöhen.
Wie oben erwähnt, werden die Kühl-Hydraulikpumpe und die Lade-Hydraulikpumpe von einem gemeinsamen Elektromotor angetrieben, und zwar durch Ansteuerung der Steuereinrichtung mit einer Lade-Solldrehzahl, einer Kühl-Solldrehzahl oder mit einer sonstigen Drehzahl-Anforderung. Bei Vorliegen mehrerer unterschiedlicher Drehzahl-Anforderungen wird der gemeinsame Elektromotor mit der höchsten Solldrehzahl angesteuert. Die einzelnen Drehzahl-Anforderungen werden in einem Vergleicher-Baustein priorisiert, das heißt nach Relevanz und nach Drehzahl-Größe gewichtet. Das heißt eine als relevant eingestufte Drehzahl-Anforderung mit einer geringeren Drehzahl kann priorisiert werden, und zwar im Vergleich zu einer als weniger relevant eingestuften Drehzahl-Anforderung mit größerer Drehzahl.
Im Hinblick auf eine zuverlässige Erfassung des Ladebedarfs weist die Steuereinrichtung eine Drehzahlkonstanz-Einheit auf. Mit Hilfe dieser Einheit wird erfasst, ob die Hydraulikpumpen mit einer konstanten Ist-Drehzahl laufen. Bei Vorliegen einer solchen konstanten Ist-Drehzahl wird die oben erwähnte Auswerteeinheit aktiviert und gegebenenfalls ein Ladebedarf ermittelt. Sofern keine konstante Ist-Drehzahl vorliegt, wird dagegen die Auswerteeinheit deaktiviert. Das heißt, dass bei einer Drehzahl-Dynamik (Drehzahländerung) die Auswertung der Ist-Stromaufnahme ausgeblendet ist und nur bei konstanter Ist-Drehzahl erfolgt.
Im Hinblick auf eine zuverlässige Ermittlung einer konstanten Ist-Drehzahl des Elektromotors können die folgenden Kriterien festgelegt werden, wonach ein Solldrehzahlgradient gleich Null ist, der gefilterte Solldrehzahlgradient kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist und zudem der Ist-Drehzahlgradient kleiner als ein weiterer Schwellwert ist. Erst wenn diese Bedingungen erfüllt sind, kann die Auswertung, ob ein Druckspeicher-Ladebedarf vorliegt oder nicht, stattfinden. Weiterhin wird sichergestellt, dass die Solldrehzahl erst verändert werden darf, wenn der gefilterte Soll-Drehzahlgradient eine weitere Schwelle unterschritten hat.
Bevorzugt kann in einem Kühlbetrieb sowohl die Kühl-Hydraulikpumpe als auch die Lade-Hydraulikpumpe strömungstechnisch mit dem Niederdruckkreislauf verbunden sein. Im Kühlbetrieb ist die Lade-Hydraulikpumpe dagegen vom Hochdruckkreislauf entkoppelt. Zudem arbeiten die beiden Hydraulikpumpen im Kühlbetrieb bei geringer Pumpenlast sowie geringer Stromaufnahme.
Demgegenüber ist in einem Ladebetrieb die Lade-Hydraulikpumpe nicht mehr mit dem Niederdruckkreislauf, sondern mit dem Hochdruckkreislauf strömungstechnisch verbunden. In einem solchen Ladebetrieb arbeitet die Lade-Hydraulikpumpe bei hoher Pumpenlast sowie entsprechend großer Ist-Stromaufnahme.
Zur Einstellung des Ladebetriebs sowie des Kühlbetriebes kann der Hochdruckkreislauf und der Niederdruckkreislauf über eine Bypassleitung mit integriertem Steuerventil verbunden sein. Das Steuerventil kann in Abhängigkeit von dem Speicherdruck im Hochdruckkreislauf ohne weitere Fremdenergie, das heißt selbsttätig, zwischen einer Ladestellung und einer Kühlstellung verstellt werden. In der Ladestellung arbeitet das Hydrauliksystem im oben definierten Ladebetrieb. In der Kühlstellung arbeitet dagegen das Hydrauliksystem im oben definierten Kühlbetrieb.
Gemäß Vorbeschreibung wirkt der Speicherdruck im Hochdruckkreislauf als ein Steuerdruck, mit dem die Ventilstellung des Steuerventils einstellbar ist. Das Steuerventil wird dabei selbsttätig in seine Ladestellung verstellt, sofern der Speicherdruck im Hochdruckkreislauf einen unteren Schwellwert unterschreitet. Im Gegenzug wird das Steuerventil selbsttätig in seine Kühlstellung verstellt, sofern der Speicherdruck im Hochdruckkreislauf einen oberen Schwellwert überschreitet.
Wie oben erwähnt, wird zum Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs die von der Strommesseinrichtung erfasste Ist-Stromaufnahme mit einem Referenzwert verglichen. Der Referenzwert kann anhand eines in der Steuereinrichtung hinterlegten Referenzwert-Polynoms ermittelt werden, in der in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl ein geeigneter Stromaufnahme-Referenzwert auslesbar ist.
Das oben erwähnte Referenzwert-Polynom kann in einer Initialisierungsphase, zum Beispiel bei einem erstmaligen Fahrbetrieb des Fahrzeuges, generiert werden. Bei einer solchen Initialisierungsphase kann in einem aktuellen Betriebszustand, das heißt in einem Kühlbetrieb-Zeitintervall oder in einem Ladebetrieb-Zeitintervall, bei unterschiedlichen Ist-Drehzahlen (und gegebenenfalls unterschiedlichen Temperaturen) die jeweils korrespondierende Ist-Stromaufnahme erfasst werden. Aus diesen Wertepaaren kann dann das Referenzwert-Polynom ermittelt werden.
Während der Initialisierungsphase steht noch kein Referenzwert für das Erkennen des Druckspeicher-Ladebedarfs zur Verfügung. Um dennoch einen Druckspeicher-Ladebedarf zu erkennen, kann alternativ eine Auswerteeinheit der Steuereinrichtung aus einem Vergleich einer Ist-Stromaufnahme und einem gefilterten Wert der Ist-Stromaufnahme einen Druckspeicher-Ladebedarf ermitteln. Übersteigt die Differenz der Ist-Stromaufnahme und des gefilterten Wertes der Ist-Stromaufnahme einen vorgegebenen Wert, so kann daraus auf einen Umschaltvorgang des Steuerventils von der Kühlstellung (mit entsprechend geringer Ist-Stromaufnahme) auf die Ladestellung (mit entsprechend großer Ist-Stromaufnahme) geschlossen werden. Unterschreitet dagegen die Differenz der Ist-Stromaufnahme und des gefilterten Wertes der Ist-Stromaufnahme einen vorgegebenen Wert, so kann daraus auf einen Umschaltvorgang des Steuerventils von der Ladestellung auf die Kühlstellung geschlossen werden.
Für eine einwandfreie Erfassung des Druckspeicher-Ladebedarfs während der Initialisierungsphase kann die Steuereinrichtung einen Programmbaustein aufweisen. Dieser erfasst, ob die Hydraulikpumpen bei konstanter Drehzahl laufen. Bei Vorliegen einer Drehzahlkonstanz kann die oben erwähnte Auswerteeinheit aktiviert werden. Dagegen kann bei Nichtvorliegen einer konstanten Drehzahl die oben erwähnte Auswerteeinheit deaktiviert sein.
Nach erfolgter Generierung des Referenzwert-Polynoms während der Initialisierungsphase kann der Druckspeicher-Ladebedarf aus dem bereits weiter oben erwähnten Vergleich zwischen der Ist-Stromaufnahme mit dem korrespondierenden Referenzwert erkannt werden.
Sofern weder ein Kühlbedarf noch ein Ladebedarf vorliegt, kann die Steuereinrichtung den Elektromotor mit einer Prüfdrehzahl ansteuern, die im Vergleich zur Lade-Solldrehzahl und zur Kühl-Solldrehzahl stark reduziert ist. Die Prüfdrehzahl kann einer Mindestdrehzahl entsprechen, bei der eine einwandfreie Erfassung sowie Signalverarbeitung der Ist-Stromaufnahme sowie der Ist-Drehzahl gewährleistet ist. Auf diese Weise kann der Energieaufwand bei der Steuerung des Hydrauliksystems reduziert werden.
Zur weiteren Reduzierung des Energieaufwandes ist erfindungsgemäß die Steuereinrichtung die an dem gemeinsamen Elektromotor anliegende Solldrehzahl für eine vorgegebene Stillstand-Zeitdauer auf Null absenkbar, sofern weder ein Druckspeicher-Ladebedarf noch ein Kühlbedarf vorliegt. Nach Ablauf dieser Stillstand-Zeitdauer kann die Steuereinrichtung den Elektromotor abermals wieder zumindest mit der oben genannten Prüfdrehzahl ansteuern.
Die Länge der Stillstand-Zeitdauer kann aus Gründen der Betriebssicherheit so bemessen sein, dass eine erneute Ansteuerung des Elektromotors mit der Prüfdrehzahl noch vor dem Beginn des nächsten Druckspeicher-Ladebedarfs erfolgt. Vor diesem Hintergrund kann die Steuereinrichtung zur Ermittlung der Stillstand-Zeitdauer eine Druckmodell-Einheit aufweisen. Die Druckmodell-Einheit kann die Aktuator-Betätigungen während der gesamten Betriebszeit erfassen und jeder Aktuator-Betätigung einen Teildruckverlust zuordnen. Der jeweilige Teildruckverlust korreliert mit der, mit einer Aktuator-Betätigung verbundenen Hydraulikflüssigkeit-Entnahme aus dem Hochdruckkreislauf. Die Druckmodell-Einheit kann den zeitlichen Verlauf des Speicherdruckes während der Stillstand-Zeitdauer auf der Grundlage der erfassten Aktuator-Betätigungen nachbilden. Bei Erreichen eines Mindestdruckes im Druckmodell kann die Steuereinrichtung den gemeinsamen Elektromotor mit der Prüfdrehzahl ansteuern und dadurch die Stillstand-Zeitdauer beenden.
Wie oben erwähnt, kann der zeitliche Speicherdruck-Verlauf auf der Grundlage der Aktuator-Betätigungen bestimmt werden. Zusätzlich kann auch der Druckverlust aufgrund von Basisleckage bei der Generierung des Druckmodells berücksichtigt werden. Unter Basisleckage ist der Hydraulikflüssigkeitsverlust zu versehen, der unabhängig von der Aktuator-Betätigung zum Beispiel aufgrund von Ventilspalten ergibt. Die Basisleckage ist mit Druckverlusten verbunden, die den Speicherdruck im Hochdruckkreislauf kontinuierlich, das heißt mit im Wesentlichen konstanter Steigung, reduzieren, und zwar unabhängig von Aktuator-Betätigungen. Demgegenüber führt eine Aktuator-Betätigung zu einer mehr oder minder schlagartigen Hydraulikflüssigkeit-Entnahme aus dem Hochdruckspeicherkreislauf, wodurch sich der Speicherdruck im Wesentlichen schlagartig um eine der Öl-Entnahme korrespondierende Druckdifferenz (oberer Schwellwert minus unterer Schwellwert) reduziert.
Die Druckmodell-Einheit kann zur Nachbildung des zeitlichen Speicherdruckverlaufes im Zeitraum zwischen zwei erkannten Ladebedarfen die oben genannte Basisleckage-Steigung abschätzen oder ermitteln. Zur Ermittlung der Steigung aufgrund von Basisleckage kann die Steuereinrichtung das Zeitintervall zwischen dem Ladebetrieb-Endzeitpunkt und dem Anfangszeitpunkt eines darauffolgenden Ladebetriebs erfassen. Zum Ladebetrieb-Endzeitpunkt weist der Hochdruckspeicherkreislauf einen Speicherdruck auf, der dem oberen Schwellwert entspricht. Demgegenüber ist der Speicherdruck bis zum Anfangszeitpunkt des darauffolgenden Ladebetriebs bis auf den unteren Schwellwert um eine bekannte Druckdifferenz (oberer Schwellwert minus unterer Schwellwert) reduziert. Aus dieser bekannten Druckdifferenz (abzüglich der in dem Zeitintervall erfolgten Teildruckverluste durch Aktuator-Betätigungen) kann in einfacher Weise die Steigung aufgrund von Basisleckage ermittelt werden.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug mit sieben Vorwärtsgängen sowie einem Rückwärtsgang;
2 das Hydrauliksystem des Doppelkupplungsgetriebes aus der 1;
3 Programmbausteine der Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors der Hydraulikpumpen des Hydrauliksystems in einer grob vereinfachten Prinzipdarstellung gemäß einem nicht von der Erfindung umfassten Vergleichsbeispiel;
4 eine Drehzahlkonstanz-Einheit der Steuereinrichtung;
5 eine Auswerteeinheit der Steuereinrichtung;
6 in einem Diagramm die zeitlichen Verläufe relevanter Parameter während eines Betriebes des Hydrauliksystems;
7 in einer Ansicht entsprechend der 3 eine Steuereinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 eine Druckmodell-Einheit der in der 7 gezeigten Steuereinrichtung; und
9 in einem Diagramm die zeitlichen Verläufe relevanter Parameter während eines Betriebes des Hydrauliksystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels.
In der 1 ist in einer Prinzipdarstellung ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb gezeigt. Das Doppelkupplungsgetriebe weist sieben Vorwärtsgänge (siehe die eingekreisten Ziffern 1 bis 7) sowie einen Rückwärtsgang RW auf. Das Doppelkupplungsgetriebe ist nachfolgend nur insoweit beschrieben, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. So weist das Doppelkupplungsgetriebe zwei Eingangswellen 12, 14 auf, die koaxial zueinander angeordnet sind und über zwei hydraulisch betätigbare Lamellenkupplungen K1, K2 alternierend mit der Antriebsquelle, zum Beispiel eine Brennkraftmaschine, verbindbar sind. die Eingangswelle 14 ist als eine Hohlwelle ausgeführt, in der die als Vollwelle ausgebildete Eingangswelle 12 geführt ist. Die beiden Eingangswellen 12, 14 treiben über Zahnradsätze der Vorwärtsgänge sowie des Rückwärtsganges auf eine achsparallel angeordnete Abtriebswelle 16 und eine als Hohlwelle gebildete Zwischenwelle 18 ab. Die Zahnradsätze der Vorwärtsgänge 1 bis 7 weisen jeweils Festzahnräder und über Aktuatoren 22 schaltbare Loszahnränder auf. Die Aktuatoren 22 können beispielhaft Doppelsynchronkupplungen sein, die jeweils aus einer Neutralstellung heraus zwei benachbarte Loszahnräder schalten können.
In der 2 ist das Hydrauliksystem des Doppelkupplungsgetriebes in einem stark vereinfachten Blockschaltbild dargestellt. Mit Hilfe des Hydrauliksystems werden die Hydraulikzylinder 23 der Kupplungen K1, K2 sowie der Aktuatoren 22 betätigt. Das Hydrauliksystem weist gemäß der 2 einen Hochdruckkreislauf H sowie einen Niederdruckkreislauf N auf. In dem Hochdruckkreislauf H können die darin geschalteten Hydraulikzylinder 23 der Kupplungen K1, K2 sowie der Aktuatoren 22 über einen Druckspeicher 25 mit einem Speicherdruck p_S beaufschlagt werden, der in einer Größenordnung von zum Beispiel 30 bar liegen kann. Hierzu ist eine am Druckspeicher 25 angeschlossene Hauptleitung 27 über nicht näher beschriebene Teilleitungen 31 zu den Hydraulikzylindern 23 geführt. In den Teilleitungen 31 sind jeweils Steuerventile 35 angeordnet. Die Steuerventile 35 sind in nicht dargestellter Weise über eine zentrale Steuereinrichtung 39 ansteuerbar.
Das Hydrauliksystem weist zudem eine Lade-Hydraulikpumpe 53 auf, die eingangsseitig mit einem Ölsumpf 55 verbunden ist. Die Lade-Hydraulikpumpe 53 ist zum Aufladen des Druckspeichers 25 über einen Elektromotor 57 von der Steuereinheit 39 ansteuerbar. Zudem ist die Lade-Hydraulikpumpe 53 zusammen mit einer Kühl-Hydraulikpumpe 59 auf einer gemeinsamen Antriebswelle 60 angeordnet, die vom Elektromotor 57 angetrieben wird. Die Kühl-Hydraulikpumpe 59 ist ausgangsseitig mit einer Niederdruckleitung 61 in Verbindung, die zu einem Verteilerventil 63 führt. In Abhängigkeit von der Stellung des Verteilerventiles 63 kann bei Vorliegen von Kühlbedarf die Hydraulikflüssigkeit zur ersten und/oder zweiten Kupplung K1, K2 und anschließend in den Ölsumpf 55 rückgeführt werden.
Gemäß der 2 zweigt die Hauptleitung 27 des Hochdruckkreislaufes H an einer Verzweigungsstelle 65 in eine Bypassleitung 67 ab, die mit der Niederdruckleitung 61 des Niederdruckkreislaufes N verbunden ist. Stromab der Verzweigungsstelle 65 ist ein später beschriebenes Rückschlagventil 69 angeordnet. Zudem ist in der Bypassleitung 67 ein Steuerventil 71 integriert.
Das Steuerventil 71 kann in Abhängigkeit von Höhe des Speicherdruckes p_S im Hochdruckkreislauf H zwischen in der 2 gezeigten Ladestellung L und einer Kühlstellung K verstellt werden. Der Speicherdruck p_S im Hochdruckkreislauf H wirkt als ein Steuerdruck, mit dem das Steuerventil 71 ohne zusätzliche Fremdenergie, das heißt selbsttätig, verstellbar ist. Das Steuerventil 71 ist dabei so ausgelegt, dass es sich in die Ladestellung L verstellt, sofern der Speicherdruck p_S im Hochdruckkreislauf H einen unteren Schwellwert p_S,unten (8 und 9), zum Beispiel 25 bar, unterschreitet. Außerdem wird das Steuerventil 71 selbsttätig in seine Kühlstellung K verschoben, sofern der Speicherdruck p_s einen oberen Schwellwert p_S,oben (8 und 9), zum Beispiel 28 bar, überschreitet.
Im Fahrbetrieb kommt es durch Betätigungen der Kupplungen K1, K2 sowie der Aktuatoren 22 zu Druckverlusten. Zudem ergeben sich weitere Druckverluste durch eine Basisleckage, das heißt aufgrund von Ventilspalten oder dergleichen, im Hochdruckkreislauf H. Dadurch wird der Speicherdruck p_S während des Fahrbetriebes reduziert. Für den Fall, dass der Speicherdruck p_S den unteren Schwellwert p_S,unten unterschreitet (das heißt es liegt ein Druckspeicher-Ladebedarf vor), verstellt sich das Steuerventil 71 selbsttätig in seine Ladestellung L (2). Bei Erkennen des Druckspeicher-Ladebedarfs steuert die Steuereinrichtung 39 den Elektromotor 57 gemäß der 6 mit einer Lade-Solldrehzahl n_soll,laden an. Dadurch kann die Lade-Hydraulikpumpe 53 den Druckspeicher 25 aufladen. In einem solchen Ladebetrieb arbeitet die Lade-Hydraulikpumpe 53 unter großer Pumpenlast und daher mit entsprechend großer Ist-Stromaufnahme I_ist. Überschreitet der Speicherdruck p_S den oberen Schwellwert p_S,oben (das heißt es liegt kein Druckspeicher-Ladebedarf mehr vor), so stellt sich das Steuerventil 71 selbsttätig in seine Kühlstellung K. In der Kühlstellung K fördert die Lade-Hydraulikpumpe 53 über die nunmehr geöffnete Bypassleitung 67 Hydrauliköl in den Niederdruckkreislauf N. Gleichzeitig ist der Hochdruckkreislauf H über das Rückschlagventil 69 druckdicht geschlossen. Entsprechend arbeitet die Lade-Hydraulikpumpe 53 nicht mehr mit hoher, sondern mit einer reduzierten Pumpenlast sowie entsprechend geringer Ist-Stromaufnahme I_ist.
Wie oben erwähnt, steuert die Steuereinrichtung 39 bei Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs den Elektromotor 57 mit einer Lade-Solldrehzahl n_soll,laden an. Zum Erkennen eines solchen Druckspeicher-Ladebedarfs ist erfindungsgemäß auf einen Drucksensor im Hochdruckkreislauf H oder einem Lagesensor im Steuerventil 71 verzichtet. Anstelle dessen weist die Steuereinrichtung 39 eine Auswerteeinheit 73 (3 und 5) auf. Die Auswerteeinheit 73 ist gemäß der 2 signaltechnisch in Verbindung mit einer in der Motoransteuerung integrierten Strommesseinrichtung 75, die eine Ist-Stromaufnahme I_ist des Elektromotors 57 erfasst, und mit einem Drehzahlsensor 77, der eine Ist-Drehzahl n_ist des Elektromotors 57 erfasst. Bei Ermittlung eines Druckspeicher-Ladebedarfs generiert die Auswerteinheit 73 eine Lade-Solldrehzahl n_soll,laden. Liegt kein Druckspeicher-Ladebedarf vor, so erfolgt in der Auswerteeinheit 73 keine Generierung, das heißt die Lade-Solldrehzahl n_soll,laden wird auf Null gesetzt.
Außerdem weist die Steuereinrichtung 39 gemäß der 3 eine weitere Auswerteeinheit 79 auf, mit der Kühlbedarf zur Kühlung der Kupplungen K1, K2 oder ein sonstiger Bedarf erkannt wird. Insgesamt kann die Auswerteeinheit 79 in Abhängigkeit unterschiedlicher Eingangsparameter eine Vielzahl von Bedarf-Erkennungen durchführen. Je nach erkanntem Bedarf generiert die Auswerteeinheit 79 zum Beispiel eine in der 3 gezeigte Kühl-Solldrehzahl n_soll,kühlen, eine Prüfdrehzahl n_prüf, eine Notdrehzahl n_not oder eine sonstige Soll-Drehzahlvorgabe. In der in der 3 gezeigten Auswerteeinheit 79 wird beispielhaft eine Kupplungstemperatur T_K1,K2 mit einer vorgegebenen Grenztemperatur T_grenz verglichen. Sofern die Kupplungstemperatur T_K1,K2 die Grenztemperatur T_grenz übersteigt, wird ein Kühlbedarf erkannt und entsprechend eine Kühl-Solldrehzahl n_soll,kühlen generiert. Bei Nichtvorliegen eines Kühlbedarfs wird die Prüfdrehzahl n_prüf generiert. Die in der Auswerteeinheiten 73 und 79 generierten Drehzahlen werden zu einem Vergleicher-Baustein 81 geleitet. Der Vergleicher-Baustein 81 priorisiert die einzelnen Drehzahl-Anforderungen nach Relevanz und nach Drehzahl-Größe. Das heißt eine als relevant eingestufte Drehzahl-Anforderung mit einer geringeren Drehzahl kann gegenüber einer als weniger relevant eingestuften Drehzahl-Anforderung priorisiert werden, die eine größere Drehzahl aufweist. Die von dem Vergleicher-Baustein 81 priorisierte Drehzahlvorgabe wird als Solldrehzahl n_soll zum Elektromotor 57 geleitet.
Wie aus der 3 weiter hervorgeht, ist der Auswerteeinheit 73 zum Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfes eine Drehzahlkonstanz-Einheit 83 zugeordnet. Mit Hilfe dieser Einheit 83 wird erfasst, ob die Hydraulikpumpen 53, 59 bei konstanter Ist-Drehzahl laufen. Bei Nichtvorliegen einer konstanten Ist-Drehzahl (das heißt bei einer Drehzahländerung) wird die Auswerteeinheit 73 über ein Sperrsignal S_sperr deaktiviert. Im Gegenzug wird bei Vorliegen einer konstanten Ist-Drehzahl die Auswerteeinheit 73 mit einem Freigabesignal S_freigabe aktiviert. Die Drehzahlkonstanz-Einheit 83 ist in der 4 detaillierter dargestellt. Demzufolge ist eine Drehzahlkonstanz dann festgestellt, wenn der Solldrehzahlgradient ṅ_soll gleich null ist und der gefilterte Solldrehzahlgradient ṅ_soll,Filter kleiner als ein Schwellwert x₁ ist. Zudem muss der Ist-Drehzahlgradient ṅ_ist kleiner als ein weiterer Schwellwert x₂ sein, wie es aus dem Blockschaltdiagramm der 4 hervorgeht.
In der 5 ist die Auswerteeinheit 73 zum Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs in einem detaillierteren Blockschaltdiagramm gezeigt. Demzufolge wird zunächst in einem Programmbaustein 85 ermittelt, ob bereits Referenzwerte I_ref für einen Vergleich mit einer Ist-Stromaufnahme I_ist des Elektromotors 57 vorhanden sind. Falls nein, erfolgt eine Initialisierungsphase. In der Initialisierungsphase wird der Elektromotor 57 mit einem hohen Drehzahl-Niveau angesteuert. Zudem wird gemäß der 5 ein Druckspeicher-Ladebedarf in einem Vergleicher-Baustein 86 ermittelt, und zwar aus einer Differenz ΔI der Ist-Stromaufnahme I_ist mit einem gefilterten Wert I_ist,Filter der Ist-Stromaufnahme I_ist. Sofern die Differenz ΔI zwischen der Ist-Stromaufnahme I_ist und dem gefilterten Wert I_ist,Filter bei Null liegt, hat sich keine, aus einem Umschaltvorgang des Steuerventiles 71 resultierende sprunghafte Stromaufnahme-Änderung (aufgrund unterschiedlicher Pumpenlasten) eingestellt.
Demgegenüber ergibt sich bei einem solchen, selbsttätig erfolgenden Umschaltvorgang des Steuerventiles 71 ein signifikanter Unterschied zwischen der Ist-Stromaufnahme I_ist und dem gefilterten Wert I_ist,Filter. Wird ein solcher signifikanter Unterschied erfasst, kann (in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Unterschieds) erkannt werden, ob das Steuerventil 71 in seiner Ladestellung L oder in seiner Kühlstellung K ist (das heißt ob ein Druckspeicher-Ladebedarf vorliegt oder nicht). Bei Erkennen eines solchen Druckspeicher-Ladebedarfs steuert die Steuereinrichtung 39 den Elektromotor 57 mit der Lade-Solldrehzahl n_soll,laden an, um einen einwandfreien Ladevorgang des Druckspeichers 25 zu gewährleisten. Bei Nicht-Vorliegen eines Druckspeicher-Ladebedarfs wird in dem Vergleicher-Baustein 86 keine Drehzahl-Vorgabe generiert, das heißt die Solldrehzahl n_soll,laden wird auf Null gesetzt.
In der oben beschriebenen Initialisierungsphase wird zudem ein in der 5 angedeutetes und in der Steuereinrichtung 39 hinterlegbares Referenz-Polynom P ermittelt, und zwar auf der Grundlage von Wertepaaren, bestehend aus unterschiedlichen Ist-Drehzahlen und damit korrelierenden Ist-Stromaufnahmen des Elektromotors 57. Die Generierung des Referenz-Polynoms P muss jedoch entweder durchgängig während eines Kühlbetrieb-Zeitintervalls oder durchgängig während eines Ladebetrieb-Zeitintervalls erfolgen, um mit den erfassten Wertepaaren ein aussagekräftiges Referenz-Polynom P zu erhalten.
Nach einer (zum Beispiel durchgängig im Kühlbetrieb-Zeitintervall) erfolgten Generierung des Referenz-Polynoms P wird der Druckspeicher-Ladebedarfs nicht mehr durch Überwachung der Differenz ΔI zwischen der Ist-Stromaufnahme I_ist und dem gefilterten Wert I_ist,Filter (das heißt im Vergleicher-Baustein 86) erkannt, sondern in einem Vergleicher-Baustein 88, und zwar aus einem Vergleich der Ist-Stromaufnahme I_ist und dem dazu korrespondierenden Referenzwert I_ref (wird aus dem Referenz-Polynom P ermittelt). Hierzu wird gemäß der 5 die Ist-Stromaufnahme I_ist über den Programmbaustein 85 zu dem Vergleicher-Baustein 88 geleitet. Sofern die Ist-Stromaufnahme I_ist in etwa dem korrespondierenden Referenzwert I_ref entspricht, arbeitet die Lade-Hydraulikpumpe 53 nicht gegen den hohen Speicherdruck p_S, sondern vielmehr mit geringer Ist-Stromaufnahme gegen den vergleichsweise geringen Druck im Niederdruckkreislauf N. Entsprechend ist das Steuerventil 71 in seiner Kühlstellung K und der Speicherdruck p_S noch ausreichend groß, so dass kein Druckspeicher-Ladebedarf vorliegt. In diesem Fall wird von dem Vergleicher-Baustein 88 keine Drehzahl-Anforderung generiert, das heißt die Solldrehzahl n_soll,laden wird auf Null gesetzt.
Für den Fall, dass die Ist-Stromaufnahme I_ist deutlich größer als der korrespondierende Referenzwert I_ref ist, arbeitet die Lade-Hydraulikpumpe 53 gegen den hohen Speicherdruck p_S im Hochdruckkreislauf H (mit entsprechend hoher Stromaufnahme). In diesem Fall wird im Vergleicher-Baustein 88 ein Druckspeicher-Ladebedarf erkannt sowie eine Lade-Solldrehzahl n_soll,laden laden generiert und zum Vergleicher-Baustein 81 geleitet.
Anhand der 6 sind in einem Diagramm die zeitlichen Verläufe der im Betrieb des Hydrauliksystems relevanten Parameter dargestellt, nämlich oben der zeitliche Ablauf selbstständig erfolgender Umschaltvorgänge des Schaltventils 71, in der Bildmitte den zeitlichen Verlauf der Ist-Drehzahl n_ist und unten den zeitlichen Verlauf der Ist-Stromaufnahme I_ist. Demzufolge schaltet das Steuerventil 71 zu einem Zeitpunkt t_A von der Kühlstellung (das heißt Nicht-Ladestellung) K in die Ladestellung L und zu einem Zeitpunkt t_E wieder in seine Kühlstellung K. In der vorliegenden Betriebssituation liegt bis zum Zeitpunkt t_A weder ein Kühl- oder sonstiger Bedarf noch ein Druckspeicher-Ladebedarf vor. Die Steuereinrichtung 39 steuert daher den Elektromotor 57 mit einer Soll-Prüfdrehzahl n_prüf (beispielhaft bei 600 Upm) an, woraus sich eine entsprechende Ist-Drehzahl n_ist einstellt.
Zum Zeitpunkt t_A schaltet das Steuerventil 71 selbsttätig in seine Ladestellung L um. Mit dem Erreichen der Ladestellung L erhöht sich zunächst – bei noch eingestellter Prüfdrehzahl n_prüf – nur die Ist-Stromaufnahme I_ist. Diese Ist-Stromerhöhung ergibt sich (bei noch eingestellter Prüfdrehzahl n_prüf) alleine aus der mit dem Wechsel in die Ladestellung L verknüpften Laststeigerung. Erst wenn zu einem Zeitpunkt t_A1 (6) vom Vergleicher-Baustein 88 (5) erkannt wird, dass die Ist-Stromaufnahme I_ist den Referenzwert I_ref(n_prüf) überschritten hat, generiert der Vergleicher-Baustein 88 (5) eine Drehzahl-Anforderung. Entsprechend wird auf die Soll-Ladedrehzahl n_soll,Laden erhöht, woraufhin sich eine entsprechende Ist-Drehzahl n_ist einstellt (6, Bildmitte). Die Solldrehzahl-Erhöhung auf die Ladedrehzahl n_soll,Laden erfolgt zum Zeitpunkt t_A1 und ist mit einem weiteren Anstieg der Ist-Stromaufnahme I_ist verbunden. Somit ergeben sich zwei Ist-Stromanstiege, nämlich einen ersten Stromanstieg aufgrund der Laststeigerung (bis zum Zeitpunkt t_A1) und einen zweiten Stromanstieg aufgrund der Solldrehzahl-Erhöhung.
Zum Zeitpunkt t_E schaltet das Steuerventil 71 selbsttätig wieder in seine Kühlstellung (bzw. Nicht-Ladestellung) K zurück. Bei Vorliegen von, durch die Drehzahlkonstanz-Einheit 83 ermittelter Drehzahlkonstanz wird abermals auf der Grundlage der Ist-Stromaufnahme I_ist erfasst, ob ein Ladebedarf vorliegt oder nicht. Mit dem Erreichen der Kühlstellung K sinkt zunächst – bei noch vom dem Vergleicher-Baustein 88 generierter Soll-Ladedrehzahl n_soll,Laden – nur die Ist-Stromaufnahme I_ist. Diese Ist-Stromsenkung ergibt sich (bei noch vom Vergleicher-Baustein 88 generierter Soll-Ladedrehzahl n_soll,laden) alleine aus der mit dem Wechsel in die Kühlstellung K verbundenen Lastsenkung. Erst wenn der Vergleicher-Baustein 88 zu einem Zeitpunkt t_E1 (6) erkennt, dass die Ist-Stromaufnahme I_ist einen Referenzwert I_ref(n_laden) unterschritten hat, wird die Soll-Drehzahl auf die Prüfdrehzahl n_Prüf reduziert. Die Drehzahl-Reduzierung auf die Prüfdrehzahl n_Prüf erfolgt zum Zeitpunkt t_E1 und ist mit einer weiteren Ist-Stromsenkung verbunden. Somit ergeben sich zwei Ist-Stromsenkungen, nämlich eine erste Stromsenkung aufgrund der Lastsenkung (bis zum Zeitpunkt t_E1) und eine zweite Stromsenkung aufgrund der Drehzahl-Reduzierung.
In dem vorangegangenen Vergleichsbeispiel der Steuereinrichtung 39 wird für den Fall, dass weder ein Druckspeicher-Ladebedarf noch ein Kühl- oder sonstiger Bedarf erkannt wird, der Elektromotor 57 mit einer Soll-Prüfdrehzahl n_prüf angesteuert. Die Soll-Prüfdrehzahl n_prüf ist so bemessen, dass eine zuverlässige Messung der Ist-Stromaufnahme I_ist und der Ist-Drehzahl n_ist erfolgen kann. Nachteilig dabei ist, dass der Elektromotor 57 sowohl bei Nichtvorliegen eines Druckspeicher-Ladebedarf als auch bei Nichtvorliegen eines Kühl- oder sonstigen Bedarfs zumindest bei dieser Soll-Prüfdrehzahl n_prüf permanent betrieben werden muss, um eine Messfähigkeit der Ist-Stromaufnahme I_ist und der Ist-Drehzahl des Elektromotors 57 zu gewährleisten.
Demgegenüber ist in den 7, 8 und 9 eine Steuereinrichtung 39 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau sowie die Funktionsweise dieser Steuereinrichtung 39 ist im Wesentlichen identisch mit dem vorangegangenen Vergleichsbeispiel. Insoweit wird auf die Vorbeschreibung Bezug genommen. Im Unterschied zum vorangegangenen Vergleichsbeispiel kann die Steuereinrichtung 39 gemäß den 7 bis 9 für den Fall, dass weder ein Druckspeicher-Ladebedarf noch ein Kühl- oder sonstiger Bedarf erkannt wird, die Solldrehzahl n_soll für eine vorgegebene Stillstand-Zeitdauer Δt_aus (9) bis auf Null absenken. Nach Ablauf dieser Stillstand-Zeitdauer Δt_aus steuert die Steuereinrichtung 39 den Elektromotor 57 zumindest mit der Soll-Prüfdrehzahl n_prüf an, um die Messfähigkeit der Steuereinrichtung 39 wiederherzustellen.
Zur Ermittlung der Stillstand-Zeitdauer Δt_aus weist die Steuereinrichtung 39 zusätzlich eine Druckmodell-Einheit 89 auf. Die Druckmodell-Einheit 89 ist gemäß der 7 beispielhaft signaltechnisch mit dem Signaleingang des Vergleicher-Bausteins 81 in Verbindung. Sofern die Stillstand-Bedingungen (das heißt es liegt weder ein Druckspeicher-Ladebedarf noch ein Kühl- und sonstiger Bedarf vor) erfüllt sind, setzt die Druckmodell-Einheit 89 die Solldrehzahl n_soll auf Null. Die Stillstand-Zeitdauer Δt_aus startet zum Endzeitpunkt t_E des Ladebetriebs (das heißt zu dem Zeitpunkt, zu dem das Steuerventil 71 selbsttätig von der Ladestellung L in die Kühlstellung bzw. Nicht-Ladestellung K schaltet).
In der Druckmodell-Einheit 89 wird gemäß der 8 der zeitliche Verlauf des Speicherdruckes p_S(t) während der gesamten Betriebszeit nachgebildet. Hierzu erfasst die Druckmodell-Einheit 89 jedes für den Druckverlauf im Hochdruckkreislauf H relevante Ereignis, das zu einer Erhöhung (das heißt in der 8 die Teildruckdifferenzen Δp_y) oder zu einer Reduzierung (das heißt in der 8 die Teildruckdifferenzen Δp_x) des Speicherdruckes p_S führt. Je nach Ereignis weisen die Teildruckdifferenzen positive oder negative Vorzeichen auf. Die Teildruckdifferenzen Δp_x sind beispielhaft mit Aktuator-Betätigungen verknüpft. Jeder dieser Aktuator-Betätigungen wird eine Teildruckdifferenz Δp_x1, Δp_x2, ... zugeordnet (8 oder 9). Die in den 8 und 9 beispielhaft gezeigten Teildruckdifferenzen Δp_x1, Δp_x2, ... korrelieren jeweils mit den, mit den Aktuator-Betätigungen verbundenen Hydraulikflüssigkeits-Entnahmen aus dem Hochdruckkreislauf H. Zudem wird in dem nachgebildeten zeitlichen Verlauf des Speicherdruckes p_S(t) auch der Druckverlust Δp_xB aufgrund von permanenter Basisleckage berücksichtigt.
Der Initialwert des zeitlichen Speicherdruck-Verlaufes entspricht gemäß den 8 oder 9 dem bereits erwähnten oberen Schwellwert p_S,oben des Steuerventiles 71. Bei Erreichen eines Mindestdruckes p_min endet die Stillstand-Zeitdauer Δt_aus, so dass die Steuereinrichtung 39 den Elektromotor 57 mit der Prüfdrehzahl n_prüf ansteuert. Anschließend erfolgt mit Hilfe der Auswerteeinheit 73 eine Bestimmung, ob ein Druckspeicher-Ladebedarf vorliegt oder nicht. Die Bestimmung des Druck-Ladebedarfes erfolgt jedoch nur dann, wenn die Drehzahlkonstanz-Bedingungen erfüllt sind. Für eine aussagekräftige Messung der Ist-Stromaufnahme ist es zudem von Vorteil, wenn eine gewisse Mindest-Meßzeit (Meßfenster) vorliegt, in der die Konstanzbedingungen erfüllt.
In der 8 wird mit Hilfe eines Programmbausteins 90 der Druckmodell-Einheit 89 der Umschaltzeitpunkt t_E erkannt, zu dem das Steuerventil 71 von seiner Ladestellung L in seine Nichtladestellung/Kühlstellung K geschaltet wird. Die Erkennung des Umschaltzeitpunktes t_E erfolgt durch einen Prüfen der aktuell vorliegenden Lade-Solldrehzahl n_soll,laden und der zu einem vorangegangenen Meßzeitpunkt vorliegenden Lade-Solldrehzahl n_{soll,laden,n-1}. Sofern die im Programmbaustein 90 niedergelegten Bedingungen (das heißt sowohl n_{soll,laden,n-1} ≠ 0 als auch n_soll,laden = 0) erfüllt sind erfolgt eine Initialisierung, bei der der im Druckmodell nachgebildete zeitliche Speicherdruck-Verlauf p_S(t) automatisch wieder auf seinen Initialwert zurückgesetzt, das heißt auf den oberen Schwellwert p_S,oben, wie es auch in dem Diagramm der 9 mit der Speicherdruck-Ladekurve zwischen den Zeitpunkten t_A und t_E dargelegt ist.
Wie oben erwähnt, wird der Speicherdruck p_S im Betrieb aufgrund von zum Beispiel Basisleckage-Druckverlusten Δp_B sowie Druckverlusten Δp_x1, Δp_x2, ... aufgrund von Aktuator-Betätigungen reduziert. Speziell die Basisleckage-Druckverluste sorgen für eine kontinuierliche Reduzierung mit im Wesentlichen konstanter Steigung α (8 oder 9) des Speicherdruck-Verlaufes p_S(t). Vor diesem Hintergrund kann die Steigung α aufgrund von Basisleckage wie folgt näherungsweise ermittelt werden: Zunächst wird ein Zeitintervall Δt_kühlen (9) zwischen dem Endzeitpunkt t_E eines Ladebetriebs und dem Anfangszeitpunkt t_A eines darauffolgenden Ladebetriebs (das heißt der Zeitraum zwischen zwei erkannten Ladebedarfen) erfasst. Anschließend wird die Druckdifferenz zwischen dem oberen Schwellwert p_S,oben und dem unteren Schwellwert p_S,unten des Steuerventils 71 unter Berücksichtigung der in dem Zeitintervall Δt_kühlen aufgetretenen Teildruckdifferenzen Δp_y oder Δp_x des Speicherdruckes p_S ermittelt. Daraus kann in einfacher Weise die Steigung α erfasst werden, wodurch die Nachbildung des zeitlichen Speicherdruck-Verlaufes optimiert werden kann. Der Speicherdruck p_s ist stark temperaturabhängig. Es ist daher für eine realitätsgetreue Nachbildung bevorzugt, wenn die Nachbildung des zeitlichen Speicherdruck-Verlaufes unter Berücksichtigung dieser starken Temperaturabhängigkeit durchgeführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011100836 A1 [0003, 0004]

Claims

Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, eines Kraftfahrzeug, mit einem Hochdruckkreislauf (H), in dem ein Druckspeicher (25), zumindest eine Kupplung (K1, K2) sowie Aktuatoren (22) geschaltet sind, und mit einem Niederdruckkreislauf (N) zum Kühlen der Kupplung (K1, K2), wobei der Hochdruckkreislauf (H) und der Niederdruckkreislauf (N) jeweils eine Kühl-Hydraulikpumpe (59) und eine Lade-Hydraulikpumpe (53) aufweisen, die über einen gemeinsamen Elektromotor (57) antreibbar sind, und mit einer Steuereinrichtung (39), die bei Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs den Elektromotor (57) mit einer Lade-Solldrehzahl (n_soll,laden) ansteuert und/oder bei Erkennen eines Kühl- oder sonstigen Bedarfs den Elektromotor (57) mit einer Kühl- oder sonstigen Solldrehzahl (n_soll,kühlen) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (39) bei Nichtvorliegen sowohl eines Druckspeicher-Ladebedarfs als auch eines Kühl- oder sonstigen Bedarfs die Solldrehzahl (n_soll) für eine vorgegebene Zeitdauer (Δt_aus) auf Null absenkt, und dass nach Ablauf der Zeitdauer (Δt_aus) die Steuereinrichtung (39) den Elektromotor (57) zumindest mit der Prüfdrehzahl (n_prüf) ansteuert.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (39), insbesondere zur Ermittlung der Stillstand-Zeitdauer (Δt_aus), eine Druckmodell-Einheit (89) aufweist, die die Aktuator-Betätigungen oder sonstige, den Speicherdruck (p_s) beeinflussende Ereignisse während der gesamten Betriebszeit erfasst und in Abhängigkeit davon Teildruckdifferenzen (Δp_x1, Δp_x2, ... oder Δp_y1, Δp_y2 ...) generiert, die zum Beispiel mit der, mit der Aktuator-Betätigung verbundenen Hydraulikflüssigkeits-Entnahme aus dem Hochdruckkreislauf (H) korrelieren, und dass die Druckmodell-Einheit (89) den zeitlichen Speicherdruck-Abbau (p_S(t)) während der Stillstand-Zeitdauer (Δt_aus) auf der Grundlage der erfassten Teildruckdifferenzen (Δp_x1, Δp_x2, ... oder Δp_y1, Δp_y2 ...) nachbildet.
Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines Mindestdruckes (p_min) im Druckmodell die Steuereinrichtung (39) den Elektromotor (57) mit der Prüfdrehzahl (n_prüf) ansteuert.
Hydrauliksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmodell-Einheit (89) den zeitlichen Speicherdruck-Abbau (p_S(t)) zusätzlich auf der Grundlage eines Basisleckage-Druckverlusts (Δp_B) nachbildet.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Nicht-Ladebetrieb, etwa einem Kühlbetrieb, sowohl die Kühl-Hydraulikpumpe (59) als auch die Lade-Hydraulikpumpe (53) strömungstechnisch mit dem Niederdruckkreislauf (N) verbunden sind, und die Lade-Hydraulikpumpe (53) vom Hochdruckkreislauf (H) entkoppelt ist, und dass im Nicht-Ladebetrieb die Hydraulikpumpen (53, 59) bei geringer Pumpenlast sowie geringer Ist-Stromaufnahme arbeiten.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ladebetrieb die Lade-Hydraulikpumpe (53) mit dem Hochdruckkreislauf (H) strömungstechnisch gekoppelt ist, und dass die Lade-Hydraulikpumpe (53) bei hoher Pumpenlast mit großer Ist-Stromaufnahme arbeitet.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckkreislauf (H) und der Niederdruckkreislauf (N) über eine Bypassleitung (67) mit integriertem Steuerventil (71) verbunden ist, und dass das Steuerventil (71) in Abhängigkeit von dem Speicherdruck (p_S) im Hochdruckkreislauf (H) ohne weitere Fremdenergie, das heißt selbsttätig, zwischen einer Ladestellung (L), in der das Hydrauliksystem im Ladebetrieb arbeitet, und einer Nicht-Ladestellung (Kühlstellung K), in der das Hydrauliksystem im Nicht-Ladebetrieb, etwa einem Kühlbetrieb, arbeitet, verstellbar ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Steuerventil (71) selbsttätig in eine Ladestellung (L) verstellt, wenn der Speicherdruck (p_S) im Hochdruckkreislauf (H) einen unteren Schwellwert (p_S,unten) unterschreitet, und dass sich das Steuerventil (71) selbsttätig in seine Nicht-Ladestellung (Kühlstellung K) verstellt, wenn der Speicherdruck (p_S) im Hochdruckkreislauf (H) einen oberen Schwellwert (p_S,oben) überschreitet.
Hydrauliksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Ladebetrieb-Endzeitpunkt (t_E) der Speicherdruck (p_S) in dem Hochdruckkreislauf (H) dem oberen Schwellwert (p_S,oben) entspricht, und dass insbesondere bei Überschreiten des oberen Schwellwerts (P_s,oben) das Steuerventil (71) in der Bypassleitung (67) selbsttätig von der Ladestellung (L) in die Kühlstellung (K) verstellt wird, und dass der obere Schwellwert (p_S,oben) ein Initialdruck des Druckmodells ist, von dem die Teildruckdifferenzen (Δp_x1, Δp_x2, ... oder Δp_y1, Δp_y2 ...) aufgrund von zum Beispiel Aktuator-Betätigungen und gegebenenfalls aufgrund von Basisleckage (Δp_B), abgezogen oder aufaddiert werden.
Hydrauliksystem nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der insbesondere stark temperaturabhängige Speicherdruck (p_S) im Hochdruckkreislauf (H) aufgrund von Basisleckage-Druckverlusten (Δp_B) kontinuierlich mit im Wesentlichen konstanter Steigung (α) reduziert wird, und dass der Speicherdruck (p_S) aufgrund einer Aktuatoren-Betätigung im Wesentlichen schlagartig reduziert wird.
Hydrauliksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmodell-Einheit (89) zur Nachbildung des zeitlichen Speicherdruck-Abbaus (p_S(t)) die Steigung (α) aufgrund der Basisleckage-Druckverluste (Δp_B) abschätzt oder ermittelt.
Hydrauliksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmodell-Einheit (89) die Steigung (α) berechnet, und zwar aus dem Zeitintervall (Δt_kühlen) zwischen dem Ladebetrieb-Endzeitpunkt (t_E) und dem darauffolgenden Ladebetrieb-Anfangszeitpunkt (t_A) und aus der Druckdifferenz zwischen dem oberen Schwellwert (p_s,oben) und dem unteren Schwellwert (p_S,unten) des Steuerventil (71) unter Berücksichtigung der in dem Zeitintervall (Δt_kühlen) aufgetretenen Teildruckdifferenzen (Δp_x1, Δp_x2, ... oder Δp_y1, Δp_y2 ...).
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für das Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs dem Elektromotor (57) eine Strommesseinrichtung (75) zur Erfassung einer Ist-Stromaufnahme (I_ist) und ein Drehzahlsensor (77) zur Erfassung einer Ist-Drehzahl (n_ist) zugeordnet ist, und dass die Steuereinrichtung (39) eine Auswerteeinheit (73) aufweist, die auf der Grundlage der Ist-Stromaufnahme (I_ist) und der Ist-Drehzahl (n_ist), insbesondere aus dem Vergleich der Ist-Stromaufnahme (I_ist) mit einem Referenzwert (I_ref), einen Druckspeicher-Ladebedarf erkennt.
Hydrauliksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (39) eine Drehzahlkonstanz-Einheit (83) aufweist, die erfasst, ob die Hydraulikpumpen (59, 53) mit konstanter Ist-Drehzahl laufen, und dass bei Nichtvorliegen einer konstanten Ist-Drehzahl (n_ist) die Auswerteeinheit (73) deaktiviert ist sowie bei Vorliegen einer konstanten Ist-Drehzahl die Auswerteeinheit (73) aktiviert ist, wobei insbesondere für den Fall, dass keine Referenz vorliegt, eine Notdrehzahl (n_not) und eine Ladedrehzahl als Mindestdrehzahl verwendbar sind.
Hydrauliksystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfüllen der folgenden Kriterien eine Drehzahlkonstanz festgestellt ist, wonach der Solldrehzahlgradient (ṅ_soll) gleich Null ist, der gefilterte Solldrehzahlgradient (ṅ_soll,Filter) kleiner als ein Schwellwert (x₁) ist und der Ist-Drehzahlgradient (ṅ_ist) kleiner als ein Schwellwert (x₂) ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert (I_ref) zum Erkennen des Druckspeicher-Ladebedarf aus einem in der Steuereinrichtung (39) hinterlegten Referenz-Polynom (P) ermittelbar ist, und zwar in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl.
Hydrauliksystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenz-Polynom (P) in einer Initialisierungsphase, etwa bei einem erstmaligen Fahrbetrieb des Fahrzeugs, generierbar ist, und dass in der Initialisierungsphase insbesondere entweder durchgängig in einem Ladebetrieb-Zeitintervall oder durchgängig in einem Nicht-Ladebetrieb-Zeitintervall (das heißt Kühlbetrieb-Zeitintervall), bei unterschiedlichen Ist-Drehzahlen und gegebenenfalls unterschiedlichen Temperaturen die korrespondierenden Ist-Stromaufnahmen als Referenzwerte erfasst und gespeichert werden.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (39) eine Auswerteeinheit (73) zum Erkennen eines Druckspeicher-Ladebedarfs aufweist, in welcher Auswerteeinheit (73) aus einem Vergleich der Ist-Stromaufnahme (I_ist) und einem gefilterten Wert (I_ist,Filter) der Ist-Stromaufnahme (I_ist) ein Druckspeicher-Ladebedarf erkennbar ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (39) eine Drehzahlkonstanz-Einheit (83) aufweist, die erfasst, ob die Hydraulikpumpen (53, 59) bei einer konstanten Drehzahl laufen, und dass bei Vorliegen einer konstanten Drehzahl die Auswerteeinheit (73) aktiviert ist, und bei Nichtvorliegen einer konstanten Drehzahl deaktiviert ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Generierung des Referenz-Polynoms (P) der Druckspeicher-Ladebedarf aus dem Vergleich der Ist-Stromaufnahme (I_ist) und dem korrespondierenden Referenzwert (I_ref) erkennbar ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichtvorliegen sowohl eines Kühl- oder sonstigen Bedarfs als auch bei Nichtvorliegen eines Ladebedarfs die Steuereinrichtung (39) den Elektromotor (57) mit einer im Vergleich zur Lade-Solldrehzahl (n_Soll,Laden) und zur Kühl-Solldrehzahl (n_Soll,Kühlen) reduzierter Prüfdrehzahl (n_prüf) ansteuert, mit der die Erfassung der Ist-Drehzahl (n_ist) und Ist-Stromaufnahme (I_ist) gewährleistet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.
Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems nach einem der Patentansprüche 1 bis 21.