DE102013215862A1 - Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges (1) für ein Kraftfahrzeug mit den Schritten: Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird und/oder Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird, Erfassen eines Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) mit wenigstens einem Drucksensor mit einer ersten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Druck des Gases, Erfassen einer Mess-Temperatur des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) mit wenigstens einem Temperatursensor mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Temperatur des Gases, wobei die zweite zeitliche Verzögerung größer ist als die erste zeitliche Verzögerung, wobei zu der von dem wenigstens einen Temperatursensor erfassten Mess-Temperatur eine Modellberechnung ausgeführt wird und mit der Modellberechnung in Abhängigkeit von der Mess-Temperatur des Gases eine Modell-Temperatur bestimmt wird und die zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases kleiner ist als die zeitliche Verzögerung zwischen der Mess-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.
  • Stand der Technik
  • Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor weisen einen Antriebsstrang zur Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor auf wenigstens ein Antriebsrad auf. Dabei sind im Allgemeinen an dem Kraftfahrzeug zwei Antriebsräder mittels eines Differentialgetriebes angetrieben. Der Verbrennungsmotor stellt mit einer Motorwelle mechanische Energie zur Verfügung und mittels eines Leistungsverzweigungsgetriebes kann diese mechanische Energie von der Motorwelle auf eine erste und zweite Abtriebswelle an dem Leistungsverzweigungsgetriebe aufgeteilt werden. Dabei treibt die erste Abtriebswelle einen mechanischen Antriebsteilstrang des Antriebsstranges an, bei welchem die mechanische Energie ausschließlich mechanisch auf das wenigstens eine Antriebsrad bzw. das Differentialgetriebe übertragen wird. Die zweite Antriebswelle treibt einen hydraulischen Antriebsteilstrang an und in den hydraulischen Antriebsteilstrang ist ein hydraulisches Getriebe integriert bzw. eingebaut, so dass an dem hydraulischen Antriebsteilstrang die Übertragung der mechanischen Energie auch hydraulisch ausgeführt wird. Zum Betrieb des hydraulischen Getriebes ist eine Pumpe erforderlich, welche von der zweiten Abtriebswelle angetrieben ist, sowie ein hydraulischer Motor, welcher mit einer Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe angetrieben ist. Der hydraulische Motor treibt seinerseits mit einer Antriebswelle an dem hydraulischen Motor bzw. einer Hydraulikgetriebantriebswelle das Differentialgetriebe bzw. das wenigstens eine Antriebsrad an. Ferner weist der Antriebsstrang einen Druckspeicher zur Druckspeicherung von hydraulischer Energie auf. Mit der von der zweiten Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes angetriebene Pumpe kann die Hydraulikflüssigkeit nicht nur dem hydraulischen Motor, sondern auch einem Druckspeicher zugeführt werden zur Speicherung von hydraulischer Energie. Diese in dem Druckspeicher gespeicherte hydraulische Energie kann später durch Leiten der Hydraulikflüssigkeit von dem Druckspeicher zu dem hydraulischen Motor zum Antrieb des wenigstens einen Antriebsrades bzw. des Differentialgetriebes genutzt werden. In einem Rekuperationsbetrieb kann kinetische Energie des Kraftfahrzeuges in dem Druckspeicher als hydraulische Energie gespeichert werden.
  • Der Druckspeicher ist beispielsweise als ein Kolbenspeicher oder ein Blasenspeicher ausgebildet. Für die Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges ist eine Kenntnis des aktuellen Ladezustandes des Druckspeichers erforderlich. Hierzu kann mit einem Drucksensor der Druck des Gases in dem Druckspeicher und mit einem Temperatursensor die Temperatur des Gases erfasst werden und hieraus das Volumen des Gases berechnet werden, weil das Volumen des Gases einen Parameter für den Ladezustand des Druckspeichers darstellt. Beim Ein- oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in oder aus dem Druckspeicher verändert sich in Abhängigkeit von der Zeit der Ist-Druck und die Ist-Temperatur des Gases. Der Drucksensor erfasst als Mess-Druck den Ist-Druck mit einer ersten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 0,01 s und der Temperatursensor erfasst als Mess-Temperatur die Ist-Temperatur mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 2 bis 3 s. Die zweite zeitliche Verzögerung des Temperatursensors ist somit wesentlich größer als die erste zeitliche Verzögerung des Drucksensors. Zur Berechnung des Volumens des Gases mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase bei einer bekannten Stoffmenge und molaren Gaskonstante des Gases ist eine möglichst genaue Kenntnis des Druckes und der Temperatur zur gleichen Zeit erforderlich, um das Volumen des Gases möglichst genau berechnen zu können. Aufgrund der großen zweiten zeitlichen Verzögerung der von dem Temperatursensor erfassten Mess-Temperatur kann somit mit das Volumen des Gases nur mit einer geringen bzw. unzureichenden Genauigkeit berechnet werden, so dass keine ausreichend exakte Bestimmung des Ladezustandes bei einer schnellen Veränderung des Ladezustandes möglich ist.
  • Die CH 405 934 zeigt eine Schrägscheibenaxialkolbenpumpe, deren nicht umlaufender Zylinderblock zum Verändern der Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck längs verschiebbar ist, wobei an dem durch eine Feder in Richtung der Erhöhung der Fördermenge gedrückten Zylinderblock eine Steuerschiebereinheit mit einem Schieberkolben befestigt ist.
  • Die DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen.
  • Die DE 195 42 427 A1 zeigt ein hydrostatisches Antriebssystem für ein hydrostatisch betriebenes Fahrzeug.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug mit den Schritten: Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in wenigstens einen Druckspeicher, so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird und/oder Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher, so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird, Erfassen eines Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher mit wenigstens einem Drucksensor mit einer ersten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Druck des Gases, Erfassen einer Mess-Temperatur des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher mit wenigstens einem Temperatursensor mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Temperatur des Gases, wobei die zweite zeitliche Verzögerung größer ist als die erste zeitliche Verzögerung, wobei zu der von dem wenigstens einen Temperatursensor erfassten Mess-Temperatur eine Modellberechnung ausgeführt wird und mit der Modellberechnung in Abhängigkeit von der Mess-Temperatur des Gases und vorzugsweise zusätzlich weiterer Werte, z. B. dem Mess-Druck und/oder der molaren Stoffmenge und/oder der Wärmekapazität des Gases pro Stoffmenge und/oder der Änderung des Mess-Druckes pro Zeiteinheit, eine Modell-Temperatur bestimmt wird und die zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases kleiner ist als die zeitliche Verzögerung zwischen der Mess-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases. Die Modell-Temperatur weist somit eine kleinere zeitliche Verzögerung auf als die Mess-Temperatur, so dass für den aktuellen augenblicklichen Zustand des Gases die Temperatur mit einer größeren Genauigkeit zu der Ist-Temperatur des Gases bestimmt wird.
  • In einer weiteren Variante entspricht die zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases im Wesentlichen der ersten zeitlichen Verzögerung.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform entspricht die zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases weniger als das 20-, 10-, 5-, 2- oder 0,2-Fache der ersten zeitlichen Verzögerung.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird mit der Modellberechnung ein Korrekturfaktor berechnet und die Modell-Temperatur aus der Summe der Mess-Temperatur und dem Produkt aus dem Korrekturfaktor und dem Mess-Druck bestimmt und/oder die Modell-Temperatur wird in Abhängigkeit von der Mess-Temperatur und in Abhängigkeit von dem Mess-Druck bestimmt.
  • Zweckmäßig wird der Korrekturfaktor in Abhängigkeit von der molaren Gasmasse und/oder der Mess-Temperatur des Gases und/oder dem Mess-Druck des Gases und/oder der Änderung des Mess-Druckes pro Zeiteinheit bestimmt.
  • In einer ergänzenden Variante wird bei der Modellberechnung die Stoffmenge des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher und/oder die Wärmeleitfähigkeit einer Wandung des wenigstens einen Druckspeichers und/oder die Oberfläche der Wandung des wenigstens einen Druckspeichers und/oder das Verhältnis aus der Wärmespeicherkapazität des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher zu der Wärmeleitfähigkeit der Wandung des wenigstens einen Druckspeichers und/oder die erste zeitliche Verzögerung und/oder die zweite zeitliche Verzögerung berücksichtigt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird aus der Modell-Temperatur des Gases und dem Mess-Druck des Gases das Volumen des Gases als Parameter für den Ladezustand des wenigstens einen Druckspeichers bestimmt.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform wird das Volumen des Gases als Parameter für den Ladezustand des wenigstens einen Druckspeichers mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase aus der Modell-Temperatur, dem Mess-Druck, der Stoffmenge des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher und der molaren Gaskonstante bestimmt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird in Abhängigkeit von dem bestimmten Volumen des Gases der Antriebsstrang gesteuert und/oder geregelt, insbesondere das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher und/oder das Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher in Abhängigkeit von dem bestimmten Volumen des Gases gesteuert und/oder geregelt. Der augenblickliche Ladezustand des Druckspeichers kann mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden, so dass – mit einer großen Genauigkeit – in Abhängigkeit hiervon beispielsweise der Rekuperationsbetrieb und/oder das Laden des Druckspeichers mit mechanischer Energie des Verbrennungsmotors und/oder das Antreiben des Kraftfahrzeug mit hydraulischer Energie aus dem Druckspeicher gesteuert und/oder geregelt werden kann und damit aufgrund der optimierten genauen Steuerung und/oder Regelung Kraftstoff eingespart werden kann.
  • In einer weiteren Variante wird das Verfahren für einen Kolbenspeicher und/oder Blasenspeicher als dem wenigstens einen Druckspeicher ausgeführt.
  • In einer ergänzenden Variante wird in einem Rekuperationsbetrieb kinetische Energie des Kraftfahrzeuges und/oder Antriebsenergie eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges in hydraulische Energie von einer hydraulischen Pumpe umgewandelt und in einem Druckspeicher gespeichert, indem Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher mit der hydraulischen Pumpe eingeleitet wird und ein Gasvolumen in dem Druckspeicher reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird in einem hydraulischen Antriebszustand hydraulische Energie von einem hydraulischen Motor in mechanische Energie umwandelt und mit der mechanischen Energie das Kraftfahrzeug angetrieben wird, indem Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher ausgeleitet und zu dem hydraulischen Motor geleitet wird und ein Gasvolumen in dem Druckspeicher erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird.
  • Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine hydraulische Pumpe und wenigstens einen hydraulischen Motor zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei mit dem Antriebsstrang ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist eine hydraulische Pumpe und ein hydraulischer Motor von einer Schrägscheibenmaschine gebildet, insbesondere umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren, und/oder der Antriebsstrang zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher umfasst und/oder der wenigstens eine Druckspeicher als ein Kolbenspeicher und/oder ein Blasenspeicher ausgebildet ist.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst der wenigstens eine Druckspeicher je einen Temperatursensor zur Erfassung der Mess-Temperatur des Gases und je einen Drucksensor zur Erfassung eines Mess-Druckes des Gases und/oder der Antriebsstrang eine Recheneinheit mit einem Rechner und einem Datenspeicher umfasst.
  • In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Antriebsstrang einen mechanischen und hydraulischen Antriebsteilstrang.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege.
  • Zweckmäßig umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.
  • Erfindungsgemäßes Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit oder eine Steuerungseinheit durchgeführt wird.
  • Erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit oder einer Steuerungseinheit durchgeführt wird.
  • Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 einen stark vereinfachte Darstellung eines Antriebsstranges,
  • 2 einen Längsschnitt eines Kolbenspeichers und
  • 3 einen Längsschnitt eines Blasenspeichers.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Ein in 1 dargestellter Antriebsstrang 1 dient zur Kraftübertragung bzw. zur Übertragung von mechanischer Energie von einem Verbrennungsmotor 5 mit Hubkolben 6 zu zwei Antriebsrädern 32 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Der Antriebsstrang 1 ist dabei in einem mechanischen Antriebsteilstrang 2 unterteilt und in einen hydraulischen Antriebsteilstrang 3 mit einem hydraulischen Getriebe 22 in dem mechanische Energie in hydraulische Energie umgewandelt wird und umgekehrt.
  • Eine Motorwelle 7 des Verbrennungsmotors 5 treibt eine Antriebswelle 10 eines Leistungsverzweigungsgetriebes 8, z. B. eines Planetengetriebes 9 an. Das Planetengetriebe 9 treibt mit der von der Motorwelle 7 auf das Leistungsverzweigungsgetriebe 9 übertragenen mechanischen Energie eine erste Abtriebswelle 11 und eine zweite Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 an. Die erste Abtriebswelle 11 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 treibt den mechanischen Antriebsteilstrang 2 mit einem nicht dargestellten mechanischen Getriebe und die zweite Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 treibt den hydraulischen Antriebsteilstrang 3 an. Der mechanische Antriebsteilstrang 2 weist neben der ersten Abtriebswelle 11 eine erste Kupplung 13 auf mit welcher eine Übertragungswelle 34 verbunden ist. Dadurch kann bei einer eingekuppelten ersten Kupplung 13 die mechanische Energie von der ersten Abtriebswelle 11 auf die Übertragungswelle 34 des ersten mechanischen Antriebsteilstranges 2 übertragen werden und von dieser auf eine mechanische Kopplungseinheit 30. Bei einer ausgekuppelten ersten Kupplung 13 ist mit einer ersten Festsetzeinrichtung 37 die erste Abtriebswelle 11 festgehalten, so dass die gesamte mechanische Energie von dem Planetengetriebe 9 auf die zweite Abtriebswelle 12 übertragen wird. Die mechanische Kopplungseinheit 30 führt die mechanische Energie von dem mechanischen Antriebsteilstrang 2, d. h. der Übertragungswelle 34 und einer Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 zusammen. Dabei ist die mechanische Kopplungseinheit 30 mit Zahnrädern beispielsweise dahingehend ausgebildet, dass die Übertragungswelle 34 des mechanischen Antriebsteilstranges 2 und die Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 das gleiche Drehzahlverhältnis aufweisen. Von der mechanischen Kopplungseinheit 30 wird mit der Übertragungswelle 34 als Differential-Antriebswelle 35 die mechanische Energie auf ein Differentialgetriebe 31 angetrieben. Das Differentialgetriebe 31 treibt durch zwei Radwellen 33 jeweils ein Antriebsrad 32 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges an.
  • Der hydraulische Antriebsteilstrang 3 wird von der zweiten Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 angetrieben. Dabei kann in analoger Weise wie bei dem mechanischen Antriebsteilstrang 2 der Kraftfluss von der zweiten Abtriebswelle 12 zu einer Antriebswelle 17 einer ersten Schrägscheibenmaschine 18 mit einer zweiten Kupplung 14 gelöst und verbunden werden. Bei der gelösten zweiten Kupplung 14 ist mit einer zweiten Festsetzeinrichtung 38 die zweite Abtriebswelle 12 festgehalten, so dass von dem Planetengetriebe 9 die gesamte mechanische Energie auf die erste Abtriebswelle 11 übertragen wird. Abweichend von der in 1 dargestellten zweiten Kupplung 14 als mechanischer Kupplung 14 kann der hydraulische Antriebsteilstrang 3 auch mit einer hydraulischen Kupplung ohne einer mechanischen Kupplung 14 ausgebildet sein, beispielweise mit einer ersten und zweiten Schrägscheibenmaschine 15, 18. Das hydraulische Getriebe 22 weist die erste Schrägscheibenmaschine 15 und eine zweite Schrägscheibenmaschine 18 auf. Die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 stellen dabei eine Komponente 23 des hydraulischen Getriebes 22 dar. Die erste Schrägscheibenmaschine 15 kann dabei sowohl als Axialkolbenpumpe 16 als auch als Axialkolbenmotor 36 betrieben werden und die zweite Schrägscheibenmaschine 18 sowohl als Axialkolbenpumpe 19 und als Axialkolbenmotor 20. Von der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 wird die hydraulische Energie in mechanische Energie umgewandelt und dadurch eine Antriebswelle 21 bzw. eine Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 angetrieben, welche ihrerseits diese mechanische Energie auf die mechanische Kopplungseinheit 30 und dadurch mittelbar auch auf die beiden Antriebsräder 32 überträgt. Die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 sind mit zwei Hydraulikleitungen 24 miteinander hydraulisch verbunden. Dabei ist in jeder der beiden Hydraulikleitungen 24 ein als 3-Wegeventil 26 ausgebildetes Ventil 25 vorhanden, so dass dadurch die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 auch hydraulisch mit zwei Druckspeichern 27, nämlich einem Hochdruckspeicher 28 und einem Niederdruckspeicher 29, hydraulisch verbunden werden können.
  • Die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 weisen eine rotierende Zylindertrommel (nicht dargestellt) auf, in denen Kolben in Kolbenbohrungen axial beweglich sind. Ein Schrägscheibe bzw. eine Schwenkwiege der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 ist um einen Schwenkwinkel verschwenkbar und je größer der Schwenkwinkel ist, desto größer ist der förderbare Volumenstrom der Schrägscheibenmaschinen 15, 18 bei einer gleichen Drehzahl der Antriebswelle 17 und der Antriebswelle 21 bzw. Hydraulikgetriebeantriebswelle 21. Wird während des Betriebes des hydraulischen Getriebes 22 keine Hydraulikflüssigkeit in oder aus einem Druckspeicher 27 geleitet, weisen beide Schwenkwiegen der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 den gleichen Schwenkwinkel auf, da beide Schrägscheibenmaschinen 15, 18 identisch ausgebildet sind, d. h. insbesondere eine gleiche Anzahl von Kolbenbohrungen mit identischen Durchmessern in den Zylindertrommeln aufweisen und die Antriebswelle 17 und die Hydraulikantriebswelle 21 die gleiche Drehzahl aufweisen. Unterschiedliche Drehzahlen der Antriebswelle 17 und der Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 können mit unterschiedlichen Schwenkwinkeln der Schwenkwiegen der ersten und zweiten Schrägscheibenmaschine 15, 18 erreicht werden.
  • Bei einem Betrieb der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 ausschließlich als hydraulisches Getriebe 22 wird mit den beiden Hydraulikleitungen 24 hydraulische Energie von der ersten Schrägscheibenmaschine 15 zu der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 übertragen und je größer der Schwenkwinkel der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 ist, desto größer ist der Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit, welche von der ersten zu der zweiten Schrägscheibenmaschine 15, 18 strömt und umgekehrt und desto größer ist das Drehmoment an der Antriebswelle 17 und der Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 und umgekehrt. Durch ein Verändern des Schwenkwinkels von einem oder von beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 bei einem verschiedenen Schwenkwinkel der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 kann das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Antriebswelle 17 und der Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 verändert werden und zwar stufenlos, so dass dadurch ein stufenloses hydraulisches Getriebe 22 vorhanden ist.
  • In einem Rekuperationsbetrieb des Kraftfahrzeuges wird die mechanische Energie von den Antriebsrädern 32 auf die zweite Schrägscheibenmaschine 18 übertragen und in dieser in hydraulische Energie umgewandelt. Dabei kann mittels der beiden 3-Wegeventile 26 Hydraulikflüssigkeit während des Rekuperationsbetriebes von dem Niederdruckspeicher 29 in die zweiten Schrägscheibenmaschine 18 als Axialkolbenpumpe 19 und von dieser unter einem höheren Druck in den Hochdruckspeicher 28 eingeleitet werden, d. h. der Druck in dem Hochdruckspeicher 28 erhöht werden und dadurch hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher 28 gespeichert werden. Zum hydraulischen Antrieb des Kraftfahrzeuges wird umgekehrt die Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck von dem Hochdruckspeicher 28 zu der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 geleitet, welche hier als Axialkolbenmotor 20 fungiert und in mechanische Energie umgewandelt, so dass dadurch mit der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 als Axialkolbenmotor 20 die Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 mechanisch angetrieben wird. Die Hydraulikflüssigkeit wird dabei anschließend von der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 zu dem Niederdruckspeicher 29 geleitet.
  • Die beiden Antriebsräder 32 des Kraftfahrzeuges können dabei entweder ausschließlich von dem mechanischen Antriebsteilstrang 2 angetrieben werden, sofern die zweite Kupplung 14 ausgekuppelt ist, oder ausschließlich von dem hydraulischen Antriebsstrang 3 angetrieben werden, sofern die erste Kupplung 13 ausgekuppelt ist, wobei die jeweils andere Kupplung 13, 14 natürlich eingekuppelt ist. Darüber hinaus können die beiden Antriebsräder 32 auch gleichzeitig sowohl von dem mechanischen Antriebsstrang 2 als auch von dem hydraulischen Antriebsstrang 3 angetrieben werden, sofern beide Kupplungen 13, 14 eingekuppelt sind. Dabei kann während dieses Betriebes die zweite Schrägscheibenmaschine 18 entweder ausschließlich von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Schrägscheibenmaschine 15 angetrieben werden, so dass die zweite Schrägscheibenmaschine 18 ausschließlich mit mechanischer Energie von dem Verbrennungsmotor 5 angetrieben ist. Optional kann zusätzlich während dieses Betriebes die zweite Schrägscheibenmaschine 18 auch von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben werden, so dass dadurch die zweite Schrägscheibenmaschine 18 sowohl von mechanischer Energie aus dem Verbrennungsmotor 5 als auch von hydraulischer Energie aus dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben ist. In diesem letztgenannten Antriebsfall werden somit die beiden Antriebsräder 32 sowohl mit mechanischer Energie von dem Verbrennungsmotor 5 als auch mit hydraulischer Energie von dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben.
  • Die beiden Druckspeicher 27 als Hochdruckspeicher 28 und als Niederdruckspeicher 29 sind beispielsweise als ein Kolbenspeicher 4 (2) oder ein Blasenspeicher 51 (3) ausgebildet. Der Kolbenspeicher 4 weist eine Wandung 42 aus Stahl auf und die Wandung 42 bildet auch einen Zylinder zur Lagerung eines Kolbens 43. Der Kolben 43 trennt einen von der Wandung 42 eingeschlossenen Gesamtraum in einen Hydraulikflüssigkeitsraum 45, welcher nur mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist und in einen Gasraum 46, welcher nur mit Gas, z. B. Luft, befüllt ist. Wird in den Kolbenspeicher 4 durch eine Ein- und Auslassöffnung 49 Hydraulikflüssigkeit eingeleitet, wird der Kolben 43 von der nicht kompressiblen Hydraulikflüssigkeit nach links bewegt, so dass das Volumen des Gasraumes 46 reduziert wird, d. h. die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird, weil die Hydraulikflüssigkeit in einer relativ kurzen Zeit durch die Ein- und Auslassöffnung 49 eingeleitet wird, so dass dadurch der Ladezustand des Kolbenspeichers 4 erhöht wird und dies auch umgekehrt ausgeführt werden kann. Ein Drucksensor 47 erfasst einen Mess-Druck des Gases in dem Gasraum 46 und ein Temperatursensor 48 erfasst eine Mess- Temperatur des Gases in dem Gasraum 46. Der Drucksensor 47 (strichliert dargestellt) kann auch in dem Hydraulikflüssigkeitsraum 45 angeordnet sein, weil der Druck des Gases in dem Gasraum 46 identisch ist zu dem Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulikflüssigkeitsraum 45. Ein Füllventil 50 dient zur Befüllung und Entleerung des Gasraumes 46 mit Gas. Bei der Befüllung wird die Stoffmenge n des Gases erfasst als auch die molare Gaskonstante R des Gases. Damit ist im Betrieb des Kolbenspeichers 4 die Stoffmenge n konstant und somit sowohl die Stoffmenge n als auch die molare Gaskonstante R bekannt.
  • In 3 ist ein Blasenspeicher 51 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem in 2 dargestellten Kolbenspeicher 4 beschrieben. Der Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ist durch eine elastische Blase 44 aus Kunststoff von dem Gasraum 46 getrennt. Durch ein Einleiten von Hydraulikflüssigkeit durch die Ein- und Auslassöffnung 49 in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 wird das Volumen des von der Blase 44 eingeschlossenen Gasraumes 46 reduziert und umgekehrt.
  • Die Bestimmung des Ladezustandes der beiden Druckspeicher 27 erfolgt durch eine Bestimmung des Volumens des Gases mit Hilfe der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase: PV = nRT
  • Dabei ist P der Druck des Gases, V das Volumen des Gases, n die Stoffmenge des Gases, R die molare Gaskonstante und T die Temperatur des Gases. Zur Berechnung des Volumens des Gases ergibt sich somit aus der obigen thermischen Zustandsgleichung idealer Gase: V = nRT / P
  • Es ist somit eine möglichst genaue Kenntnis des aktuellen Temperatur T bzw. Tg und des Druckes P des Gases in dem Gasraum 46 erforderlich, weil die Stoffmenge n des Gases und die molare Gaskonstante R konstant sind. Das Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit erfolgt dabei relativ schnell im Bereich von beispielsweise 5 bis 50 s, vorzugsweise 10 bis 20 s.
  • Der Drucksensor 47 erfasst als Mess-Druck den Ist-Druck mit einer ersten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 0,01 s und der Temperatursensor 48 erfasst als Mess-Temperatur die Ist-Temperatur mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 2 bis 3 s. Die zweite zeitliche Verzögerung des Temperatursensors 48 ist somit wesentlich größer als die erste zeitliche Verzögerung des Drucksensors 47. Zur Berechnung des aktuellen Volumens des Gases in dem Gasraum 46 mit der thermischen Zustandsgleichung des Gases bei einer bekannten Stoffmenge n und molaren Gaskonstante R des Gases ist eine möglichst genaue Kenntnis des Druckes und der Temperatur zur gleichen aktuellen Zeit erforderlich, um das Volumen des Gases möglichst genau berechnen zu können. Hierzu wird mit einer Modellberechnung von einer Recheneinheit 39, z. B. einem Bordcomputer des Kraftfahrzeuges, mit einem Rechner 40 bzw. Computer 40 und einem Datenspeicher 41 eine Modell-Temperatur bestimmt bzw. berechnet.
  • Die Änderung der Enthalpie ∆H des Gases in dem Gasraum 46 bei dem Ein- oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aus dem oder in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ergibt sich zu: ∆H = dQ / dt + V· dP / dt
  • Hieraus ergibt sich mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase die nachfolgende Differentialgleichung für die Änderung der Enthalpie ∆H des Gases:
    Figure DE102013215862A1_0002
  • Dabei ist Cp die spezifische Wärmekapazität des Gases pro Stoffmenge, Tg die Temperatur des Gases, Q die Wärmeverluste des Gases in die Umgebung, P der Druck des Gases und n die Anzahl der Mole des Gases bzw. die Stoffmenge des Gases.
  • Der Wärmeverlust Q des Gases in die Umgebung (negatives Vorzeigen bei Wärmegewinn aus der Umgebung) ergibt sich aus:
    Figure DE102013215862A1_0003
  • Dabei ist Ti die Temperatur des i-ten umgebenden Elementes um den Gasraum 46 und Ki die Wärmeleitfähigkeit des i-ten umgebenden Elementes. Beispielsweise ist bei dem Kolbenspeicher 4 das erste umgebende Element die Wandung 42 unmittelbar an dem Gasraum 46 und das zweite umgebende Element ist der Kolben 43.
  • Die Temperatur Ti+1 des Gases kann interativ bestimmt werden mit:
    Figure DE102013215862A1_0004
  • Die Temperatur des Gases ist auch Abhängig von der Temperatur der umgebenden Elemente, so dass die Temperatur der umgebenden Elemente eigentlich auch iterativ angenähert werden müsste. Dies würde Kenntnisse des Druckspeichers 27 bezüglich der geometrischen Größen, beispielsweise der Oberfläche und der thermischen Eigenschaften der umgebenden Elemente erfordern, um die Temperatur der umgebenden Elementen ausreichend genau iterativ annähern zu können.
  • Die vorliegende Modellberechnung geht von einem Drucksensor 27 mit einer kurzen ersten zeitlichen Verzögerung und einem Temperatursensor 48 mit einer großen zweiten zeitlichen Verzögerung aus ohne dass eine iterative Annäherung der Temperatur der umgebenden Elemente notwendig ist.
  • Die Wärmeverluste Qw durch die umgebenden Elemente bzw. die Wände 42 in die Umgebung kann nachfolgend berechnet werden:
    Figure DE102013215862A1_0005
  • Die Temperaturänderung Tw des Gases aufgrund der Wärmeverluste durch die umgebenden Elemente bzw. die Wände 42 ergibt sich aus:
    Figure DE102013215862A1_0006
  • Dabei m die Masse des Gases und c die spezifische Wärmekapazität des Gases pro Masseneinheit.
  • Bei thermodynamischen Systemen wird eine konstante Zeit τ bestimmt, welche angibt nach welcher Zeit 63, 2% der maximal möglichen Temperaturänderung erreicht wird. Wird beispielsweise das Gas von 300 K um 30 K auf 270 K abgekühlt aufgrund einer Volumenerhöhung in einer fiktiven Zeit von 0 s und Beträgt die Temperatur der Umgebung konstant 300 K erwärmt sich das Gas nach einer unendlichen Zeit wieder auf 300 K aufgrund der Wärmegewinne durch die umgebenden Elemente bzw. die Wände 42. Dabei gibt die konstante Zeit τ an, nach welcher Zeit 63, 2% der Erwärmung, d. h. in diesem Beispiel eine Erwärmung um 18,96 K auf 288,96 eingetreten ist.
    Figure DE102013215862A1_0007
  • Dabei ist nCp groß und
    Figure DE102013215862A1_0008
    klein bei dem Druckspeicher 27, so dass sich eine konstante Zeit τ von einigen 10 s, beispielsweise 10 s, ergibt. Damit weist der Druckspeicher 27 eine Änderungsfrequenz von f = 0,1 Hz auf.
  • Der Drucksensor 47 weist beispielsweise eine erste zeitliche Verzögerung von 0,01 s, so dass der Drucksensors 47 eine Abtastfrequenz f von 100 Hz aufweist. Der Temperatursensor 48 weist beispielsweise eine zweite Verzögerung von 2 s auf, d. h. der Temperatursensor 48 weist eine Abtastfrequenz f von 0,5 Hz auf. Nach dem Nyquist-Shannonschen Abtasttheorem kann ein Signal, hier die Änderungsfrequenz fmax = 0,1 Hz des Druckspeichers 27, mit einer Abtastfrequenz von mindestens 2 fmax abgetastet werden, d. h. es ist eine Abtastfrequenz von mindestens 0,2 Hz erforderlich. Dabei weisen sowohl der Drucksensor 47 als auch der Temperatursensor 48 eine Abtastfrequenz von mindestens 0,2 Hz auf, so dass mit dem Drucksensor 47 und dem Temperatursensor 48 die Änderung der Temperatur Tg des Gases in dem Druckspeicher 27 aufgrund der Wärmeverluste bzw. Wärmegewinne durch die umgebenden Elemente bzw. die Wände 42 erfasst werden kann.
  • Die bereits von oben bekante Differentialgleichung für die Änderung der Enthalpie des Gases
    Figure DE102013215862A1_0009
    kann somit in einen Hochfrequenzanteil HF mit einer Frequenz größer als der Abtastfrequenz f = 0,5 Hz des Temperatursensors 48 und in einen Niederfrequenzanteil NF mit einer Frequenz kleiner als der Abtastfrequenz f = 0,5 Hz des Temperatursensors 48 aufgeteilt werden:
    Figure DE102013215862A1_0010
  • Da die Frequenzgrenze zwischen dem Hochfrequenzanteil HF und dem Niederfrequenzanteil NF bei f = 0,5 Hz liegt enthält der Niederfrequenzanteil NF nicht den Summanden dQ/dt, weil dieser Summand für Wärmeverluste durch die umgebenden Elemente bzw. die Wände 42 des Gases aufgrund der Änderungsfrequenz von f = 0,1 Hz des Druckspeichers 27 nicht erfasst werden kann.
  • Bei einer Division der beiden obigen Gleichungen mit nCp ergeben sich die nachfolgenden Differentialgleichungen:
    Figure DE102013215862A1_0011
  • Die aktuelle Temperatur Tg des Gases ergibt sich aus der Summe der beiden obigen Gleichungen, weil der Hochfrequezanteil HF und der Niederfrequenzanteil NF wieder zusammengeführt bzw. aufaddiert werden müssen:
    Figure DE102013215862A1_0012
  • Dabei ist Tg in dem Niederfrequenzanteil LF die von dem Temperatursensor erfasste Mess-Temperatur Tsensor.
    Figure DE102013215862A1_0013
  • Die aktuelle Modelltemperatur des Gases Tg ergibt sich somit zu:
    Figure DE102013215862A1_0014
  • Dabei ist in der obigen Differentialgleichung der zweite Summand K ein Korrekturfaktor als Hochfrequenzfilter für den von dem Drucksensor 47 erfassten Mess-Druck und mit der obigen Differentialgleichung wird der Korrekturfaktor K, berechnet, wobei in K auch der Verlauf des Mess-Druckes in Abhängigkeit von der Zeit berücksichtigt wird. Der Korrekturaktor K ist an bzw. ab der Abtastfrequenz f = 0,5 Hz des Temperatursensors 48.
    Figure DE102013215862A1_0015
  • Der Mess-Druck des Drucksensors 47 wird mit berechneten Korrekturfaktor K multipliziert und zu diesem ersten Summanden wird die Mess-Temperatur des Temperatursensors 48 als dem zweiten Summanden addiert, so dass die Summe aus dem ersten und zweiten Summanden die aktuelle Modell-Temperatur des Gases in dem Druckspeicher 27 ergibt. Der Korrekturfaktor bzw. Hochfrequenzfilter transformiert den Mess-Druck des Drucksensors 47 dahingehend in einen Temperaturwert, dass sich aus der Summe des ersten und zweiten Summanden mit einer guten Näherung die Ist-Temperatur des Gases ergibt mit einer zeitlichen Verzögerung, welcher im Wesentlichen der ersten zeitlichen Verzögerung des Mess-Druckes entspricht. Die schnellen Messwerte des Drucksensors 47 können somit genutzt werden, um zusammen mit der langsamen Mess-Temperatur des Temperatursensors 48 die Modell-Temperatur zu bestimmen.
  • Mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase kann aus der Stoffmenge n, der molaren Masse R, der Modell-Temperatur T bzw. Tg und dem Mess-Druck P des Drucksensors 47 das aktuelle Volumen V des Gases als Parameter für den Ladezustand des Druckspeichers 27 berechnet werden: V = nRT / P
  • Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die von der Recheneinheit 39 ausgeführte Modellberechnung ermöglicht es, die aktuelle Temperatur Tg des Gases mit einer geringen zeitlichen Verzögerung bezüglich der Ist-Temperatur des Gases zu bestimmen, so dass der Nachteil der großen zweiten zeitlichen Verzögerung des Temperatursensors 48 im Wesentlich aufgehoben ist und damit das aktuelle Volumen des Gases und damit der Ladezustand des Druckspeichers 27 mit einer hohen Genauigkeit zu der aktuellen Zeit bestimmt werden kann. In Abhängigkeit hiervon kann der Antriebsstrang 1 optimiert und besser gesteuert und geregelt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • CH 405934 [0004]
    • DE 2733870 C2 [0005]
    • DE 19542427 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges (1) für ein Kraftfahrzeug mit den Schritten: – Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird und/oder – Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird, – Erfassen eines Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) mit wenigstens einem Drucksensor (47) mit einer ersten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Druck des Gases, – Erfassen einer Mess-Temperatur des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) mit wenigstens einem Temperatursensor (48) mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Temperatur des Gases, wobei – die zweite zeitliche Verzögerung größer ist als die erste zeitliche Verzögerung, dadurch gekennzeichnet, dass zu der von dem wenigstens einen Temperatursensor (48) erfassten Mess-Temperatur eine Modellberechnung ausgeführt wird und mit der Modellberechnung in Abhängigkeit von der Mess-Temperatur des Gases eine Modell-Temperatur bestimmt wird und die zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases kleiner ist als die zeitliche Verzögerung zwischen der Mess-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases im Wesentlichen der ersten zeitlichen Verzögerung entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases weniger als 300%, 200%, 100%, 50% oder 20% der ersten zeitlichen Verzögerung entspricht.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Modellberechnung ein Korrekturfaktor berechnet wird und die Modell-Temperatur aus der Summe der Mess-Temperatur und dem Produkt aus dem Korrekturfaktor und dem Mess-Druck bestimmt wird und/oder die Modell-Temperatur in Abhängigkeit von der Mess-Temperatur und in Abhängigkeit von dem Mess-Druck bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor in Abhängigkeit von der molaren Gasmasse und/oder der Mess-Temperatur des Gases und/oder dem Mess-Druck des Gases und/oder der Änderung des Mess-Druckes pro Zeiteinheit bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Modellberechnung die Stoffmenge des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) und/oder die Wärmeleitfähigkeit einer Wandung (42) des wenigstens einen Druckspeichers (4, 27, 51) und/oder die Oberfläche der Wandung des wenigstens einen Druckspeichers (4, 27, 51) und/oder das Verhältnis aus der Wärmespeicherkapazität des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) zu der Wärmeleitfähigkeit der Wandung des wenigstens einen Druckspeichers (4, 27, 51) und/oder die erste zeitliche Verzögerung und/oder die zweite zeitliche Verzögerung berücksichtigt wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Modell-Temperatur des Gases und dem Mess-Druck des Gases das Volumen des Gases als Parameter für den Ladezustand des wenigstens einen Druckspeichers (4, 27, 51) bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Gases als Parameter für den Ladezustand des wenigstens einen Druckspeichers (4, 27, 51) mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase aus der Modell-Temperatur, dem Mess-Druck, der Stoffmenge des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) und der molaren Gaskonstante bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem bestimmten Volumen des Gases der Antriebsstrang (1) gesteuert und/oder geregelt wird, insbesondere das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) und/oder das Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) in Abhängigkeit von dem bestimmten Volumen des Gases gesteuert und/oder geregelt wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für einen Kolbenspeicher (4) und/oder Blasenspeicher (51) als dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) ausgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Rekuperationsbetrieb kinetische Energie des Kraftfahrzeuges und/oder Antriebsenergie eines Verbrennungsmotors (5) Kraftfahrzeuges in hydraulische Energie von einer hydraulischen Pumpe (16) umgewandelt wird und in einem Druckspeicher (4, 27, 51) gespeichert wird, indem Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher (4, 27, 51) mit der hydraulischen Pumpe (16) eingeleitet wird und ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem hydraulischen Antriebszustand hydraulische Energie von einem hydraulischen Motor (20) in mechanische Energie umwandelt wird und mit der mechanischen Energie das Kraftfahrzeug angetrieben wird, indem Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher (4, 27, 51) ausgeleitet und zu dem hydraulischen Motor (20) geleitet wird und ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird.
  13. Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – wenigstens eine hydraulische Pumpe (19) und wenigstens einen hydraulischen Motor (20) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, – wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren gemäß einem oder mehrere der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.
  14. Antriebsstrang nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Pumpe (19) und ein hydraulischer Motor (20) von einer Schrägscheibenmaschine (15, 18) gebildet ist, insbesondere der Antriebsstrang (1) zwei Schrägscheibenmaschinen (15, 18) umfasst, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe (22) fungieren, und/oder der Antriebsstrang (1) zwei Druckspeicher (4, 27, 51) als Hochdruckspeicher (28) und Niederdruckspeicher (29) umfasst und/oder der wenigstens eine Druckspeicher (4, 27, 51) als ein Kolbenspeicher (4) und/oder ein Blasenspeicher (51) ausgebildet ist.
  15. Antriebsstrang nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Druckspeicher (4, 27, 51) je einen Temperatursensor (48) zur Erfassung der Mess-Temperatur des Gases und je einen Drucksensor (47) zur Erfassung eines Mess-Druckes des Gases umfasst und/oder der Antriebsstrang (1) eine Recheneinheit (39) mit einem Rechner (40) und einem Datenspeicher (41) umfasst
DE102013215862.9A 2013-08-12 2013-08-12 Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges Withdrawn DE102013215862A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014222766A1 (de) 2014-11-07 2016-05-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges
DE102014225243A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges
DE102014225363A1 (de) 2014-12-10 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges
CN110107287A (zh) * 2019-05-09 2019-08-09 西北大学 致密气藏充注动力的计算方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH405934A (de) 1962-07-26 1966-01-15 Weatherhead Co Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe
DE2733870C2 (de) 1976-09-14 1989-07-20 Abex Corp., New York, N.Y., Us
DE19542427A1 (de) 1995-11-14 1997-05-15 Linde Ag Hydrostatisches Antriebssystem für ein hydrostatisches betriebenes Fahrzeug

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH405934A (de) 1962-07-26 1966-01-15 Weatherhead Co Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe
DE2733870C2 (de) 1976-09-14 1989-07-20 Abex Corp., New York, N.Y., Us
DE19542427A1 (de) 1995-11-14 1997-05-15 Linde Ag Hydrostatisches Antriebssystem für ein hydrostatisches betriebenes Fahrzeug

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014222766A1 (de) 2014-11-07 2016-05-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges
EP3021012A1 (de) 2014-11-07 2016-05-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur steuerung und regelung eines antriebsstranges
DE102014225243A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges
DE102014225363A1 (de) 2014-12-10 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges
CN110107287A (zh) * 2019-05-09 2019-08-09 西北大学 致密气藏充注动力的计算方法

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