DE102013218125A1 - Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckspeicheranordnung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckspeicheranordnung (4), insbesondere eines hydraulischen Hybridantriebsstranges (1), eines Kraftfahrzeuges mit den Schritten: Fördern von Hydraulikflüssigkeit von einem Niederdruckspeicher (29) zu einer Hydraulikpumpe (19) und von der Hydraulikpumpe (19) zu einem Hochdruckspeicher (28), so dass der Druck eines Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erniedrigt wird und das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erhöht wird und der Druck des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erhöht wird und das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erniedrigt wird, Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher (28) zu einem Hydraulikmotor (20) und von dem Hydraulikmotor (20) zu dem Niederdruckspeicher (29), so dass der Druck eines Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erniedrigt wird und das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erhöht wird und der Druck des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erhöht wird und das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erniedrigt wird, Erfassen des Druckes des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) mit einem Hochdruck-Drucksensor (40), Erfassen des Druckes des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) mit einem Niederdruck-Drucksensor (41), wobei mit einem Hochdruck-Temperatursensor (42) die Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erfasst wird und mit einem Niederdruck-Temperatursensor (43) die Temperatur des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erfasst wird und mit einer Recheneinheit (34) anhand hinterlegter Daten sowie der von dem Hochdruck-Drucksensor (40) und/oder dem Niederdruck-Drucksensor (41) und/oder dem Hochdruck-Temperatursensor (42) und/oder dem Niederdruck-Temperatursensor (43) erfassten Sensordaten und/oder wenigstens einem von den Sensordaten abhängigen Parameter die Funktionsfähigkeit des Hochdruck-Drucksensors (40) und/oder des Niederdruck-Drucksensors (41) und/oder des Hochdruck-Temperatursensors (42) und/oder des Niederdruck-Temperatursensors (43) überprüft wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckspeicheranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Hochdruckspeicheranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13 und einen hydraulischen Hybridantriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
  • Stand der Technik
  • In Kraftfahrzeugen werden hydraulische Hybridantriebstränge eingesetzt, um mittels eines Hydraulikmotors hydraulische Energie in mechanische Energie umwandeln zu können und mittels einer Hydraulikpumpe mechanische Energie in hydraulische Energie umwandeln zu können. Die mechanische Energie, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor oder als kinetische Energie in einem Rekuperationsbetrieb, kann dabei von der Hydraulikpumpe in hydraulische Energie umgewandelt werden, indem der Druck eines Hydraulikfluides, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, durch die Hydraulikpumpe erhöht wird. Das Hydraulikfluid mit dem erhöhten Druck kann dabei in einem Kolbenspeicher oder einem Blasenspeicher gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt kann mittels des Hydraulikfluides in dem Kolbenspeicher oder Blasenspeicher von dem hydraulischen Motor die hydraulische Energie in dem Kolbenspeicher oder Blasenspeicher in mechanische Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Die Hydraulikflüssigkeit dient zur Druck- bzw. Kraftübertragung zu dem zu komprimierenden Gas in dem Kolbenspeicher oder Blasenspeicher.
  • Als Kolbenspeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, d. h. eines Hydraulikfluides unter einem erhöhten Druck, sind beispielsweise Kolbenspeicher bzw. Gasfederspeicher mit einem Kolben bekannt. Innerhalb eines Gehäuses ist ein Kolben an einem Zylinder angeordnet und ein Kolben wird von dem Hydraulikfluid, insbesondere der Hydraulikflüssigkeit, bewegt, so dass dadurch der Druck in dem Gas erhöht wird und hydraulische Energie in dem Kolbenspeicher gespeichert werden kann. Bei einem Blasenspeicher ist innerhalb eines Gehäuses eine elastische Blase vorhanden und innerhalb der Blase das Gas und außerhalb der Blase sowie innerhalb des Gehäuses das Hydraulikfluid, insbesondere ein Hydrauliköl. Mit einem Drucksensor an dem Gas des Kolben- oder Blasenspeichers kann der Ladezustand des Kolben- oder Blasenspeichers erfasst werden, weil der Druck des Gases in dem Kolben- oder Blasenspeicher direkt proportional zu dem Ladezustand des Kolben- oder Blasenspeichers ist. Ein Fehler oder ein Schaden an dem Drucksensor führt zu einer falschen Erkennung des Ladezustandes, so dass dadurch ein ordnungsgemäßer Betrieb bzw. eine korrekte Steuerung des hydraulischen Hybridantriebsstranges nicht mehr gewährleistet ist.
  • Die DE 10 2006 004 120 A1 zeigt einen Hydrospeicher, insbesondere Blasenspeicher, zur Aufnahme mindestens eines Fluidmediums mit einem Druckbehälter und einem ersten Kunststoffmantel und einem dem ersten Kunststoffmantel zumindest teilweise umfassenden zweiten Kunststoffmantel, wobei der erste Kunststoffmantel zumindest an seinem einen Ende ein Kragenteil aufweist, das eine Öffnung für ein Ventil für eine Ansteuerung der Medienzu- und -abfuhr umfasst und wobei das Kragenteil und der zweite Kunststoffmantel sich an einem dazwischen liegenden Außenstützring abstützen, der sich in Richtung einer Spaltöffnung zwischen den genannten Mänteln keilartig verjüngt.
  • Auch aus der DE 102 30 743 A1 ist ein Hydrospeicher als Blasenspeicher mit einem Gaseinlasskörper bekannt, der mit Teilen des Speichergehäuses verbindbar ist und der mindestens eine Anlagefläche für ein elastisch nachgiebiges Trennelement aufweist, das innerhalb des Speichergehäuses angeordnet zwei Räume voneinander trennt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckspeicheranordnung, insbesondere eines hydraulischen Hybridantriebsstranges, eines Kraftfahrzeuges mit den Schritten: Fördern von Hydraulikflüssigkeit von einem Niederdruckspeicher zu einer Hydraulikpumpe und von der Hydraulikpumpe zu einem Hochdruckspeicher, so dass der Druck eines Gases in dem Niederdruckspeicher erniedrigt wird und das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher erhöht wird und der Druck des Gases in dem Hochdruckspeicher erhöht wird und das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher erniedrigt wird, Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher zu einem Hydraulikmotor und von dem Hydraulikmotor zu dem Niederdruckspeicher, so dass der Druck eines Gases in dem Hochdruckspeicher erniedrigt wird und das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher erhöht wird und der Druck des Gases in dem Niederdruckspeicher erhöht wird und das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher erniedrigt wird, Erfassen des Druckes des Gases in dem Hochdruckspeicher mit einem Hochdruck-Drucksensor, Erfassen des Druckes des Gases in dem Niederdruckspeicher mit einem Niederdruck-Drucksensor, wobei mit einem Hochdruck-Temperatursensor die Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher erfasst wird und mit einem Niederdruck-Temperatursensor die Temperatur des Gases in dem Niederdruckspeicher erfasst wird und mit einer Recheneinheit anhand hinterlegter Daten sowie der von dem Hochdruck-Drucksensor und/oder dem Niederdruck-Drucksensor und/oder dem Hochdruck-Temperatursensor und/oder dem Niederdruck-Temperatursensor erfassten Sensordaten und/oder wenigstens einem von den Sensordaten abhängigen Parameter die Funktionsfähigkeit des Hochdruck-Drucksensors und/oder des Niederdruck-Drucksensors und/oder des Hochdruck-Temperatursensors und/oder des Niederdruck-Temperatursensors überprüft wird. Die Funktionsfähigkeit des Hochdruck-Drucksensors des Niederdruck-Drucksensors, des Hochdruck-Temperatursensors und des Niederdruck-Temperatursensors wird mit den erfassten Sensordaten, d. h. dem Druck und der Temperatur und/oder wenigstens einem von diesen Sensordaten abhängigen Parameter überprüft. Dadurch kann in einfacher und zuverlässiger Weise ein Schaden an den Sensoren erkannt werden und dadurch ein zuverlässiger Betrieb der Hochdruckspeicheranordnung, insbesondere des hydraulischen Hybridantriebsstranges, gewährleistet werden. Bei einem Fehler oder einem Schaden an den Drucksensoren kann dies berücksichtigt werden für die Steuerung des hydraulischen Hybridantriebstranges, so dass auch bei einem Schaden an einem Drucksensor das Kraftfahrzeug zumindest in einem Notbetrieb gefahren werden kann.
  • Insbesondere wird während des Förderns von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher in den Hochdruckspeicher und während des Leitens von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher in den Niederdruckspeicher die Stoffmenge an Gas in dem Niederdruckspeicher und dem Hochdruckspeicher konstant gehalten. Die Stoffmenge des Gases in dem Niederdruckspeicher und dem Hochdruckspeicher ist konstant, da lediglich durch eine Veränderung des Volumens des Gases und der hieraus resultierenden Druckänderung hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher gespeichert wird. Lediglich bei einer aus einem Schaden bedingten Leckage oder bei einem Befüllen des Hochdruck- oder Niederdruckspeichers mit dem Gas, beispielsweise Stickstoff, erfolgt eine Veränderung der Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher und dem Niederdruckspeicher. Eine Verkleinerung des Volumens des Gases in dem Hochdruckspeicher wird lediglich dadurch herbeigeführt, dass die Hydraulikflüssigkeit zu dem Hochdruckspeicher geleitet wird oder umgekehrt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird vor der Überprüfung der Funktionsfähigkeit die Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher und/oder in dem Niederdruckspeicher bestimmt und/oder ist gespeichert bzw. vorgegeben worden.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform wird während der Veränderung des Volumens und des Druckes des Gases in dem Hochdruckspeicher das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher mit dem von dem Hochdruck-Drucksensor erfassten Druckdaten und dem von dem Hochdruck-Temperatursensor erfassten Temperaturdaten berechnet, insbesondere wird mit Hilfe der Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher und/oder dem idealen Gasgesetz, und das berechnete Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher mit den hinterlegten Daten verglichen und/oder während der Veränderung des Volumens und des Druckes des Gases in dem Niederdruckspeicher wird das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher mit dem von dem Niederdruck-Drucksensor erfassten Druckdaten und dem von dem Niederdruck-Temperatursensor erfassten Temperaturdaten berechnet, insbesondere wird mit Hilfe der Stoffmenge des Gases in dem Niederdruckspeicher und/oder dem idealen Gasgesetz, und das berechnete Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher wird mit den hinterlegten Daten verglichen. Aufgrund der bekannten Stoffmenge des Gases in dem Hochdruck- und Niederdruckspeicher und dem idealen Gasgesetzt sowie dem von den Druck- und Temperatursensoren erfassten Druck und Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher und dem Niederdruckspeicher kann das Volumen des Gases jeweils in dem Hochdruckspeicher und dem Niederdruckspeicher berechnet werden. Beispielsweise kann somit zu Beginn und dem Ende eines Lade- oder Entladezustandes das Volumen berechnet werden und mit hinterlegten Daten verglichen werden und ab einer vorgegebenen Abweichung kann hieraus auf einen Schaden eines Sensors geschlossen werden.
  • Vorzugsweise wird der H-Betrag als der Betrag der Differenz des Volumens des Hochdruckspeichers vor und nach der Veränderung des Volumens des Hochdruckspeichers berechnet und der N-Betrag wird als der Betrag der Differenz des Volumens des Niederdruckspeichers vor und nach der Veränderung des Volumens des Niederdruckspeichers berechnet bezüglich einer zeitgleichen Veränderung des Volumens des Hochdruckspeichers und des Niederdruckspeichers und der H-Betrag wird mit dem N-Betrag mit hinterlegten Daten verglichen. Die Veränderung des Volumens des Hochdruckspeichers und des Niederdruckspeichers folgt lediglich dadurch, dass Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher in den Niederdruckspeicher gefördert wird und das geförderte Volumen der Hydraulikflüssigkeit entspricht der jeweiligen identischen Volumenveränderung des Gases in dem Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher. Die Volumenveränderung des Hochdruckspeichers und des Niederdruckspeichers als ein Hubvolumen sind somit bei einer zeitgleichen Veränderung identisch. Aus diesem Grund ist der H-Betrag und der N-Betrag jeweils identisch und lediglich bei einer entsprechenden Abweichung hiervon aufgrund eines Fehlers an dem Hochdruck-Drucksensor und/oder dem Niederdruck-Drucksensors ergeben sich aus den berechneten Werten für den H-Betrag und den N-Betrag hiervon abweichenden Differenzen, so dass hieraus auf einen Schaden an dem Hochdruck-Drucksensor, dem Niederdruck-Drucksensor, dem Hochdruck-Temperatursensor und/oder dem Niederdruck-Temperatursensor und/oder einer Leckage als Schaden an dem Hydrauliksystem bzw. dem hydraulischen Hybridantriebsstrang bzw. dem hydraulischen Antriebsteilstrang bzw. dem hydraulischen Getriebe geschlossen werden kann, da die Sensordaten dieser vier genannten Sensoren zur Berechnung des H-Betrages und des N-Betrages als ein von den Sensordaten abhängigen Parameter benutzt werden.
  • In einer Variante wird der Betrag der Differenz zwischen dem H-Betrag und dem N-Betrag gebildet und mit hinterlegten Daten verglichen.
  • Zweckmäßig wird die Funktionsfähigkeit des Hochdruck-Drucksensors und/oder des Niederdruck-Drucksensors und/oder des Hochdruck-Temperatursensors und/oder des Niederdruck-Temperatursensors überprüft, indem die erfassten Sensordaten und/oder wenigstens ein von den Sensordaten abhängiger Parameter mit den hinterlegen Daten verglichen wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird bei einer vorgegebenen Abweichung der erfassten Sensordaten und/oder des wenigstens einen von den Sensordaten abhängigen Parameters von den hinterlegten Daten eine Fehlermeldung bezüglich des Hochdruck-Drucksensors und/oder des Niederdruck-Drucksensors und/oder des Hochdruck-Temperatursensors und/oder des Niederdruck-Temperatursensors ausgegeben. In der Recheneinheit sind auch entsprechende Daten für vorgegebene Abweichungen gespeichert und bei einer Überschreitung dieser vorgegebenen Abweichungen wird eine Fehlermeldung ausgegeben oder der Betrieb des hydraulischen Hybridantriebstranges wird an den Fehler eines Sensors angepasst. Dadurch kann beispielsweise sowohl eine Fehlermeldung ausgegeben werden, um eine möglichst schnelle Reparatur eines Sensors zu veranlassen und gleichzeitig kann durch eine entsprechende Anpassung des Betriebes des hydraulischen Hybridantriebsstranges weiterhin zumindest ein Notbetrieb des hydraulischen Hybridantriebsstranges gewährleistet werden.
  • Insbesondere wird als der wenigstens eine Parameter, welcher mit den hinterlegten Daten vergleichen wird, der H-Betrag und/oder der N-Betrag und/oder der Betrag der Differenz zwischen dem H-Betrag und dem N-Betrag verwendet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird die Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher berechnet, indem bei einem bekannten, insbesondere maximalen, Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher mit dem von dem Hochdruck-Drucksensor erfassten Druck und der von dem Hochdruck-Temperatursensor erfassten Temperatur die Stoffmenge berechnet wird mit Hilfe des idealen Gasgesetzes. Bei einer Erstbefüllung des Hochdruckspeichers, beispielsweise als Kolbenspeicher oder Blasenspeicher ausgebildet, befindet sich beispielsweise der Kolben in der maximalen Stellung oder innerhalb des Gehäuses mit der Blase ist kein Öl angeordnet und das Volumen der elastischen Blase des Blasenspeichers ist konstant. Aufgrund des idealen Gasgesetztes, dem bekannten Volumen des Gases und der Temperatur kann dadurch die Stoffmenge des Gases, beispielsweise Stickstoff, in dem Hochdruckspeicher berechnet werden. Eine Erstbefüllung des Hochdruckspeichers wird beispielsweise im Automobilwerk ausgeführt oder bei einer Neubefüllung bzw. Wartung in einer Werkstatt für das Kraftfahrzeug.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform wird mit der bekannten Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher und mit einer Veränderung des Volumens des Hochdruckspeichers und des Niederdruckspeichers unter der Prämisse, dass bei einer zeitgleichen Vergrößerung des Volumens des Hochdruckspeichers die Vergrößerung des Volumens des Hochdruckspeichers identisch mit der Verkleinerung des Volumens des Niederdruckspeichers ist und umgekehrt, die Stoffmenge des Gases in dem Niederdruckspeicher berechnet. Mit Hilfe verschiedener Berechnungsverfahren sowie der bekannten Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher kann auch die Stoffmenge des Gases in dem Niederdruckspeicher berechnet werden. Die Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher und dem Niederdruckspeicher ist erforderlich, um mittels der Stoffmenge sowie der von den Sensoren erfassten Druck des Gases sowie der Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher und dem Niederdruckspeicher die Funktionsfähigkeit der Sensoren überprüfen zu können.
  • In einer weiteren Variante wird mit dem Hochdruck-Drucksensor der Ladezustand des Hochdruckspeichers erfasst und/oder mit dem Niederdruck-Drucksensor wird der Ladezustand des Niederdruckspeichers erfasst und vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Ladezustand des Hochdruckspeichers und/oder des Niederdruckspeichers das Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und/oder aus dem Hochdruckspeicher und/oder Niederdruckspeicher gesteuert und/oder geregelt wird.
  • Erfindungsgemäße Hochdruckspeicheranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Hydraulikmotor, insbesondere einen Axialkolbenmotor, und eine Hydraulikpumpe, insbesondere eine Axialkolbenpumpe, einen Hochdruckspeicher und einen Niederdruckspeicher, wenigstens eine Hydraulikleitung, welche den Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher fluidleitend miteinander verbindet und den Hydraulikmotor und die Hydraulikpumpe fluidleitend mit dem Hochdruckspeicher und dem Niederdruckspeicher verbindet, einen Hochdruck-Drucksensor zur Erfassung des Druckes in dem Hochdruckspeicher, einen Niederdruck-Drucksensor zur Erfassung des Druckes in dem Niederdruckspeicher, wobei die Hochdruckspeicheranordnung einen Hochdruck-Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher, einen Niederdruck-Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Gases in dem Niederdruckspeicher und eine Recheneinheit umfasst und mit der Hochdruckspeicheranordnung ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Hydraulikmotor und die Hydraulikpumpe von einer Schrägscheibenmaschine ausgebildet und/oder der Hochdruckspeicher ist als ein Blasenspeicher oder ein Kolbenspeicher ausgebildet und/oder der Niederdruckspeicher ist als ein Blasenspeicher oder ein Kolbenspeicher ausgebildet.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst der Blasenspeicher ein Gehäuse und innerhalb des Gehäuses ist eine elastische Blase, z. B. aus Kunststoff, angeordnet. Innerhalb der Blase ist die konstante Stoffmenge des Gases eingeschlossen und außerhalb der Blase sowie innerhalb des Gehäuses befindet sich die Hydraulikflüssigkeit.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst der Kolbenspeicher ein Gehäuse sowie einen Kolben, welcher an einem Zylinder gelagert ist, wobei vorzugsweise der Zylinder von dem Gehäuse gebildet ist. Der Kolben ist fluiddicht und trennt einen Teil eines Innenraumes innerhalb des Gehäuses, welches das Gas einschließt und an einem anderen Teil des Innenraumes an dem Zylinder ist die Hydraulikflüssigkeit eingeschlossen sowie auch von dem Kolben begrenzt. Mit einer Bewegung des Kolbens, welche beispielsweise durch ein Einpumpen von Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenspeicher verursacht wird, wird das Volumen des Gases reduziert und die Menge der Hydraulikflüssigkeit in dem Kolbenspeicher erhöht oder umgekehrt.
  • Erfindungsgemäßer hydraulischer Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einer Antriebswelle, einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle, einen ersten von der ersten Abtriebswelle angetriebenen mechanischen Antriebsteilstrang zur mechanischen Kraftübertragung auf wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeuges, einen zweiten von der zweiten Abtriebswelle angetriebenen hydraulischen Antriebsteilstrang, insbesondere mit einem hydraulischen Getriebe, zur hydraulischen Kraftübertragung auf wenigstens ein Antriebsrad und der hydraulische Antriebsteilstrang eine Hochdruckspeicheranordnung umfasst, wobei die Hochdruckspeicheranordnung als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Hochdruckspeicheranordnung ausgebildet ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 einen stark vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Hybridantriebsstranges.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Ein in 1 dargestellter hydraulischer Hybridantriebsstrang 1 dient zur Kraftübertragung bzw. zur Übertragung von mechanischer Energie von einem Verbrennungsmotor 5 mit Hubkolben 6 zu zwei Antriebsrädern 32 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Der hydraulische Hybridantriebsstrang 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 Antriebswelle 10 auf das Leistungsverzweigungsgetriebe 8 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 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. Dadurch kann bei einer eingekuppelten ersten Kupplung 13 die mechanische Energie von der ersten Abtriebswelle 11 auf eine mechanische Kopplungseinheit 30 übertragen werden. 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 ersten Abtriebswelle 11 und einer Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 zusammen. Dabei ist die mechanische Kopplungseinheit 30 mit Zahnrädern beispielsweise dahingehend ausgebildet, dass die erste Abtriebswelle 11 des mechanischen Antriebsteilstranges 2 und die Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 das gleiche Drehzahlverhältnis aufweisen. Von der mechanischen Kopplungseinheit 30 wird eine Differential-Antriebswelle 34 zur Übertragung von mechanischer 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 15 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 als Axialkolbenpumpe 16 als auch als Axialkolbenmotor 36 betrieben werden und die zweite Schrägscheibenmaschine 18 sowohl als Axialkolbenpumpe 16 bzw. Hydraulikpumpe 19 und als Axialkolbenmotor 36 bzw. Hydraulikmotor 20 betrieben werden. 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 16 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 36 fungiert und in mechanische Energie umgewandelt, so dass dadurch mit der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 als Axialkolbenmotor 36 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 Antriebsteilstrang 2 als auch von dem hydraulischen Antriebssteilstrang 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.
  • Eine Hochdruckspeicheranordnung 4 als Teil des hydraulischen Hybridantriebsstranges 1 umfasst den Hochdruckspeicher 28, den Niederdruckspeicher 29, die Hydraulikleitungen 24 und die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18. Der Hochdruckspeicher 28 und der Niederdruckspeicher 29 sind beispielsweise als ein Kolbenspeicher oder ein Blasenspeicher ausgebildet. An dem Hochdruckspeicher 28 ist ein Hochdruck-Drucksensor 40 angeordnet, welcher den Druck des Gases, z. B. Stickstoff, in dem Hochdruckspeicher 28 erfasst und ein Hochdruck-Temperatursensor 42 angeordnet, welcher die Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 erfasst. An dem Niederdruckspeicher 29 ist ein Niederdruck-Drucksensor 41 angeordnet, welcher den Druck des Gases in dem Niederdruckspeicher 29 erfasst und ein Niederdruck-Temperatursensor 43 angeordnet, welcher die Temperatur des Gase in dem Niederdruckspeicher 29 erfasst. Durch das Fördern von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher 29 in den Hochdruckspeicher 28 wird hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher 28 gespeichert und die Volumenveränderung, d. h. die Vergrößerung des Volumens des Gase in dem Niederdruckspeicher 29 entspricht der Volumenverringerung des Gases in dem Hochdruckspeicher 28. Dies gilt in analoger Weise auch für den umgekehrten Vorgang für das Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher 28 zu dem Niederdruckspeicher 29, um dadurch hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher 28 in mechanische Energie umwandeln zu können. Die von den Sensoren 40, 41, 42 und 43 erfassten Sensordaten werden mit nicht dargestellten Datenleiten zu einer Recheneinheit 34 übertragen. Die Recheneinheit 34 umfasst dabei auch eine Datenspeichereinheit 39. Von der Recheneinheit 34 wird nicht nur der Betrieb der Hochdruckspeicheranordnung 4 gesteuert, sondern auch der Betrieb des hydraulischen Hybridantriebsstranges 1. Die Recheneinheit 34 kann dabei auch als ein Bordcomputer für die gesamte Steuerung und/oder Regelung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges sein.
  • Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sensoren 40, 41, 42, 43 ist es zunächst erforderlich, die Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 und anschließend in dem Niederdruckspeicher 29 zu bestimmen. Bei einem bekannten, insbesondere maximalen, Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher 28, beispielsweise bei einer Erstbefüllung in einem Herstellwerk zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges oder bei einer Neubefüllung im Rahmen einer Wartung des Kraftfahrzeuges in einer Werkstatt ist das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 bekannt. Von dem Hochdruck-Drucksensor 40 wird der Druck des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 und von dem Hochdruck-Temperatursensor 42 wird die Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 nach der Befüllung bestimmt. Mittels des idealen Gasgesetzes NH = (pH·VH)/(TH·R) kann die Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 berechnet werden, nämlich NH. Dabei ist pH der Druck des von dem Hochdruck-Drucksensor 40 erfassten Druckes des Gases in dem Hochdruckspeicher 28, VH das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher 28, TH die Temperatur des von dem Hochdruck-Temperatursensor 42 erfassten Gases in dem Hochdruckspeicher 28 und R die universelle Gaskonstante. Damit ist als dem ersten Schritt der Initialisierung der Recheneinheit 34 die Stoffmenge NH des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 bekannt. In einem zweiten Schritt der Initialisierung wird die Stoffmenge des Gases in dem Niederdruckspeicher 29 berechnet. Der zweite Schritt wird dabei, soweit möglich, bei einem vollständigen Ladungs- oder Entladungsvorgang der Hochdruckspeicheranordnung 4 bestimmt. Bei einem vollständigen Ladezustand der Hochdruckspeicheranordnung 4 weist der Hochdruckspeicher 28 den maximalen Druck auf und der Niederdruckspeicher 29 den minimalen Druck auf und bei einer vollständig entladenen Hochdruckspeicheranordnung 4 weist der Hochdruckspeicher 28, d. h. das Gas in dem Hochdruckspeicher 28, den minimalen Druck auf und das Gas in dem Niederdruckspeicher 29 den maximalen Druck auf. Der Lade- oder Entladevorgang benötigt dabei eine kurze Zeit von im Regelfall weniger als 15 Sekunden, so dass dadurch von einer im Wesentlichen adiabaten Zustandsänderung in dem Hochdruckspeicher 28 und dem Niederdruckspeicher 29, d. h. dem Gas in dem Hoch- und Niederdruckspeicher 28, 29, ausgegangen werden kann. Der Lade- oder Entladevorgang wird dabei entweder bei einem Werkstattaufenthalt, am Ende der Herstellung des Kraftfahrzeuges in einem Herstellungswerk oder im normalen Fahrbetrieb ausgeführt. Bei einer Befüllungsänderung mit dem Gas ist dieser Vorgang zu wiederholen. Aufgrund der adiabatischen Zustandsänderung gilt der Ansatz p·VK = konstant. In den nachfolgenden Formen bedeutet bei dem tiefer gestellten Indizes 1 der Beginn eines Lade- oder Entladevorganges und 2 das Ende eines Lade- oder Entladevorganges und H steht für den Hochdruckspeicher 28 und L steht für den Niederdruckspeicher 29. Kp1H/p2H = (V2H/V1H)K
  • Dabei ist p1H der Druck am Hochdruck-Drucksensor 40 im Hochdruckspeicher 28 zu Beginn, p2H der Druck am Hochdruck-Drucksensor 40 im Hochdruckspeicher 28 am Ende, V1H das Gasvolumen im Hochdruckspeicher 28 zu Beginn, V2H das Gasvolumen im Hochdruckspeicher 28 am Ende jeweils des Lade- oder Entladevorganges und k = cp/cv, beispielsweise 1,4 für Stickstoff. V2H = V1H – VHub
  • Dabei ist VHub das Hubvolumen während der Ladung und Entladung des Hochdruckspeichers 28.
  • Aufgrund der beiden oben dargestellten Formeln ergibt sich somit die nachfolgende Gleichung: VHub = V1H(1 – (p1H/p2H)1/K) V1H = (NH·R·T1H)/p1H
  • Dabei ist T1H die von dem Hochdruck-Temperatursensor 42 erfasste Temperatur im Hochdruckspeicher 28 zu Beginn des Lade- oder Entladevorganges.
  • Aus den beiden oben zuletzt genannten Formeln ist damit das Hubvolumen während der zweiten Initialisierung, d. h. während eines Lade- oder Entladevorganges der Hochdruckspeicheranordnung 4, bekannt. p1L/p2L = (V2L/V1L)K
  • Dabei ist p1L der von dem Niederdruck-Drucksensor 41 erfasste Druck im Niederdruckspeicher 29 zu Beginn, p2L der von dem Niederdruck-Drucksensor 41 erfasste Druck im Niederdruckspeicher 29 am Ende, V1L das Gasvolumen in dem Niederdruckspeicher 29 zu Beginn, V2L das Gasvolumen in dem Niederdruckspeicher 29 am Ende. V2L = V1L + VHub
  • Aufgrund der beiden oben zuletzt genannten Formeln ergibt sich somit das Volumen V1L als dem Volumen des Niederdruckspeichers 29 zu Beginn der zweiten Initialisierung als: V1L = VHub/((p1L/p2L)1/K –1)
  • Mit Hilfe des idealen Gasgesetztes und dem in der oben zuletzt genannten Formel berechneten Volumen V1L des Niederdruckspeichers 29 zu Beginn der ersten Initialisierung ergibt sich damit die Stoffmenge NL des Gases in dem Niederdruckspeicher 29 mit der nachfolgenden Formel: NL = (V1L·p1L)/(R·T1L)
  • Mit Hilfe des oben genannten Berechnungsverfahrens kann damit die Stoffmenge NL des Gases in dem Niederdruckspeicher 29 berechnet werden. Dabei können auch mit mehreren Lade- oder Entladevorgängen der Hochdruckspeicheranordnung 4 die Stoffmenge berechnet und hieraus der Mittelwert gebildet werden zur Erhöhung der Genauigkeit der Berechnung der Stoffmenge NL des Gases in dem Niederdruckspeicher 29. Die in der ersten Initialisierung berechnete Stoffmenge NH des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 und die in der zweiten Initialisierung berechnete Stoffmenge NL des Gases in dem Niederdruckspeicher 29 wird in der Recheneinheit 34, d. h. der Datenspeichereinheit 39 gespeichert. Die Stoffmengen NL und NH des Gases in dem Hoch- und Niederdruckspeicher 28 und 29 sind erforderlich, um hiermit die Funktionsfähigkeit der Sensoren 40, 41, 42 und 43 zu berechnen.
  • Zum Beginn und dem Ende eines Lade- oder Entladevorganges an der Hochdruckspeicheranordnung 4 wird mit Hilfe der von den Sensoren 40, 41, 42 und 43 gemessenen Sensordaten bezüglich des Druckes und der Temperatur und mit dem idealen Gasgesetz das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 und dem Niederdruckspeicher 29 mit den nachfolgenden Formeln berechnet: V1H = (NH·R·T1H)/p1H V2H = (NH·R·T2H)/p2H V1L = (NL·R·T1L)/p1L V2L = (NL·R·T2L)/p2L
  • Die mit den obigen Formeln berechneten Volumenwerte des Gases in dem Hoch- und Niederdruckspeicher 28, 29 jeweils zu Beginn oder Ende eines Lade- oder Entladevorganges werden mit in der Datenspeichereinheit 39 hinterlegten Daten verglichen. Die berechneten Volumenwerte V1H, V2H, V1L, V2L müssen innerhalb physikalisch plausibler Grenzen liegen und zwischen applizierbaren minimalen und maximalen Volumenwerten für die Hoch- und Niederdruckspeicher 28, 29 liegen. Befinden sich die gemäß den obigen zuletzt genannten vier Formeln berechneten Volumenwerte außerhalb dieser Grenzen, liegt ein Defekt in den Sensoren 40, 41, 42 und/oder 43 vor und/oder eine Leckage als Schaden an dem Hydrauliksystem bzw. dem hydraulischen Hybridantriebsstrang 1 bzw. dem hydraulischen Antriebsteilstrang 3 bzw. dem hydraulischen Getriebe 22. Dies führt zu einer Fehlermeldung mit Hilfe der Recheneinheit 34, so dass dadurch eine Wartung der Hochspeicheranordnung 4 in einer Werkstatt erforderlich ist. Ferner kann der hydraulische Hybridantriebsstrang 1 auf einen Notbetrieb umgeschaltet werden, so dass dadurch beispielsweise der Antrieb des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ausschließlich mit dem mechanischen Antriebsteilstrang 2 erfolgt ohne ein Laden oder Entladen der Hochdruckspeicheranordnung 4.
  • Während der Volumenveränderung des Hochdruckspeichers 28 und des Niederdruckspeichers 29 ist die Volumenveränderung, d. h. das Hubvolumen, jeweils identisch, da durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher 28 zu dem Niederdruckspeicher 29 in identischer Weise das Volumen verändert wird oder auch bei einer umgekehrten Leitung der Hydraulikflüssigkeit. Das Hubvolumen des Hochdruckspeichers 28 und das Hubvolumen des Niederdruckspeichers 29, d. h. die zeitgleiche Volumenveränderung des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 und dem Niederdruckspeicher 29 muss dabei konstant sein: VHubL = VHubH
  • Dabei ist VHubL = V2L – V1L und VHubH = V1H – V2H
  • Bei einer entsprechenden Abweichung dieser Volumenveränderungen des Hochdruckspeichers 28 und des Niederdruckspeichers 29 liegt ein Schaden an wenigstens einem der Sensoren 40, 41, 42, 43 vor und/oder eine Leckage als Schaden an dem Hydrauliksystem bzw. dem hydraulischen Hybridantriebsstrang 1 bzw. bzw. dem hydraulischen Antriebsteilstrang 3 bzw. dem hydraulischen Getriebe 22. Mittels des Hubvolumens als einem von den Sensordaten abhängigen Parameter kann somit ebenfalls die Funktionsfähigkeit der Sensoren 40, 41, 42 und 43 überprüft werden.
  • Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der Hochdruckspeicheranordnung 4 und mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Hybridantriebsstrang 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sensoren 40, 41, 42 und 43 erfolgt auf einfache Weise mit Hilfe des idealen Gasgesetztes aufgrund einer vorbekannten Menge an Stoffmenge des Gases jeweils in dem Hochdruckspeicher 28 und dem Niederdruckspeicher 29 sowie den von den Sensoren 40, 41, 42 und 43 erfassten Sensordaten bezüglich der Temperatur und des Druckes des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 und dem Niederdruckspeicher 29. Damit kann auf einfache Art und Weise die Funktionsfähigkeit dieser Sensoren 40, 41, 42 und 43 von der Recheneinheit 34 überprüft und bei einem Schaden entsprechende Gegenmaßnahmen, z. B. eine Fehlermeldung und/oder ein Notbetrieb des hydraulischen Hybridantriebsstranges 1, eingeleitet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006004120 A1 [0004]
    • DE 10230743 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckspeicheranordnung (4), insbesondere eines hydraulischen Hybridantriebsstranges (1), eines Kraftfahrzeuges mit den Schritten: – Fördern von Hydraulikflüssigkeit von einem Niederdruckspeicher (29) zu einer Hydraulikpumpe (19) und von der Hydraulikpumpe (19) zu einem Hochdruckspeicher (28), so dass der Druck eines Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erniedrigt wird und das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erhöht wird und der Druck des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erhöht wird und das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erniedrigt wird, – Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher (28) zu einem Hydraulikmotor (20) und von dem Hydraulikmotor (20) zu dem Niederdruckspeicher (29), so dass der Druck eines Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erniedrigt wird und das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erhöht wird und der Druck des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erhöht wird und das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erniedrigt wird, – Erfassen des Druckes des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) mit einem Hochdruck-Drucksensor (40), – Erfassen des Druckes des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) mit einem Niederdruck-Drucksensor (41), dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Hochdruck-Temperatursensor (42) die Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) erfasst wird und mit einem Niederdruck-Temperatursensor (43) die Temperatur des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) erfasst wird und mit einer Recheneinheit (34) anhand hinterlegter Daten sowie der von dem Hochdruck-Drucksensor (40) und/oder dem Niederdruck-Drucksensor (41) und/oder dem Hochdruck-Temperatursensor (42) und/oder dem Niederdruck-Temperatursensor (43) erfassten Sensordaten und/oder wenigstens einem von den Sensordaten abhängigen Parameter die Funktionsfähigkeit des Hochdruck-Drucksensors (40) und/oder des Niederdruck-Drucksensors (41) und/oder des Hochdruck-Temperatursensors (42) und/oder des Niederdruck-Temperatursensors (43) überprüft wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Förderns von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher (29) in den Hochdruckspeicher (28) und während des Leitens von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher (28) in den Niederdruckspeicher (29) die Stoffmenge an Gas in dem Niederdruckspeicher (29) und dem Hochdruckspeicher (28) konstant gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Überprüfung der Funktionsfähigkeit die Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) und/oder in dem Niederdruckspeicher (29) bestimmt wird und/oder gespeichert bzw. vorgegeben worden ist.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Veränderung des Volumens und des Druckes des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) das Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) mit dem von dem Hochdruck-Drucksensor (40) erfassten Druckdaten und dem von dem Hochdruck-Temperatursensor (42) erfassten Temperaturdaten berechnet wird, insbesondere mit Hilfe der Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) und/oder dem idealen Gasgesetz, und das berechnete Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) mit den hinterlegten Daten verglichen wird und/oder während der Veränderung des Volumens und des Druckes des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) das Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) mit dem von dem Niederdruck-Drucksensor (41) erfassten Druckdaten und dem von dem Niederdruck-Temperatursensor (43) erfassten Temperaturdaten berechnet wird, insbesondere mit Hilfe der Stoffmenge des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) und/oder dem idealen Gasgesetz, und das berechnete Volumen des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) mit den hinterlegten Daten verglichen wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der H-Betrag als der Betrag der Differenz des Volumens des Hochdruckspeichers (28) vor und nach der Veränderung des Volumens des Hochdruckspeichers (28) berechnet wird und der N-Betrag als der Betrag der Differenz des Volumens des Niederdruckspeichers (29) vor und nach der Veränderung des Volumens des Niederdruckspeichers (29) berechnet wird bezüglich einer zeitgleichen Veränderung des Volumens des Hochdruckspeichers (28) und des Niederdruckspeichers (29) und der H-Betrag mit dem N-Betrag mit hinterlegten Daten verglichen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Differenz zwischen dem H-Betrag und dem N-Betrag gebildet wird und mit hinterlegten Daten verglichen wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfähigkeit des Hochdruck-Drucksensors (40) und/oder des Niederdruck-Drucksensors (41) und/oder des Hochdruck-Temperatursensors (42) und/oder des Niederdruck-Temperatursensors (43) überprüft wird, indem die erfassten Sensordaten und/oder wenigstens ein von den Sensordaten abhängiger Parameter mit den hinterlegen Daten verglichen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vorgegebenen Abweichung der erfassten Sensordaten und/oder des wenigstens einen von den Sensordaten abhängigen Parameters von den hinterlegten Daten eine Fehlermeldung bezüglich des Hochdruck-Drucksensors (40) und/oder des Niederdruck-Drucksensors (41) und/oder des Hochdruck-Temperatursensors (42) und/oder des Niederdruck-Temperatursensors (43) ausgegeben wird.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine Parameter, welcher mit den hinterlegten Daten vergleichen wird, der H-Betrag und/oder der N-Betrag und/oder der Betrag der Differenz zwischen dem H-Betrag und dem N-Betrag verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) berechnet wird, indem bei einem bekannten, insbesondere maximalen, Volumen des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) mit dem von dem Hochdruck-Drucksensor (40) erfassten Druck und der von dem Hochdruck-Temperatursensor (42) erfassten Temperatur die Stoffmenge berechnet wird mit Hilfe des idealen Gasgesetzes.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der bekannten Stoffmenge des Gases in dem Hochdruckspeicher (28) und mit einer Veränderung des Volumens des Hochdruckspeichers (28) und des Niederdruckspeichers (29) unter der Prämisse, dass bei einer zeitgleichen Vergrößerung des Volumens des Hochdruckspeichers (28) die Vergrößerung des Volumens des Hochdruckspeichers (28) identisch ist mit der Verkleinerung des Volumens des Niederdruckspeichers (29) und umgekehrt, die Stoffmenge des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) berechnet wird.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Hochdruck-Drucksensor (40) der Ladezustand des Hochdruckspeichers (28) erfasst wird und/oder mit dem Niederdruck-Drucksensor (41) der Ladezustand des Niederdruckspeichers (29) erfasst wird und vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Ladezustand des Hochdruckspeichers (28) und/oder des Niederdruckspeichers (29) das Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und/oder aus dem Hochdruckspeicher (28) und/oder Niederdruckspeicher (29) gesteuert und/oder geregelt wird.
  13. Hochdruckspeicheranordnung (4) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – einen Hydraulikmotor (20), insbesondere einen Axialkolbenmotor (36), und eine Hydraulikpumpe (19), insbesondere eine Axialkolbenpumpe (16), – einen Hochdruckspeicher (28) und einen Niederdruckspeicher (29), – wenigstens eine Hydraulikleitung (24), welche den Hochdruckspeicher (28) und Niederdruckspeicher (29) fluidleitend miteinander verbindet und den Hydraulikmotor (20) und die Hydraulikpumpe (19) fluidleitend mit dem Hochdruckspeicher (28) und dem Niederdruckspeicher (29) verbindet, – einen Hochdruck-Drucksensor (40) zur Erfassung des Druckes in dem Hochdruckspeicher (28), – einen Niederdruck-Drucksensor (41) zur Erfassung des Druckes in dem Niederdruckspeicher (29), dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckspeicheranordnung (4) einen Hochdruck-Temperatursensor (42) zur Erfassung der Temperatur des Gases in dem Hochdruckspeicher (28), einen Niederdruck-Temperatursensor (43) zur Erfassung der Temperatur des Gases in dem Niederdruckspeicher (29) und eine Recheneinheit (34) umfasst und mit der Hochdruckspeicheranordnung (4) ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.
  14. Hochdruckspeicheranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (20) und die Hydraulikpumpe (19) von einer Schrägscheibenmaschine (15, 18) ausgebildet ist und/oder der Hochdruckspeicher (28) als ein Blasenspeicher (28) oder ein Kolbenspeicher (28) ausgebildet ist und/oder der Niederdruckspeicher (29) als ein Blasenspeicher (29) oder ein Kolbenspeicher (29) ausgebildet ist.
  15. Hydraulischer Hybridantriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – ein Leistungsverzweigungsgetriebe (8) mit einer Antriebswelle (10), einer ersten Abtriebswelle (11) und einer zweiten Abtriebswelle (12), – einen ersten von der ersten Abtriebswelle (11) angetriebenen mechanischen Antriebsteilstrang (2) zur mechanischen Kraftübertragung auf wenigstens ein Antriebsrad (32) des Kraftfahrzeuges, – einen zweiten von der zweiten Abtriebswelle (12) angetriebenen hydraulischen Antriebsteilstrang (3), insbesondere mit einem hydraulischen Getriebe (22), zur hydraulischen Kraftübertragung auf wenigstens ein Antriebsrad (32) und der hydraulische Antriebsteilstrang (3) eine Hochdruckspeicheranordnung (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckspeicheranordnung (4) gemäß Anspruch 13 oder 14 ausgebildet ist.
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