DE102014200081A1 - Method for detecting a loss of operating medium - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Verlustes von Betriebsmedium in einem Fluidsystem (8), das einen Niederdruckbereich (6) mit einem Niederdruckspeicher (30) und einen Hochdruckbereich (7) mit einem Hochdruckspeicher (40) umfasst. Um das Erfassen von Verlusten von Betriebsmedium in einem Fluidsystem zu vereinfachen und/oder zu verbessern, wird durch die Betrachtung einer Kompressibilität von Fluid im Niederdruckbereich (6) und von Fluid im Hochdruckbereich (7) eine Veränderung eines Gesamtfluidvolumens detektiert, das Hydraulikmedium und Gas umfasst.The invention relates to a method for detecting a loss of operating medium in a fluid system (8) comprising a low-pressure region (6) with a low-pressure accumulator (30) and a high-pressure region (7) with a high-pressure accumulator (40). In order to simplify and / or improve the detection of losses of operating medium in a fluid system, by considering a compressibility of fluid in the low pressure region (6) and fluid in the high pressure region (7), a change in a total fluid volume comprising hydraulic medium and gas is detected ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Verlustes von Betriebsmedium in einem Fluidsystem, das einen Niederdruckbereich mit einem Niederdruckspeicher und einen Hochdruckbereich mit einem Hochdruckspeicher umfasst. The invention relates to a method for detecting a loss of operating medium in a fluid system comprising a low-pressure region with a low-pressure accumulator and a high-pressure region with a high-pressure accumulator.

Stand der TechnikState of the art

Bei dem Betriebsmedium handelt es sich zum Beispiel um ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, oder um Gas. Die Druckspeicher sind zum Beispiel als Hydrospeicher mit einem Gasvolumen und einem Ölvolumen ausgeführt. Derartige Hydrospeicher können als Kolbenspeicher, als Blasenspeicher oder als Membranspeicher ausgeführt sein. The operating medium is, for example, a hydraulic medium, such as hydraulic oil, or gas. The accumulators are designed for example as a hydraulic accumulator with a gas volume and an oil volume. Such hydraulic accumulators can be designed as a piston accumulator, as a bladder accumulator or as a diaphragm accumulator.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, das Erfassen von Verlusten von Betriebsmedium in einem Fluidsystem, das einen Niederdruckbereich mit einem Niederdruckspeicher und einen Hochdruckbereich mit einem Hochdruckspeicher umfasst, zu vereinfachen und/oder zu verbessern. The object of the invention is to simplify and / or to improve the detection of losses of operating medium in a fluid system comprising a low-pressure region with a low-pressure accumulator and a high-pressure region with a high-pressure accumulator.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Erkennen eines Verlustes von Betriebsmedium in einem Fluidsystem, das einen Niederdruckbereich mit einem Niederdruckspeicher und einen Hochdruckbereich mit einem Hochdruckspeicher umfasst, dadurch gelöst, dass durch die Betrachtung einer Kompressibilität von Fluid im Niederdruckbereich und von Fluid im Hochdruckbereich eine Veränderung eines Gesamtfluidvolumens detektiert wird, das Hydraulikmedium und Gas umfasst. Das Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl, das verkürzt auch als Öl bezeichnet wird, ist in einem Hydrauliksystem vorhanden, das zusätzlich zu dem Niederdruckspeicher und dem Hochdruckspeicher Hydraulikleitungen und Ventileinrichtungen umfasst. Das Gas ist vorzugsweise auf einer Gasseite der Speicher angeordnet. Durch die Erfassung und Betrachtung der Kompressibilität des Fluids im Niederdruckbereich und im Hochdruckbereich kann vorteilhaft nicht nur erkannt werden, ob ein Verlust an Betriebsmedium vorliegt, sondern es ist besonders vorteilhaft sogar möglich, einen Betriebsmittelverlust zu identifizieren. The object is achieved in a method for detecting a loss of operating medium in a fluid system comprising a low-pressure region with a low-pressure accumulator and a high-pressure region with a high-pressure accumulator, characterized in that by considering a compressibility of fluid in the low pressure region and fluid in the high pressure region, a change a total volume of fluid is detected, comprising hydraulic medium and gas. The hydraulic medium, in particular hydraulic oil, which is also referred to as oil for short, is present in a hydraulic system which, in addition to the low-pressure accumulator and the high-pressure accumulator, comprises hydraulic lines and valve devices. The gas is preferably arranged on a gas side of the storage. By detecting and considering the compressibility of the fluid in the low-pressure region and in the high-pressure region, it can advantageously be detected not only whether there is a loss of operating medium, but it is even particularly advantageous even possible to identify a loss of operating fluid.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass über die Betrachtung der Kompressibilität des Fluids im Niederdruckbereich und des Fluids im Hochdruckbereich zwischen einer Hydraulikmediumleckage und einer Gasleckage unterschieden wird, wobei ein Hydraulikmediumvolumen im Niederdruckbereich und im Hochdruckbereich modellbasiert überwacht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft vorhandene Drucksensoren nutzen. A preferred embodiment of the method is characterized in that a distinction is made between the consideration of the compressibility of the fluid in the low-pressure region and the fluid in the high-pressure region between a hydraulic medium leakage and a gas leakage, wherein a hydraulic medium volume in the low-pressure region and the high-pressure region is monitored model-based. The inventive method can advantageously use existing pressure sensors.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Simulationsmodell anhand von Eingangs- und Ausgangsgrößen sowie anhand von gemessenen und/oder berechneten Zustandsgrößen die Hydraulikmediumvolumina im Niederdruckspeicher und im Hochdruckspeicher ermittelt werden. Daraus kann vorteilhaft auf einen möglichen Verlust an Betriebsmedium geschlossen werden. A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the hydraulic medium volumes in the low-pressure accumulator and in the high-pressure accumulator are determined with the aid of a simulation model on the basis of input and output variables and on the basis of measured and / or calculated state variables. This can be concluded advantageous to a possible loss of operating medium.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Systemreaktion zwischen einem Gasverlust und einem Hydraulikmediumverlust differenziert wird. Dabei kann vorteilhaft auch der Ort, an welchem der Verlust auftritt, eingegrenzt werden. Insbesondere kann festgestellt werden, ob ein Defekt an einem der Hydrospeicher vorliegt. A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that a differentiation is made between a gas loss and a hydraulic medium loss on the basis of a system reaction. In this case, advantageously, the location at which the loss occurs can be limited. In particular, it can be determined whether there is a defect in one of the hydraulic accumulators.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an einem Fluidsystem eines hydrostatischen Fahrantriebs mit mindestens einem Hydrostaten angewendet wird, um Verluste von Betriebsmedium zu erkennen, insbesondere zu identifizieren. Bei dem hydrostatischen Fahrantrieb handelt es sich zum Beispiel um ein Fahrzeug, das rein hydrostatisch angetrieben wird. Besonders bevorzugt handelt es sich aber um ein Fahrzeug, das den hydrostatischen Fahrantrieb zusätzlich zu einem verbrennungsmotorischen Antrieb umfasst. Ein derartiges Fahrzeug wird auch als Hydraulikhybridfahrzeug mit einem Hydraulikhybridantriebsstrang bezeichnet. A further preferred embodiment of the method is characterized in that the method is applied to a fluid system of a hydrostatic drive with at least one hydrostat to detect losses of operating medium, in particular to identify. The hydrostatic drive is, for example, a vehicle that is driven purely hydrostatically. However, it is particularly preferably a vehicle that includes the hydrostatic drive in addition to an internal combustion engine drive. Such a vehicle is also referred to as a hydraulic hybrid vehicle having a hydraulic hybrid powertrain.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher, der Hochdruckspeicher, der Hydrostat und Fluidleitungen des Fluidsystems mit einem nicht-linearen Zustandsraum-Modell modelliert werden, wobei eine hydraulische Kapazität des Hydraulikmediumvolumens mit Hilfe eines Schätzalgorithmus kontinuierlich ermittelt wird. Ein Zustandsbeobachter ergänzt das Modell vorteilhaft. Aufgrund des modellbasierten Ansatzes ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr robust. A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the low-pressure accumulator, the high-pressure accumulator, the hydrostat and fluid lines of the fluid system are modeled with a non-linear state space model, wherein a hydraulic capacity of the hydraulic medium volume is determined continuously with the aid of an estimation algorithm. A state observer adds the model advantageous. Due to the model-based approach, the inventive method is very robust.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Sollwert-Überwachung der hydraulischen Kapazität unterschieden wird, ob eine Gasleckage oder eine Hydraulikmediumleckage vorliegt. Eine Eingrenzung, an welchem der beiden Speicher ein Gasverlust auftritt, kann im Stillstand vorteilhaft über eine Betrachtung der isochoren Zustandsänderung des Gases erfolgen. A further preferred embodiment of the method is characterized in that it is distinguished by means of a nominal value monitoring of the hydraulic capacity, whether a gas leak or a hydraulic medium leakage is present. A limitation at which the two memory gas loss occurs, can take place at standstill advantageous over a consideration of the isochoric state change of the gas.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikmediumleckage identifiziert wird, wobei mit Hilfe eines Schätzalgorithmus die Größe und/oder der Ort der Hydraulikmediumleckage bestimmt werden/wird. In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind fünf Formeln angegeben und erläutert, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft verwendet werden. A further preferred embodiment of the method is characterized in that a hydraulic medium leakage is identified, wherein the size and / or the location of the hydraulic medium leakage is / are determined with the aid of an estimation algorithm. In the following detailed description, five formulas are given and explained, which are advantageously used in carrying out the method according to the invention.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Bei dem Computer handelt es sich zum Beispiel um ein Steuergerät, das in ein Kraftfahrzeug integriert ist. Das Steuergerät wird auch als elektrische Kontrolleinheit beziehungsweise elektronische Kontrolleinheit bezeichnet. The invention further relates to a computer program product comprising a computer program having software means for performing a previously described method when the computer program is executed on a computer. The computer is, for example, a control unit that is integrated in a motor vehicle. The control unit is also referred to as an electrical control unit or electronic control unit.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Steuergerät mit einem derartigen Computerprogrammprodukt. Das Steuergerät ist vorzugsweise in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Hydraulikhybridfahrzeug mit einem Hydraulikhybridantrieb, dem das vorab beschriebene Hydrauliksystem zugeordnet ist. The invention further relates to a control device with such a computer program product. The control unit is preferably installed in a motor vehicle. The motor vehicle is, in particular, a hydraulic hybrid vehicle with a hydraulic hybrid drive, to which the hydraulic system described above is assigned.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Es zeigen: Show it:

1 einen vereinfachten Hydraulikschaltplan eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs und die 1 a simplified hydraulic circuit diagram of a hydrostatic drive according to the invention and the

2 bis 4 kartesische Koordinatendiagramme mit Verläufen von unterschiedlichen Größen über der Zeit zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 to 4 Cartesian coordinate diagrams with progressions of different sizes over time to illustrate the method according to the invention.

In 1 ist ein hydrostatischer Fahrantrieb 1 vereinfacht in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt. Der hydrostatische Fahrantrieb 1 kann zum Beispiel in einem Hydraulikhybridantriebsstrang verwendet werden, der neben einem verbrennungsmotorischen Antrieb einen hydraulischen Antrieb umfasst. In 1 is a hydrostatic drive 1 simplified represented in the form of a hydraulic circuit diagram. The hydrostatic drive 1 For example, it may be used in a hydraulic hybrid powertrain that includes a hydraulic drive in addition to an internal combustion engine drive.

Der verbrennungsmotorische Antrieb ist zum Beispiel als Brennkraftmaschine 4 ausgeführt und wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet. Der hydraulische Antrieb umfasst zum Beispiel einen Hydrostaten 5, der antriebsmäßig mit der Brennkraftmaschine 4 verbunden ist. The internal combustion engine drive is, for example, as an internal combustion engine 4 executed and is also referred to as internal combustion engine. The hydraulic drive comprises, for example, a hydrostatic drive 5 that is drivingly with the internal combustion engine 4 connected is.

Der durch die Brennkraftmaschine 4 angetriebene Hydrostat 5 umfasst eine Hydraulikpumpe, die verkürzt auch als Hydropumpe bezeichnet wird. Der Hydrostat 5 ist eingangsseitig an einen Niederdruckbereich 6 angeschlossen. Ausgangsseitig ist der Hydrostat 5 an einen Hochdruckbereich 7 angeschlossen. The one by the internal combustion engine 4 driven hydrostat 5 includes a hydraulic pump, which is also abbreviated as a hydraulic pump. The hydrostat 5 is on the input side to a low pressure area 6 connected. On the output side is the hydrostat 5 to a high pressure area 7 connected.

Der Niederdruckbereich 6 und der Hochdruckbereich 7 sind Teil eines Fluidsystems 8, das im Betrieb mit einem Hydraulikmedium auch als Hydrauliksystem bezeichnet wird. Bei dem Hydraulikmedium handelt es sich zum Beispiel um Hydrauliköl, das verkürzt auch als Öl bezeichnet wird. Das Hydrauliksystem 8 umfasst nicht näher bezeichnete Hydraulikleitungen und einen Ventilblock 9. The low pressure area 6 and the high pressure area 7 are part of a fluid system 8th , which is also referred to in operation with a hydraulic medium as a hydraulic system. The hydraulic medium is, for example, hydraulic oil, which is also abbreviated as oil. The hydraulic system 8th includes unspecified hydraulic lines and a valve block 9 ,

Der hydrostatische Fahrantrieb 1 umfasst des Weiteren insgesamt vier angetriebene Räder 11 bis 14. Jedem der angetriebenen Räder 11 bis 14 ist ein Hydrostat 21 bis 24 zugeordnet, der an die jeweilige Radnabe des angetriebenen Rades 11 bis 14 angebunden ist. Zwischen die Hydrostaten 21 bis 24 und das angetriebene Rad 11 bis 14 kann jeweils ein Getriebe geschaltet sein. The hydrostatic drive 1 further comprises a total of four driven wheels 11 to 14 , Each of the driven wheels 11 to 14 is a hydrostat 21 to 24 assigned to the respective wheel hub of the driven wheel 11 to 14 is connected. Between the hydrostats 21 to 24 and the driven wheel 11 to 14 can be connected in each case a transmission.

Die Hydrostaten 21 bis 24 können vorteilhaft sowohl als Hydraulikpumpe als auch als Hydraulikmotor betrieben werden. Die Hydrostaten 21 bis 24 werden auch als Hydraulikmaschinen bezeichnet und können zum Beispiel als hydraulische Axialkolbenmaschinen ausgeführt sein. The hydrostats 21 to 24 can be operated advantageously both as a hydraulic pump and as a hydraulic motor. The hydrostats 21 to 24 are also referred to as hydraulic machines and may for example be designed as hydraulic axial piston machines.

Der Niederdruckbereich 6 umfasst einen Niederdruckspeicher 30 mit einem Gasvolumen beziehungsweise einer Gasseite 31 und einer Ölseite beziehungsweise einem Ölvolumen 32. Die Ölseite 32 des Niederdruckspeichers 30 steht mit dem Eingang des Hydrostaten 5 in Verbindung. Der Niederdruckspeicher 30 stellt ein Hydraulikmediumreservoir dar, aus welchem das Hydrauliksystem 8 mit Hydraulikmedium versorgt wird. The low pressure area 6 includes a low pressure accumulator 30 with a gas volume or a gas side 31 and an oil side or an oil volume 32 , The oil side 32 the low-pressure accumulator 30 stands with the entrance of the hydrostat 5 in connection. The low pressure accumulator 30 represents a hydraulic medium reservoir, from which the hydraulic system 8th is supplied with hydraulic medium.

Der Hochdruckbereich 7 umfasst einen Hochdruckspeicher 40 mit einem Gasvolumen beziehungsweise einer Gasseite 41 und einer Ölseite beziehungsweise einem Ölvolumen 42. Die Ölseite 42 des Hochdruckspeichers 40 steht mit dem Ausgang des Hydrostaten 5 in Verbindung. Die Ölseite 42 des Hochdruckspeichers 40 steht des Weiteren im Hochdruckbereich 7 mit den Hydrostaten 21 bis 24 in Verbindung. Die Ölseite 32 des Niederdruckspeichers 30 steht im Niederdruckbereich 6 mit den Hydrostaten 21 bis 24 in Verbindung. The high pressure area 7 includes a high pressure accumulator 40 with a gas volume or a gas side 41 and an oil side or an oil volume 42 , The oil side 42 the high-pressure accumulator 40 stands with the exit of the hydrostat 5 in connection. The oil side 42 the high-pressure accumulator 40 is also in the high pressure area 7 with the hydrostatics 21 to 24 in connection. The oil side 32 the low-pressure accumulator 30 is in the low pressure range 6 with the hydrostatics 21 to 24 in connection.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, mit welchem Verluste der Betriebsmedien des hydrostatischen Fahrantriebs 1 erfasst, erkannt und bewertet werden können. Der hydrostatische Fahrantrieb 1 wird auch als hydraulischer Antriebsstrang bezeichnet, was im Englischen Hydraulic Power Train (HPT) bedeutet. According to one aspect of the invention, a method is provided with which losses of the operating media of the hydrostatic drive 1 recorded, recognized and evaluated. The hydrostatic drive 1 also known as hydraulic drivetrain, which means hydraulic power train (HPT).

Vorteilhaft kommt eine modellbasierte Überwachung des Ölvolumens 32, 42 im Niederdruckspeicher 30 und im Hochdruckspeicher 40 zum Einsatz. Ein parallel laufendes Simulations-Modell bestimmt anhand der Ein- und Ausgangs- sowie gemessenen und berechneten Zustandsgrößen das Ölvolumen 32, 42 in den Speichern 30, 40. Daraus kann vorteilhaft auf einen möglichen Verlust der Betriebsmedien geschlossen werden. Advantageously comes a model-based monitoring of the oil volume 32 . 42 in low-pressure storage 30 and in high pressure storage 40 for use. A parallel running simulation model determines the oil volume based on the input and output as well as measured and calculated state variables 32 . 42 in the stores 30 . 40 , It can be concluded advantageous to a possible loss of operating media.

Auf Basis der zugrunde liegenden physikalischen Zusammenhänge ist es möglich, anhand der Systemreaktion zwischen einem Gas- und einem Ölverlust zu differenzieren. Mit Hilfe einer anschließenden Parameterschätzung kann der Verlust weiterhin genügend genau quantifiziert und eine Entscheidung über eine mögliche Gefährdung der Umwelt getroffen werden. Based on the underlying physical relationships, it is possible to differentiate between a gas and an oil loss based on the system reaction. With the help of a subsequent parameter estimation the loss can be further quantified with sufficient accuracy and a decision about a possible endangerment of the environment can be made.

In dem in 1 dargestellten hydraulischen Hybridsystem treibt der Verbrennungsmotor 4 über eine feste Übersetzung die Hydropumpe 5 an. Die Hydrostaten 21 bis 24 an den Radnaben können sowohl als Motor als auch als Pumpe betrieben werden. Dadurch ist es möglich, Bremsenergie des Fahrzeugs zu rekuperieren. In the in 1 shown hydraulic hybrid system drives the internal combustion engine 4 via a fixed translation the hydraulic pump 5 at. The hydrostats 21 to 24 on the hubs can be operated both as a motor and as a pump. This makes it possible to recuperate braking energy of the vehicle.

Für ein passendes nichtlineares Zustandsraum-Modell wurden der Hoch und Niederdruckspeicher 30, 40, die Hydraulikleitungen, die verwendeten Hydropumpen und -motoren 5, 2124 sowie das Fahrzeug modelliert. Ein Zustandsbeobachter ergänzt das Modell. Im Weiteren wird insbesondere auf die physikalischen Abläufe in den Hydrospeichern 30, 40 eingegangen. Lade- und Entladevorgänge geschehen im HPT aufgrund ihrer hohen Dynamik weitestgehend ohne Abgabe von Wärme an die Umwelt. Daher kann für die Druck-Volumen-Beziehung in den Hydrospeichern 30, 40 von einer adiabatischen Zustandsänderung des Gases ausgegangen werden. Das Öl-Volumen, welches bei jedem Lade- bzw. Entladevorgang in beziehungsweise aus dem jeweiligen Speicher fließt, kann nach Formel 1 bestimmt werden. Dieses entspricht genau dem Gas-Volumen, welches komprimiert wird beziehungsweise expandiert.

Figure DE102014200081A1_0002
mit:

ΔVH/L
Öl-Volumen im Hoch-(Index H) bzw. Niederdruckspeicher (Index L)
pmin
Minimal zulässiger Betriebsdruck
Vmin
Gas-Volumen bei pmin
pH/L
Druck im Hoch-(Index H) bzw. Niederdruckspeicher (Index L)
κ
Adiabatenkoeffizient des Gases
For a suitable nonlinear state space model, the high and low pressure reservoirs were used 30 . 40 , the hydraulic lines, the hydraulic pumps and motors used 5 . 21 - 24 as well as the vehicle modeled. A condition observer completes the model. In the following, in particular, the physical processes in the hydraulic accumulators 30 . 40 received. Due to their high dynamics, charging and discharging processes in the HPT largely take place without releasing heat to the environment. Therefore, for the pressure-volume relationship in the hydraulic accumulators 30 . 40 be assumed by an adiabatic change in state of the gas. The volume of oil which flows into or out of the respective store during each charging or discharging process can be determined according to formula 1. This corresponds exactly to the gas volume, which is compressed or expanded.
Figure DE102014200081A1_0002
With:
ΔV H / L
Oil volume in high (index H) or low pressure storage (index L)
p min
Minimum permissible operating pressure
V min
Gas volume at p min
p H / L
Pressure in high (index H) or low pressure accumulator (index L)
κ
Adiabatic coefficient of the gas

Das Simulations-Modell in Kombination mit einem Zustandsbeobachter erlaubt es, selbst bei verrauschten Messsignalen, eine zuverlässige Aussage bezüglich des aktuellen Öl-Volumens in den Speichern treffen zu können. Auch können nichtmodellierte Systemdynamiken oder komplexere physikalische Zusammenhänge erfasst und berücksichtigt werden.The simulation model in combination with a state observer makes it possible, even with noisy measurement signals, to be able to make a reliable statement regarding the current oil volume in the storages. Also, unmodeled system dynamics or more complex physical relationships can be captured and considered.

Zur Detektion des Verlustes der Betriebsmedien ist eine Betrachtung der Öl-Volumina im Hoch- und Niederdruckspeicher 40, 30 entscheidend. Formel 2a: Vgesamt = ΔVH + ΔVL For the detection of the loss of the operating media is a consideration of the oil volumes in the high and low pressure accumulator 40 . 30 crucial. Formula 2a: V total = ΔV H + ΔV L

Das addierte Öl-Volumen Vgesamt, Formel 2a, ist im fehlerfreien Fall nahezu konstant. Geringe Volumenänderungen sind auf das Kompressibilitätsmodul des Fluids zurückzuführen. Es müssen zwei verschiedene Fälle betrachtet werden.The total oil volume V added, formula 2a, is almost constant in the error-free case. Small volume changes are due to the compressibility modulus of the fluid. Two different cases have to be considered.

Im ersten Fall, dass das Öl aus dem System in Folge eines Lecks in die Umwelt fließt, ist mit einer signifikanten Abnahme des Volumens Vgesamt zu rechnen. In the first case that the oil flows out of the system as a result of a leak into the environment, a significant decrease in the volume V total is expected.

Gleichzeitig wird der Druck in den Speichern 30, 40 abnehmen. Mittels der adiabatischen Druck-Volumen-Beziehung aus Formel 1 kann aus den sinkenden Drücken in den Speichern eine Abnahme von Vgesamt bestimmt werden.At the same time, the pressure in the memories 30 . 40 lose weight. By means of the adiabatic pressure-volume relationship of Formula 1, a decrease of V total can be determined from the decreasing pressures in the memories.

Im zweiten Fall, dass das Gas aus dem System in Folge eines Lecks in die Umwelt entweicht, ist dagegen mit keiner Änderung des Öl-Volumens zu rechnen. Allerdings kann unter der Annahme, dass die Gas-Leckage keinen Einfluss auf das Volumen und die Temperatur des Systems hat, mit einem abnehmenden Druck im Speicher gerechnet werden. Da weiterhin von einer adiabatischen Druck-Volumen-Beziehung während der Lade- und Entladevorgänge ausgegangen werden kann, sinkt das modellierte Vgesamt ebenfalls bei einer Gas-Leckage.In the second case, however, that the gas escapes from the system as a result of a leak in the environment, on the other hand, is to expect no change in the oil volume. However, assuming that the gas leakage does not affect the volume and temperature of the system, a decreasing pressure in the reservoir can be expected. Furthermore, since an adiabatic pressure-volume relationship can be assumed during charge and discharge operations, the modeled total also decreases in the event of gas leakage.

Folglich kann anhand der signifikanten Abnahme des rechnerischen Systemvolumens Vgesamt ein Verlust der Betriebsmittel, Öl und Gas, in die Umwelt sicher detektiert werden.Consequently, based on the significant decrease in the overall system volume V, loss of resources, oil and gas, into the environment can be reliably detected.

In beiden Fällen sinkt das berechnete Volumen ab dem Zeitpunkt einer Leckage. Eine Unterscheidung, welches Betriebsmittel in die Umwelt entweicht, ist mit dieser Betrachtung noch nicht möglich.In both cases, the calculated volume decreases from the time of a leak. A distinction which escapes resources into the environment, is not possible with this consideration.

Zur Bestimmung, welches Betriebsmittel in die Umwelt verloren geht, ist es notwendig, die hydraulische Kapazität kontinuierlich zu berechnen.

Figure DE102014200081A1_0003
To determine which resource is lost to the environment, it is necessary to continuously calculate the hydraulic capacity.
Figure DE102014200081A1_0003

Für die Bestimmung der hydraulischen Kapazität Chydr., Formel 2b, kommt ein Schätz-Algorithmus (Rekursive Least Squares, kurz RLS) zum Einsatz. Zur Verbesserung der Dynamik werden neue Messwerte stärker gewichtet. Eine Änderung wird so schneller erkannt. Mittels einer Sollwert-Überwachung der hydraulischen Kapazität kann eine Gas-Leckage sicher von einer Öl-Leckage unterschieden werden.For the determination of the hydraulic capacity C hydr. , Formula 2b, an estimation algorithm (Recursive Least Squares, short RLS) is used. To improve the dynamics new measurements are weighted more. A change is detected faster. By means of a nominal value monitoring of the hydraulic capacity, a gas leakage can be reliably distinguished from an oil leakage.

Eine Eingrenzung, an welchem der beiden Speicher ein Gas-Verlust auftritt, kann im Stillstand über eine Betrachtung der isochoren Zustandsänderung des Gases erfolgen. Im fehlerfreien Fall muss Formel 3 erfüllt sein.

Figure DE102014200081A1_0004
A limitation at which the two memory gas loss occurs, can be done at a standstill on a consideration of the isochoric state change of the gas. In the error-free case, formula 3 must be fulfilled.
Figure DE102014200081A1_0004

Sollte dies nicht erfüllt sein, kann der Verlust auf den Hoch- oder Niederdruckspeicher begrenzt werden.If this is not the case, the loss can be limited to the high or low pressure accumulator.

Eine Beispielrechnung zur Verdeutlichung der Größenordnung ist in den 2 und 3 dargestellt: In den 2 und 3 sind die Verläufe der relevanten Kennzahlen für einen Öl- und Gas-Verlust beschrieben.An example calculation to illustrate the magnitude is in the 2 and 3 shown: In the 2 and 3 the course of the relevant key figures for an oil and gas loss are described.

2 zeigt übereinander drei kartesische Koordinatendiagramme. In dem obersten Koordinatendiagramm ist der Verlauf eines berechneten Öl-Volumens in Form einer Volumenbilanz über der Zeit aufgetragen. In dem mittleren Koordinatendiagramm ist die zeitliche Ableitung der Volumenbilanz über der Zeit aufgetragen. In dem untersten Koordinatendiagramm ist die hydraulische Kapazität, insbesondere die hydraulische Systemkapazität, für einen Verlust von Öl ab einem Zeitpunkt von zweihundert Sekunden über der Zeit aufgetragen. 2 shows one above the other three Cartesian coordinate diagrams. In the uppermost coordinate diagram, the course of a calculated oil volume in the form of a volume balance over time is plotted. The mean coordinate diagram plots the time derivative of the volume balance over time. In the lowermost coordinate diagram, the hydraulic capacity, in particular the hydraulic system capacity, is plotted against loss of oil from a time of two hundred seconds over time.

In 3 sind die gleichen Verläufe für ein berechnetes Gas-Volumen dargestellt. In 3 the same curves are shown for a calculated gas volume.

Die beschreiben Effekte sind deutlich zu erkennen. In beiden Fällen nimmt Vgesamt ab. Es ist eine Leckage von ca. 0,3 Litern ab der Zeit t = 200 sec zu verzeichnen.The described effects are clearly visible. In both cases V decreases overall . There is a leakage of about 0.3 liters from the time t = 200 sec recorded.

Betrachtet wurde ein Fahrzeug, welches zuerst gleichmäßig von 0km/h auf 80km/h bei zu Beginn vollgeladenem Hochdruckspeicher beschleunigt. Considered a vehicle, which first accelerates evenly from 0km / h to 80km / h with fully loaded high-pressure accumulator.

Anschließend fährt es mit gleichbleibender Geschwindigkeit (nicht dargestellt). Zum Schluss bremst das Fahrzeug gleichmäßig von 80km/h auf 0km/h.Then it drives at a constant speed (not shown). Finally, the vehicle brakes evenly from 80km / h to 0km / h.

Sofern durch die hydraulische Kapazitätsbestimmung eine Gas-Leckage des Systems ausgeschlossen werden kann, ist es möglich, die vorhandene Öl-Leckage zu identifizieren. Hierfür wird ebenfalls ein RLS-Algorithmus verwendet. Ab dem Zeitpunkt der Detektion eines Verlustes an Betriebsmittelen werden mittels des RLS die Koeffizienten zur Identifikation kLE_H und kLE_L und Eingrenzung der Leckage genutzt. Für eine Öl-Leckage gilt:

Figure DE102014200081A1_0005

qGesamt
Zeitliche Änderung des addierten Öl-Volumens
p0
Umgebungsdruck
kLE_H/L
Leckage-Koeffizient auf Hoch-(Index H) bzw. Niederseite (Index L)
If it is possible to rule out a gas leakage of the system due to the hydraulic capacity determination, it is possible to identify the existing oil leakage. An RLS algorithm is also used for this. From the moment of detection of a loss of resources, the coefficients for identification k LE_H and k LE_L and limitation of the leakage are used by means of the RLS. For an oil leakage applies:
Figure DE102014200081A1_0005
q total
Time change of the added oil volume
p 0
ambient pressure
k LE_H / L
Leakage coefficient on high (index H) or low side (index L)

Mit Hilfe einer RLS-Schätzung können die Parameter für die Leckage bestimmt werden. Mit Hilfe der Parameter kann eine Aussage über die Größe und den Ort der Öl-Leckage getroffen werden.Using an RLS estimate, the parameters for the leakage can be determined. With the help of the parameters, a statement about the size and the location of the oil leakage can be made.

Für den RLS-Algorithmus werden der Parametervektor Θ = [kLE_HP kLE_LP]T, der Messvektor

Figure DE102014200081A1_0006
und der Lösungsvektor y = qLeckage_Gesamt(k) benötigt.For the RLS algorithm, the parameter vector Θ = [k LE_HP k LE_LP ] T , the measurement vector
Figure DE102014200081A1_0006
and the solution vector y = q leakage_total (k) is needed.

In 4 ist beispielhaft der Verlauf der Parameterschätzung der beiden Koeffizienten eines Öl-Verlustes ab dem Zeitpunkt t=100 sec dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sich die Parameter nach einer gewissen Laufzeit des Schätzalgorithmus einem festen Wert nähern. Der tatsächliche Wert, von 8,8e–8 wird am Ende der betrachteten Zeit, ausreichend genau genähert, sodass eine Angabe zum Ort und Größe der Leckage gemacht werden kann.In 4 the course of the parameter estimation of the two coefficients of an oil loss from the time t = 100 sec is shown by way of example. It can be seen that the parameters approach a fixed value after a certain delay of the estimation algorithm. The actual value of 8.8e -8 is approached sufficiently accurately at the end of the considered time, so that an indication of the location and size of the leak can be made.

Claims (10)

Verfahren zum Erkennen eines Verlustes von Betriebsmedium in einem Fluidsystem (8), das einen Niederdruckbereich (6) mit einem Niederdruckspeicher (30) und einen Hochdruckbereich (7) mit einem Hochdruckspeicher (40) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Betrachtung einer Kompressibilität von Fluid im Niederdruckbereich (6) und von Fluid im Hochdruckbereich (7) eine Veränderung eines Gesamtfluidvolumens detektiert wird, das Hydraulikmedium und Gas umfasst. Method for detecting a loss of operating medium in a fluid system ( 8th ), which has a low-pressure area ( 6 ) with a low pressure accumulator ( 30 ) and a high pressure area ( 7 ) with a high-pressure accumulator ( 40 ), characterized in that by considering a compressibility of fluid in the low-pressure region ( 6 ) and high-pressure fluid ( 7 ) detects a change in a total volume of fluid comprising hydraulic medium and gas. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Betrachtung der Kompressibilität des Fluids im Niederdruckbereich (6) und des Fluids im Hochdruckbereich (7) zwischen einer Hydraulikmediumleckage und einer Gasleckage unterschieden wird, wobei ein Hydraulikmediumvolumen im Niederdruckbereich (6) und im Hochdruckbereich (7) modellbasiert überwacht wird. Method according to claim 1, characterized in that by considering the compressibility of the fluid in the low-pressure region ( 6 ) and the fluid in the high pressure area ( 7 ) between a hydraulic medium leakage and a gas leakage is distinguished, wherein a hydraulic medium volume in the low pressure region ( 6 ) and in the high pressure area ( 7 ) is monitored model-based. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Simulationsmodell anhand von Eingangs- und Ausgangsgrößen sowie anhand von gemessenen und/oder berechneten Zustandsgrößen die Hydraulikmediumvolumina im Niederdruckbereich (6) und im Hochdruckbereich (7) ermittelt werden. A method according to claim 2, characterized in that with a simulation model based on input and output variables as well as on the basis of measured and / or calculated state variables, the hydraulic medium volumes in the low pressure range ( 6 ) and in the high pressure area ( 7 ) be determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Systemreaktion zwischen einem Gasverlust und einem Hydraulikmediumverlust differenziert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a differentiated by a system reaction between a loss of gas and a hydraulic medium loss. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an einem Fluidsystem (8) eines hydrostatischen Fahrantriebs (1) mit mindestens einem Hydrostaten (5, 2124) angewendet wird, um Verluste von Betriebsmedium zu erkennen, insbesondere zu identifizieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method on a fluid system ( 8th ) of a hydrostatic drive ( 1 ) with at least one hydrostat ( 5 . 21 - 24 ) is applied to detect losses of operating medium, in particular to identify. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher (30), der Hochdruckspeicher (40), der Hydrostat (5, 2124) und Fluidleitungen des Fluidsystems (8) mit einem nicht-linearen Zustandsraum-Modell modelliert werden, wobei eine hydraulische Kapazität des Hydraulikmediumvolumens mit Hilfe eines Schätzalgorithmus kontinuierlich ermittelt wird. Method according to claim 5, characterized in that the low-pressure accumulator ( 30 ), the high-pressure accumulator ( 40 ), the hydrostat ( 5 . 21 - 24 ) and fluid lines of the fluid system ( 8th ) are modeled with a non-linear state space model, wherein a hydraulic capacity of the hydraulic medium volume is continuously determined by means of an estimation algorithm. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Sollwert-Überwachung der hydraulischen Kapazität unterschieden wird, ob eine Gasleckage oder eine Hydraulikmediumleckage vorliegt. A method according to claim 6, characterized in that it is distinguished by means of a nominal value monitoring of the hydraulic capacity, whether a gas leakage or a hydraulic medium leakage is present. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikmediumleckage identifiziert wird, wobei mit Hilfe eines Schätzalgorithmus die Größe und/oder der Ort der Hydraulikmediumleckage bestimmt werden/wird. A method according to claim 7, characterized in that a hydraulic medium leakage is identified, wherein the size and / or the location of the hydraulic medium leakage is determined by means of an estimation algorithm / is. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. A computer program product comprising a computer program having software means for performing a method according to any one of the preceding claims when the computer program is run on a computer. Steuergerät mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9. Control device with a computer program product according to claim 9.
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EP1676976B1 (en) * 2000-07-20 2008-11-19 Baker Hughes Incorporated Drawdown apparatus and method for in-situ analysis of formation fluids
DE102011002967A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 Robert Bosch Gmbh Hybrid drive for use as e.g. internal combustion engine of passenger car, has hydraulically powered energy converter and combustible gas powered energy converter cooperated with each other and assigned to energy-storage systems

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