DE102014201922A1

DE102014201922A1 - Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung

Info

Publication number: DE102014201922A1
Application number: DE102014201922.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Herrmann; Thilo Schmidt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung eines Fahrzeugantriebsstranges beschrieben. Zumindest in unbetätigtem Betriebszustand einer Flügelzellenpumpe (8) wird überprüft, ob im Bereich der Getriebeeinrichtung ein durch einen wenigstens annähernd konstanten Hydraulikfluidvolumenbedarf charakterisierter statischer Betriebszustand vorliegt. Bei positivem Abfrageergebnis wird eine mit einem aktuellen Ist-Förderdruck einer Pumpeneinrichtung (9) korrespondierende Ist-Drehzahl und ein damit korrespondierender Ist-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung (9) ermittelt und jeweils eine Abweichung zu einer mit einem angeforderten Soll-Förderdruck korrespondierenden Soll-Drehzahl und einem Soll-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung (9) bestimmt. Bei Vorliegen einer Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl und einer Abweichung zwischen dem Ist-Betätigungsstrom und dem Soll-Betätigungsstrom größer als jeweils ein Schwellwert wird eine Leckage im Bereich einer Flügelzellenpumpe (8) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der US 6 913 558 B2 ist ein Start-Stopp-System für eine Antriebsmaschine eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Hybridfahrzeuges, bekannt, mittels dem ein Druck in einem Hydrauliksystem eines Getriebes gewährleistbar ist. Das System umfasst eine Antriebsmaschine als Antriebsquelle für einen Fahrbetrieb des Fahrzeuges. Des Weiteren ist das System mit einer Getriebeeinrichtung und einer mechanischen Ölpumpe ausgeführt. Die mechanische Ölpumpe wird von der Antriebsmaschine angetrieben, um die Getriebeeinrichtung mit Hydraulikdruck zu versorgen. Des Weiteren ist eine automatische Start-Stopp-Einrichtung zum automatischen Abschalten der Antriebsmaschine bei Vorliegen vordefinierter Abschaltbedingungen und zum automatischen Starten der Antriebsmaschine bei Vorliegen vordefinierter Startbedingungen vorgesehen. Eine elektrische Ölpumpe wird betrieben, wenn die vordefinierten Abschaltbedingungen erfüllt sind, um die Getriebeeinrichtung mit Öldruck zu versorgen. Die automatische Start-Stopp-Einrichtung der Antriebsmaschine weist eine Steuereinrichtung auf, mittels der ein automatisches Abschalten der Antriebsmaschine verhindert wird, wenn in zugeschaltetem Betriebszustand der Antriebsmaschine ein Hydraulikdruck im Hydrauliksystem kleiner oder gleich einem vordefinierten Schwellwert ist.
Des Weiteren wird die Antriebsmaschine aus ihrem abgeschalteten Betriebszustand in den zugeschalteten Betriebszustand überführt, wenn der Hydraulikdruck kleiner oder gleich einem vordefinierten Wert ist, um das Hydrauliksystem auch über die mechanische Ölpumpe mit Hydraulikfluidvolumen zu versorgen und den Hydraulikdruck auf einen angeforderten Wert führen zu können.
Zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Antriebsmaschine zugeschaltet wird, wenn ein Wert eines durch einen Antriebsmotor der elektrischen Ölpumpe fließenden Stromes, der zum Antrieb der elektrischen Pumpe vorgesehen ist, außerhalb eines vordefinierten Wertebereiches ist. Des Weiteren wird die Antriebsmaschine zugeschaltet, wenn einer der Werte der Betriebsspannung und des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation des Antriebsmotors bzw. des Elektromotors der elektrischen Ölpumpe größer oder gleich als ein vordefinierter Wert ist, während die Antriebsmaschine automatisch abgeschaltet ist.
Nachteilhafterweise führt die vorbeschriebene Vorgehensweise dazu, dass Unterversorgungszustände im Bereich eines hydraulischen Systems einer Getriebeeinrichtung im Wesentlichen durch eine Förderung von Hydraulikfluidvolumen seitens der mechanischen Ölpumpe in das Hydrauliksystem vermieden werden, was jedoch einen Gesamtwirkungsgrad eines Hybridfahrzeuges insbesondere durch ein hierfür erforderliches Zuschalten der als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchem ein Fahrzeug mit hohem Gesamtwirkungsgrad betreibbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschineneinrichtung und mit einem Abtrieb, wobei im Bereich der Getriebeeinrichtung eine mit der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb in Wirkverbindung bringbare und von diesen mechanisch antriebbare Flügelzellenpumpe und eine elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung vorgesehen sind, über die ein Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung mit Hydraulikfluid beaufschlagbar ist, und wobei das Hydrauliksystem in unbetätigtem Betriebszustand der Flügelzellenpumpe über die Pumpeneinrichtung mit Hydraulikfluid versorgbar ist, wird zumindest in unbetätigtem Betriebszustand der Flügelzellenpumpe überprüft, ob im Bereich der Getriebeeinrichtung ein durch einen wenigstens annähernd konstanten Hydraulikfluidvolumenbedarf charakterisierter statischer Betriebszustand vorliegt.
Bei positivem Abfrageergebnis wird eine mit einem aktuellen Ist-Förderdruck der Pumpeneinrichtung korrespondierende Ist-Drehzahl und ein damit korrespondierender Ist-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung ermittelt und jeweils eine Abweichung zu einer mit einem angeforderten Soll-Förderdruck korrespondierenden Soll-Drehzahl und einem Soll-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung bestimmt. Bei Vorliegen einer Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl und einer Abweichung zwischen dem Ist-Betätigungsstrom und dem Soll-Betätigungsstrom größer als jeweils ein Schwellwert wird eine Leckage im Bereich der Flügelzellenpumpe ermittelt.
Über die vorbeschriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise sind Betriebszustände einer unbetätigten Flügelzellenpumpe, während welchen ein oder mehrere Flügel im Stillstand einer Flügelzellenpumpe einfallen und im Bereich einer Flügelzellenpumpe ein Kurzschluss zwischen deren Saug- und Druckseite vorliegt, mit geringem Aufwand ermittelbar. Ein solcher Kurzschluss führt dazu, dass ein Fördervolumen einer elektrisch betätigbaren weiteren Pumpeneinrichtung der Getriebeeinrichtung, das zur Versorgung der Getriebeeinrichtung in das Hydrauliksystem einer Getriebeeinrichtung einzuleiten ist, zum größten Teil über den Kurzschluss der Flügelzellenpumpe in einen Ölsumpf abfließt und ein angeforderter Systemdruck im Hydrauliksystem nicht einstellbar ist. Zur Vermeidung dieser Problematik ist bei aus der Praxis bekannten hydraulischen Schaltgeräten zwischen einem sogenannten Systemdruckventil und einer elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung ein oftmals als Systemdruckrückhalteventil bezeichnetes Rückschlagventil vorgesehen, welches den hydraulischen Pfad von der zweiten Druckquelle zur Flügelzellenpumpe bei positivem Druckgefälle zwischen der Druckseite der Pumpeneinrichtung und der Druckseite der Flügelzellenpumpe verschließt und ein Abfließen von über die Pumpeneinrichtung zur Verfügung gestelltem Hydraulikfluidvolumen über einen vorliegenden Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe entgegenwirkt.
Üblicherweise ist die elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung kleiner als die Flügelzellenpumpe dimensioniert, weshalb die Getriebeeinrichtung beispielsweise während Segelbetriebszuständen des Fahrzeugantriebsstranges, zu denen ein Hydraulikfluidvolumenbedarf einer Getriebeeinrichtung gering ist, lediglich von der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung mit Hydraulikfluidvolumen beaufschlagt wird. Daher ist die elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung üblicherweise nur für eine zeitweise Versorgung einer Getriebeeinrichtung mit Hydraulikfluidvolumen vorgesehen, während die größer dimensionierte mechanisch antreibbare Flügelzellenpumpe die Hauptpumpe einer Getriebeeinrichtung darstellt.
Die elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung meldet beispielsweise über einen sogenannten LIN-Bus (Local Interconnect Network) ihre aktuelle Ist-Drehzahl und den damit korrespondierenden und im Bereich eines elektrischen Antriebsmotors aufgenommen Ist-Betätigungsstrom bzw. den aufgenommenen Stromwert an ein elektronisches Steuergerät der Getriebeeinrichtung. Diese beiden Größen sind im statischen Betriebszustand der Getriebeeinrichtung außerhalb von Schaltungen zur Plausibilisierung verwendbar und dann für die Ermittlung des aktuellen Betriebszustandes der Flügelzellenpumpe geeignet. Dabei ist über die Ist-Drehzahl und den Ist-Betätigungsstrom auf einfache Art und Weise ermittelbar, ob die Flügelzellenpumpe eventuell fehlerhaft undicht ist. Anschließend sind eventuell aktuell vorliegende oder zukünftig zu erwartende und aus einem Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe resultierende Unterversorgungszustände einer Getriebeeinrichtung mit geringem Aufwand durch geeignete und einen Gesamtwirkungsgrad nicht oder nur geringfügig beeinträchtigende Ersatzmaßnahmen vermeidbar bzw. behebbar.
Bei einer vorteilhaften und einen Gesamtwirkungsgrad nur unwesentlich beeinträchtigenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Vorliegen einer Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl und einer Abweichung zwischen dem Ist-Betätigungsstrom und dem Soll-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung größer als jeweils ein Schwellwert die Ist-Drehzahl der Pumpeneinrichtung angehoben und über die neue Ist-Drehzahl und den damit korrespondierenden, aktuell vorliegenden Ist-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung der aktuelle Ist-Förderdruck der Pumpeneinrichtung bestimmt. Über diese zusätzliche Vorgehensweise sind zunächst geringe Leckagevolumenströme, die im Bereich der Flügelzellenpumpe vorliegen, unter Umständen ohne eine Inbetriebnahme der Flügelzellenpumpe mit geringem Aufwand ausgleichbar und im Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung ein angeforderter Systemdruck alleine über die elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung darstellbar.
Um ein Steuer- und/oder Regelsystem der elektrischen Pumpeneinrichtung und auch der Getriebeeinrichtung selbst mit geringen Steuer- und Regelschwingungen möglichst stabil betreiben zu können, wird nach Ablauf einer Filterzeit, die zum Zeitpunkt der Ermittlung der Abweichungen zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl und zwischen dem Ist-Betätigungsstrom und dem Soll-Betätigungsstrom größer als die Schwellwerte gestartet wird, der Soll-Betätigungsstrom so geändert, dass die Ist-Drehzahl in Richtung einer Soll-Drehzahl geführt wird, zu der die Abweichungen kleiner als die Schwellwerte sind, wenn auch nach Ablauf der Filterzeit Abweichungen zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl und zwischen dem Ist-Betätigungsstrom und dem Soll-Betätigungsstrom größer als die Schwellwerte vorliegen. Damit wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass kurzfristige Schwankungen im Verlauf eines Systemdrucks im Hydrauliksystem erst nach Ablauf der Filterzeit über das Steuer- und/oder Regelsystem der Getriebeeinrichtung berücksichtigt werden und nur temporär auftretende Schwankungen im Verlauf des Systemdrucks keine Reaktion hinsichtlich einer Betätigung der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung auslösen, was auf einfache Art und Weise eine Verbesserung des Betriebsverhaltens der Pumpeneinrichtung bewirkt.
Die Flügelzellenpumpe wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Drehmoment beaufschlagt, wenn bei Erreichen einer vordefinierten Ist-Drehzahl oder einer hierzu äquivalenten Betriebsgröße der Pumpeneinrichtung eine Abweichung zwischen dem aktuellen Ist-Förderdruck und einem Soll-Förderdruck der Pumpeneinrichtung größer als ein Schwellwert ermittelt wird. Damit ist ein das Erreichen des erwünschten Systemdruckes im Hydrauliksystem entgegenstehender Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe durch Antreiben der Flügelzellenpumpe auf einfache Art und Weise behebbar und ein Fahrzeug weiterhin mit hohem Gesamtwirkungsgrad betreibbar, da die hydraulische Versorgung der Getriebeeinrichtung nach wie vor im Wesentlichen durch die elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung realisierbar ist.
Die Flügelzellenpumpe wird bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Drehmoment der Antriebsmaschineneinrichtung angetrieben, wobei bei einer Ausführung des Fahrzeugantriebsstranges als Hybridfahrzeugantriebsstrang die Flügelzellenpumpe entweder von einer Brennkraftmaschine, einer elektrischen Maschine oder von der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine des Hybridfahrzeugantriebsstranges angetrieben werden kann.
In Abhängigkeit der jeweils vorliegenden konstruktiven Ausführung des Fahrzeugantriebsstranges besteht auch die Möglichkeit, dass die Flügelzellenpumpe mit einem Drehmoment des Abtriebs angetrieben wird, um den Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe im vorbeschriebenen Umfang zu reduzieren bzw. vollständig zu eliminieren.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass eine Wirkverbindung zwischen der Flügelzellenpumpe und dem Abtrieb über ein Schaltelement der Getriebeeinrichtung geschaffen wird, wobei die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes zur Übertragung des vom Abtrieb in Richtung der Flügelzellenpumpe zu führenden Drehmomentes über den von der Pumpeneinrichtung gelieferten Förderdruck einstellbar ist.
Generell soll über die Betätigung der Flügelzellenpumpe erreicht werden, dass ein oder mehrere eingefallene Flügel der Flügelzellenpumpe in eine wenigstens annähernd dichtende Position gebracht werden. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass von der Flügelzellenpumpe selbst zunächst ein Hydraulikfluidvolumenstrom zur Verfügung gestellt wird, um einen angeforderten Systemdruck im Bereich des Hydrauliksystems einzustellen. Dies ist beispielsweise erst dann erforderlich, wenn ein angeforderter Systemdruck im Bereich des Hydrauliksystems über die elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung trotz des im Bereich der Flügelzellenpumpe reduzierten Leckagevolumenstromes alleine nicht erreichbar ist.
Das bedeutet, dass zunächst abgewartet wird, ob der durch die Betätigung der Flügelzellenpumpe aufzuhebende Kurzschluss tatsächlich überwunden wurde und von der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung das angeforderte Hydraulikfluidvolumen zur Verfügung gestellt wird oder der Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe zwar aufgehoben ist, jedoch der angeforderte Hydraulikfluidvolumenstrom zum Versorgen der Getriebeeinrichtung der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung nicht alleine geliefert werden kann.
Über die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist beispielsweise bei einer Ausführung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einem Automatgetriebe in Verbindung mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler während der Darstellung eines sogenannten Segelbetriebes eines Fahrzeuges, während dem eine mit einem Verbrennungsmotor ausgeführte Antriebsmaschineneinrichtung zur Einsparung von Kraftstoff abgeschaltet wird und im Bereich der Getriebeeinrichtung der Kraftfluss unterbrochen ist, mit geringem Aufwand ein durch einen Kurzschluss im Bereich einer Flügelzellenpumpe verursachter Unterversorgungsbetriebszustand der Getriebeeinrichtung ermittelbar. Durch die abgestellte Brennkraftmaschine und die durch das Lastlosschalten von Schaltelementen im Bereich der Getriebeeinrichtung geöffnete Getriebeeinrichtung wird die beispielsweise im Bereich einer Getriebeeingangswelle angebundene Flügelzellenpumpe nicht mehr angetrieben und das Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung von der Flügelzellenpumpe nicht mehr mit Hydraulikfluidvolumen versorgt.
Da während des Segelbetriebes des Fahrzeuges über den Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges ein Getriebeabtrieb über die Fahrzeugbewegung bzw. bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer 0 bestimmte Teile in der Getriebeeinrichtung mit mit der Fahrzeuggeschwindigkeit korrespondierenden Drehzahlen in der Getriebeeinrichtung rotieren, ist eine gewisse Schmierung der drehenden Bauteile der Getriebeeinrichtung zwingend notwendig, um Bauteilausfälle zu verhindern. Zur Aufrechterhaltung eines notwendigen Schmierölvolumenstroms ist die elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung vorgesehen. Tritt im Bereich der unbetätigten Flügelzellenpumpe aufgrund der vorbeschriebenen Problematik eine durch einen Kurzschluss verursachte und damit ohne Reparatur behebbare Undichtigkeit auf, wird bei einer üblichen konstruktiven Ausführung des Hydrauliksystems der Getriebeeinrichtung in einen sekundären Systemkreislauf des Hydrauliksystems, über den ein Schmierkreislauf der Getriebeeinrichtung versorgt wird, kein Hydraulikfluidvolumenstrom eingespeist, was auf Dauer zu einer Mangelschmierung und damit zu einer Bauteilschädigung sowie letztendlich zu einem Ausfall der Getriebeeinrichtung führt. Mit der erfindungsgemäßen Diagnosefunktion besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, einen Unterversorgungszustand im Bereich der Getriebeeinrichtung zu erkennen und den Segelbetrieb im Fehlerfall vorzeitig zu verlassen, um die Getriebeeinrichtung vor Schädigung zu schützen.
Bei einer Ausführung des Fahrzeugantriebstranges als Hybridfahrzeugantriebsstrang werden an die Druckregelgenauigkeit einer elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung hohe Anforderungen gestellt, da beim Ankriechen eines Fahrzeuges geringe Versorgungsdruckschwankungen nicht vernachlässigbare Auswirkungen auf die Druckstellgenauigkeit von Druckreglern haben, was während ungünstiger Betriebszustandsverläufe einen Schaltkomfort nachteilig beeinflusst. Um diese Anforderungen an eine elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung reduzieren zu können, wird vorgeschlagen, das Systemdruckrückhalteventil zwischen der Förderseite der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung und der Förderseite der Flügelzellenpumpe entfallen zu lassen, damit die Druckregelung über eine variabel einstellbare Druckbegrenzungsfunktion des Systemdruckventils erfolgen kann.
Das Systemdruckventil besitzt eine sehr enge Drucktoleranz, mit dem ein Systemdruck im Hydrauliksystem mit ausreichender Genauigkeit einstellbar ist. Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, eine elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung oberhalb eines Mindestdrucks mit größeren Druckregelabweichungen zu betreiben. Falls im Bereich der unbetätigten Flügelzellenpumpe ein den Systemdruck im Hydrauliksystem beeinträchtigender Kurzschluss auftreten sollte, der beispielsweise ein Ankriechen eines Fahrzeuges verhindert, ist dies über das erfindungsgemäße Verfahren vor Auftreten einer Fehlfunktion erkennbar und mit geringem Aufwand beherrschbar, womit das Systemdruckrückhalteventil obsolet ist.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
1 eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschineneinrichtung, mit einem Abtrieb und mit einer Getriebeeinrichtung;
2 eine stark vereinfachte Darstellung eines Hydraulikkreislaufes der Getriebeeinrichtung gemäß 1; und
3 jeweils einen Verlauf einer Ist-Drehzahl und einer Soll-Drehzahl sowie einen Verlauf eines Ist-Betätigungsstromes und eines Soll-Betätigungsstromes einer elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung der Getriebeeinrichtung gemäß 1 über der Zeit t bei gleichzeitig unbetätigter Flügelzellenpumpe der Getriebeeinrichtung.
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges 1 mit einer Antriebsmaschineneinrichtung 2, mit einer Getriebeeinrichtung 3 und mit einem Abtrieb 4. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles umfasst die Antriebsmaschineneinrichtung 2 lediglich eine Brennkraftmaschine 5 oder, im Falle einer Ausführung des Fahrzeugantriebsstranges 1 als Hybridfahrzeugantriebsstrang, eine Kombination aus der Brennkraftmaschine 5 und einer elektrischen Maschine 6, die bedarfsweise sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbar ist. Die Getriebeeinrichtung 3 ist vorliegend als Automatgetriebe ausgeführt, in deren Bereich verschiedene Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt darstellbar sind. Getriebeausgangsseitig steht die Getriebeeinrichtung 3 mit dem Abtrieb 4 in an sich bekannter Art und Weise in Verbindung.
Während eines Segelbetriebes des Fahrzeugantriebsstranges 1 ist im Bereich der Getriebeeinrichtung 3 ein Kraftfluss zwischen dem Abtrieb 4 und der Antriebsmaschineneinrichtung 2 unterbrechbar, wobei hierfür Übertragungsfähigkeiten von zur Darstellung der Übersetzungen vorgesehenen Schaltelementen der Getriebeeinrichtung 3 im Wesentlichen auf 0 geführt werden, um eine Drehmomentübertragung vom Abtrieb 4 in Richtung der Antriebsmaschineneinrichtung 2 im Bereich der Getriebeeinrichtung 3 zu verhindern.
Im Betrieb des Fahrzeugantriebsstranges 1 werden verschiedene Baugruppen der Getriebeeinrichtung 3 über ein in 2 näher dargestelltes Hydrauliksystem 7 mit Hydraulikfluid versorgt. Um die Baugruppen in gewünschtem Umfang mit Hydraulikfluidvolumen beaufschlagen zu können, umfasst die Getriebeeinrichtung 3 neben einer mechanisch antreibbaren Flügelzellenpumpe 8 eine elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung 9. Die Flügelzellenpumpe 8 ist über eine Getriebeeingangswelle 10 der Getriebeeinrichtung 3 von der Antriebsmaschineneinrichtung 2 und bei im Bereich der Getriebeeinrichtung 3 hergestelltem Kraftfluss auch über eine Getriebeausgangswelle 11 ausgehend vom Abtrieb 4 mit Drehmoment beaufschlagbar und antreibbar.
Eine Förderseite 12 der Flügelzellenpumpe 8 ist mit einem Systemdruckventil 13 des Hydrauliksystems 7 gekoppelt, in dessen Bereich ein Systemdruck p_sys an den jeweils vorliegenden Betriebszustand der Getriebeeinrichtung 3 bzw. des Fahrzeugantriebsstranges 1 angepasst einstellbar ist. Das Systemdruckventil 13 ist zur Druckregelung mit einer variabel einstellbaren Druckbegrenzungsfunktion ausgeführt und versorgt priorisiert einen Primärdruckkreislauf 14 mit dem von der Flügelzellenpumpe 8 zur Verfügung gestellten Hydraulikfluidvolumenstrom. Über den Primärdruckkreislauf 14 werden beispielsweise elektrohydraulische Drucksteller, Schaltelemente und dergleichen priorisiert mit Hydraulikfluidvolumen versorgt, um die Funktionalität der Getriebeeinrichtung 3 in gewünschtem Umfang darstellen zu können. Mit Erreichen des angeforderten Systemdruckes p_sys wird überschüssiges Hydraulikfluidvolumen in Richtung eines Sekundärdruckkreislaufes 15 des Hydrauliksystems 7 geführt, über den unter anderem eine Schmierung der Baugruppen der Getriebeeinrichtung 3 versorgt wird.
Zusätzlich ist eine Förderseite der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung 9 in Bezug auf die Flügelzellenpumpe 8 stromab des Systemdruckventils 13 und stromauf des Primärkreislaufes 14 mit dem Hydrauliksystem 7 verbunden, womit Hydraulikfluidvolumen von der Pumpeneinrichtung 9 in Richtung des Primärdruckkreislaufes 14 gefördert wird. Zwischen einem Anbindungspunkt 16 der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung 9 und dem Systemdruckventil 13 ist ein sogenanntes Systemdruckrückhalteventil 17 vorgesehen, das vorliegend als Rückschlagventil ausgeführt ist. Mittels des Systemdruckrückhalteventils 17 wird erreicht, dass der Förderstrom der Pumpeneinrichtung 9 in Richtung des Primärdruckkreislaufes 14 geführt wird. Das Systemdruckrückhalteventil 17 verhindert jedoch, dass der Sekundärdruckreislauf 15 von der Pumpeneinrichtung 9 mit Hydraulikfluidvolumen versorgbar ist.
Aus diesem Grund wird angestrebt, das Hydrauliksystem 7 ohne das Systemdruckrückhalteventil 17 auszuführen, um sowohl den Primärdruckkreislauf 14 als auch den Sekundärdruckkreislauf 15 über die Pumpeneinrichtung 9 mit Hydraulikfluidvolumen bedarfsweise versorgen zu können.
Andererseits soll über das Systemdruckrückhalteventil 17 verhindert werden, dass während Betriebszuständen der Flügelzellenpumpe 8, während denen im Bereich der unbetätigten Flügelzellenpumpe 8 ein oder mehrere Flügel einfallen und zwischen der Förderseite 12 und einer Saugseite 18 der Flügelzellenpumpe 8 ein Kurzschluss vorliegt, über den von der Pumpeneinrichtung 9 gefördertes Hydraulikfluidvolumen in unerwünschtem Umfang als Leckagefluidvolumenstrom in Richtung eines Ölsumpfes 19 der Getriebeeinrichtung 3 abfließt und einen gewünschten Aufbau des Systemdruckes p_sys im Bereich des Primärdruckkreislaufes 14 verhindert.
Um im Bereich des Hydrauliksystems 7 auch ohne das Systemdruckrückhalteventil 17 einen gewünschten Systemdruck p_sys über die Pumpeneinrichtung 9 einstellen zu können und einen eventuellen Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe 8 vor einem signifikanten Einbruch des Systemdrucks p_sys ermitteln und diesem entgegen wirken zu können, wird die Getriebeeinrichtung 3 in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise in unbetätigtem Betriebszustand der Flügelzellenpumpe 8 betrieben.
Liegt eine Anforderung zum Abschalten der Antriebsmaschineneinrichtung 2 des Fahrzeugantriebsstranges 1 vor, die beispielsweise von einem übergeordneten Steuergerät des Fahrzeugantriebsstranges 1 generiert wird, wird die Antriebsmaschine 2 bei Vorliegen vordefinierter Abschaltkriterien aus dem zugeschalteten Betriebszustand in den abgeschalteten Betriebszustand überführt. Dies betrifft mehrheitlich die Brennkraftmaschine 5, die während verschiedener Betriebszustände, beispielsweise während eines Fahrzeugstillstandes oder während der Darstellung eines sogenannten Segelbetriebes, weder im Bereich des Abtriebs 4 ein Antriebsmoment zur Verfügung stellen muss noch ein Bremsmoment im Bereich des Abtriebs abzustützen hat. Über das Abschalten der Brennkraftmaschine 5 wird erreicht, dass ein Kraftstoffverbrauch eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges reduziert und das Fahrzeug mit einem guten Gesamtwirkungsgrad betrieben wird.
Da während eines Segelbetriebes die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 11 größer null ist, werden mit der Getriebeausgangswelle 11 verbundene Getriebekomponenten der Getriebeeinrichtung 3 ausgehend vom Abtrieb 4 rotatorisch angetrieben. Die Drehbewegung der Getriebekomponenten erfordert, dass diese über das Hydrauliksystem 7 in entsprechendem Umfang insbesondere über den Sekundärdruckkreislauf 15 mit Schmieröl versorgt werden.
Während eines Segelbetriebes wird der Kraftfluss im Bereich der Getriebeeinrichtung 3 unterbrochen, um im Bereich der abgeschalteten Antriebsmaschineneinrichtung 2 bzw. der abgeschalteten Brennkraftmaschine 5 auftretende Schleppmomente vom restlichen Bereich des Fahrzeugantriebsstranges 1 abzukoppeln und die Bewegungsenergie des Fahrzeuges möglichst vollumfänglich für die Weiterfahrt des Fahrzeuges verwenden zu können. Dies führt jedoch dazu, dass die Flügelzellenpumpe 8 nicht länger mit einem Drehmoment beaufschlagt wird und im Wesentlichen stillsteht. Bei entsprechender Bestromung der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung 9 wird das Hydrauliksystem 7 dann lediglich durch die Pumpeneinrichtung 9 mit Hydraulikfluidvolumen versorgt.
Bei einer Ausführung des Hydrauliksystems 7 ohne das Systemdruckrückhalteventil 17 besteht nunmehr die Möglichkeit, dass im Bereich der stillstehenden Flügelzellenpumpe 8 ein oder mehrere Flügel einfallen und ein Kurzschluss zwischen der Förderseite 12 und der Saugseite 18 der Flügelzellenpumpe 8 im vorbeschriebenen Umfang vorliegt, über den ein wesentlicher Teil des von der Pumpeneinrichtung 9 zur Verfügung gestellten Hydraulikfluidvolumens ungenutzt in Richtung des Öl-sumpfes 19 abfließt, was jedoch einem gewünschten Aufbau des Systemdrucks p_sys im Hydrauliksystem 7 entgegensteht.
Um einen solchen Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe 8 rechtzeitig erkennen und diesem entsprechenden entgegenwirken zu können, wird zumindest in unbetätigtem Betriebszustand der Flügelzellenpumpe 8 überprüft, ob im Bereich der Getriebeeinrichtung 3 ein durch einen wenigstens annähernd konstanten Hydraulikfluidvolumenbedarf charakterisierter statischer Betriebszustand vorliegt. Ein solcher statischer Betriebszustand der Getriebeeinrichtung 3 liegt insbesondere dann vor, wenn im Bereich der Getriebeeinrichtung 3 aktuell keine Schaltung ausgehend von einer aktuell in der Getriebeeinrichtung 3 eingelegten Ist-Übersetzung in Richtung einer einzulegenden Ziel-Übersetzung durchgeführt wird.
Während derartiger Betriebszustände ist ein angeforderter Systemdruck p_sys von der elektrisch betätigbaren Pumpeneinrichtung 9 trotz fertigungstoleranzbedingter Leckageölvolumenströme im Hydrauliksystem 7 in angefordertem Umfang auch ohne das Systemdruckrückhalteventil 17 einstellbar. Die sich jeweils zur Darstellung des angeforderten Systemdrucks einstellende Ist-Drehzahl n_ist 9 und der jeweils damit korrespondierende Ist-Betätigungsstrom i_ist 9 der Pumpeneinrichtung 9 sind in 3 über der Zeit t näher dargestellt. Zu einem Zeitpunkt T0 liegt die Flügelzellenpumpe 8 bereits in abgeschaltetem Betriebszustand vor, der Systemdruck p_sys wird im Hydrauliksystem 7 alleine von der Pumpeneinrichtung 9 eingestellt und im Bereich der Getriebeeinrichtung 3 wird ein statischer Betriebszustand ermittelt.
Um im Bereich der Flügelzellenpumpe 8 einen die Versorgung der Getriebeeinrichtung 3 mit Hydraulikfluidvolumen beeinträchtigenden Kurzschluss feststellen zu können, wird die mit einem aktuellen Ist-Förderdruck der Pumpeneinrichtung 9 korrespondierende Ist-Drehzahl und der jeweils damit korrespondierende Ist-Betätigungsstrom i-Ist der Pumpeneinrichtung 9 ermittelt und jeweils eine Abweichung zu einer mit einem angeforderten Soll-Förderdruck korrespondierenden Soll-drehzahl n-Soll und einem Sollbetätigungsstrom i-Soll der Pumpeneinrichtung 9 bestimmt. Sind zum Zeitpunkt T1 eine Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl n_ist und der Solldrehzahl n_soll und eine Abweichung zwischen dem Ist-Betätigungsstrom i_ist und dem Soll-Bestätigungsstrom i_soll kleiner als jeweils ein Schwellwert, wird erkannt, dass die hydraulische Versorgung der Getriebeeinrichtung 3 alleine durch die Pumpeneinrichtung 9 gewährleistet ist. Ab dem Zeitpunkt T1 weichen die Ist-Drehzahl n_ist von der Solldrehzahl n_soll und der Ist-Betätigungsstrom i_ist vom Sollbetätigungsstrom i_soll zunehmend ab, wobei die Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl n_ist und der Solldrehzahl n_soll und die Abweichung zwischen dem Ist-Betätigungsstrom i_ist und dem Soll-Betätigungsstrom i_soll zum Zeitpunkt T2 größer als jeweils ein Schwellwert sind und eine unerwünscht hohe Leckage im Bereich der Flügelzellenpumpe 8 ermittelt wird.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass der Gegendruck im Hydrauliksystem 7, den die Pumpeneinrichtung 9 sieht, aufgrund einer Leckage bzw. eines Kurzschlusses im Bereich der Flügelzellenpumpe 8 absinkt. Das Absinken des Gegendruckes führt wiederrum dazu, dass die Drehzahl der Pumpeneinrichtung 9 aufgrund des geringeren Gegendruckes ansteigt und gleichzeitig die Stromaufnahme der Pumpeneinrichtung 9 absinkt, da von der Pumpeneinrichtung 9 ein geringeres Drehmoment zum Fördern von Hydraulikfluidvolumen zu erzeugen ist.
Um Steuer- und Regelschwingungen aufgrund von kurzzeitigen Druckänderungen im Hydrauliksystem 7 zu vermeiden, wird erst nach Ablauf einer Filterzeit, die vorliegend zum Zeitpunkt T2 der Ermittlung der Abweichungen zwischen der Ist-Drehzahl n_ist und der Solldrehzahl n_soll und zwischen dem Ist-Betätigungsstrom i_ist und dem Soll-Betätigungsstrom i_soll größer als die Schwellwerte gestartet wird, der Soll-Betätigungsstrom i_soll so geändert, dass die Ist-Drehzahl n_ist in Richtung einer Soll-Drehzahl n_soll geführt wird, zu der die Abweichungen kleiner als die Schwellwerte sind, wenn auch nach Ablauf der Filterzeit Abweichungen zwischen der Ist-Drehzahl n_ist und der Soll-Drehzahl n_soll und zwischen dem Ist-Betätigungsstrom i_ist und dem Soll-Betätigungsstrom i_soll größer als die Schwellwerte vorliegen. Dann wird die Ist-Drehzahl der Pumpeneinrichtung 9 angehoben und anschließend über die neue Ist-Drehzahl und den aktuell vorliegenden Ist-Betätigungsstrom i_ist der Pumpeneinrichtung 9 der aktuelle Ist-Förderdruck der Pumpeneinrichtung 9 bestimmt.
Wird durch die letztgenannte Maßnahme nicht der angeforderte Systemdruck p_sys im Hydrauliksystem 7 erreicht, wird die Ist-Drehzahl n_ist der Pumpeneinrichtung 9 bis auf eine maximale Drehzahl angehoben. Stellt sich auch bei Erreichen der maximalen Drehzahl der Pumpeneinrichtung 9 nicht der gewünschte Druck p_sys ein, wird die Flügelzellenpumpe 8 mit einem Drehmoment beaufschlagt und entsprechend angetrieben, um den Kurzschluss im Bereich der Flügelzellenpumpe 9 zu eliminieren.
Dabei besteht die Möglichkeit, die Flügelzellenpumpe 8 über die optionale elektrische Maschine 6 der Antriebsmaschineneinrichtung 2, über die Brennkraftmaschine 5 der Antriebsmaschineneinrichtung 2 und/oder über ein im Bereich der Getriebeausgangswelle 11 vom Abtrieb 4 anliegendes Drehmoment durch Herstellen einer Wirkverbindung zwischen der Flügelzellenpumpe 8 und der Getriebeausgangswelle 11 mit dem für den Antrieb der Flügelzellenpumpe 8 erforderlichen Drehmoment zu beaufschlagen, um einen oder mehrere eingefallene Flügel der Flügelzellenpumpe 8 in einen wenigstens annähernd dichtenden Betriebszustand zu überführen. Für den Fall, dass der Hydraulikfluidvolumenbedarf des Hydrauliksystems 7 so hoch ist, dass dieser trotz der nunmehr dicht vorliegenden Flügelzellenpumpe 8 alleine von der Pumpeneinrichtung 9 nicht zur Verfügung stellbar ist, wird der Antrieb der Flügelzellenpumpe 8 auf ein Niveau geführt, zu dem der Hydraulikfluidvolumenbedarf des Hydrauliksystems 7 zusätzlich zur Pumpeneinrichtung 9 auch von der Flügelzellenpumpe 8 oder alleine von der Flügelzellenpumpe 8 zur Verfügung gestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugantriebsstrang
2: Antriebsmaschineneinrichtung
3: Getriebeeinrichtung
4: Abtrieb
5: Brennkraftmaschine
6: elektrische Maschine
7: Hydrauliksystem
8: Flügelzellenpumpe
9: elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung
10: Getriebeeingangswelle
11: Getriebeausgangswelle
12: Förderseite
13: Systemdruckventil
14: Primärdruckkreislauf
15: Sekundärdruckkreislauf
16: Anbindungspunkt
17: Systemdruckrückhalteventil
18: Saugseite der Flügelzellenpumpe
19: Ölsumpf
i_ist: Ist-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung
i_soll: Soll-Betätigungsstrom der Pumpeneinrichtung
n_ist: Ist-Drehzahl der Pumpeneinrichtung
n_soll: Soll-Drehzahl der Pumpeneinrichtung
T0 bis T2: diskreter Zeitpunkt
t: Zeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6913558 B2 [0002]

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer Getriebeeinrichtung (3) eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit einer Antriebsmaschineneinrichtung (2) und mit einem Abtrieb (4), wobei im Bereich der Getriebeeinrichtung (3) eine mit der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (4) in Wirkverbindung bringbare und von diesen mechanisch antreibbare Flügelzellenpumpe (8) und eine elektrisch betätigbare Pumpeneinrichtung (9) vorgesehen sind, über die ein Hydrauliksystem (7) der Getriebeeinrichtung (3) mit Hydraulikfluid beaufschlagbar ist, und wobei das Hydrauliksystem (7) in unbetätigtem Betriebszustand der Flügelzellenpumpe (8) über die Pumpeneinrichtung (9) mit Hydraulikfluid versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in unbetätigtem Betriebszustand der Flügelzellenpumpe (8) überprüft wird, ob im Bereich der Getriebeeinrichtung (3) ein durch einen wenigstens annähernd konstanten Hydraulikfluidvolumenbedarf charakterisierter statischer Betriebszustand vorliegt, wobei bei positivem Abfrageergebnis eine mit einem aktuellen Ist-Förderdruck der Pumpeneinrichtung korrespondierende Ist-Drehzahl (n_ist) und ein damit korrespondierender Ist-Betätigungsstrom (i_ist) der Pumpeneinrichtung (9) ermittelt und jeweils eine Abweichung zu einer mit einem angeforderten Soll-Förderdruck korrespondierenden Soll-Drehzahl (n_soll) und einem Soll-Betätigungsstrom (i_soll) der Pumpeneinrichtung (9) bestimmt wird, und wobei bei Vorliegen einer Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl (n_ist) und der Soll-Drehzahl (n_soll) und einer Abweichung zwischen dem Ist-Betätigungsstrom (i_ist) und dem Soll-Betätigungsstrom (i_soll) größer als jeweils ein Schwellwert eine Leckage im Bereich der Flügelzellenpumpe (8) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl (n_ist) und der Soll-Drehzahl (n_soll) und einer Abweichung zwischen dem Ist-Betätigungsstrom (i_ist) und dem Soll-Betätigungsstrom (i_soll) der Pumpeneinrichtung (9) größer als jeweils ein Schwellwert die Ist-Drehzahl (n_ist) der Pumpeneinrichtung (9) angehoben wird und über die neue Ist-Drehzahl (n_ist) und den aktuell vorliegenden Ist-Betätigungsstrom (i_ist) der Pumpeneinrichtung (9) der aktuelle Ist-Förderdruck der Pumpeneinrichtung (9) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer Filterzeit, die zum Zeitpunkt (T2) der Ermittlung der Abweichungen zwischen der Ist-Drehzahl (n_ist) und der Soll-Drehzahl (n_soll) und zwischen dem Ist-Betätigungsstrom (i_ist) und dem Soll-Betätigungsstrom (i_soll) größer als die Schwellwerte gestartet wird, der Soll-Betätigungsstrom (i_soll) so geändert wird, dass die Ist-Drehzahl (n_ist) in Richtung einer Soll-Drehzahl (n_soll) geführt wird, zu der die Abweichungen kleiner als die Schwellwerte sind, wenn auch nach Ablauf der Filterzeit Abweichungen zwischen der Ist-Drehzahl (n_ist) und der Soll-Drehzahl (n_soll) und zwischen dem Ist-Betätigungsstrom (i_ist) und dem Soll-Betätigungsstrom (i_soll) größer als die Schwellwerte vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (8) mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, wenn bei Erreichen einer vordefinierten Ist-Drehzahl (n_ist) oder einer hierzu äquivalenten Betriebsgröße der Pumpeneinrichtung (9) eine Abweichung zwischen dem aktuellen Ist-Förderdruck und einem Soll-Förderdruck der Pumpeneinrichtung größer als ein Schwellwert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (8) mit einem Drehmoment der Antriebsmaschineneinrichtung (2) angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (8) von einer elektrischen Maschine (6) der Antriebsmaschineneinrichtung (2) angetrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenpumpe (8) mit einem Drehmoment des Abtriebs (4) angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirkverbindung zwischen der Flügelzellenpumpe (8) und dem Abtrieb (4) über ein Schaltelement der Getriebeeinrichtung hergestellt wird, wobei die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes zur Übertragung des vom Abtrieb (4) in Richtung der Flügelzellenpumpe (8) zu führenden Drehmomentes über den von der Pumpeneinrichtung (9) zur Verfügung gestellten Förderdruck eingestellt wird.