DE102014212182A1 - Method for controlling and regulating a drive train - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges (1) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Druckspeicher (27) mit je einem Gasraum (46) und je einem Hydraulikflüssigkeitsraum (45) mit den Schritten: Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in wenigstens einen Druckspeicher (27), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (27) reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird und/oder Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher (27), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (27) erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird, Erfassen eines Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (27) mit wenigstens einem Drucksensor (47), Bestimmen einer Ist-Temperatur des Gases, Berechnen des Ist-Volumens des Gases mit der bestimmten Ist-Temperatur des Gases und dem Mess-Druck des Gases, Berechnen der dem Druckspeicher (27) zuführbaren Energie durch eine Reduzierung des Gasvolumens in dem Druckspeicher (27) von dem Ist-Volumen bis zu einem End-Volumen des Gases für einen zukünftigen Ladevorgang des Druckspeichers (27) und/oder Berechnen der dem Druckspeicher (27) entnehmbaren Energie durch eine Erhöhung des Gasvolumens in dem Druckspeicher (27) von dem Ist-Volumen bis zu einem End-Volumen des Gases für einen zukünftigen Endladevorgang des Druckspeichers (27), wobei mit einer P-Modellberechnung der Polytropenexponent des Druckspeichers (27) berechnet wird und mit dem berechneten Polytropenexponent die dem Energiespeicher (27) zuführbare oder entnehmbare Energie berechnet wird.Method for controlling and / or regulating a drive train (1) for a motor vehicle with at least one pressure accumulator (27) each having a gas space (46) and a respective hydraulic fluid space (45) with the steps: introducing a hydraulic fluid into at least one pressure accumulator (27) in that a gas volume in the pressure accumulator (27) is reduced and the actual temperature and the actual pressure of the gas are increased and / or a hydraulic fluid is discharged from the at least one pressure accumulator (27), so that a gas volume in the pressure accumulator ( 27) is increased and the actual temperature and the actual pressure of the gas is reduced, detecting a measuring pressure of the gas in the at least one pressure accumulator (27) with at least one pressure sensor (47), determining an actual temperature of the gas, Calculating the actual volume of the gas with the determined actual temperature of the gas and the measuring pressure of the gas, calculating the energy which can be supplied to the pressure accumulator (27) by means of a reduction ng of the gas volume in the accumulator (27) from the actual volume to an end volume of the gas for a future charging of the pressure accumulator (27) and / or calculating the energy removable from the accumulator (27) by increasing the volume of gas in the accumulator Pressure accumulator (27) from the actual volume to a final volume of the gas for a future discharge of the accumulator (27), wherein the polytropic exponent of the pressure accumulator (27) is calculated with a P-model calculation and with the calculated polytropic exponent the energy storage (27) supplyable or removable energy is calculated.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.The present invention relates to a method for controlling and / or regulating a drive train according to the preamble of claim 1 and a drive train according to the preamble of claim 13.

Stand der TechnikState of the art

Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor weisen einen Antriebsstrang zur Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor auf wenigstens ein Antriebsrad auf. Dabei sind im Allgemeinen an dem Kraftfahrzeug zwei Antriebsräder mittels eines Differentialgetriebes angetrieben. Der Verbrennungsmotor stellt mit einer Motorwelle mechanische Energie zur Verfügung und mittels eines Leistungsverzweigungsgetriebes kann diese mechanische Energie von der Motorwelle auf eine erste und zweite Abtriebswelle an dem Leistungsverzweigungsgetriebe aufgeteilt werden. Dabei treibt die erste Abtriebswelle einen mechanischen Antriebsteilstrang des Antriebsstranges an, bei welchem die mechanische Energie ausschließlich mechanisch auf das wenigstens eine Antriebsrad bzw. das Differentialgetriebe übertragen wird. Die zweite Antriebswelle treibt einen hydraulischen Antriebsteilstrang an und in den hydraulischen Antriebsteilstrang ist ein hydraulisches Getriebe integriert bzw. eingebaut, so dass an dem hydraulischen Antriebsteilstrang die Übertragung der mechanischen Energie auch hydraulisch ausgeführt wird. Zum Betrieb des hydraulischen Getriebes ist eine Pumpe erforderlich, welche von der zweiten Abtriebswelle angetrieben ist, sowie ein hydraulischer Motor, welcher mit einer Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe angetrieben ist. Der hydraulische Motor treibt seinerseits mit einer Antriebswelle an dem hydraulischen Motor bzw. einer Hydraulikgetriebantriebswelle das Differentialgetriebe bzw. das wenigstens eine Antriebsrad an. Ferner weist der Antriebsstrang einen Druckspeicher zur Druckspeicherung von hydraulischer Energie auf. Mit der von der zweiten Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes angetriebenen Pumpe kann die Hydraulikflüssigkeit nicht nur dem hydraulischen Motor, sondern auch einem Druckspeicher zugeführt werden zur Speicherung von hydraulischer Energie. Diese in dem Druckspeicher gespeicherte hydraulische Energie kann später durch Leiten der Hydraulikflüssigkeit von dem Druckspeicher zu dem hydraulischen Motor zum Antrieb des wenigstens einen Antriebsrades bzw. des Differentialgetriebes genutzt werden. In einem Rekuperationsbetrieb kann kinetische Energie des Kraftfahrzeuges in dem Druckspeicher als hydraulische Energie gespeichert werden.Motor vehicles with an internal combustion engine have a drive train for transmitting power from the internal combustion engine to at least one drive wheel. In this case, two drive wheels are generally driven by means of a differential gear on the motor vehicle. The internal combustion engine provides mechanical energy with a motor shaft, and by means of a power split transmission, this mechanical energy can be divided from the motor shaft to a first and second output shaft at the power split transmission. In this case, the first output shaft drives a mechanical drive sub-strand of the drive train, in which the mechanical energy is transmitted exclusively mechanically to the at least one drive wheel or the differential gear. The second drive shaft drives a hydraulic drive sub-strand and in the hydraulic drive sub-strand, a hydraulic transmission is integrated or installed, so that on the hydraulic drive sub-strand, the transmission of mechanical energy is also performed hydraulically. To operate the hydraulic transmission, a pump is required, which is driven by the second output shaft, and a hydraulic motor, which is driven by a hydraulic fluid from the pump. The hydraulic motor in turn drives the differential gear or the at least one drive wheel with a drive shaft on the hydraulic motor or a hydraulic gear drive shaft. Furthermore, the drive train to a pressure accumulator for pressure storage of hydraulic energy. With the driven by the second output shaft of the power split transmission pump, the hydraulic fluid can be supplied not only to the hydraulic motor, but also a pressure accumulator for storing hydraulic energy. This stored in the pressure accumulator hydraulic energy can be used later by passing the hydraulic fluid from the pressure accumulator to the hydraulic motor for driving the at least one drive wheel or the differential gear. In a recuperation operation, kinetic energy of the motor vehicle can be stored in the pressure accumulator as hydraulic energy.

Der Druckspeicher ist beispielsweise als ein Kolbenspeicher oder ein Blasenspeicher ausgebildet. Für die Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges ist eine Kenntnis des aktuellen Ladezustandes des Druckspeichers erforderlich. Hierzu kann mit einem Drucksensor der Druck des Gases in dem Druckspeicher und mit einem Temperatursensor die Temperatur des Gases erfasst werden und hieraus das Volumen des Gases berechnet werden, weil das Volumen des Gases einen Parameter für den Ladezustand des Druckspeichers darstellt. Beim Ein- oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in oder aus dem Druckspeicher verändert sich in Abhängigkeit von der Zeit der Ist-Druck und die Ist-Temperatur des Gases. Der Drucksensor erfasst als Mess-Druck den Ist-Druck mit einer ersten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 0,01 s und der Temperatursensor erfasst als Mess-Temperatur die Ist-Temperatur mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 2 bis 3 s. Die zweite zeitliche Verzögerung des Temperatursensors ist somit wesentlich größer als die erste zeitliche Verzögerung des Drucksensors. Zur Berechnung des Volumens des Gases mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase bei einer bekannten Stoffmenge und molaren Gaskonstante des Gases ist eine möglichst genaue Kenntnis des Druckes und der Temperatur zur gleichen Zeit erforderlich, um das Volumen des Gases möglichst genau berechnen zu können. Aufgrund der großen zweiten zeitlichen Verzögerung der von dem Temperatursensor erfassten Mess-Temperatur kann somit das Volumen des Gases nur mit einer geringen bzw. unzureichenden Genauigkeit berechnet werden, so dass keine ausreichend exakte Bestimmung des Ladezustandes bei einer schnellen Veränderung des Ladezustandes möglich ist. The pressure accumulator is designed, for example, as a piston accumulator or a bladder accumulator. For the control and / or regulation of the drive train a knowledge of the current state of charge of the pressure accumulator is required. For this purpose, the pressure of the gas in the pressure accumulator and with a temperature sensor, the temperature of the gas can be detected with a pressure sensor and from this the volume of the gas can be calculated because the volume of the gas is a parameter for the state of charge of the pressure accumulator. When hydraulic fluid enters or leaves the pressure accumulator, the actual pressure and the actual temperature of the gas change as a function of time. The pressure sensor detects the actual pressure as a measuring pressure with a first time delay of approximately 0.01 s and the temperature sensor detects the measuring temperature as the actual temperature with a second time delay of approximately 2 to 3 s. The second time delay of the temperature sensor is thus substantially greater than the first time delay of the pressure sensor. To calculate the volume of the gas with the equation of thermal ideal gas at a known amount of substance and molar gas constant of the gas as accurate as possible knowledge of the pressure and the temperature at the same time is required to calculate the volume of the gas as accurately as possible. Due to the large second time delay of the temperature detected by the temperature sensor thus the volume of the gas can be calculated only with a low or insufficient accuracy, so that a sufficiently accurate determination of the state of charge with a rapid change in state of charge is possible.

Das Volumen des Gases gibt den Ladezustand des Druckspeichers an. Aus einem berechneten Ist-Volumen des Gases und einem zukünftigen oder angestrebten End-Volumen des Gases kann die dem Druckspeicher zuführbare oder entnehmbare Energie berechnet werden. Bei einer Reduzierung des Ist-Volumens des Gases zu einem kleineren End-Volumen des Gases wird dem Druckspeicher Energie zugeführt. Umgekehrt wird bei einer Erhöhung des Ist-Volumens des Gases zu einem größeren End-Volumen des Gases dem Druckspeicher Energie entnommen. Bei einer Berechnung mit Hilfe der Poissonschen Gleichungen und einer angenommenen adiabatischen Zustandsänderung von dem Ist-Volumen zu dem End-Volumen des Gases während der Prozesszeit wird der Isentropenexponet bzw. Adiabatenexponent des Gases, z. B. Luft oder Stickstoff, in dem Druckspeicher eingesetzt. In der angenommenen adiabatischen Zustandsänderung wird von einer vollständigen Unterbindung der Wärmeübertragung von dem Gas bzw. Druckspeicher in die Umgebung und umgekehrt ausgegangen. Diese Annahme entspricht jedoch nicht der Realität in dem Druckspeicher mit einer tatsächlichen polytropen Zustandsänderung, so dass die Berechnung der dem Druckspeicher zuführbaren und entnehmbaren Energie mit der Poissonschen Gleichung und einer angenommenen adiabatischen Zustandsänderung stark fehlerbehaftet ist bzw. eine geringe Genauigkeit aufweist.The volume of the gas indicates the state of charge of the pressure accumulator. From a calculated actual volume of the gas and a future or desired end volume of the gas, the energy that can be supplied or removed from the pressure accumulator can be calculated. With a reduction of the actual volume of the gas to a smaller end volume of the gas energy is supplied to the pressure accumulator. Conversely, when the actual volume of the gas is increased to a larger end volume of the gas, energy is taken from the accumulator. When calculated using Poisson's equations and an assumed adiabatic state change from the actual volume to the final volume of the gas during the process time, the isentropic exponent of the gas, e.g. As air or nitrogen, used in the accumulator. In the assumed adiabatic change of state, a complete suppression of heat transfer from the gas or pressure accumulator into the environment and vice versa is assumed. However, this assumption does not correspond to the reality in the accumulator with an actual polytropic state change, so that the calculation of the energy which can be supplied to and removed from the pressure accumulator with the Poisson equation and an assumed adiabatic state change has a high degree of error or has a low accuracy.

Die CH 405 934 zeigt eine Schrägscheibenaxialkolbenpumpe, deren nicht umlaufender Zylinderblock zum Verändern der Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck längs verschiebbar ist, wobei an dem durch eine Feder in Richtung der Erhöhung der Fördermenge gedrückten Zylinderblock eine Steuerschiebereinheit mit einem Schieberkolben befestigt ist. The CH 405 934 shows a Schrägscheibenaxialkolbenpumpe whose non-rotating cylinder block for varying the delivery rate in dependence on the delivery pressure is longitudinally displaceable, wherein on the pressed by a spring in the direction of increasing the delivery cylinder block, a control slide unit is fixed with a spool.

Die DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen. The DE 27 33 870 C2 shows a control device for a Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, in which acts on both sides of the cradle for pivoting the swash plate depending on a hydraulically actuated swing wing on the engine, both motors are controllable by means of a pivot about the pivot axis of the cradle pivotally mounted plate-shaped control valve slide and adjusting the flow rate of the pump serve.

Die DE 195 42 427 A1 zeigt ein hydrostatisches Antriebssystem für ein hydrostatisch betriebenes Fahrzeug. The DE 195 42 427 A1 shows a hydrostatic drive system for a hydrostatically operated vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Druckspeicher mit je einem Gasraum und je einem Hydraulikflüssigkeitsraum mit den Schritten: Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in wenigstens einen Druckspeicher, so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird und/oder Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher, so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird, Erfassen eines Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher mit wenigstens einem Drucksensor, Bestimmen einer Ist-Temperatur des Gases, Berechnen des Ist-Volumen des Gases mit der bestimmten Ist-Temperatur des Gases und dem Mess-Druck des Gases, Berechnen der dem Druckspeicher zuführbaren Energie durch eine Reduzierung des Gasvolumens in dem Druckspeicher von dem Ist-Volumen bis zu einem End-Volumen des Gases für einen zukünftigen Ladevorgang des Druckspeichers und/oder Berechnen der dem Druckspeicher entnehmbaren Energie durch eine Erhöhung des Gasvolumens in dem Druckspeicher von dem Ist-Volumen bis zu einem End-Volumen des Gases für einen zukünftigen Endladevorgang des Druckspeichers, wobei mit einer P-Modellberechnung der Polytropenexponent des Druckspeichers berechnet wird und mit dem berechneten Polytropenexponent die dem Energiespeicher zuführbare oder entnehmbare Energie berechnet wird. Für den Ladevorgang und/oder den Entladevorgang wird somit eine polytrope Zustandsänderung angenommen, so dass dadurch die dem Druckspeicher zuführbare oder entnehmbare Energie genauer berechnet werden kann als bei einer angenommenen adiabaten Zustandsänderung, d. h. auch Wärmeübertragung von dem Druckspeicher in die Umgebung und umgekehrt während der Prozesszeit berücksichtigt wird.Method according to the invention for controlling and / or regulating a drive train for a motor vehicle having at least one pressure accumulator each having a gas space and a respective hydraulic fluid space, comprising the steps of: introducing a hydraulic fluid into at least one pressure accumulator so that a gas volume in the pressure accumulator is reduced and the actual Temperature and the actual pressure of the gas is increased and / or discharge of a hydraulic fluid from the at least one pressure accumulator, so that a gas volume in the pressure accumulator is increased and the actual temperature and the actual pressure of the gas is reduced, detecting a measuring Pressure of the gas in the at least one pressure accumulator with at least one pressure sensor, determining an actual temperature of the gas, calculating the actual volume of the gas with the determined actual temperature of the gas and the measuring pressure of the gas, calculating the energy that can be supplied to the pressure accumulator by a reduction of the gas volume in the Druckspei from the actual volume to an end volume of the gas for a future charging of the pressure accumulator and / or calculating the energy removable from the accumulator by increasing the volume of gas in the accumulator from the actual volume to an end volume of the gas for a future discharge operation of the pressure accumulator, wherein the polytropic exponent of the pressure accumulator is calculated with a P-model calculation and the computed polytropic exponent calculates the energy store that can be supplied or removed. Thus, a polytropic change of state is assumed for the charging process and / or the discharging process, so that the energy which can be supplied or removed from the pressure accumulator can be calculated more accurately than if an adiabatic change in state was assumed, ie. H. also heat transfer from the pressure accumulator into the environment and vice versa during the process time is taken into account.

In einer weiteren Ausführungsform wird die dem Druckspeicher zuführbare oder entnehmbare Energie mit dem berechneten Polytropenexponenten, dem Mess-Druck des Gases, dem Ist-Volumen des Gases und dem End-Volumen des Gases berechnet, insbesondere mit einer Gleichung, vorzugsweise der Poissonschen Gleichung,In a further embodiment, the energy that can be supplied or removed from the accumulator is calculated with the calculated polytropic exponent, the measuring pressure of the gas, the actual volume of the gas and the final volume of the gas, in particular with an equation, preferably the Poisson equation,

In einer ergänzenden Ausführungsform wird eine dem End-Volumen des Gases zugeordnete End-Temperatur des Gases mit der P-Modellberechnung ermittelt.In a supplementary embodiment, an end temperature of the gas associated with the final volume of the gas is determined with the P model calculation.

Zweckmäßig wird bei der P-Modellberechnung der Polytropenexponent mit der Mess-Temperatur, der End-Temperatur, dem Ist-Volumen und dem End-Volumen berechnet, insbesondere mit einer Gleichung.For the P model calculation, the polytropic exponent is expediently calculated with the measuring temperature, the end temperature, the actual volume and the end volume, in particular with an equation.

In einer zusätzlichen Variante wird bei der P-Modellberechnung die Prozesszeit des zukünftigen Ladevorganges und/oder Entladevorganges während des Einleitens oder Ausleitens von Hydraulikflüssigkeit von dem Ist-Volumen bis zu dem End-Volumen bestimmt und/oder bei der P-Modellberechnung wird die Umgebungstemperatur, insbesondere erfasst von einem Umgebungstemperatursensor, berücksichtigt, insbesondere für die Berechnung der End-Temperatur und/oder die P-Modellberechnung wird jeweils für einen Ladevorgang oder Entladevorgang des Druckspeicher durchgeführt und/oder für mehrere Ladevorgänge und/oder Entladevorgänge werden mehrere P-Modellberechnungen durchgeführt und/oder die einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang zugeordnete P-Modellberechnung wird vor dem Beginn des Ladevorganges und/oder Entladevorganges durchgeführt.In an additional variant, in the P-model calculation, the process time of the future charging and / or discharging operation during the introduction or discharge of hydraulic fluid is determined from the actual volume to the final volume and / or in the P-model calculation, the ambient temperature, in particular detected by an ambient temperature sensor, in particular for the calculation of the end temperature and / or the P model calculation is carried out in each case for a charging or discharging the pressure accumulator and / or for several loading operations and / or unloading several P-model calculations are performed and / or the charging process and / or or unloading associated P-model calculation is performed before the start of the charging and / or discharging.

In einer ergänzenden Ausgestaltung wird bei der P-Modellberechnung die Prozesszeit aus einem angenommenen konstanten Volumenstrom des Einleitens oder Ausleitens von Hydraulikflüssigkeit während der Prozesszeit von dem Ist-Volumen bis zu dem End-Volumen des Gases und dem Betrag der Differenz des Ist-Volumens und des End-Volumens des Gases bestimmt.In a supplementary embodiment, in the P-model calculation, the process time is calculated from an assumed constant volume flow of hydraulic fluid introduction or discharge during the process time from the actual volume to the end volume of the gas and the amount of the difference of the actual volume and the End-volume of the gas determined.

In einer weiteren Ausführungsform wird bei der P-Modellberechnung, insbesondere für die Berechnung der End-Temperatur, der Druckspeicher, insbesondere die Wandung und/oder die Hydraulikflüssigkeit und/oder ein Trennelement, in fiktive Teilelemente unterteilt wird und die P-Modellberechnung mit den fiktiven Teilelementen getrennt durchgeführt.In a further embodiment, in the P-model calculation, in particular for the calculation of the end temperature, the pressure accumulator, in particular the wall and / or the hydraulic fluid and / or a separating element, is subdivided into notional subelements and the P model computation with the notional ones Subelements carried out separately.

In einer ergänzenden Ausführungsform wird die dem End-Volumen des Gases zugeordnete End-Temperatur des Gases mit der P-Modellberechnung ermittelt indem die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität des Druckspeichers während der Prozesszeit als konstant angenommen wird und die konstante Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität des Druckspeichers bei der P-Modellberechnung berücksichtigt wird.In a supplementary embodiment, the final gas temperature associated with the end volume of the gas is determined by the P model calculation by assuming the thermal conductivity and / or heat capacity of the pressure accumulator constant during the process time and the constant heat conductivity and / or heat capacity of the Accumulator is taken into account in the P-model calculation.

In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird die dem End-Volumen des Gases zugeordnete End-Temperatur des Gases mit der P-Modellberechnung ermittelt indem die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität des Druckspeichers während der Prozesszeit in Abhängigkeit von der Prozesszeit und/oder in Abhängigkeit von dem ein- oder ausleiteten Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird und die variable Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität des Druckspeichers bei der P-Modellberechnung berücksichtigt wird.In an additional embodiment, the end temperature of the gas associated with the end volume of the gas is determined by the P model calculation by the heat conductivity and / or the heat capacity of the pressure accumulator during the process time depending on the process time and / or in dependence on the - Derived or volume of hydraulic fluid is determined and the variable thermal conductivity and / or heat capacity of the pressure accumulator is taken into account in the P-model calculation.

In einer ergänzenden Ausführungsform ist das End-Volumen das tatsächliche maximale oder minimale Volumen des Gases und/oder die Stoffmenge des Gases in dem Druckspeicher beim Laden und Entladen konstant gehalten wird. Der Druckspeicher mit dem Gasraum mit einer konstanten Stoffmenge an Gas und dem Hydraulikflüssigkeitsraum mit einer veränderlichen Stoffmenge oder Masse an Hydraulikflüssigkeit weist bauartbedingt ein tatsächliches maximales und minimales (mögliches) Volumen an Gas auf. Das End-Volumen kann auch ein Wert zwischen dem tatsächlichen maximalen und minimalen Volumen des Gases sein oder auch das maximale oder minimale Volumen sein. Zweckmäßig wird die Stoffmenge und/oder Masse der Hydraulikflüssigkeit in dem Druckspeicher beim Laden und Entladen verändert.In a supplementary embodiment, the final volume is the actual maximum or minimum volume of the gas and / or the molar amount of gas in the pressure accumulator is kept constant during loading and unloading. The accumulator with the gas space with a constant amount of gas and the hydraulic fluid space with a variable amount of material or mass of hydraulic fluid has due to the design of an actual maximum and minimum (possible) volume of gas. The final volume may also be a value between the actual maximum and minimum volume of the gas or else the maximum or minimum volume. Suitably, the amount of substance and / or mass of the hydraulic fluid is changed in the pressure accumulator during loading and unloading.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Erfassen des Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher mit dem wenigstens einem Drucksensor mit einer ersten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Druck des Gases durchgeführt und/oder eine Anfangs-Temperatur des Gases bestimmt wird und eine Umgebungstemperatur an dem Druckspeicher bestimmt wird und die Temperatur der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird und mit der Anfangs-Temperatur des Gases, der Umgebungstemperatur an dem Druckspeicher, dem Mess-Druck des Gases und der Temperatur der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit eine Modellberechnung ausgeführt wird und mit der Modellberechnung eine Modell-Temperatur des Gases als die Ist-Temperatur des Gases berechnet wird. Mit Hilfe des Modells werden die thermischen Eigenschaften des Druckspeichers erfasst, so dass dadurch die Modell-Temperatur des Gases berechnet werden kann. Damit ist es möglich, die Modell-Temperatur im Wesentlichen zeitgleich mit der von dem Drucksensor erfassten Druck des Gases zu berechnen, so dass dadurch das Volumen des Gases mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden kann und damit auch der Ladezustand des Druckspeichers, weil das aktuelle Ist-Volumen des Gases der Parameter für den aktuellen Ladezustand des Druckspeichers ist.In a further embodiment, the detection of the measuring pressure of the gas in the at least one pressure accumulator is carried out with the at least one pressure sensor with a first time delay to a variable depending on the time actual pressure of the gas and / or an initial temperature of Gas is determined and an ambient temperature is determined at the pressure accumulator and the temperature of the introduced and / or discharged hydraulic fluid in the pressure accumulator is determined and with the initial temperature of the gas, the ambient temperature at the pressure accumulator, the measuring pressure of the gas and the temperature a model calculation is performed on the hydraulic fluid introduced and / or discharged into the pressure accumulator, and the model calculation calculates a model temperature of the gas as the actual temperature of the gas. With the help of the model, the thermal properties of the pressure accumulator are detected, so that thereby the model temperature of the gas can be calculated. This makes it possible to calculate the model temperature substantially at the same time as the pressure of the gas detected by the pressure sensor, so that the volume of the gas can be calculated with high accuracy and thus also the charge state of the pressure accumulator, because the current actual Volume of the gas is the parameter for the current state of charge of the pressure accumulator.

In einer ergänzenden Variante wird in Abhängigkeit von der berechneten zuführbaren und/oder entnehmbaren Energie des Druckspeichers der Antriebsstrang gesteuert und/oder geregelt, insbesondere das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher und/oder das Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher in Abhängigkeit von der berechneten zuführbaren und/oder entnehmbaren Energie des Druckspeichers gesteuert und/oder geregelt wird.In a supplementary variant, the drive train is controlled and / or regulated as a function of the calculated feedable and / or removable energy of the pressure accumulator, in particular the introduction of the hydraulic fluid into the at least one pressure accumulator and / or the discharge of the hydraulic fluid from the at least one pressure accumulator in dependence is controlled and / or regulated by the calculated supply and / or removable energy of the pressure accumulator.

In einer ergänzenden Variante wird die Anfangs-Temperatur des Gases dadurch bestimmt, dass eine Anfangs-Temperatur des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher mit wenigstens einem Temperatursensor, insbesondere vor einer Inbetriebnahme und/oder außerhalb des Betriebes des Druckspeichers mit einer im Wesentlichen konstanten Temperatur des Gases in Abhängigkeit von der Zeit, erfasst wird mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung zu einer Ist-Temperatur des Gases, wobei die zweite zeitliche Verzögerung größer ist als die erste zeitliche Verzögerung und/oder die zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases im Wesentlichen der ersten zeitlichen Verzögerung entspricht. Die Anfangs-Temperatur wird vorzugsweise außerhalb des Betriebes des Druckspeichers, beispielsweise während des Stillstandes eines Kraftahrzeuges, vorzugsweise ständig erfasst, so dass mit der Inbetriebnahme die Anfangs-Temperatur zur Verfügung steht und aufgrund der im Wesentlichen konstanten Temperatur des Gases während des Stillstandes des Kraftfahrzeuges ist größere zweite zeitliche Verzögerung vernachlässigbar. In a supplementary variant, the initial temperature of the gas is determined by the fact that an initial temperature of the gas in the at least one pressure accumulator with at least one temperature sensor, in particular before startup and / or outside the operation of the pressure accumulator with a substantially constant temperature Gas is detected as a function of time, with a second time delay to an actual temperature of the gas, wherein the second time delay is greater than the first time delay and / or the time delay between the model Temperature and the actual temperature of the gas substantially equal to the first time delay. The initial temperature is preferably outside the operation of the pressure accumulator, for example, during the standstill of a motor vehicle, preferably constantly detected, so that with the startup, the initial temperature is available and due to the substantially constant temperature of the gas during the stoppage of the motor vehicle larger second time delay negligible.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Umgebungs-Temperatur der Umgebung dadurch bestimmt, dass die Umgebungs-Temperatur der Umgebung an dem Druckspeicher mit dem wenigstens einen Umgebungs-Temperatursensor erfasst wird und/oder die Temperatur der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit dadurch bestimmt wird, dass die Temperatur der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit mit einem Hydraulik-Temperatursensor erfasst wird oder mit einer H-Modellberechnung berechnet wird und/oder das Volumen der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit mit einem Hydraulik-Volumensensor erfasst wird oder mit einer H-Modellberechnung berechnet wird oder aus Daten wenigstens einer hydraulischen Pumpe und/oder wenigstens eines hydraulischen Motors zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie berechnet wird.In a further embodiment, the ambient temperature of the environment is determined by detecting the ambient temperature of the environment at the pressure accumulator with the at least one ambient temperature sensor and / or determining the temperature of the hydraulic fluid introduced and / or discharged into the pressure accumulator in that the temperature of the hydraulic fluid introduced and / or discharged into the pressure accumulator is detected with a hydraulic temperature sensor or calculated with an H model calculation and / or the volume of hydraulic fluid introduced and / or discharged into the accumulator with a hydraulic volume sensor is detected or calculated with an H-model calculation or is calculated from data of at least one hydraulic pump and / or at least one hydraulic motor for converting mechanical energy into hydraulic energy.

In einer weiteren Ausgestaltung wird der Druckspeicher, insbesondere die Wandung und/oder die Hydraulikflüssigkeit und/oder ein Trennelement, in fiktive Teilelemente unterteilt und die Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung mit den fiktiven Teilelementen getrennt durchgeführt. Die Unterteilung des Druckspeichers, insbesondere einzelner Komponenten, z. B. eine Wandung, ein Trennelement, ein Hydraulikflüssigkeitsraum, des Druckspeichers in Teilelemente ermöglicht es Komponenten mit unterschiedlichen Teileigenschaften genauer mit Hilfe des Modells und/oder P-Modells abzubilden.In a further embodiment, the pressure accumulator, in particular the wall and / or the hydraulic fluid and / or a separating element, is subdivided into fictitious subelements and the model calculation and / or P model computation is carried out separately with the fictitious subelements. The subdivision of the pressure accumulator, in particular individual components, eg. As a wall, a separating element, a hydraulic fluid space, the accumulator in sub-elements allows components with different part properties to map more accurately using the model and / or P-model.

In einer zusätzlichen Ausführungsform wird bei der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung eine Wandung des Druckspeichers in fiktive Teilwandungselemente unterteilt und die Modellberechnung und/oder die P-Modellberechnung wird an den Teilwandungselementen getrennt durchgeführt und/oder bei der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung ein Hydraulikflüssigkeitsraum des Druckspeichers mit der Hydraulikflüssigkeit in fiktive Teilhydraulikelemente unterteilt wird und die Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung an den Teilhydraulikelementen getrennt durchgeführt wird und/oder bei der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung ein Trennelement zwischen dem Hydraulikflüssigkeitsraum mit Hydraulikflüssigkeit und einem Gasraum mit dem Gas in fiktive Teiltrennelemente unterteilt wird und die Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung an den Teiltrennelementen getrennt durchgeführt wird.In an additional embodiment, in the model calculation and / or P-model calculation, a wall of the pressure accumulator is subdivided into notional sub-wall elements, and the model calculation and / or the P-model calculation is performed separately on the sub-wall elements and / or in the model calculation and / or P-model calculation a hydraulic fluid space of the pressure accumulator is subdivided into fictitious subhydraulic elements with the hydraulic fluid and the model calculation and / or P model calculation is carried out separately on the subhydraulic elements and / or during the model calculation and / or P model computation a separation element between the hydraulic fluid space with hydraulic fluid and a gas space the gas is divided into fictitious Teiltrennelemente and the model calculation and / or P-model calculation is performed separately on the parting elements.

Zweckmäßig wird bei der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung die Stoffmenge des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher und/oder die Wärmeleitfähigkeit wenigstens eines Teilelementes, vorzugsweise mehrerer Teilelemente, des wenigstens einen Druckspeichers und/oder die Wärmespeicherkapazität wenigstens eines Teilelementes, vorzugsweise mehrerer Teilelemente, des wenigstens einen Druckspeichers und/oder das Volumen und/oder die Masse der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit und/oder die Temperatur der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit und/oder die Wärmespeicherkapazität der in den Druckspeicher eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit und/oder die Wärmespeicherkapazität des Gases und/oder die Oberfläche der Wandung des wenigstens einen Druckspeichers und/oder die erste zeitliche Verzögerung und/oder die zweite zeitliche Verzögerung berücksichtigt. Damit werden unterschiedliche Parameter in der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung berücksichtigt, so dass in vorteilhafter Weise eine genaue Berechnung der Modell-Temperatur und/oder der zuführbaren und/oder entnehmbaren Energie möglich ist. Teilelemente des Druckspeichers sind faktische und/oder fiktive Teile des Druckspeichers, beispielsweise das vollständige Trennelement, das gesamte Gas in dem Gasraum, die gesamte Wandung des Druckspeichers oder fiktive Teile der Wandung des Druckspeichers, die gesamte Hydraulikflüssigkeit oder fiktive Teile der Hydraulikflüssigkeit.In the model calculation and / or P-model calculation, the substance quantity of the gas in the at least one pressure accumulator and / or the thermal conductivity of at least one subelement, preferably several subelements, of the at least one pressure accumulator and / or the heat accumulator capacity of at least one subelement, preferably several subelements, is expediently used. the at least one pressure accumulator and / or the volume and / or the mass of the hydraulic fluid introduced and / or discharged into the accumulator and / or the temperature of the hydraulic fluid introduced and / or discharged into the accumulator and / or the heat accumulator capacity of the accumulator introduced into the accumulator and / or discharged hydraulic fluid and / or the heat storage capacity of the gas and / or the surface of the wall of the at least one pressure accumulator and / or the first time delay and / or the second time delay considered. Thus, different parameters in the model calculation and / or P-model calculation are taken into account, so that an accurate calculation of the model temperature and / or the deliverable and / or removable energy is possible in an advantageous manner. Partial elements of the accumulator are factual and / or fictitious parts of the pressure accumulator, for example, the complete separation element, the entire gas in the gas space, the entire wall of the pressure accumulator or fictitious parts of the wall of the pressure accumulator, the entire hydraulic fluid or fictitious parts of the hydraulic fluid.

In einer weiteren Ausführungsform werden in der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung wenigstens eine Gleichung, vorzugsweise mehrere Gleichungen, zu der Wärmeleitung zwischen den Teilelementen aufgestellt und vorzugsweise wird die Wärmeleitfähigkeit zwischen den Teilelementen und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Teilelemente berücksichtigt und/oder in der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung wenigstens eine Gleichung, vorzugsweise mehrere Gleichungen, zu dem Wärmegewinn des Gases aufgrund des Einleitens der Hydraulikflüssigkeit und der verursachten Kompression des Gases und der Wärmeverlust des Gases aufgrund des Ausleitens der Hydraulikflüssigkeit und der verursachten Expansion des Gases aufgestellt wird und/oder in der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung wenigstens eine Gleichung, vorzugsweise mehrere Gleichungen, zu der Temperaturänderung des Gases aufgrund der Änderung des Druckes des Gases, welcher von dem Drucksensor erfasst wird, aufgestellt wird und/oder in der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung wenigstens eine Gleichung, vorzugsweise mehrere Gleichungen, zu dem Wärmeverlust und Wärmegewinn der Hydraulikflüssigkeit, insbesondere der Teilhydraulikelemente, aufgrund des Ein- und Ausleitens der Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Hydraulikflüssigkeitsraum aufgestellt werden und/oder in der Modellberechnung und/oder P-Modellberechnung wenigstens eine Gleichung, vorzugsweise mehrere Gleichungen, zu der Wärmeleitung zwischen der Wandung, insbesondere Teilwandungselementen, und der Umgebung aufgestellt werden und vorzugsweise bei der wenigstens einen Gleichung, vorzugsweise den mehreren Gleichungen, die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmespeicherkapazität der Wandung, insbesondere der Teilwandungselemente, berücksichtigt wird. Die Gleichungen erfassen in dem Modell und/oder P-Modell unterschiedliche Parameter des Druckspeichers zur genauen Berechnung der Modell-Temperatur und/oder der entnehmbaren und/oder zuführbaren Energie.In a further embodiment, in the Model calculation and / or P-model calculation at least one equation, preferably a plurality of equations, placed on the heat conduction between the sub-elements and preferably the thermal conductivity between the sub-elements and / or the thermal conductivity of the sub-elements is taken into account and / or in the model calculation and / or P-model calculation at least one equation, preferably a plurality of equations, is set up for the heat gain of the gas due to the introduction of the hydraulic fluid and the caused compression of the gas and the heat loss of the gas due to the discharge of the hydraulic fluid and the caused expansion of the gas and / or in the model calculation and / or or P-model calculation, at least one equation, preferably a plurality of equations, is set up for the temperature change of the gas due to the change in the pressure of the gas detected by the pressure sensor and / or in the model calculation and / or P-model calculation. Model calculation at least one equation, preferably a plurality of equations, are set up for the heat loss and heat gain of the hydraulic fluid, in particular the subhydraulic elements, due to the in and out of the hydraulic fluid in and out of the hydraulic fluid space and / or at least one in the model calculation and / or P-model calculation Equation, preferably a plurality of equations, are placed on the heat conduction between the wall, in particular Teilwandungselementen, and the environment and preferably in the at least one equation, preferably the plurality of equations, the thermal conductivity and / or the heat storage capacity of the wall, in particular the Teilwandungselemente taken into account , The equations capture in the model and / or P-model different parameters of the accumulator for accurate calculation of the model temperature and / or the extractable and / or deliverable energy.

In einer weiteren Ausgestaltung werden mehrere Gleichungen zu einem Gleichungssystem mit wenigstens einem unbekannter Parameter, insbesondere die Temperaturen der Teilelemente und/oder die Temperatur und/oder das Volumen der in den Hydraulikflüssigkeitsraum ein- und ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit, kombiniert und das Gleichungssystem wird gelöst, so dass als ein unbekannter Parameter die Modell-Temperatur des Gases berechnet wird. Durch die Vielzahl der Gleichungen kann ein Gleichungssystem zum Lösen einer Vielzahl unbekannter Parameter aufgestellt werden. In a further refinement, a plurality of equations relating to a system of equations having at least one unknown parameter, in particular the temperatures of the subelements and / or the temperature and / or the volume of the hydraulic fluid introduced and discharged into the hydraulic fluid chamber, are combined and the system of equations is solved, so that as an unknown parameter the model temperature of the gas is calculated. Due to the multiplicity of equations, a system of equations for solving a multitude of unknown parameters can be set up.

In einer ergänzenden Variante wird aus der mit dem Gleichungssystem berechneten Modell-Temperatur oder der bestimmten Ist-Temperatur des Gases, der von dem Drucksensor erfassten Mess-Druck des Gases, der Stoffmenge des Gases und der molaren Gaskonstante des Gases das Ist-Volumen des Gases berechnet, insbesondere mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase.In a supplementary variant, the actual volume of the gas is calculated from the model temperature calculated using the equation system or the specific actual temperature of the gas, the measured pressure of the gas detected by the pressure sensor, the molar mass of the gas and the molar gas constant of the gas calculated, in particular with the thermal equation of state of ideal gases.

In einer weiteren Ausgestaltung wird in Abhängigkeit von dem bestimmten Ist-Volumen des Gases der Antriebsstrang gesteuert und/oder geregelt, insbesondere wird das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher und/oder das Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher in Abhängigkeit von dem bestimmten Ist-Volumen des Gases gesteuert und/oder geregelt.In a further embodiment, the drive train is controlled and / or regulated in dependence on the determined actual volume of the gas, in particular the introduction of the hydraulic fluid into the at least one pressure accumulator and / or the discharge of the hydraulic fluid from the at least one pressure accumulator in dependence on the certain actual volume of the gas controlled and / or regulated.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das Verfahren für einen Kolbenspeicher und/oder Blasenspeicher als dem wenigstens einen Druckspeicher ausgeführt und/oder in einem Rekuperationsbetrieb kinetische Energie des Kraftfahrzeuges und/oder Antriebsenergie eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges in hydraulische Energie von einer hydraulischen Pumpe umgewandelt wird und in einem Druckspeicher gespeichert wird, indem Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher mit der hydraulischen Pumpe eingeleitet wird und ein Gasvolumen in dem Druckspeicher reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird.In a further embodiment, the method for a piston accumulator and / or bladder accumulator is executed as the at least one accumulator and / or kinetic energy of the motor vehicle and / or drive energy of an internal combustion engine of a motor vehicle is converted into hydraulic energy by a hydraulic pump and in a recuperation Accumulator is stored by hydraulic fluid is introduced into the pressure accumulator with the hydraulic pump and a gas volume in the pressure accumulator is reduced and the actual temperature and the actual pressure of the gas is increased.

Vorzugsweise wird in einem hydraulischen Antriebszustand hydraulische Energie von einem hydraulischen Motor in mechanische Energie umgewandelt und mit der mechanischen Energie das Kraftfahrzeug angetrieben wird, indem Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher ausgeleitet und zu dem hydraulischen Motor geleitet wird und ein Gasvolumen in dem Druckspeicher erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird.Preferably, in a hydraulic drive state, hydraulic energy is converted into mechanical energy by a hydraulic motor and the motor vehicle is driven by discharging hydraulic fluid from the pressure accumulator and leading it to the hydraulic motor and increasing a volume of gas in the accumulator and the actual Temperature and the actual pressure of the gas is reduced.

In einer zusätzlichen Ausführungsform entspricht die zeitliche Verzögerung zwischen der Modell-Temperatur und der Ist-Temperatur des Gases weniger als das 20-, 10-, 5-, 2- oder 0,2-Fache der ersten zeitlichen Verzögerung.In an additional embodiment, the time delay between the model temperature and the actual temperature of the gas is less than 20, 10, 5, 2, or 0.2 times the first time delay.

Zweckmäßig wird die Modell-Temperatur des Gases zeitlich nach der Bestimmung der Anfangs-Temperatur des Gases bestimmt. Insbesondere mit einer Mess-Temperatur des Gases, welche von dem Temperatursensor mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung erfasst wird, eine Plausibilitätsprüfung zu der berechneten Modell-Temperatur durchgeführt. Suitably, the model temperature of the gas is determined temporally after the determination of the initial temperature of the gas. In particular, with a measurement temperature of the gas, which is detected by the temperature sensor with a second time delay, carried out a plausibility check to the calculated model temperature.

Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine hydraulische Pumpe und wenigstens einen hydraulischen Motor zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei mit dem Antriebsstrang ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.Drive train according to the invention for a motor vehicle, comprising at least one hydraulic pump and at least one hydraulic motor for converting mechanical energy into hydraulic energy and vice versa, at least one pressure accumulator, wherein the method described in this patent application process is executable with the drive train.

In einer weiteren Ausgestaltung ist eine hydraulische Pumpe und ein hydraulischer Motor von einer Schrägscheibenmaschine gebildet, insbesondere umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren, und/oder der Antriebsstrang zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher umfasst und/oder der wenigstens eine Druckspeicher als ein Kolbenspeicher und/oder ein Blasenspeicher ausgebildet ist.In a further embodiment, a hydraulic pump and a hydraulic motor of a swash plate machine is formed, in particular, the drive train includes two swash plate machines, which are hydraulically connected to each other and act as a hydraulic transmission, and / or the Drive train comprises two pressure accumulator as high-pressure accumulator and low-pressure accumulator and / or the at least one pressure accumulator is designed as a piston accumulator and / or a bladder accumulator.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der wenigstens eine Druckspeicher je einen Temperatursensor zur Erfassung der Anfangs-Temperatur und/oder der Mess-Temperatur des Gases und je einen Drucksensor zur Erfassung eines Mess-Druckes des Gases und/oder der Antriebsstrang einen Umgebungs-Temperatursensor zur Erfassung der Umgebungstemperatur an dem Druckspeicher umfasst und/oder der Antriebsstrang einen Hydraulik-Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der in den Druckspeicher ein- und ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit umfasst und/oder der Antriebsstrang eine Recheneinheit mit einem Rechner und einem Datenspeicher umfasst.In a further embodiment, the at least one pressure accumulator each comprises a temperature sensor for detecting the initial temperature and / or the measuring temperature of the gas and a respective pressure sensor for detecting a measuring pressure of the gas and / or the drive train an ambient temperature sensor for detection the ambient temperature at the pressure accumulator comprises and / or the drive train comprises a hydraulic temperature sensor for detecting the temperature of the hydraulic fluid introduced and discharged into the pressure accumulator and / or the drive train comprises a computing unit with a computer and a data memory.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Antriebsstrang einen mechanischen und hydraulischen Antriebsteilstrang.In a further embodiment, the drive train comprises a mechanical and hydraulic drive sub-train.

Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird. The invention further comprises a computer program with program code means which are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out a method described in this patent application when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit.

Bestandteil der Erfindung ist außerdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.The invention also relates to a computer program product with program code means which are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out a method described in this patent application when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 einen stark vereinfachte Darstellung eines Antriebsstranges, 1 a greatly simplified representation of a drive train,

2 einen Längsschnitt eines Kolbenspeichers, 2 a longitudinal section of a piston accumulator,

3 eine Seitenansicht eines Blasenspeichers und 3 a side view of a bubble store and

4 einen Längsschnitt des Blasenspeichers gemäß 3. 4 a longitudinal section of the bladder memory according to 3 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Ein in 1 dargestellter Antriebsstrang 1 dient zur Kraftübertragung bzw. zur Übertragung von mechanischer Energie von einem Verbrennungsmotor 5 mit Hubkolben 6 zu zwei Antriebsrädern 32 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Der Antriebsstrang 1 ist dabei in einem mechanischen Antriebsteilstrang 2 unterteilt und in einen hydraulischen Antriebsteilstrang 3 mit einem hydraulischen Getriebe 22 in dem mechanische Energie in hydraulische Energie umgewandelt wird und umgekehrt. An in 1 illustrated powertrain 1 is used for power transmission or for transmission of mechanical energy from an internal combustion engine 5 with reciprocating piston 6 to two drive wheels 32 a motor vehicle, not shown. The powertrain 1 is doing in a mechanical drive sub-string 2 divided and into a hydraulic drive sub-string 3 with a hydraulic transmission 22 in which mechanical energy is converted into hydraulic energy and vice versa.

Eine Motorwelle 7 des Verbrennungsmotors 5 treibt eine Antriebswelle 10 eines Leistungsverzweigungsgetriebes 8, z. B. eines Planetengetriebes 9 an. Das Planetengetriebe 9 treibt mit der von der Motorwelle 7 auf das Leistungsverzweigungsgetriebe 9 übertragenen mechanischen Energie eine erste Abtriebswelle 11 und eine zweite Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 an. Die erste Abtriebswelle 11 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 treibt den mechanischen Antriebsteilstrang 2 mit einem nicht dargestellten mechanischen Getriebe und die zweite Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 treibt den hydraulischen Antriebsteilstrang 3 an. Der mechanische Antriebsteilstrang 2 weist neben der ersten Abtriebswelle 11 eine erste Kupplung 13 auf mit welcher eine Übertragungswelle 34 verbunden ist. Dadurch kann bei einer eingekuppelten ersten Kupplung 13 die mechanische Energie von der ersten Abtriebswelle 11 auf die Übertragungswelle 34 des ersten mechanischen Antriebsteilstranges 2 übertragen werden und von dieser auf eine mechanische Kopplungseinheit 30. Bei einer ausgekuppelten ersten Kupplung 13 ist mit einer ersten Festsetzeinrichtung 37 die erste Abtriebswelle 11 festgehalten, so dass die gesamte mechanische Energie von dem Planetengetriebe 9 auf die zweite Abtriebswelle 12 übertragen wird. Die mechanische Kopplungseinheit 30 führt die mechanische Energie von dem mechanischen Antriebsteilstrang 2, d. h. der Übertragungswelle 34 und einer Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 zusammen. Dabei ist die mechanische Kopplungseinheit 30 mit Zahnrädern beispielsweise dahingehend ausgebildet, dass die Übertragungswelle 34 des mechanischen Antriebsteilstranges 2 und die Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 das gleiche Drehzahlverhältnis aufweisen. Von der mechanischen Kopplungseinheit 30 wird mit der Übertragungswelle 34 als Differential-Antriebswelle 35 die mechanische Energie auf ein Differentialgetriebe 31 angetrieben. Das Differentialgetriebe 31 treibt durch zwei Radwellen 33 jeweils ein Antriebsrad 32 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges an.A motor shaft 7 of the internal combustion engine 5 drives a drive shaft 10 a power split transmission 8th , z. B. a planetary gear 9 at. The planetary gear 9 drives with that of the motor shaft 7 on the power split transmission 9 transmitted mechanical energy a first output shaft 11 and a second output shaft 12 of the power split transmission 8th at. The first output shaft 11 of the power split transmission 8th drives the mechanical drive sub-string 2 with a mechanical transmission, not shown, and the second output shaft 12 of the power split transmission 8th drives the hydraulic drive sub-string 3 at. The mechanical drive sub-string 2 points next to the first output shaft 11 a first clutch 13 on which a transmission wave 34 connected is. This can be at a coupled first clutch 13 the mechanical energy from the first output shaft 11 on the transmission shaft 34 of the first mechanical drive sub-string 2 be transferred and from this to a mechanical coupling unit 30 , With a disengaged first clutch 13 is with a first fixing device 37 the first output shaft 11 held, so that the entire mechanical energy from the planetary gear 9 on the second output shaft 12 is transmitted. The mechanical coupling unit 30 carries the mechanical energy from the mechanical drive sub-string 2 , ie the transmission wave 34 and a hydraulic transmission input shaft 21 together. Here is the mechanical coupling unit 30 formed with gears, for example, to the effect that the transmission shaft 34 of the mechanical drive sub-string 2 and the hydraulic transmission input shaft 21 have the same speed ratio. From the mechanical coupling unit 30 becomes with the transmission wave 34 as a differential drive shaft 35 the mechanical energy on a differential gear 31 driven. The differential gear 31 drives through two wheel shafts 33 one drive wheel each 32 of the motor vehicle, not shown.

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. Das hydraulische Getriebe 22 weist die erste Schrägscheibenmaschine 15 und eine zweite Schrägscheibenmaschine 18 auf. Die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 stellen dabei eine Komponente 23 des hydraulischen Getriebes 22 dar. Die erste Schrägscheibenmaschine 15 kann dabei sowohl als Axialkolbenpumpe 16 als auch als Axialkolbenmotor 36 betrieben werden und die zweite Schrägscheibenmaschine 18 sowohl als Axialkolbenpumpe 19 und als Axialkolbenmotor 20. Von der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 wird die hydraulische Energie in mechanische Energie umgewandelt und dadurch eine Antriebswelle 21 bzw. eine Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 angetrieben, welche ihrerseits diese mechanische Energie auf die mechanische Kopplungseinheit 30 und dadurch mittelbar auch auf die beiden Antriebsräder 32 überträgt. Die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 sind mit zwei Hydraulikleitungen 24 miteinander hydraulisch verbunden. Dabei ist in jeder der beiden Hydraulikleitungen 24 ein als 3-Wegeventil 26 ausgebildetes Ventil 25 vorhanden, so dass dadurch die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 auch hydraulisch mit zwei Druckspeichern 27, nämlich einem Hochdruckspeicher 28 und einem Niederdruckspeicher 29, hydraulisch verbunden werden können.The hydraulic drive sub-string 3 is from the second output shaft 12 of the power split transmission 8th driven. It can be done in an analogous manner as in the mechanical drive sub-string 2 the power flow from the second output shaft 12 to a drive shaft 17 a first swash plate machine 15 with a second clutch 14 be solved and connected. At the released second clutch 14 is with a second fixing device 38 the second output shaft 12 held, so by the planetary gear 9 the entire mechanical energy to the first output shaft 11 is transmitted. The hydraulic transmission 22 has the first swashplate machine 15 and a second swash plate machine 18 on. The two swashplate machines 15 . 18 make a component 23 of the hydraulic transmission 22 dar. The first swash plate machine 15 can both as axial piston pump 16 as well as axial piston motor 36 operated and the second swash plate machine 18 both as axial piston pump 19 and as axial piston motor 20 , From the second swashplate machine 18 The hydraulic energy is converted into mechanical energy and thereby a drive shaft 21 or a hydraulic gear drive shaft 21 driven, which in turn this mechanical energy to the mechanical coupling unit 30 and thereby indirectly on the two drive wheels 32 transfers. The two swashplate machines 15 . 18 are with two hydraulic lines 24 hydraulically connected to each other. It is in each of the two hydraulic lines 24 as a 3-way valve 26 trained valve 25 existing, so that thereby the two swash plate machines 15 . 18 also hydraulically with two pressure accumulators 27 namely, a high-pressure accumulator 28 and a low pressure accumulator 29 , can be hydraulically connected.

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. The two swashplate machines 15 . 18 have a rotating cylinder drum (not shown) in which pistons are axially movable in piston bores. A swash plate or a swivel cradle of the two swash plate machines 15 . 18 is pivotable about a swivel angle and the larger the swivel angle, the larger the recoverable volume flow of the swash plate machines 15 . 18 at a same speed of the drive shaft 17 and the drive shaft 21 or hydraulic transmission drive shaft 21 , Will during operation of the hydraulic transmission 22 no hydraulic fluid in or out of a pressure accumulator 27 directed, have both Schwenkwiegen the two swash plate machines 15 . 18 the same tilt angle, since both swash plate machines 15 . 18 are formed identically, ie in particular have an equal number of piston bores with identical diameters in the cylinder drums and the drive shaft 17 and the hydraulic drive shaft 21 have the same speed. Different speeds of the drive shaft 17 and the hydraulic transmission input shaft 21 can with different swivel angles of the swivel weighing the first and second swash plate machine 15 . 18 be achieved.

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.During operation of the two swashplate machines 15 . 18 exclusively as a hydraulic transmission 22 is with the two hydraulic lines 24 hydraulic energy from the first swash plate machine 15 to the second swash plate machine 18 transferred and the greater the tilt angle of the two swash plate machines 15 . 18 is, the greater the volume flow of hydraulic fluid, which from the first to the second swash plate machine 15 . 18 flows and vice versa and the greater the torque on the drive shaft 17 and the hydraulic transmission input shaft 21 and vice versa. By changing the swivel angle of one or both swashplate machines 15 . 18 at a different tilt angle of the two swash plate machines 15 . 18 can the ratio between the speed of the drive shaft 17 and the hydraulic transmission input shaft 21 be changed and stepless, so that thereby a continuously variable hydraulic transmission 22 is available.

In einem Rekuperationsbetrieb des Kraftfahrzeuges wird die mechanische Energie von den Antriebsrädern 32 auf die zweite Schrägscheibenmaschine 18 übertragen und in dieser in hydraulische Energie umgewandelt. Dabei kann mittels der beiden 3-Wegeventile 26 Hydraulikflüssigkeit während des Rekuperationsbetriebes von dem Niederdruckspeicher 29 in die zweiten Schrägscheibenmaschine 18 als Axialkolbenpumpe 19 und von dieser unter einem höheren Druck in den Hochdruckspeicher 28 eingeleitet werden, d. h. der Druck in dem Hochdruckspeicher 28 erhöht werden und dadurch hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher 28 gespeichert werden. Zum hydraulischen Antrieb des Kraftfahrzeuges wird umgekehrt die Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck von dem Hochdruckspeicher 28 zu der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 geleitet, welche hier als Axialkolbenmotor 20 fungiert und in mechanische Energie umgewandelt, so dass dadurch mit der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 als Axialkolbenmotor 20 die Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 mechanisch angetrieben wird. Die Hydraulikflüssigkeit wird dabei anschließend von der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 zu dem Niederdruckspeicher 29 geleitet. In a recuperation operation of the motor vehicle, the mechanical energy from the drive wheels 32 on the second swashplate machine 18 transferred and converted into hydraulic energy in this. It can by means of the two 3-way valves 26 Hydraulic fluid during the Rekuperationsbetriebes of the low-pressure accumulator 29 in the second swash plate machine 18 as axial piston pump 19 and from this under a higher pressure in the high-pressure accumulator 28 be initiated, ie the pressure in the high-pressure accumulator 28 be increased and thereby hydraulic energy in the high-pressure accumulator 28 get saved. For hydraulic drive of the motor vehicle, conversely, the hydraulic fluid under high pressure from the high-pressure accumulator 28 to the second swash plate machine 18 passed, which here as axial piston motor 20 acts and is converted into mechanical energy, thereby acting with the second swash plate machine 18 as axial piston motor 20 the hydraulic transmission input shaft 21 is mechanically driven. The hydraulic fluid is then from the second swash plate machine 18 to the low pressure accumulator 29 directed.

Die beiden Antriebsräder 32 des Kraftfahrzeuges können dabei entweder ausschließlich von dem mechanischen Antriebsteilstrang 2 angetrieben werden, sofern die zweite Kupplung 14 ausgekuppelt ist, oder ausschließlich von dem hydraulischen Antriebsstrang 3 angetrieben werden, sofern die erste Kupplung 13 ausgekuppelt ist, wobei die jeweils andere Kupplung 13, 14 natürlich eingekuppelt ist. Darüber hinaus können die beiden Antriebsräder 32 auch gleichzeitig sowohl von dem mechanischen Antriebsstrang 2 als auch von dem hydraulischen Antriebsstrang 3 angetrieben werden, sofern beide Kupplungen 13, 14 eingekuppelt sind. Dabei kann während dieses Betriebes die zweite Schrägscheibenmaschine 18 entweder ausschließlich von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Schrägscheibenmaschine 15 angetrieben werden, so dass die zweite Schrägscheibenmaschine 18 ausschließlich mit mechanischer Energie von dem Verbrennungsmotor 5 angetrieben ist. Optional kann zusätzlich während dieses Betriebes die zweite Schrägscheibenmaschine 18 auch von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben werden, so dass dadurch die zweite Schrägscheibenmaschine 18 sowohl von mechanischer Energie aus dem Verbrennungsmotor 5 als auch von hydraulischer Energie aus dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben ist. In diesem letztgenannten Antriebsfall werden somit die beiden Antriebsräder 32 sowohl mit mechanischer Energie von dem Verbrennungsmotor 5 als auch mit hydraulischer Energie von dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben. The two drive wheels 32 of the motor vehicle can either exclusively from the mechanical drive sub-string 2 be driven, provided the second clutch 14 is disengaged, or only from the hydraulic drive train 3 be driven, provided the first clutch 13 is disengaged, with the other clutch 13 . 14 Of course, it is engaged. In addition, the two drive wheels 32 at the same time both from the mechanical drive train 2 as well as from the hydraulic drive train 3 be driven, provided both clutches 13 . 14 are engaged. In this case, during this operation, the second swash plate machine 18 either exclusively from hydraulic fluid from the first swashplate machine 15 be driven, so that the second swash plate machine 18 exclusively with mechanical energy from the combustion engine 5 is driven. Optionally, additionally during this operation the second swashplate machine 18 also from hydraulic fluid from the high-pressure accumulator 28 be driven, so that thereby the second swash plate machine 18 both of mechanical energy from the internal combustion engine 5 as well as hydraulic energy from the high-pressure accumulator 28 is driven. In this latter drive case thus the two drive wheels 32 both with mechanical energy from the internal combustion engine 5 as well as with hydraulic energy from the high pressure accumulator 28 driven.

Die beiden Druckspeicher 27 als Hochdruckspeicher 28 und als Niederdruckspeicher 29 sind beispielsweise als ein Kolbenspeicher 4 (2) oder ein Blasenspeicher 51 (3 und 4) ausgebildet. Der Kolbenspeicher 4 weist eine Wandung 42 aus Stahl auf und die Wandung 42 bildet auch einen Zylinder zur Lagerung eines Kolbens 43 als ein Trennelement 52. Der Kolben 43 trennt einen von der Wandung 42 eingeschlossenen Gesamtraum in einen Hydraulikflüssigkeitsraum 45, welcher nur mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist und in einen Gasraum 46, welcher nur mit Gas, z. B. Luft, befüllt ist. Wird in den Kolbenspeicher 4 durch eine Ein- und Auslassöffnung 49 Hydraulikflüssigkeit eingeleitet, wird der Kolben 43 von der nicht kompressiblen Hydraulikflüssigkeit nach links bewegt, so dass das Volumen des Gasraumes 46 reduziert wird, d. h. die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird, weil die Hydraulikflüssigkeit in einer relativ kurzen Zeit durch die Ein- und Auslassöffnung 49 eingeleitet wird, so dass dadurch der Ladezustand des Kolbenspeichers 4 erhöht wird und dies auch umgekehrt ausgeführt werden kann. Ein Drucksensor 47 erfasst einen Mess-Druck des Gases in dem Gasraum 46 und ein Temperatursensor 48 erfasst Anfangs-Temperatur und eine Mess-Temperatur des Gases in dem Gasraum 46. Der Drucksensor 47 (strichliert dargestellt) kann auch in dem Hydraulikflüssigkeitsraum 45 angeordnet sein, weil der Druck des Gases in dem Gasraum 46 identisch ist zu dem Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulikflüssigkeitsraum 45. Ein Füllventil 50 dient zur Befüllung und Entleerung des Gasraumes 46 mit Gas. Bei der Befüllung wird die Stoffmenge n des Gases erfasst als auch die molare Gaskonstante R des Gases. Damit ist im Betrieb des Kolbenspeichers 4 die Stoffmenge n konstant und somit sowohl die Stoffmenge n als auch die molare Gaskonstante R bekannt. The two accumulators 27 as a high-pressure accumulator 28 and as a low-pressure accumulator 29 are for example as a piston accumulator 4 ( 2 ) or a bladder memory 51 ( 3 and 4 ) educated. The piston accumulator 4 has a wall 42 made of steel and the wall 42 also forms a cylinder for supporting a piston 43 as a separator 52 , The piston 43 separates one from the wall 42 enclosed total space in a hydraulic fluid chamber 45 , which is filled only with hydraulic fluid and in a gas space 46 , which only with gas, z. As air, is filled. Will be in the piston accumulator 4 through an inlet and outlet opening 49 Hydraulic fluid is introduced, the piston 43 moved by the non-compressible hydraulic fluid to the left, leaving the volume of the gas space 46 is reduced, that is, the actual temperature and the actual pressure of the gas is increased because the hydraulic fluid in a relatively short time through the inlet and outlet 49 is initiated, so that thereby the state of charge of the piston accumulator 4 is increased and this can be done vice versa. A pressure sensor 47 detects a measuring pressure of the gas in the gas space 46 and a temperature sensor 48 detects initial temperature and a measuring temperature of the gas in the gas space 46 , The pressure sensor 47 (shown in phantom) can also in the hydraulic fluid space 45 be arranged because the pressure of the gas in the gas space 46 is identical to the pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid space 45 , A filling valve 50 serves for filling and emptying the gas space 46 with gas. During filling, the substance quantity n of the gas is detected as well as the molar gas constant R of the gas. This is in the operation of the piston accumulator 4 the amount of substance n constant and thus both the amount of substance n and the molar gas constant R known.

In 3 und 4 ist ein Blasenspeicher 51 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem in 2 dargestellten Kolbenspeicher 4 beschrieben. Der Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ist durch eine elastische Membran 44 als Trennelement 52 aus Kunststoff von dem Gasraum 46 getrennt. Durch ein Einleiten von Hydraulikflüssigkeit durch die Ein- und Auslassöffnung 49 in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 wird das Volumen des von der Membran 44 eingeschlossenen Gasraumes 46 reduziert und umgekehrt. Ein Hydraulik-Temperatursensor 53 erfasst die Temperatur der in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ein- und ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit, ein Hydraulik-Volumensensor 55 erfasst das Volumen der in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ein- und ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit und ein Umgebungs-Temperatursensor 53 erfasst die Temperatur der Umgebung env an dem Blasenspeicher 51. In 3 and 4 is a bubble store 51 shown. In the following, essentially only the differences to the in 2 illustrated piston accumulator 4 described. The hydraulic fluid space 45 is through an elastic membrane 44 as a separator 52 made of plastic from the gas space 46 separated. By introducing hydraulic fluid through the inlet and outlet ports 49 into the hydraulic fluid space 45 is the volume of the membrane 44 enclosed gas space 46 reduced and vice versa. A hydraulic temperature sensor 53 detects the temperature of the hydraulic fluid in the room 45 Inlet and outlet hydraulic fluid, a hydraulic volume sensor 55 captures the volume of the hydraulic fluid in the space 45 Inlet and outlet hydraulic fluid and an ambient temperature sensor 53 detects the temperature of the environment env at the bladder accumulator 51 ,

Die Bestimmung des Ladezustandes der beiden Druckspeicher 27 erfolgt durch eine Bestimmung des Volumens des Gases mit Hilfe der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase: pV = nRT (Gl. 1) The determination of the state of charge of the two accumulators 27 takes place by a determination of the volume of the gas with the help of the equation of thermal equation of ideal gases: pV = nRT (equation 1)

Dabei ist p der Druck des Gases, V das Volumen des Gases, n die Stoffmenge des Gases, R die molare Gaskonstante und T die Temperatur des Gases. Die Stoffmenge n des Gases und die molare Gaskonstante R des Gases sind feststehend Werte, welche sich während des Betriebes nicht verändern und somit bekannt sind, weil diese vor der Modellberechnung bestimmt werden. Zur Berechnung des Volumens des Gases ergibt sich somit aus der obigen thermischen Zustandsgleichung idealer Gase: V = nRT / p (Gl. 2) Where p is the pressure of the gas, V is the volume of the gas, n is the molar of the gas, R is the molar gas constant and T is the temperature of the gas. The substance quantity n of the gas and the molar gas constant R of the gas are fixed values which do not change during operation and are thus known, because these are determined before the model calculation. The calculation of the volume of the gas thus results from the above equation of thermal equation of ideal gases: V = nRT / p (equation 2)

Es ist somit eine möglichst genaue Kenntnis des aktuellen Temperatur T bzw. Tg und des Druckes p des Gases in dem Gasraum 46 erforderlich, weil die Stoffmenge n des Gases und die molare Gaskonstante R konstant sind. Das Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit erfolgt dabei relativ schnell im Bereich von beispielsweise 5 bis 50 s, vorzugsweise 10 bis 20 s.It is thus a very accurate knowledge of the current temperature T and T g and the pressure p of the gas in the gas space 46 required because the amount of substance n of the gas and the molar gas constant R are constant. The inlet and outlet of the hydraulic fluid takes place relatively quickly in the range of, for example, 5 to 50 s, preferably 10 to 20 s.

Der Drucksensor 47 erfasst als Mess-Druck den Ist-Druck mit einer ersten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 0,01 s und der Temperatursensor 48 erfasst als Mess-Temperatur und Anfangs-Temperatur die Ist-Temperatur mit einer zweiten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 2 bis 3 s. Die zweite zeitliche Verzögerung des Temperatursensors 48 ist somit wesentlich größer als die erste zeitliche Verzögerung des Drucksensors 47. Zur Berechnung des aktuellen Volumens des Gases in dem Gasraum 46 mit der thermischen Zustandsgleichung des Gases bei einer bekannten Stoffmenge n und molaren Gaskonstante R des Gases ist eine möglichst genaue Kenntnis des Druckes und der Temperatur zur im Wesentlichen gleichen aktuellen Zeit erforderlich, um das Volumen des Gases möglichst genau berechnen zu können. Hierzu wird mit einer Modellberechnung von einer Recheneinheit 39, z. B. einem Bordcomputer des Kraftfahrzeuges, mit einem Rechner 40 bzw. Computer 40 und einem Datenspeicher 41 eine Modell-Temperatur bestimmt bzw. berechnet. The pressure sensor 47 Measured as the measuring pressure, the actual pressure with a first time delay of approximately 0.01 s and the temperature sensor 48 Measures the measuring temperature and initial temperature as the actual temperature with a second time delay of about 2 to 3 s. The second time delay of the temperature sensor 48 is thus much larger than the first time delay of the pressure sensor 47 , To calculate the actual volume of the gas in the gas space 46 With the thermal equation of state of the gas at a known amount of substance n and molar gas constant R of the gas as accurate as possible knowledge of the pressure and the temperature at substantially the same current time is required to calculate the volume of the gas as accurately as possible. This is done with a model calculation of a computing unit 39 , z. B. an on-board computer of the motor vehicle, with a computer 40 or computer 40 and a data store 41 a model temperature is determined or calculated.

Die Änderung der Enthalpie ΔH des Gases in dem Gasraum 46 bei dem Ein- oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aus dem oder in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ergibt sich zu: ∆H = dQ / dt + V· dp / dt (Gl. 3) The change in the enthalpy ΔH of the gas in the gas space 46 when injecting or discharging hydraulic fluid from or into the hydraulic fluid space 45 results in: ΔH = dQ / dt + V · dp / dt (equation 3)

Hieraus ergibt sich mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase die nachfolgende Differentialgleichung für die Änderung der Enthalpie ∆H des Gases:

Figure DE102014212182A1_0002
From this, the following differential equation for the change of the enthalpy ΔH of the gas is obtained with the equation of thermal equation of ideal gases:
Figure DE102014212182A1_0002

Dabei ist Cp die spezifische molare Wärmekapazität des Gases pro Stoffmenge, Tg die Temperatur des Gases, Q die Wärmeverluste des Gases in die Umgebung, p der Druck des Gases und n die Anzahl der Mole des Gases bzw. die Stoffmenge des Gases.Here, C p is the specific molar heat capacity of the gas per molar mass, T g is the temperature of the gas, Q is the heat losses of the gas into the environment, p is the pressure of the gas and n is the number of moles of the gas or the molar amount of the gas.

Die Temperatur des Gases in dem Gasraum 46 ist abhängig von den Teilelementen, welche den Gasraum 46 unmittelbar begrenzen. Die Teilelemente, welche an diese Teilelemente angrenzen, beeinflussen die Temperatur derjenigen Teilelemente, welche den Gasraum 46 unmittelbar begrenzen, so dass es in einer Modellberechnung erforderlich ist, die Temperatur sämtlicher Teilelemente zu berechnet, damit das Modell den tatsächlichen Druckspeicher 27 möglichst genau abbildet. Faktische Komponenten, z. B. die Wandung 42, des Druckspeichers 27 können in fiktive Teilelemente unterteilt werden. Durch eine höhere Anzahl an fiktiven Teilelementen kann im Allgemeinen die Genauigkeit des Modells erhöht werden, d. h. das Modell bildet die Realität mit einer höheren Genauigkeit ab. The temperature of the gas in the gas space 46 is dependent on the sub-elements which the gas space 46 Immediately limit. The sub-elements, which adjoin these sub-elements, influence the temperature of those sub-elements which the gas space 46 Immediately limit, so that it is necessary in a model calculation to calculate the temperature of all sub-elements, so that the model of the actual pressure accumulator 27 as accurately as possible. Factual components, e.g. B. the wall 42 , the pressure accumulator 27 can be divided into fictitious subelements. By increasing the number of fictitious subelements, the accuracy of the model can generally be increased, ie the model maps the reality with a higher accuracy.

Der Druckspeicher 27 ist als ein Blasenspeicher 51 ausgebildet mit einer Membran 44 als ein Trennelement 52, welches den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 von dem Gasraum 46 abtrennt. Die Wandung 42 des Druckspeichers 27 ist in fünf fiktive Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4 und w5 unterteilt. Der Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ist in zwei fiktive Teilhydraulikelemente o1 und o2 unterteilt. The accumulator 27 is as a bubble store 51 formed with a membrane 44 as a separator 52 which the hydraulic fluid space 45 from the gas space 46 separates. The wall 42 of the accumulator 27 is subdivided into five notional sub-wall elements w1, w2, w3, w4 and w5. The hydraulic fluid space 45 is subdivided into two fictitious subhydraulic elements o1 and o2.

Die Temperatur des ersten Teilwandungselementes w1 ist mit Tw1, die Temperatur des zweiten Teilwandungselementes w2 ist mit Tw2, die Temperatur des dritten Teilwandungselementes w3 ist mit Tw3, die Temperatur des vierten Teilwandungselementes w4 ist mit Tw4 und die Temperatur des fünften Teilwandungselementes w5 ist mit Tw5 bezeichnet. Die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit in dem ersten Teilhydraulikelement o1 ist mit T01 und des zweiten Teilhydraulikelement o2 ist mit T02 bezeichnet. K bezeichnet die Wärmeleitfähigkeit zwischen zwei Teilelementen. Dabei gibt der tief gestellte Index bei K diese zwei Teilelemente an. Beispielsweise gibt somit Ko2w4 die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Hydraulikflüssigkeit in dem zweiten Teilhydraulikelement o2 und dem vierten Teilwandungselement w4 an. Die gesamte Membran 44 ist mit dem Buchstaben b bezeichnet und nicht in fiktive Teilelemente unterteilt. C ist die spezifische Wärmekapazität eines Teilelementes und der tief gestellte Index gibt das Teilelement an. C02 ist somit die Wärmekapazität der Hydraulikflüssigkeit in dem zweiten Teilhydraulikelement o2. The temperature of the first partial wall element w1 is T w1 , the temperature of the second partial wall element w2 is T w2 , the temperature of the third partial wall element w3 is T w3 , the temperature of the fourth partial wall element w4 is T w4 and the temperature of the fifth partial wall element w5 is designated T w5 . The temperature of the hydraulic fluid in the first subhydraulic element o1 is T 01, and the second subhydraulic element o2 is T 02 . K denotes the thermal conductivity between two sub-elements. The subscript at K indicates these two subelements. Thus, for example, K o2w4 indicates the thermal conductivity between the hydraulic fluid in the second partial hydraulic element o2 and the fourth partial wall element w4. The entire membrane 44 is denoted by the letter b and not subdivided into fictitious subelements. C is the specific heat capacity of a subelement and the subscript indicates the subelement. C 02 is thus the heat capacity of the hydraulic fluid in the second Teilhydraulikelement o2.

Beispielhaft für das zweite Teilhydraulikelement o2 kann die nachfolgende Gleichung hinsichtlich insbesondere der Wärmeleitung zwischen den zweiten Teilhydraulikelement o2 und den anderen Teilelementen formuliert werden, welche unmittelbar an das zweite Teilhydraulikelement o2 angrenzen:

Figure DE102014212182A1_0003
By way of example for the second subhydraulic element o2, the following equation can be formulated with regard, in particular, to the heat conduction between the second subhydraulic element o2 and the other subelements which adjoin the second subhydraulic element o2 directly:
Figure DE102014212182A1_0003

Für sämtliche Teilelemente des Druckspeichers 27 kann die obige Gleichung analog angeben werden und diese Gleichungen anschließend in eine Matrixform umgewandelt werden. Dabei wird die Temperaturveränderung zwischen den Teilelementen aufgrund der thermischen Wechselwirkung mit Wärmeleitung untereinander erfasst. Diese Gleichung in Matrixform lautet: T' = A·T (Gl. 6) For all partial elements of the pressure accumulator 27 For example, the above equation may be specified analogously and these equations subsequently converted to a matrix form. In this case, the temperature change between the sub-elements is detected due to the thermal interaction with heat conduction among each other. This equation in matrix form is: T '= A * T (Eq. 6)

T´ ist der Vektor bzw. eine Matrix mit einer Zeile zur Temperaturänderung der einzelnen Teilelemente nach dem Berechnungsschritt, A ist die Transfermatrix mit der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität der Teilelemente und T ist der Vektor bzw. eine Matrix mit einer Spalte zur Temperatur der einzelnen Komponenten bzw. Teilelement vor dem Berechnungsschritt. Mit dieser Gleichung wird die Temperaturveränderung des Gases in dem Gasraum 46 aufgrund der Wärmeleitung zu und von dem Gas erfasst. T 'is the vector or a matrix with a line for temperature change of the individual partial elements after the calculation step, A is the transfer matrix with the thermal conductivity and the specific heat capacity of the partial elements and T is the vector or a matrix with a column for the temperature of the individual Components or subelement before the calculation step. With this equation, the temperature change of the gas in the gas space becomes 46 due to the heat conduction to and from the gas detected.

Darüber hinaus wird die Temperatur des Gases auch beeinflusst von der Hydraulikflüssigkeit, die in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ein- und ausgeleitet wird, sofern sich die Temperatur der ein- und ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit von der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulikflüssigkeitsraum unterscheidet, von der Temperaturveränderung aufgrund einer Volumenveränderung des Gasraumes 46 und der Wärmeleitung zwischen der Wandung 42 des Druckspeichers 27 und der Umgebung env des Druckspeichers 27. Diese Faktoren werden mit der nachfolgenden Gleichung mit der Matrix B erfasst, welche zusätzlich auch die Matrix A für die thermische Wechselwirkung zwischen den Teilelementen enthält: T´ = A·T + B·U (Gl. 7) In addition, the temperature of the gas is also influenced by the hydraulic fluid entering the hydraulic fluid space 45 is introduced and discharged, provided that the temperature of the incoming and outgoing hydraulic fluid from the temperature of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid space differs from the temperature change due to a change in volume of the gas space 46 and the heat conduction between the wall 42 of the accumulator 27 and the environment env of the accumulator 27 , These factors are determined by the following equation with the matrix B, which additionally contains the matrix A for the thermal interaction between the subelements: T'= A * T + B * U (Eq. 7)

B ist die Inputmatrix mit den oben genannten Faktoren für die Teilelemente bzw. der Umgebung und U ist der Inputvektor bzw. eine Matrix mit einer Spalte zur Temperatur der einzelnen Teilelemente bzw. Umgebung vor dem Berechnungsschritt.B is the input matrix with the above-mentioned factors for the subelements or the environment and U is the input vector or a matrix with a column for the temperature of the individual subelements or environment before the calculation step.

Die Volumenveränderung in dem Gasraum 46 wird mit einer Modellberechnung bestimmt oder mit einem Hydraulik-Volumensensor 55 erfasst und die Volumenveränderung in dem Gasraum ist identisch zu dem in den Hydaulikflüssigkeitsraum 45 ein- oder ausströmenden Volumen an Hydraulikflüssigkeit. Die Temperatur der aus dem Hydraulikflüssigkeitsraum 45 ein- oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit wird mit einem Hydraulik-Temperatursensor 53 erfasst oder mit einem H-Modell berechnet. Das Einleiten von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikflüssigkeitsraum 45 führt zu einer Vergrößerung des Volumens und einer Veränderung der Temperatur des ersten und zweiten Teilhydraulikelementes o1, o2, welches mit der Modellberechnung bestimmt wird und umgekehrt beim Ausleiten. The volume change in the gas space 46 is determined with a model calculation or with a hydraulic volume sensor 55 detected and the volume change in the gas space is identical to that in the Hydaulikflüssigkeitsraum 45 incoming or outflowing volume of hydraulic fluid. The temperature of the hydraulic fluid space 45 incoming or outgoing hydraulic fluid is supplied with a hydraulic temperature sensor 53 recorded or calculated with an H model. The introduction of hydraulic fluid into the hydraulic fluid chamber 45 leads to an increase in the volume and a change in the temperature of the first and second subhydraulic element o1, o2, which is determined by the model calculation and vice versa during the discharge.

Der Inputvektor U berücksichtigt den Wärmegewinn des Gases aufgrund des Einleitens von Hydraulikflüssigkeit und der damit verursachten Kompression des Gases und den Wärmeverlust des Gases aufgrund des Ausleitens von Hydraulikflüssigkeit und der damit verursachten Expansion des Gases in dem Gasraum 46. Dabei gibt dQgas_comp den positiven Wärmegewinn des Gases aufgrund Kompression an und bei einem negativen Vorzeichen von dQgas_comp liegt ein Wärmeverlust vor. Hierzu kann die nachfolgende Gleichung aufgestellt werden:

Figure DE102014212182A1_0004
The input vector U takes into account the heat gain of the gas due to the introduction of hydraulic fluid and the compression of the gas caused thereby and the heat loss of the gas due to the discharge of hydraulic fluid and the expansion of the gas in the gas space caused thereby 46 , DQ gas_comp indicates the positive heat gain of the gas due to compression and with a negative sign of dQ gas_comp there is a loss of heat. For this purpose, the following equation can be established:
Figure DE102014212182A1_0004

Die Gleichung 8 (Gl. 8) kann unter Berücksichtigung von Gleichung 4 in die nachfolgende Form umgewandelt werden und dTgas_comp gibt die Temperaturveränderung des Gases an:

Figure DE102014212182A1_0005
Equation 8 (equation 8) can be converted into the following form taking into account equation 4, and dT gas_comp indicates the temperature change of the gas:
Figure DE102014212182A1_0005

Gleichung 9 kann in die Gleichung 10 umgeschrieben werden:

Figure DE102014212182A1_0006
Equation 9 can be rewritten as Equation 10:
Figure DE102014212182A1_0006

Der Druck p des Gases wird von dem Drucksensor 47 erfasst und damit auch die Änderung dp/dt des Druckes des Gases pro Zeiteinheit. Die Gleichung 10 entspricht der nachfolgenden Gleichung 11 und in Gleichung 11 und dabei ist dTgas_comp/dt in einer anderen Form geschrieben:

Figure DE102014212182A1_0007
The pressure p of the gas is from the pressure sensor 47 and thus also the change dp / dt of the pressure of the gas per unit of time. Equation 10 corresponds to Equation 11 below and Equation 11, and dT gas_comp / dt is written in a different form:
Figure DE102014212182A1_0007

Der Inputvektor U berücksichtigt auch den Wärmeverlust und den Wärmegewinn der Teilhydraulikelemente o1, o2 aufgrund des Ein- und Ausleitens von Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Hydraulikflüssigkeitsraum 45 sowie der hieraus resultierenden Vermischung beim Einleiten in die Teilhydraulikelemente o1, o2. Hierzu kann für den Inpuktvektor U die folgende Gleichung 12 aufgestellt werden:

Figure DE102014212182A1_0008
The input vector U also takes into account the heat loss and heat gain of the subhydraulic elements o1, o2 due to the introduction and discharge of hydraulic fluid into and out of the hydraulic fluid space 45 and the resulting mixing when introduced into the subhydraulic elements o1, o2. For this purpose, the following equation 12 can be set up for the inpuct vector U:
Figure DE102014212182A1_0008

Dabei ist To die Temperatur des ersten oder zweiten Teilhydraulikelementes o1, o2, Tin ist die Temperatur der zu den ersten oder zweiten Teilhydraulikelementes o1, o2, geleiteten Hydraulikflüssigkeit, ρ ist die Dichte der Hyraulikflüssigkeit, coil ist die spezifische Wärmekapazität des Hydraulikflüssigkeit und dQoil_flow/dt ist die Wärmeveränderung aufgrund der eingeleiteten Hydraulikflüssigkeit pro Zeiteinheit und dV/dt ist die Volumenveränderung des Gases oder der Hydraulikflüssigkeit pro Zeiteinheit. Here, T o is the temperature of the first or second subhydraulic element o1, o2, T in is the temperature of the hydraulic fluid conducted to the first or second subhydraulic elements o1, o2, ρ is the density of the hydraulic fluid, c oil is the specific heat capacity of the hydraulic fluid and dQ oil_flow / dt is the heat change due to the hydraulic fluid introduced per unit time and dV / dt is the volume change of the gas or hydraulic fluid per unit time.

Die Volumenveränderung ist die Volumenveränderung welche in dem vorhergehenden Berechnungsschritt bzw. Iterationsschritt berechnet worden ist. Aufgrund des konstanten Gesamtvolumens des Druckspeichers 27 entspricht die Volumenveränderung des Gases der Volumenveränderung der Hydraulikflüssigkeit mit einem anderen Vorzeichen, weil eine Erhöhung des Volumens der Hydraulikflüssigkeit eine identische Verkleinerung des Volumens des Gases entspricht und umgekehrt. The volume change is the volume change which has been calculated in the previous calculation step or iteration step. Due to the constant total volume of the pressure accumulator 27 The change in volume of the gas corresponds to the change in volume of the hydraulic fluid with a different sign, because an increase in the volume of the hydraulic fluid corresponds to an identical reduction in the volume of the gas, and vice versa.

Die Gleichung 12 kann in die nachfolgende Gleichung 13 umgeschrieben werden:

Figure DE102014212182A1_0009
Equation 12 can be rewritten into Equation 13 below:
Figure DE102014212182A1_0009

Dabei ist coil die spezifische Wärmekapazität der Hydraulikflüssigkeit, moil die Masse der Hydraulikflüssigkeit und dToil_flow/dt ist die Temperaturdifferenz der eingeleiteten Hydraulikflüssigkeit in der Zeiteinheit.Here, c oil is the specific heat capacity of the hydraulic fluid, m oil is the mass of the hydraulic fluid and dT oil_flow / dt is the temperature difference of the introduced hydraulic fluid in the unit time.

Die Gleichung 13 kann in die nachfolgende Gleichung 14 umgeformt werden:

Figure DE102014212182A1_0010
Equation 13 can be transformed into the following Equation 14:
Figure DE102014212182A1_0010

In der nachfolgenden Gleichung 15 ist dToil_flow/dt aus Gleichung 14 in einer anderen Form geschreiben:

Figure DE102014212182A1_0011
In the following equation 15, dT oil_flow / dt is written from Equation 14 in another form:
Figure DE102014212182A1_0011

Der Inputvektor U berücksichtigt auch die Wärmeleitung zwischen den Teilwandungselementen w1, w2, w3, w4, w5 und der Umgebung env an den Teilwandungselementen w1, w2, w3, w4, w5. Die Umgebung env stellt ein fiktive unbegrenzte Wärmequelle in dem Modell dar und die Wärmeleitung zwischen Teilwandungselementen w1, w2, w3, w4, w5 und der Umgebung env wird mit der nachfolgenden Gleichung 16 beschrieben:

Figure DE102014212182A1_0012
The input vector U also takes into account the heat conduction between the partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5 and the env environment at the partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5. The environment env represents a fictitious infinite heat source in the model, and the heat conduction between partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5 and the environment env is described by equation 16 below:
Figure DE102014212182A1_0012

Dabei bedeutet dTenv_wall/dt die Temperaturänderung der Wandung 42 bzw. der Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4, w5 pro Zeiteinheit, Tenv die Temperatur der Umgebung env, Twall die Temperatur der Wandung 42 bzw. der Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4, w5, Kwall_env die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Wandung 42 bzw. den Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4, w5 und der Umgebung env und Cwall die Wärmekapazität der Wandung 42 bzw. den Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4, w5DT env_wall / dt is the temperature change of the wall 42 or the partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5 per unit time, T env the temperature of the environment env, T wall the temperature of the wall 42 or the partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5, K wall_env the thermal conductivity between the wall 42 or the partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5 and the surroundings env and C wall, the heat capacity of the wall 42 or the partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5

Die Gleichung 16 kann in die nachfolgende Gleichung 17 umgeschrieben werden:

Figure DE102014212182A1_0013
Equation 16 can be rewritten into Equation 17 below:
Figure DE102014212182A1_0013

Die diagonalen Elemente der Inputmatrix B hinsichtlich der Wandung 42 bzw. Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4, w5 wird mit den nachfolgenden Werten eingesetzt.

Figure DE102014212182A1_0014
The diagonal elements of the input matrix B with respect to the wall 42 or partial wall elements w1, w2, w3, w4, w5 is used with the following values.
Figure DE102014212182A1_0014

Die Werte

Figure DE102014212182A1_0015
werden als diagonale Elemente in die Transfermatrix A eingesetzt.The values
Figure DE102014212182A1_0015
are inserted as diagonal elements in the transfer matrix A.

Die Elemente der Transfermatrix A werden mit jedem Berechnungsschritt bzw. jedem Iterationsschritt angepasst, weil die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität des Gases und der Hydraulikflüssigkeit sich bei einer Veränderung des Volumens des Gases und der Hydraulikflüssigkeit verändert. The elements of the transfer matrix A are adjusted with each calculating step and each iteration step, respectively, because the thermal conductivity and the heat capacity of the gas and the hydraulic fluid change with a change in the volume of the gas and the hydraulic fluid.

Bei der Modellberechnung lautet die Inputmatix A für sämtliche Teilelemente:

Figure DE102014212182A1_0016
In the model calculation, the input matrix A is for all subelements:
Figure DE102014212182A1_0016

Dabei bezeichnet Ke1e2 Wärmeleitfähigkeit zwischen den Teilelementen e1 und e2, Ce1 bezeichnet die Wärmekapazität des Teilelementes e1, S / row bezeichnet die Summe der betreffenden Elemente in der gleichen Reihe der Matrix, welche nicht diagonal sind. Where K e1e2 denotes thermal conductivity between the subelements e1 and e2, C e1 denotes the heat capacity of the subelement e1, S / row denotes the sum of the relevant elements in the same row of the matrix, which are not diagonal.

Die beispielhafte Gleichung 5 für das zweite Teilhydraulikelement o2 kann in die nachfolgende Gleichung 18 umgeschrieben werden:

Figure DE102014212182A1_0017
The exemplary Equation 5 for the second subhydraulic element o2 may be rewritten into Equation 18 below:
Figure DE102014212182A1_0017

Entsprechend lautet somit beispielsweise für die Reihe 4:

Figure DE102014212182A1_0018
Accordingly, for example, for row 4:
Figure DE102014212182A1_0018

Aufgrund der Gleichung 17 ist der zweite Teil der Gleichung 17 in die diagonalen Elemente der Transfermatrix A einzufügen für die Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4, w5. From equation 17, the second part of equation 17 is to be inserted in the diagonal elements of the transfer matrix A for the sub-wall elements w1, w2, w3, w4, w5.

Somit lautet S / row 9 für das korrespondierende beispielhafte Teilwandungselement w5:

Figure DE102014212182A1_0019
That is S / row 9 for the corresponding exemplary partial wall element w5:
Figure DE102014212182A1_0019

Der Temperaturvektor T lautet: T = [Tb T8 To1 To2 Tw1 Tw2 Tw3 Tw4 Tw5]T The temperature vector T is: T = [T b T 8 T o1 T o2 T w1 T w2 T w3 T w4 T w5 ] T

Die Inputmatrix B lautet:

Figure DE102014212182A1_0020
The input matrix B is:
Figure DE102014212182A1_0020

Der Inputvektor U lautet: U = [0 T´gas_compo1_flowo2_flow Tenv Tenv Tenv Tenv Tenv]T The input vector U is: U = [0 T 'T' gas_comp o1_flow T 'o2_flow T env env T T T env env env T] T

Dabei stammt in dem Inputvektor T´gas_comp aus Gleichung 11, T´o1_flow aus Gleichung 15 für das erste Teilhydraulikelement o1, T´o2_flow aus Gleichung 15 für das zweite Teilhydraulikelement o2 und Tenv gibt die Temperatur der Umgebung env an. In this case, in the input vector T'gas_comp from equation 11, T'o1_flow derives from equation 15 for the first subhydraulic element o1, T'o2_flow from equation 15 for the second subhydraulic element o2 and T env indicates the temperature of the env environment.

Bei jedem Berechnungsschritt i wird die Transfermatrix A und die Inputmatrix B und Teile des Inputvektors U berechnet als Funktion des Ladezustandes des Druckspeichers 27 mit den Gleichungen, welche in den Matrize enthalten sind und somit ein Gleichungssystem bilden. T´ = A·T + B·U In each calculation step i, the transfer matrix A and the input matrix B and parts of the input vector U are calculated as a function of the charge state of the pressure accumulator 27 with the equations which are contained in the matrix and thus form a system of equations. T '= A * T + B * U

Der Temperaturvektor T´i eines nachfolgenden Berechnungsschrittes i kann somit aus dem vorhergehenden Berechnungsschritt berechnet werden mit: i = A·Ti-1 + B·U The temperature vector T'i of a subsequent calculation step i can thus be calculated from the preceding calculation step with: T 'i = A · T i-1 + B · U

Die Zeitspanne zwischen den nachfolgenden und vorhergehenden Berechnungsschritt i bzw. Iterationschritt i ist ∆t. T´i gibt die Temperaturdifferenz nach der Zeit ∆t an mit der Einheit Temperatureinheit (z. B. °C oder K) pro Zeiteinheit (z. B. s oder min). Somit ergibt sich: Ti = Ti-1 + T´i∆t The time span between the following and preceding calculation step i or iteration step i is Δt. T 'i is the temperature difference by the time .DELTA.t with the standard temperature unit (z. B. ° C or K) per unit time (z. B. sec or min). This results in: T i = T i-1 + T 'i .DELTA.t

Bei jedem Berechnungs- bzw. Iterationsschritt kann die Gastemperatur Tgas als die Modell-Temperatur des Gases aus dem Temperaturvektor Ti entnommen werden.At each calculation or iteration step, the gas temperature T gas can be taken as the model temperature of the gas from the temperature vector T i .

Das Volumen des Gases bzw. des Gasraumes 46 kann mit jedem Berechnungsschritt i somit berechnet werden:

Figure DE102014212182A1_0021
The volume of the gas or gas space 46 can thus be calculated with each calculation step i:
Figure DE102014212182A1_0021

Dabei ist dVg/dt als die Volumenveränderung des Gases pro Zeiteinheit angegeben mit:

Figure DE102014212182A1_0022
DV g / dt is given as the volume change of the gas per unit time with:
Figure DE102014212182A1_0022

Die Volumenveränderung Vo der Hydraulikflüssigkeit entspricht der Volumenveränderung Vg des Gases mit entgegensetzten Vorzeichen:

Figure DE102014212182A1_0023
The volume change V o of the hydraulic fluid corresponds to the volume change V g of the gas with opposite signs:
Figure DE102014212182A1_0023

Das Berechnungsverfahren kann für beliebige Druckspeicher 27, beispielsweise auch Kolbenspeicher 4, eingesetzt werden. Hierzu sind lediglich die Teilelemente entsprechend anzupassen. Die Zahl der Teilelemente und die Art in der der Druckspeicher 27 in Teilelemente unterteilt wird sind hierbei unterschiedlich. The calculation method can be used for any pressure accumulator 27 , for example, piston accumulator 4 , are used. For this purpose, only the sub-elements are adjusted accordingly. The number of sub-elements and the type in the pressure accumulator 27 divided into sub-elements are different here.

Für eine effektive und genaue Steuerung des Antriebsstranges 1 ist es erforderlich, dass die aktuell in dem Druckspeicher 27 speicherbare und entnehmbare Energie für einen zukünftigen Ladevorgang und Entladevorgang mit eine Prozesszeit tprocess des Druckspeichers 27 genau bekannt ist.For effective and accurate control of the drive train 1 It is required that the currently in the accumulator 27 storable and removable energy for a future charging and discharging process with a process time t process of the pressure accumulator 27 exactly known.

Ein allgemeines Verfahren zur Bestimmung der speicherbaren und entnehmbaren Energie ist die Annahme, dass eine isentrope Zustandsänderung während der Prozesszeit tprocess vorliegt, d. h. dass ein adiabatisches System vorhanden ist, so dass kein Wärmeübergang zwischen dem Gasraum 46 und der Umgebung env vorhanden ist. Dabei werden die beiden nachfolgenden Gleichungen 21 und 22 angewendet:

Figure DE102014212182A1_0024
A general method for determining the storable and extractable energy is the assumption that an isentropic state change is present during the process time t process , ie that an adiabatic system is present, so that no heat transfer between the gas space 46 and the env environment is present. The following two equations 21 and 22 are used:
Figure DE102014212182A1_0024

Edischarge ist die entnehmbare Energie bis zu dem bezüglich der Energie minimalen Volumen Vmin des Gasraumes 46, Echarge die zuführbare bzw. speicherbare Energie bis zu dem bezüglich der Energie maximalen Volumen Vmax des Gasraumes 46, Vcurr ist das aktuelle Volumen des Gasraumes 46, pcurr ist der aktuelle Druck in dem Gasraum 46 und χ ist der der Isentropenexponent bzw. Adiabatenexponent bzw. die adiabatische Konstante. Beim Entladen des Druckspeichers 27 wird das Volumen des Gasrames 46 erhöht, so dass das bezüglich der Energie minimale Volumen Vmin des Gasraumes 46 das tatsächliche maximale Volumen Vmax des Gasraumes 46 ist. Umgekehrt wird beim Laden des Druckspeichers 27 das Volumen des Gasraumes 46 reduziert, so dass das bezüglich der Energie maximale Volumen Vmax des Gasraumes 46 das tatsächliche minimale Volumen Vmin des Gasraumes 46 ist. Der Index bei dem Volumen V in den Gleichungen 21 und 22 bezieht sich somit auf die Energie und nicht auf das tatsächliche Volumen des Gasraumes 46. Beim Entladen wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher 27 ausgeleitet und beim Laden wird Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher 27 eingeleitet.E discharge is the extractable energy up to the energy minimum volume V min of the gas space 46 , E charge the feedable or storable energy up to the energy with respect to the maximum volume V max of the gas space 46 , V curr is the current volume of the gas space 46 , p curr is the current pressure in the gas space 46 and χ is the isentropic exponent or adiabatic exponent or the adiabatic constant. When unloading the pressure accumulator 27 becomes the volume of the gas frame 46 increases, so that in terms of energy minimum volume V min of the gas space 46 the actual maximum volume V max of the gas space 46 is. Conversely, when loading the pressure accumulator 27 the volume of the gas space 46 reduced, so that in terms of energy maximum volume V max of the gas space 46 the actual minimum volume V min of the gas space 46 is. The index at the volume V in equations 21 and 22 thus refers to the energy and not to the actual volume of the gas space 46 , When unloading hydraulic fluid from the accumulator 27 discharged and when loading hydraulic fluid in the accumulator 27 initiated.

Der Druckspeicher 27 weist eine Wärmeübertragung von und zu der Umgebung env auf. Dies ist in der oben beschriebenen Modellberechnung für die Bestimmung der Modell-Temperatur auch berücksichtigt worden. Die Berechnung von Edischarge und Echarge unter der Annahme eines adiabatischen Systems weist somit einen Fehler auf. The accumulator 27 has a heat transfer from and to the environment env. This has also been taken into account in the model calculation for model temperature determination described above. The calculation of E discharge and E charge assuming an adiabatic system thus has an error.

Im nachfolgenden wird eine P-Modellberechnung beschreiben zur Bestimmung eines Polytropenexponenten des Druckspeichers 27. Für einen speziellen Ladevorgang und Entladevorgang des Druckspeichers 27 kann die Annahme getroffen werden, dass die Volumenveränderung mit einem konstanten Volumenstrom, d. h. einer konstanten Volumenveränderung pro Zeiteinheit, durchgeführt wird. Der Volumenstrom ist dV/dtestim. Die Elemente des Inputvektors U werden, soweit hierfür relevant, für diesen Volumenstrom berechnet. Unter Verwendung dieser Information, d. h. des Volumenstromes, kann die Prozesszeit tprocess von dem aktuellen Volumen Vcurr zu Vmin oder Vmax oder einem anderen Volumen Vend berechnet werden. Vend ist ein Volumen zwischen Vmin und Vmax bzw. Vmin oder Vmax selbst.In the following, a P-model calculation is described for determining a polytropic exponent of the pressure accumulator 27 , For a special charging and discharging process of the pressure accumulator 27 the assumption can be made that the volume change is carried out with a constant volume flow, ie a constant volume change per unit time. The volume flow is dV / dt estim . The elements of the input vector U are calculated, if relevant, for this volume flow. Using this information, ie the volume flow, the process time t process can be calculated from the current volume V curr to V min or V max or another volume V end . V end is a volume between V min and V max, or V min or V max itself.

Die Inputmatrix A ist eine Funktion des SOC, d. h. des aktuellen Ladezustandes (state of charge) und dies wurde in der Modellberechnung zu Bestimmung der Modell-Temperatur des Gases berechnet. Das End-Volumen wird von der Recheneinheit 39 vorgegeben. Das aktuelle Volumen Vcurr des Gases vor Beginn des Ladevorganges oder des Entladevorganges ist aus der Modellberechnung bekannt. Es wird ein Volumen als Betrag der Differenz zwischen Vend (End-Volumen) und Vcurr (Ist-Volumen) berechnet und mit dem konstanten angenommenen Volumenstrom kann die Prozesszeit tprocess berechnet werden. Für die P-Modellberechnung wird die Inputmatrix A genutzt unter der Annahme, dass die Inputmatrix A konstant ist während des Endladevorganges und des Ladevorganges. Es wird somit die Inputmatrix für das aktuelle Volumen Vcurr des Gases vor Beginn des Ladevorganges oder des Entladevorganges im Weiteren als konstant verwendet aus der bereits durchgeführten Modellberechnung für den aktuellen Ladezustand. Die Annahme einer konstanten Inputmatrix A stellt eine erste Lösungsmöglichkeit der P-Modellberechnung dar und ist im Nachfolgenden in den Gleichungen 23 bis 31 beschrieben. Aus der Gleichung 7 ist bereits bekannt: T´ = A·T + B·U (Gl. 23) The input matrix A is a function of the SOC, ie the current state of charge, and this was calculated in the model calculation to determine the model temperature of the gas. The end volume is from the arithmetic unit 39 specified. The current volume V curr of the gas The beginning of the charging process or the discharging process is known from the model calculation. A volume is calculated as the amount of the difference between V end (final volume) and V curr (actual volume) and with the constant assumed volume flow the process time t process can be calculated. For the P-model calculation, the input matrix A is used under the assumption that the input matrix A is constant during the end-loading process and the charging process. Thus, the input matrix for the current volume V curr of the gas prior to the start of the charging process or the discharging process is subsequently used as constant from the model calculation already carried out for the current state of charge. The assumption of a constant input matrix A represents a first possible solution of the P-model calculation and is described below in equations 23 to 31. From the equation 7 is already known: T'= A * T + B * U (Eq. 23)

Die Gleichung 23 entspricht der Gleichung 7 unter der Annahme, dass die Inputmatrix A konstant ist während des Endladevorganges und des Entladevorganges.Equation 23 corresponds to Equation 7 on the assumption that the input matrix A is constant during the final charge and the discharge.

Gleichung 23 kann in die Gleichung 24 umgeschrieben werden: T(t)´ = A·T(t) + B·U(t) (Gl. 24) Equation 23 can be rewritten as Equation 24: T (t) '= A * T (t) + B * U (t) (equation 24)

Aus Gleichung 24 kann die Gleichung 25 bestimmt werden: T(t)´ – A·T(t) = B·U(t) (Gl. 25) From Equation 24, Equation 25 can be determined: T (t) '-A * T (t) = B * U (t) (Equation 25)

Die Gleichung 24 kann auf beiden Seiten mit e–At multipliziert werden: e–At(T(t)´ – A·T(t)) = e–At(B·U(t)) (Gl. 26) Equation 24 can be multiplied by e At on both sides: e At (T (t) '- A * T (t)) = e At (B * U (t)) (Equation 26)

Die Gleichung 26 kann in die Gleichung 27 umgeschrieben werden: d / dt(e–AtT(t)) = e–At(B·U(t)) (Gl. 27) Equation 26 can be rewritten as Equation 27: d / dt (e At T (t)) = e At (B · U (t)) (Equation 27)

Die Integration dieser Gleichung 27 von 0 bis tprocess als der Prozesszeit tprocess, d. h. der Zeitdauer des Ladevorganges oder des Entladevorganges, ergibt Gleichung 28 oder 29:

Figure DE102014212182A1_0025
Figure DE102014212182A1_0026
The integration of this equation 27 from 0 to t process as the process time t process , ie the duration of the charging or the discharging process, gives equation 28 or 29:
Figure DE102014212182A1_0025
Figure DE102014212182A1_0026

Unter der Annahme eines konstanten Volumenstromes ist der Vektor T konstant und die Gleichung vereinfacht sich zu Gleichung 30:

Figure DE102014212182A1_0027
Assuming a constant volumetric flow, the vector T is constant and the equation simplifies to equation 30:
Figure DE102014212182A1_0027

Das Ergebnis der Integration ergibt die Gleichung 31 und dabei ist I eine Identitätsmatrix (identity matrix) mit der Dimension der Transfermatrix A:

Figure DE102014212182A1_0028
The result of the integration yields Equation 31, where I is an identity matrix with the dimension of the transfer matrix A:
Figure DE102014212182A1_0028

Auch unter der Annahme einer Volumenveränderung als Funktion der Zeit aufgrund des Volumenstromes kann mit der nachfolgenden Gleichung 32 der Temperaturvektor T am Ende des Vorganges bestimmt werden:

Figure DE102014212182A1_0029
Assuming a change in volume as a function of time due to the volume flow, the following equation 32 can be used to determine the temperature vector T at the end of the process:
Figure DE102014212182A1_0029

Aus dem Temperaturvektor T kann die Temperatur des Gases Tend am Ende des Vorganges bestimmt werden. Mit der Gleichung 32 wird somit Tend (End-Temperatur) als die End-Temperatur des Gases an Ende des Ladevorganges oder des Entladevorganges bestimmt. Die Prozesszeit tprocess gibt die Dauer des Entladevorganges oder Ladevorganges des Druckspeichers 27 an. From the temperature vector T, the temperature of the gas T end can be determined at the end of the process. Thus, with Equation 32, T end is determined as the end temperature of the gas at the end of the charging or discharging process. The process time t process gives the duration of the discharge process or charging of the pressure accumulator 27 at.

In einer zweiten Lösungsmöglichkeit wird die Transfermatrix A veränderlich während der Volumenveränderung mit der Prozesszeit tprocess angenommen und hierfür ergibt sich die nachfolgende bereits bekannte Gleichung 24: T(t)´ = A·T(t) + B·U(t) (Gl. 24) In a second possible solution, the transfer matrix A is assumed to be variable during the change in volume with the process time t process , and this results in the following already known equation 24: T (t) '= A * T (t) + B * U (t) (equation 24)

Die Lösung hierfür bei der veränderlichen Transfermatrix A wird mit der Gleichung 33 angegeben:

Figure DE102014212182A1_0030
The solution to this with the variable transfer matrix A is given by Equation 33:
Figure DE102014212182A1_0030

Dabei ist

Figure DE102014212182A1_0031
die Zustandsveränderungsmatrix (state transition matrix).It is
Figure DE102014212182A1_0031
the state transition matrix.

Die Temperatur Tend des Gases am Ende des Vorganges kann aus dem Temperaturvektor T entnommen werdenThe temperature T end of the gas at the end of the process can be taken from the temperature vector T

Hinsichtlich weiterer mathematischer Details, insbesondere zu den oben beschriebenen ersten und zweiten Lösungsvorschlägen für die P-Modellberechnung, wird auf die einschlägige mathematische Literatur verwiesen, beispielsweise Schultz, D. G., and Melsa J. L, State Functions and Linear Control Systems, McGraw-Hill, New York NY, 1967; Reid J. G. Linear System Fundamentals, McGraw-Hill, New York NY, 1983 ; Lueberger D. G., Introdction to Dynamic Systems, Theory, Models, and Applications, John Wiley and Sons Inc., New York NY, 1979 ; Dahleh, M, Dahleh, M. and Verghese, G., Lectures on Dynamic Systems and Control, Massachuasetts Institute of Technology, Department of Engineering and Computer Science.With regard to further mathematical details, in particular to the above-described first and second proposed solutions for the P-model calculation, reference is made to the relevant mathematical literature, for example Schultz, DG, and Melsa J.L, State Functions and Linear Control Systems, McGraw-Hill, New York NY, 1967; Reid JG Linear System Fundamentals, McGraw-Hill, New York NY, 1983 ; Lueberger DG, Introdiction to Dynamic Systems, Theory, Models, and Applications, John Wiley and Sons Inc, New York NY, 1979 ; Dahleh, M., Dahleh, M. and Verghese, G., Lectures on Dynamic Systems and Control, Massachusetts Institute of Technology, Department of Engineering and Computer Science.

Für eine polytrope Zustandsänderung bzw. ein polytropisches System gilt: TVn-1 = C For a polytropic change of state or a polytropic system: TV n-1 = C

Dabei ist C konstant und n ist der Polytropenexponent.Where C is constant and n is the polytropic exponent.

Somit ergibt sich:

Figure DE102014212182A1_0032
oder
Figure DE102014212182A1_0033
This results in:
Figure DE102014212182A1_0032
or
Figure DE102014212182A1_0033

Der Polytropenexponent n kann somit mit der ersten oder zweiten Lösungsmöglichkeit für eine polytrope Zustandsänderung mit den obigen Poissonschen Gleichungen 34 und 35 genauer berechnet werden als unter Annahme, dass eine isentrope Zustandsänderung vorliegt, d. h. dass ein adiabatisches System vorhanden ist. Die aktuelle Ist-Temperatur Tcurr des Gases wird mit der Modellberechnung bestimmt, kann jedoch auch mit Temperatursensor 48 erfasst werden, beispielsweise wenn keine vorhergehende starke Veränderung des Volumens des Gasraumes 46 vorhanden war, d. h. die Temperatur des Gases im Wesentlichen konstant gewesen ist. Die End-Temperatur Tend des Gases wird mit der P-Modellberechnung bestimmt bzw. berechnet. Das Ist-Volumen Vcurr des Gases wird mit der Modellberechnung bzw. den hieraus abgeleiteten Größen berechnet, sofern die Ist-Temperatur Tcurr mit der Modellberechnung bestimmt worden ist. Das End-Volumen Vend wird von der Recheneinheit 39 unter Berücksichtigung der Anforderungen des Antriebsstranges 1 und der Bauart des Druckspeichers 27 bestimmt. Für eine isentrope Zustandsänderung mit Luft als dem Gas in dem Gasraum 46 χ als die adiabatische Konstante 1,4. Bei einer isothermen Zustandsänderung ist der Polytropenexponent n = 1. Mit obiger Gleichung 35 kann somit für den Druckspeicher 27 beispielsweise ein Polytropenexponent n zwischen 1 und 1,4 berechnet werden. Der berechnete Polytropenexponent n kann auch zwischen 0 und 1 liegen.The polytropic exponent n can thus be more accurately calculated with the first or second polytopic state change approach with the above Poisson equations 34 and 35 than assuming that there is an isentropic state change, ie, that an adiabatic system is present. The current actual temperature T curr of the gas is determined by the model calculation, but can also be used with a temperature sensor 48 be detected, for example, if no previous major change in the volume of the gas space 46 was present, that is, the temperature of the gas has been substantially constant. The final temperature T end of the gas is determined or calculated using the P model calculation. The actual volume V curr of the gas is calculated using the model calculation or the variables derived therefrom, provided that the actual temperature T curr has been determined with the model calculation. The end volume V end is from the arithmetic unit 39 taking into account the requirements of the drive train 1 and the design of the pressure accumulator 27 certainly. For an isentropic state change with air as the gas in the gas space 46 χ as the adiabatic constant 1,4. In an isothermal state change, the polytropic exponent n = 1. Equation 35 above can thus be used for the pressure accumulator 27 For example, a polytropic exponent n between 1 and 1.4 can be calculated. The calculated polytropic exponent n can also be between 0 and 1.

Edischarge ist die entnehmbare Energie bis zu dem Volumen Vend des Gasraumes 46 und Echarge ist die zuführbare bzw. speicherbare Energie bis zu dem Volumen Vend des Gasraumes 46. Bei einem Entladevorgang wird das Volumen des Gasraumes 46 vergrößert, d. h. Vend ist größer als Vcurr. Bei einem Ladevorgang wird das Volumen des Gasraumes 46 verkleinert, d. h. Vend ist kleiner als Vcurr. Somit kann für eine polytrope Zustandsänderung unter Berücksichtigung von Wärmeübertragung von dem Druckspeicher 27 zu der Umgebung env und umgekehrt genauer mit den nachfolgenden Poissonschen Gleichungen für den Druckspeicher 27 mit dem Polytropenexponenten n die entnehmbare und zuführbare Energie berechnet werden:

Figure DE102014212182A1_0034
E discharge is the extractable energy up to the volume V end of the gas space 46 and E charge is the deliverable or storable energy up to the volume V end of the gas space 46 , During a discharge process, the volume of the gas space 46 increased, ie V end is greater than V curr . During a charging process, the volume of the gas space 46 reduced, ie V end is less than V curr . Thus, for a polytropic state change taking into account heat transfer from the pressure accumulator 27 to the environment env, and vice versa, in more detail with the following Poisson equations for the pressure accumulator 27 with the polytropic exponent n the extractable and deliverable energy can be calculated:
Figure DE102014212182A1_0034

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Antriebsstranges 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die von der Recheneinheit 39 ausgeführte Modellberechnung ermöglicht es, die aktuelle Modell-Temperatur Tg des Gases mit einer geringen zeitlichen Verzögerung bezüglich der Ist-Temperatur des Gases zu bestimmen, so dass der Nachteil der großen zweiten zeitlichen Verzögerung des Temperatursensors 48 im Wesentlich aufgehoben ist und damit das aktuelle Volumen des Gases als das Ist-Volumen und damit der Ladezustand des Druckspeichers 27 mit einer hohen Genauigkeit zu der aktuellen Zeit bestimmt werden kann. In der P-Modellberechnung wird für einen zukünftigen Ladevorgang und/oder Entladevorgang des Druckspeichers 27 von einer polytropen Zustandsänderung ausgegangen und für einen zukünftigen Ladevorgang oder Entladevorgang ein Polytropenexponent berechnet. Mit dem aus der P-Modellberechnung bestimmten Polytropenexponent kann die dem Druckspeicher 27 in einem Ladevorgang zuführbare Energie und die in einem Entladevorgang entnehmbare Energie genauer bestimmt werden. In Abhängigkeit hiervon kann der Antriebsstrang 1 optimiert und besser gesteuert und geregelt werden.Overall, with the inventive method for controlling and / or regulating the drive train 1 significant benefits. The of the arithmetic unit 39 Carried out model calculation makes it possible to determine the current model temperature T g of the gas with a small time delay with respect to the actual temperature of the gas, so that the disadvantage of the large second time delay of the temperature sensor 48 is essentially canceled and thus the current volume of the gas as the actual volume and thus the state of charge of the pressure accumulator 27 can be determined with a high accuracy at the current time. In the P model calculation is for a future charging and / or discharging the accumulator 27 assumes a polytropic state change and calculates a polytropic exponent for a future charge or discharge. With the from the P-model calculation specific polytropic exponent can the pressure accumulator 27 energy that can be supplied in a charging process and the energy that can be removed in a discharging process can be determined more accurately. Depending on this, the powertrain 1 optimized and better controlled and regulated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • CH 405934 [0005] CH 405934 [0005]
  • DE 2733870 C2 [0006] DE 2733870 C2 [0006]
  • DE 19542427 A1 [0007] DE 19542427 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Schultz, D. G., and Melsa J. L, State Functions and Linear Control Systems, McGraw-Hill, New York NY, 1967; Reid J. G. Linear System Fundamentals, McGraw-Hill, New York NY, 1983 [0124] Schultz, DG, and Melsa J.L, State Functions and Linear Control Systems, McGraw-Hill, New York NY, 1967; Reid JG Linear System Fundamentals, McGraw-Hill, New York NY, 1983 [0124]
  • Lueberger D. G., Introdction to Dynamic Systems, Theory, Models, and Applications, John Wiley and Sons Inc., New York NY, 1979 [0124] Lueberger DG, Introdiction to Dynamic Systems, Theory, Models, and Applications, John Wiley and Sons Inc, New York NY, 1979 [0124]

Claims (15)

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges (1) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Druckspeicher (4, 27, 51) mit je einem Gasraum (46) und je einem Hydraulikflüssigkeitsraum (45) mit den Schritten: – Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) reduziert wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases erhöht wird und/oder – Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), so dass ein Gasvolumen in dem Druckspeicher (4, 27, 51) erhöht wird und die Ist-Temperatur und der Ist-Druck des Gases reduziert wird, – Erfassen eines Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) mit wenigstens einem Drucksensor (47), – Bestimmen einer Ist-Temperatur des Gases, – Berechnen des Ist-Volumens des Gases mit der bestimmten Ist-Temperatur des Gases und dem Mess-Druck des Gases, – Berechnen der dem Druckspeicher (4, 27, 51) zuführbaren Energie durch eine Reduzierung des Gasvolumens in dem Druckspeicher (4, 27, 51) von dem Ist-Volumen bis zu einem End-Volumen des Gases für einen zukünftigen Ladevorgang des Druckspeichers (4, 27, 51) und/oder Berechnen der dem Druckspeicher (4, 27, 51) entnehmbaren Energie durch eine Erhöhung des Gasvolumens in dem Druckspeicher (4, 27, 51) von dem Ist-Volumen bis zu einem End-Volumen des Gases für einen zukünftigen Endladevorgang des Druckspeichers (4, 27, 51), dadurch gekennzeichnet, dass mit einer P-Modellberechnung der Polytropenexponent des Druckspeichers (4, 27, 51) berechnet wird und mit dem berechneten Polytropenexponent die dem Energiespeicher (4, 27, 51) zuführbare oder entnehmbare Energie berechnet wird.Method for controlling and / or regulating a drive train ( 1 ) for a motor vehicle with at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) each with a gas space ( 46 ) and one hydraulic fluid space each ( 45 ) comprising the steps of: - introducing a hydraulic fluid into the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ), so that a gas volume in the accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is reduced and the actual temperature and the actual pressure of the gas is increased and / or - discharging a hydraulic fluid from the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ), so that a gas volume in the accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is increased and the actual temperature and the actual pressure of the gas is reduced, - detecting a measuring pressure of the gas in the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) with at least one pressure sensor ( 47 ), - determining an actual temperature of the gas, - calculating the actual volume of the gas with the determined actual temperature of the gas and the measuring pressure of the gas, - calculating the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) deliverable energy by reducing the volume of gas in the accumulator ( 4 . 27 . 51 ) from the actual volume up to a final volume of the gas for a future charging process of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) and / or calculating the accumulator ( 4 . 27 . 51 ) removable energy by increasing the volume of gas in the accumulator ( 4 . 27 . 51 ) from the actual volume up to an end volume of the gas for a future discharge of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ), characterized in that with a P-model calculation of the polytropic exponent of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) and with the calculated polytropic exponent the energy storage ( 4 . 27 . 51 ) energy that can be supplied or removed is calculated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Druckspeicher (4, 27, 51) zuführbare oder entnehmbare Energie mit dem berechneten Polytropenexponenten, dem Mess-Druck des Gases, dem Ist-Volumen des Gases und dem End-Volumen des Gases berechnet wird, insbesondere mit einer Gleichung, vorzugsweise der Poissonschen Gleichung.Method according to claim 1, characterized in that the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is calculated with the calculated Polytropenexponenten, the measured pressure of the gas, the actual volume of the gas and the final volume of the gas, in particular with an equation, preferably the Poisson equation. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem End-Volumen des Gases zugeordnete End-Temperatur des Gases mit der P-Modellberechnung ermittelt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that an end volume of the gas associated with the end temperature of the gas is determined with the P-model calculation. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der P-Modellberechnung der Polytropenexponent mit der Mess-Temperatur, der End-Temperatur, dem Ist-Volumen und dem End-Volumen berechnet wird, insbesondere mit einer Gleichung.A method according to claim 3, characterized in that in the P-model calculation of the polytropic exponent is calculated with the measuring temperature, the end temperature, the actual volume and the end volume, in particular with an equation. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der P-Modellberechnung die Prozesszeit des zukünftigen Ladevorganges und/oder Entladevorganges während des Einleitens oder Ausleitens von Hydraulikflüssigkeit von dem Ist-Volumen bis zu dem End-Volumen bestimmt wird und/oder bei der P-Modellberechnung die Umgebungstemperatur, insbesondere erfasst von einem Umgebungstemperatursensor (54), berücksichtigt wird, insbesondere für die Berechnung der End-Temperatur und/oder die P-Modellberechnung jeweils für einen Ladevorgang oder Entladevorgang des Druckspeicher (4, 27, 51) durchgeführt wird und/oder für mehrere Ladevorgänge und/oder Entladevorgänge mehrere P-Modellberechnungen durchgeführt werden und/oder die einem Ladevorgang und/oder Entladevorgang zugeordnete P-Modellberechnung vor dem Beginn des Ladevorganges und/oder Entladevorganges durchgeführt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the P-model calculation, the process time of the future charging and / or discharging during the introduction or discharge of hydraulic fluid from the actual volume to the final volume is determined and / or in the P model calculation, the ambient temperature, in particular detected by an ambient temperature sensor ( 54 ), in particular for the calculation of the final temperature and / or the P-model calculation in each case for a charging process or discharging process of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) and / or several P-model calculations are carried out for a plurality of loading operations and / or unloading operations and / or the P-model calculation associated with a loading operation and / or unloading operation is carried out before the start of the loading operation and / or unloading operation. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der P-Modellberechnung die Prozesszeit aus einem angenommenen konstanten Volumenstrom des Einleitens oder Ausleitens von Hydraulikflüssigkeit während der Prozesszeit von dem Ist-Volumen bis zu dem End-Volumen des Gases und dem Betrag der Differenz des Ist-Volumens und des End-Volumens des Gases bestimmt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the P-model calculation, the process time from an assumed constant volume flow of introducing or discharging hydraulic fluid during the process time of the actual volume up to the End-volume of the gas and the amount of difference between the actual volume and the final volume of the gas is determined. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der P-Modellberechnung, insbesondere für die Berechnung der End-Temperatur, der Druckspeicher (27), insbesondere die Wandung (42) und/oder die Hydraulikflüssigkeit und/oder ein Trennelement (52), in fiktive Teilelemente (w1, o1) unterteilt wird und die P-Modellberechnung mit den fiktiven Teilelementen (w1, o1) getrennt durchgeführt wird. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the P-model calculation, in particular for the calculation of the end temperature, the pressure accumulator ( 27 ), in particular the wall ( 42 ) and / or the hydraulic fluid and / or a separating element ( 52 ), is subdivided into notional subelements (w1, o1) and the P model computation with the notional subelements (w1, o1) is carried out separately. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem End-Volumen des Gases zugeordnete End-Temperatur des Gases mit der P-Modellberechnung ermittelt wird indem die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität des Druckspeichers (4, 27, 51) während der Prozesszeit als konstant angenommen wird und die konstante Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität des Druckspeichers (4, 27, 51) bei der P-Modellberechnung berücksichtigt wird.Method according to one or more of Claims 3 to 7, characterized in that the end temperature of the gas associated with the final volume of the gas is determined by the P model calculation by the heat conductivity and / or the heat capacity of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is assumed to be constant during the process time and the constant heat conductivity and / or heat capacity of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is taken into account in the P-model calculation. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem End-Volumen des Gases zugeordnete End-Temperatur des Gases mit der P-Modellberechnung ermittelt wird indem die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität des Druckspeichers (4, 27, 51) während der Prozesszeit in Abhängigkeit von der Prozesszeit und/oder in Abhängigkeit von dem ein- oder ausleiteten Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird und die variable Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität des Druckspeichers (4, 27, 51) bei der P-Modellberechnung berücksichtigt wird.Method according to one or more of Claims 3 to 7, characterized in that the end temperature of the gas associated with the final volume of the gas is determined by the P model calculation by the heat conductivity and / or the heat capacity of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is determined during the process time as a function of the process time and / or as a function of the volume of hydraulic fluid introduced or discharged, and the variable heat conductivity and / or heat capacity of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is taken into account in the P-model calculation. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das End-Volumen das tatsächliche maximale oder minimale Volumen des Gases ist und/oder die Stoffmenge des Gases in dem Druckspeicher (4, 27, 51) beim Laden und Entladen konstant gehalten wird. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the final volume is the actual maximum or minimum volume of the gas and / or the molar amount of the gas in the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is kept constant during loading and unloading. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Mess-Druckes des Gases in dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) mit dem wenigstens einem Drucksensor (47) mit einer ersten zeitlichen Verzögerung zu einem in Abhängigkeit von der Zeit variablen Ist-Druck des Gases durchgeführt wird und/oder eine Anfangs-Temperatur des Gases bestimmt wird und eine Umgebungstemperatur an dem Druckspeicher (4, 27, 51) bestimmt wird und die Temperatur der in den Druckspeicher (4, 27, 51) eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird und mit der Anfangs-Temperatur des Gases, der Umgebungstemperatur an dem Druckspeicher (4, 27, 51), dem Mess-Druck des Gases und der Temperatur der in den Druckspeicher (4, 27, 51) eingeleiteten und/oder ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit eine Modellberechnung ausgeführt wird und mit der Modellberechnung eine Modell-Temperatur des Gases als die Ist-Temperatur des Gases berechnet wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the detection of the measuring pressure of the gas in the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) with the at least one pressure sensor ( 47 ) is performed with a first time delay to a variable depending on the time actual pressure of the gas and / or an initial temperature of the gas is determined and an ambient temperature at the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) and the temperature of the pressure in the accumulator ( 4 . 27 . 51 ) introduced and / or discharged hydraulic fluid is determined and with the initial temperature of the gas, the ambient temperature at the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ), the measuring pressure of the gas and the temperature of the pressure in the accumulator ( 4 . 27 . 51 ) introduced and / or discharged hydraulic fluid, a model calculation is performed and the model calculation a model temperature of the gas is calculated as the actual temperature of the gas. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der berechneten zuführbaren und/oder entnehmbaren Energie des Druckspeichers (4, 27, 51) der Antriebsstrang (1) gesteuert und/oder geregelt wird, insbesondere das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) und/oder das Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) in Abhängigkeit von der berechneten zuführbaren und/oder entnehmbaren Energie des Druckspeichers (4, 27, 51) gesteuert und/oder geregelt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in dependence on the calculated feedable and / or removable energy of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) the drive train ( 1 ) is controlled and / or regulated, in particular the introduction of the hydraulic fluid into the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) and / or the discharge of the hydraulic fluid from the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) in dependence on the calculated deliverable and / or removable energy of the pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) is controlled and / or regulated. Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – wenigstens eine hydraulische Pumpe (19) und wenigstens einen hydraulischen Motor (20) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, – wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51), dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren gemäß einem oder mehrere der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.Powertrain ( 1 ) for a motor vehicle, comprising - at least one hydraulic pump ( 19 ) and at least one hydraulic motor ( 20 ) for the conversion of mechanical energy into hydraulic energy and vice versa, - at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ), characterized in that a method according to one or more of the preceding claims is executable. Antriebsstrang nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Pumpe (19) und ein hydraulischer Motor (20) von einer Schrägscheibenmaschine (15, 18) gebildet ist, insbesondere der Antriebsstrang (1) zwei Schrägscheibenmaschinen (15, 18) umfasst, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe (22) fungieren, und/oder der Antriebsstrang (1) zwei Druckspeicher (4, 27, 51) als Hochdruckspeicher (28) und Niederdruckspeicher (29) umfasst und/oder der wenigstens eine Druckspeicher (4, 27, 51) als ein Kolbenspeicher (4) und/oder ein Blasenspeicher (51) ausgebildet ist.Drive train according to claim 13, characterized in that a hydraulic pump ( 19 ) and a hydraulic motor ( 20 ) from a swashplate machine ( 15 . 18 ), in particular the drive train ( 1 ) two swashplate machines ( 15 . 18 ), which are hydraulically connected to each other and as a hydraulic transmission ( 22 ), and / or the powertrain ( 1 ) two accumulators ( 4 . 27 . 51 ) as a high-pressure accumulator ( 28 ) and low-pressure accumulator ( 29 ) and / or the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) as a piston accumulator ( 4 ) and / or a bladder memory ( 51 ) is trained. Antriebsstrang nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Druckspeicher (4, 27, 51) je einen Temperatursensor (48) zur Erfassung der Anfangs-Temperatur und/oder der Mess-Temperatur des Gases und je einen Drucksensor (47) zur Erfassung eines Mess-Druckes des Gases umfasst und/oder der Antriebsstrang 81) einen Umgebungs-Temperatursensor (54) zur Erfassung der Umgebungstemperatur an dem Druckspeicher (27) umfasst und/oder der Antriebsstrang (1) einen Hydraulik-Temperatursensor (54) zur Erfassung der in den Druckspeicher (27) ein- und ausgeleiteten Hydraulikflüssigkeit umfasst und/oder der Antriebsstrang (1) eine Recheneinheit (39) mit einem Rechner (40) und einem Datenspeicher (41) umfasst.Drive train according to claim 13 or 14, characterized in that the at least one pressure accumulator ( 4 . 27 . 51 ) one temperature sensor each ( 48 ) for detecting the initial temperature and / or the measuring temperature of the gas and a respective pressure sensor ( 47 ) for detecting a measuring pressure of the gas and / or the drive train 81 ) an ambient temperature sensor ( 54 ) for detecting the ambient temperature at the accumulator ( 27 ) and / or the drive train ( 1 ) a hydraulic temperature sensor ( 54 ) for detecting the pressure in the accumulator ( 27 ) comprises and / or the hydraulic drive fluid and / or the drive train ( 1 ) a computing unit ( 39 ) with a computer ( 40 ) and a data memory ( 41 ).
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