DE102014225363A1 - Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges (1) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Druckspeicher (4, 27, 51) mit je einem Gasraum und je einem Hydraulikflüssigkeitsraum 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, 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 zukünftigen Volumenveränderung des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases in dem Druckspeicher (4, 27, 51) für eine vorgegebenen Druckänderung des Gases von dem Ist-Druck des Gases zu einem Soll-Druck des Gases für einen zukünftigen Ladevorgang oder Entladevorgang des Druckspeichers (4, 27, 51), wobei mit einer P-Modellberechnung der Polytropenexponent des Druckspeichers (4, 27, 51) berechnet wird und mit dem berechneten Polytropenexponent die zukünftigen Volumenveränderung des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases berechnet wird.

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 10.
  • Stand der Technik
  • Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor weisen einen Antriebsstrang zur Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor auf wenigstens ein Antriebsrad auf. Dabei sind im Allgemeinen an dem Kraftfahrzeug zwei Antriebsräder mittels eines Differentialgetriebes angetrieben. Der Verbrennungsmotor stellt mit einer Motorwelle mechanische Energie zur Verfügung und mittels eines Leistungsverzweigungsgetriebes kann diese mechanische Energie von der Motorwelle auf eine erste und zweite Abtriebswelle an dem Leistungsverzweigungsgetriebe aufgeteilt werden. Dabei treibt die erste Abtriebswelle einen mechanischen Antriebsteilstrang des Antriebsstranges an, bei welchem die mechanische Energie ausschließlich mechanisch auf das wenigstens eine Antriebsrad bzw. das Differentialgetriebe übertragen wird. Die zweite Antriebswelle treibt einen hydraulischen Antriebsteilstrang an und in den hydraulischen Antriebsteilstrang ist ein hydraulisches Getriebe integriert bzw. eingebaut, so dass an dem hydraulischen Antriebsteilstrang die Übertragung der mechanischen Energie auch hydraulisch ausgeführt wird. Zum Betrieb des hydraulischen Getriebes ist eine Pumpe erforderlich, welche von der zweiten Abtriebswelle angetrieben ist, sowie ein hydraulischer Motor, welcher mit einer Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe angetrieben ist. Der hydraulische Motor treibt seinerseits mit einer Antriebswelle an dem hydraulischen Motor bzw. einer Hydraulikgetriebantriebswelle das Differentialgetriebe bzw. das wenigstens eine Antriebsrad an. Ferner weist der Antriebsstrang einen Druckspeicher zur Druckspeicherung von hydraulischer Energie auf. Mit der von der zweiten Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes 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.
  • 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 verändern 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.
  • Das Volumen des Gases gibt den Ladezustand des Druckspeichers an. Zum Laden bzw. Zuführen von Energie ist der Druck des Gases in dem Druckspeicher zu erhöhen und zum Entladen bzw. Entnehmen von Energie ist der Druck des Gases in dem Druckspeicher zu verkleinern. Der Druckspeicher weist im Allgemeinen bauartbedingt einen maximalen und minimalen Druck auf und im Betrieb ist der Druck zwischen dem maximalen und minimalen Druck zu halten. Im Betrieb des Druckspeichers wird zum Laden des Druckspeichers eine Erhöhung des Druckes von einem Ist-Druck, erfasst von dem Drucksensor, auf einen Soll-Druck in einer bestimmten Zeit von einer Recheneinheit vorgegeben als Druckdifferenz dpsoll in der Zeit dt und umgekehrt. Umgekehrt wird dies zum Entladen ausgeführt. Als thermodynamische Compliance ist es erforderlich, hieraus die Volumenveränderung dVsoll des Gases in der Zeit dt zu berechnen. Die Volumenveränderung dVsoll als Volumenverkleinerung des Gases entspricht dem Volumen an Hydraulikflüssigkeit, welche in den Druckspeicher einzuleiten ist. Bei einer Volumenverkleinerung des Gases ist Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher einzuleiten und bei einer Volumenvergrößerung des Gases ist Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher auszuzuleiten. Je genauer die erforderliche Volumenveränderung dVsoll des Gases berechnet werden kann, desto besser und energetisch optimierter kann der Druckspeicher und der Antriebsstrang betrieben werden.
  • Die CH 405 934 zeigt eine Schrägscheibenaxialkolbenpumpe, deren nicht umlaufender Zylinderblock zum Verändern der Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck längs verschiebbar ist, wobei an dem durch eine Feder in Richtung der Erhöhung der Fördermenge gedrückten Zylinderblock eine Steuerschiebereinheit mit einem Schieberkolben befestigt ist.
  • Die DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen.
  • Die DE 195 42 427 A1 zeigt ein hydrostatisches Antriebssystem für ein hydrostatisch betriebenes Fahrzeug.
  • Aus der DE 10 2013 215 862 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Antriebsstranges bekannt. Es werden ein Mess-Druck und eine Mess-Temperatur eines Gases in einem Druckspeicher erfasst und eine Modell-Temperatur des Gases berechnet und hieraus der Ladezustand des Druckspeichers bestimmt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • 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 zukünftigen Volumenveränderung des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases in dem Druckspeicher für eine vorgegebene Druckänderung des Gases von dem Ist-Druck des Gases zu einem Soll-Druck des Gases für einen zukünftigen Ladevorgang oder Entladevorgang des Druckspeichers, wobei mit einer P-Modellberechnung der Polytropenexponent des Druckspeichers berechnet wird und mit dem berechneten Polytropenexponent die zukünftigen Volumenveränderung des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases berechnet wird. Für die Berechnung der Volumenänderung des Gases in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Druckänderung des Gases, d. h. einer vorgegebenen Ladeänderung des Druckspeichers, wird somit eine polytrope Zustandsänderung angenommen, so dass dadurch die Volumenänderung des Gases in dem Druckspeicher genau berechnet werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die zukünftigen Volumenveränderung des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases in Abhängigkeit von dem berechneten Polytropenexponenten und/oder dem Mess-Druck des Gases und/oder der vorgegebenen Druckänderung des Gases von dem Ist-Druck des Gases zu einem Soll-Druck des Gases berechnet, insbesondere mit einer Gleichung.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird die zukünftigen Volumenveränderung des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases mit der Gleichung
    Figure DE102014225363A1_0002
    berechnet.
  • In einer zusätzlichen Variante wird bei der P-Modellberechnung der Wärmeverlust Qg und/oder die Volumenänderungsarbeit W des Gases, insbesondere aus einem vorhergehenden Berechnungsschnitt oder Iterationsschritt, berücksichtigt.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform wird bei der P-Modellberechnung der Wärmeverlust Qg des Gases und/oder die Masse m des Gases und/oder die spezifische Wärmekapazität cp des Gases, vorzugsweise pro Masseneinheit, und/oder die Temperaturänderung ∆Tg des Gases und/oder der Druck p des Gases und/oder die Veränderung des Volumens ∆Vg des Gases, insbesondere aus einem Berechnungs- oder Iterationsschritt, vorzugsweise aus einer Modellberechnung, berücksichtigt.
  • Zweckmäßig werden für mehrere Ladevorgänge und/oder Entladevorgänge und/oder mehrere Iterationsschritte 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 einer weiteren Ausgestaltung wird die Stoffmenge des Gases in dem Druckspeicher beim Laden und Entladen konstant gehalten und/oder das Verfahren wird für einen Hochdruckspeicher des Antriebsstranges ausgeführt. Insbesondere für den Hochdruckspeicher ist das Verfahren sinnvoll, weil die hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher gespeichert ist und damit die Volumenveränderung die Veränderung des Ladezustandes bestimmt.
  • 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 einer ergänzenden Variante wird in Abhängigkeit von der berechneten zukünftigen Volumenveränderung dVSoll des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases der Antriebsstrang gesteuert und/oder geregelt, insbesondere das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher und/oder das Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher in Abhängigkeit von der berechneten zukünftigen Volumenveränderung dVSoll des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases gesteuert und/oder geregelt. Bei einer berechneten Volumenverkleinerung des Gases um ein bestimmtes Volumen wird von einer Schrägscheibenmaschine dieses bestimmte Volumen an Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher eingeleitet und bei einer berechneten Volumenvergrößerung des Gases um ein bestimmtes Volumen wird von der Schrägscheibenmaschine dieses bestimmte Volumen an Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher ausgeleitet.
  • In einer ergänzenden Variante wird für die Modellberechnung 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 einer weiteren Ausführungsform wird für die Modellberechnung 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 einer weiteren Ausgestaltung wird der Druckspeicher, insbesondere die Wandung und/oder die Hydraulikflüssigkeit und/oder ein Trennelement, in fiktive Teilelemente unterteilt und die 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 abzubilden.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform wird bei der Modellberechnung eine Wandung des Druckspeichers in fiktive Teilwandungselemente unterteilt und die Modellberechnung wird an den Teilwandungselementen getrennt durchgeführt und/oder bei der Modellberechnung ein Hydraulikflüssigkeitsraum des Druckspeichers mit der Hydraulikflüssigkeit in fiktive Teilhydraulikelemente unterteilt wird und die Modellberechnung an den Teilhydraulikelementen getrennt durchgeführt wird und/oder bei der Modellberechnung ein Trennelement zwischen dem Hydraulikflüssigkeitsraum mit Hydraulikflüssigkeit und einem Gasraum mit dem Gas in fiktive Teiltrennelemente unterteilt wird und die Modellberechnung an den Teiltrennelementen getrennt durchgeführt wird.
  • Zweckmäßig wird bei der 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 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 einer weiteren Ausführungsform werden in der 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 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 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 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 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 unterschiedliche Parameter des Druckspeichers zur genauen Berechnung der Modell-Temperatur und/oder der entnehmbaren und/oder zuführbaren Energie.
  • 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 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 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine hydraulische Pumpe und wenigstens einen hydraulischen Motor zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei mit dem Antriebsstrang ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist eine hydraulische Pumpe und ein hydraulischer Motor von einer Schrägscheibenmaschine gebildet, insbesondere umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren, und/oder der Antriebsstrang zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher umfasst und/oder der wenigstens eine Druckspeicher als ein Kolbenspeicher und/oder ein Blasenspeicher ausgebildet ist.
  • In einer 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 einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Antriebsstrang einen mechanischen und hydraulischen Antriebsteilstrang.
  • 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.
  • 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.
  • Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 einen stark vereinfachte Darstellung eines Antriebsstranges,
  • 2 einen Längsschnitt eines Kolbenspeichers,
  • 3 eine Seitenansicht eines Blasenspeichers und
  • 4 einen Längsschnitt des Blasenspeichers gemäß 3.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Ein in 1 dargestellter Antriebsstrang 1 dient zur Kraftübertragung bzw. zur Übertragung von mechanischer Energie von einem Verbrennungsmotor 5 mit Hubkolben 6 zu zwei Antriebsrädern 32 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Der Antriebsstrang 1 ist dabei in einem mechanischen Antriebsteilstrang 2 unterteilt und in einen hydraulischen Antriebsteilstrang 3 mit einem hydraulischen Getriebe 22 in dem mechanische Energie in hydraulische Energie umgewandelt wird und umgekehrt.
  • Eine Motorwelle 7 des Verbrennungsmotors 5 treibt eine Antriebswelle 10 eines Leistungsverzweigungsgetriebes 8, z. B. eines Planetengetriebes 9 an. Das Planetengetriebe 9 treibt mit der von der Motorwelle 7 auf das Leistungsverzweigungsgetriebe 8 übertragenen mechanischen Energie eine erste Abtriebswelle 11 und eine zweite Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 an. Die erste Abtriebswelle 11 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 treibt den mechanischen Antriebsteilstrang 2 mit einem nicht dargestellten mechanischen Getriebe und die zweite Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 treibt den hydraulischen Antriebsteilstrang 3 an. Der mechanische Antriebsteilstrang 2 weist neben der ersten Abtriebswelle 11 eine erste Kupplung 13 auf mit welcher eine Übertragungswelle 34 verbunden ist. Dadurch kann bei einer eingekuppelten ersten Kupplung 13 die mechanische Energie von der ersten Abtriebswelle 11 auf die Übertragungswelle 34 des ersten mechanischen Antriebsteilstranges 2 übertragen werden und von dieser auf eine mechanische Kopplungseinheit 30. Bei einer ausgekuppelten ersten Kupplung 13 ist mit einer ersten Festsetzeinrichtung 37 die erste Abtriebswelle 11 festgehalten, so dass die gesamte mechanische Energie von dem Planetengetriebe 9 auf die zweite Abtriebswelle 12 übertragen wird. Die mechanische Kopplungseinheit 30 führt die mechanische Energie von dem mechanischen Antriebsteilstrang 2, d. h. der Übertragungswelle 34 und einer Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 zusammen. Dabei ist die mechanische Kopplungseinheit 30 mit Zahnrädern beispielsweise dahingehend ausgebildet, dass die Übertragungswelle 34 des mechanischen Antriebsteilstranges 2 und die Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 das gleiche Drehzahlverhältnis aufweisen. Von der mechanischen Kopplungseinheit 30 wird mit der Übertragungswelle 34 als Differential-Antriebswelle 35 die mechanische Energie auf ein Differentialgetriebe 31 angetrieben. Das Differentialgetriebe 31 treibt durch zwei Radwellen 33 jeweils ein Antriebsrad 32 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges an.
  • Der hydraulische Antriebsteilstrang 3 wird von der zweiten Abtriebswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 8 angetrieben. Dabei kann in analoger Weise wie bei dem mechanischen Antriebsteilstrang 2 der Kraftfluss von der zweiten Abtriebswelle 12 zu einer Antriebswelle 17 einer ersten Schrägscheibenmaschine 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.
  • Die beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 weisen eine rotierende Zylindertrommel (nicht dargestellt) auf, in denen Kolben in Kolbenbohrungen axial beweglich sind. Ein Schrägscheibe bzw. eine Schwenkwiege der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 ist um einen Schwenkwinkel verschwenkbar und je größer der Schwenkwinkel ist, desto größer ist der förderbare Volumenstrom der Schrägscheibenmaschinen 15, 18 bei einer gleichen Drehzahl der Antriebswelle 17 und der Antriebswelle 21 bzw. Hydraulikgetriebeantriebswelle 21. Wird während des Betriebes des hydraulischen Getriebes 22 keine Hydraulikflüssigkeit in oder aus einem Druckspeicher 27 geleitet, weisen beide Schwenkwiegen der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 den gleichen Schwenkwinkel auf, da beide Schrägscheibenmaschinen 15, 18 identisch ausgebildet sind, d. h. insbesondere eine gleiche Anzahl von Kolbenbohrungen mit identischen Durchmessern in den Zylindertrommeln aufweisen und die Antriebswelle 17 und die Hydraulikantriebswelle 21 die gleiche Drehzahl aufweisen. Unterschiedliche Drehzahlen der Antriebswelle 17 und der Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 können mit unterschiedlichen Schwenkwinkeln der Schwenkwiegen der ersten und zweiten Schrägscheibenmaschine 15, 18 erreicht werden.
  • Bei einem Betrieb der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 ausschließlich als hydraulisches Getriebe 22 wird mit den beiden Hydraulikleitungen 24 hydraulische Energie von der ersten Schrägscheibenmaschine 15 zu der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 übertragen und je größer der Schwenkwinkel der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 ist, desto größer ist der Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit, welche von der ersten zu der zweiten Schrägscheibenmaschine 15, 18 strömt und umgekehrt und desto größer ist das Drehmoment an der Antriebswelle 17 und der Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 und umgekehrt. Durch ein Verändern des Schwenkwinkels von einem oder von beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 bei einem verschiedenen Schwenkwinkel der beiden Schrägscheibenmaschinen 15, 18 kann das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Antriebswelle 17 und der Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 verändert werden und zwar stufenlos, so dass dadurch ein stufenloses hydraulisches Getriebe 22 vorhanden ist.
  • In einem Rekuperationsbetrieb des Kraftfahrzeuges wird die mechanische Energie von den Antriebsrädern 32 auf die zweite Schrägscheibenmaschine 18 übertragen und in dieser in hydraulische Energie umgewandelt. Dabei kann mittels der beiden 3-Wegeventile 26 Hydraulikflüssigkeit während des Rekuperationsbetriebes von dem Niederdruckspeicher 29 in die zweiten Schrägscheibenmaschine 18 als Axialkolbenpumpe 19 und von dieser unter einem höheren Druck in den Hochdruckspeicher 28 eingeleitet werden, d. h. der Druck in dem Hochdruckspeicher 28 erhöht werden und dadurch hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher 28 gespeichert werden. Zum hydraulischen Antrieb des Kraftfahrzeuges wird umgekehrt die Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck von dem Hochdruckspeicher 28 zu der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 geleitet, welche hier als Axialkolbenmotor 20 fungiert und in mechanische Energie umgewandelt, so dass dadurch mit der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 als Axialkolbenmotor 20 die Hydraulikgetriebeantriebswelle 21 mechanisch angetrieben wird. Die Hydraulikflüssigkeit wird dabei anschließend von der zweiten Schrägscheibenmaschine 18 zu dem Niederdruckspeicher 29 geleitet.
  • Die beiden Antriebsräder 32 des Kraftfahrzeuges können dabei entweder ausschließlich von dem mechanischen Antriebsteilstrang 2 angetrieben werden, sofern die zweite Kupplung 14 ausgekuppelt ist, oder ausschließlich von dem hydraulischen Antriebsstrang 3 angetrieben werden, sofern die erste Kupplung 13 ausgekuppelt ist, wobei die jeweils andere Kupplung 13, 14 natürlich eingekuppelt ist. Darüber hinaus können die beiden Antriebsräder 32 auch gleichzeitig sowohl von dem mechanischen Antriebsstrang 2 als auch von dem hydraulischen Antriebsstrang 3 angetrieben werden, sofern beide Kupplungen 13, 14 eingekuppelt sind. Dabei kann während dieses Betriebes die zweite Schrägscheibenmaschine 18 entweder ausschließlich von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Schrägscheibenmaschine 15 angetrieben werden, so dass die zweite Schrägscheibenmaschine 18 ausschließlich mit mechanischer Energie von dem Verbrennungsmotor 5 angetrieben ist. Optional kann zusätzlich während dieses Betriebes die zweite Schrägscheibenmaschine 18 auch von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben werden, so dass dadurch die zweite Schrägscheibenmaschine 18 sowohl von mechanischer Energie aus dem Verbrennungsmotor 5 als auch von hydraulischer Energie aus dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben ist. In diesem letztgenannten Antriebsfall werden somit die beiden Antriebsräder 32 sowohl mit mechanischer Energie von dem Verbrennungsmotor 5 als auch mit hydraulischer Energie von dem Hochdruckspeicher 28 angetrieben.
  • Die beiden Druckspeicher 27 als Hochdruckspeicher 28 und als Niederdruckspeicher 29 sind beispielsweise als ein Kolbenspeicher 4 (2) oder ein Blasenspeicher 51 (3 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.
  • In 3 und 4 ist der 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 54 erfasst die Temperatur der Umgebung env an dem Blasenspeicher 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)
  • 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)
  • Es ist somit eine möglichst genaue Kenntnis des aktuellen Temperatur T bzw. Tg und des Druckes p des Gases in dem Gasraum 46 erforderlich, weil die Stoffmenge n des Gases und die molare Gaskonstante R konstant sind. Das Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit erfolgt dabei relativ schnell im Bereich von beispielsweise 5 bis 50 s, vorzugsweise 10 bis 20 s.
  • Der Drucksensor 47 erfasst als Mess-Druck den Ist-Druck mit einer ersten zeitlichen Verzögerung von ungefähr 0,01 s und der Temperatursensor 48 erfasst als Mess-Temperatur 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.
  • 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)
  • Hieraus ergibt sich mit der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase die nachfolgende Differentialgleichung für die Änderung der Enthalpie ∆H des Gases:
    Figure DE102014225363A1_0003
  • 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.
  • 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.
  • Der Druckspeicher 27 ist als ein Blasenspeicher 51 ausgebildet mit der Membran 44 als das 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.
  • 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.
  • 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 DE102014225363A1_0004
  • 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)
  • 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.
  • 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)
  • 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.
  • 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.
  • 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 DE102014225363A1_0005
  • 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 DE102014225363A1_0006
  • Gleichung 9 kann in die Gleichung 10 umgeschrieben werden:
    Figure DE102014225363A1_0007
  • 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 DE102014225363A1_0008
  • 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 DE102014225363A1_0009
  • 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.
  • 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.
  • Die Gleichung 12 kann in die nachfolgende Gleichung 13 umgeschrieben werden:
    Figure DE102014225363A1_0010
  • 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.
  • Die Gleichung 13 kann in die nachfolgende Gleichung 14 umgeformt werden:
    Figure DE102014225363A1_0011
  • In der nachfolgenden Gleichung 15 ist dToil_flow/dt aus Gleichung 14 in einer anderen Form geschrieben:
    Figure DE102014225363A1_0012
  • 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 DE102014225363A1_0013
  • 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, w5
  • Die Gleichung 16 kann in die nachfolgende Gleichung 17 umgeschrieben werden:
    Figure DE102014225363A1_0014
  • Die diagonalen Elemente der Inputmatrix B hinsichtlich der Wandung 42 bzw. Teilwandungselemente w1, w2, w3, w4, w5 wird mit den nachfolgenden Werten eingesetzt.
    Figure DE102014225363A1_0015
  • Die Werte
    Figure DE102014225363A1_0016
    werden als diagonale Elemente in die Transfermatrix A eingesetzt.
  • 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.
  • Bei der Modellberechnung lautet die Inputmatix A für sämtliche Teilelemente:
    Figure DE102014225363A1_0017
  • 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.
  • Die beispielhafte Gleichung 5 für das zweite Teilhydraulikelement o2 kann in die nachfolgende Gleichung 18 umgeschrieben werden:
    Figure DE102014225363A1_0018
  • Entsprechend lautet somit beispielsweise für die Reihe 4:
    Figure DE102014225363A1_0019
  • 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.
  • Somit lautet
    Figure DE102014225363A1_0020
    für das korrespondierende beispielhafte Teilwandungselement w5:
    Figure DE102014225363A1_0021
  • Der Temperaturvektor T lautet: T = [Tb Tg To1 To2 Tw1 Tw2 Tw3 Tw4 Tw5]T
  • Die Inputmatrix B lautet:
    Figure DE102014225363A1_0022
  • Der Inputvektor U lautet: U = [0 T´gas_comp T´o1_flow T´o2_flow Tenv Tenv Tenv Tenv Tenv]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.
  • 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
  • Der Temperaturvektor T´i eines nachfolgenden Berechnungsschrittes i kann somit aus dem vorhergehenden Berechnungsschritt berechnet werden mit: T´i = A·Ti-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
  • Bei jedem Berechnungs- bzw. Iterationsschritt kann die Gastemperatur Tgas als die Modell-Temperatur des Gases aus dem Temperaturvektor Ti entnommen werden.
  • Das Volumen des Gases bzw. des Gasraumes 46 kann mit jedem Berechnungsschritt i somit berechnet werden:
    Figure DE102014225363A1_0023
  • Dabei ist dVg/dt als die Volumenveränderung des Gases pro Zeiteinheit angegeben mit:
    Figure DE102014225363A1_0024
  • Die Volumenveränderung dVo der Hydraulikflüssigkeit entspricht der Volumenveränderung dVg des Gases mit entgegensetzten Vorzeichen:
    Figure DE102014225363A1_0025
  • 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.
  • Für eine effektive und genaue Steuerung des Antriebsstranges 1 ist es erforderlich, dass die Volumenveränderung an dVo der Hydraulikflüssigkeit bzw. der Volumenveränderung dVg des Gases in Abhängigkeit von einer vorgegebenen zukünftigen Veränderung des Druckes ∆p in dem Druckspeicher 27 möglichst genau bestimmt werden kann als thermodynamische Compliance.
  • Bei einer Berechnung der Temperatur des Gases Tg mit dem oben beschriebenen Berechnungsverfahren kann bei jedem Berechnungs- bzw. Iterationsschritt Folgendes angenommen werden: Qg = mcp∆Tg (Gl. 24)
  • Dabei ist Qg der Wärmeverlust des Gases nach einem Berechnungsschritt, m die Masse des Gases und cp die spezifische Wärmekapazität des Gases pro Masseneinheit und ∆Tg die Temperaturänderung des Gases nach einem Berechnungsschritt. Ferner kann die nachfolgende Gleichung aufgestellt werden: W = –p∆Vg (Gl. 25)
  • Dabei ist W die Volumenänderungsarbeit nach einem Berechnungsschritt, p der Druck des Gases, insbesondere als Mess-Druck erfasst von dem Drucksensor 47, und ∆Vg die Veränderung des Volumens des Gases nach einem Berechnungsschritt.
  • Das Verhältnis zwischen dem Wärmeverlust Qg und der Volumenänderungsarbeit W kann mit der nachfolgenden Formel angegeben werden:
    Figure DE102014225363A1_0026
  • Dabei ist v der Polytropenexponent und κ ist das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten bzw. der Isentropenexponent.
  • Damit kann der Polytropenexponent v in einer P-Modellbechnung berechnet werden:
    Figure DE102014225363A1_0027
  • Unter der Voraussetzung, dass der thermodynamische Prozess polytropisch abläuft ergibt sich die nachfolgende Gleichung: pV v / g = D (Gl. 28)
  • Dabei ist D eine Konstante. Aus der Differentiation dieser Gleichung ergibt sich:
    Figure DE102014225363A1_0028
  • Aus der Umformulierung dieser Gleichung ergibt sich die thermodynamische Compliance Gc:
    Figure DE102014225363A1_0029
  • Dabei ist Vg das aktuelle Volumen des Gases, insbesondere berechnet mit der obigen Modellberechnung, p der aktuelle Druck des Gases und v der aktuelle berechnete Polytropenexponent. Die thermodynamische Compliance Gc ist damit Abhängig von dem berechneten Polytropenexponenten v. Der Antriebsstrang 1 wird von der Recheneinheit 39 gesteuert und/oder geregelt. Eine von der Steuer- und/oder Regeleinheit 56 geforderte Druckveränderung in einer bestimmten Zeit bzw. pro Zeiteinheit dpsoll/dt kann in eine Volumenveränderung des Gases in einer bestimmten Zeit dVsoll/dt umgerechnet werden:
    Figure DE102014225363A1_0030
  • Die hydraulische Energie wird in dem Hochdruckspeicher 28 gespeichert. Beim Ein- oder Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit in oder aus dem Hochdruckspeicher 28 wird eine polytrope Zustandsänderung des Gases in dem Hochdruckspeicher 28 ausgeführt. Die Recheneinheit 39 gibt im Betrieb des Antriebsstranges 1 eine geforderte Druckveränderung in einer bestimmten Zeit dpsoll/dt an und hieraus kann das Volumen der Hydraulikflüssigkeit berechnet werden, welche zur Erlangung der Druckveränderung in dem Hochdruckspeicher 28 ein oder auszuleiten ist. Das Einleiten von Hydraulikflüssigkeit bewirkt die Verkleinerung des Volumens Vg des Gases gemäß der obigen Formel und das Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckspeicher 28 bewirkt die Vergrößerung des Volumens Vg des Gases. Der Hochdruckspeicher 28 wird innerhalb vorgegebener Druckdifferenzen, beispielsweise zwischen 400 bar und 30 bar, betrieben, so dass die Druckveränderung dahingehend ausgewählt werden muss, dass diese Werte nicht über- oder unterschritten werden.
  • 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 Berechnung wird die Volumenveränderung an dVo der Hydraulikflüssigkeit bzw. der Volumenveränderung dVSoll des Gases in Abhängigkeit von der vorgegebenen zukünftigen Veränderung des Druckes dpSoll in dem Druckspeicher 27 möglichst genau bestimmt als thermodynamische Compliance, weil der Polytropenexponent v berücksichtigt wird und damit auch eine polytrope Zustandsänderung. Das zukünftige Soll-Volumen des Gases ist die Summe aus dem Ist-Volumen Vg des Gases und der zukünftigen berechneten Volumenveränderung dVSoll. Die Volumenveränderung dVSoll kann auch negativ sein. In Abhängigkeit hiervon kann der Antriebsstrang 1 optimiert und besser gesteuert und geregelt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • CH 405934 [0005]
    • DE 2733870 C2 [0006]
    • DE 19542427 A1 [0007]
    • DE 102013215862 A1 [0008]

Claims (12)

  1. 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 zukünftigen Volumenveränderung (dVSoll) des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases in dem Druckspeicher (4, 27, 51) für eine vorgegebene Druckänderung (dpSoll) des Gases von dem Ist-Druck des Gases zu einem Soll-Druck des Gases für einen zukünftigen Ladevorgang oder Entladevorgang des Druckspeichers (4, 27, 51), dadurch gekennzeichnet, dass mit einer P-Modellberechnung der Polytropenexponent (v) des Druckspeichers (4, 27, 51) berechnet wird und mit dem berechneten Polytropenexponent (v) die zukünftigen Volumenveränderung (dVSoll) des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases berechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zukünftigen Volumenveränderung (dVSoll) des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases in Abhängigkeit von dem berechneten Polytropenexponenten (v) und/oder dem Mess-Druck des Gases und/oder der vorgegebenen Druckänderung (dpSoll) des Gases von dem Ist-Druck des Gases zu einem Soll-Druck des Gases berechnet wird, insbesondere mit einer Gleichung.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zukünftigen Volumenveränderung (dVSoll) des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases mit der Gleichung
    Figure DE102014225363A1_0031
    berechnet wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der P-Modellberechnung der Wärmeverlust (Qg) und/oder die Volumenänderungsarbeit (W) des Gases, insbesondere aus einem vorhergehenden Berechnungsschnitt oder Iterationsschritt, berücksichtigt wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der P-Modellberechnung der Wärmeverlust (Qg) des Gases und/oder die Masse (m) des Gases und/oder die spezifische Wärmekapazität (cp) des Gases, vorzugsweise pro Masseneinheit, und/oder die Temperaturänderung (∆Tg) des Gases und/oder der Druck (p) des Gases und/oder die Veränderung des Volumens (∆Vg) des Gases, insbesondere aus einem Berechnungs- oder Iterationsschritt, vorzugsweise aus einer Modellberechnung, berücksichtigt wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Ladevorgänge und/oder Entladevorgänge und/oder mehrere Iterationsschritte 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.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffmenge des Gases in dem Druckspeicher (4, 27, 51) beim Laden und Entladen konstant gehalten wird und/oder das Verfahren für einen Hochdruckspeicher (28) des Antriebsstranges (1) ausgeführt wird.
  8. 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.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der berechneten zukünftigen Volumenveränderung (dVSoll) des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases der Antriebsstrang (1) gesteuert und/oder geregelt wird, insbesondere das Einleiten der Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) und/oder das Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Druckspeicher (4, 27, 51) in Abhängigkeit von der berechneten zukünftigen Volumenveränderung (dVSoll) des Gases von dem Ist-Volumen des Gases zu einem Soll-Volumen des Gases gesteuert und/oder geregelt wird.
  10. 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.
  11. Antriebsstrang nach Anspruch 10, 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.
  12. Antriebsstrang nach Anspruch 10 oder 11, 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 (1) 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.
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CH405934A (de) 1962-07-26 1966-01-15 Weatherhead Co Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe
DE2733870C2 (de) 1976-09-14 1989-07-20 Abex Corp., New York, N.Y., Us
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DE102013215862A1 (de) 2013-08-12 2015-02-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebsstranges

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