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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines zur Versorgung verschiedener hydraulischer Verbraucher eines Fahrzeuggetriebes erforderlichen Fördervolumens einer verstellbaren Pumpeneinrichtung eines Hydrauliksystems des Fahrzeuggetriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Bei aus der Praxis bekannten Getriebevorrichtungen bzw. Fahrzeuggetrieben, bei welchen verschiedene Funktionen mittels einer entsprechenden Beaufschlagung eines Hydrauliksystems mit Hydraulikfluid über eine verstellbare Pumpeneinrichtung realisiert werden, ist es erforderlich, dass die verstellbare Pumpeneinrichtung über den gesamten Betriebsbereich eines Getriebes ein ausreichend hohes Fördervolumen zur Verfügung stellt. Denn nur dann ist gewährleistet, dass verschiedene hydraulische Verbraucher eines solchen Fahrzeuggetriebes, wie beispielsweise Aktuatoren zum Betätigen von Schaltelementen oder ein Kühl- und Schmiersystem, im erforderlichen Umfang mit Hydraulikfluid versorgt werden.
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Die Gesamtvolumenstrombilanz eines hydraulischen Getriebes hängt von mehreren Faktoren ab. So werden bei der Erstellung der Gesamtvolumenstrombilanz unter anderem Pumpenkennlinien, Leckagen und dergleichen berücksichtigt. Da diese Faktoren alle einer gewissen bauteilspezifischen Toleranz unterliegen, ist die Soll-Wertvorgabe des Fördervolumens einer solchen Pumpeneinrichtung bei unzureichender Kenntnis der Faktoren um einen sogenannten Volumenstromvorhalt bzw. um einen Sicherheitsoffset vergrößert vorzugeben, um sicher zu gewährleisten, dass ein Hydrauliksystem eines Fahrzeuggetriebes im Betrieb nicht in einen Unterversorgungsbetriebszustand übergeht.
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Dieser Vorgehensweise liegt jedoch der Nachteil zugrunde, dass der zusätzliche Volumenstromvorhalt bzw. der Sicherheitsoffset des Fördervolumens einer Pumpeneinrichtung den Gesamtwirkungsgrad eines Getriebes verschlechtert. Da zur Begrenzung des Steuer- und Regelaufwandes solcher Fahrzeuggetriebe alle Getriebe einer Serienfertigung mit dem gleichen Sicherheitsoffsetwert betrieben werden, wird der Sicherheitsoffsetwert so hoch vorgegeben, dass auch das Getriebe mit den größten Bauteiltoleranzen und daher den größten Leckageströmen in gewünschtem Umfang mit Hydraulikfluid versorgt wird.
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Zusätzlich ist über den Volumenstromvorhalt auch über der Laufzeit eines Getriebes ein sich verändernder Hydraulikfluidvolumenbedarf zu berücksichtigen, der aufgrund nachlassender Dichtwirkung und daraus wiederum resultierender erhöhter Leckage zusätzlich ansteigt. Aus dieser Tatsache resultiert ebenfalls eine unerwünscht hohe Auslegung des Volumenstromvorhaltes und beeinträchtigt den Wirkungsgrad zusätzlich.
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DE 10 2010 039 350 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikvorrichtung einer Getriebeeinrichtung mit einer Verstellpumpe, die zum Variieren der Förderleistung im Bereich einer Verstelleinrichtung mit einem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln eines zur Versorgung verschiedener hydraulischer Verbraucher eines Fahrzeuggetriebes erforderlichen Fördervolumens einer verstellbaren Pumpeneinrichtung eines Hydrauliksystems des Fahrzeuggetriebes zur Verfügung zu stellen, um ein Fahrzeuggetriebe mit hohem Wirkungsgrad betreiben zu können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines zur Versorgung verschiedener hydraulischer Verbraucher eines Fahrzeuggetriebes erforderlichen Fördervolumens einer verstellbaren Pumpeneinrichtung eines Hydrauliksystems des Fahrzeuggetriebes ist im Bereich eines vorsteuerbaren Systemdruckventils ein Systemdruck in einem hydraulischen Verbraucher mit Hydraulikfluid versorgenden Druckkreis einstellbar.
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Erfindungsgemäß wird ein Soll-Wert des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung vorgegeben, zu dem ein Ist-Wert des Systemdrucks im Druckkreis messtechnisch ermittelt wird, der einem angeforderten Soll-Wert des Systemdrucks im Druckkreis wenigstens annähernd entspricht. Anschließend wird der Soll-Wert des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung solange reduziert, bis der Ist-Wert des Systemdrucks eine definierte Schwelle kleiner als der aktuell angeforderte Soll-Wert des Systemdrucks unterschreitet. Im Betriebspunkt des Getriebes, zu dem die Schwelle unterschritten wird, wird die Summe der zu den hydraulischen Verbrauchern des Getriebes über den Druckkreis geführten Hydraulikfluidvolumenströme ermittelt und vom aktuellen Fördervolumenstrom der Pumpeneinrichtung abgezogen. Wiederum anschließend wird die jeweils betriebspunktabhängig ausgewählte Soll-Wertvorgabe des Fördervolumenstroms der Pumpeneinrichtung um das Ergebnis der Subtraktion erhöht.
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Über das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise eine sogenannte unbekannte Leckage des Hydrauliksystems des Getriebes ermittelbar, die die Summe aller tatsächlich vorliegenden Abweichungen von im Hydrauliksystem jeweils geführten Volumenströmen darstellt. Damit ist beispielsweise für jedes Getriebe einer Serienfertigung im Betrieb ein spezifischer Sicherheitsoffsetwert des Fördervolumens einer Pumpeneinrichtung ermittelbar, über den sowohl eine bauteiltoleranzabhängige als auch eine laufzeitabhängige, unbekannte Leckage im erforderlichen Umfang berücksichtigbar ist und über den eine erforderliche Versorgung eines Getriebes individuell einstellbar ist, womit jedes Getriebe mit dem individuell maximal möglichen Wirkungsgrad betreibbar ist.
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Bei einer einfach durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Summe der zu den hydraulischen Verbrauchern des Getriebes über den Druckkreis geführten Hydraulikfluidvolumenströme über ein die Bedarfe der hydraulischen Verbraucher des Getriebes abbildendes Modell theoretisch ermittelt bzw. über eine Simulation bestimmt.
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Wird die Adaption der Soll-Wertvorgabe des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung nach Ablauf vordefinierter Laufzeiten des Getriebes durchgeführt, ist ein Hydrauliksystem eines Getriebes jeweils mit dem zur Vermeidung einer Unterversorgung des Hydrauliksystems erforderlichen Fördervolumen beaufschlagbar, das über der Laufzeit adaptiert wird und an den jeweils aktuell vorliegenden Bedarf so angepasst ist, dass das Getriebe mit möglichst hohem Wirkungsgrad betreibbar ist.
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Diese Vorteile sind alternativ hierzu oder zusätzlich dazu in gleichem Umfang erzielbar, wenn die Adaption der Soll-Wertvorgabe des Fördervolumenstroms der Pumpeneinrichtung nach Ablauf vordefinierter Zeiträume des Getriebes durchgeführt wird.
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Um ein Getriebe über den gesamten Betriebsbereich mit möglichst hohem Wirkungsgrad betreiben zu können, wird die Soll-Wertvorgabe des Fördervolumenstroms der Pumpeneinrichtung bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens für verschiedene Betriebstemperaturen des Getriebes und/ oder für verschiedene Systemdrücke adaptiert.
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Wird der Soll-Wert des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung jeweils nach Ablauf eines vordefinierten Zeitwertes jeweils um einen diskreten Wert vorzugsweise stufenförmig reduziert, ist die Adaption der Soll-Wertvorgabe des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung mit geringem Rechenaufwand durchführbar.
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Zusätzlich ist es bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass bei Vorliegen einer Differenz zwischen der Summe der zu den hydraulischen Verbrauchern des Getriebes über den Druckkreis geführten Hydraulikfluidvolumenströme und dem aktuellen Fördervolumen der Pumpeneinrichtung größer als ein Schwellwert ein Defekt des Hydrauliksystems ermittelt wird, womit eine sogenannte Getriebehydraulikdiagnose realisiert ist. Dabei ist lediglich die ermittelte unbekannte Leckage einem vordefinierten Schwellwert gegenüberzustellen. Übersteigt das Adaptionsergebnis diesen Schwellwert, ist ein Defekt des Hydrauliksystems eines Getriebes auf einfache Art und Weise ermittelbar.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Druckkreis einen Primärdruckkreis, der über das Systemdruckventil mit höherer Priorität mit von der Pumpeneinrichtung zur Verfügung stehendem Hydraulikfluid versorgt wird als ein Sekundärdruckkreis, über den weitere hydraulische Verbraucher, wie ein Schmier- und Kühlkreislauf, mit Hydraulikfluid beaufschlagbar sind.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegeben Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Es zeigt:
- 1 eine Teildarstellung eines Hydraulikschemas eines Hydrauliksystems eines Fahrzeuggetriebes;
- 2 Verläufe einer Soll-Wertvorgabe eines Fördervolumens einer verstellbaren Pumpe und einer Summe der zu hydraulischen Verbrauchern des Getriebes über einen Primärdruckkreis und einen Sekundärdruckkreis geführten Hydraulikfluidvolumenströme über der Zeit t; und
- 3 einen Verlauf eines im Bereich des Primärdruckkreises des Getriebes gemäß 1 vorliegenden Ist-Wertes des Systemdrucks und eines Soll-Wertes des Systemdrucks, wobei sich der Verlauf des Ist-Wertes des Systemdrucks in Abhängigkeit der Soll-Wertvorgabe des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung einstellt.
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1 zeigt eine Teildarstellung eines Hydrauliksystems 1 eines vorliegend als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführten Fahrzeuggetriebes 2, das eine verstellbare Pumpeneinrichtung 3 umfasst. Die Pumpeneinrichtung 3 ist als regelbare Flügelzellenpumpe ausgebildet, über die ein variierbares Fördervolumen zur Verfügung stellbar ist. Das Fördervolumen der Pumpeneinrichtung 3 ist über eine Ventileinrichtung 4 einstellbar. Neben der Ventileinrichtung 4 umfasst das Hydrauliksystem 1 auch ein sogenanntes Systemdruckventil 5, in dessen Bereich ein Systemdruck p_sys in einem als Primärdruckkreis ausgeführten Druckkreis 6 des Hydrauliksystems 1 einstellbar ist, der über das Systemdruckventil 5 mit höherer Priorität mit von der Pumpeneinrichtung 3 zur Verfügung stehendem Hydraulikfluid versorgt wird als ein ebenfalls stromab des Systemdruckventils 5 angeordneter Sekundärdruckkreis 7. Sowohl über den Primärdruckkreis 6 als auch den Sekundärdruckkreis 7 werden verschiedene in 1 nicht näher dargestellte Verbraucher des Getriebes 2 mit Hydraulikfluid versorgt, wobei über den Primärdruckkreis 6 unter anderem Schaltelemente K1, K2 eines Doppelkupplungssystems 8 des Getriebes 2 mit Betätigungsdruck beaufschlagt werden, während ein Kühl- und Schmierölsystem 9 des Getriebes 2 über den Sekundärdruckkreis 7 mit Hydraulikfluid versorgt wird.
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Der Fördervolumenstrom der Pumpeneinrichtung 3 ist vorliegend über eine weitere Ventileinrichtung 10 am Systemdruckventil 5 anlegbar. Zusätzlich ist exemplarisch eine Leitung L1 dargestellt, über die bauteiltoleranzbedingte Leckagen aus dem Hydrauliksystem 1 abfließen. Des Weiteren weist das Hydrauliksystem 1 auch im Bereich elektrohydraulischer Drucksteller 11 bis 13 bauartbedingte Leckagevolumenströme auf, die über eine Leitung L2 aus dem Leitungssystem des Hydrauliksystems 1 in einen Getriebesumpf 14 abfließen. Neben den elektrohydraulischen Druckstellern 11 bis 13 umfasst das Hydrauliksystem 1 des Getriebes 2 weitere elektrohydraulische Drucksteller, die zugunsten der Übersichtlichkeit vorliegend nicht näher dargestellt sind und beispielsweise zur Betätigung weiterer Schaltelemente vorgesehen sind.
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Um insbesondere eine Unterversorgung des Sekundärdruckkreises 7 und des darüber mit Hydraulikfluid versorgten Kühl- und Schmiersystems 9 zu vermeiden, stellt die Pumpeneinrichtung 3 ein entsprechend hohes Fördervolumen V_3 zur Verfügung. Mit diesem Fördervolumen V_3 wird sowohl der Primärdruckkreis 6 als auch der Sekundärdruckkreis 7 unabhängig von dem über die Leitung L1 abströmenden Leckagevolumenstrom und dem im Bereich der elektrohydraulischen Drucksteller 11 bis 13 abfließenden Hydraulikfluidvolumenstrom mit Hydraulikfluid versorgt.
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Wird das jeweils von der Pumpeneinrichtung 3 zur Verfügung gestellte Fördervolumen zu hoch eingestellt, beeinträchtigt dies den Wirkungsgrad des Fahrzeuggetriebes bzw. des Getriebes 2. Um das Getriebe 2 mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad betreiben zu können, wird die nachfolgend näher erläuterte Vorgehensweise durchgeführt, über die das über die Leitung L1 jeweils abfließende Hydraulikfluidvolumen bzw. der über die Leitung L1 abfließende unbekannte Leckagefluidvolumenstrom bestimmbar ist. Anschließend wird in Abhängigkeit dieses Leckagefluidvolumenstromes das Fördervolumen der Pumpeneinrichtung 3 individuell eingestellt, damit das Getriebe 2 über seinen gesamten Betriebsbereich mit möglichst hohem Wirkungsgrad betreibbar ist.
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Hierfür wird das aktuelle Fördervolumen V_3 der Pumpeneinrichtung 3 zunächst auf einen derartigen Wert eingestellt, dass sich im Primärdruckkreis 6 ein über den elektrohydraulischen Drucksteller 11 angefordertes Niveau des Systemdruckes p_sys einstellt. Der Druck p_sys wird vorliegend im Bereich des Doppelkupplungssystems 8, in dessen Bereich eine nicht näher dargestellte Drucksensoreinrichtung vorgesehen ist, messtechnisch ermittelt. Hierfür ist der Soll-Kupplungsdruck im Bereich des Schaltelementes K1 oder im Bereich des Schaltelementes K2 derart eingestellt, dass der Betätigungsdruck des Schaltelementes K1 oder Schaltelementes K2 des Doppelkupplungssystems 8 höher ist als der aktuell über das Systemdruckventil 5 eingestellte Systemdruck p_sys. Dann ist gewährleistet, dass der Systemdruck p_sys vollständig im Bereich der Drucksensoreinrichtung des Doppelkupplungssystems 8 anliegt und über die Drucksensoreinrichtung ermittelbar ist.
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Anschließend wird die Soll-Wertvorgabe des Fördervolumens V_3 der Pumpeneinrichtung 3 in der in 2 näher dargestellten Art und Weise über der Zeit t stufenweise reduziert, bis ein Verlauf des Ist-Wertes p_sys_ist des Systemdrucks vom Verlauf der Soll-Wertvorgabe p_sys_soll des Systemdrucks abweicht, wie es in der in 3 dargestellten Art und Weise zum Zeitpunkt T1 der Fall ist. Zum Zeitpunkt T1 weicht der Verlauf des Ist-Wertes p_sys_ist des Systemdrucks von der Soll-Wertvorgabe p_sys_soll des Systemdrucks ab und unterschreitet einen vordefinierten Schwellwert p_sys_schwell, weshalb ein unzulässiger Einbruch des Systemdrucks p_sys ermittelt wird, aufgrund dem das Getriebe 2 trotz eines aktuell vorliegenden Volumenstromüberschusses in einen Unterversorgungsbetriebszustand übergeht. Gleichzeitig wird angenommen, dass zumindest ein Teil des Fördervolumens V_3 der Pumpeneinrichtung 3 in Form einer sogenannten unbekannten Leckage aus dem Hydrauliksystem 1 abfließt und somit dieser Teil des von der Pumpeneinrichtung 3 geförderten Fördervolumens V_3 nicht zur Versorgung der über den Primärdruckkreis 6 und den Sekundärdruckkreis 7 mit Hydraulikfluid zu beaufschlagenden Verbraucher des Getriebes 2 zur Verfügung steht.
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Bevor der Einbruch des Systemdruckes p_sys zum Zeitpunkt T1 erkannt wird, wird die Soll-Wertvorgabe des Fördervolumens V_3 der Pumpeneinrichtung 3 bei der vorliegend betrachteten Variante der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ausgehend vom Zeitpunkt T0 jeweils nach Ablauf eines definierten Zeitraumes stufenförmig reduziert, bis sich die in 2 und 3 dargestellten Verläufe zum Zeitpunkt T1 einstellen.
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Aufgrund des zum Zeitpunkt T1 ermittelten Einbruchs des Verlaufs des Ist-Wertes p_sys_ist des Systemdrucks werden über ein in der Getriebesteuerung implementiertes Modell alle Hydraulikfluidvolumenströme des Hydrauliksystems 1 theoretisch ermittelt, die über den Primärdruckkreis 6 und den Sekundärdruckkreis 7 zu hydraulischen Verbrauchern des Getriebes 3 im aktuell zum Zeitpunkt T1 vorliegenden Betriebszustand des Getriebes 2 geführt werden. Diese Hydraulikfluidvolumenströme werden aufsummiert und entsprechen dem in 2 gezeigten Verlauf V_LS. Die Summe der Hydraulikfluidvolumenströme wird von dem zum Zeitpunkt T1 aktuell vorgegebenen Soll-Wert des Fördervolumenstroms der Pumpeneinrichtung 3 subtrahiert. Das Ergebnis der Subtraktion stellt die bauteiltoleranz- und betriebszustandsabhängige, unbekannte Leckage des Hydrauliksystems 1 dar, die in Form des Volumenstromvorhalts des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung 3 zu berücksichtigen ist, um eine Unterversorgung des Hydrauliksystems 1 und damit der Verbraucher des Getriebes 2 zu vermeiden.
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Um das Getriebe 2 über seinen gesamten Betriebsbereich mit dem jeweils zur Vermeidung einer Unterversorgung des Hydrauliksystems 1 erforderlichen Fördervolumen V_3 der Pumpeneinrichtung 3 zu versorgen und gleichzeitig eine unerwünscht hohe Beeinträchtigung des Wirkungsgrads des Fahrzeuggetriebes 2 zu vermeiden, wird die vorbeschriebene Adaption des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung 3 bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen des Getriebes bzw. bei unterschiedlichen Getriebeöltemperaturen und vorzugsweise weiteren Einflussfaktoren, wie voneinander abweichenden Systemdrücken p_sys und dergleichen, durchgeführt. Die jeweils über die Adaption ermittelten Werte des Fördervolumens V_3 der Pumpeneinrichtung 3 werden beispielsweise in einem Kennfeld hinterlegt, aus dem im Betrieb des Fahrzeuggetriebes 2 die Soll-Wertvorgabe des Fördervolumens V_3 der Pumpeneinrichtung 3 ausgelesen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Fahrzeuggetriebe
- 3
- Pumpeneinrichtung
- 4
- Ventileinrichtung
- 5
- Systemdruckventil
- 6
- Primärdruckkreis
- 7
- Sekundärdruckkreis
- 8
- Doppelkupplungssystem
- 9
- Kühl- und Schmierölsystem
- 10
- weitere Ventileinrichtung
- 11 bis 13
- elektrohydraulischer Drucksteller
- 14
- Getriebesumpf
- L1, L2
- Leitung
- p_sys
- Systemdruck
- p_sys_ist
- Ist-Wert des Systemdrucks
- p_sys_schwell
- Schwellwert des Systemdrucks
- p_sys_soll
- Soll-Wert des Systemdrucks
- V_3
- Fördervolumen der Pumpeneinrichtung
- V_LS
- Summe der Hydraulikfluidvolumenströme im Hydrauliksystem
- t
- Zeit
- T
- diskreter Zeitpunkt
