DE102015225649A1 - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hydrauliksystems eines Getriebes - Google Patents

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Martin Forejtek
René Kalms
Marko Marchlewski
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Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hydrauliksystems (1) eines Getriebes, wobei ein Hydrauliköl von einer Pumpe (3) gefördert wird, wobei ein hydraulisches Netzwerkmodell (2) zur Steuerung und/oder Regelung der Pumpe (3) verwendet wird. Das Hydrauliksystem (1) kann dadurch energieeffizient gesteuert oder geregelt werden, dass das Netzwerkmodell (2) mindestens einen hydraulischen Widerstand (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) aufweist, wobei die einzelnen Volumenströme durch die Widerstände (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) berechnet werden, wobei in Abhängigkeit von den berechneten Volumenströmen die Pumpe (3) gesteuert und/oder geregelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hydrauliksystems eines Getriebes mit den Merkmales des Oberbegriffs des Patentanspruches 1. Das Getriebe ist insbesondere als hydraulisch gesteuertes Kraftfahrzeuggetriebe ausgebildet.
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, ein Hydrauliksystem mittels einer Pumpe mit Hydraulikmittel zu versorgen, wobei eine an die Drehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelte Pumpe und eine elektrische Zusatzpumpe eingesetzt werden. Die Drehzahl der elektrischen Zusatzpumpe wird bedarfsabhängig geregelt oder gesteuert.
  • Aus der DE 11 2011 103 673 T5 ist bekannt, ein Hydrauliksystem mit einem Speicher zum einen von einer mechanisch an die Drehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelten Pumpe und zum anderen von einer elektrisch angetriebenen Zusatzpumpe mit Hydraulikmittel zu versorgen. Es wird dabei eine Defizit-Strömungsmenge basierend auf einer Drehzahl des Verbrennungsmotors und einem zum Beladen des Speichers erforderlichen Druck berechnet. Aufgrund der berechneten Defizit-Strömungsmenge wird die elektrisch angetriebene Zusatzpumpe angesteuert.
  • Aus der DE 10 2011 079 825 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems eines Kraftfahrzeuges bekannt. Das Hydrauliksystem weist eine von einem Motor des Kraftfahrzeuges aus über eine Getriebewelle mechanisch antreibbare Hauptpumpe und eine elektrisch antreibbare Zusatzpumpe auf. Wenn bei einer Hydraulikanforderung mindestens eines hydraulischen Verbrauchers des Hydrauliksystems die Drehzahl der die Hauptpumpe antreibenden Getriebewelle einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet, wird die Zusatzpumpe zur Bereitstellung der Hydraulikanforderung angesteuert. Über ein Systemdruckmodell wird der sich ausbildende Systemdruck des Hydrauliksystems ermittelt. Wenn auf Basis des Systemdruckmodells festgestellt wird, dass der sich ausbildende Systemdruck größer als ein Grenzwert ist, wird eine den Systemdruck des Hydrauliksystems verringernde Gegenmaßnahme eingeleitet. Das Systemdruckmodell berücksichtigt eine Hydraulikölleckage, eine Fördermenge der Hauptpumpe und eine Fördermenge der Zusatzpumpe sowie die Hydraulikanforderung der hydraulischen Verbraucher. Die Steuerungseinrichtung ermittelt die Hydraulikölleckage des Hydrauliksystems auf Grundlage mindestens einer Temperatur des Hydrauliksystems und auf Grundlage des Systemdrucks des Hydrauliksystems. Ferner können Leistungspunkte beziehungsweise Betriebspunkte der elektrisch angetriebenen Zusatzpumpe zur Ermittlung der Hydraulikölleckage des Hydrauliksystems berücksichtig werden.
  • Es ist bekannt, Abhängigkeiten des Hydrauliksystems mittels Kennfelder zu beschreiben.
  • Aus der EP 2 427 674 P1 ist ein Hydrauliksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Arbeitsdrucksystem, und mit einer ersten sowie mit einer zweiten Betriebsmitteldruckquelle bekannt. Die Betriebsmitteldruckquellen sind in einem Betriebszustand jeweils direkt mit dem Arbeitsdrucksystem verbunden. Ferner ist ein Schmier- und Kühldrucksystem vorhanden, das für einen von dem Betriebsmitteldruck im Arbeitsdrucksystem abweichenden Betriebsmitteldruck betrieben wird. Die hydraulische Schalteinheit weist ein Schaltventil auf, welches dazu dient, die zweite Betriebsmitteldruckquelle in Abhängigkeit von einem Betriebsmitteldruck in dem Arbeitsdrucksystem direkt mit dem Schmier- oder Kühldrucksystem zu verbinden. Ferner ist eine Steuer- und/oder Regeleinheit vorhanden, die dazu dient, ein Betriebsmitteldruck der zweiten Betriebsmitteldruckquelle in Abhängigkeit von einem Bedarfskennfeld einzustellen. Die Steuer- und Regeleinheit dient ferner dazu, das Bedarfskennfeld an eine Zustandsänderung des Schmier- und/oder Kühldrucksystems anzupassen. Eine Sensoreinheit mit einem Drucksensor ist vorhanden, um einen Parameter zur Anpassung des Bedarfskennfeldes bereitzustellen. Hierdurch soll eine Anpassung an verschleißbedingte Veränderungen erfolgen.
  • Abhängigkeiten des Hydrauliksystem lassen sich über die Kennfelder zumindest teilweise abbilden. Mehrdimensionale Abhängigkeiten sind mit solchen Kennfeldern nicht darstellbar. Für nichtlineare Hydrauliksysteme, macht man einen Fehler, der umso größer ist, je nicht linearer das System ist und je weiter man sich vom Arbeitspunkt des Systems entfernt, bei dem die Kennfelder ermittelt wurden. Um diese Fehler zu kompensieren, ist es notwendig, zusätzliche Sicherheits-Off-Sets bei der Steuer- und Regelung der Hydraulikpumpen zu berücksichtigen. Solche Sicherheits-Off-Sets stehen einer möglichst effizienten Ansteuerung entgegen. Große Kernfelder, die nicht immer physikalisch einfach nachvollziehbar Zusammenhänge beinhalten, sind schwer zu interpretieren, woraus sich eine Gefahr von Fehlbedatung ergibt. Außerdem ist es schwer, große Kernfelder auf andere Getriebe anzupassen.
  • Aus der gattungsbildenden EP 2 055 997 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung zweier Hydraulikpumpen für ein Getriebe bekannt. Eine Haupthydraulikpumpe ist mit einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Eine elektrische Zusatzhydraulikpumpe kann wahlweise zugeschaltet werden. Das Getriebe nutzt ein hydraulisches Steuersystem. Das Steuersystem bedient eine Anzahl von hydraulikölverbrauchenden Funktionen. Es wird nun für jede der Funktionen eine Mindesthydraulikdruckanforderung überwacht. Ferner wird ein angeforderter Hydraulikdruck ermittelt auf der Basis des Überwachens der Mindesthydraulikdruckanforderung und der physikalischen Grenzen des hydraulischen Systems. Die physikalischen Grenzen umfassen einen Maximaldruck. Ein Solldurchfluss wird unter Benutzung eines Netzwerkmodells in Form eines Durchflussmodells des hydraulischen Models ermittelt. Das Durchflussmodel basiert lediglich auf dem angeforderten Hydraulikdruck, dem Gegendruck im hydraulischen System und den Drehzahlen der beiden Pumpen und den Hydraulikanforderungen der Funktionen. Der Solldurchfluss wird benutzt, um die elektrische Zusatzpumpe zu steuern.
  • Aus der DE 10 2010 008 033 A1 ist ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Bremssystem weist ein Bremskraftverstärker mit einem Kolbenzylindersystem auf. Ein Arbeitsraum des Kolbenzylindersystem steht über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei Radbremsen in Verbindung. Jeweils einer Radbremse ist ein 2/2-Wege-Schaltventil zugeordnet. In den Radbremsen ist nacheinander im Sinne eines Multiplexverfahrens und/oder gleichzeitig ein Druck einregelbar. Das Kolbenzylindersystem ist mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetrieben. Der Elektromotor und die Schaltventile werden durch eine Regeleinrichtung angesteuert. Die Regeleinrichtung berechnet mittels eines Druckmodells den jeweiligen Druck in den Radbremsen. Die berechneten Druckwerte werden zumindest einem ABS-/ESP-Regler und einer Druckregeleinrichtung übermittelt. Es wird dabei berücksichtigt, dass beim Druckabbau die maximal mögliche Strömungsgeschwindigkeit hin zu niedrigen Drücken abfällt und die Druck-Volumen-Kennlinie der einzelnen Räder somit eine nichtlineare Funktion darstellen, wobei eine variable Kolbengeschwindigkeit beziehungsweise unterschiedliche Kolbengeschwindigkeiten berücksichtigt werden. Als Modellparameter dienen der Ersatzströmungswiderstand, Ersatzleitungsinduktivität und Druckvolumenkennlinien, wobei diese über die Temperatur, zum Beispiel die Umgebungstemperatur einen separaten Temperatursensor an einem Magnetventil adaptiert werden. Die Adaptionsvorschrift kann dabei während der Entwicklung des Systems in Temperaturversuchen ermittelt werden und hinterlegt werden. Auch die Parameter einer Hysteresesimulation können abhängig von der Temperatur adaptiert werden. Es besteht die Möglichkeit im Druckmodell die in der Realität vorhandenen Hysterese unter anderem aufgrund von Dichtungen mit zu simulieren. Dies erhöht die Schätzgenauigkeit des Druckmodells.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, sodass das Hydrauliksystem energieeffizient gesteuert oder geregelt werden kann.
  • Diese der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird nun durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Hydrauliksystem wird durch ein hydraulisches Netzwerkmodel abgebildet, wobei das hydraulischen Netzwerkmodell mindestens einen, insbesondere mehrere hydraulische Widerstände und vorzugsweise mindestens ein Ventil aufweist. Das Netzwerkmodel beschreibt insbesondere die hydraulischen Widerstände in den Leitungen und Bauteilgruppen des Hydrauliksystems zwischen einer Pumpe und dem/den mindestens einem, vorzugsweise zwei Kühlöl-Ventilen. Die Kühlöl-Ventile sind insbesondere elektromagnetisch betätigbar. Die Ventile werden in dem hydraulischen Netzwerkmodell durch veränderbare Widerstände beschrieben, wobei der jeweilige Widerstand von der Stellung des Ventils abhängt. Die Ventile dienen insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung des Kühlölflusses zu mindestens einer Kupplung. Mittels des mindestens einen Ventils ist insbesondere eine Schmierölversorgung zu mindestens einer Kupplung regelbar und/oder steuerbar. Die einzelnen Volumenströme durch die Widerstände werden berechnet, wobei in Abhängigkeit von den berechneten Volumenströmen die Pumpe gesteuert und/oder geregelt wird. Hierdurch ist die Energieeffizienz verbessert.
  • Das hydraulischen Netzwerkmodell bildet die hydraulische Steuerung mit möglichst wenigen hydraulischen Widerständen hinreichend genau ab. Das Netzwerkmodell weist insbesondere mehrere Knotenpunkte auf, an denen der Strom des Hydraulikmittels verzweigt oder mehrere Teilströme zusammengeführt werden. Vorzugsweise sind zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten jeweils nur ein oder zwei hydraulische Widerstände vorhanden, um die Anzahl der Berechnungen gering zu halten. Es ist möglich, die Volumenströme in Echtzeit in einem Steuergerät, insbesondere im Getriebesteuergerät, zu berechnen, ohne damit zu viel Rechenzeit zu beanspruchen. Die Volumenströme durch die hydraulischen Widerstände werden berechnet. Mittels der berechneten Volumenströme im hydraulischen Netzwerkmodell kann die Ansteuerung der hydraulischen Ventile und der elektrischen Pumpe erfolgen. Die elektrische Pumpe wird dabei derart angesteuert, dass die nötigen Volumenströme für die verschiedenen Verbraucher bereitgestellt werden. Durch die Berechnung der Volumenströme durch die Widerstände kann die elektrische Pumpe möglichst effizient betrieben werden, ohne die sonst notwendigen großen Sicherheitsoffsets berücksichtigen zu müssen. Es wird eine Ölvolumenstromverteilung im hydraulischen Netzwerk berechnet.
  • Die Widerstände im Netzwerkmodell können insbesondere nichtlineare Abhängigkeiten wie die Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur des Öls und/oder von dem durch den Widerstand fließenden Volumenstrom beschreiben. Einer der Widerstände ist vorzugsweise dem Ölvolumenstrom durch das Getriebe mit den entsprechenden Radsätzen zugeordnet. Ein anderer Widerstand ist vorzugsweise dem Ölvolumenstrom durch eine Kupplung, insbesondere dem Ölvolumenstrom durch eine Doppelkupplung zugeordnet. Die Widerstände können durch Prüfbankmessungen ermittelt werden. Die Widerstände können aus dem Verhältnis des über den Widerstand abfallenden Drucks und des durch den Widerstand fließenden Volumenstroms bestimmt werden. Hierbei wird das Verhältnis zwischen Druck und Volumenstrom insbesondere in Abhängigkeit der Temperatur des Volumenstroms ermittelt.
  • Die Berechnung der Volumenströme durch die Widerstände kann insbesondere durch die Anwendung von entsprechenden Knotenregeln und Maschenregeln in Analogie zu den Kirchhoffschen-Regeln eines elektrischen Netzwerkes erfolgen. Die Summe der zufließenden Volumenströme ist gleich der Summe der abfließenden Volumenströme an jedem Knotenpunkt. In jedem geschlossenen Kreis des Netzwerkmodells ist die Summe der vorzeichenbewerteten hydraulischen Drücke gleich null. Die elektrische Spannung entspricht hierbei dem Druck und der Volumenstrom entspricht der elektrischen Stromstärke. Die Ölvolumenstromverteilung wird im Getriebesteuergerät in jedem Rechnungstakt mittels des hydraulischen Netzwerkmodells berechnet.
  • Die Ölvolumenstromverteilung wird genutzt, um die elektrische Pumpe effizient anzusteuern. In bevorzugter Ausgestaltung weist das Hydrauliksystem genau eine Pumpe nämlich, die elektrische Pumpe auf. Dies hat den Vorteil, dass die Förderleistung besonders genau an den Bedarf angepasst werden kann. In alternativer Ausgestaltung sind zwei Pumpen vorhanden, insbesondere eine mechanisch von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebene Pumpe und ferner einer eine elektrische Zusatzpumpe.
  • Ferner wird die berechnete Ölvolumenstromverteilung genutzt, um das mindestens eine Ventil zu steuern oder zu regeln. Durch die Berechnung der Ölvolumenstromverteilung kann so eine verbesserte Regelung oder Steuerung des Ventils erfolgen. Die Regelung des vorzugsweise als Kühlölventils dienenden Ventils erfolgt ferner vorzugsweis in Abhängigkeit der Temperatur des Hydrauliköls. Vorzugsweise wird die Temperatur des Hydrauliköls anhand eines Temperaturmodells berechnet.
  • Insbesondere weist das Hydrauliksystem eine Kupplung auf, die mittels des Hydrauliköls, nämlich eines Kühlöls gekühlt wird. Mit dem Temperaturmodell kann die Kupplungstemperatur berechnet werden. Das Temperaturmodell nutzt dazu den tatsächlichen Volumenstrom der zu Kühlung durch die Kupplung fließt. Dieser wird möglichst genau berechnet, da der durch die Kupplung(en) fließende Volumenstrom eine wichtige Eingangsgröße des Temperaturmodells ist. Als ein weiterer Eingangsparameter des Temperaturmodells dient die Reibleistung. Durch die hinreichend genaue Bestimmung der Volumenströme und der umgesetzten Reibleistung kann die Kupplung mit dem Temperaturmodell hinreichend genau bestimmt werden, wodurch Temperatursensoren entfallen können. Dies hat den Vorteil, dass ein Temperatursensor zum Messen der Temperatur des aus den Kupplung austretenden Kühlöls entfallen kann. Hierdurch können Kosten eingespart werden.
  • Es wird vorzugsweise ein numerisches Lösungsverfahren zur Berechnung der Volumenstromverteilung genutzt. Vorzugsweise wird ein Mehrschrittverfahren zur Berechnung verwendet. Vorzugsweise wird ein Prädiktor/Korrektor-Verfahren zur Berechnung verwendet. Das Prädiktor/Korrektor-Verfahren ist ein Verfahren für eine iterative Verbesserung von Lösung von nichtlinearen Gleichungen. In einer Prädiktor-Rechnung werden Vorab-Volumenströme ermittelt, mittels derer die volumenstromabhängigen hydraulischen Widerstände korrigiert werden. In der Korrektor-Rechnung werden Volumenströme mit korrigierten hydraulischen Widerständen ermittelt. Diese korrigierten hydraulischen Widerstände werden dann in der Prädiktor-Rechnung im nächsten Schritt verwendet. Es wurde untersucht, ob die Erhöhung der Anzahl von Iterationen pro Task eine Genauigkeitssteigerung bringt. Es hat sich gezeigt, dass eine einzige Prädiktor/Korrektor-Iteration ausreicht und so die im Steuergerät verfügbare Taskzeit ausreicht.
  • Es ist möglich, ein solches Lösungsverfahren zum direkten Lösen der Knoten- und Maschengleichungen eines Vorwärts- und Rückwärtsmodell zu nutzen, ohne die Rechenlast des Getriebesteuergeräts signifikant zu erhöhen. Durch die Trennung des Netzwerkmodells in zwei Teilaufgaben – nämlich in das Vorwärtsmodell und das Rückwärtsmodell- kann das Gleichungssystem in ein System voneinander abhängiger einzelner Gleichung aufgelöst werden, die in hierarchischer Reihenfolge gelöst werden können. In dem Vorwärtsmodell werden die einzelnen Gleichung ausgehend von der Pumpe gerechnet. Ist der aktuelle Volumenstrom der Pumpe und die Zusammenschaltung der hydraulischen Widerstände im Netzwerkmodell bekannt, kann die Volumenstromverteilung im hydraulischen Netzwerkmodell mit dem Vorwärtsmodell ermittelt werden. Im Rückwärtsmodell werden die einzelnen Gleichungen ausgehend von einem Bauteil, insbesondere vom Restdruckventil aufgestellt und gerechnet. Die Bestimmung der Volumenstromverteilung in dem hydraulischen Netzwerkmodell ist nur dann möglich, wenn der Volumenstrom der Pumpe und die Zusammenschaltung aller hydraulischen Widerstände im Netzwerkmodell bekannt sind. Mit dem Rückwärtsmodell wird der aktuelle hydraulische Widerstand von den Bauteilen ermittelt. Dabei wird für die aktuelle Temperatur und die aktuelle Ventilstellung der Kühlventile ein maximaler Volumenstrom der Pumpe ermittelt, für den das Restdruckventil gerade eben noch geschlossen bleibt.
  • Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 in einer schematischen Darstellung ein hydraulisches Netzwerkmodell eines Hydrauliksystems.
  • In 1 ist ein Hydrauliksystem 1 eines Kraftfahrzeuggetriebes stark schematisch in Form eines Netzwerkmodells 2 dargestellt. Das Kraftfahrzeuggetriebe ist insbesondere als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet. Das Doppelkupplungsgetriebe weist eine Doppelkupplung mit den beiden Kupplungen K1, K2 (nicht dargestellt) auf. Vorzugsweise weist das Doppelkupplungsgetriebe ferner eine Kupplung K0 zum Ankoppeln einer E-Maschine an das Getriebe auf.
  • Das Hydrauliksystem 1 weist mindestens eine Pumpe 3 auf. Insbesondere ist genau eine Pumpe 3 vorhanden. Die Pumpe 3 ist vorzugsweise als elektrisch angetriebene Pumpe 3 ausgestaltet. In alternativer Ausgestaltung können mehrere Pumpen (nicht dargestellt) im Hydrauliksystem 1 vorhanden sein, beispielsweise eine von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetriebene Hauptpumpe und eine elektrisch angetriebene Zusatzpumpe.
  • Die Pumpe 3 fördert ein Volumenstrom QP aus einem nicht näher bezeichneten Sumpf. Die Pumpe 3 fördert ein Hydrauliköl, insbesondere ein Kühlöl. Zwischen dem nicht näher bezeichneten Ausgang und dem Eingang der Pumpe entsteht ein hydraulischer Druck PP.
  • Zur Steuerung und/oder Regelung der Pumpe 3 wird nun das Hydrauliksystem 1 auf das Netzwerkmodell 2 abgebildet, wobei das Netzwerkmodell 2 mehrere Widerstände RH1, RH2, RH3, RH4, RH5 und RH6 aufweist. Die Widerstände RH1, RH2, RH3, RH4, RH5 und RH6 beschreiben die konstruktionsbedingt auftretenden hydraulischen Widerstände des Hydrauliksystems 1. Das Hydrauliksystem 1 weist eine nicht dargestellte Mechatronik auf.
  • Der Widerstand RH1 beschreibt nun den Strömungswiderstand im Hydrauliksystem 1 bis zu einem ersten Knotenpunkt 4, wobei das Hydrauliksystem 1 und das Netzwerkmodell 2 an dem Knotenpunkt 4 verzweigen. Dieser Knotenpunkt 4 kann dabei innerhalb der Mechatronik liegen. Der Widerstand RH1 beschreibt den Strömungswiderstand von der Pumpe 3 bis zum Knotenpunkt 4 innerhalb der Mechatronik.
  • Stromabwärts des Knotenpunkts 4 verzweigt das Netzwerkmodell 2 und auch das zugrundeliegende Hydrauliksystem 1 an einem weiteren Knotenpunkt 5 in eine Parallelschaltung mit einerseits den beiden Widerständen RH3 und RH4 und mit andererseits einem Ventil 6 und dem Widerstand RH5. Der Widerstand RH3 beschreibt den hydraulischen Widerstand durch die Mechatronik. Der Widerstand RH4 beschreibt den hydraulischen Widerstand der Getrieberadsätze und/oder der Ölkanäle im Getriebegehäuse.
  • Das Ventil 6 dient zur Steuerung oder Regelung des Kühlölstroms zu einer nicht dargestellten Doppelkupplung mit zwei nasslaufenden Reibkupplungen K1, K2. Das Ventil 6 ist elektromagnetisch betätigbar. Dem Ventil 6 ist im Netzwerkmodell 2 ein Widerstand RHS1 zugeordnet, wobei der Widerstand RHS1 von der Stellung des Ventils 6 abhängig ist.
  • Der Widerstand RH5 beschreibt den hydraulischen Widerstand, den die beiden Reibkupplungen K1, K2 für den Kühlölstrom darstellen. Das Ventil 6 ist als Kühlölventil ausgestaltet. Nach den Widerständen RH4, RH5 mündet der Kühlölvolumenstrom über zwei Kontenpunkte 7, 8 in den Sumpf.
  • Der andere Abzweig ausgehend von dem Knotenpunkt 4 weist nun zunächst einen Widerstand RH2 auf. Der Widerstand RH2 beschreibt den hydraulischen Widerstand in der Mechatronik bis zu einer Verzweigung, nämlich einem Knotenpunkt 9. Die Verzweigung weist stromabwärts des Knotenpunkts 9 einerseits ein Ventil 10 und einen Widerstand RH6 und andererseits ein Ventil 11 auf. Das Ventil 10 regelt den Kühlölstrom durch eine weitere Kupplung K0. Dem Ventil 10 ist im Netzwerkmodell 2 ein Widerstand RHS3 zugeordnet, wobei der Widerstand RHS3 von der Stellung des Ventils 10 abhängig ist. Der Widerstand RH6 beschreibt den hydraulischen Widerstand beim Durchströmen des Kühlöls durch die Kupplung K0. Mittels der Kupplung K0 ist eine Elektromaschine an das Getriebe ankoppelbar.
  • Das Ventil 11 ist als Restdruckventil ausgebildet und stellt sicher, dass ein Mindestdruck im Hydrauliksystem nicht unterschritten wird. Dem Ventile 11 ist im Netzwerkmodell 2 ein Widerstand RHS2 zugeordnet, wobei der Widerstand RHS2 von der Stellung des Ventils 11 abhängig ist. Das Ventil 11 sperrt den Durchfluss in einer Grundstellung und ist hierzu mittels einer Feder vorgespannt. Die Steuerleitung 12 am Knotenpunkt 13 dient zur Vorsteuerung des Ventils 11 und hält das Ventil in der Grund- bzw. Sperrstellung, auch wenn das Kühlöl bei tieferen Temperaturen eine höhere Viskosität aufweist und somit der Widerstand RH5 bei der Durchströmung des Getriebes entsprechend groß ist. Eine weitere Steuerleitung 14 dient dazu, das Ventil 11 in die geöffnete Stellung zu drängen. An der Steuerleitung 14 liegt der Druck vor dem Ventil 11 an. Mittels der Steuerleitung 14 ist der Maximaldruck begrenzt. Über einen Knotenpunkt 15 wird das Kühlöl in den Sumpf zurückgeführt.
  • Das Hydrauliksystem 1 weist hier drei Kupplungen auf, wobei die Doppelkupplung mit den beiden Kupplungen K1, K0 durch den Widerstand RH5 beschrieben wird. Die Kupplung K0 wird durch den Widerstand RH6 beschrieben. Die Kupplungen K1, K2, und K0 werden mittels des Hydrauliköls, nämlich des Kühlöls gekühlt wird.
  • Mit einem Temperaturmodell werden die Kupplungstemperatur und/oder eine Temperatur des Kühlöls stromabwärts der Kupplungen in Abhängigkeit von der Reibleistung und dem Volumenstrom durch die Kupplung berechnet. Hierdurch kann ein Temperatursensor eingespart werden.
  • Die Widerstände RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3 sind nicht linear und hängen insbesondere von der Temperatur des Hydrauliköls und/oder vom Volumenstrom durch den entsprechenden Widerstand RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3 ab, wobei die Widerstände RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3 durch Prüfbankmessungen des Hydrauliksystem 1 ermittelt werden können.
  • Die beiden Kühlöl-Ventile 6, 10 werden in Abhängigkeit der Temperatur des Hydrauliköls und/oder in Abhängigkeit von der Kupplungstemperatur geregelt und/oder gesteuert, wobei die Temperatur der Hydrauliköls und/oder die Kupplungstemperatur berechnet werden.
  • Das Netzwerkmodell 2 weist somit mehrere Knotenpunkte 4, 5, 7, 8, 9, 15 auf, an denen der Strom des Hydrauliköls verzweigt oder mehrere Teilströme zusammengeführt werden. Das Hydrauliksystem 1 wird derart vereinfacht durch das Netzwerkmodell 2 abgebildet, so dass zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten 4, 5, 7, 8, 9, 15 jeweils nur ein oder zwei hydraulische Widerstände RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3 vorhanden sind. Dies reduziert den Rechenaufwand. Die Volumenströme durch die Widerstände RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3 werden mittels Knotenregeln und Maschenregeln berechnet. Ein numerisches Mehrschrittverfahren wird vorzugsweise zur Berechnung der Volumenströme durch die Widerstände verwendet. Das Mehrschrittverfahren wird zum Lösen der Knoten- und Maschengleichungen eines Vorwärts- und Rückwärtsmodell verwendet. Das Vorwärtsmodell kann ausgehend von der Pumpe aufgestellt werden und das Rückwärtsmodell kann ausgehend von dem Druckbegrenzungsventil, nämlich von dem Ventil 11 aufgestellt werden.
  • Das Verfahren ist mit einem Steuergerät ausführbar. Das Steuergerät enthält in einem Speicher eine Software, die das Netzwerkmodell beschreibt und die Berechnung der Volumenströme ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hydrauliksystem
    2
    Netzwerkmodell
    3
    Pumpe
    4
    Knotenpunkt
    5
    Knotenpunkt
    6
    Ventil
    7
    Knotenpunkt
    8
    Knotenpunkt
    9
    Knotenpunkt
    10
    Ventil
    11
    Ventil
    12
    Steuerleitung
    13
    Knotenpunkt
    14
    Steuerleitung
    15
    Knotenpunkt
    RH1
    Widerstand
    RH2
    Widerstand
    RH3
    Widerstand
    RH4
    Widerstand
    RH5
    Widerstand
    RH6
    Widerstand
    RHS1
    Widerstand
    RHS2
    Widerstand
    RHS3
    Widerstand
    PP
    Druck
    QP
    Volumenstrom
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 112011103673 T5 [0003]
    • DE 102011079825 A1 [0004]
    • EP 2427674 P1 [0006]
    • EP 2055997 B1 [0008]
    • DE 102010008033 A1 [0009]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Hydrauliksystems (1) eines Getriebes, wobei ein Hydrauliköl von einer Pumpe (3) gefördert wird, wobei ein hydraulisches Netzwerkmodell (2) zur Steuerung und/oder Regelung der Pumpe (3) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkmodell (2) mindestens einen hydraulischen Widerstand (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) aufweist, wobei die einzelnen Volumenströme durch den mindestens einen Widerstand (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) berechnet werden, wobei in Abhängigkeit von den berechneten Volumenströmen die Pumpe (3) gesteuert und/oder geregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (1) mindesten eine Kupplung aufweist, wobei die mindestens eine Kupplung mittels des Hydrauliköls, nämlich eines Kühlöls gekühlt wird, wobei die mindestens eine Kupplung im Netzwerkmodell (2) durch mindestens einen Widerstand (RH5, RH6) beschrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Temperaturmodell die Kupplungstemperatur und/oder ein Temperatur des Kühlöls in Abhängigkeit von der Reibleistung und dem Volumenstrom durch die Kupplung berechnet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ventil (6, 10, 11) in Abhängigkeit der Temperatur des Hydrauliköls und/oder in Abhängigkeit von der Kupplungstemperatur geregelt und/oder gesteuert wird, wobei die Temperatur der Hydrauliköls und/oder die Kupplungstemperatur berechnet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) nichtlinear sind und insbesondere von der Temperatur des Hydrauliköls und/oder vom Volumenstrom durch den entsprechenden Widerstand (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) abhängen, wobei die Widerstände (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) durch Messungen des Hydrauliksystem (1) ermittelt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerkmodell mehrere Knotenpunkte (4, 5, 7, 8, 9, 15) aufweist, an denen der Strom des Hydrauliköls verzweigt oder mehrere Teilströme zusammengeführt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten (4, 5, 7, 8, 9, 15) jeweils maximal ein oder zwei hydraulische Widerstände (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) vorhanden sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenströme durch die Widerstände (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) mittels Knotenregeln und Maschenregeln berechnet werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein numerisches Mehrschrittverfahren zur Berechnung der Volumenströme durch die Widerstände (RH1, RH2, RH3, RH4, RH5, RH6, RHS1, RHS3) verwendet wird.
  10. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrschrittverfahren zum Lösen der Knoten- und Maschengleichungen eines Vorwärts- und Rückwärtsmodell verwendet wird.
  11. Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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