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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybrid-Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mit einer Pumpe eingerichtet zum Kühlen und/oder Schmieren eines Antriebselements des Antriebsstrangs in einer ersten Förderrichtung und zum Verursachen eines hydraulischen Stellens eines Stellglieds des Antriebs in einer zweiten Förderrichtung, mit einer Temperaturmesseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Hydraulikfluids, mit einer Druckmesseinrichtung zum Erfassen des an dem Stellglied anliegenden Drucks des Hydraulikfluids und mit einer Steuerungseinheit zum Steuern der Pumpe. Sie betrifft außerdem ein Hybridantriebssystem mit einem solchen Hydrauliksystem.
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Aus dem Stand der Technik sind Hydrauliksysteme für Hybridantriebe bekannt, bei denen mittels einer Reversierpumpe Hydraulikfluid in zwei Förderrichtungen gepumpt werden kann. In der ersten Förderrichtung wird Hydraulikmedium durch einen Kühlungs- und/oder Schmierungskreislauf gepumpt, über den zum Beispiel Getriebe, Lager und Elektromotoren gekühlt werden. In der zweiten Förderrichtung wird Hydraulikfluid zu einem Stellglied des Hybridantriebs gepumpt, zum Beispiel zu einer Kupplung oder einer Parksperre, wodurch ein zur Betätigung des Stellglieds erforderlicher Druck zur Verfügung gestellt wird. Der Hydraulikkreislauf wird über schaltbare Wege-Ventile und Sperrventile gesteuert. Im parallel-hybridischen Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung fördert die Reversierpumpe Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung zum Kühlungs- und/oder Schmierungskreislauf.
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Mit der
DE 10 2004 033 439 A1 wird vorgeschlagen ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Reibkupplung zur Übertragung von Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug und mit einer Aktuatoranordnung zur Betätigung der Reibkupplung. Die Aktuatoranordnung weist einen ersten Aktuator auf, der auf schnelles Schließen der Reibkupplung bei geringem Kraftaufwand ausgelegt ist, um so ein im geöffneten Zustand der Reibkupplung vorhandenes Spiel schnell zu überbrücken, und weist einen zweiten Aktuator auf, der dazu ausgelegt ist, bei geringem Hub eine große Kraft zum Betätigen der Reibkupplung aufzubringen, um die Reibkupplung mit wenig Energieaufwand geschlossen zu halten.
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Aus der
DE 10 2014 105 168 A1 ist eine Kupplungsanordnung bekannt, insbesondere für ein manuelles oder ein automatisiertes Kraftfahrzeug-Stufengetriebe, mit einer nasslaufenden Reibkupplung zur Anordnung zwischen einem Antriebsmotor und einem Stufengetriebe, einem Fluidaktuator zur Betätigung der Reibkupplung, einer Fluidversorgungseinrichtung, die einen Elektromotor und eine von dem Elektromotor angetriebene Pumpenanordnung aufweist, wobei die Pumpenanordnung über einen ersten Zweig mit dem Fluidaktuator verbunden ist, und einem Nebenzweig, über den ein Teil des von der Pumpenanordnung bereit gestellten Fluidvolumenstroms hin zu einem Niederdruckbereich leitbar ist. Dabei ist eine Abzweiganordnung vorgesehen, die dazu ansteuerbar ist, um den zu dem Nebenzweig geleiteten Neben-Fluidvolumenstrom zu reduzieren, wenn ein Betätigungsdruck (P) in dem Fluidaktuator einen Schwellendruck (PSW) überschreitet und/oder der Fluidaktuator einen Schwellenweg (SSW) überschreitet.
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Ein bei bekannten Systemen auftretendes Problem ist, dass im parallel-hybridischen Fahrbetrieb mit geschlossener Kupplung der für die Funktion der Kupplung benötigte Öldruck in deren Kupplungsnehmerzylinder durch ein schaltbares Sperrventil gehalten wird. In nachteiliger Weise ist dieses jedoch nicht zu 100% dicht, so dass sich der zum Betätigen der Kupplung genutzte Druck langsam über die Zeit abbaut. Folge ist, dass das mittels der Kupplung übertragbare Drehmoment abnimmt, da der Druck und das übertragbare Drehmoment der Kupplung zueinander proportional sind. Zum Aufrechterhalten des an der Kupplung anliegenden Drucks und damit des von Kupplung übertragbaren Drehmoments wird daher bei bekannten Systemen von Zeit zu Zeit mittels der Reversierpumpe Hydraulikfluid nachgepumpt. Dabei wird im stetigen Fahrbetrieb die Förderung von Hydraulikfluid als Kühlmedium unterbrochen werden und der gewünschte Druck an der Kupplung mittels der Pumpe eingestellt werden. Für eine maximal mögliche Drehmomentübertragung in der Kupplung sollte der Druck im Kupplungsnehmerzylinder möglichst hoch sein. Im Gegensatz dazu sollte der Druck aber einen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten, um eine Überlastung im Hydrauliksystem zu vermeiden und eine möglichst hohe Lebensdauer zu sichern.
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Ausgehen vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern und insbesondere ein Hydrauliksystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das gegenüber bekannten konventionellen Hydrauliksystemen einfach und gut regelbar ist, wobei insbesondere der mittels Pumpe erzeugt Hydraulikdruck sicher druckoptimiert gehalten und betrieben werden kann und wobei außerdem eine Leckage, die über die systembedingte und temperaturabhängige Leckage hinausgeht, einfacher und genauer erkannt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Hydrauliksystem dadurch gelöst, dass die Steuerungseinheit zur druck- und temperaturabhängigen Steuerung der Pumpe eingerichtet ist. Infolge der druckabhängigen Steuerung kann das hydraulische System stets im gewünschten Druckbereich betrieben werden. Sie wird außerdem gelöst durch ein Hybridantriebssystem mit einem Hydrauliksystem nach der Erfindung, insbesondere nach einem der angehängten Ansprüche.
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Es ist sichergestellt, dass der für einen Betrieb des Stellglieds erforderliche Minimaldruck nicht unterschritten wird und das System und seine Komponenten nicht über einen zulässigen Maximaldruck hinaus belastet werden. Erfindungsgemäß ist diese druckabhängige Steuerung kombiniert mit einer temperaturabhängigen Steuerung. Zur Erfüllung der Anforderungen einer bestmöglichen Funktion des Stellglieds sollte der dessen Betätigung und Funktion bewirkende Druck des Hydraulikfluids möglichst hoch sein. Außerdem sollte der Druck aber eine Höchstschwelle nicht überschreiten, da ansonsten die Lebensdauer der Komponenten des Hydrauliksystems beeinträchtigt werden kann. Die Steuerungseinheit kann den Druck zu diesem Zweck zum Beispiel durch einen Zwei-Punkt-Regler herstellen oder steuern. Dieser schaltet die Pumpe zyklisch, um den Druck von der unteren Einschaltschwelle (d.h. dem Minimaldruck) zur oberen Abschaltschwelle (d.h. dem Maximaldruck) zu erhöhen. Im Regelbetrieb des Systems wiederholt sich dieser Vorgang zyklisch.
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Die druck- und temperaturabhängige Steuerung der Pumpe im Sinne der Erfindung bewirkt jedoch einen über die vorstehend beschriebenen Effekte hinausgehenden Synergieeffekt: wie bereits erläutert, läuft der Pumpbetrieb und das Umschalten der Pumpe im Regelbetrieb des Systems zyklisch und konstant ab. Sie hängt im Wesentlichen nur von der Viskosität des Fluids und diese wiederum im Wesentlichen von der Temperatur ab. In der Folge ist also die Frequenz des Zwei-Punkt-Reglers (die Umschaltfrequenz der Pumpe) bei gleichbleibender Temperatur nahezu konstant. Anders ist dies bei Vorliegen einer Undichtigkeit / Leckage im Hydrauliksystem im stationären Bereich, denn dann nimmt die Frequenz bei im Wesentlichen konstanter bzw. nicht adäquat steigender Temperatur zu. Sinkt der Druck am Stellglied also schneller als erwartet, schaltet der 2-Punkt-Regler / die Steuerungseinheit die Pumpe zum Erhöhen des Drucks früher als üblich. Die Schaltfrequenz zum Schalten der Pumpe erhöht sich daher. Diese Frequenz kann nun gemessen und mit den erfassten Werten für die Temperatur des Fluids abgeglichen werden. Passt die Frequenz nicht zur Temperatur bzw. ist sie höher als angenommen, liegt mit einer hohen Wahrscheinlichkeit eine nicht systembedingte Leckage vor.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Hydrauliksystem zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs eingerichtet ist oder Teil eines solchen Antriebsstrangs ist. Es kann insbesondere zur Steuerung eines Hybridantriebssystems eines Kraftfahrzeugs eingerichtet sein oder Teil eines solchen Antriebssystems sein. Das Hydrauliksystem umfasst eine Pumpe, die zum Kühlen und/oder Schmieren eines Antriebselements des Antriebsstrangs in einer ersten Förderrichtung eingerichtet ist. Die Pumpe ist außerdem zum Verursachen eines hydraulischen Stellens eines Stellglieds des Antriebs in einer zweiten Förderrichtung eingerichtet. Unter einem Hybridantriebssystem im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zu verstehen.
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Das Hybridantriebssystem nach der Erfindung kann insbesondere einen Elektromotor und eine Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und zur Umwandlung von chemischer in rotatorische und/oder elektrische Energie aufweisen. Ein solches Hybridantriebssystem kann insbesondere einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ausbilden oder Teil eines solchen Antriebsstrangs sein und vereint die Vorteile eines seriellen und eines parallelen Hybrids. Die Komponenten sind in Reihe miteinander verbunden, wobei sich zwei Subsysteme durch die Trennkupplung direkt verbunden oder unabhängig voneinander betreiben lassen. Konkret kann das Hybridantriebssystem der Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine, eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschine aufweisen. Die erste elektrische Maschine kann insbesondere ein Elektromotor oder Generator sein, vorzugsweise ein mit der Verbrennungskraftmaschine direkt verbundener Elektromotor bzw. Generator, der als Energiequelle für die zweite elektrische Maschine dient. Diese kann insbesondere ein Elektromotor und durch die Kupplung in Reihe in das Hybridantriebssystem integriert und mittels lediglich einer Getriebeübersetzungsstufe mit den angetriebenen Rädern verbunden sein. Das Hybridantriebssystem kann für jedes angetriebene Rad des Fahrzeugs je eine zweite solche elektrische Maschine aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Antriebskonzept zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zu einem vollelektrisch angetriebenen Fahrzeug mitgeführte Energie nicht nur in einer Batterie gespeichert ist und direkt als elektrischer Strom zur Verfügung steht, sondern zusätzlich in Form von Kraftstoff (Diesel, Benzin, Gas) mitgeführt wird und chemisch zur Verfügung steht. Diese zusätzliche Energie kann zur Nutzung im elektrischen Antrieb in elektrische Energie umgewandelt werden. Sie kann außerdem in einer Batterie oder einem Akku kurzfristig gespeichert werden und steht zur Erweiterung der Reichweite des Fahrzeugs bedarfsweise zur Verfügung. Die Speicherkapazität der Batterie bzw. des Akkus kann im Vergleich zu einem Speicher eines vollelektrisch angetriebenen Fahrzeugs kleiner ausgelegt sein, wodurch Kosten und Gewicht eingespart werden können. Sie ist vorzugsweise jedoch ausreichend groß, um innerstädtische Fahrten emissionsfrei durchführen zu können. Der Vorteil des Antriebstrangs der Erfindung ist eine hohe Effizienz des Elektroantriebs bei niedrigen Geschwindigkeiten, vor allem in der Verbindung mit dem einfach aufgebauten Getriebe mit nur einer Übersetzungsstufe.
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Bei dem Hybridantriebssystem der Erfindung übernimmt die Pumpe die Betätigung des Stellglieds sowie die Förderung von Hydraulikfluid als Kühlmedium im Getriebe.
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Bei in die erste Drehrichtung fördernder Pumpe wird Hydraulikfluid durch einen Kühlkreislauf gepumpt und zum Kühlen und/oder Schmieren von Komponenten des Antriebssystems, wie insbesondere zur Kühlung und/oder Schmierung der elektrischen Maschine(n), von Lagern und/oder Getriebe, genutzt. Bei in die andere Drehrichtung fördernder Pumpe wird Hydraulikfluid zum Stellglied gepumpt, um dort einen zum Bewirken der jeweiligen Funktion des Stellglieds erforderlichen Druck zu erzeugen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
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Die Steuerungseinheit kann insbesondere eingerichtet sein, den an dem Stellglied anliegenden Druck zwischen einem vorbestimmten Minimaldruck und einem vorbestimmten Maximaldruck zu halten. Diese Druckgrenzwerte sind abgestimmt auf die Eigenschaften und üblichen Betriebsparameter des Hydrauliksystems ermittelt und vorbestimmt und in der Steuerungseinheit oder einem mit dieser kommunikationstechnisch verbundenen Datenspeicher hinterlegt.
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Die Steuerungseinheit kann insbesondere bei einem Absinken des an dem Stellglied anliegenden Drucks unter den vorbestimmten Minimaldruck die Pumpe zur Förderung von Hydraulikfluid in die zweite Förderrichtung veranlassen. Alternativ oder zusätzlich kann sie bei einem Überschreiten des an dem Stellglied anliegenden Drucks über den vorbestimmten Maximaldruck die Pumpe zur Förderung von Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung veranlasst. Auf diese Weise kann der am Stellglied anliegende Druck besonders einfach in einem zum bestimmungsgemäßen Betrieb der Hydraulik geeigneten Parameterbereich gehalten werden.
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Vorzugsweise ist die Steuerungseinheit eingerichtet, einen zeitlichen Druckverlauf des an dem Stellglied anliegenden Drucks zu erfassen und/oder zu überwachen. Sie ist außerdem zur Erfassung und/oder Überwachung der Temperatur des Hydraulikfluids eingerichtet. In besonders vorteilhafter Weise führt sie einen Abgleich von einer aktuellen Temperatur des Hydraulikfluids, insbesondere des am Stellglied anliegenden Hydraulikfluids, mit einer einem bestimmten zeitlichen Druckverlauf zugeordneten Solltemperatur durch.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerungseinheit eingerichtet, eine Zeitspanne zwischen einem Vorliegen des Maximaldrucks bis zum Erreichen des Minimaldrucks und/oder eine Zeitspanne zwischen einem Vorliegen des Minimaldrucks bis zum Erreichen des Maximaldrucks zu erfassen und/oder zu überwachen. Sie kann außerdem eingerichtet sein, bei Überschreiten eines Grenzwerts für die Abweichung von der Solltemperatur eine Fehlermeldung zu tätigen und/oder eine Fehlermeldung in einem Fehlerspeicher zu hinterlegen. Im Rahmen der Erfindung kann auch die Zeitspanne oder Dauer zwischen dem Erreichen zweier oder mehr aufeinanderfolgender Maximaldruckgrenzwerte oder Minimaldruckgrenzwerte erfasst werden.
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Bei der Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine Reversierpumpe, insbesondere eine elektrisch betriebene Reversierpumpe. Auf diese Weise kann durch Schalten oder Umschalten der Pumpe besonders einfach die Förderung von Hydraulikfluid in die beiden Förderrichtungen bewirkt werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das System ein hydraulisch zwischen der Pumpe und dem Stellglied wirkendes Sperrventil aufweist. Das Sperrventil ist vorzugsweise in einer Bypass-Leitung angeordnet. Diese kann einerseits von der von der Pumpe zum Stellglied führenden Leitung abzweigen. Zusätzlich kann sie andererseits mit einem Reservoir für Hydraulikfluid verbunden sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache und effektive Druckentlastung des Stellglieds verbunden mit einer einfachen Rückführung von Hydraulikfluid in das Hydrauliksystem.
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Das Hydrauliksystem kann außerdem ein Wege-Ventil aufweisen. Dieses kann insbesondere ein Zwei-Wege-Ventil sein. Das Wege-Ventil kann in vorteilhafter Weise hydraulisch in der von der Pumpe zum Stellglied führenden Leitung angeordnet sein. Außerdem kann das Wege-Ventil zur wahlweisen hydraulischen Verbindung eines ersten Stellglieds, wie einer Kupplung, oder eines zweiten Stellglieds, wie einer Parksperre, eingerichtet sein. Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen mit mehr als zwei Stellgliedern, wobei das Wege-Ventil eine entsprechende Anzahl an Schaltmöglichkeiten bereitstellt. Der im Rahmen der Erfindung erfasste Druck ist vorzugsweise der zur Betätigung des Stellglieds daran anliegende Druck, also zum Beispiel der Druck auf einen Kupplungsnehmerzylinder wirkende Druck. Bei der erfassten Temperatur handelt es sich vorzugsweise um die Temperatur des zum Stellglied strömenden Hydraulikfluids.
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In der von der Pumpe zum Stellglied führenden Leitung kann nach einer weiteren Ausführungsform ein Rückschlagventil angeordnet sein. Dieses kann insbesondere eine Strömung von Hydraulikfluid von der Pumpe zum Stellglied zulassen, in entgegengesetzter Richtung jedoch sperren. Dadurch wird ein Druckabfall am Stellglied infolge der dann saugenden Pumpe vermieden.
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Man kann auch sagen, dass durch die Erfindung eine Parksperre und eine Trennkupplung sowie eine Kühlung mittels einer elektrisch betriebenen Reversierpumpe betätigt werden. Im parallel-hybridischen Fahrbetrieb ist die Trennkupplung geschlossen, um das Verbrennungsmotormoment an die Räder direkt übertragen zu können. Der dafür benötigte Öldruck im Kupplungsnehmerzylinder wird durch ein schaltbares Sperrventil gehalten. Da dieses jedoch nicht zu 100% dicht ist, baut sich der Druck über die Zeit langsam aber stetig ab, so dass im stetigen Fahrbetrieb die Pumpe das Kühlen unterbrechen muss, um den Druck im Kupplungsnehmerzylinder wieder zu erhöhen. Der Druck und das übertragbare Drehmoment der Kupplung sind proportional und in der Softwareansteuerung über eine Kennlinie, die am Ende des Herstellungsprozesses gemessen wird, hinterlegt. Außerdem wird diese Kennlinie im laufenden Betrieb adaptiert. Für eine maximale Momentenkapazität der Kupplung kann der Druck mittels Zwei-Punkt-Regler in einem bestimmten Bereich gehalten werden. Die Hydraulikpumpe kann zyklisch zwischen einer unteren und einer oberen Schwelle ein- und ausgeschaltet werden. Bei gleichbleibender Temperatur ist die Frequenz des Zwei-Punkt-Reglers nahezu konstant. Sinkt der Druck jedoch schneller als erwartet, erhöht sich die Frequenz. Diese kann von der Softwaresteuerung gemessen werden, ebenso die Temperatur des Fluids. Passen Frequenz und Temperatur nicht zusammen, liegt mit einer hohen Wahrscheinlichkeit eine nicht systembedingte Leckage, also ein Fehler vor.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe zweier Figuren näher erläutert. Diese sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Dabei zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung ein Hybridantriebssystem nach der Erfindung,
- 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems und
- 3 einen beispielhaften Druckverlauf in einem Druck-Zeit-Diagramm.
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1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung eine Ausführungsform eines Hybridantriebssystems 1 nach der Erfindung. Das Hybridantriebssystem 1 dient einem Antrieb eines Kraftfahrzeugs, von dem in der Figur beispielhaft nur ein angetriebenes Rad 2 gezeigt ist. Es umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 3, eine erste elektrische Maschine 4 in Form eines Generators 4, eine zweite elektrische Maschine 5 in Form eines Elektromotors 5 sowie eine Kupplung 6. Die Kupplung 6 ist zwischen dem Elektromotor 5 und dem Generator 4 angeordnet und unterteilt das Hybridantriebssystem 1 quasi in zwei Subsysteme. Die Kupplung 6 ist mittels einer in den Figuren nicht gezeigten Getriebeübersetzungsstufe mit dem angetriebenen Rad 2 verbunden.
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Das Hybridantriebssystem 1 nutzt die elektrischen Maschinen 4, 5 und die Verbrennungskraftmaschine 3 für den Antrieb des Fahrzeugs und die Verbrennungskraftmaschine 3 außerdem zur Umwandlung von chemischer Energie (in Form von Kraftstoff wie Benzin, Gas oder Diesel) in rotatorische und/oder elektrische Energie. Im Regelfall wird das Fahrzeug über den Elektromotor 5 angetrieben, der seine Energie aus einer in der Figur nicht dargestellten Batterie oder einem Akku bezieht. Reicht die darüber zur Verfügung stehende Energie für einen Betrieb des Fahrzeugs nicht aus, treibt die Verbrennungskraftmaschine 3 den Generator 4 an, der dann als Energiequelle für den Elektromotor 5 dient. Der Antriebsstrang 1 vereint damit die Vorteile eines seriellen und eines parallelen Hybrids. Der Elektromotor 5, der Generator 4 und die Verbrennungskraftmaschine 3 sind mittels der Kupplung 6 in Reihe miteinander verbunden. Die beiderseits der Kupplung 6 vorliegenden Subsysteme lassen sich durch die Kupplung 6 direkt miteinander verbinden oder unabhängig voneinander betreiben.
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2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 7 des Hybridantriebssystems 1 der 1 in einer vergrößerten Darstellung. Kernstück des Hydrauliksystems 7 ist eine Pumpe 8, die als Reversierpumpe 8 ausgebildet und in zwei entgegengesetzte Förderrichtungen betreibbar ist. Die Pumpe 8 wird mittels eines Motors 9 angetrieben. An die Pumpe 8 sind eine Kühl- und Schmierleitung 10 sowie eine Stellgliedleitung 11 angeschlossen. In der Stellgliedleitung 11 ist ein Zwei-Wege-Ventil 12 angeordnet. In einer ersten Schaltstellung des Zwei-Wege-Ventils 12 ist die Pumpe 8 über eine Stellgliedleitung 11a mit einem Kupplungsnehmerzylinder 13 der Kupplung hydraulisch verbindbar. In einer zweiten Schaltstellung des Zwei-Wege-Ventils 12 ist sie über eine Stellgliedleitung 11b mit einem Stellkolben 14 einer Parksperreinrichtung 15 hydraulisch verbindbar. Die Kupplung 6 und die Parksperreinrichtung 15 bilden jeweils ein Stellglied 6, 15 im Sinne der Erfindung aus.
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Der Kupplungsnehmerzylinder 13 der Kupplung 6 ist bei in die zweite Förderrichtung fördernder Pumpe 8 über die Stellgliedleitungen 11, 11 a mit Hydraulikfluid und Druck zu beaufschlagen. Bei in die erste Förderrichtung arbeitender Pumpe 8 ist die Kühl- und Schmierleitung 10, ein damit hydraulisch verbundener Wärmetauscher 16 und damit hydraulisch verbundene Kühlungs- und Schmierungseinheiten 17 für Komponenten des Fahrzeugs, beispielsweise die elektrischen Maschinen 4, 5 und/oder deren Lagerung, mit einem bestimmten Volumenstrom von Hydraulikfluid beaufschlagbar.
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Das Hydrauliksystem 7 weist außerdem ein Sammel- oder Vorratsreservoir 18 für Hydraulikfluid auf. Dieses ist über mit einem Filterelement 19 versehene Saugleitungen 20 und 20a mit der Kühl- und Schmierleitung 10 und über Saugleitungen 20 und 20b mit der Stellgliedleitung 11 verbunden. In den Saugleitungen 20a und 20b sind jeweils ein Rückschlagventil 21, 22 angeordnet, so dass durch Förderwirkung der Pumpe 6 Hydraulikfluid vom Sammel- und Vorratsreservoir 18 in Richtung der Hydraulikleitungen 10, 11 strömen kann, ein Teilstrom in entgegengesetzter Richtung jedoch nicht möglich ist. Ein weiteres Rückschlagventil 23 ist in der Kühl- und Schmierleitung 10 zwischen der Pumpe 8 und dem Wärmetauscher 16 angeordnet.
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Um bei einem Entlasten der Kupplung 6 einen Rückfluss von Hydraulikfluid vom Kupplungsnehmerzylinder 13 über eine Abflussleitung 24 in das Sammel- und Vorratsreservoir 18 zu ermöglichen, ist in der Stellgliedleitung 11 a ein Sperrventil 25 angeordnet, das in einer ersten Schaltstellung die Abflussleitung 24 öffnet und sie in einer zweiten Schaltstellung sperrt. Zwischen der Abflussleitung 24 und dem Zwei-Wege-Ventil 12 ist ein weiteres Rückschlagventil 26 angeordnet. Der in der Stellgliedleitung 11a vorliegende Druck ist mittels eines Drucksensors 27 erfassbar.
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Der Motor 9, das Zwei-Wege-Ventil 12, das Sperrventil 25, der Drucksensor 27 und ein Haltemagnet 28 der Parksperreinrichtung 15 sind über in 2 angedeutete Datenleitungen mit einer Steuerungseinheit 29 verbunden.
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Im parallel-hybridischen Fahrbetrieb ist die Kupplung 6 vollständig geschlossen, um das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 3 an das Rad 2 übertragen zu können. Der dafür benötigte Öldruck im Kupplungsnehmerzylinder 13 wird durch das schaltbare Sperrventil 25 gehalten. Jedoch ist dieses nicht zu 100% dicht. Der Druck baut sich daher über die Zeit langsam ab. Um den Druck im Kupplungsnehmerzylinder 13 wieder zu erhöhen, wird mittels der Pumpe 8 in die Stellgliedleitungen 11 und 11a gefördert. Der Druck und das übertragbare Drehmoment der Kupplung 6 sind proportional. Der zur Betätigung der Kupplung 6 im Kupplungsnehmerzylinder 13 wirkende Druck wird erfindungsgemäß mittels des Drucksensors 27 erfasst und mittels der Steuerungseinrichtung 29 überwacht. In dieser ist eine Kennlinie hinterlegt, die am Ende des Herstellungsprozesses gemessen wird. Außerdem wird diese Kennlinie im laufenden Betrieb adaptiert. Über einen Abfluss/Bypass 30 kann im Bedarfsfall Fluid geleitet werden. Es kann auch ein Rückschlagventil 31 eingesetzt sein.
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3 verdeutlicht in einem Zeit-Druck-Diagramm die kombinierte Druck- und Temperaturüberwachung im Rahmen der Erfindung. Das Diagramm zeigt dabei den Verlauf des Drucks (Ordinate 39) in Abhängigkeit von der Zeit (Abszisse 40) anhand eines Graphen 32. In der Steuerungseinheit 29 sind jeweils Grenzwerte für einen Minimaldruck 33 und einen Maximaldruck 34 hinterlegt, zwischen denen der auf den Kupplungsnehmerzylinder 13 wirkende Druck gehalten wird. Bei einer bestimmungsgemäßen Funktion des Systems (Normalbetrieb, gekennzeichnet mittels des Abschnitts 35) ist die Dauer 37 des Absinkens des Drucks vom Maximalwert 34 auf den Minimalwert 33 im Wesentlichen konstant. Während dieser Dauer 37 fördert die Pumpe 8 in die erste Förderrichtung. Erreicht der Druck am Kupplungsnehmerzylinder 13 den in der Steuerungseinheit 29 hinterlegten Grenzwert des Minimaldrucks 33, bewirkt die Steuerungseinheit 29 ein Umschalten der Pumpe 8, die daraufhin in die erste Förderrichtung pumpt, bis der Druck am Kupplungsnehmerzylinder 13 den in der Steuerungseinheit 29 hinterlegten Grenzwert des Maximaldrucks 34 erreicht. In diesem Moment bewirkt die Steuerungseinheit 29 ein Umschalten der Pumpe 8 aus der ersten Förderrichtung in die zweite Förderrichtung. Im Normalbetrieb 35 entspricht dann die für ein erneutes Absinken des am Kupplungsnehmerzylinder 13 anliegenden Drucks auf den Minimalwert 33 im Wesentlichen der Dauer des vorherigen Absinkens, mit anderen Worten, im Normalbetrieb ist die Dauer 37 des Absinkens vom Maximalwert 34 auf den Minimalwert 33 im Wesentlichen konstant, hängt jedoch von der Temperatur des Hydraulikfluids ab.
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Kommt es zu einer Undichtigkeit / Leckage im System 7, kann das durch die erfindungsgemäße kombinierte Überwachung von Druck und Temperatur erkannt werden. Ein solcher Fall liegt in 3 im Abschnitt 36 als Fehlerbetriebsfall vor. Die im Abschnitt 36 für ein Absinken des Drucks vom Maximalwert 34 auf den Minimalwert 33 benötigte Dauer 37 ist deutlich kürzer als die für die gleiche Druckänderung erforderliche Dauer 38 beim Normalbetrieb (Abschnitt 35). Bleibt es bei einem solchen Druckverlauf und entspricht die während des Abschnitts 36 erfasste Temperatur des Hydraulikfluids nicht einem in der Steuerungseinheit für eine bestimmte Druckabfalldauer hinterlegten Temperaturgrenzwert, ist vom Vorliegen einer Leckage auszugehen. Die Steuerungseinheit kann einen entsprechenden Vermerk in einem Fehlerspeicher hinterlegen oder ein Fehlersignal ausgeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridantriebssystems
- 2
- Rad
- 3
- Verbrennungskraftmaschine
- 4
- elektrische Maschine, Generator
- 5
- elektrische Maschine, Elektromotor
- 6
- Stellglied, Kupplung
- 7
- Hydrauliksystem
- 8
- Pumpe, Reversierpumpe
- 9
- Motor
- 10
- Kühl- und Schmierleitung
- 11
- Stellgliedleitung
- 11a
- Stellgliedleitung
- 11b
- Stellgliedleitung
- 12
- Zwei-Wege-Ventil
- 13
- Kupplungsnehmerzylinder
- 14
- Stellkolben
- 15
- Stellglied, Parksperreinrichtung
- 16
- Wärmetauscher
- 17
- Kühlungs- und Schmierungseinheiten
- 18
- Sammel- oder Vorratsreservoir
- 19
- Filterelement
- 20
- Saugleitung
- 20a
- Saugleitung
- 20b
- Saugleitung
- 21
- Rückschlagventil
- 22
- Rückschlagventil
- 23
- Rückschlagventil
- 24
- Abflussleitung
- 25
- Sperrventil
- 26
- Rückschlagventil
- 27
- Drucksensor
- 28
- Haltemagnet
- 29
- Steuerungseinheit
- 30
- Abfluss, Bypass
- 31
- Rückschlagventil
- 32
- Graph des Druckverlaufs
- 33
- Minimaldruck
- 34
- Maximaldruck
- 35
- Normalbetrieb
- 36
- Fehlerfallbetrieb
- 37
- Dauer der Druckänderung vom Maximaldruck auf Minimaldruck
- 38
- Dauer der Druckänderung vom Maximaldruck auf Minimaldruck
- 39
- Ordinate, Druck
- 40
- Abszisse, Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004033439 A1 [0003]
- DE 102014105168 A1 [0004]
