DE102021114827A1

DE102021114827A1 - Hydraulikanordnung, Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikanordnung, Computerprogrammprodukt, Steuereinheit und Hybridmodul

Info

Publication number: DE102021114827A1
Application number: DE102021114827.8A
Authority: DE
Inventors: Ralf Mannsperger; Raphael Künzig
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung (1) zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine (2) und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors (3) innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs (4) eines Kraftfahrzeugs (30), wobei die Hydraulikanordnung (1) eine Pumpe (5) zur wahlweisen Förderung eines Hydraulikfluids (6) durch einen ersten hydraulischen Pfad (7) zur Kühlung der elektrischen Maschine (2) und durch einen zweiten hydraulischen Pfad (8) zur Betätigung des ersten Aktors (3) aufweist, wobei in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) ein Rückschlagventil (21) angeordnet ist, welches bei einem Druckabfall in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) unterhalb eines vordefinierten Druck-Schwellenwerts in eine Verschlussstellung überführbar ist, sowie eine Steuereinrichtung (9) zur Steuerung der Pumpe (5), wobei die Pumpe (5) eine Bidirektional-Pumpe mit einem Pumpeneingang (16) und zwei Pumpenausgängen (17) ist, wobei ein erster Pumpenausgang (18) mit dem ersten hydraulischen Pfad (7) und ein zweiter Pumpenausgang (19) mit dem zweiten hydraulischen Pfad (8) gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hydraulikanordnung eine Pumpe zur wahlweisen Förderung eines Hydraulikfluids durch einen ersten hydraulischen Pfad zur Kühlung der elektrischen Maschine und durch einen zweiten hydraulischen Pfad zur Betätigung des ersten Aktors aufweist, wobei in dem zweiten hydraulischen Pfad ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches bei einem Druckabfall in dem zweiten hydraulischen Pfad unterhalb eines vordefinierten Druck-Schwellenwerts in eine Verschlussstellung überführbar ist, sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Pumpe, wobei die Pumpe eine Bidirektional-Pumpe mit einem Pumpeneingang und zwei Pumpenausgängen ist, wobei ein erster Pumpenausgang mit dem ersten hydraulischen Pfad und ein zweiter Pumpenausgang mit dem zweiten hydraulischen Pfad gekoppelt ist,
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikanordnung, ein Computerprogrammprodukt, eine Steuereinheit und ein Hybridmodul.
Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges umfasst eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglicht - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben. Der Elektromotor von Hybridfahrzeugen ersetzt dabei meist den früher üblichen Starter für die Brennkraftmaschine und die Lichtmaschine, um eine Gewichtszunahme des Hybridfahrzeuges gegenüber Fahrzeugen mit üblichen Antriebssträngen zu reduzieren.
Wie aus der EP 0 773 127 A1 , DE 100 18 926 A1 und US 2007/0175726 A1 bekannt ist, kann zwischen Brennkraftmaschine und Elektromotor eine erste Kupplungsanordnung angeordnet sein, um die Brennkraftmaschine von dem Elektromotor und dem restlichen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges abzutrennen. Bei rein elektrischer Fahrt wird dann die erste Kupplungsanordnung geöffnet und die Brennkraftmaschine abgeschaltet, so dass das Abtriebsmoment des Hybridfahrzeuges allein von dem Elektromotor aufgebracht wird.
Zur Betätigung derartiger Kupplungsanordnungen in Hybridfahrzeugen sind hydraulische Kupplungsbetätigungssysteme - auch als hydraulische Ausrücksysteme bezeichnet - bekannt. Vermehrt kommen zur Betätigung derartiger Trennkupplungen in hybriden Antriebssträngen auch elektronische Pumpen-Aktuatoren (EPA) zum Einsatz, welche sowohl zur Kühlung der Elektromotoren, zur Schmierung von Lagern und/oder zur hydraulischen Betätigung von Kupplungen verwendet werden können, wobei für die verschiedenen Hydraulikkreisläufe bevorzugt das Getriebeöl als Hydraulikfluid für hydraulischen Steuerungsaufgaben verwendet wird.
Üblicherweise wird in derartigen Hybridfahrzeugen zur Kupplungsbetätigung der Trennkupplung Getriebeöl aus dem Öl-Sumpf angesaugt und über ein Schaltventil in Richtung Kupplungsnehmerzylinder vorbei an einem Rückschlagventil in den Kupplungsnehmerzylinder gepumpt. Das Rückschlagventil in diesem Hydraulikpfad verhindert das Ausströmen des Getriebeöls aus dem Kupplungsnehmerzylinder, wenn der elektronische Pumpenaktuator nach dem Kupplungsbetätigen Getriebeöl zum Kühlen in Richtung der Elektromotoren des Hybridantriebs pumpt.
Das Rückschlagventil öffnet und schließt nicht instantan, sondern überwindet zunächst einen mechanischen Weg und eine entsprechende Reibung. Ein Drucksensor misst in derartigen Hydrauliksystemen üblicherweise den Druck im Kupplungsnehmerzylinder. Die Steuerung des Hydrauliksystems pumpt Getriebeöl bis zum Erreichen einer oberen Schwelle in den Kupplungsnehmerzylinder und schaltet in der Regel dann ab. Beim Abschalten verringert sich der Druck auf der Eingangsseite des Rückschlagventils und der Druck auf der Ausgangsseite überwiegt und lässt das Rückschlagventil entsprechend in die Schließrichtung verfahren. In dieser Zeit fließt Getriebeöl vom Kupplungsnehmerzylinder zurück in Richtung des elektronischen Pumpenaktuators. Der Druck kann dabei so groß sein, dass die Pumpe des elektronischen Pumpenaktuators rückwärts angetrieben wird. Das verringerte Volumen im Kupplungsnehmerzylinder lässt dann selbstverständlich auch den hydraulischen Druck in dem entsprechenden Hydraulikpfad absinken. Dies ist regelmäßig unerwünscht.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Hydraulikanordnung zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die die geschilderten Probleme vermindert oder vollständig vermeidet. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikanordnung zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hydraulikanordnung zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hydraulikanordnung eine Pumpe zur wahlweisen Förderung eines Hydraulikfluids durch einen ersten hydraulischen Pfad zur Kühlung der elektrischen Maschine und durch einen zweiten hydraulischen Pfad zur Betätigung des ersten Aktors aufweist, wobei in dem zweiten hydraulischen Pfad ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches bei einem Druckabfall in dem zweiten hydraulischen Pfad unterhalb eines vordefinierten Druck-Schwellenwerts in eine Verschlussstellung überführbar ist, sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Pumpe, wobei die Pumpe eine Bidirektional-Pumpe mit einem Pumpeneingang und zwei Pumpenausgängen ist, wobei ein erster Pumpenausgang mit dem ersten hydraulischen Pfad und ein zweiter Pumpenausgang mit dem zweiten hydraulischen Pfad gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus die Pumpe mit einer ersten Förderrichtung zum Druckaufbau in dem zweiten hydraulischen Pfad zur Betätigung des ersten Aktors zu betreiben, und in einem zweiten Betriebsmodus den Druck in dem zweiten hydraulischen Pfad für ein vordefinierbares Zeitintervall auf ein Druckniveau abzusenken, dass 0,75-1,25 des Druck-Schwellenwerts des Rückschlagventils entspricht, sowie in einem dritten Betriebsmodus nach Ablauf des Zeitintervalls die Pumpe mit einer zweiten Förderrichtung zu betreiben.
Beim Betätigen des hydraulischen ersten Aktors bewirkt das Rückschlagventil grundsätzlich im zweiten hydraulischen Pfad ein Absinken des Volumens bzw. Drucks, welcher vorher mit der Pumpe zur Betätigung des ersten Aktors aufgebaut wurde, wenn beispielsweise die Pumpe abgeschaltet wird.
Erfindungsgemäß wird ein „abruptes“ Abschalten der Pumpe durch eine Abschaltsequenz ersetzt, die das Schließen des Rückschlagventils bei einem möglichst geringem Durchfluss von Hydraulikfluid in die Richtung der Pumpe aus dem zweiten hydraulischen Pfad erlaubt.
Somit kann der hydraulische Druck im zweiten hydraulischen Pfad sehr genau auf einen vordefinierten Wert eingestellt und gesteuert werden, ohne dass dieser durch ein unerwünscht hohes Abfließen von Hydraulikfluid aus dem zweiten Hydraulikpfad mit einem entsprechend einhergehenden Druckverlust reduziert wird.
Um beispielsweise Getriebeöl für eine Kühl- und Schmierfunktion in den ersten hydraulischen Pfad mittels der Pumpe zu fördern, wird also der Druck in dem zweiten hydraulischen Pfad zunächst auf ein Niveau abgesenkt, welches bevorzugt kein zusätzliches Getriebeöl in den ersten hydraulischen Aktor presst aber auch kein Austritt von Hydraulikfluid in Richtung der Pumpe zulässt. Der Druck auf der Eingangsseite des Rückschlagventils ist dabei geringer eingestellt als auf der Ausgangsseite, was dazu führt, dass das Rückschlagventil schließt.
Der hydraulische Aktor kann beispielsweise ein Geberzylinder oder ein Nehmerzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigung, einer Bremseinrichtung und/oder einer Parksperre sein.
Bevorzugt ist die Pumpe als eine elektrisch betriebene Bidirektionalpumpe konfiguriert.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
Eine Steuereinheit, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient der insbesondere elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann eine Steuereinheit zur Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer Hydraulikkreisläufe oder hydraulischer Verbraucher vorgesehen sein.
Eine Steuereinheit weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinheit ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen, beispielsweise an elektrische Aktuatoren oder elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs.
Innerhalb der Steuereinheit können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinheit eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.
Die Steuereinheit kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinheit übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinheit einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
Eine Steuereinheit kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
Ein Hybridmodul kann je nach Eingriffspunkt des Elektromotors in den Antriebsstrang in die folgenden Kategorien P0-P4 eingeteilt werden:

P0: der Elektromotor ist vor der Brennkraftmaschine angeordnet und beispielsweise über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. Bei dieser Anordnung des Elektromotors wird dieser auch gelegentlich als Riemenstartergenerator (RSG) bezeichnet,
P1: der Elektromotor ist direkt hinter der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung des Elektromotors kann beispielsweise kurbelwellenfest vor der Anfahrkupplung erfolgen,
P2: der Elektromotor ist zwischen einer häufig als K0 bezeichneten Trennkupplung und der Anfahrkupplung aber vor dem Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang angeordnet,
P3: der Elektromotor ist im Fahrzeuggetriebe und/oder der Getriebeausgangswelle angeordnet,
P4: der Elektromotor ist an einer bestehenden oder separaten Fahrzeugachse angeordnet und
P5: der Elektromotor ist am oder im Fahrzeugrad angeordnet, beispielsweise als Radnabenmotor.

Besonders bevorzugt ist das Hybridmodul als ein P1, P2 oder P3-Hybridmodul konfiguriert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste hydraulische Aktor eine hydraulische Kupplungsbetätigung ist.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, in dem zweiten Betriebsmodus das Druckniveau in dem zweiten hydraulischen Pfad durch Betrieb der Pumpe in ihrer ersten Förderrichtung einzustellen, was eine steuerungstechnisch einfache sowie genaue Einstellung des gewünschten Druckniveaus in dem zweiten hydraulischen Pfad erlaubt.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass in dem zweiten hydraulischen Pfad zwischen dem zweiten Pumpenausgang und dem Rückschlagventil ein von der Steuereinrichtung ansteuerbares Schaltventil angeordnet ist. Hierdurch kann beispielsweise auch eine Druckreduzierung im zweiten hydraulischen Pfad durch das Schaltventil bewirkt werden. Selbstverständlich ist auch ein Druckablass durch eine Kombination der Steuerung von Pumpe und Schaltventil möglich.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, in dem zweiten Betriebsmodus das Druckniveau in dem zweiten hydraulischen Pfad kennfeldabhängig, insbesondere temperaturabhängig, einzustellen. So ist es beispielsweise ermöglicht, die elektrische Leistung, mit welcher die Pumpe angesteuert wird, in Versuchen zu ermitteln und eine Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leistungsaufnahme von den rheologischen Eigenschaften des Hydraulikfluids, beispielsweise in einer Tabelle in der Steuereinrichtung, zu speichern. Ein Temperatursensor kann dann zu jedem Zeitpunkt die aktuelle Temperatur des Hydraulikfluids im zweiten hydraulischen Pfad bestimmen und die Steuereinrichtung ermittelt die entsprechend nötige elektrische Leistung anhand der beschriebenen Tabelle und steuert den Motor der Pumpe entsprechend beim Aktuieren des ersten hydraulischen Aktors an. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, in dem zweiten Betriebsmodus das Zeitintervall kennfeldabhängig, insbesondere temperaturabhängig, einzustellen, wodurch die Ansteuerung des Rückschlagventils in dem zweiten hydraulischen Pfad noch genauer erfolgen kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikanordnung zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hydraulikanordnung eine Pumpe zur wahlweisen Förderung eines Hydraulikfluids durch einen ersten hydraulischen Pfad zur Kühlung der elektrischen Maschine und/oder durch einen zweiten hydraulischen Pfad zur Betätigung des ersten Aktors aufweist, sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Pumpe, umfassend die folgenden Schritte:

a) Überführung der Hydraulikanordnung mittels der Steuereinrichtung in einen ersten Betriebsmodus, in dem die Pumpe mit einer ersten Förderrichtung zum Druckaufbau in dem zweiten hydraulischen Pfad zur Betätigung des ersten Aktors betrieben wird,
b) Überführung der Hydraulikanordnung mittels der Steuereinrichtung in einen zweiten Betriebsmodus, in dem der Druck in dem zweiten hydraulischen Pfad für ein vordefinierbares Zeitintervall auf ein Druckniveau abgesenkt wird, dass 0,75-1,25 des Druck-Schwellenwerts des Rückschlagventils entspricht,
c) Überführen der Hydraulikanordnung mittels der Steuereinrichtung nach Ablauf des Zeitintervalls in einen dritten Betriebsmodus, in dem die Pumpe mit einer zweiten Förderrichtung betrieben wird.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt ist, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder ein Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann ferner auch vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit zur Steuerung einer Hydraulikanordnung zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird, nach einem der Ansprüche 1-6, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinheit zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 7 zu veranlassen.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt ist, umfassend eine elektrische Maschine und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln der elektrischen Maschine in und/oder Auskuppeln der elektrischen Maschine aus dem Antriebsstrang, ferner umfassend eine Hydraulikanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 1-6.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 ein schematisches hydraulisches Blockschaltbild einer Hydraulikanordnung zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, und
2 ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugs mit einer Hydraulikanordnung in einem Hybridmodul.

Die 1 zeigt eine Hydraulikanordnung 1 zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine 2 und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors 3 innerhalb eines hybrid betreibbaren Antriebsstrangs 4 eines Kraftfahrzeugs 30, wie es auch exemplarisch in der 2 gezeigt ist.
Die Hydraulikanordnung 1 besitzt eine Pumpe 5 zur wahlweisen Förderung eines Hydraulikfluids 6 durch einen ersten hydraulischen Pfad 7 zur Kühlung der elektrischen Maschine 2 und durch einen zweiten hydraulischen Pfad 8 zur Betätigung des ersten Aktors 3. In dem zweiten hydraulischen Pfad 8 ist ein Rückschlagventil 21 angeordnet, welches bei einem Druckabfall in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 unterhalb eines vordefinierten Druck-Schwellenwerts in eine Verschlussstellung überführbar ist.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 9 zur Steuerung der Pumpe 5 vorhanden, wobei die Pumpe 5 eine Bidirektional-Pumpe mit einem Pumpeneingang 16 und zwei Pumpenausgängen 17 ist, wobei ein erster Pumpenausgang 18 mit dem ersten hydraulischen Pfad 7 und ein zweiter Pumpenausgang 19 mit dem zweiten hydraulischen Pfad 8 gekoppelt ist. Der Pumpeneingang 16 ist mit einem nicht weiter bezeichneten Sumpf für das Hydraulikfluid 6 hydraulisch leitend verbunden.
Die Steuereinheit 9 umfasst einen Prozessor 51 und einen Speicher 52, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher 52 und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor 51, die Steuereinheit 9 zur Durchführung eines noch nachfolgend näher erläuterten Verfahrens zu veranlassen.
Die Steuereinrichtung 9 ist nun eingerichtet, in einem ersten Betriebsmodus die Pumpe 5 mit einer ersten Förderrichtung zum Druckaufbau in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 zur Betätigung des ersten Aktors 3 zu betreiben. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird hierdurch eine Trennkupplung 23 aktuiert. Je nach Ausführung der Trennkupplung als Normally-Closed oder Normally-Open kann ein Ausrücken des ersten hydraulischen Aktors 3 ein Schließen oder Öffnen der Trennkupplung 23 bewirken.
In einem zweiten durch die Steuereinrichtung 9 veranlassten Betriebsmodus der Pumpe 5 wird der Druck in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 für ein vordefinierbares Zeitintervall auf ein Druckniveau abgesenkt, dass 0,75-1,25 des Druck-Schwellenwerts des Rückschlagventils 21 entspricht. Die Steuereinrichtung 9 ist hierbei eingerichtet, in dem zweiten Betriebsmodus das Druckniveau in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 durch Betrieb der Pumpe 5 in ihrer ersten Förderrichtung einzustellen. Die Förderrichtung entspricht somit der Förderrichtung des ersten Betriebsmodus der Pumpe 5, mit dem Unterschied, dass die Pumpe 5 im zweiten Betriebsmodus mit einer geringeren Pumpendrehzahl betrieben wird.
Die Steuereinrichtung 9 ist ferner ausgebildet, in dem zweiten Betriebsmodus das Druckniveau in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 kennfeldabhängig, insbesondere temperaturabhängig, einzustellen, sowie das Zeitintervall kennfeldabhängig, insbesondere temperaturabhängig, einzustellen.
Mittels der Steuereinrichtung 9 kann die Pumpe 5 ferner auch in einen dritten Betriebsmodus nach Ablauf des Zeitintervalls versetzt werden, in dem die Pumpe 5 mit einer zweiten Förderrichtung betrieben wird, beispielsweise um eine Kühlung der elektrischen Maschine 2 durch Fördern von Hydraulikfluid 6 durch den ersten hydraulischen Pfad 7 zu bewirken.
In der 1 ist ferner gezeigt, dass in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 zwischen dem zweiten Pumpenausgang 19 und dem Rückschlagventil 21 ein von der Steuereinrichtung 9 ansteuerbares Schaltventil 22 angeordnet ist. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, weitere hydraulische Verbraucher, wie beispielsweise einen hydraulischen Parksperrenaktor, an den zweiten hydraulischen Pfad anzuschließen und über das Schaltventil 22 mit der Pumpe 5 zu koppeln oder zu entkoppeln.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Steuerung der Hydraulikanordnung 1 zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine 2 und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors 3 innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs 4 eines Kraftfahrzeugs 30, wie sie aus der 1 bekannt ist, näher beschrieben.
Zunächst erfolgt eine Überführung der Hydraulikanordnung 1 mittels der Steuereinrichtung 9 in einen ersten Betriebsmodus, in dem die Pumpe 5 mit einer ersten Förderrichtung und einer ersten Pumpendrehzahl zum Druckaufbau in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 zur Betätigung des ersten Aktors 3 betrieben wird. Dies bewirkt eine Aktuierung der Trennkupplung 23. Das Schaltventil 22 ist dabei so geschaltet, dass der Aktor 3 hydraulisch mit der Pumpe 5 gekoppelt ist. Der Start der beschriebenen Kupplungsbetätigung wird durch die Pumpe 5 nach Erhalten des entsprechenden Steuersignals von der Steuereinrichtung 9 über einen CAN-Bus initiiert.
Soll diese Aktuierung aufgehoben werden bzw. ist ein vordefinierter Druck-Sollwert erreicht, so erfolgt anschließend eine Überführung der Hydraulikanordnung 1 mittels der Steuereinrichtung 9 in einen zweiten Betriebsmodus, in dem der Druck in dem zweiten hydraulischen Pfad 8 für ein vordefinierbares Zeitintervall auf ein Druckniveau abgesenkt wird, dass 0,75-1,25 des Druck-Schwellenwerts des Rückschlagventils 21 entspricht. Hierzu kann eine entsprechende Pumpendrehzahl und ein Zeitintervall aus der Steuereinrichtung 9 ausgelesen werden, wobei diese vorteilhafter Weise temperaturabhängig aus einer in der Steuereinrichtung 9 gespeicherten Tabelle ausgewählt werden können.
Nach Ablauf des Zeitintervalls erfolgt sodann ein Überführen der Hydraulikanordnung 1 mittels der Steuereinrichtung 9 in einen dritten Betriebsmodus, in dem die Pumpe 5 mit einer zweiten Förderrichtung betrieben wird. Nach Ablauf der Haltezeit wird das Rückschlagventil ist geschlossen, wobei während des Schließvorgangs aufgrund des geschilderten Verfahrens kein oder lediglich eine geringe Menge an Hydraulikfluid 6 in Richtung der Pumpe 5 durch den zweiten Hydraulikpfad 8 zurückgeflossen ist. Der hydraulische Druck im ersten hydraulischen Aktor 3 ist hierdurch sicher und ohne größeren Druckverlust auf dem gewünschten Druckniveau eingeregelt. Damit ist die Kupplungsbetätigung beendet und die Pumpe 5 kann nun wieder die elektrische Maschine kühlen und/oder schmieren.
Schließlich zeigt die 2 ein Hybridmodul 20 für einen Antriebsstrang 4 eines Kraftfahrzeugs 30, umfassend eine elektrische Maschine 2 und ein Kupplungssystem 24, insbesondere mit einer Trennkupplung 23 zum Einkuppeln der elektrischen Maschine 2 in und/oder Auskuppeln der elektrischen Maschine 2 aus dem Antriebsstrang 4, mit einer Hydraulikanordnung 1, wie sie aus der 1 bekannt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste

1: Hydraulikanordnung
2: elektrische Maschine
3: Aktor
4: Antriebsstrang
5: Pumpe
6: Hydraulikfluid
7: erster hydraulischer Pfad
8: zweiter hydraulischer Pfad
9: Steuereinrichtung
16: Pumpeneingang
17: Pumpenausgänge
18: erster Pumpenausgang
19: zweite Pumpenausgang
20: Hybridmodul
21: Rückschlagventil
22: Schaltventil
23: Trennkupplung
24: Kupplungssystem
30: Kraftfahrzeug
51: Prozessor
52: Speicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0773127 A1 [0004]
DE 10018926 A1 [0004]
US 20070175726 A1 [0004]

Claims

Hydraulikanordnung (1) zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine (2) und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors (3) innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs (4) eines Kraftfahrzeugs (30), wobei die Hydraulikanordnung (1) eine Pumpe (5) zur wahlweisen Förderung eines Hydraulikfluids (6) durch einen ersten hydraulischen Pfad (7) zur Kühlung der elektrischen Maschine (2) und durch einen zweiten hydraulischen Pfad (8) zur Betätigung des ersten Aktors (3) aufweist, wobei in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) ein Rückschlagventil (21) angeordnet ist, welches bei einem Druckabfall in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) unterhalb eines vordefinierten Druck-Schwellenwerts in eine Verschlussstellung überführbar ist, sowie eine Steuereinrichtung (9) zur Steuerung der Pumpe (5), wobei die Pumpe (5) eine Bidirektional-Pumpe mit einem Pumpeneingang (16) und zwei Pumpenausgängen (17) ist, wobei ein erster Pumpenausgang (18) mit dem ersten hydraulischen Pfad (7) und ein zweiter Pumpenausgang (19) mit dem zweiten hydraulischen Pfad (8) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus die Pumpe (5) mit einer ersten Förderrichtung zum Druckaufbau in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) zur Betätigung des ersten Aktors (3) zu betreiben, und in einem zweiten Betriebsmodus den Druck in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) für ein vordefinierbares Zeitintervall auf ein Druckniveau abzusenken, dass 0,75-1,25 des Druck-Schwellenwerts des Rückschlagventils (21) entspricht, sowie in einem dritten Betriebsmodus nach Ablauf des Zeitintervalls die Pumpe (5) mit einer zweiten Förderrichtung zu betreiben.
Hydraulikanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste hydraulische Aktor (3) eine hydraulische Kupplungsbetätigung ist.
Hydraulikanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) eingerichtet ist, in dem zweiten Betriebsmodus das Druckniveau in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) durch Betrieb der Pumpe (5) in ihrer ersten Förderrichtung einzustellen.
Hydraulikanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) ausgebildet ist, in dem zweiten Betriebsmodus das Druckniveau in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) kennfeldabhängig, insbesondere temperaturabhängig, einzustellen.
Hydraulikanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) ausgebildet ist, in dem zweiten Betriebsmodus das Zeitintervall kennfeldabhängig, insbesondere temperaturabhängig, einzustellen.
Hydraulikanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) zwischen dem zweiten Pumpenausgang (19) und dem Rückschlagventil (21) ein von der Steuereinrichtung (9) ansteuerbares Schaltventil (22) angeordnet ist.
Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikanordnung (1) zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine (2) und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors (3) innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs (4) eines Kraftfahrzeugs (30), wobei die Hydraulikanordnung (1) eine Pumpe (5) zur wahlweisen Förderung eines Hydraulikfluids (6) durch einen ersten hydraulischen Pfad (7) zur Kühlung der elektrischen Maschine (2) und/oder durch einen zweiten hydraulischen Pfad (8) zur Betätigung des ersten Aktors (3) aufweist, sowie eine Steuereinrichtung (9) zur Steuerung der Pumpe (5), umfassend die folgenden Schritte: a) Überführung der Hydraulikanordnung (1) mittels der Steuereinrichtung (9) in einen ersten Betriebsmodus, in dem die Pumpe (5) mit einer ersten Förderrichtung zum Druckaufbau in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) zur Betätigung des ersten Aktors (3) betrieben wird, b) Überführung der Hydraulikanordnung (1) mittels der Steuereinrichtung (9) in einen zweiten Betriebsmodus, in dem der Druck in dem zweiten hydraulischen Pfad (8) für ein vordefinierbares Zeitintervall auf ein Druckniveau abgesenkt wird, dass 0,75-1,25 des Druck-Schwellenwerts des Rückschlagventils (21) entspricht, c) Überführen der Hydraulikanordnung (1) mittels der Steuereinrichtung (9) nach Ablauf des Zeitintervalls in einen dritten Betriebsmodus, in dem die Pumpe (5) mit einer zweiten Förderrichtung betrieben wird.
Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit einem Computerprogrammcode, der geeignet ist zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7.
Steuereinheit (9) zur Steuerung einer Hydraulikanordnung (1) zur hydraulischen Kühlung einer elektrischen Maschine (2) und zur Betätigung wenigstens eines ersten hydraulischen Aktors (3) innerhalb eines hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrangs (4) eines Kraftfahrzeugs (30), nach einem der Ansprüche 1-5, umfassend einen Prozessor (51) und einen Speicher (52), der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher (52) und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor (51), die Steuereinheit (9) zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 7 zu veranlassen.
Hybridmodul (20) für einen Antriebsstrang (4) eines Kraftfahrzeugs (30) umfassend eine elektrische Maschine (2) und ein Kupplungssystem (24), insbesondere mit einer Trennkupplung (23) zum Einkuppeln der elektrischen Maschine (2) in und/oder Auskuppeln der elektrischen Maschine (2) aus dem Antriebsstrang (4), ferner umfassend eine Hydraulikanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-6.