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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hydrauliksystems zur Einstellung eines von einer Pumpe eingestellten Zieldrucks zur Betätigung einer Reibungskupplung eines Hybridantriebsstrangs, wobei der Zieldruck in einer gegenüber der Pumpe mittels eines Rückschlagventils und einem drucklosen Sumpf mittels eines Ablassventils begrenzten und einem Betätigungszylinder zur Betätigung der Reibungskupplung druckbeaufschlagenden Druckleitung innerhalb einer Druckobergrenze und einer Druckuntergrenze durch Nachpumpvorgänge der Pumpe oder Öffnen des Ablassventils gehalten wird.
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Derartige Hydrauliksysteme sind für einen Antriebsstrang, insbesondere in einem Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Beispielsweise können in einem Hybridantriebsstrang eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine vorgesehen sein, die als Antriebseinheit miteinander antriebsmäßig verbunden sind oder mittels der Reibungskupplung koppelbar verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Reibungskupplung zwischen der Antriebseinheit und einem Getriebe oder zwischen einer zweiten, beispielsweise in einem Getriebe angeordneten Elektromaschine und dem Getriebe oder dem Getriebe nachgeschaltet zwischen Getriebe und Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs wirksam angeordnet sein.
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Das Kraftfahrzeug kann zusätzlich zur Reibungskupplung beispielsweise zur Ausbildung einer Feststellbremse eine Parksperre, die mittels einer formschlüssig in ein Getriebeprofil eingreifenden Parkkralle betätigt wird, enthalten.
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Das Hydrauliksystem dient dabei der Betätigung der Reibungskupplung und gegebenenfalls der Parksperre. Weiterhin kann das Hydrauliksystem zum Kühlen von Komponenten, beispielsweise der Reibungskupplung eingerichtet sein. Zum Ansaugen und Verteilen von Fluid dient dabei beispielsweise ein Aktor mit einer elektrisch von einem Elektromotor betriebenen Pumpe, beispielsweise eine Reversierpumpe. In die eine Drehrichtung der Pumpe kann das Fluid gegebenenfalls durch einen Kühlkreislauf gepumpt werden, in die andere Drehrichtung wird der benötigte Druck zur Betätigung der Reibungskupplung beziehungsweise gegebenenfalls der Parksperre erzeugt. Mittels schaltbarer Ventile wie beispielsweise 2-Wegeventilen und Sperrventilen wird der Fluidkreislauf gesteuert. In einem hybridischen Fahrbetrieb unter Beteiligung der Brennkraftmaschine am Antrieb ist die Reibungskupplung vollständig geschlossen, um das Drehmoment der Brennkraftmaschine auf die Antriebsräder zu übertragen. Der Arbeitsdruck zur Betätigung eines Betätigungszylinders zum Schlie-ßen der Reibungskupplung kann mittels eines schaltbaren Sperrventils und/oder eines Rückschlagventils gehalten werden.
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Zur Steuerung des Hydrauliksystems wird in einer Druckleitung, an die der Betätigungszylinder zur Betätigung der Reibungskupplung angeschlossen ist, mittels der Pumpe ein Zieldruck eingestellt, der die Reibungskupplung vollständig betätigt, das heißt zur Übertragung eines vorgegebenen Drehmoments vollständig schließt. Der Zieldruck wird in der Druckleitung gehalten, indem zwischen die Pumpe und die Druckleitung ein Rückschlagventil geschaltet ist. Ein mit einem drucklosen Sumpf verbindbares Ablassventil wird geöffnet, wenn die Reibungskupplung wieder geöffnet werden soll oder der Zieldruck in unerwünschter Weise, beispielsweise infolge einer Temperaturerhöhung der Druckleitung und des in dieser befindlichen Druckmittels ansteigt. Sinkt der Zieldruck bei geschlossener Reibungskupplung in unerwünschter Weise, beispielsweise infolge einer Leckage oder einer Temperaturerniedrigung der Druckleitung, wird dieser mittels der Pumpe wieder auf den Zieldruck gebracht. Der Zieldruck wird dabei zwischen einer Druckobergrenze und einer Druckuntergrenze gehalten. Zur Erfassung des Zieldrucks dient ein in der Druckleitung zwischen der Pumpe und dem Betätigungszylinder zur Betätigung der Reibungskupplung angeordneter Drucksensor. Hierbei werden laufend Signale des Drucksensors erfasst, auf das Steuergerät zur Steuerung des Hydrauliksystems übertragen und in diesem ausgewertet.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung eines Hydrauliksystems. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, die Einstellung des Zieldrucks robust gegenüber Temperaturänderungen und Leckage vorzusehen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, die Anzahl der Nachpump- und/oder Ablassvorgänge während der betätigten Reibungskupplung zu minimieren.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines Hydrauliksystems zur Einstellung eines von einer beispielsweise mittels eines Elektromotors in beide Drehrichtungen betreibbaren Pumpe eingestellten Zieldrucks zur Betätigung einer Reibungskupplung eines Hybridantriebsstrangs. Die Pumpe stellt dabei einen zur wirksamen Betätigung der Reibungskupplung notwendigen Zieldruck in einer Druckleitung ein. In der Druckleitung ist dabei ein Betätigungszylinder vorgesehen, dessen Betätigungszylinderkolben abhängig vom anliegenden Zieldruck die Reibungskupplung schließt. Hierbei verlagert der Betätigungszylinderkolben eine Anpressplatte entlang eines Betätigungswegs gegen eine Gegendruckplatte, wobei zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte angeordnete Reibbeläge einer Kupplungsscheibe vorgespannt werden und damit ein Reibeingriff zwischen der aus der Gegendruckplatte und der Anpressplatte einerseits und der Kupplungsscheibe andererseits gebildeten Reibungskupplung erzeugt wird und die Reibungskupplung beim anliegenden Zieldruck geschlossen ist. Mittels entsprechender Federelemente wird die Reibungskupplung bei nachlassendem beziehungsweise fehlendem Zieldruck geöffnet und der Betätigungskolben in seine Neutralstellung zurückgefahren.
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In der Druckleitung können weitere Betätigungszylinder, beispielsweise ein Betätigungszylinder zur Betätigung einer Parksperre vorgesehen sein. In diesem Fall sind zwischen der Druckleitung und den einzelnen Betätigungszylindern schaltbare Absperreinrichtungen, beispielsweise Schaltventile vorgesehen. Beispielsweise kann bei zwei Betätigungszylindern für die Reibungskupplung und die Parksperre ein gemeinsames Schaltventil vorgesehen sein, welches alternativ die Betätigungszylinder mit der Druckleitung verbindet.
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Die Druckleitung ist gegenüber der Pumpe mit einem Rückschlagventil versehen, so dass der eingestellte Zieldruck im Wesentlichen abgesehen von Leckagen und Temperaturänderungen zwischen einer Druckobergrenze und einer Druckuntergrenze gehalten wird. Die Pumpe kann dabei so lange abgeschaltet bleiben beziehungsweise andere Funktionen ausüben, beispielsweise eine Parksperre betätigen oder in entgegengesetzte Drehrichtung eine Kühlung für Komponenten des Hybridantriebsstrangs bereitstellen. Dabei wird der Zieldruck innerhalb einer Regelstrecke zwischen einer Regelober- und Regeluntergrenzen geregelt, die kleiner als die Druckspanne zwischen Druckober- beziehungsweise der Druckuntergrenze ist.
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Die Druckobergrenze dient der Absicherung eines ökonomischen, für das Hydrauliksystem schädigungsfreien Zieldrucks, wobei eine entstehende Überschreitung der Druckobergrenze durch entsprechendes Öffnen eines in die Druckleitung geschalteten Ablassventils, welches die Druckleitung mit einem drucklosen Sumpf verbindet, vermieden wird. Die Druckuntergrenze sichert die einwandfreie Übertragung eines über die Reibungskupplung zu übertragenden Drehmoments bei einem Mindestanpressdruck ab, wobei der Zieldruck bei Erreichen der Druckuntergrenze durch einen Nachpumpvorgang der Pumpe wieder beispielsweise bis zur Druckobergrenze angehoben wird.
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Aufgrund von Temperaturschwankungen, toleranzbedingte Leckagen in der Druckleitung, beispielsweise an Schaltventilen, dem Betätigungszylinder, dem Rückschlagventil und/oder dergleichen kann sich der eingestellte Zieldruck in Richtung der Druckober- oder Druckuntergrenze verändern. Um hierbei durch Erreichen dieser Druckgrenzwerte häufig auftretende und mit Energieverlust verbundene Nachpumpvorgänge beziehungsweise ein Ablassen von Druckmedium durch Öffnen des Ablassventils zu vermeiden, wird der Zieldruck abhängig von einem Druckgradienten in der Druckleitung bei geschlossener Reibungskupplung korrigiert. Beispielsweise kann durch ein vom Druckgradienten abhängiges Ändern des Zieldrucks im Wesentlichen mittelwertig zu diesen Druckgrenzwerten den im Wesentlichen kurzzeitig, beispielsweise über die Dauer weniger Betätigungen der Reibungskupplung auftretenden, systembedingten Druckbedingungen ein häufiges Nachpumpen beziehungsweise Öffnen des Ablassventils vermieden werden. Da die Druckobergrenze und Druckuntergrenze gleichbleiben, wird an der grundsätzlichen Beschaltung der Reibungskupplung bezüglich ihrer Belastbarkeit und sicheren Betriebsweise durch Bereitstellung eines Mindestanpressdrucks keine Änderung durchgeführt. Vielmehr kann der Betrieb der Reibungskupplung gleichbleibend mit einem geringeren Energieeinsatz infolge einer Verringerung des Pumpbetriebs und einer geringeren Anzahl von Ablassvorgängen von vorverdichtetem Druckmittel energieeffizienter und materialschonender durchgeführt werden als bei einer Anwendung des Zieldrucks ohne Berücksichtigung des Druckgradienten, das heißt des anliegenden Drucks über die Zeit während der geschlossenen Reibungskupplung bei angelegtem Zieldruck. Es versteht sich dabei, dass der Zieldruck selbst in einer anderen Regelroutine an die mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften des Hydrauliksystems adaptiert werden kann. Die Entwicklung des Druckgradienten über kurze und/oder längere Zeit kann ausgewertet werden, um beispielsweise akut auftretende Leckagen, Langzeitverschleiß von Komponenten des Hydrauliksystems und/oder dergleichen zu dokumentieren beziehungsweise zu erfassen.
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Die Erfassung des Druckgradienten erfolgt in vorteilhafter Weise in dem der erneuten Betätigung der Reibungskupplung vorhergehenden Betätigungsintervall der Reibungskupplung. Dies bedeutet, dass beispielsweise während zweier zeitlich aufeinander folgender Betätigungsvorgänge der Reibungskupplung mittels eines in der Druckleitung angelegten Zieldrucks im ersten Betätigungsintervall der Druckgradient ermittelt und im zweiten Betätigungsintervall der Zieldruck entsprechend abhängig von diesem Druckgradienten korrigiert wird. Hierdurch ergibt sich über viele Betätigungsvorgänge der Reibungskupplung mit entsprechend aufeinanderfolgenden Betätigungsintervallen laufend eine angepasste Korrektur des Zieldrucks.
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Hierbei wird beispielsweise bei jedem Schließen der Reibungskupplung ein initialer Zieldruck, das heißt ein von dem zuvor ermittelten Druckgradienten unabhängiger Zieldruck vorgegeben, welcher aufgrund eines bei einem vorhergehenden Zustand der geschlossenen Reibungskupplung während dieses Betätigungsintervalls ermittelten Druckgradienten korrigiert wird.
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Hierbei wird bei einem positiv ermittelten Druckgradienten der initial eingestellte Zieldruck erniedrigt, so dass der Zieldruck von der Druckobergrenze beabstandet wird. Bei einem negativ ermittelten Druckgradienten wird der initial eingestellte Zieldruck erhöht und damit von der Druckuntergrenze beabstandet.
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Beispielsweise kann ausgehend von dem initialen Zieldruck ein vorgegebenes Verhalten der Änderung abhängig vom Druckgradienten, bevorzugt ein proportionales Verhalten vorgesehen werden. Alternativ kann ein progressiv ansteigendes oder abfallendes Verhalten des Zielwerts abhängig von dem Druckgradienten vorgesehen werden. Abhängig vom Vorzeichen des Druckgradienten kann ein unterschiedliches Verhalten des Zieldrucks vorgesehen sein, indem beispielsweise bei negativem Druckgradienten ein proportionales und bei positivem Druckgradienten ein progressives Verhalten oder umgekehrt vorgesehen wird.
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Ein Zusammenhang zwischen dem Druckgradienten und dem nach einem Schließvorgang zu korrigierenden Zieldruck kann als Tabelle in einem Steuergerät zur Steuerung des Hydrauliksystems hinterlegt sein. Alternativ kann der Zusammenhang zwischen dem Druckgradienten und dem nach einem Schließvorgang zu korrigierenden Zieldruck mittels einer arithmetischen Formel ermittelt werden.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 ein ausschnittsweise in schematischer Darstellung gezeigtes Hydrauliksystem zur Betätigung einer Reibungskupplung eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs
und
- 2 ein Diagramm zur Darstellung des mittels eines Druckgradienten korrigierten Zieldrucks der Druckleitung der 1.
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Das Hydrauliksystem 1 ist für einen Antriebsstrang, insbesondere für einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Hydrauliksystem 1 betätigt die Reibungskupplung 2 hydraulisch mittels des Aktors 3 und des Betätigungszylinders 4 und der zwischen diesen angeordneten, mit Fluid befüllten beziehungsweise befüllbaren Druckleitung 5. Der Aktor 3 kann neben der Betätigung der Reibungskupplung 2 eine Parksperre betätigen und der Kühlung und Schmierung von Komponenten des Antriebsstrangs dienen. Diese für die Erfindung unwesentlichen Bauteile sind der Übersicht halber weggelassen.
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Der Aktor 3 enthält die hier als Reversierpumpe ausgebildete Pumpe 6, die mittels des von dem Steuergerät 7 gesteuerten Elektromotors 8 betrieben wird. Die Pumpe 6 erzeugt in der Druckleitung 5 den für die axiale Verlagerung des Betätigungszylinderkolbens 9 entlang des Betätigungswegs x notwendigen Zieldruck, wobei diese Fluid wie beispielsweise flüssiges Druckmittel aus dem Sumpf 11 ansaugt und in die Druckleitung 5 fördert.
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Die Reibungskupplung 2 ist als zwangsweise zugedrückte Reibungskupplung ausgebildet, die bei fehlendem Zieldruck offen und bei in der Druckleitung eingestelltem Zieldruck vollständig geschlossen ist. Der Zieldruck wird mittels des Rückschlagventils 10 in der Druckleitung 5 gehalten, so dass die Pumpe 6 abgeschaltet oder in umgekehrte Richtung betrieben werden kann und nur undichtigkeitsbedingte Druckabfälle in der Druckleitung 5 nachgeführt werden.
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Zum Öffnen der Reibungskupplung 2 und zum Verringern eines zu hohen Zieldrucks ist zwischen der Druckleitung 5 und dem drucklosen Sumpf 11 das schaltbare Ablassventil 12 angeordnet, das zum Schließen der Reibungskupplung 2 oder bei geschlossener Reibungskupplung 2 zur Pumpe 6 durchgeschaltet ist und zum Öffnen der Reibungskupplung 2 zum Sumpf 11 durchgeschaltet wird.
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Der Zieldruck wird laufend von dem mit dem Steuergerät 7 verbundenen Drucksensor 13 erfasst und in dem Steuergerät 7 ausgewertet, um den Zieldruck bei Druckverlusten nachzuführen und bei zu hohem Zieldruck das Ablassventil 12 zu betätigen.
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Die 2 zeigt das Diagramm 100 zur Einstellung des in der Druckleitung 5 der 1 einzustellenden Zieldrucks p abhängig von dem Druckgradienten dp/dt. Der Zieldruck p erfolgt abhängig vom Druckgradienten dp/dt innerhalb der Druckobergrenze p(max) und der Druckuntergrenze p(min). Hierzu wird in dem aktuellen Betätigungsintervall der Reibungskupplung der Druckgradient dp/dt ermittelt. In dem darauffolgenden Betätigungsintervall der Reibungskupplung, das heißt, wenn nach einem Öffnen der Reibungskupplung diese wieder geschlossen werden soll, wird zu Beginn der initiale Zieldruck p(init) eingestellt und anschließend der initiale Zieldruck p(init) mit dem für den ermittelten Druckgradienten dp/dt ermittelten Wert entsprechend der Kurve 101 korrigiert.
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Dies führt beispielsweise bei negativen Druckgradienten dp/dt zu einer proportionalen Anhebung des Zieldrucks p bis zu einem Grenzwert p(gr_max) unterhalb der Druckobergrenze p(max), so dass innerhalb des Regelintervalls der Pumpe diese nicht erreicht wird. Bei zu erwartendem weiterem systembedingtem Abfall des Zieldrucks p beispielsweise infolge Temperaturerniedrigung oder Druckmittelverlusten in der Druckleitung wird dadurch ein ausreichender Puffer geschaffen, bis der Zieldruck p bis an die Druckuntergrenze p(min) gefallen ist. Gegenüber dem initialen Zieldruck p(init) werden dadurch häufige Nachpumpvorgänge vermieden.
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Bei positivem Druckgradienten dp/dt wird der Zieldruck abhängig von diesem proportional bis oberhalb der Druckuntergrenze p(min) abgesenkt und bleibt bei weiter verringerten Werten des Druckgradienten an dem unteren Grenzwert p(gr_min), um innerhalb der Regelgrenze der Pumpe Nachpumpvorgänge zu vermeiden. Gegenüber dem initialen Zieldruck p(init) ist hierbei der Puffer zum Ablassen von Druckmittel über das Ablassventil vergrößert, so dass ein Verlust von unter Energieeinsatz verdichtetem Druckmittel weniger häufig in Kauf genommen werden muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Reibungskupplung
- 3
- Aktor
- 4
- Betätigungszylinder
- 5
- Druckleitung
- 6
- Pumpe
- 7
- Steuergerät
- 8
- Elektromotor
- 9
- Betätigungszylinderkolben
- 10
- Rückschlagventil
- 11
- Sumpf
- 12
- Ablassventil
- 13
- Drucksensor
- 100
- Diagramm
- 101
- Kurve
- dp/dt
- Druckgradient
- p
- Zieldruck
- p(gr_max)
- Grenzwert
- p(gr_min)
- Grenzwert
- p(init)
- initialer Zieldruck
- p(max)
- Druckobergrenze
- p(min)
- Druckuntergrenze
- x
- Betätigungsweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018112663 A1 [0005]
- DE 102018112665 A1 [0005]
- DE 102018113316 A1 [0005]
- DE 102018114789 A1 [0005]
- DE 102016213318 A1 [0005]
- WO 2012/113368 A1 [0005]
