DE102022125281A1 - Verfahren zur Inbetriebnahme einer Pumpe mit Pumpenmotor, angeordnet in einem Hydrauliksystem - Google Patents

Verfahren zur Inbetriebnahme einer Pumpe mit Pumpenmotor, angeordnet in einem Hydrauliksystem Download PDF

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Alexander Rösch
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Abstract

Verfahren zur Erkennung der korrekten Drehrichtung einer Pumpe (100) eines Hydrauliksystems eines Aktors in einem Kraftfahrzeug mit einem ersten schaltbaren Ventil (300), das mittels Bestromung aktuiert wird und der Pumpe (100), die einen Pumpenmotor (1000) aufweist und die mittels Bestromung betätigt wird und einem Steuergerät, das das erste schaltbare Ventil (300) und die Pumpe (100) steuert, wobei die Pumpe (100) in einer ersten Drehrichtung Fluid in eine Druckleitung (700) fördert und in einer zweiten Drehrichtung Fluid in ein Reservoir (900) fördert, wobei die Druckleitung (700) einen Drucksensor (600) aufweist und mit dem erste schaltbaren Ventil (300) hydraulisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Drehrichtung der Pumpe (100), der Pumpenmotor (1000) nacheinander in die beiden unterschiedlichen Drehrichtungen bestromt wird und jeweils der Druck am Drucksensor (600) ermittelt wird, und daraus auf die Drehrichtung der Pumpe (100) geschlossen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Der Einsatzbereich der Erfindung:
    • In zahlreichen Projekten ist aktuell neben den elektrischen Antriebsmotoren eine Hydraulik im System vorgesehen. Die Hydraulik wird verwendet, um die elektrischen Antriebsmotoren zu kühlen, die Kupplungen in einer sogenannten Abkoppeleinheit und gegebenenfalls noch eine Parksperre zu betätigen wie beispielsweise in der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 113 487.3 dargelegt.
  • Ein Pumpenmotor treibt dabei eine Pumpe an. Das von der Pumpe geförderte Hydrauliköl wird so einem Hochdrucksystem zur Verfügung gestellt, das benutzt wird, um die Aktoren zu betätigen. Im Hochdruckpfad ist hinter der Pumpe ein Drucksensor verbaut und ein Ventil, mit dem der Abfluss gesteuert werden kann. Bei einer Inbetriebnahmeroutine wird die Pumpe gedreht, und gemäß Stand der Technik z.B. über einen Rotorlagesensor des Motors geprüft, ob die richtige Drehrichtung angesteuert werden kann.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hydrauliksysteme mit einer elektrisch angetriebenen sogenannten Reversierpumpe bekannt. Dabei kann der einen Drehrichtung der Reversierpumpe eine Volumenstromfunktion, wie beispielsweise eine Kühlfunktion, und der anderen Drehrichtung der Reversierpumpe eine Betätigungsfunktion wie beispielsweise die Betätigung einer Kupplung und/oder einer Parksperre zugeordnet sein. Derartige Hydrauliksysteme und Verfahren zu deren Betrieb sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2018 112 663 A1 , DE 10 2018 112 665 A1 , der DE 10 2018 113 316 A1 und DE 10 2018 114 789 A1 bekannt. Andere Hydrauliksysteme sind unter anderem aus den Druckschriften DE 10 2016 213 318 A1 und WO 2012/ 113 368 A1 bekannt.
  • Demnach ist zur Sicherstellung der korrekten Drehrichtung der Pumpe jedoch explizit ein Rotorlagesensor bzw. ein Resolver erforderlich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass die Pumpe in so einem Hydrauliksystem aus Kostengründen sensorlos angesteuert werden soll. Dies bedeutet, dass der Rotorlagesensor entfällt. Ein Prüfen der Drehrichtung über den Resolver ist in diesem Falle nicht mehr möglich.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung der korrekten Drehrichtung einer Pumpe eines Hydrauliksystems eines Aktors in einem Kraftfahrzeug mit einem ersten schaltbaren Ventil, das mittels Bestromung aktuiert wird und der Pumpe, die einen Pumpenmotor aufweist und die mittels Bestromung betätigt wird und einem Steuergerät, das das erste schaltbare Ventil und die Pumpe steuert, wobei die Pumpe in einer ersten Drehrichtung Fluid in eine Druckleitung fördert und in einer zweiten Drehrichtung Fluid in ein Reservoir fördert, wobei die Druckleitung einen Drucksensor aufweist und mit dem erste schaltbaren Ventil hydraulisch verbunden ist, sieht vor, dass zur Ermittlung der Drehrichtung der Pumpe, der Pumpenmotor nacheinander in die beiden unterschiedlichen Drehrichtungen bestromt wird und jeweils der Druck am Drucksensor ermittelt wird, und daraus auf die Drehrichtung der Pumpe geschlossen wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die korrekte Drehrichtung vorliegt, wenn der ermittelte Druck am Drucksensor in der ersten Drehrichtung höher ist als in der zweiten Drehrichtung.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hydrauliksystem des Aktors ein zweites schaltbares Ventil aufweist, welches ebenfalls mittels Bestromung aktuiert wird und das Steuergerät auch das zweite schaltbare Ventil steuert und wobei die Druckleitung auch mit dem zweiten schalbaren Ventil hydraulisch verbunden ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste schaltbaren Ventil ein 2/2-Wegeventil ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite schalbare Ventil ein 4/2-Wegeventil ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste schaltbaren Ventil mit einer Kühlleitung zur Kühlung eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs hydraulisch verbunden ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite schalbare Ventil mit einer Kupplungsaktorik zur Betätigung einer Kupplung hydraulisch verbunden ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Betätigung der Pumpe in der ersten und zweiten Drehrichtung das erste schaltbare Ventil geschlossen wird.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Betätigung der Pumpe in der ersten und zweiten Drehrichtung das zweite schaltbare Ventil in der Richtung geschaltet wird, dass ein Kupplungskolben in der Kupplungsaktorik in Richtung des nächstgelegenen Anschlags im Kupplungszylinder verfährt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Betätigung der Pumpe in der ersten und zweiten Drehrichtung die Betätigung der Pumpe derart erfolgt, dass ein Kupplungskolben in der Kupplungsaktorik nicht verfahren wird.
  • Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also, dass auf ein Umstecken der Phasenanschlüsse verzichtet werden kann, da durch die erfindungsgemäße Inbetriebnahmeroutine in einem nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts abgespeichert wird, welche Bestromung zu einer erwünschten Vorwärtsdrehung der Pumpe führt. Darüber hinaus kann auf eine farbliche Markierung der Phasenanschlußkabel und auch auf die Einhaltung einer korrekten Reihenfolge der Phasenanschlüsse (Polung) verzichtet werden, da durch die Inbetriebnahmeroutine die korrekte Bestromung für die Lebenszeit des Steuergeräts festgelegt werden kann.
  • Weiter Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibung.
  • Es zeigen im Einzelnen:
    • 1 ein Hydraulikplan eines Hydrauliksystems
    • 2 Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Inbetriebnahme einer Hydraulikpumpe im Hydrauliksystem der 1.
  • Bei der erfindungsgemäßen Inbetriebnahme soll statt dem nicht mehr existenten Rotorlagesensor nun der durch den Drucksensor 600 gemessene Druck in der Druckleitung 700 des Hochdruckteils der Hydraulik betrachtet werden.
  • Das Systemdruckregelventil 300, einem 2/2-Wegeventil - im Folgenden auch als das erste schaltbare Ventil 300 bezeichnet - im Hochdruckteil der Hydraulik muss für die Betrachtungen bei der erfindungsgemäßen Inbetriebnahmeroutine so angesteuert werden, dass sich ein erhöhter Druck einstellen kann. Dies kann erfolgen, indem im Verfahrensschritt 1100 das Systemdruckregelventil 300 geschlossen wird.
  • Zusätzlich kann vor oder zu Beginn der Betätigung der Pumpe 100 die Kupplungsaktorik 400, genauer gesagt der Kupplungskolben 450 mittels des zweiten schalbaren Ventils 200 - einem 4/2 Wegeventil - an einen der beiden Anschläge im Zylinder der Kupplungsaktorik 400 verfahren werden, sodass ab Erreichen dieses Zustands keine Verhinderung oder Verminderung eines Druckaufbaus durch mechanische Vergrößerung des Hydraulikvolumens mehr erfolgen kann. Erfindungsgemäß wird, da in der Regel die Kolbenposition innerhalb des Zylinders stets bekannt ist, mittels entsprechender Betätigung des zweiten schaltbaren Ventils 200, an den nähergelegenen Anschlag gefahren, da bei einer Inbetriebnahme nicht darauf Rücksicht genommen werden muss, ob die Kupplung dadurch geöffnet oder geschlossen wird.
  • Alternativ kann die Betätigung der Pumpe 100 nur mit eingeschränkter Stärke weniger abrupt erfolgen, sodass es aufgrund von Reibung und einer Rastierung innerhalb der Kupplungsaktorik 400 zu keiner nennenswerten Bewegung des Kupplungskolbens 450 innerhalb der Kupplungsaktorik 400 kommt, sodass der Kupplungskolben 450 keinen der beiden Anschläge im Kupplungszylinder anfährt. Dadurch kommt es dennoch zu einem hinreichend aussagekräftigem Druckaufbau am Drucksensor 600.
  • Dreht der Elektromotor 1000 der Pumpe 100 im Verfahrensschritt 1200 in die gewünschte Vorwärtsrichtung, dann muss der Druck sich in der Druckleitung 700 des Hochdruckteils sehr stark erhöhen, da das Systemdruckregelventil 300 entsprechend hoch angesteuert wird. Hier wird beispielsweise ein Druck in der Größenordnung von etwa 8 bar erwartet. Der gemessene Druck des Drucksensors 600 kann dazu leicht ausgewertet werden.
  • Dreht der Elektromotor 1000 in die falsche Richtung, so wird der Druckanstieg ausbleiben, der Druck in der Druckleitung 700, der eigentlichen Hochdruckseite wird sogar verringert, da die Hochdruckseite bei falscher Drehrichtung zur Saugseite wird.
  • In diesem Fall muss die Inbetriebnahmeroutine einen geeigneten Wert im nichtflüchtigen Speicher des Steuergerätes für die spätere Verwendung ablegen. Bei der späteren Verwendung muss mit dem gespeicherten korrigierten Wert gearbeitet werden, der Motor wird dann immer in die richtige Richtung drehen. Der Ablauf der Prüfung ist in 2 dargestellt.
  • Zur Plausibilisierung wird insbesondere nachdem die vorgesehene Bestromung im Verfahrensschritt 1200 zu einer gewünschten Vorwärtsdrehung geführt hat anschließend im Verfahrensschritt 1300 die Bestromung umgekehrt und überprüft ob der Drucksensor 600 bei dieser Drehrichtung ein hinreichendes Abfallen des Drucks anzeigt.
  • Das Inbetriebnahmeverfahren kann später z.B. auch in einer Werkstatt leicht wiederholt werden.
  • Eine Wiederholung ist auch im Betrieb des Fahrzeuges denkbar, wenn z.B. ein Verlust des nichtflüchtigen Speichers angezeigt wird. Mit der Durchführung der Routine kann so das System in einen fahrfähigen Zustand gebracht werden, sodass ein Limp-Home ermöglicht wird. Ungewohnte Wartezeiten kann das System über das Nachrichtendisplay dem Fahrer mitteilen.
  • Für die Produktion ergeben sich weitere Vorteile. Da die Reihenfolge der Phasenanschlüsse durch die verpflichtende Prüfung bei der Inbetriebnahme keine Rolle mehr spielt, kann auf eine farbliche Kennzeichnung der Phasenanschlusskabel verzichtet werden. Ausschuss aufgrund verdrehter Farben ist somit unmöglich.
    Gegebenenfalls klärt die Einheitskennzeichnung mit einer Farbe auch mögliche Fehlzuordnungen beim Pinning besonders in der Zusammenarbeit mit Zulieferern. Zudem dürften sich Kostenvorteile durch die höheren Bestellmengen in einer Farbe abzeichnen.
  • Es sind auch Varianten denkbar, wie z.B. eine einseitige Prüfung auf hohen Druck im Verfahrensschritt 1200, ohne dann den Verfahrensschritt 1300 auszuführen, um den Vorgang abkürzen zu können. Oder eine Plausibilisierung mit einem Rotorlagesensor, falls dieser doch im System vorhanden ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 50
    Filter
    100
    Pumpe
    200
    zweites schaltbares Ventil (Kupplung)
    300
    erstes schaltbares Ventil (Kühlung)
    400
    Kupplungsaktorik
    450
    Kupplungskolben
    500
    Kühlleitung
    600
    Drucksensor
    700
    Druckleitung
    800
    Ansaugleitung
    900
    Reservoir
    1000
    Pumpenmotor
    1100
    Verfahrensschritt
    1200
    Verfahrensschritt
    1300
    Verfahrensschritt
    1400
    Verfahrensschritt
    1500
    Verfahrensschritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • WO 2012113368 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Erkennung der korrekten Drehrichtung einer Pumpe (100) eines Hydrauliksystems eines Aktors in einem Kraftfahrzeug mit einem ersten schaltbaren Ventil (300), das mittels Bestromung aktuiert wird und der Pumpe (100), die einen Pumpenmotor (1000) aufweist und die mittels Bestromung betätigt wird und einem Steuergerät, das das erste schaltbare Ventil (300) und die Pumpe (100) steuert, wobei die Pumpe (100) in einer ersten Drehrichtung Fluid in eine Druckleitung (700) fördert und in einer zweiten Drehrichtung Fluid in ein Reservoir (900) fördert, wobei die Druckleitung (700) einen Drucksensor (600) aufweist und mit dem erste schaltbaren Ventil (300) hydraulisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Drehrichtung der Pumpe (100), der Pumpenmotor (1000) nacheinander in die beiden unterschiedlichen Drehrichtungen bestromt wird und jeweils der Druck am Drucksensor (600) ermittelt wird, und daraus auf die Drehrichtung der Pumpe (100) geschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die korrekte Drehrichtung vorliegt, wenn der ermittelte Druck am Drucksensor (600) in der ersten Drehrichtung höher ist als in der zweiten Drehrichtung.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem des Aktors ein zweites schaltbares Ventil (200) aufweist, welches ebenfalls mittels Bestromung aktuiert wird und das Steuergerät auch das zweite schaltbare Ventil (200) steuert und wobei die Druckleitung (700) auch mit dem zweiten schalbaren Ventil (200) hydraulisch verbunden ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste schaltbaren Ventil (300) ein 2/2-Wegeventil ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite schalbare Ventil (200) ein 4/2-Wegeventil ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste schaltbaren Ventil (300) mit einer Kühlleitung (500) zur Kühlung eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs hydraulisch verbunden ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite schalbare Ventil (200) mit einer Kupplungsaktorik (400) zur Betätigung einer Kupplung hydraulisch verbunden ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung der Pumpe (100) in der ersten und zweiten Drehrichtung das erste schaltbare Ventil (300) geschlossen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung der Pumpe (100) in der ersten und zweiten Drehrichtung das zweite schaltbare Ventil (200) in der Richtung geschaltet wird, dass ein Kupplungskolben (450) in der Kupplungsaktorik (400) in Richtung des nächstgelegenen Anschlags im Kupplungszylinder verfährt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung der Pumpe (100) in der ersten und zweiten Drehrichtung die Betätigung der Pumpe (100) derart erfolgt, dass ein Kupplungskolben (450) in der Kupplungsaktorik (400) nicht verfahren wird.
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