-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungs-Verfahren für eine elektrische
Pumpe; die ausgebildet ist, um ein Automatik-Getriebe mit einem
unter Druck stehenden Betriebsfluid zu versorgen.
-
Es
sind Automatik-Getriebe für
Kraftfahrzeuge bekannt, in welchen eine elektronische Steuerungs-Einheit
Signale für
die Steuerung einer Vielzahl von Aktuatoren des Hydraulik-Typs erzeugt,
die mit einer Kupplung und einem Getriebe in Verbindung stehen und
verwendet werden, um die Auswahl und den/das Eingriff/Ausrücken der
Zahnräder
und das Öffnen/Schließen der
Kupplung zu bewirken.
-
Bekannte
Automatik-Getriebe sind mit einer elektrischen Pumpe versehen, die
ausgebildet ist, um in einem Hydraulik-Kreislauf ein Betriebsfluid
(Öl) unter
Druck zu setzen, das dann zu den Aktuatoren geführt wird, um die Kraft zu liefern,
die erforderlich ist, um die Kupplung zu öffnen/schließen und
die Zahnräder
auszuwählen
und in Eingriff zu bringen.
-
Es
ist außerdem
bekannt, dass in Automatik-Getrieben des bekannten Typs keine Steuerung der
Rotations-Geschwindigkeit der elektrischen Pumpe erfolgt; aus diesem
Grund können
in einigen Betriebs-Zuständen
die durch die elektrische Pumpe während ihres Betriebs erzeugten
Geräusche
besonders stark und wahrnehmbar für den Fahrer und/oder die anderen
Kraftfahrzeug-Passagiere sein. In all den Situationen, in welchen
die durch andere Elemente des Kraftfahrzeugs erzeugten Geräusche niedrig sind,
können
die Geräusche
der elektrischen Pumpe besonders unangenehm für den Fahrer sein.
-
Eine
Anzahl von Lösungen
sind vorgeschlagen worden, um diesen erwähnten Nachteil zu lösen, umfassend:
- – Einsatz
einer Pumpe, die durch innere Elemente mit sehr präzisen Geometrien
gekennzeichnet ist;
- – Einsatz
spezieller Materialien für
den Verbindungs-Anschluss zwischen dem Motor und der elektrischen
Pumpe;
- – Einbau
von Gehäusen
aus Geräusch-absorbierendem
Material in das Kraftfahrzeug, um die Pumpe zu kapseln;
- – Einsatz
von Halterungen des „Geräuschlos-Block"-Typs (im Originaltext: – „silent-block" type -), um den
Pumpen-Körper
an dem Kraftfahrzeug-Rahmen zu befestigen.
-
Die
DE 100 28 074 , die als
nächster
Stand der Technik angesehen wird, beschreibt ein Steuerungs-Verfahren
für eine
elektrische Pumpe, wobei die der Pumpe zugeführte Spannung als eine Funktion
gegenwärtiger
Betriebs-Zustände, die
in dem Kraftfahrzeug überwacht
werden, geregelt wird.
-
Die
vorgeschlagenen Lösungen
setzen, obwohl sie das Geräusch-Problem
nicht vollständig
lösen,
weitere Komponenten ein und führen
zu einem Kosten-Anstieg.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Steuerungs-Verfahren für die elektrische Pumpe
bereitzustellen, welches in einer einfachen Weise und bei begrenzten
Kosten die Nachteile der Automatik-Getriebe des bekannten Typs löst.
-
Diese
Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, welche ein Steuerungs-Verfahren für eine elektrische
Pumpe betrifft, die ausgebildet ist; um mindestens einen Aktuator
eines Automatik-Getriebes mit einem unter Druck stehenden Betriebsfluid
zu versorgen, um das Öffnen/Schließen der
Kupplung und/oder die Auswahl und den Eingriff der Zahnräder zu veranlassen,
wobei die Phase des Versorgens des Motors der elektrischen Pumpe
mit einer elektrischen Spannung ausgeführt wird, um die elektrische
Pumpe zu veranlassen, zu rotieren, dadurch gekennzeichnet, dass
es die Phase des Regelns dieser elektrischen Spannung als eine Funktion
aktueller Betriebs-Zustände
umfasst, die in dem Kraftfahrzeug, das das Automatik-Getriebe nutzt, überwacht werden.
-
Auf
diese Art und Weise wird die Rotations-Geschwindigkeit der elektrischen
Pumpe als eine Funktion des Betriebs-Zustands geregelt, der in diesem
Augenblick in dem Kraftfahrzeug detektiert wird. Es ist daher möglich, eine
Geschwindigkeits-Steuerung auszuführen und diese Geschwindigkeit
und daher die Geräusche
der elektrischen Pumpe zu reduzieren, wenn diese für den Fahrer wahrnehmbar
werden können.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
die eine bevorzugte Ausführungsform derselben
zeigen, und in welchen:
-
1 eine
schematische Ansicht eines Automatik-Getriebes eines Kraftfahrzeugs
ist, das gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung betätigt
wird;
-
2 in
einem Blockdiagramm die Abläufe des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
In 1 ist
bei 1 ein Automatik-Getriebe (auch als „selbsttätiges"-Getriebe bekannt) eines Kraftfahrzeugs
(welches von einem beliebigen Typ sein kann und zur Erleichterung
der Beschreibung nicht dargestellt ist) in der Gesamtheit gezeigt.
-
Der
Motor 2, insbesondere ein Verbrennungsmotor, weist eine
Ausgangs-Welle 4 auf,
die durch die Zwischenschaltung einer Kupplung 5 mit der
Eingangs-Welle 6 eines Getriebes 7 in Verbindung
steht, das wiederum eine Ausgangs-Welle 8 umfasst, die über eine Übertragung
(nicht dargestellt) mit den Rädern
des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) in Verbindung steht.
-
Die
Kupplung 5 steht mit einer ersten Aktuator-Einheit 10 (eines
bekannten Typs), insbesondere einer Aktuator-Einheit, die durch
unter Druck stehendes Öl
hydraulisch betätigt
wird, in Verbindung, um das Öffnen
und Schließen
der Kupplung 5 zu veranlassen. Die erste Aktuator-Einheit 10 umfasst
eine Stromversorgungs-Einheit 10a, welche Ansteuerungs-Signale ÖFFNE/SCHLIEßE für das Öffnen und Schließen der
Kupplung 5 empfängt.
-
Das
Getriebe 7 steht mit einer zweiten Aktuator-Einheit 12 (eines
bekannten Typs), insbesondere einer Aktuator-Einheit, die durch
unter Druck stehendes Öl
hydraulisch betätigt
wird, in Verbindung, um die Vorgänge
der Zahnrad-Auswahl und des Eingriffs/Ausrückens der ausgewählten Zahnräder zu bewirken.
-
Die
zweite Aktuator-Einheit 12 umfasst eine Stromversorgungs-Einheit 12a,
die Ansteuerungs-Signale SEL für
die Auswahl der Zahnrad-Stufe und Steuerungs-Signale ENG/DIS für den/das
Eingriff/Ausrücken
des gewählten
Zahnrads empfängt.
-
Das
Automatik-Getriebe 1 weist eine elektronische Steuerungs-Einheit
(ECU) 15 auf, die eine Vielzahl von Informations-Signalen
In empfängt
und als Ausgangsgröße die erwähnten Ansteuerungs-Signale ÖFFNE/SCHLIEßE für das Öffnen oder
Schließen
der Kupplung 5 und SEL, ENG/DIS für die Auswahl und den/das Eingriff/Ausrücken der
Zahnräder in
dem Getriebe 7 erzeugt.
-
Insbesondere
empfängt
die elektronische Steuerungs-Einheit als Eingangsgröße eine
Vielzahl von Informations-Signalen In, die durch Sensoren 16 erfasst
werden und mit dem Betrieb des Motors 2 (Rotations-Geschwindigkeit des
Motors, Menge des in den Motor eingespritzten Kraftstoffs, bereitgestelltes
Drehmoment, etc.), der Betätigung
des Getriebes 7 und der Fahrt des Kraftfahrzeugs (Kraftfahrzeug-Geschwindigkeit,
Gaspedal-Position, etc.) in Zusammenhang stehen.
-
Die
elektronische Einheit 15 empfängt außerdem Steuerungs-Signale,
die durch eine Einheit 17 erzeugt werden, die manuell durch
einen Bediener (nicht dargestellt) betätigt werden kann, um die Wahl der
verschiedenen Zahnräder
zu steuern. Beispielsweise kann die Einheit 17 von einem
sequenziellen Typ sein und eingesetzt werden, um eine Zunahme um
eine Einheit (Hochschalten) des in Eingriff stehenden Zahnrads und
eine Abnahme um eine Einheit (Runterschalten) des in Eingriff stehenden
Zahnrads zu steuern. Die elektronische Einheit 15 empfängt außerdem Steuerungs-Signale,
die durch eine Zünd-Einheit 40 (Zünd-Schlüssel) erzeugt werden, die
manuell durch einen Bediener (nicht dargestellt) für die Zündung/Abschaltung
der elektronischen Steuerungs-Einheit 15 betätigt werden
kann.
-
Das
Automatik-Getriebe 1 umfasst eine Einheit 20 für die Erzeugung
eines unter Druck stehenden Betriebsfluids (Öl), die eine elektrische Pumpe 22 umfasst,
die am Eingang Betriebsfluid (Öl)
aus einem Tank 24 (schematisch dargestellt) empfängt und am
Ausgang unter Druck stehendes Betriebsfluid einer Versorgungs-Leitung 25 liefert.
Die Versorgungs-Leitung 25 steht mit der ersten und der
zweiten Aktuator-Einheit 10 und 12 in Verbindung
und versorgt diese mit dem unter Druck stehenden Öl, um die
Kupplung zu öffnen/schließen und/oder
die Zahnräder
auszuwählen
und in Eingriff zu bringen. Die Druck-Fluid-Versorgungs-Leitung 25 steht
mit einem Betriebsfluid-Tank 26 (eines bekannten Typs)
in Verbindung; außerdem
ist ein Rückschlag-Ventil 30 zwischen
dem Ausgang der elektrischen Pumpe 22 und dem Eingang des
Tanks 26 angeordnet.
-
Ein
Druck-Sensor 33 detektiert den Druck Pline in der Versorgungs-Leitung 25 und
liefert die mit diesem Druck Pline verbundene Information der elektronischen
Steuerungs-Einheit 15. Die mit dem Leitungs-Druck Pline
verbundene Information wird herangezogen, um das Einschalten/Ausschalten
der elektrischen Pumpe 22 zu steuern; insbesondere wird
die elektrische Pumpe 22 betätigt, wenn der detektierte
Druck Pline unter einen unteren Grenzwert fällt und wird abgeschalten,
wenn der detektierte Druck Pline einen oberen Grenzwert überschreitet.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die elektrische Pumpe 22 durch einen Smart-Steuerungs-Kreis 35 gesteuert,
der mit der elektronischen Steuerungs-Einheit 15 in Verbindung
steht und ausgebildet ist, um die Ro tations-Geschwindigkeit der elektrischen
Pumpe 22 als eine Funktion der aktuellen Betriebs-Zustände zu steuern,
die in dem Kraftfahrzeug überwacht
werden, das das Automatik-Getriebe 1 nutzt.
-
Insbesondere
wird die Geschwindigkeits-Steuerung der elektrischen Pumpe 22 erhalten, indem
der aktuelle Wert Veff der Versorgungs-Spannung, die dem Motor (nicht
dargestellt) der elektrischen Pumpe 22 geliefert wird,
zwischen einem minimalen Wert Vmin (Vmin ist geeigneterweise etwas über 0) und
einem maximalen Wert Vmax (geeigneterweise Vmax = Vbatt, wobei Vbatt
die von der Kraftfahrzeug-Batterie gelieferte Spannung ist) geändert wird.
-
2 zeigt
die Vorgänge,
die durch die elektronische Steuerungs-Einheit 15 zusammen
mit dem Smart-Steuerungs-Kreis 35 für die Regelung der Rotations-Geschwindigkeit
der elektrischen Pumpe 22 ausgeführt werden.
-
In
dem ersten Block 100 wird geprüft, ob der Motor 2 ausgeschalten
ist; falls dies so ist (Motor 2 aus), folgt dem Block 100 ein
Block 110, und falls nicht (Motor 2 an) folgt
dem Block 100 ein Block 120.
-
Der
Block 110 prüft
die Position des Kraftfahrzeug-Zünd-Schlüssels 40;
insbesondere, falls sich der Zünd-Schlüssel 40 in
einer ersten Position (AUS) befindet, in welcher der Motor und die
elektronische Einheit 15 nicht wie normal versorgt werden, folgt
dem Block 110 ein Block 130, der die Versorgung
des Motors der elektrischen Pumpe 22 mit einer ersten Spannung
V1 steuert, die eine Rotations-Geschwindigkeit
n1 der elektrischen Pumpe 22 bewirkt.
-
Falls
sich jedoch der Zünd-Schlüssel 40 in
einer zweiten Position (AN) befindet, in welcher der Motor 2 und
die elektronische Einheit 15 versorgt werden, folgt dem
Block 110 ein Block 140, welcher prüft, ob eine
Zahnrad-Wechsel-Betätigung
im Gange ist.
-
Wenn
der Block 140 nicht detektiert, dass eine Zahnrad-Wechsel-Betätigung im
Gange ist, folgt dem Block 140 ein Block 150,
der die Versorgung des Motors der elektrischen Pumpe 22 mit
einer zweiten Spannung V2 steuert, die eine
zweite Rotations-Geschwindigkeit n2 der
elektrischen Pumpe 22 bewirkt. Wenn jedoch der Block 140 detektiert,
dass ein Zahnrad-Wechsel im Gange ist, folgt dem Block 140 ein Block 160,
welcher die Versorgung des Motors der elektrischen Pumpe 22 mit
einer dritten Spannung V3 steuert, welche
eine dritte Rotations-Geschwindigkeit n3 der
elektrischen Pumpe 22 bewirkt.
-
Der
Block 120 detektiert, ob sich der Motor 2 in der
Zündungs-Phase
befindet; falls dies so ist (Motor 2 in der Zündungs-Phase),
folgt dem Block 120 ein Block 170, welcher die
Versorgung des Motors der elektrischen Pumpe 22 mit einer
vierten Spannung V4 steuert, welche eine
vierte Rotations-Geschwindigkeit n4 der
elektrischen Pumpe 22 bewirkt.
-
Wenn
sich der Motor 2 nicht in der Zündungs-Phase befindet (und
daher bereits in Bewegung ist), folgt dem Block 120 ein
Block 180, welcher prüft,
ob das Kraftfahrzeug quasi stationär ist, d.h., ob die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs unter einem Grenzwert liegt; falls dies so ist
(Kraftfahrzeug ist stationär
oder bewegt sich mit geringer Geschwindigkeit), folgt dem Block 180 ein
Block 190 und falls nicht (Kraftfahrzeug bewegt sich mit
einer Geschwindigkeit über
dem Grenzwert), folgt dem Block 180 ein Block 200.
-
Der
Block 190 prüft,
ob eine Zahnrad-Wechsel-Betätigung
im Gange ist.
-
Wenn
eine Zahnrad-Wechsel-Betätigung nicht
detektiert worden ist, folgt dem Block 190 ein Block 210,
der die Versorgung des Motors der elektrischen Pumpe 22 mit
einer fünften
Spannung VS steuert, die eine fünfte Rotations-Geschwindigkeit
n5 der elektrischen Pumpe 22 bewirkt.
Wenn jedoch der Block 190 detektiert, dass ein Zahnrad-Wechsel
im Gange ist, folgt dem Block 190 ein Block 220,
der die Versorgung des Motors der elektrischen Pumpe 22 mit
einer sechsten Spannung V6 steuert, die
eine sechste Rotations-Geschwindigkeit n6 der
elektrischen Pumpe 22 bewirkt.
-
Der
Block 200 steuert die Versorgung des Motors der elektrischen
Pumpe 22 mit einer siebten Spannung V7,
welche eine siebte Rotations-Geschwindigkeit
n7 der elektrischen Pumpe 22 bewirkt.
-
Es
erfolgt eine Rückkehr
zu dem Block 100 nach den Blöcken 130, 150, 160, 170, 210, 220 und 200.
-
Es
ist ersichtlich, dass die gelieferten Versorgungs-Spannungen miteinander
in dem Verhältnis
in Beziehung stehen: V7 > V6 > V5 > V4 > V3 > V2 > V1.
-
Vorzugsweise,
aber nicht ausschließlich, sind
V7 = Vbatt und V1 =
Vmin etwas über Null, so dass die erreichten
Geschwindigkeiten von dem Typ sind: n7 > n6 > n5 > n4 > n3 > n2 > n1.
-
Auf
diese Weise wird die elektrische Pumpe mit einer niedrigen Spannung
versorgt (und die elektrische Pumpe rotiert mit einer niedrigen
Drehzahl), wenn der Motor ausgeschalten ist und daher die durch
die elektrische Pumpe erzeugten Geräusche stärker wahrnehmbar sind, während die
elektrische Pumpe mit einer Spannung versorgt wird, die nahe der
maximalen Spannung ist (und mit hoher Geschwindigkeit rotiert),
wenn der Motor an ist und daher die durch die elektrische Pumpe
erzeugten Geräusche
weniger wahrnehmbar sind.
-
Wenn
ein Zahnrad-Wechsel im Gange ist (Blöcke 140 und 190),
wird die Rotations-Geschwindigkeit der elektrischen Pumpe außerdem erhöht, um eine
stärkere
Hydraulik-Kraft zu liefern.
-
Auf
diese Weise wird die elektrische Pumpe 22 durch einen Spannungs-Regler versorgt,
der verschiedene Spannungen (V1, V2, V3, V4,
V5, V6 und V7) liefert, um entsprechende verschiedene
Rotations-Geschwindigkeiten (n1, n2, n3, n4,
n5, n6 und n7) zu erhalten, wobei jede von diesen einer
speziellen Betriebs-Situation zugeordnet ist, die in dem Kraftfahrzeug
detektiert wird.
-
Die
detektierten Betriebs-Situationen und die entsprechenden implementierten
Geschwindigkeiten sind wie folgt:
- – Motor 2 aus
(Block 100 – JA)
und Kraftfahrzeug-Schlüssel
in AUS-Position
(Block 110 – AUS):
die Rotations-Geschwindigkeit der elektrischen Pumpe 22 wird
auf den vorbestimmten Wert n1 geregelt (Block 130);
- – Motor 2 aus
(Block 100 – JA),
Kraftfahrzeug-Schlüssel
in AN-Position (Block 110 – AN) und keine Zahnrad-Wechsel-Betätigung im
Gange (Block 140 – NEIN):
die Rotations-Geschwindigkeit der elektrischen Pumpe wird auf den
vorbestimmten Wert n2 geregelt (Block 150);
- – Motor 2 aus
(Block 100 – JA),
Kraftfahrzeug-Schlüssel
in AN-Position (Block 110 – AN) und Zahnrad-Wechsel im
Gange (Block 140 – JA): die
Rotations-Geschwindigkeit der elektrischen Pumpe wird auf den vorbestimmten
Wert n3 geregelt (Block 160);
- – Motor 2 in
Zündungs-Phase
(Block 120 – JA): die
Rotations-Geschwindigkeit
der elektrischen Pumpe wird auf den vorbestimmten Wert n4 geregelt (Block 170);
- – Motor 2 in
Drehung bei einer Geschwindigkeit nahe Leerlauf, Kraftfahrzeug quasi
stationär (Block 180 – JA) und
keine Zahnrad-Wechsel-Betätigung im
Gange (Block 190 – NEIN):
die Rotations-Geschwindigkeit
der elektrischen Pumpe wird auf den vorbestimmten Wert n5 geregelt;
- – Motor 2 in
Rotation bei einer Geschwindigkeit nahe Leerlauf Kraftfahrzeug quasi
stationär
und Zahnrad-Wechsel im Gange (Block 190 – JA): die Rotations-Geschwindigkeit
der elektrischen Pumpe wird auf den vorbestimmten Wert n6 geregelt (Block 220).
-
Die
durch die Vorgänge
gemäß 2 implementierte
Rotations-Geschwindigkeit
kann Gegenstand von Korrektur-Vorgängen sein; insbesondere, wenn
sich der Motor 2 in Rotation bei einer Geschwindigkeit
nahe dem Leerlauf befindet und die Kraftfahrzeug-Fenster offen sind,
kann die berechnete Rotations-Geschwindigkeit um einen Prozentwert (beispielsweise
20%) bezüglich
des durch die Blöcke 130, 150, 160, 170, 210, 220 oder 200 gesetzten Werts
reduziert werden.
-
Wenn
jedoch die Temperatur der elektrischen Pumpe (gemessen oder geschätzt) größer als ein
vorbestimmter Grenzwert ist, kann die Rotations-Geschwindigkeit der elektrischen Pumpe
bezüglich
des Werts erhöht
werden (beispielsweise um 20%), der durch die Blöcke 130, 150, 160, 170, 210, 220 oder 200 geliefert
und gesetzt wird.
-
Schließlich kann
während
der anfänglichen Phase
des Betriebs der elektrischen Pumpe, die Geschwindigkeit, auf die
sie gesetzt ist, in einem vorbestimmten Zeit-Intervall von einem
Null-Wert auf den Geschwindigkeits-Wert graduell erhöht werden, der für die bestimmte
Betriebs-Situation geliefert wird und durch die Blöcke 130, 150, 160, 170, 210, 220 oder 200 berechnet
wird. Dies liefert einen weiteren Vorteil, da die graduelle Erhöhung der
an die elektrische Pumpe angelegten Spannung die Bildung der Stromspitze
verhindert, die in Automatik-Getrieben des bekannten Typs in den
Anfangs-Betriebs-Momenten der elektrischen Pumpe erzeugt werden kann.
-
Dies
verhindert eine Beeinträchtigung
anderer elektrischer Systeme, die an Bord des Kraftfahrzeugs installiert
sind (es ist bekannt, dass beispielsweise die Stromspitze das Phänomen des
Flackerns der Kraftfahrzeug-Lichter bewirken kann). Auf diese Weise
ist es möglich,
die anfängliche
Stromspitze zu eliminieren, ohne dass die Zufuhr eines Hydrauliköl-Stroms
wesentlich verzögert
wird.
-
Es
wird aus dem vorherigen offensichtlich sein, dass die vorliegende
Erfindung hilft, die Geräusche
der elektrischen Pumpe auf einen Pegel zu reduzieren, der der Betriebs-Situation
(Motor aus, Motor im Leerlauf, Kraftfahrzeug quasi stationär, Fenster offen,
etc.) des Systems entspricht.
-
Diese
Geräusch-Reduktion
wird ohne akustische Kapselung der elektrischen Pumpe erreicht, d.h.
mit einer erwiesenen Einsparung von Kosten, die aus einer akustischen
Kapselung herrühren.
Es ist daher möglich,
weniger teuere elektrische Pumpen einzusetzen, die keine sehr eingeschränkten maximalen
Geräusch-Pegel
einhalten müssen.
-
Die
vorliegende Erfindung macht es außerdem möglich, die Beeinträchtigungen
der elektrischen Anlage des Kraftfahrzeugs zu begrenzen, die durch
die Pumpen-Betriebs-Phasen verursacht werden.
-
Es
wird zuletzt offensichtlich sein, dass Modifikationen und Änderungen
an der obigen Beschreibung ausgeführt werden können, ohne
dass dadurch der Schutz-Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen
wird.
-
Übersetzung
der in den Figuren verwendeten Begriffen
-
1:
-
- SENSORS = SENSOREN
- OPEN/CLOSE = ÖFFNE/SCHLIEßE
-
2:
-
- START = START
- ENGINE OFF = MOTOR AUS
- YES = JA
- NO = NEIN
- ON = AN
- OFF = AUS
- IGNITION KEY POSITION = ZÜND-SCHLÜSSEL-POSITION
- GEAR CHANGE UNDER WAY = ZAHNRAD-WECHSEL IM GANGE
- ENGINE STARTED = MOTOR GESTARTET
- ROTATION = DREHUNG
- VEHICLE QUASI-STATIONARY = KRAFTFAHRZEUG QUASI STATIONÄR