WO2023131364A2 - Verfahren zur bestimmung eines volumetrischen wirkungsgrads, hydraulisches system eines kraftfahrzeugantriebsstrangs, hybridmodul, steuereinheit und computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines volumetrischen wirkungsgrads, hydraulisches system eines kraftfahrzeugantriebsstrangs, hybridmodul, steuereinheit und computerprogrammprodukt Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a volumetric efficiency of a hydraulic pump within a hydraulic system of a motor vehicle drive train.
  • the invention also relates to a hydraulic system, the hydraulic system comprising a speed-controlled and leak-prone hydraulic pump, the pump revolutions of which can be measured by means of a revolution sensor, and a hydraulic cylinder connected to the hydraulic pump via a first hydraulic path, with a hydraulically actuable piston for actuating a clutch of the motor vehicle drive train , a pressure sensor for measuring the hydraulic pressure present in the hydraulic path being arranged in the hydraulic path between the pressure side of the hydraulic pump and the hydraulically actuatable piston of the hydraulic cylinder, and also a control unit electrically connected to the pressure sensor, the rotation sensor and the hydraulic pump.
  • the invention also relates to a control unit and a computer program product.
  • a drive train of a hybrid vehicle includes a combination of an internal combustion engine and an electric motor, and allows - for example in urban areas - a purely electric mode of operation with simultaneous sufficient range and availability, especially for cross-country trips.
  • the electric motor of hybrid vehicles usually replaces the previously used starter for the internal combustion engine and the alternator in order to reduce the increase in weight of the hybrid vehicle compared to vehicles with conventional drive trains.
  • a first clutch arrangement can be arranged between the internal combustion engine and the electric motor in order to separate the internal combustion engine from the Separate the electric motor and the rest of the drive train of the hybrid vehicle.
  • the first clutch arrangement is then opened and the internal combustion engine is switched off, so that the output torque of the hybrid vehicle is applied solely by the electric motor.
  • Hydraulic clutch actuation systems also referred to as hydraulic release systems—are known for actuating such clutch arrangements in hybrid vehicles.
  • Electronic pump actuators (EPA) are increasingly being used to actuate such separating clutches in hybrid drive trains, which can be used both for cooling the electric motors, for lubricating bearings and/or for hydraulically actuating clutches, with the preferred for the various hydraulic circuits
  • Gear oil is used as a hydraulic fluid for hydraulic control tasks.
  • the pump actuators mentioned above are usually not compensated. This means that only between 60% and 97% of the fluid volume that is sucked in at the inlet also leaves the pump via the outlet. There is a leak at the pump, through which an undetermined volume of fluid also leaves the pump. For reliable cooling of the individual components such as electric motors and clutches and for lubrication of the bearings, it is necessary to determine the volume flow that the pump delivers through the outlet as precisely as possible.
  • a further object of the invention is to implement a correspondingly improved hydraulic system, a correspondingly improved hybrid module, a correspondingly improved control unit and a correspondingly improved computer program product.
  • a/a method for determining a volumetric efficiency of a hydraulic pump within a hydraulic System of a motor vehicle drive train wherein the hydraulic system comprises a speed-controlled and leak-prone hydraulic pump, the pump revolutions of which can be measured by means of a revolution sensor, and a hydraulic cylinder connected to the hydraulic pump via a first hydraulic path with a hydraulically actuable piston for actuating a clutch of the motor vehicle drive train, wherein in the hydraulic path between the pressure side of the hydraulic pump and the hydraulically actuable piston of the hydraulic cylinder, a pressure sensor for measuring the hydraulic pressure present in the hydraulic path is arranged, as well as a control unit electrically connected to the pressure sensor, the rotation sensor and the hydraulic pump, comprising the following steps: a) Provision of a first control signal by the control unit for transferring the hydraulic cylinder from a first operating position to a second operating position by energizing the hydraulic pump and a resulting hydraulic pressure build-up in the hydraulic path, whereby the piston of the hydraulic cylinder is actu
  • volumetric efficiency pump efficiency
  • This makes it possible to detect possible changes in the volumetric efficiency of the hydraulic pump in a timely manner while the motor vehicle is in operation and to take this into account when controlling the hydraulic system, for example when controlling the pump speed to cool an electric machine operated in the drive train, which, for example, reduces the cooling of the electrical machine and thus its efficiency can be optimized.
  • Motor vehicle understood all components in the motor vehicle performance generate for the drive of the motor vehicle and transmitted to the road via the vehicle wheels.
  • motor vehicles are land vehicles that are moved by machine power without being tied to railroad tracks.
  • a motor vehicle can be selected, for example, from the group of passenger cars (cars), trucks (lorries), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (COM) or tractors.
  • a hybrid electric vehicle also referred to as a hybrid electric vehicle (HEV) is an electric vehicle that is powered by at least one electric motor and another energy converter and draws energy from both its electrical storage device (battery) and additional fuel that is carried along.
  • HEV hybrid electric vehicle
  • a control unit as used in the present invention, is used, in particular, for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of the motor vehicle.
  • a control unit for controlling and/or regulating one or more hydraulic circuits can be provided.
  • a control unit has in particular a wired or wireless signal input for receiving electrical signals, in particular, such as sensor signals. Furthermore, a control unit likewise preferably has a wired or wireless signal output for the transmission of, in particular, electrical signals, for example to electrical actuators or electrical consumers of the motor vehicle.
  • Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control unit. It is particularly preferred that the control unit includes hardware that is designed to run software.
  • the control unit preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.
  • the control unit can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control unit can be stored and read out again. Furthermore, the control unit can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.
  • a control unit can include a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle.
  • Control units are also referred to as electronic control units (ECU) or electronic control modules (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out computing operations for processing data, particularly preferably using software.
  • the control devices can preferably be networked with one another, so that a wired and/or wireless data exchange between control devices is made possible.
  • bus systems present in the motor vehicle such as a CAN bus or LIN bus.
  • a clutch device within the meaning of this invention has the basic function of creating a detachable, non-positive and/or positive connection between a clutch input shaft and a clutch output shaft for the transmission of torque.
  • the ratio value stored in the control unit is used to determine a necessary speed of the hydraulic pump, in particular for cooling an electric machine within the motor vehicle drive train.
  • the first operating position of the hydraulic cylinder corresponds to the fully engaged operating position of the piston and the second Operating position of the hydraulic cylinder corresponds to the fully extended operating position of the piston.
  • the object of the invention is also achieved by a hydraulic system of a motor vehicle drive train, the hydraulic system comprising a speed-controlled and leak-prone hydraulic pump, the pump revolutions of which can be measured by means of a revolution sensor, and a hydraulic cylinder connected to the hydraulic pump via a first hydraulic path, with a hydraulically actuable piston for actuating a clutch of the motor vehicle drive train, with a pressure sensor for measuring the hydraulic pressure present in the hydraulic path being arranged in the hydraulic path between the pressure side of the hydraulic pump and the hydraulically actuable piston of the hydraulic cylinder, and also one with the pressure sensor, the rotation sensor and the Hydraulic pump electrically connected control unit, wherein the control unit has an implemented routine for performing the method according to any one of the preceding claims.
  • the object of the invention is also achieved by a hybrid module comprising an electric machine and a hydraulic system according to claims 1-3.
  • a hybrid module structural and functional elements of a hybridized drive train can be spatially and/or structurally combined and preconfigured, so that a hybrid module can be integrated in a particularly simple manner into a drive train of a motor vehicle.
  • an electric motor and a clutch system in particular with a separating clutch for coupling the electric motor into and/or decoupling the electric motor from the drive train, can be present in a hybrid module.
  • a hybrid module can be divided into the following categories P0-P4 depending on the point of intervention of the electric motor in the drive train:
  • the electric motor is arranged in front of the internal combustion engine and is coupled to the internal combustion engine via a belt, for example. With this arrangement of the electric motor, this is also sometimes referred to as a belt starter generator (RSG),
  • RSG belt starter generator
  • the electric motor is arranged directly behind the internal combustion engine.
  • the electric motor can be arranged, for example, on the crankshaft in front of the starting clutch,
  • P2 the electric motor is located between a separating clutch, often referred to as a KO, and the starting clutch, but in front of the vehicle transmission in the drive train,
  • the electric motor is arranged in the vehicle transmission and/or the transmission output shaft
  • the electric motor is arranged on or in the vehicle wheel, for example as a wheel hub motor.
  • the hybrid module is designed as a P2 hybrid module.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with a hybrid module in a schematic block circuit view
  • FIG. 3 Flow chart of a method for determining a volumetric efficiency of a hydraulic pump within a hydraulic system of a motor vehicle drive train.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the hydraulic system 2 for carrying out the method according to the invention.
  • the hydraulic system 2 is arranged in a hybrid module 18 with an electric machine 17 .
  • the hydraulic system 2 includes the hydraulic pump 1 configured, for example, as a gear pump with a leakage line (not shown) into the fluid sump 20, which is connected on one side to the coolant line 21 to provide a speed-controlled volume flow.
  • the coolant line 21 brings the fluid 23, for example pressure medium such as oil, to the first consumer 22, which is designed as a heat exchanger, for example.
  • the fluid 23 is brought to this first consumer 22 for the purpose of cooling or lubrication.
  • the hydraulic pump 1 is connected to the hydraulic path 4 on the other side.
  • the hydraulic path 4 serves to pressurize the hydraulic cylinder 5 and the clutch 7.
  • the switching valve 26, for example a two-way switching valve, is provided for selectively actuating the hydraulic cylinder or a hydraulic actuator 24 for a parking lock 25.
  • the hydraulic system 1 thus has a hydraulic cylinder 5 connected to the hydraulic pump 1 via a first hydraulic path 4, with a hydraulically actuable piston 6 for actuating a clutch 7 of the motor vehicle drive train 3.
  • a hydraulically actuable piston 6 for actuating a clutch 7 of the motor vehicle drive train 3.
  • the hydraulic pump 1 is designed as an electrically driven reversible pump in order to supply the fluid 23 to the coolant line 21 in a first direction of rotation and to the hydraulic path 4 in a second direction of rotation.
  • the hydraulic pump 1 is driven by the electric motor 27 controlled by the control unit 10 .
  • Control unit 10 has an implemented routine for carrying out the method for determining a volumetric efficiency of hydraulic pump 1 within hydraulic system 2, which is explained in more detail below with reference to FIG.
  • the hydraulic system 2 thus includes a speed-controlled and leak-prone hydraulic pump 1 , the pump revolutions of which can be measured by means of a revolution sensor 16 .
  • the pressure sensor 9, the rotation sensor 16 and the hydraulic pump 1 are electrically connected to the control unit 10.
  • FIG. 3 shows a method sequence for determining a volumetric efficiency of the hydraulic pump 1 within the hydraulic system 2 of a motor vehicle drive train 3, as is known from FIG.
  • a first control signal 11 is provided by the control unit 10 for transferring the hydraulic cylinder 5 from a first operating position to a second operating position by energizing the hydraulic pump 1 and a resulting hydraulic pressure build-up in the hydraulic path 4, whereby the piston 6 of the hydraulic cylinder 5 is actuated .
  • the first operating position of the hydraulic cylinder 5 corresponds to the fully engaged operating position of the piston 6 and the second operating position of the hydraulic cylinder 5 to the fully disengaged operating position of the piston 6.
  • the hydraulic is continuously measured Pressure 12 by the pressure sensor 9 and a transmission of a signal 13 representing the hydraulic pressure 12 to the control unit 10.
  • the measured hydraulic pressure 12 is compared with a first lower pressure threshold value 14 stored in the control unit 10, with the start of a count of the from the Hydraulic pump 1 performed pump revolutions is initiated by evaluating the signal supplied by the revolution sensor 16.
  • This ratio value stored in the control unit 10 can now be used to determine a required speed of the hydraulic pump 1 , in particular for cooling an electric machine 17 within the motor vehicle drive train 3 .
  • the efficiency (ratio value) determined in this way is used to correct the fluid quantity for the volume flow of the coolant line 3 that is set as a function of the speed of the hydraulic pump 1 .
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative.
  • the following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two features of the same type, without establishing a ranking.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Hydraulikpumpe (1) innerhalb eines hydraulischen Systems (2) eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs (3), wobei das hydraulische System (2) eine drehzahlgesteuerte und leckagebehaftete Hydraulikpumpe (1) umfasst, deren Pumpenumdrehungen mittels eines Umdrehungssensors (16) messbar sind, sowie einen über einen ersten hydraulischen Pfad (4) mit der Hydraulikpumpe (1) verbundenen Hydraulikzylinder (5) mit einem hydraulisch aktuierbaren Kolben (6) zur Betätigung einer Kupplung (7) des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (3), wobei in dem hydraulischen Pfad (4) zwischen der Druckseite (8) der Hydraulikpumpe (1) und dem hydraulisch aktuierbaren Kolben (6) des Hydraulikzylinders (5) ein Drucksensor (9) zur Messung des in dem hydraulischen Pfad (4) anliegenden hydraulischen Drucks angeordnet ist, sowie ferner eine mit dem Drucksensor (9), dem Umdrehungssensor (16) und der Hydraulikpumpe (1) elektrisch verbundene Steuereinheit (10).

Description

Verfahren zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads, hydraulisches System eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, Hybridmodul, Steuereinheit und Computerprogrammprodukt
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Hydraulikpumpe innerhalb eines hydraulischen Systems eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Die Erfindung betrifft ferner ein hydraulisches System, wobei das hydraulische System eine drehzahlgesteuerte und leckagebehaftete Hydraulikpumpe umfasst, deren Pumpenumdrehungen mittels eines Umdrehungssensors messbar sind, sowie einen über einen ersten hydraulischen Pfad mit der Hydraulikpumpe verbundenen Hydraulikzylinder mit einem hydraulisch aktuierbaren Kolben zur Betätigung einer Kupplung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs , wobei in dem hydraulischen Pfad zwischen der Druckseite der Hydraulikpumpe und dem hydraulisch aktuierbaren Kolben des Hydraulikzylinders ein Drucksensor zur Messung des in dem hydraulischen Pfad anliegenden hydraulischen Drucks angeordnet ist, sowie ferner eine mit dem Drucksensor , dem Umdrehungssensor und der Hydraulikpumpe elektrisch verbundene Steuereinheit. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinheit sowie ein Computerprogrammprodukt.
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.
Die oben genannten Pumpen-Aktuatoren sind in der Regel nicht kompensiert. Das bedeutet nur zwischen 60% und 97% des Fluidvolumens, das am Eingang angesaugt wird, verlässt die Pumpe auch wieder über den Auslass. Es gibt eine Leckage an der Pumpe, durch welche ebenfalls Fluidvolumen in unbestimmter Menge die Pumpe verlässt. Für eine zuverlässige Kühlung der einzelnen Komponenten wie Elektromotoren und Kupplung sowie für die Schmierung der Lager ist es notwendig den Volumenstrom, den die Pumpe durch den Auslass fördert, möglichst genau zu ermitteln.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Hydraulikpumpe innerhalb eines hydraulischen Systems eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs bereitzustellen. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung ein entsprechend verbessertes hydraulisches System, ein entsprechend verbessertes Hybridmodul, eine entsprechend verbesserte Steuereinheit sowie ein entsprechend verbessertes Computerprogrammprodukt zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine/ein Verfahren zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Hydraulikpumpe innerhalb eines hydraulischen Systems eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, wobei das hydraulische System eine drehzahlgesteuerte und leckagebehaftete Hydraulikpumpe umfasst, deren Pumpenumdrehungen mittels eines Umdrehungssensors messbar sind, sowie einen über einen ersten hydraulischen Pfad mit der Hydraulikpumpe verbundenen Hydraulikzylinder mit einem hydraulisch aktuierbaren Kolben zur Betätigung einer Kupplung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs , wobei in dem hydraulischen Pfad zwischen der Druckseite der Hydraulikpumpe und dem hydraulisch aktuierbaren Kolben des Hydraulikzylinders ein Drucksensor zur Messung des in dem hydraulischen Pfad anliegenden hydraulischen Drucks angeordnet ist, sowie ferner eine mit dem Drucksensor , dem Umdrehungssensor und der Hydraulikpumpe elektrisch verbundene Steuereinheit , umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellung eines ersten Steuersignals durch die Steuereinheit zum Überführen des Hydraulikzylinders von einer ersten Betriebsstellung in eine zweite Betriebsstellung durch Bestromung der Hydraulikpumpe und einem daraus resultierenden hydraulischen Druckaufbau in dem hydraulischen Pfad wodurch der Kolben des Hydraulikzylinders aktuiert wird, b) Messung des hydraulischen Drucks durch den Drucksensor und Übermittlung eines den hydraulischen Druck repräsentierenden Signals an die Steuereinheit , ba1 ) Vergleich des gemessenen hydraulischen Drucks mit einem ersten in der Steuereinheit gespeicherten unteren Druckschwellenwerts und ba2) bei Vorliegen der Bedingung, dass der gemessene hydraulische Druck größer-gleich dem ersten unteren Druckschwellenwert ist, ba3) Starten einer Zählung der von der Hydraulikpumpe durchgeführten Pumpenumdrehungen durch Auswertung des vom Umdrehungssensor gelieferten Signals, bb1 ) Vergleich des gemessenen hydraulischen Drucks mit einem zweiten in der Steuereinheit gespeicherten oberen Druckschwellenwert und bb2) bei Vorliegen der Bedingung, dass der gemessene hydraulische Druck größer-gleich dem zweiten, oberen Druckschwellenwert ist, bb3) Beendigung der Zählung der von der Hydraulikpumpe durchgeführten Pumpenumdrehungen c) Speicherung eines Verhältniswerts gebildet aus dem Differenzwert des unteren Druckschwellenwerts und dem oberen Druckschwellenwerts geteilt durch die ermittelten Pumpenumdrehungen ((p2-p1 )/n) in der Steuereinheit, wobei der gespeicherte Verhältniswert einem in der Steuereinheit gespeichertem volumetrischen Wirkungsgrad der Hydraulikpumpe zugeordnet oder der gespeicherte Verhältniswert zur Berechnung eines volumetrischen Wirkungsgrads der Hydraulikpumpe verwendet wird.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, bei jeder Kupplungsbetätigung ein aktueller Wert des volumetrischen Wirkungsgrads (Pumpen-Wirkungsgrad) der Hydraulikpumpe im Betrieb des Kraftfahrzeugs ermittelt werden kann. So wird es also ermöglicht, mögliche Änderungen des volumetrischen Wirkungsgrads der Hydraulikpumpe zeitnah im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu detektieren und bei der Steuerung des hydraulischen Systems zu berücksichtigen, beispielsweise bei der Steuerung der Pumpendrehzahl zur Kühlung einer im Antriebsstrang betriebenen elektrischen Maschine, wodurch beispielsweise die Kühlung der elektrischen Maschine und somit ihr Wirkungsgrad optimiert werden kann.
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 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.
Eine Kupplungsvorrichtung im Sinne dieser Erfindung hat die grundsätzliche Funktion, eine lösbare, kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen einer Kupplungseingangswelle und einer Kupplungsausgangswelle zur Übertragung eines Drehmoments herzustellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der in der Steuereinheit gespeicherte Verhältniswert zur Ermittlung einer notwendigen Drehzahl der Hydraulikpumpe , insbesondere zur Kühlung einer elektrischen Maschine innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs , verwendet wird.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch die Kühlung der elektrischen Maschine optimiert werden kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Betriebsstellung des Hydraulikzylinders der vollständig eingerückten Betriebsstellung des Kolbens und die zweite Betriebsstellung des Hydraulikzylinders der vollständig ausgerückten Betriebsstellung des Kolbens entspricht.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, wobei das hydraulische System eine drehzahlgesteuerte und leckagebehaftete Hydraulikpumpe umfasst, deren Pumpenumdrehungen mittels eines Umdrehungssensors messbar sind, sowie einen über einen ersten hydraulischen Pfad mit der Hydraulikpumpe verbundenen Hydraulikzylinder mit einem hydraulisch aktuierbaren Kolben zur Betätigung einer Kupplung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs , wobei in dem hydraulischen Pfad zwischen der Druckseite der Hydraulikpumpe und dem hydraulisch aktuierbaren Kolben des Hydraulikzylinders ein Drucksensor zur Messung des in dem hydraulischen Pfad anliegenden hydraulischen Drucks angeordnet ist, sowie ferner eine mit dem Drucksensor , dem Umdrehungssensor und der Hydraulikpumpe elektrisch verbundene Steuereinheit , wobei das Steuergerät eine implementierte Routine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.
Auch wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Hybridmodul umfassend eine elektrische Maschine und ein hydraulisches System nach Anspruch 1 -3.
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:
PO: 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 KO 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 es, dass das Hybridmodul als P2-Hybridmodul ausgestaltet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridmodul in einer schematischen Blockschaltansicht,
Figur 2 hydraulisches Schaltbild eines Hybridmoduls, Figur 3 Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Hydraulikpumpe innerhalb eines hydraulischen Systems eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs.
Figur 2 zeigt eine Prinzipdarstellung des hydraulischen Systems 2 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das hydraulische System 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Hybridmodul 18 mit einer elektrischen Maschine 17 angeordnet.
Das hydraulische System 2 umfasst die beispielsweise als Zahnradpumpe mit einer nicht dargestellten Leckageleitung in den Fluidsumpf 20 ausgestaltete Hydraulikpumpe 1 die auf einer Seite an die Kühlmittelleitung 21 zur Bereitstellung eines drehzahlgeregelten Volumenstroms angebunden ist. Die Kühlmittelleitung 21 verbringt das Fluid 23, beispielsweise Druckmittel wie Öl zu dem beispielsweise als Wärmetauscher ausgebildeten ersten Verbraucher 22. Zu diesem ersten Verbraucher 22 wird das Fluid 23 zum Zwecke einer Kühlung oder einer Schmierung verbracht.
Auf der anderen Seite ist die Hydraulikpumpe 1 mit dem hydraulischen Pfad 4 verbunden. Der hydraulische Pfad 4 dient der Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 5 und der Kupplung 7. Zur wahlweisen Betätigung des Hydraulikzylinders oder eines hydraulischen Aktors 24 für eine Parksperre 25 ist das Schaltventil 26 wie beispielsweise Zweiwege-Schaltventil vorgesehen.
Das hydraulische System 1 besitzt somit einen über einen ersten hydraulischen Pfad 4 mit der Hydraulikpumpe 1 verbundenen Hydraulikzylinder 5 mit einem hydraulisch aktuierbaren Kolben 6 zur Betätigung einer Kupplung 7 des Kraftfahrzeugantriebsstrangs 3. In dem hydraulischen Pfad 4 ist zwischen der Druckseite 8 der Hydraulikpumpe 1 und dem hydraulisch aktuierbaren Kolben 6 des Hydraulikzylinders 5 ein Drucksensor 9 zur Messung des in dem hydraulischen Pfad 4 anliegenden hydraulischen Drucks angeordnet. Die Hydraulikpumpe 1 ist in dem gezeigten Beispiel als elektrisch angetriebene Reversierpumpe ausgebildet, um das Fluid 23 in einer ersten Drehrichtung der Kühlmittelleitung 21 und in einer zweiten Drehrichtung dem hydraulischen Pfad 4 zuzuführen. Die Hydraulikpumpe 1 wird von dem Elektromotor 27 angetrieben, der von der Steuereinheit 10 gesteuert wird. Das Steuergerät 10 verfügt über eine implementierte Routine zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads der Hydraulikpumpe 1 innerhalb des hydraulischen Systems 2, was nachfolgend anhand der Figur 3 noch näher erläutert wird.
Das hydraulische System 2 umfasst somit eine drehzahlgesteuerte und leckagebehaftete Hydraulikpumpe 1 , deren Pumpenumdrehungen mittels eines Umdrehungssensors 16 messbar sind. Der Drucksensor 9, der Umdrehungssensor 16 und die Hydraulikpumpe 1 sind elektrisch mit der Steuereinheit 10 verbunden.
Die Figur 3 zeigt einen Verfahrensablauf zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads der Hydraulikpumpe 1 innerhalb des hydraulischen Systems 2 eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs 3, wie es aus der Figur 2 bekannt ist.
Um den von der Leckage der Hydraulikpumpe 1 beeinflussten Wirkungsgrad der Hydraulikpumpe 1 zu bestimmen, werden die folgenden Schritte ausgeführt:
Zunächst erfolgt eine Bereitstellung eines ersten Steuersignals 11 durch die Steuereinheit 10 zum Überführen des Hydraulikzylinders 5 von einer ersten Betriebsstellung in eine zweite Betriebsstellung durch Bestromung der Hydraulikpumpe 1 und einem daraus resultierenden hydraulischen Druckaufbau in dem hydraulischen Pfad 4 wodurch der Kolben 6 des Hydraulikzylinders 5 aktuiert wird. Die erste Betriebsstellung des Hydraulikzylinders 5 entspricht hierbei der vollständig eingerückten Betriebsstellung des Kolbens 6 und die zweite Betriebsstellung des Hydraulikzylinders 5 der vollständig ausgerückten Betriebsstellung des Kolbens 6.
Während des Betriebs der Hydraulikpumpe 1 und des Druckaufbaus in dem hydraulischen Pfad 4 erfolgt eine kontinuierliche Messung des hydraulischen Drucks 12 durch den Drucksensor 9 und eine Übermittlung eines den hydraulischen Druck 12 repräsentierenden Signals 13 an die Steuereinheit 10.
Dort erfolgt ein Vergleich des gemessenen hydraulischen Drucks 12 mit einem ersten in der Steuereinheit 10 gespeicherten unteren Druckschwellenwerts 14, wobei beim Vorliegen der Bedingung, dass der gemessene hydraulische Druck 12 größer-gleich dem ersten unteren Druckschwellenwert 14 ist, der Start einer Zählung der von der Hydraulikpumpe 1 durchgeführten Pumpenumdrehungen durch Auswertung des vom Umdrehungssensor 16 gelieferten Signals initiiert wird.
Hiernach erfolgt weiterhin eine Überwachung und ein Vergleich des gemessenen hydraulischen Drucks 12 mit einem zweiten in der Steuereinheit 10 gespeicherten oberen Druckschwellenwert 15, wobei beim Vorliegen der Bedingung, dass der gemessene hydraulische Druck 12 größer-gleich dem zweiten, oberen Druckschwellenwert 15 ist, eine Beendigung der Zählung der von der Hydraulikpumpe 1 durchgeführten Pumpenumdrehungen erfolgt.
Nun wird nachfolgend die Speicherung eines Verhältniswerts, gebildet aus dem Differenzwert des unteren Druckschwellenwerts 14 und dem oberen Druckschwellenwerts 15 geteilt durch die ermittelten Pumpenumdrehungen ((p1- p2)/n) in der Steuereinheit 10 durchgeführt, wobei der gespeicherte Verhältniswert einem in der Steuereinheit 10 gespeichertem volumetrischen Wirkungsgrad der Hydraulikpumpe 1 zugeordnet oder der gespeicherte Verhältniswert zur Berechnung eines volumetrischen Wirkungsgrads der Hydraulikpumpe 1 verwendet wird.
Dieser in der Steuereinheit 10 gespeicherte Verhältniswert kann nun zur Ermittlung einer notwendigen Drehzahl der Hydraulikpumpe 1 , insbesondere zur Kühlung einer elektrischen Maschine 17 innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs 3, verwendet werden. Der auf diese Weise bestimmte Wirkungsgrad (Verhältniswert) wird zur Korrektur der von der Drehzahl der Hydraulikpumpe 1 abhängig eingestellten Fluidmenge für den Volumenstrom der Kühlmittelleitung 3 verwendet. 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.
Bezuqszeichenliste
1 Hydraulikpumpe
2 hydraulisches System
3 Kraftfahrzeugantriebsstrang
4 hydraulischer Pfad
5 Hydraulikzylinder
6 Kolben
7 Kupplung
8 Druckseite
9 Drucksensor
10 Steuereinheit
11 Steuersignal
12 Druck
13 Signal
14 Druckschwellenwerts
15 Druckschwellenwert
16 Umdrehungssensors
17 elektrische Maschine
18 Hybridmodul
19 Kraftfahrzeug
20 Fluidsumpf
21 Kühlmittelleitung
22 Verbraucher
23 Fluid
24 hydraulischer Aktor
25 Parksperre
26 Schaltventil
27 Elektromotor

Claims

Ansprüche Verfahren zur Bestimmung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Hydraulikpumpe (1 ) innerhalb eines hydraulischen Systems (2) eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs (3), wobei das hydraulische System (2) eine drehzahlgesteuerte und leckagebehaftete Hydraulikpumpe (1 ) umfasst, deren Pumpenumdrehungen mittels eines Umdrehungssensors (16) messbar sind, sowie einen über einen ersten hydraulischen Pfad (4) mit der Hydraulikpumpe (1 ) verbundenen Hydraulikzylinder (5) mit einem hydraulisch aktuierbaren Kolben (6) zur Betätigung einer Kupplung (7) des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (3), wobei in dem hydraulischen Pfad (4) zwischen der Druckseite (8) der Hydraulikpumpe (1 ) und dem hydraulisch aktuierbaren Kolben (6) des Hydraulikzylinders (5) ein Drucksensor (9) zur Messung des in dem hydraulischen Pfad (4) anliegenden hydraulischen Drucks angeordnet ist, sowie ferner eine mit dem Drucksensor (9), dem Umdrehungssensor (16) und der Hydraulikpumpe (1 ) elektrisch verbundene Steuereinheit (10), umfassend die folgenden Schritte a) Bereitstellung eines ersten Steuersignals (11 ) durch die Steuereinheit (10) zum Überführen des Hydraulikzylinders (5) von einer ersten Betriebsstellung in eine zweite Betriebsstellung durch Bestromung der Hydraulikpumpe (1 ) und einem daraus resultierenden hydraulischen Druckaufbau in dem hydraulischen Pfad (4) wodurch der Kolben (6) des Hydraulikzylinders (5) aktuiert wird, b) Messung des hydraulischen Drucks (12) durch den Drucksensor (9) und Übermittlung eines den hydraulischen Druck (12) repräsentierenden Signals (13) an die Steuereinheit (10), ba1 ) Vergleich des gemessenen hydraulischen Drucks (12) mit einem ersten in der Steuereinheit (10) gespeicherten unteren Druckschwellenwerts (14) und ba2) bei Vorliegen der Bedingung, dass der gemessene hydraulische Druck (12) größer-gleich dem ersten unteren Druckschwellenwert (14) ist, ba3) Starten einer Zählung der von der Hydraulikpumpe (1 ) durchgeführten Pumpenumdrehungen durch Auswertung des vom Umdrehungssensor (16) gelieferten Signals, bb1 ) Vergleich des gemessenen hydraulischen Drucks (12) mit einem zweiten in der Steuereinheit (10) gespeicherten oberen Druckschwellenwert (15) und bb2) bei Vorliegen der Bedingung, dass der gemessene hydraulische Druck (12) größer-gleich dem zweiten, oberen Druckschwellenwert (15) ist, bb3) Beendigung der Zählung der von der Hydraulikpumpe (1 ) durchgeführten Pumpenumdrehungen c) Speicherung eines Verhältniswerts gebildet aus dem Differenzwert des unteren Druckschwellenwerts (14) und dem oberen Druckschwellenwerts (15) geteilt durch die ermittelten Pumpenumdrehungen ((p1-p2)/n) in der Steuereinheit (10), wobei der gespeicherte Verhältniswert einem in der Steuereinheit (10) gespeichertem volumetrischen Wirkungsgrad der Hydraulikpumpe (1 ) zugeordnet oder der gespeicherte Verhältniswert zur Berechnung eines volumetrischen Wirkungsgrads der Hydraulikpumpe (1 ) verwendet wird. - 16 - Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der in der Steuereinheit (10) gespeicherte Verhältniswert zur Ermittlung einer notwendigen Drehzahl der Hydraulikpumpe (1 ), insbesondere zur Kühlung einer elektrischen Maschine (17) innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (3), verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsstellung des Hydraulikzylinders (5) der vollständig eingerückten Betriebsstellung des Kolbens (6) und die zweite Betriebsstellung des Hydraulikzylinders (5) der vollständig ausgerückten Betriebsstellung des Kolbens (6) entspricht. Hydraulisches System (2) eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs (3), wobei das hydraulische System (2) eine drehzahlgesteuerte und leckagebehaftete Hydraulikpumpe (1 ) umfasst, deren Pumpenumdrehungen mittels eines Umdrehungssensors (16) messbar sind, sowie einen über einen ersten hydraulischen Pfad (4) mit der Hydraulikpumpe (1 ) verbundenen Hydraulikzylinder (5) mit einem hydraulisch aktuierbaren Kolben (6) zur Betätigung einer Kupplung (7) des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (3), wobei in dem hydraulischen Pfad (4) zwischen der Druckseite (8) der Hydraulikpumpe (1 ) und dem hydraulisch aktuierbaren Kolben (6) des Hydraulikzylinders (5) ein Drucksensor (9) zur Messung des in dem hydraulischen Pfad (4) anliegenden hydraulischen Drucks angeordnet ist, sowie ferner eine mit dem Drucksensor (9), dem Umdrehungssensor (16) und der Hydraulikpumpe (1) elektrisch verbundene Steuereinheit (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (10) eine implementierte Routine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist. - 17 - Hybridmodul (18) umfassend eine elektrische Maschine (17) und ein hydraulisches System (2) nach Anspruch 4 Steuereinheit (10) zur Steuerung eines hydraulischen Systems (2) in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang (3), umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung (10) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zu veranlassen. Computerprogrammprodukt, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, oder Computer-Datensignal, verkörpert durch eine elektromagnetische Welle, mit Programmcode, der geeignet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
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