用于運行電動輔助泵的方法

專利名稱：用于運行電動輔助泵的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于運行自動變速器的液壓系統、尤其是在混合動力系中的自動 變速器的液壓系統的方法。
背景技術：
在自動變速器中，不同傳動級的轉換通常通過對轉換元件如離合器或制動器施加 液壓壓力進行。轉換元件結合油供給系統構成液壓系統。在轉換傳動級時液壓系統中某些 轉換元件被卸去壓力，另一些轉換元件用工作介質填充且被加載液壓壓力。由于傳動級的 轉換應該在最后的有限時間內完成，所以必須相應快地填充轉換元件，這要與液壓系統中 待產生的高的體積流量相聯系。通過油供給系統的泵來來制造體積流量和用于加載轉換元 件的液壓壓力。在此在自動變速器中通常僅設置唯一的泵，該泵大多被構造為具有固定的 排擠容積(VerdrSngungsvolumen )的容積式泵。容器式泵常常構造為齒輪泵，由
于復雜的結構方式優選被構造為內齒輪泵。泵隨著變速器的輸入轉速成比例地旋轉，使得 由泵輸送的體積流量關于輸入轉速呈線性增加。體積流量關于輸入轉速的函數在下面也被 稱作輸送特性曲線。傳統上這樣地選擇泵的排擠容積，使得液壓系統的油需求在所有轉速 時且為了確保所有操作功能可以被滿足。這些操作功能例如是掛入傳動級或用于轉換傳動 級的換擋過程，在短時間內需要大體積流量。泵的輸送特性曲線必須同時滿足該峰值需求， 以致除了這種操作功能之外所輸送的體積流量都超過自動變速器的需求并且因此與所產 生的壓力相關聯地呈現為能量損失以及液壓系統或者說變速器的相應的效率缺點。在該問題一種可能的解決方案中，泵的排擠容積被設計小到僅可滿足自動變速器 的靜態運行中的需求，也就是說除了轉換傳動級之外。借助相對少的體積流量潤滑且冷卻 自動變速器并且補償液壓系統中出現的泄漏損失。瞬間的峰值需求通過輔助泵短時間有限 地被滿足。優選借助電動機驅動輔助泵，因為電動機可以根據需要接通或斷開。在傳統的 自動變速器中涉及附加的電動機。如果自動變速器設置在設有用作發動機的電機的混合動 力系中，則也可借助該電機驅動輔助泵。為了保持小的結構和成本費用，電動輔助泵并不是為了液壓系統中出現的最大峰 值壓力而設計的。這既與輔助泵的結構也與電動機的尺寸有關。為了防止由過高的系統壓 力引起的過載，根據現有技術，電動輔助泵的壓力管道通過限壓閥與電動輔助泵的吸入管 道或變速器油池連接。這樣地調節限壓閥，使得一旦系統壓力超過仍允許的壓力極限值時， 開啟該限壓閥。由此就限制了作用到電動輔助泵上的壓力并且避免了電動輔助泵過載。該解決方案的缺點在于為將限壓閥布置在液壓系統中而在變速器中需要的安裝 空間、附加部件以及用于限壓閥的成本。

發明內容
本發明的任務是以簡單的方式避免電動輔助泵過載，尤其是在此應無需附加部 件。
本發明實現一種用于運行自動變速器的液壓系統、尤其是在混合動力系中的自動 變速器的液壓系統的方法，該液壓系統包括由內燃機和/或驅動電動機驅動的主泵、電動 輔助泵和用于調節系統壓力的系統壓力閥，并且為了確保不同的操作功能，作為主泵的補 充，電動輔助泵向液壓系統供給工作介質體積流量，所述電動輔助泵的負荷在電子控制單 元中借助系統壓力的值來確定，并且電動輔助泵的負荷由電子控制單元在考慮所選擇的操 作功能的情況下進行限制。自動變速器的液壓系統、尤其是用于混合驅動裝置的自動變速器的液壓系統包括 由內燃機和/或驅動電動機驅動的主泵、電動輔助泵和系統壓力閥。系統壓力閥用于調節 系統壓力。電動輔助泵包括泵和電動機，電動輔助泵為確保不同的操作功能在主泵之外附 加地向液壓系統供給工作介質體積流量。因此根據本發明，電動輔助泵的負荷在電子控制 單元中借助系統壓力的值被確定，電動輔助泵的負荷由電子控制單元在考慮所選擇的操作 功能的情況下被限制。其優點在于，借助現有的元件限制電動輔助泵的負荷，并且因此可以相對于現有 技術省去限壓閥和與此相關的安裝空間的消耗及成本。此外電動輔助泵的負荷還可以按情 況變化。在本發明的一種實施形式中，根據存儲于電子控制單元中的特性場(Kermfeld) 在電子控制單元中計算出系統壓力的值，在該特性場中，控制系統壓力閥所需要的電流值 和在該電流值時產生的系統壓力的值彼此相配。作為另一種可能性，電流值和系統壓力的 值還可以借助數學函數彼此關聯，使得可以從電流值計算出相應的系統壓力。作為替換方案可以規定借助壓力傳感器測量系統壓力的值。優選可以將壓力傳 感器設置在系統壓力閥和負載之間的負載管道中。附加所需的壓力傳感器的缺點與直接側 量系統壓力的優點相對立。一種可能的實施方式規定借助輸入單元所選擇的操作功能在電子控制單元中被 獲得，并且在電子控制單元中被算出或由壓力傳感器測得的系統壓力在電子控制單元中與 存儲于其中的定義的壓力極限值進行比較。在此，定義的壓力極限值與持續的負荷持續時 間相結合，給定電動輔助泵的最大允許的負荷。在本發明的一種優選實施方案的范圍中規定為限制電動輔助泵的負荷，電子控 制單元通過控制系統壓力閥將作用到電動輔助泵上的系統壓力限制為定義的壓力極限值 或限制到低于定義的壓力極限值。借助本來就有的系統壓力閥來降低壓力，在此就省去了 附加的限壓閥。此外可能的是，為限制電動輔助泵的負荷，電子控制單元限制電動輔助泵的接通 持續時間以及由此限制負荷持續時間。由此電動輔助泵有利地可以在短時間內建立高于定 義的壓力極限值的系統壓力，如果涉及的操作功能要求這一點的話。在考慮系統壓力的值 的情況下選擇接通持續時間。此外可以既限制電動輔助泵的接通持續時間又限制系統壓力，這取決于所選擇的 操作功能。此外還可以規定為了第一操作功能，在該第一操作功能中，為了掛擋至少一個液 壓操作元件要在有限的時間內被填充，在系統壓力值大于定義的壓力極限值的情況下，只 有當電子控制單元通過控制系統壓力閥將系統壓力調節到低于定義的壓力極限值或調節為定義的壓力極限值時，電動輔助泵才被電子控制單元接通。根據本發明的一種進一步擴展可以規定在第一操作功能期間，當系統壓力由于 系統壓力閥控制中的功能失常而超過定義的壓力極限值時，電子控制單元切斷電動輔助 泵。因此與現有技術相比通過獲得系統壓力可以識別錯誤情況和阻止電動輔助泵的接通。另一種方法實施方式規定為了第二操作功能，在該操作功能中，在換擋時至少一 個液壓轉換元件被填充，電子控制單元與系統壓力的大小無關地接通電動輔助泵。在此，當 系統壓力的值大于定義的壓力極限值時，為了限制電動輔助泵的負荷，電子控制單元限制 電動輔助泵的接通持續時間。與現有技術構造的限壓閥相比可以按情況提高系統壓力以滿 足操作功能并且同時通過限制接通持續時間來防止電動輔助泵的過載。通過現有技術的限 壓閥不能實現第二操作功能，這是因為限壓閥的開啟壓力是大致恒定的，因此不能考慮所 選擇的操作功能。在這種情況下另一種實施方式規定電動輔助泵的負荷被負荷特征參數說明，系 統壓力和電動輔助泵的接通持續時間被結合到該負荷特征參數中。此外，電動輔助泵允許 的接通持續時間在電子控制單元中由存儲于電子控制單元中的負荷特征參數的允許的最 大值和在電子控制單元中計算出的或借助壓力傳感器測得的系統壓力的值計算出。作為替換方案可能的是，在第二操作功能的情況下，電動輔助泵允許的接通持續 時間在電子控制單元中由存儲于電子控制單元中的特性場計算出，在該特性場中，系統壓 力的值與最大接通持續時間相配。由此有利地可以根據不同操作功能的要求在適配接通持 續時間的情況下提高系統壓力。在本發明的一種優選的實施方案的范圍中規定借助輸入單元所選擇的操作功能 通過信號線被報告給電子控制單元。電子控制單元可以通過第一控制線控制系統壓力閥并 且通過第二控制線控制電動輔助泵的電動機。如果系統壓力是直接借助壓力傳感器測得 的，則壓力傳感器的信號通過另外的信號線被傳送給電子控制單元并且在電子控制單元中 被獲得。在這種情況下，一種裝置實施形式規定壓力傳感器通過第一信號線與電子控制 單元連接并且輸入單元通過第二信號線與電子控制單元連接。此外，電子控制單元通過第 一控制線與系統壓力閥連接以控制系統壓力閥并且通過第二控制線與電動機連接以控制 電動機。在一種特別有利的實施形式中，混合動力系中的自動變速器的液壓系統包括了所 述的裝置并且根據所述的方法運行。


附圖示出了本發明的實施例，并且下面進一步說明這些實施例。圖1根據現有技術的液壓系統的示意圖；圖2根據本發明的液壓系統的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了一種根據現有技術的自動變速器的液壓系統。該液壓系統包括主泵1 和電動輔助泵3。主泵1由用于驅動機動車的內燃機2機械地驅動。作為替換方案，也可考 慮用于驅動機動車的電動機或這兩種發動機形式的組合。主泵1可以構造為容積式泵，尤其是齒輪泵。在齒輪泵作為內齒輪泵或外齒輪泵的可能的構造方式中，在自動變速器中優 選使用內齒輪泵，這是出于其緊湊的結構方式的原因。電動輔助泵3包括泵4和驅動該泵 的電動機5，泵4也優選構造為容積式泵。主泵1通過吸入管道6、過濾器7和吸入管道8吸入在變速器油池9中貯存的工作 介質、優選油，并且通過壓力管道10、止回閥13、壓力管道12和系統壓力閥16將工作介質 輸送到負載管道17中并且由此輸送給負載27。負載27是一個轉換元件或一組轉換元件， 所述轉換元件優選被構造為可液壓操作的離合器或制動器。在該實施例中，轉換元件用于 轉換自動變速器的不同傳動級。在此，系統壓力閥16在負載管道17中并且因此在負載27 中調節出系統壓力P_sys，該系統壓力可根據待傳遞的驅動力矩的大小變化。僅僅當主泵1不再能滿足自動變速器對工作介質體積流量的需求時，才運行電動 輔助泵3。附加的體積流量的需求值由存儲于電子控制單元20中的泄漏模型中得出，在該 泄漏模型中例如根據工作介質的溫度或其壓力計算出相應的、用于滿足操作相應的操作功 能所需要的體積流量值。因此電動輔助泵3的接通閾值取決于多個影響參數。所期望的操 作功能在輸入單元26中被選擇并且通過信號線23被傳送給電子控制單元20。輸入單元 26可以是行駛開關、換擋桿或用于油門調節的傳感器。涉及的操作功能例如可以是所期望 的升擋，在升擋時，為了快速填充負載27(在此為液壓離合器)，需要在短時間內高的工作 介質體積流量。在識別所期望的操作功能之后，電子控制單元20通過控制線25控制電動 機5并且接通電動輔助泵3。接著泵4通過吸入管道11、過濾器7和吸入管道8與主泵并 聯地從油池9中吸入工作介質并且通過壓力管道18、止回閥14和壓力管道19將工作介質 輸送到負載管道17中并且由此輸送給負載27。系統壓力p_sys不僅在負載27和負載管道17中起作用，而且還在壓力管19中起 作用。為了使電動輔助泵3為負載27供給附加的工作介質體積流量，必須開啟止回閥14。 這只在電動輔助泵產生了比系統壓力P_sys高的壓力時才是可能的。但如果系統壓力p_ sys高于為電動輔助泵3定義的壓力極限值，那么電動輔助泵3產生的壓力就超過定義的壓 力極限值，這可能導致損壞電動輔助泵3。定義的極限值是在持續的負荷持續時間的情況下 最大允許作用到電動輔助泵3上的壓力或者說是電動輔助泵3的最大允許的負荷。為了避免電動輔助泵3過載，借助限壓閥15將壓力管道18中的壓力限制為定義 的壓力極限值的量。在此，限壓閥15設置在壓力管道18和吸入管道11之間并且在超過定 義的壓力極限值的時候開啟，從而將工作介質從壓力管道18導回吸入管11。不利的是，限 壓閥15和為布置其所需要的管道以及分支意味著附加地消耗部件和處理步驟以及由此附 加的成本。此外，附加部件還需要安裝空間。圖2示意地示出了根據本發明的液壓系統，在該液壓系統中省去了限壓閥15以及 由此也省去了壓力管道18與吸入管道11的連接。取而代之，電子控制單元20以如下方式來限制電動輔助泵3的負荷，即電子控制 單元20檢測系統壓力p_sys，能以不同方式進行檢測。檢測系統壓力p_sys的第一種可能性在于，檢測由電子控制單元20輸出到系統壓 力閥16的電流值，電磁作用的系統壓力閥16借助該電流值調節出一定的系統壓力p_sys。 電流值和系統壓力P_sys在閥特性曲線中彼此固定地相配，使得在獲知作用到系統壓力閥 16上的電流值的情況下，也可以知道相應產生的系統壓力p_sys的值。電流值和系統壓力P_sys也可以通過數學函數彼此關聯。檢測系統壓力p_sys的第二種可能性在于，如圖2所示借助在負載管道17中的壓 力傳感器21直接測量系統壓力。作為替換方案，在此也可將壓力傳感器21布置在離合器 27上或壓力管道19中或系統壓力閥16的負載側上。壓力傳感器21的測量信號通過信號 線22傳送到電子控制單元20并且在電子控制單元中被獲得。在此，壓力傳感器21的附加 費用與直接檢測系統壓力P_sys的優點相對立。電子控制單元20通過信號線23識別在輸入單元沈中出現的操作功能。通過控 制線24，電子控制單元20可以控制系統壓力閥16并且由此改變系統壓力p_sys。通過控 制線25，電子控制單元20可以控制或者說接通或斷開電動輔助泵3的電動機5。還可以想 到的是，在相應地構造電動機5的情況下，除了接通或斷開電動機之外，電子控制單元20可 以改變電動機5的轉速。如果現在為了實現所期望的操作功能需要從電動輔助泵3為負載27輸入附加的 體積流量，則首先在電子控制單元20中借助上述兩種可能性檢測系統壓*p_sys，并且將 該系統壓力與存儲于電子控制單元20中的定義的壓力極限值進行比較。在比較系統壓力 P_sys之后，如果系統壓力p_sys的值小于或等于定義的壓力極限值，則在要求體積流量時 總是接通電動輔助泵3。如果系統壓力p_sys超過定義的壓力極限值，則電子控制單元20 根據所要求的操作功能以不同的方式作用到液壓系統上。對于由電子控制單元20識別的第一操作功能，例如在自動變速器空載運行時為 了掛擋而填充一個或多個離合器，在低的系統壓力p_sys的情況下需要附加的體積流量。 如果測得的系統壓力P_sys高于定義的壓力極限值，則電子控制單元20首先通過控制線M 操作系統壓力閥16并且由此將系統壓力p_sys降低為定義的壓力極限值或降低到低于定 義的壓力極限值。電動輔助泵3通過止回閥14與系統壓力p_sys分離并且由此被保護，一 直到產生所期望的系統壓力p_sys。在系統壓力p_sys降低之后電子控制單元20才通過控 制線25接通電動輔助泵3的電動機5，使得工作介質被輸送到負載管道17中并且由此被輸 送給負載27。如果出現功能失常并且系統壓力p_sys在所選擇的第一操作功能的情況下不能 降低到定義的壓力極限值之下，則電子控制單元20不接通電動機5。電動輔助泵3的負荷在運行中是作用到泵4的壓力(在此為系統壓力p_sys)和 作用到泵4或者說電動輔助泵3的壓力的作用持續時間的疊加。作用持續時間也被稱作負 荷持續時間并且相當于電動輔助泵3的接通持續時間。如果例如負荷持續時間超過一定的 上限，則壓力不允許超過一個定義的壓力極限值。相反，如果超過定義的極限值，那么接通 持續時間則必須小于一個臨界的極限值。為了防止電動輔助泵3過載，由系統壓力p_sys 和接通持續時間得到的負荷特征參數不能超過允許的最大值。系統壓力p_sys的大小和允許的負荷持續時間之間的相配關系作為特性曲線或 數值表被存儲在電子控制單元20中。在考慮所選擇的操作功能和在電子控制單元20中檢 測的系統壓力P_sys的情況下來求得允許的負荷持續時間。作為替換方案，也可以在電子控制單元20中借助函數由測得的系統壓在 考慮被識別的操作功能的情況下計算最大允許的接通持續時間。對于第二操作功能，例如在換擋時填充和閉合離合器27時，短時間內需要附加的體積流量，系統壓力P_sys根據待傳遞的力矩的大小可以大于定義的壓力極限值。在此，在 識別所選擇的操作功能之后，盡管系統壓力P_sys過高也可以接通電動輔助泵3，但僅在有 限的接通持續時間中。隨著電動輔助泵3的電動機5的接通，定時開關裝置被啟動，其在達 到對于該系統壓力P_sys最大允許的接通持續時間之后關閉電動機5。在此選擇允許的接 通持續時間，使得產生的負荷特征參數處于一個臨界值之下并且盡管有短時間的壓力過高 也不會損壞電動輔助泵3。如果離合器27并沒有在允許的接通持續時間內被填充，則延長填充過程，因為在 電動輔助泵3的接通持續時間結束之后主泵1必須單獨輸送用于填充的體積流量。有利的 是，應該設計電動輔助泵3的輸送流量，使得用于離合器27的填充過程可以在對于該相應 的系統壓力P_sys的允許的接通持續時間之內結束。如果關閉電動輔助泵3，則系統壓力p_sys最終作用到止回閥14上，由此電動輔助 泵3不能再被加載系統壓力p_sys。附圖標記列表
1主泵
2內燃機
3電動輔助泵
4泵
5電動機
6吸入管道
7過濾器
8吸入管道
9變速器油池
10壓力管道
11吸入管道
12壓力管道
13止回閥
14止回閥
15限壓閥
16系統壓力閥
17負載管道
18壓力管道
19壓力管道
20電子控制單元
21壓力傳感器
22信號線
23信號線
24控制線
25控制線
26輸入單元
27 負載p_sys系統壓力
權利要求
1.用于運行自動變速器的液壓系統、尤其是在混合動力系中的自動變速器的液壓系統 的方法，該液壓系統包括由內燃機( 和/或驅動電動機驅動的主泵(1)、電動輔助泵(3) 和用于調節系統壓力(P_sys)的系統壓力閥(16)，并且為了確保不同的操作功能，作為主 泵⑴的補充，電動輔助泵⑶向液壓系統供給工作介質體積流量，其特征在于所述電動 輔助泵(3)的負荷在電子控制單元00)中借助系統壓力(p_sys)的值來確定，并且電動輔 助泵(3)的負荷由電子控制單元00)在考慮所選擇的操作功能的情況下進行限制。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于根據存儲于電子控制單元OO)中的特性場在 電子控制單元中計算出系統壓力(p_sys)的值，在該特性場中，用于控制系統壓力閥(16) 所需要的電流值和在該電流值時產生的系統壓力(P_sys)的值彼此相配。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于借助壓力傳感器測量系統壓力(p_sys) 的值。
4.根據前述權利要求之一的方法，其特征在于借助輸入單元06)所選擇的操作功能 在電子控制單元OO)中被獲得，并且系統壓力(p_sys)在電子控制單元OO)中與存儲于 電子控制單元中的定義的壓力極限值進行比較，定義的壓力極限值與持續的負荷持續時間 相結合，給定電動輔助泵(3)的最大允許的負荷。
5.根據前述權利要求1至4至少之一的方法，其特征在于為限制電動輔助泵(3)的 負荷，所述電子控制單元OO)通過控制系統壓力閥(16)將作用到電動輔助泵(3)上的系 統壓力(P_sys)限制為定義的壓力極限值或限制到低于定義的壓力極限值。
6.根據前述權利要求1至4至少之一的方法，其特征在于為限制電動輔助泵(3)的 負荷，所述電子控制單元OO)限制電動輔助泵C3)的接通持續時間以及由此限制負荷持續 時間，在考慮系統壓力(P_sys)的值的情況下選擇接通持續時間。
7.根據前述權利要求1至5至少之一的方法，其特征在于在第一操作功能中，為了掛 擋，至少一個液壓操作元件(XT)要在限制的時間內被填充，對于第一操作功能，在系統壓 力(P_sys)的值大于定義的壓力極限值的情況下，只有當電子控制單元OO)通過控制系統 壓力閥(16)將系統壓力(p_sys)調節到定義的壓力極限值或調節到低于定義的壓力極限 值時，電動輔助泵C3)才被電子控制單元OO)接通。
8.根據前述權利要求1至5至少之一的方法，其特征在于在第一操作功能期間，當系 統壓力(P_sys)由于系統壓力閥(16)控制中的功能失常而超過定義的壓力極限值時，電子 控制單元OO)關閉電動輔助泵(3)。
9.根據前述權利要求1至6至少之一的方法，其特征在于在第二操作功能中，至少一 個液壓轉換元件(XT)在換擋時被填充，對于第二操作功能，當系統壓力(P_sys)的值大于 定義的壓力極限值時，電子控制單元OO)與系統壓力(p_sys)的大小無關地接通電動輔助 泵(3)并且限制接通持續時間。
10.根據權利要求1的方法，其特征在于所述電動輔助泵(3)的負荷由負荷特征參數 說明，系統壓力(p_sys)和電動輔助泵(3)的接通持續時間被結合到負荷特征參數中，并且 在第二操作功能的情況下，電動輔助泵(3)允許的接通持續時間在電子控制單元OO)中由 存儲于電子控制單元中的負荷特征參數的允許的最大值和在電子控制單元OO)中獲得的 系統壓力(P_sys)的值計算出。
11.根據權利要求9的方法，其特征在于在第二操作功能的情況下，電動輔助泵(3)允許的接通持續時間在電子控制單元00)中由存儲于電子控制單元中的特性場求得，在 該特性場中，系統壓力(P_sys)的值與最大接通持續時間相配。
12.根據權利要求1的方法，其特征在于借助輸入單元06)所選擇的操作功能通過 信號線03)報告給電子控制單元(20)，并且電子控制單元OO)能通過第一控制線04)控 制系統壓力閥(16)并且能通過第二控制線05)控制電動輔助泵(3)的電動機(5)。
13.用于實施根據權利要求1的方法的裝置，其特征在于輸入單元06)通過信號線 (23)與電子控制單元OO)連接，并且電子控制單元OO)與系統壓力閥(16)通過第一控制 線04)連接以控制系統壓力閥(16)并且與電動機(5)通過第二控制線05)連接以控制 電動機(5)。
14.在混合動力系中的自動變速器的液壓系統，該液壓系統包括根據權利要求13的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用于運行自動變速器的液壓系統、尤其是在混合動力系中的自動變速器的液壓系統的方法，該液壓系統包括由內燃機(2)和/或驅動電動機驅動的主泵(1)、電動輔助泵(3)和用于調節系統壓力(p_sys)的系統壓力閥(16)，并且為了確保不同的操作功能，除了主泵(1)之外，電動輔助泵(3)向液壓系統供給工作介質體積流量。所述電動輔助泵(3)的負荷在電子控制單元(20)中借助系統壓力(p_sys)的值來確定，并且電動輔助泵(3)的負荷由電子控制單元(20)在考慮所選擇的操作功能的情況下進行限制。
文檔編號F16H61/00GK102102758SQ201010570499
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月30日 優先權日2009年12月16日
發明者B·阿爾蓋爾, C·施韋默, T·策爾納 申請人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司