Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit und ein Verfahren zur Steuerung dieser ins besondere zur Betätigung und/oder Versorgung zumindest einer Komponente eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mittels zumindest eines Sollvolumenstroms, wo bei eine Pumpe mit zumindest einem Kanal für den zumindest einen Sollvolumen strom von einem Elektromotor drehangetrieben ist und ein Drehzahlregler zur Einstel lung des zumindest einen Volumenstroms mittels einer Drehzahlsteuerung der Pumpe vorgesehen ist.

Aus der Druckschrift DE 102011 100845 A1 ist eine zweiflutige Pumpeneinheit be kannt, wobei eine erste Pumpe vorwiegend der Kühlung von Komponenten eines An triebsstrangs und eine zweite Pumpe der Betätigung einer Doppelkupplung dient. Beide Pumpen sind mittels eines Hydraulikventils mit einem Druckspeicher verbind bar. Beide Pumpen sind mittels einer Drehzahlsteuerung eines diese antreibenden Elektromotors gesteuert, wobei eine der Pumpen mittels einer Kupplung mit dem Elektromotor trennbar verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer elektrisch angeordneten Pumpen einheit sowie die Weiterbildung des Verfahrens zu deren Steuerung. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine robust und mit minimiertem Rechenaufwand steuerbare Pumpeneinheit und ein Verfahren zur Steuerung dieser vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Die von den Ansprüchen 1 beziehungsweise 5 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausfüh rungsformen der Gegenstände dieser Ansprüche 1 wieder. Die vorgeschlagene Pumpeneinheit dient insbesondere der Betätigung und/oder Ver sorgung zumindest einer Komponente eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann mittels der Pumpeneinheit mittels einer ersten Pumpenflut, die einen Hochdruckkanal versorgt, eine Kupplung, beispielsweise eine Trennkupplung zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine eines hybridischen Antriebsstrangs, zumindest eine Reibungskupplung zwischen einer Brennkraftma schine und einem Getriebe, eine Parksperre, ein oder beide axial verlagerbare Schei ben eines Variators eines stufenlos verstellbaren Umschlingungsmittelgetriebes oder dergleichen betätigt werden. Zusätzlich kann beispielsweise mittels einer zweiten Pumpenflut, die einen Niederdruckkanal versorgt, eine Kühlung einer Kupplung, der Scheibensätze des Umschlingungsmittels oder dergleichen sowie deren Schmierung vorgesehen sein. Die Pumpeneinheit stellt durch Einstellung einer entsprechenden Drehzahl bei gegebenem Verdrängungsvolumen und Wirkungsgrad einen Volumen strom an dem entsprechenden Kanal Hochdruck- und/oder Niederdruckkanal ein. Die zumindest eine ein- oder zweiflutige Pumpe der Pumpeneinheit ist hierbei mittels eines Elektromotors drehangetrieben. Der Elektromotor ist zur Einstellung einer Dreh zahl zur Bereitstellung des zumindest einen Volumenstroms mittels einer Steuerein heit mit einem Drehzahlregler, der eine Drehzahlsteuerung des Elektromotors und da mit der Pumpe vorsieht, gesteuert. Die Einstellung eines vorgegebenen Volumenstroms wie Sollvolumenstroms erfolgt anhand der Solldrehzahl abhängig von dem Verdrängungsvolumen der Pumpe und deren Wirkungsgrad. Hierbei wird von dem Drehzahlregler eine Initialdrehzahl ausge geben und die Solldrehzahl anhand einer Fixpunktiteration dieser Initialdrehzahl wäh rend des Betriebs der Pumpe ermittelt. Die Pumpeneinheit kann hierbei eine einflutige oder eine zweiflutige Pumpe aufwei sen. Bei einer zweiflutigen Pumpe kann die Pumpeneinheit einen ersten Hochdruck kanal zur Betätigung einer Komponente und einen zweiten Niederdruckkanal zur Ver sorgung einer Komponente aufweisen. Gemäß einer besonderen Ausführungsform können der Hochdruckkanal und der Niederdruckkanal einer zweiflutigen Pumpe mit tels eines Druckbegrenzungsventils miteinander verbunden sein.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung der vorgenannten Pumpeneinheit mit ihren genannten Ausprägungen. Hierbei wird bei einem systembedingt vorgegebe nen Wirkungsgrad der Pumpe und einem notwendigen Sollvolumenstrom zur Erfül- lung der Aufgabe der Pumpeneinheit eine Initialdrehzahl der Pumpe ermittelt, bei spielsweise geschätzt und der Elektromotor mit dieser Initialdrehzahl betrieben. Die sich aus dem Verdrängungsvolumen der Pumpe und deren volumetrischer Wirkungs grad, welcher beispielsweise eine Funktion der Drehzahl der Pumpe, der Temperatur des Pumpenfluids und dergleichen abhängig sein kann, ergebende Solldrehzahl ist für den notwendigen, das heißt, einzustellenden Sollvolumenstrom nicht unmittelbar ein stellbar. Zur Ermittlung und Einstellung der Solldrehzahl der Pumpe wird daher an hand der eingestellten Initialdrehzahl und einer vorgegebenen Anzahl von Iterations schritten und des Sollvolumenstroms bei bekanntem Verdrängungsvolumen ein Kor rekturwert ermittelt, mit der aus der Initialdrehzahl die Solldrehzahl ermittelt und einge- stellt wird. Die Solldrehzahl n _set ergibt sich dabei aus der Gleichung (1 ) aus nset ⁼ Qsoll / (Vd * v) (1 ) mit dem Sollvolumenstrom Qsoii und dem Verdrängungsvolumen Vd der Pumpe sowie dem volumetrischen Wirkungsgrad v. Hierbei ergeben sich bei jedem Iterationsschritt jeweils verringerte Korrekturwerte, welche mit zunehmender Anzahl die Solldrehzahl verbessern. Der Wirkungsgrad v kann beispielsweise aus in der Steuereinheit abge legten Tabellen (loop-tables) ausgelesen und interpoliert werden. Alternativ kann in guter Näherung der für die Pumpe bekannte maximale Wirkungsgrad oder ein Wir kungsgrad gleich eins eingesetzt werden. Aufgrund der mit der Anzahl der Iterationsschritte wechselweise mit Über- und Unter kompensation der Korrekturwerte an die gewünschte Solldrehzahl annähernden Dreh zahl des Elektromotors kann es aus Sicherheitsgründen vorteilhaft sein, die Solldreh zahl zumindest während des Anpassungsvorgangs während der Fixpunktiteration auf ungerade Anzahlen zu beschränken, so dass zu Lasten eines ökonomischen Betriebs stets eine funktionssichere Solldrehzahl ermittelt und eingestellt wird. Für die meisten Anwendungsfälle kann beispielsweise die Fixpunktiteration mit ausreichender Genau igkeit der Solldrehzahl auf eins beschränkt werden, das heißt, es ist ausreichend, le diglich einen Iterationsschritt mit einem einzigen Korrekturwert zu ermitteln und die Ini tialdrehzahl mit diesem Korrekturwert zu korrigieren, um eine ausreichend genaue Solldrehzahl zu erhalten.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, die aus dem zumindest einen Iterationsschritt be stimmte Solldrehzahl mit einem Sicherheitswert zu beaufschlagen. Beispielsweise kann die ermittelte Solldrehzahl mit einem Sicherheitsfaktor beaufschlagt werden oder es kann ein Sicherheitssummand addiert werden. Der Sicherheitswert kann konstant oder an die Betriebssituation, beispielsweise Betriebsalter, Temperatur, Solldrehzahl und/oder dergleichen adaptiert ausgebildet sein.

Bei einer einflutigen Pumpe ist dabei ausreichend, wenn die Solldrehzahl den Sollvo lumenstrom des einzigen Kanals berechnet. Bei einer zweiflutigen Pumpe mit zwei Kanälen, insbesondere einem Hochdruckkanal und einem von diesem getrennten Nie- derdruckkanal ist es vorteilhaft, die Solldrehzahl mittels der vorgeschlagenen Fix punktiteration für jeden zu bestimmen und die zweiflutige Pumpe mit der maximal für einen der beiden Sollvolumenströme notwendigen Solldrehzahl zu betreiben. Hierbei kann alternativ oder zusätzlich der bezüglich seiner Funktion priorisierte Kanal, bei spielsweise bei Betätigung einer Komponente der Flochdruckkanal oder bei kritischer Temperatur oder Schmierung der Niederdruckkanal bevorzugt werden und dessen notwendige Solldrehzahl eingestellt werden.

Bei einer zweiflutigen Pumpe mit zwei Kanälen, nämlich einem Flochdruckkanal und einem mit diesem mittels einer hydraulischen Kopplung, beispielsweise eines Über druckventils verbundenen Niederdruckkanal kann nach jedem Iterationsschritt für je den Kanal eine Solldrehzahl bestimmt werden. Aus diesen beiden Solldrehzahlen kann die maximal für einen der beiden Sollvolumenströme notwendige Solldrehzahl bestimmt werden. Die Solldrehzahl für die aktuell wichtigste Funktion kann priorisiert werden. Anschließend oder vor der Priorisierung kann die ausgewählte Solldrehzahl iterativ mit einer Größe eines Volumenaustauschs über die hydraulische Kopplung, beispielsweise eines Volumenverlusts über das Überdruckventil korrigiert werden. Diese Größe des Volumenaustauschs kann aus den aktuellen Wirkungsgraden der Pumpe bei aktueller Drehzahl des Niederdruckkanals und des Flochdruckkanals be stimmt werden.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbei spiele näher erläutert. Diese zeigen:

Figur 1 einen schematischen Flydraulikplan für eine einflutige Pumpeneinheit, Figur 2 ein Verfahren zum Betrieb der Pumpeneinheit der Figur 1 unter Ver wendung einer Fixpunktiteration,

Figur 3 einen schematischen Flydraulikplan für eine zweiflutige Pumpeneinheit, Figur 4 ein Verfahren zum Betrieb der Pumpeneinheit der Figur 3 unter Ver wendung einer Fixpunktiteration,

Figur 5 einen schematischen Flydraulikplan für eine zweiflutige Pumpeneinheit mit einer hydraulischen Kopplung der Kanäle,

Figur 6 ein Verfahren zum Betrieb der Pumpeneinheit der Figur 5 unter Ver wendung einer Fixpunktiteration.

Die Figur 1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung die Pumpeneinheit 100 mit der einflutigen, von dem Elektromotor 110 drehangetriebenen Pumpe 105, welche aus dem Sumpf 115 Hydraulikfluid ansaugt und in den Kanal 120 den Sollvolumenstrom Qsoii beispielsweise zur Betätigung einer hydraulisch betätigten Kupplung, Parksperre oder Bremse einleitet.

Der Sollvolumenstrom Qsoii wird mittels des Drehzahlreglers 125 aus der Solldrehzahl n _se t und der aktuellen Istdrehzahl n _ac t der Pumpe 105 eingeregelt.

Die Ermittlung der Solldrehzahl n _se t der Pumpe 105 der Figur 1 erfolgt mittels der in Fi gur 2 dargestellten Routine 130. In Block 135 wird die Pumpe 105 mit der Initialdreh zahl m betrieben, die aus dem Quotienten des gewünschten Sollvolumenstroms Qsoii und dem Verdrängungsvolumen Vd der Pumpe 105 gebildet ist. In der Fixpunktitera tion 140 wird bei laufender Pumpe 105 in einem Durchlauf von einem oder mehreren Iterationsschritten aus der Tabelle in Block 145 mit dem Kennfeld der drehzahlabhän gigen Wirkungsgrade v und gegebenenfalls weiterer Größen wie beispielsweise Temperatur des Hydraulikfluids und dergleichen der aktuellen Drehzahl nactder Pumpe 105 beispielsweise durch Interpolation zugeordnet. Die Solldrehzahl nset wird danach in Block 150 aus dem Quotienten des Sollvolumenstroms Qsoii und dem mit dem Wirkungsgrad v korrigierten Verdrängungsvolumen Vd bestimmt. Zur Durchfüh rung gegebenenfalls weiterer Iterationsschritte 155 wird in Block 145 verzweigt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, eine ungerade Anzahl von Iterationsschritten, insbeson dere wie gezeigt lediglich einen Iterationsschritt durchzuführen. Am Ende der Fix punktiteration 140 kann in Block 160 die Solldrehzahl n _se t mit einem Sicherheitswert beaufschlagt, wie hier gezeigt mit dem Sicherheitsfaktor F größer eins multipliziert werden.

Die Figur 3 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung die Pumpeneinheit 200 mit der zweiflutigen, von dem Elektromotor 210 drehangetriebenen Pumpe 205, welche aus dem Sumpf 215 Hydraulikfluid ansaugt und in die beiden Kanäle, nämlich den Niederdruckkanal 220 und den Flochdruckkanal 221 die Sollvolumenströme Qcooi, Qsys beispielsweise zur Kühlung beziehungsweise Schmierung hydraulischer Kompo nenten und zur Betätigung einer hydraulisch betätigten Kupplung, Bremse oder Park sperre einleitet.

Die Sollvolumenströme Qcooi, Qs _ys werden mittels des Drehzahlreglers 225 aus der Solldrehzahl n _se t und der aktuellen Istdrehzahl n _ac t der Pumpe 205 eingeregelt. Hierbei ist das Verhältnis der Sollvolumenströme Qcooi, Qs _ys zueinander durch die Verdrän gungsvolumina und die Wirkungsgrade der zweiflutigen Pumpe 205 vorgegeben. Vor teilhafterweise sind die Verdrängungsvolumina für die beiden Kanäle ähnlich ausgebil det.

Entsprechend der Ermittlung der Solldrehzahl n _se t der Pumpeneinheit 100 der Figur 1 erfolgt die Ermittlung der Solldrehzahlen n _S et,LP, n _S et,HPZur Einstellung der Sollvolumen ströme Qcooi, Qsys der Pumpe 205 der Figur 3 in der Routine 230 der Figur 4 gezeigt jeweils getrennt voneinander.

In Block 237 wird die Pumpe 205 mit der Initialdrehzahl m Drehzahl betrieben, die je weils den Initialdrehzahlen m,i_p, ni.Hp der Blöcke 235, 236 entsprechen, die aus den Quotienten der gewünschten Sollvolumenströme Qcooi, Qs _ys und den Verdrängungs volumen Vd.LP, Vd.Hpder Pumpe 205 gebildet ist. In der Fixpunktiteration 240 wird bei laufender Pumpe 205 in einem Durchlauf von einem oder mehreren Iterationsschritten 255 aus den jeweiligen Blöcken 245, 246 mit den Kennfeldern der drehzahlabhängi gen Wirkungsgrade V.LP, V,HP und gegebenenfalls weiterer Größen wie beispiels weise der Temperatur des Hydraulikfluids und dergleichen der aktuellen Drehzahl n _ac t der Pumpe 205 beispielsweise durch Interpolation zugeordnet. Die Solldrehzahlen nset.LP, n _se t, HP werden danach in den Blöcken 250, 251 aus den Quotienten der Sollvo lumenströme Qcooi, Qsys und dem mit den Wirkungsgraden V.LP, V,HP korrigierten Ver drängungsvolumen Vd.LP, Vd.HP bestimmt.

Zur robusten und sicheren Durchführung sowohl der Schmierung/Kühlung von Kom ponenten mittels des Sollvolumenstroms Qcooi als auch zur Betätigung von Kompo nenten mittels des Sollvolumenstroms Qs _ys werden die Solldrehzahlen n _se t,LP, n _se tHP der Blöcke 250, 251 in dem Block 265 miteinander verglichen und die Solldrehzahl n _se t, Basis aus der höchsten der beiden Solldrehzahlen n _se t,LP, n _se t,H _P bestimmt. Diese Solldrehzahl n _se t, Basis dient zur Korrektur der Pumpe 205.

Zur Durchführung gegebenenfalls weiterer Iterationsschritte 255 wird nach Block 265 in Block 245 verzweigt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, eine ungerade Anzahl von Iterationsschritten, insbesondere wie gezeigt lediglich einen Iterationsschritt durch zuführen.

Am Ende der Fixpunktiteration 240 kann in Block 260 die Solldrehzahl n _se t, Basis mit ei nem Sicherheitswert beaufschlagt, wie hier gezeigt mit dem Sicherheitsfaktor F größer eins multipliziert werden.

Die Figur 5 zeigt die gegenüber der Pumpeneinheit 200 der Figur 3 ähnliche Pumpen einheit 300 in schematisch vereinfachter Darstellung mit der zweiflutigen, von dem Elektromotor 310 drehangetriebenen Pumpe 305, welche aus dem Sumpf 315 Hyd raulikfluid ansaugt und in die beiden Kanäle, nämlich den Niederdruckkanal 320 und den Hochdruckkanal 321 die Sollvolumenströme Qcooi, Qs _ys beispielsweise zur Küh lung beziehungsweise Schmierung hydraulischer Komponenten und zur Betätigung einer hydraulisch betätigten Kupplung, Bremse oder Parksperre einleitet.

Die Sollvolumenströme Qcooi, Qs _ys werden mittels des Drehzahlreglers 325 aus der Solldrehzahl n _set und der aktuellen Istdrehzahl n _act der Pumpe 305 eingeregelt. Hierbei ist das Verhältnis der Sollvolumenströme Qcooi, Qs _ys zueinander durch die Verdrän gungsvolumina und die Wirkungsgrade der zweiflutigen Pumpe 305 vorgegeben. Vor- teilhafterweise sind die Verdrängungsvolumina für die beiden Kanäle ähnlich ausgebil det.

Im Unterschied zu der Pumpeneinheit 200 ist in der Pumpeneinheit 300 die hydrauli sche Kopplung 370 zwischen dem Hochdruckkanal 321 und dem Niederdruckkanal 320 vorgesehen, so dass die Sollvolumenströme Qcooi und Qs _ys voneinander abhän- gig ausgebildet sind. Die hydraulische Kopplung 370 ist durch das Druckbegrenzungs ventil 375 gebildet, welches von dem Systemdruck des Hochdruckkanals 321 gesteu ert ist und einen sich einstellenden Überdruck des Hochdruckkanals 321 in den Nie derdruckkanal 320 ableitet, so dass dessen Sollvolumenstrom Qcooi gegebenenfalls ansteigt. In der in der Figur 6 dargestellten Routine 330 ist die Steuerung der Sollvolumen ströme Qcooi, Qs _y s für die Pumpeneinheit 300 der Figur 5 anhand der Solldrehzahl n _set, Basis gezeigt. Hierbei entspricht die Routine 330 der Routine 230 der Figur 4 bis zur Ermittlung der Solldrehzahl n _set, Basis in Block 265. Die in Block 365 der Routine 330 oder in einem anderen Ermittlungsverfahren entsprechend ermittelte Solldrehzahl n _se t, Basis wird in der zusätzlichen Fixpunktiteration 380 an den Einfluss der hydrauli schen Kopplung 370 angepasst. Auf die Ermittlung der Solldrehzahl n _se t, Basis wird auf die Vorgehensweise der Routine 230 der Figur 4 verwiesen.

Der Einfluss der hydraulischen Kopplung 370 wird korrigiert, indem anhand der vor hergehend ermittelten Solldrehzahl n _se t, Basis jeweils aus den Blöcken 345, 346 erneut die Wirkungsgrade _V ,HP, V,LP beispielsweise mittels Interpolation ermittelt werden. In Block 385 wird aus der Solldrehzahl n _se t, Basis die korrigierte Solldrehzahl n _se t,eiw unter Berücksichtigung der ermittelten Wirkungsgrade _V ,HP, V,LP ermittelt. Die korrigierte Solldrehzahl ergibt sich aus dem Quotienten des Zählers mit dem Sollvolumenstrom Qsys des Flochdruckkanals 321 plus dem Produkt des Wirkungsgrads ,LP der Pum penflut für den Niederdruckkanal 320, dem Verdrängungsvolumen Vd.Lp der Pumpen flut für den Niederdruckkanal 320 und der aktuellen Solldrehzahl n _se t, Basis und dem Nenner mit der Summe der Produkte der Wirkungsgrade _V ,HP, v.Lpjeweils multipliziert mit den Verdrängungsvolumina Vd,HP, Vd.Lpder Pumpenfluten des Flochdruckkanals 321 und des Niederdruckkanals 320.

Falls ein oder mehrere Iterationsschritte 390, insbesondere eine Anzahl von ungera den Iterationsschritten gewünscht sind, wird auf die jeweils aktuelle ermittelte erwei terte Solldrehzahl n _S et,eiwam Anfang der Fixpunktiteration verzweigt.

Am Ende der Fixpunktiteration 380 kann in Block 360 die Solldrehzahl n _S et,eiwmit ei nem Sicherheitswert beaufschlagt, wie hier gezeigt mit dem Sicherheitsfaktor F größer eins multipliziert werden.

Durch die gezeigte Fixpunktiteration 380 kann auf mehrdimensionale, den hydrauli schen Einfluss der hydraulischen Kopplung 370 abbildende Tabellen und deren auf wändige algorithmische Berücksichtigung verzichtet werden. Bezugszeichenliste

Pumpeneinheit

Pumpe

Elektromotor

Sumpf

Kanal

Drehzahlregler

Routine

Block

Fixpunktiteration

Block

Block

Iterationsschritt

Block

Pumpeneinheit

Pumpe

Elektromotor

Sumpf

Niederdruckkanal

Hochdruckkanal

Drehzahlregler

Routine

Block

Block

Block

Fixpunktiteration

Block

Block

Block

Block

Iterationsschritt

Block 265 Block

300 Pumpeneinheit

305 Pumpe

310 Elektromotor

315 Sumpf

320 Niederdruckkanal

321 Hochdruckkanal 325 Drehzahlregler 330 Routine

345 Block

346 Block 360 Block 365 Block 370 hydraulische Kopplung 375 Druckbegrenzungsventil 380 Fixpunktiteration 385 Block 390 Iterationsschritt F Sicherheitsfaktor riact aktuelle Istdrehzahl ni Initialdrehzahl

IΊ,IHR Initialdrehzahl rn.LP Initialdrehzahl nset.HP Solldrehzahl nset.LP Solldrehzahl riset Solldrehzahl riset, Basis Solldrehzahl riset, erw Solldrehzahl Qcool Sollvolumenstrom Qsoll Sollvolumenstrom

Qsys Sollvolumenstrom

Vd Verdrängungsvolumen

Vd.HP Verdrängungsvolumen

Vd.LP Verdrängungsvolumen v Wirkungsgrad

V,HP Wirkungsgrad

V,LP Wirkungsgrad