Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hydrauliksystems zur Betätigung einer Antriebsstrangeinrichtung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, in welchem Hydrauliksystem von einer elektrisch betriebenen Pumpe ein erster Volumenstrom eines Druckmittels bereitgestellt und ein Nehmerzylinderkolben eines Nehmerzylinders von einem Schaltventil gesteuert mittels eines zweiten, aus dem ersten Volumenstrom erzeugten Volumenstroms entlang eines Betätigungswegs betätigt wird.

Die Druckschrift DE 102019 101 957 A1 offenbart ein Hydrauliksystem zur Betätigung einer Antriebsstrangeinrichtung, nämlich einer Reibungskupplung und einer Parksperre. Hierbei wird mittels einer elektrisch betriebenen Pumpe ein erster Volumenstrom erzeugt und mittels eines aus diesem erzeugten zweiten Volumenstroms ein Nehmerzylinder mit Druck beaufschlagt. Die Steuerung der Pumpe erfolgt druck- und temperaturkompensiert.

Aus der Druckschrift DE 102019 102 249 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Hydrauliksystems bekannt, bei dem eine Leckage ermittelt wird, indem während einer Betätigung des Nehmerzylinders ein Druck eines Druckmittels im Hydrauliksystem erfasst und mit einem Schwellwert verglichen wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung eines Hydrauliksystems. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung einer Leckage eines Hydrauliksystems vorzuschlagen. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines Hydrauliksystems zur Betätigung einer Antriebsstrangeinrichtung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. In dem Antriebsstrang kann eine rein elektrisch oder hybridisch ausgebildete Antriebseinheit oder ausschließlich eine Brennkraftmaschine als Antrieb wirksam sein. Zwischen dem Antrieb und von diesem angetriebenen Antriebsrädern kann ein Getriebe mit zumindest einem, beispielsweise mehreren automatisiert schaltbaren Gängen vorgesehen sein. Das Getriebe kann als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein, wobei zwischen dem Antrieb und den beiden Getriebeeingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes jeweils eine Reibungskupplung wirksam angeordnet ist. Zwischen den Antriebsrädern und dem Antrieb kann eine Reibungskupplung angeordnet sein. Ein rein elektrisch oder hybridisch ausgebildeter Antrieb kann bezogen auf eine Trennkupplung geteilt ausgebildet sein, indem beispielsweise bezogen auf die Antriebsräder eine Elektromaschine vor- und eine Elektromaschine der Trennkupplung nachgeschaltet ausgebildet sind.

Unter einer Antriebsstrangeinrichtung ist eine Komponente zu verstehen, welche entlang eines Betätigungswegs linear betätigbar wie schaltbar ist. Beispielsweise kann eine Antriebsstrangeinrichtung als Parksperre, Reibungskupplung, beispielsweise als Trennkupplung oder Bremse beispielsweise in einem Umlaufgetriebe zur Schaltung von Übersetzungsstufen vorgesehen sein.

Das Hydrauliksystem enthält eine Pumpe, bevorzugt eine Pumpe mit einem festen Verdrängungsvolumen, beispielsweise eine Zahnradpumpe, deren Pumpenwelle von einem Elektromotor elektrisch angetrieben ist. Der Elektromotor wird von einer Steuer- einrichtung gesteuert betätigt, um einen vorgegebenen ersten Volumenstrom eines Druckmittels mittels der Pumpe zu erzeugen. Durch Bereitstellung des ersten Volumenstroms wird mittels eines von der Steuereinheit gesteuerten Schaltventils ein zweiter Volumenstrom erzeugt, weicher einen Nehmerzylinderkolben eines Nehmerzylinders entlang eines Betätigungswegs zur Betätigung der Antriebsstrangeinrichtung betätigt und linear verlagert wird.

Um einen über Lebensdauer des Hydrauliksystems auftretenden Verschleiß insbesondere der Pumpe zu ermitteln, wird aus einem Vergleich der beiden Volumenströme eine Leckage des Hydrauliksystems beispielsweise laufend ermittelt und anhand der Entwicklung der Leckage über die Zeit ein Funktionszustand der Pumpe überwacht. Beispielsweise kann an einem Anfangszustand, beispielsweise vor oder kurz nach Einbau des Hydrauliksystems in das Kraftfahrzeug eine erste Leckagegröße bestimmt, laufend mit einer aktuell ermittelten Leckagegröße verglichen und aus dem Vergleich ein Maß für die Leckage und den Funktionszustand ermittelt werden. Beispielsweise kann eine Leckage des Nehmerzylinders und des Schaltventils vernachlässigt werden und die ermittelte Leckage ausschließlich der Pumpe zugeordnet werden. Hierbei hat sich gezeigt, dass die Leckage des Nehmerzylinders während seiner ordnungsgemäßen Funktion im Wesentlichen Null ist. Eine Fehlfunktion wie Defekt des Nehmerzylinders beispielsweise bei einer defekten Lippendichtung oder einer gebrochenen Kolbenstange kann in anderer Weise bestimmt werden, indem beispielsweise eine fehlerhafte oder nicht vorhandene Betätigung der Antriebsstrangeinrichtung festgestellt wird. Die Leckage des Schaltventils ist im Vergleich zu der Leckage der Pumpe auch in deren Neuzustand prinzipbedingt vernachlässigbar. Mit zunehmendem Verschleiß ändert sich das Verhältnis der Leckagen zueinander nicht we- sentlich, so dass über Lebenszeit die Leckage des Schaltventils vernachlässigt werden kann.

Der erste Volumenstrom kann beispielsweise während einer Betätigung des Nehmerzylinders aus einer Drehzahl der Pumpe, einem elektrischen Strom des die

Pumpe antreibenden Elektromotors und mechanischen Konstanten des Hydrauliksystems ermittelt werden. Unter den mechanischen Konstanten sind alle Einflüsse zu verstehen, die innerhalb des mechanischen und geometrischen Aufbaus des Hydrauliksystems auftreten und beispielsweise rechnerisch und/oder empirisch ermittelt und berücksichtigt werden. Beispielsweise können als mechanische Konstanten das Massenträgheitsmoment eines Rotors des Elektromotors, ein Pumpenvolumen, ein Fördervolumen der Pumpe berücksichtigt werden. Desweiteren können temperaturabhängige Einflüsse wie beispielsweise die Viskosität und Dämpfungseigenschaften des

Druckmittels sowie dynamische Vorgänge des Strömungsverhaltens des Druckmittels innerhalb des Hydrauliksystems, beispielsweise an Engstellen wie beispielsweise in der Pumpe, am Schaltventil, Blenden und dergleichen berücksichtigt werden. Die Ermittlung der Leckage kann dabei temperaturkompensiert erfolgen. Entsprechende

Kennlinien des Hydrauliksystems wie beispielsweise der Pumpe, des Schaltventils, der Druckleitung und/oder dergleichen können in Abhängigkeit von der Temperatur modelliert, berechnet und/oder empirisch bestimmt werden.

Der zweite Volumenstrom kann beispielsweise während einer Betätigung des Nehmerzylinders aus einer Wirkfläche wie Kolbenfläche des Nehmerzylinderkolbens und der Verlagerungsgeschwindigkeit des Nehmerzylinderkolbens ermittelt werden.

Beispielsweise ergibt sich in vereinfachter Weise die Leckage Qieakage aus der Bewegungsgleichung (1 )

V dP (1 )

Qpump Qieakage Qload ß dt mit dem von der Pumpe erzeugten ersten Volumenstrom Q _P um _P , dem an dem Nehmerzylinder während einer Betätigung auftretenden zweiten Volumenstrom Qioad, dem

Pumpenvolumen V, der Kompressibilitätskonstante ß und dem partiellen Differential dP/dt des Drucks des Druckmittels nach der Zeit t. Unter der Leckage Qieakage ist bereits die Leckage der Pumpe unter Vernachlässigung der Leckagen des Schaltventils und des Nehmerzylinders zu verstehen.

Nach Gleichung (2) ergibt sich der erste Volumenstrom Q _pump aus dem von der

Pumpe verdrängten Volumen Vd unter Berücksichtigung der Kompressibilität des

Druckmittels mit einer Kompressibilitätskonstante, welche von der Temperatur abhängig sein kann, und der Winkelgeschwindigkeit e des Rotors des Elektromotors beziehungsweise der Pumpenwelle:

Der zweite Volumenstrom Qioad ergibt sich nach Gleichung (3) aus mit der Kolbenfläche Alston des Nehmerzylinderkolbens und dessen Verlagerungsgeschwindigkeit x entlang dessen Betätigungsweg x.

Aus der mechanischen Gleichung (4) mit dem Massenträgheitsmoment J des Rotors, der Winkelbeschleunigung e des Rotors und dessen viskoser Dämpfung d kann der partiell differenzierte Druck dp/dt der Gleichung (1 ) berechnet werden: je = c _m - v _d p - de mit dem Motormoment c _m der Gleichung (5) aus welcher der Strom i des Elektromotors mit dem ersten Volumenstrom Q _P um _P korreliert werden kann. In Gleichung (5) bedeuten dabei K _e die Motorkonstante und q den Wirkungsgrad des Elektromotors.

Unter Vernachlässigung der Reibung kann aus den Gleichungen (4) und (5) gemäß der Gleichung (6) der Druck p berechnet werden:

_ -JÖ - dÖ + i - K _e - ] (6)

^P ~ V _d

Durch Kombination und Umformen der Gleichungen (1 ) - (3) und (6) ergibt sich in Gleichung (7) die Leckage Qieakage abhängig von den Drehkennwerten und des Stroms i des Elektromotors, welche in der Steuereinheit zur Verfügung stehen beziehungsweise erfasst und ausgewertet werden können:

Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems zur Betätigung zweier Antriebsstrangeinrichtungen,

Figur 2 ein Blockschaltbild zur Ermittlung der Leckage des Hydrauliksystems der Figur 1 und Figur 3 ein Diagramm mit einer Simulation einer Betätigung des Nehmerzylinders der Figur 1.

Die Figur 1 zeigt unter Bezug auf die zuvor aufgeführten Gleichungen (1 ) bis (7) das schematisch dargestellte Hydrauliksystem 1 zur Betätigung zweier Antriebsstrangeinrichtungen, welche nicht explizit dargestellt sind, und Ermittlung dessen Leckage.

Das Hydrauliksystem 1 enthält die von dem Elektromotor 2 angetriebene Pumpe 3, die aus dem Sumpf 4 Druckmittel 5 ansaugt und in die Druckleitung 6 fördert.

Die Druckleitung 6 führt zum Schaltventil 7, welches alternativ eine Verbindung zu dem Nehmerzylinder 8 mit dem entlang des Betätigungswegs x verlagerbaren Nehmerzylinderkolben 9 zur Betätigung einer nicht dargestellten Parksperre als eine der Antriebsstrangeinrichtungen herstellt, um diese zu betätigen. Alternativ verbindet das Schaltventil 7 die Druckleitung 6 mit einem nicht dargestellten, dem Nehmerzylinder 7 ähnlichen Nehmerzylinder entlang des Pfeils 10 zur Betätigung einer als Trennkupplung des Antriebsstrangs ausgebildeten Antriebsstrangeinrichtung.

Die Leckage des Hydrauliksystems 1 wird auf die Ermittlung der Leckage Qieakage der Pumpe 3 beschränkt, da die Leckagen des Schaltventils 7 und des Nehmerzylinders 8 vernachlässigbar sind. Die Ermittlung der Leckage Qieakage erfolgt durch Vergleich des ersten Volumenstroms Q _P um _P der von der Pumpe 3 erzeugt wird und des zweiten Volumenstroms Qioad zur Verlagerung des Nehmerzylinderkolbens 9 entlang des Betätigungswegs x.

Der Elektromotor 2 ist als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, dessen Drehkennwerte des Rotors wie Drehwinkel 0, Winkelgeschwindigkeit 0 und Winkelbeschleunigung 0 mittels eines Inkrementwinkelsensors erfasst und von einer Steuereinheit ausgewertet werden. Desweiteren wird der Strom i des Elektromotors 2 zum Betrieb der Pumpe 3 erfasst und ausgewertet. Die Motorkonstante K _e , der Wirkungsrad q und das Massenträgheitsmoment J des Rotors sind bekannt. Hieraus wird bei errechnetem Druck p des Druckmittels 5 und dessen Viskosität bei vorgegebener Temperatur der erste Volumenstrom Q _P um _P bestimmt. Aus der Betätigungsgeschwindigkeit x, welche mittels eines Wegsensors des Nehmerzylinders erfasst und von der Steuereinheit ausgewertet wird, und der bekannten Kolbenfläche Alston wird der zweite Volumenstrom Qioad bestimmt. Daraus wird entsprechend Gleichung (7) die Leckage Qieakage ermittelt. Ein Verlauf der Leckage Qieakage über die Lebensdauer des Hydrauliksystems 1 kann durch Vergleich mit einer zu Beginn des Betriebs erfassten Leckage überwacht und gegebenenfalls kann daraus ein Verschleißzustand der Pumpe 3 erkannt werden.

Die Figur 2 zeigt unter Bezug auf die Gleichungen (1 ) bis (7) und die Figur 1 das Blockschaltbild 11 zur Ermittlung der Leckage Qieakage beziehungsweise gefilterten Leckage Qieakage, f aus dem Betätigungsweg x, der Winkelgeschwindigkeit Ö des Elektromotors 2 und des Stroms i des Elektromotors 2.

Aus dem Betätigungsweg x wird mittels Differenzierung d/dt in Block 12 und der Kolbenfläche A _P iston in Block 13 der zweite Volumenstrom Qioad berechnet.

Aus der Winkelgeschwindigkeit Ö und dem von der Pumpe 2 verdrängten Volumen Vd in Block 26 wird der erste Volumenstrom Q _pu m _P berechnet.

Parallel hierzu wird aus der Winkelgeschwindigkeit Ö, dem Strom i als Eingangsgrößen und der Dämpfung d in Block 13, dem verdrängten Volumen Vd in Block 14, der aus der Differenzierung d/dt in Block 15 erzeugten Winkelbeschleunigung Ö, dem Massenträgheitsmoment J des Rotors in Block 16, der Motorkonstante K _e in Block 17 und dem Wirkungsgrad q in Block 18 der Druck p in Block 19 ermittelt.

Aus dem in Block 20 differenzierten Druck p, dem Pumpenvolumen V in Block 21 und der Kompressibilitätskonstante ß wird in Block 23 die Größe V/ß * dP/dt gebildet und dem Block 24 zugeführt. Dem Block 24 werden zudem das verdrängte Volumen Vd aus Block 26 und der zweite Volumenstrom Qioad zugeführt und daraus die Leckage Qieakage berechnet. In Block 25 wird die Leckage Qieakage gefiltert, so dass die gefilterte Leckage Qieakage, f resultiert. Die Figur 3 zeigt unter Bezug auf die Figur 1 das aus den Teildiagrammen I, II, III gebildete Diagramm 27 über die Zeit t während einer Betätigung des Nehmerzylinderkolbens 9 des Nehmerzylinders 8.

Die in Teildiagramm I dargestellte Kurve 28 zeigt das verdrängte Volumen Vd der Pumpe 3 über die Zeit t. Das Teildiagramm II gibt den Druck p über die Zeit t wieder. Die Kurve 29 zeigt ein simuliertes Verhalten des Hydrauliksystems 1 gemäß Gleichung (7). Die Kurve 30 zeigt das Verhalten des Drucks der Pumpe 3.

Das Teildiagramm III zeigt die Leckage Qieakage über die Zeit t mit der aufgrund der Gleichung (7) simulierten Leckage in Kurve 31 , der gefilterten Leckage in Kurve 32 und der gemessenen Leckage der Pumpe 3 in Kurve 33.

Bezuqszeichenliste

Hydrauliksystem

Elektromotor

Pumpe

Sumpf

Druckmittel

Druckleitung

Schaltventil

Nehmerzylinder

Nehmerzylinderkolben

Pfeil

Blockschaltbild

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Block

Diagramm

Kurve

Kurve

Kurve

Kurve 32 Kurve

33 Kurve

Apiston Kolbenfläche d Dämpfung d/dt Differenzierung i Strom

J Massenträgheitsmoment

K _e Motorkonstante p Druck

Qioad zweiter Volumenstrom

Qieakage Leckage

Qieakage.f Leckage, gefiltert

Qpump erster Volumenstrom t Zeit

V Pumpenvolumen

Vd verdrängtes Volumen x Betätigungsweg x Betätigungsgeschwindigkeit ß Kompressibilitätskonstante r| Wirkungsgrad

0 Winkelgeschwindigkeit

0 Winkelbeschleunigung