CH706519A1

CH706519A1 - Controller for drive system of work machine, has control level for responding to changes in power demand on secondary drive by changing manipulated variable of secondary drive of drive system, and secondary drive is driven by primary drive

Info

Publication number: CH706519A1
Application number: CH00694/12A
Authority: CH
Inventors: Damien Dujon; Michael Deeken; Dr Marcus Quasthoff; Dr Bouzid Seba; Benoit Gay
Original assignee: Liebherr Machines Bulle Sa
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-15

Abstract

The controller has a control level for responding to the changes in the power demand on a secondary drive by changing the manipulated variable of the secondary drive of a drive system. The secondary drive is driven by a primary drive. The fuel injection quantity of an internal combustion engine (5) is adjusted by an engine control function based on the difference between a target speed and an actual rotational speed. The fuel injection quantity is adjusted as a function of control signals of the secondary drive. An independent claim is included for a method for controlling a drive system of a work machine.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für das Antriebssystem einer Arbeitsmaschine, wobei das Antriebssystem eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abtrieb umfasst, über welchen die Verbrennungskraftmaschine einen Sekundärantrieb des Antriebssystems antreibt, welcher eine Stellgrösse aufweist, über deren Einstellung die Leistung des Sekundärantriebs einstellbar ist. The present invention relates to a control system for the drive system of a working machine, wherein the drive system comprises an internal combustion engine with at least one output through which the internal combustion engine drives a secondary drive of the drive system, which has a manipulated variable, via the setting of the power of the secondary drive is adjustable ,

[0002] Fig. 1 zeigt exemplarisch ein solches Antriebssystem gemäss dem Stand der Technik. Das Antriebssystem umfasst dabei stellvertretend für eine Verbrennungskraftmaschine einen Dieselmotor 5, welcher eine Hydraulikpumpe 3 antreibt, welche wiederum einen Hydraulikzylinder 4 eines Hebewerkzeugs der Arbeitsmaschine mit Hydraulikfluid versorgt. Die Steuerung umfasst einen Bedienhebel 1, über welchen eine Bedienperson das Hebewerkzeug ansteuert. Eine vom Bediener über den Bedienhebel 1 vorgegebene Bewegung des Hebewerkzeugs wird dabei im Steuerglied 2 in eine Vorgabe für den Schrägwinkel der Hydraulikpumpe 3 umgesetzt. Soll also beispielsweise das Hebewerkzeug 4 angehoben werden, benötigt das Hydrauliksystem einen erhöhten Volumenstrom von der Pumpe 3, welcher durch eine Erhöhung des Schrägwinkels zur Verfügung gestellt wird. Fig. 1 shows an example of such a drive system according to the prior art. The drive system includes a representative of an internal combustion engine, a diesel engine 5, which drives a hydraulic pump 3, which in turn supplies a hydraulic cylinder 4 of a lifting tool of the working machine with hydraulic fluid. The controller comprises an operating lever 1, via which an operator controls the lifting tool. A predetermined by the operator via the operating lever 1 movement of the lifting tool is implemented in the control member 2 in a specification for the oblique angle of the hydraulic pump 3. If, for example, the lifting tool 4 is to be raised, the hydraulic system requires an increased volume flow from the pump 3, which is provided by an increase in the oblique angle.

[0003] Die Ansteuerung des Dieselmotors 5 erfolgt dagegen über eine Drehzahlregelung 7, welche den Ist-Wert der Drehzahl des Dieselmotors 5 mit einem durch eine Steuerung 6 vorgegebenen Soll-Wert vergleicht und anhand dieser Differenz in der Steuerkomponente 8 die Kraftstoff-Einspritzmenge für den Dieselmotor ansteuert. The control of the diesel engine 5, however, takes place via a speed control 7, which compares the actual value of the rotational speed of the diesel engine 5 with a predetermined value by a controller 6 target value and based on this difference in the control component 8, the fuel injection amount for Diesel engine controls.

[0004] Bei einer Vielzahl von Anwendungen wird jedoch die maximale Abgabeleistung der Verbrennungskraftmaschine nicht dauerhaft benötigt, sondern es kommt insbesondere durch die Schwankung der benötigten hydraulischen Abgabeleistung zu grossen Änderungen der Lastanforderungen der Verbrennungskraftmaschine. Erfordert dabei die von der Bedienperson vorgegebene Positionierung der Arbeitsausrüstung eine Leistungssteigerung, so wird zunächst der Schrägwinkel der Hydraulikpumpe vergrössert. Dadurch beaufschlagt die Hydraulikpumpe die Verbrennungskraftmaschine mit einem höheren Lastmoment, was zunächst zu einer unerwünschten Absenkung der Drehzahl führt, bis diese wieder ausgeregelt worden ist. Die Dauer der Ausregelzeit steht im unmittelbaren Zusammenhang mit der Dynamik der Verbrennungskraftmaschine und ist für den Fahrer wahrnehmbar als Zeitraum, in dem der Arbeitsprozess langsamer abläuft. In a variety of applications, however, the maximum output power of the internal combustion engine is not permanently required, but it comes in particular by the fluctuation of the required hydraulic power output to large changes in the load requirements of the internal combustion engine. If the positioning of the work equipment by the operator requires an increase in performance, then first the oblique angle of the hydraulic pump is increased. As a result, the hydraulic pump pressurizes the internal combustion engine with a higher load torque, which initially leads to an undesirable lowering of the speed until it has been corrected again. The duration of the settling time is directly related to the dynamics of the internal combustion engine and is perceptible to the driver as a period in which the work process is slower.

[0005] Unter der Zielsetzung einer möglichst hohen Energieeffizienz ist es jedoch im Allgemeinen vorteilhaft, die Verbrennungskraftmaschine mit abgesenkter Drehzahl zu betreiben. Dies führt jedoch zu einer Reduzierung der Dynamik. Entsprechend ergibt sich die Soll-Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bei bekannten Anwendungen als Kompromiss zwischen der Abdeckung der potenziell erforderlichen Dynamik und einer möglichst hohen Energieeffizienz. However, under the objective of the highest possible energy efficiency, it is generally advantageous to operate the internal combustion engine at a reduced speed. However, this leads to a reduction in dynamics. Accordingly, the setpoint speed of the internal combustion engine results in known applications as a compromise between the coverage of the potentially required dynamics and the highest possible energy efficiency.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Steuerung für das Antriebssystem einer Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen, welche eine hohe Dynamik bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz ermöglicht. Object of the present invention is therefore to provide a control system for the drive system of a working machine, which allows high dynamics and high energy efficiency.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Steuerung gemäss Anspruch 1 sowie eine Steuerung gemäss Anspruch 3 gelöst. This object is achieved by a control according to claim 1 and a control according to claim 3.

[0008] Die vorliegende Erfindung stellt dabei in einem ersten Aspekt eine Steuerung für ein Antriebssystem einer Arbeitsmaschine zur Verfügung, wobei das Antriebssystem eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abtrieb umfasst, über welchen die Verbrennungskraftmaschine einen Sekundärantrieb des Antriebssystems antreibt, welcher eine Stellgrösse aufweist, über deren Einstellung die Leistung des Sekundärantriebs einstellbar ist. Dabei weist die Steuerung eine erste Steuerebene auf, welche auf Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb durch Änderung der Stellgrösse des Sekundärantriebs reagiert. Weiterhin weist die Steuerung eine Motorsteuerfunktion auf, welche die Kraftstoffeinspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage der Differenz zwischen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl einstellt. Erfindungsgemäss ist dabei vorgesehen, dass die Motorsteuerfunktion die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine zusätzlich in Abhängigkeit von Ansteuersignalen des Sekundärantriebs einstellt. The present invention provides in a first aspect, a control for a drive system of a working machine, wherein the drive system comprises an internal combustion engine with at least one output, via which the internal combustion engine drives a secondary drive of the drive system, which has a control variable over their Setting the power of the secondary drive is adjustable. In this case, the controller has a first control level, which responds to changes in the power demand to the secondary drive by changing the manipulated variable of the secondary drive. Further, the controller has an engine control function that sets the fuel injection amount of the internal combustion engine based on the difference between a target rotational speed and an actual rotational speed. According to the invention, it is provided that the engine control function additionally adjusts the fuel injection quantity of the internal combustion engine as a function of activation signals of the secondary drive.

[0009] Durch diese Kopplung zwischen der ersten Steuerebene und der Motorsteuerfunktion kann die im Stand der Technik gegebene unerwünschte Absenkung der Drehzahl bei einem Ansteigen des Lastmomentes verringert oder sogar ganz vermieden werden, so dass eine hohe Dynamik gegeben ist. Dies ermöglicht wiederum die Absenkung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, und damit eine Erhöhung der Energieeffizienz. By this coupling between the first control plane and the engine control function given in the prior art undesirable lowering of the speed can be reduced with an increase of the load torque or even avoided altogether, so that a high dynamic is given. This in turn allows the reduction of the speed of the internal combustion engine, and thus an increase in energy efficiency.

[0010] Vorteilhafterweise schätzt die Motorsteuerfunktion dabei eine zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage von aktuellen Ansteuersignalen an den Sekundärantrieb und passt die Kraftstoff-Einspritzmenge so an, dass im Fall von Änderungen in den Leistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine auftretende Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl verringert werden. Advantageously, the engine control function estimates a future power demand on the internal combustion engine on the basis of current control signals to the secondary drive and adjusts the fuel injection amount so that in case of changes in the power requirements of the internal combustion engine occurring deviations of the actual speed of the Target speed can be reduced.

[0011] Insbesondere können dabei die Ansteuersignale für den Sekundärantrieb einer Prädiktionssoftware zugeführt werden, welche eine Abschätzung durchführt, in welchem Mass das Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der Ansteuersignale für den Sekundärantrieb zunehmen oder abnehmen wird. Bei zutreffender Prognose kann bereits vor dem Beginn der Stellzeit des Sekundärantriebs die Kraftstoffeinspritzung angepasst werden. Hierdurch kann die Ausregelzeit nochmals verkürzt und der Drehzahleinbruch der Verbrennungskraftmaschine verringert werden, der im Fall eines Lastmomentenanstiegs entsteht. Durch diese Verbesserungsmassnahme kann wiederum für den Teillastbetrieb die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine verringert und damit die Energieeffizienz erhöht werden. In particular, while the drive signals for the secondary drive of a prediction software can be supplied, which performs an estimate, to what extent the load torque of the internal combustion engine will increase or decrease due to the drive signals for the secondary drive. If the prognosis is correct, the fuel injection can be adjusted even before the start time of the secondary drive. As a result, the settling time can be further shortened and the speed of rotation of the internal combustion engine, which arises in the event of a load torque increase, can be reduced. By means of this improvement measure, in turn, the speed of the internal combustion engine can be reduced for partial-load operation, and thus the energy efficiency can be increased.

[0012] Gemäss der vorliegenden Erfindung wird damit bei der Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge nicht nur die Differenz zwischen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl berücksichtigt, sondern auch Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb, welche sich auf das von der Verbrennungskraftmaschine geforderte Lastmoment auswirken. According to the present invention, therefore, not only the difference between a target speed and an actual speed is taken into account in the determination of the fuel injection amount, but also changes in the power demand to the secondary drive, which affect the demanded by the internal combustion engine load torque ,

[0013] Zusätzlich kann gemäss der vorliegenden Erfindung die Motorsteuerfunktion die aktuelle Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb und/oder an die Verbrennungskraftmaschine auch bei der Bestimmung der Soll-Drehzahl berücksichtigen. Die vorliegende Erfindung verringert damit nicht nur Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl durch eine frühzeitige Berücksichtigung von Änderungen in der Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine, sondern kann darüber hinaus die Soll-Drehzahl in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb bzw. die Verbrennungskraftmaschine einstellen. Zum Beispiel kann dabei die Soll-Drehzahl erhöht werden, wenn die Leistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine hoch sind, um die Dynamik zu verbessern. Weiterhin kann die Soll-Drehzahl abgesenkt werden, wenn nur geringe Leistungsanforderungen vorliegen. Vorteilhafterweise erfolgt die Bestimmung der Soll-Drehzahl dabei anhand eines Dynamikmodells der Verbrennungskraftmaschine unter Berücksichtigung einer gewünschten Dynamikreserve. Additionally, according to the present invention, the engine control function can take into account the current power demand on the secondary drive and / or on the internal combustion engine also in determining the target speed. The present invention thus not only reduces deviations of the actual rotational speed from the target rotational speed by taking early account of changes in the power requirement to the internal combustion engine, but can also the target rotational speed as a function of the power requirement to the secondary drive or the internal combustion engine to adjust. For example, the target speed may be increased when the power requirements to the internal combustion engine are high to improve the dynamics. Furthermore, the target speed can be lowered if only low power requirements exist. Advantageously, the determination of the setpoint speed takes place here on the basis of a dynamic model of the internal combustion engine taking into account a desired dynamic reserve.

[0014] Gemäss einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Steuerung für das Antriebssystem einer Arbeitsmaschine, wobei das Antriebssystem eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abtrieb umfasst, über welchen die Verbrennungskraftmaschine einen Sekundärantrieb des Antriebssystems antreibt, welcher eine Stellgrösse aufweist, über deren Einstellung die Leistung des Sekundärantriebs einstellbar ist. Dabei weist die Steuerung eine erste Steuerebene auf, welche auf Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb durch Änderung der Stellgrösse des Sekundärantriebs reagiert. Erfindungsgemäss ist dabei vorgesehen, dass die Motorsteuerung eine Prädiktionsfunktion umfasst, welche die zukünftige Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb schätzt, wobei die Motorsteuerung die geschätzten Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb bei der Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt. Hierdurch kann noch frühzeitiger auf Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb, welche zur Änderung in der Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine führen, reagiert werden. According to a second aspect, the present invention shows a control system for the drive system of a working machine, wherein the drive system comprises an internal combustion engine with at least one output via which the internal combustion engine drives a secondary drive of the drive system, which has a manipulated variable, on their setting the power of the secondary drive is adjustable. In this case, the controller has a first control level, which responds to changes in the power demand to the secondary drive by changing the manipulated variable of the secondary drive. According to the invention, it is provided that the engine control comprises a prediction function, which estimates the future power demand on the secondary drive, wherein the engine control takes into account the estimated power requirements of the secondary drive in the control of the internal combustion engine. As a result, it is possible to react even earlier to changes in the power demand to the secondary drive, which lead to a change in the power requirement for the internal combustion engine.

[0015] Vorteilhafterweise weist auch die Motorsteuerung gemäss dem zweiten Aspekt eine Motorsteuerfunktion auf, welche die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage der Differenz zwischen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl einstellt. Advantageously, the engine control according to the second aspect, an engine control function, which sets the fuel injection quantity of the internal combustion engine based on the difference between a target speed and an actual speed.

[0016] Die Ergebnisse der Prädiktionsfunktion können dabei insbesondere in den folgenden zwei Varianten mit einer solchen Motorsteuerfunktion kombiniert werden: The results of the prediction function can be combined in particular in the following two variants with such a motor control function:

[0017] Zum einen kann die Motorsteuerung die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine zusätzlich in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb einstellen. Insbesondere kann die Motorsteuerfunktion dabei eine zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage der geschätzten zukünftigen Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb schätzen und die Kraftstoff-Einspritzmenge so anpassen, dass aufgrund von Änderungen in den Leistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine auftretende Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl verringert werden. Durch diese Verbesserungsmassnahme kann für den Teillastbetrieb die Drehzahl gegenüber bekannten Lösungen bei gleicher Dynamik abgesenkt werden kann. On the one hand, the engine control can additionally adjust the fuel injection quantity of the internal combustion engine as a function of the estimated power requirements of the secondary drive. In particular, the engine control function may estimate a future power demand on the internal combustion engine based on the estimated future power requirements of the secondary drive and adjust the fuel injection amount such that variations in the actual speed from the target speed occur due to changes in the power requirements to the internal combustion engine be reduced. Through this improvement measure, the speed can be lowered for the part-load operation over known solutions with the same dynamics.

[0018] Zum anderen kann die Motorsteuerung die Soll-Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zusätzlich in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb einstellen. Dies ermöglicht es insbesondere, bei einer erwarteten geringen Leistungsanforderung für die Zukunft die Soll-Drehzahl zu verringern, und damit Kraftstoff einzusparen. Bei einer erwarteten hohen Leistungsanforderung für die Zukunft kann die Soll-Drehzahl dagegen erhöht werden, um die Dynamik zu verbessern. Vorteilhafterweise erfolgt die Bestimmung der Soll-Drehzahl dabei anhand eines Dynamikmodells der Verbrennungskraftmaschine unter Berücksichtigung einer gewünschten Dynamikreserve. On the other hand, the engine control can set the target speed of the internal combustion engine in addition depending on the estimated power requirements of the secondary drive. This makes it possible, in particular, to reduce the target speed with an expected low power requirement for the future, and thus to save fuel. On the other hand, with an expected high power demand for the future, the target speed may be increased to improve the dynamics. Advantageously, the determination of the setpoint speed takes place here on the basis of a dynamic model of the internal combustion engine taking into account a desired dynamic reserve.

[0019] Erfindungsgemäss kann die Soll-Drehzahl für die Verbrennungskraftmaschine damit an die zu erwartende Drehmomentendynamik angepasst werden. Dies bedeutet, dass im Fall der Prognose einer vergleichsweise geringen Drehmomentdynamik, die mit einer bestimmten Mindestwahrscheinlichkeit geschätzt wird, die Soll-Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine reduziert werden kann, was die Energieeffizienz erhöht. According to the invention, the target speed for the internal combustion engine can thus be adapted to the expected torque dynamics. This means that in the case of forecasting a comparatively small torque dynamic, which is estimated with a certain minimum probability, the target rotational speed of the internal combustion engine can be reduced, which increases the energy efficiency.

[0020] Besonders bevorzugt werden dabei die beiden beschriebenen Funktionen miteinander kombiniert, so dass die zukünftigen Leistungsanforderungen sowohl bei der Kraftstoffeinspritzmenge, als auch bei der Soll-Drehzahl berücksichtigt werden. Particularly preferably, the two functions described are combined with each other, so that the future performance requirements are considered both in the fuel injection amount, as well as the target speed.

[0021] Der erste und der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung werden dabei bevorzugt miteinander kombiniert, so dass sowohl die aktuellen Ansteuersignale des Sekundärantriebs, als auch geschätzte zukünftige Leistungsanforderungen berücksichtigt werden. The first and the second aspect of the present invention are preferably combined with each other, so that both the current drive signals of the secondary drive, as well as estimated future power requirements are taken into account.

[0022] Gemäss beiden Aspekten können dabei in der Motorsteuerfunktion Kenndaten der Verbrennungskraftmaschine hinterlegt sein. Weiterhin können der Motorsteuerfunktion Istwerte der Drehzahl und des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Motorsteuerfunktion die Anforderungen an das Dynamikverhalten der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden. Vorteilhafterweise berechnet die Motorsteuerfunktion auf Grundlage mindestens eines dieser Werte eine minimale Drehzahl als Sollwert der Verbrennungskraftmaschine. According to both aspects, characteristics of the internal combustion engine can be stored in the engine control function. Furthermore, the engine control function actual values of the rotational speed and the torque of the internal combustion engine can be supplied. It can also be provided that the requirements of the dynamic behavior of the internal combustion engine are supplied to the engine control function. Advantageously, based on at least one of these values, the engine control function calculates a minimum engine speed as the setpoint of the internal combustion engine.

[0023] Weiterhin kann die Motorsteuerfunktion gemäss der vorliegenden Erfindung neben einer Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge eine Ansteuerung eines aktiven Turboladers (z. B. elektrisch betriebenen Turboladers) vorsehen. Ebenso ist eine Ansteuerung der Luftmenge denkbar. Furthermore, the engine control function according to the present invention may provide, in addition to a change in the fuel injection quantity, an activation of an active turbocharger (eg electrically operated turbocharger). Likewise, a control of the amount of air is conceivable.

[0024] Erfindungsgemäss kann die Prädiktionsfunktion eine Bewertungsfunktion umfassen, welche die Wahrscheinlichkeit des Eintritts der Prognose bewertet. Insbesondere kann dabei die Wahrscheinlichkeit abgeschätzt werden, mit welcher die Prognose zutrifft und die prognostizierte Leistungsanforderung der tatsächlichen zukünftigen Leistungsanforderung entspricht. According to the invention, the prediction function may include a weighting function that assesses the likelihood of the forecast occurring. In particular, it is possible to estimate the probability with which the forecast applies and the predicted power requirement corresponds to the actual future power requirement.

[0025] Vorteilhafterweise wird dabei die Wahrscheinlichkeit des Eintritts der Prognose bei der Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine und insbesondere bei der Bestimmung des Sollwerts der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt. Advantageously, the probability of the occurrence of the prognosis in the control of the internal combustion engine and in particular in the determination of the desired value of the rotational speed of the internal combustion engine is taken into account.

[0026] Insbesondere nutzt die Steuerung bei einer Wahrscheinlichkeit unterhalb einer Schwelle die Prädiktion nicht. Bspw. kann in diesem Fall keine zusätzliche Absenkung und/oder Anhebung der Drehzahl vorgenommen werden und/oder die Bestimmung der Soll-Drehzahl ohne eine Berücksichtigung der prognostizierten Leistungsanforderung erfolgen. In particular, the controller does not use the prediction at a probability below a threshold. For example. can be made in this case, no additional reduction and / or increase in speed and / or determination of the target speed without taking into account the predicted power request.

[0027] Weiterhin kann bei einer Wahrscheinlichkeit oberhalb einer Schwelle die Prädiktion genutzt werden. Bspw. kann eine zusätzliche Absenkung der Drehzahl im Fall einer kleinen prognostizierten Leistungsanforderung und/oder eine zusätzliche Anhebung der Drehzahl im Fall einer grossen prognostizierten Leistungsanforderung vorgenommen werden. Furthermore, with a probability above a threshold, the prediction can be used. For example. For example, an additional reduction of the speed may be made in the case of a small predicted power request and / or an additional increase in the speed in the case of a large predicted power request.

[0028] Die erfindungsgemässe Steuerung kann weiterhin eine Beobachterfunktion aufweisen, welche den Zustand des durch den Sekundärantrieb angetriebenen Systems schätzt. The control according to the invention can furthermore have an observer function, which estimates the state of the system driven by the secondary drive.

[0029] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Beobachterfunktion den Ist-Zustand des Systems auf Grundlage von Signalen von Sensoren und/oder auf Grundlage von Steuerbefehlen bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Beobachterfunktion dabei auf einem physikalischen Modell der Dynamik des Systems beruhen. In particular, it can be provided that the observer function determines the actual state of the system on the basis of signals from sensors and / or on the basis of control commands. Alternatively or additionally, the observer function can be based on a physical model of the dynamics of the system.

[0030] Bei dem von dem Sekundärantrieb angetriebenen System kann es sich dabei insbesondere um einen Fahrantrieb und/oder um Arbeitsausrüstungen der Arbeitsmaschine handeln. The system driven by the secondary drive may in particular be a travel drive and / or work equipment of the work machine.

[0031] Eine solche Beobachterfunktion ermöglicht eine noch bessere Prädiktion der zukünftigen Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb und damit der zukünftigen Änderung in der Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine. Such observer function allows an even better prediction of the future power requirement of the secondary drive and thus the future change in the power requirement of the internal combustion engine.

[0032] Dabei kann die erfindungsgemässe Beobachterfunktion bspw. bestimmen, welcher Fahrwiderstand aktuell zu überwinden ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Beobachterfunktion bestimmen, ob sich eine Arbeitsausrüstung momentan frei oder innerhalb eines Schüttgutes bewegt. In this case, the observer function according to the invention can, for example, determine which running resistance is currently to be overcome. Alternatively or additionally, the observer function may determine if a work equipment is currently moving freely or within a bulk material.

[0033] Vorteilhafterweise greift die Prädiktionsfunktion dabei auf den von der Beobachterfunktion geschätzten Ist-Zustand zurück und prognostiziert das zukünftige Verhalten des Systems. In this case, the prediction function advantageously uses the actual state estimated by the observer function and predicts the future behavior of the system.

[0034] Wenn bspw. die Bewegung der Arbeitsausrüstung innerhalb des Schüttgutes prädiziert wird, wird die dann zu überwindende Gegenkraft bei der Berechnung des prädizierten Lastmomentes berücksichtigt, welche notwendig ist, um die Arbeitsausrüstung in der vorgegebenen Weise im Schüttgut bewegen zu können. If, for example, the movement of the work equipment within the bulk material is predicted, then the counterforce to be overcome in the calculation of the predicted load torque is taken into account, which is necessary to move the work equipment in the specified manner in the bulk material can.

[0035] Dabei kann aus dem prädizierten Verhalten des Systems die zukünftige Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb über ein physikalisches Modell der Dynamik des Systems und/oder des Sekundärantriebs berechnet werden, wobei die zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage dieser zukünftigen Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb berechnet wird. In this case, from the predicated behavior of the system, the future power demand on the secondary drive can be calculated via a physical model of the dynamics of the system and / or the secondary drive, wherein the future power demand on the internal combustion engine is calculated based on this future power demand on the secondary drive ,

[0036] Bspw. kann eine prognostizierte Gegenkraft durch ein – aus der Sicht des Informationsflusses – der Prädiktionssoftware nachgeschaltetes Modell des angetriebenen Systems in ein prognostiziertes Lastmoment des Sekundärantriebs und dieses wiederum durch ein nochmals nachgeschaltetes Modell des Sekundärantriebs in ein prognostiziertes Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine umgerechnet werden. For example. For example, a predicted opposing force can be converted into a predicted load torque of the secondary drive by a model of the driven system downstream of the prediction software from the point of view of the information flow, and this again by a downstream model of the secondary drive into a predicted load torque of the internal combustion engine.

[0037] Weiterhin können gemäss der vorliegenden Erfindung die Ausgangsgrössen der Prädiktionsfunktion über ein physikalisches Modell der Dynamik des Systems der erfindungsgemässen Steuerung zugeführt werden. Insbesondere kann dabei ein physikalisches Modell des durch den Sekundärantrieb angetriebenen Systems bei der Prädiktion berücksichtigt werden. Furthermore, according to the present invention, the output variables of the prediction function can be supplied to the dynamics of the system of the inventive control via a physical model. In particular, a physical model of the system driven by the secondary drive can be taken into account in the prediction.

[0038] So kann beispielsweise durch ein der Prädiktionssoftware nachgelagertes hinterlegtes Massenmodell des durch den Sekundärantrieb angetriebenen Systems der durch die Steuersignale zur Ansteuerung des Systems zu erwartende Kraftaufwand zum Erreichen der durch diese Steuersignale vorgegebenen Positionen berechnet werden. Thus, for example, by one of the prediction software deposited behind mass model of the driven by the secondary drive system of the expected by the control signals for driving the system force to achieve the predetermined by these control signals positions are calculated.

[0039] Weiterhin vorteilhafterweise berücksichtigt die erfindungsgemässe Motorsteuerung, wenn sie die zukünftigen Leistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb berechnet, den Wirkungsgrad des Sekundärantriebs. Insbesondere kann dabei ein Wirkungsgrad einer verwendeten Hydraulikpumpe oder eines verwendeten Generators berücksichtigt werden. Further advantageously, the inventive engine control, when calculating the future power requirements of the internal combustion engine based on the power demand on the secondary drive, takes into account the efficiency of the secondary drive. In particular, an efficiency of a hydraulic pump or a generator used can be taken into account.

[0040] Alternativ oder zusätzlich kann die Berechnungsfunktion der Motorsteuerfunktion, welche die zukünftigen Änderungen in der Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine berechnet, ein physikalisches Modell des Sekundärantriebs heranziehen. Alternatively or additionally, the calculation function of the engine control function, which calculates the future changes in the power demand on the internal combustion engine, use a physical model of the secondary drive.

[0041] Weiterhin können gemäss der vorliegenden Erfindung Sensordaten zum Sekundärantrieb, und insbesondere Temperaturdaten zur Temperatur des Hydrauliköls, bei der Berechnung der Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschineberücksichtigt werden. Furthermore, according to the present invention, sensor data on the secondary drive, and in particular temperature data on the temperature of the hydraulic oil, can be taken into account in the calculation of the power demand on the internal combustion engine.

[0042] Weiterhin kann die erfindungsgemässe Steuerung eine Zykluserkennung umfassen, welche Arbeitszyklen der Arbeitsmaschine und/oder charakteristische Zustände innerhalb der Arbeitszyklen erkennt und zur Schätzung der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb heranzieht. Besonders bevorzugt beruht die Zykluserkennung auf einer Beobachterfunktion, welche den Zustand des durch den Sekundärantrieb angetriebenen Systems schätzt. Vorteilhafterweise ist die Beobachterfunktion dabei so aufgebaut, wie dies oben dargestellt wurde. Furthermore, the inventive control may include a cycle detection, which detects working cycles of the machine and / or characteristic states within the work cycles and uses to estimate the power requirement to the secondary drive. More preferably, the cycle detection is based on an observer function which estimates the state of the system driven by the secondary drive. Advantageously, the observer function is constructed as shown above.

[0043] Vorteilhafterweise sucht die Zykluserkennung dabei dann, wenn kein kompletter Arbeitszyklus erkannt werden kann, charakteristische Zustände innerhalb der Arbeitszyklen, welche zeitlich unmittelbar vor grossen Laständerungen vorliegen oder welche darauf hindeuten, dass sich ab dem Zeitpunkt des Eintretens des Zustands über einen gewissen Zeitraum keine nennenswerten Laständerungen ergeben. Advantageously, the cycle detection then searches, if no complete work cycle can be detected, characteristic states within the work cycles, which are present immediately before major load changes or which indicate that from the time of onset of the state over a period of time no significant load changes.

[0044] Auch während eines Arbeitsprozesses, dessen Reproduzierbarkeit vergleichsweise gering ist, lassen sich innerhalb der Bewegungsabläufe markante Situationen identifizieren, die noch eine grobe Prädiktion ermöglichen, wie z. B. das Zu- oder Abschalten eines bestimmten Abtriebes, die Erreichung einer Maximal- oder Minimalposition eines Arbeitsgerätes oder die Richtungsumkehr einer Bewegung. Aus einer solchen groben Prädiktion lassen sich bereits relevante Informationen ableiten, zum Beispiel den ungefähren Zeitpunkt eines hohen Lastenmomentanstiegs. Even during a work process whose reproducibility is comparatively low, can be identified within the movements distinctive situations that still allow a rough prediction, such. As the connection or disconnection of a specific output, the achievement of a maximum or minimum position of a working device or the direction reversal of a movement. From such a coarse prediction can be derived already relevant information, for example, the approximate time of a high load torque increase.

[0045] Weiterhin vorteilhafterweise kann die Prädiktionsfunktion bspw. schätzen, ob bei einer Bewegung der Arbeitsausrüstung ausserhalb eines Schüttgutes ein Eintauchen in das Schüttgutes innerhalb einer bestimmten Zeit auszuschliessen ist, möglich ist oder mit Sicherheit erfolgen wird. Vorteilhafterweise wird auf Grundlage einer solchen Schätzung eine zukünftige Leistungsanforderung des Sekundärantriebes geschätzt. Further advantageously, the prediction function can, for example, estimate whether a movement of the work equipment outside of a bulk material is to preclude immersion in the bulk material within a certain time, is possible or will take place with certainty. Advantageously, based on such an estimate, a future power demand of the secondary drive is estimated.

[0046] Die vorliegende Erfindung kann insbesondere auch bei solchen Antriebssystemen eingesetzt werden, bei welchen die Verbrennungskraftmaschine mindestens zwei Abtriebe aufweist, welche jeweils Sekundärantriebe antreiben. Erfindungsgemäss werden dann die Ansteuersignale der mindestens zwei Sekundärantriebe bzw. die zukünftigen Leistungsanforderungen an die mindestens zwei Sekundärantriebe zur erfindungsgemässen Ansteuerung herangezogen. The present invention can also be used in particular in such drive systems, in which the internal combustion engine has at least two outputs which respectively drive secondary drives. According to the invention, the control signals of the at least two secondary drives or the future power requirements for the at least two secondary drives for the control according to the invention are then used.

[0047] Besonders bevorzugt berücksichtigt die Motorsteuerfunktion bzw. die Prädiktionsfunktion dabei die Leistungsanforderungen an alle von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Sekundärantriebe. Particularly preferably, the engine control function or the prediction function takes into account the power requirements of all secondary drives driven by the internal combustion engine.

[0048] Der oder die von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Sekundärantriebe eines erfindungsgemässen Antriebssystems können dabei einen von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Energiewandler und einen oder mehrere vom Energiewandler mit Energie versorgte Verbraucher, insbesondere Motoren aufweisen. The or driven by the internal combustion engine secondary drives of an inventive drive system can thereby have a driven by an internal combustion engine energy converter and one or more powered by the energy converter consumers, in particular engines.

[0049] Insbesondere kann es sich dabei beim erfindungsgemässen Sekundärantrieb um einen hydraulischen Antrieb aus Hydraulikpumpe und mindestens einem Hydraulikmotor, bspw. einem hydraulischen Rotationsmotor oder einem Hydraulikzylinder, handeln. Als Stellgrösse eines solchen Sekundärantriebs kann dabei beispielsweise der Schrägwinkel der Hydraulikpumpe dienen. In particular, the inventive secondary drive may be a hydraulic drive comprising a hydraulic pump and at least one hydraulic motor, for example a hydraulic rotary motor or a hydraulic cylinder. The manipulated variable of such a secondary drive can serve, for example, the oblique angle of the hydraulic pump.

[0050] Ebenso kann es sich bei einem Sekundärantrieb gemäss der vorliegenden Erfindung um einen elektrischen Antrieb aus einem Generator und einem elektrischen Verbraucher wie bspw. einem Elektromotor handeln, wobei hierbei als Stellgrösse die Steuerelektronik dient. Likewise, a secondary drive according to the present invention may be an electric drive from a generator and an electrical load such as an electric motor, in which case the control electronics serve as the manipulated variable.

[0051] Besonders bevorzugt kommt die vorliegende Erfindung bei mobilen Arbeitsmaschinen zum Einsatz. Eine solche erfindungsgemässe mobile Arbeitsmaschine umfasst dabei insbesondere ein von einem Fahrantrieb angetriebenes Fahrwerk, über welches die Arbeitsmaschine verfahren werden kann. Insbesondere kann die Arbeitsmaschine dabei ein oder mehrere bereifte Achsen, ein Raupenfahrwerk oder Schienenfahrwerk aufweisen. Insbesondere kann dabei mindestens ein Sekundärantrieb des erfindungsgemässen Antriebssystems als Fahrantrieb des mobilen Arbeitsgerätes dienen, insbesondere als ein hydraulischer oder elektrischer Fahrantrieb. Particularly preferably, the present invention is used in mobile machines. Such a mobile work machine according to the invention comprises in particular a chassis driven by a travel drive, by way of which the work machine can be moved. In particular, the work machine can have one or more tired axles, a crawler undercarriage or rail running gear. In particular, at least one secondary drive of the drive system according to the invention can serve as travel drive of the mobile implement, in particular as a hydraulic or electric drive.

[0052] Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemässe Arbeitsmaschine eine Arbeitsausrüstung auf, welche über einen oder mehrere Antriebe bewegt wird. Particularly preferably, the inventive work machine on a working equipment, which is moved over one or more drives.

[0053] Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemässe Arbeitsmaschine eine Arbeitsausrüstung auf, welche hydraulisch bewegbar ist. Insbesondere kann die erfindungsgemässe Arbeitsausrüstung dabei über eine oder mehrere Hydraulikzylinder bewegbar sein. Weiterhin vorteilhafterweise treibt dabei mindestens einer der erfindungsgemässen Sekundärantriebe die Arbeitsausrüstung an. Advantageously, the inventive working machine on a working equipment, which is hydraulically movable. In particular, the working equipment according to the invention can be movable via one or more hydraulic cylinders. Furthermore advantageously, at least one of the secondary drives according to the invention drives the work equipment.

[0054] Erfindungsgemäss kann dabei sowohl vorgesehen sein, dass eine einzige Hydraulikpumpe mehrere Hydraulikmotoren wie zum Beispiel Hydraulikzylinder oder hydraulische Rotationsmotoren antreibt, als auch dass mehrere Hydraulikpumpen zum separaten oder gemeinsamen Antrieb mehrerer hydraulischer Motoren vorgesehen sind. According to the invention can be provided both that a single hydraulic pump drives a plurality of hydraulic motors such as hydraulic cylinders or hydraulic rotary motors, as well as that a plurality of hydraulic pumps are provided for separate or common drive a plurality of hydraulic motors.

[0055] Insbesondere kann die Arbeitsausrüstung dabei ein Hebe-Element umfassen, welches über einen oder mehrere Hydraulikzylinder in einer Wipp-Ebene bewegbar ist, insbesondere einen Ausleger oder Stiel etc. In particular, the working equipment may comprise a lifting element, which is movable via one or more hydraulic cylinders in a rocking plane, in particular a boom or stalk, etc.

[0056] Besonders bevorzugt kann es sich bei der erfindungsgemässen Arbeitsmaschine um eine mobile Erdbewegungsmaschine wie beispielsweise einen Bagger, einen Radlader oder einen Muldenkipper handeln. Ebenso kann es sich bei der mobilen Arbeitsmaschine um eine mobile Umschlagmaschine, wie beispielsweise um einen Kran oder um einen Seilbagger, handeln. Particularly preferably, the inventive work machine to a mobile earthmoving machine such as an excavator, a wheel loader or a dump truck act. Likewise, the mobile work machine may be a mobile handling machine, such as a crane or a crawler crane.

[0057] Besonders bevorzugt kommt die vorliegende Erfindung dabei bei Systemen zum Einsatz, bei welchen die Abtriebsdrehzahl der Abtriebe in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine steht. Insbesondere ist dabei ein Getriebe mit konstanter Übersetzung vorgesehen, welches die Sekundärantriebe mit der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine verbindet. Alternativ können die Sekundärantriebe auch direkt mit der Abtriebswelle verbunden sein. Particularly preferably, the present invention is used in systems in which the output speed of the outputs is in a fixed ratio to the speed of the internal combustion engine. In particular, a transmission with a constant ratio is provided, which connects the secondary drives with the output shaft of the internal combustion engine. Alternatively, the secondary drives can also be connected directly to the output shaft.

[0058] Die erfindungsgemässe Steuerung weist dabei vorteilhafterweise eine Steuerungselektronik auf, in welcher die erfindungsgemässen Funktionen hard- oder softwaremässig implementiert sind. The controller according to the invention advantageously has control electronics in which the functions according to the invention are implemented in hardware or software.

[0059] Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Antriebssystem mit einer Steuerung, wie sie oben beschrieben wurde. The present invention further includes a drive system having a controller as described above.

[0060] Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin eine Arbeitsmaschine mit einem Antriebssystem und einer Steuerung, wie sie oben beschrieben wurde. Moreover, the present invention further includes a work machine having a drive system and a controller as described above.

[0061] Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Ansteuerung eines Antriebssystems einer Arbeitsmaschine, wobei das Antriebssystem eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abtrieb umfasst, über welchen die Verbrennungskraftmaschine einen Sekundärantrieb des Antriebssystems antreibt, welcher eine Stellgrösse aufweist, über deren Einstellung die Leistung des Sekundärantriebs einstellbar ist, wobei auf Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb durch Änderung der Stellgrösse des Sekundärantriebs reagiert wird, und wobei vorteilhafterweise die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage der Differenz zwischen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl eingestellt wird. Dabei wird eine zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine anhand einer aktuellen und/oder zukünftigen Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb geschätzt und zur Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine herangezogen. The present invention further comprises a method for controlling a drive system of a work machine, wherein the drive system comprises an internal combustion engine with at least one output via which the internal combustion engine drives a secondary drive of the drive system, which has a manipulated variable, on their setting the power of the secondary drive is adjustable, being responsive to changes in the power demand to the secondary drive by changing the manipulated variable of the secondary drive, and wherein advantageously the fuel injection quantity of the internal combustion engine is adjusted based on the difference between a target speed and an actual speed. In this case, a future power demand on the internal combustion engine is estimated based on a current and / or future power demand on the secondary drive and used to control the internal combustion engine.

[0062] Vorteilhafterweise wird dabei eine zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine anhand einer aktuellen oder zukünftigen Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb geschätzt und zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge herangezogen. Durch die Berücksichtigung zukünftiger Leistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine können ungewünschte Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl vermieden oder zumindest verringert werden. Advantageously, while a future power requirement is estimated to the internal combustion engine based on a current or future power demand on the secondary drive and used to adjust the fuel injection quantity. By taking into account future power requirements of the internal combustion engine unwanted deviations of the actual speed of the target speed can be avoided or at least reduced.

[0063] Vorteilhafterweise kann dabei eine Zyklenerkennung vorgenommen werden, insbesondere durch Auswertung realer und/oder virtueller Sensoren. Weiterhin kann ein Modell der kompletten Abtriebe zum Einsatz kommen. Advantageously, a cycle detection can be performed, in particular by evaluating real and / or virtual sensors. Furthermore, a model of the complete output can be used.

[0064] Weiterhin vorteilhafterweise wird die Wahrscheinlichkeit der Prädiktion bestimmt. Ist die Wahrscheinlichkeit unterhalb einer Schwelle, wird die Prädiktion nicht genutzt, so dass es bei einer vergleichsweise geringen Absenkung der Drehzahl bleibt. Bei einer hohen Wahrscheinlichkeit der Prädiktion wird diese genutzt. Hierdurch kann eine vergleichsweise hohe Absenkung der Drehzahl im Fall kleiner prognostizierter Leistungsanforderung vorgenommen werden. Further advantageously, the probability of prediction is determined. If the probability is below a threshold, the prediction is not used, so that it remains at a relatively low reduction in the speed. With a high probability of prediction this is used. As a result, a comparatively high reduction of the rotational speed can be carried out in the case of a small predicted power requirement.

[0065] Vorteilhafterweise erfolgt das erfindungsgemässe Verfahren dabei so, wie dies oben im Hinblick auf die Steuerung bereits näher erläutert wurde. Insbesondere kann das erfindungsgemässe Verfahren dabei unter Verwendung einer oben beschriebenen Steuerung durchgeführt werden. Advantageously, the method according to the invention takes place in the way described above with regard to the control. In particular, the inventive method can be carried out using a control described above.

[0066] Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen so wie in der Zeichnung näher erläutert. The present invention will now be explained in more detail with reference to embodiments as in the drawing.

[0067] Dabei zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine Steuerung eines Antriebssystems gemäss dem Stand der Technik, <tb>Fig. 2<sep>ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Steuerung und <tb>Fig. 3<sep>ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen SteuerungDie vorliegende Erfindung betrifft die Ansteuerung eines Antriebssystems mit einer Verbrennungskraftmaschine, welcher mindestens einen Sekundärantrieb antreibt. Bei dem Sekundärantrieb handelt es sich vorteilhafterweise um einen hydraulischen Abtrieb. Besonders bevorzugt kommt das erfindungsgemäße System dabei bei einem Antriebssystem mit mehreren hydraulischen und/oder elektrischen Abtrieben zum Einsatz. Es können noch weitere Abtriebe vorhanden sein, wie zum Beispiel eine Lichtmaschine, eine Umwälzpumpe, ein Lüfter, oder ein Kompressor. Am Antriebsstrang kann auch eine E-Maschine und/oder eine Hydraulikpumpe vorhanden sein, die dem Antriebssystem Leistung zuführen oder Leistung entnehmen, um diese einem Energiespeicher zuzuführen oder anderen Leistungsabnehmern zur Verfügung zu stellen. [0067] In this case: <Tb> FIG. 1 <sep> a control of a drive system according to the prior art, <Tb> FIG. 2 <sep> a first embodiment of an inventive control and <Tb> FIG. 3 <sep> A second embodiment of a control according to the invention The present invention relates to the activation of a drive system with an internal combustion engine which drives at least one secondary drive. The secondary drive is advantageously a hydraulic output. Particularly preferably, the system according to the invention is used in a drive system with a plurality of hydraulic and / or electrical power take-offs. There may be other drives, such as an alternator, a circulation pump, a fan, or a compressor. The drive train may also have an electric motor and / or a hydraulic pump which supply power to the drive system or draw power in order to supply it to an energy store or make it available to other power users.

[0068] Die Sekundärantriebe und weiteren Komponenten können direkt mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt sein oder mit dieser durch eine Übersetzung mechanisch gekoppelt sein. Dabei kann ein beliebiges Getriebe und/oder ein Drehmomentenwandler und/oder eine Kupplung und/oder ein Riemen- oder Kettenabtrieb eingesetzt werden. Bevorzugt ist dabei eine feste Übersetzung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und den Sekundärantrieben bzw. den weiteren Komponenten vorgesehen. Weiterhin kann eine einzige Übersetzung für eine einzige oder auch für mehrere angetriebene Komponenten genutzt werden. Eine gewisse Anzahl der besagten angetriebenen Sekundärantriebe und Primärseiten vorhandener Übersetzungen können entlang der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein. Weiterhin sind Kaskadierungen der Übersetzung zu mehrstufigen Übersetzungen möglich. Weiterhin sind Getriebe mit variablen Übersetzungen einsetzbar bspw. mehrstufige oder kontinuierlich veränderbare Getriebe. The secondary drives and other components can be coupled directly to the crankshaft of the internal combustion engine or be mechanically coupled to this by a translation. In this case, any gear and / or a torque converter and / or a clutch and / or a belt or chain drive can be used. Preferably, a fixed ratio between the internal combustion engine and the secondary drives or the other components is provided. Furthermore, a single translation can be used for a single or multiple driven components. A certain number of said driven secondary drives and primary sides of existing ratios may be arranged along the output shaft of the internal combustion engine. Furthermore, cascading the translation to multi-level translations are possible. Furthermore, transmissions with variable ratios can be used, for example, multi-stage or continuously variable transmissions.

[0069] Die vorliegende Erfindung zielt darauf, eine weiterreichende Drehzahlabsenkung der Verbrennungskraftmaschine zu ermöglichen, ohne die Dynamikanforderungen zu unterschreiten. The present invention aims to allow a wider speed reduction of the internal combustion engine, without falling below the dynamic requirements.

[0070] In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dient der Sekundärantrieb dabei der Bewegung einer Arbeitsausrüstung der Arbeitsmaschine, welche hydraulisch angetrieben wird. Insbesondere ist dabei eine Hydraulikpumpe vorgesehen, welche eine oder mehrere hydraulische Motoren zum Bewegen der Arbeitsausrüstung antreibt, beispielsweise einen oder mehrere Hydraulikzylinder. In one embodiment of the present invention, the secondary drive thereby serves the movement of a working equipment of the working machine, which is hydraulically driven. In particular, a hydraulic pump is provided which drives one or more hydraulic motors for moving the work equipment, for example one or more hydraulic cylinders.

[0071] Die Bewegung der Sekundärantriebe und insbesondere der Arbeitsausrüstung wird dabei üblicherweise durch eine oder mehrere Stellhebel vom Fahrer vorgegeben. Erfordert die vom Fahrer vorgegebene Positionierung eine Leistungssteigerung, so wird zunächst der Schrägwinkel der jeweils betroffenen Hydraulikpumpe vergrössert. The movement of the secondary drives and in particular the work equipment is usually specified by one or more levers by the driver. If the positioning specified by the driver requires an increase in power, first the oblique angle of the relevant hydraulic pump is increased.

[0072] Erfindungsgemäss können die Positionen des oder der Stellhebel elektrisch erfasst und dynamischen Simulationsmodellen der Arbeitsmaschine zugeführt werden. Dadurch erfolgt eine abschätzende Berechnung, in welchem Mass das Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine zunehmen oder abnehmen wird, und passt auf Grundlage dieser Abschätzung bereits während der Stellzeit der Hydraulikpumpe bzw. der Hydraulikpumpen die Kraftstoffeinspritzung an. Darüber hinaus kann gegebenenfalls ein elektrisch betriebener Turbolader angesteuert werden. Hierdurch kann die Ausregelzeit, welche zur Anpassung der Drehzahl an die neuen Lastmomente benötigt wird, verkürzt werden und der Drehzahleinbruch der Verbrennungskraftmaschine verringert werden, der im Fall eines Lastmomentenanstiegs entsteht. According to the invention, the positions of the lever or levers can be detected electrically and fed to dynamic simulation models of the working machine. This results in an estimating calculation of the extent to which the load torque of the internal combustion engine will increase or decrease, and on the basis of this estimate already adapts the fuel injection during the actuating time of the hydraulic pump or hydraulic pumps. In addition, if necessary, an electrically operated turbocharger can be controlled. As a result, the settling time, which is required to adapt the rotational speed to the new load torques, be shortened and the speed of rotation of the internal combustion engine can be reduced, which arises in the event of a load torque increase.

[0073] Weiterhin kann gemäss der vorliegenden Erfindung der Ist-Wert des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments bestimmt werden. Dieser Ist-Wert des Drehmoments kann dann zur Bestimmung einer geeigneten Soll-Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine unter Berücksichtigung einer benötigten Dynamik herangezogen werden. Furthermore, according to the present invention, the actual value of the output from the internal combustion engine torque can be determined. This actual value of the torque can then be used to determine a suitable desired speed of the internal combustion engine taking into account a required dynamics.

[0074] Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Ausführung ist in Fig. 2 gezeigt. Dabei ist wie bereits zur Fig. 1erläutert eine Hydraulikpumpe 3 vorgesehen, welche einen Hydraulikmotor 4 mit Hydraulikfluid versorgt. Bei dem Hydraulikmotor 4 kann es sich dabei insbesondere um einen Hydraulikzylinder handeln. Der Hydraulikzylinder kann dabei insbesondere eine Arbeitsausrüstung einer erfindungsgemässen Arbeitsmaschine bewegen, beispielsweise einen Ausleger und/oder ein Hebewerkzeug. Die Hydraulikpumpe 3 wird dabei von einer Verbrennungskraftmaschine 5 angetrieben, im Ausführungsbeispiel von einem Dieselmotor. An embodiment of such an embodiment is shown in FIG. As already explained with reference to FIG. 1, a hydraulic pump 3 is provided which supplies a hydraulic motor 4 with hydraulic fluid. The hydraulic motor 4 may in particular be a hydraulic cylinder. The hydraulic cylinder can in particular move a working equipment of a working machine according to the invention, for example a boom and / or a lifting tool. The hydraulic pump 3 is driven by an internal combustion engine 5, in the embodiment of a diesel engine.

[0075] Die Bewegung der Arbeitsausrüstung über den Hydraulikmotor 4 wird von einer Bedienperson über eine Eingabeeinheit 1, insbesondere ein Bedienhebel, vorgegeben. Aus den so erzeugten Steuersignalen der Eingabeeinheit 1 wird in der Steuerkomponente 2 eine Vorgabe für den Schrägwinkel der Hydraulikpumpe 3 berechnet, über welche der Schrägwinkel der Hydraulikpumpe angesteuert wird. The movement of the working equipment via the hydraulic motor 4 is predetermined by an operator via an input unit 1, in particular an operating lever. From the control signals of the input unit 1 thus generated, a specification for the oblique angle of the hydraulic pump 3 is calculated in the control component 2, via which the oblique angle of the hydraulic pump is controlled.

[0076] Zur Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine 5 wird die Ist-Drehzahl in dem Vergleicher 7 mit der Soll-Drehzahl verglichen, wobei die Differenz zwischen Soll-und Ist-Drehzahl in der Steuerkomponente 9 zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge herangezogen wird. To control the internal combustion engine 5, the actual speed is compared in the comparator 7 with the target speed, wherein the difference between the target and actual speed in the control component 9 is used to determine the fuel injection quantity.

[0077] Erfindungsgemäss ist nun weiterhin eine Steuerleitung 10 vorgesehen, über welche die Ansteuersignale zur Ansteuerung der Hydraulikpumpe 3 der Steuerkomponente 9 zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzung zugeführt werden. Die Steuerkomponente 9 kann hierdurch Änderungen in den Lastanforderungen an die Hydraulikpumpe 3, welche durch Auswertung der Steuersignale an die Hydraulikpumpe ermittelt werden, zur Anpassung der Kraftstoffeinspritzmenge heranziehen. Bei einem Lastmomentenanstieg kann so bereits während der Stellzeit der Hydraulikpumpen die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht werden, so dass ein ungewünschtes Abfallen der Ist-Drehzahl unter die Soll-Drehzahl vermindert oder verhindert werden kann. According to the invention, a control line 10 is now furthermore provided, via which the control signals for controlling the hydraulic pump 3 are supplied to the control component 9 for determining the fuel injection. The control component 9 can thereby use changes in the load requirements of the hydraulic pump 3, which are determined by evaluation of the control signals to the hydraulic pump, to adjust the fuel injection quantity. With a load torque increase, the fuel injection quantity can thus be increased during the actuating time of the hydraulic pumps, so that an undesired drop in the actual rotational speed below the desired rotational speed can be reduced or prevented.

[0078] Weiterhin berechnet die Steuerkomponente 11 aus der aktuellen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 5 und der aktuellen Einspritzmenge das Ist-Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine. Furthermore, the control component 11 calculates the actual torque of the internal combustion engine from the current rotational speed of the internal combustion engine 5 and the current injection quantity.

[0079] In der Dynamikberechnung 12 wird dann anhand der Ist-Drehzahl und dem Ist-Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine die Soll-Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bestimmt. Dabei ist durch eine Steuerkomponente 6 eine gewünschte Dynamikreserve vorgebbar, welche in die Bestimmung der Soll-Drehzahl eingeht. In the dynamics calculation 12, the target rotational speed of the internal combustion engine is then determined on the basis of the actual rotational speed and the actual torque of the internal combustion engine. In this case, by a control component 6, a desired dynamic reserve can be predetermined, which enters into the determination of the target speed.

[0080] In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung können unter Mitwirkung einer Prädiktionssoftware weitere Informationen bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Prädiktionssoftware Eingangsgrössen für ein dynamisches Simulationsmodell liefern. Dadurch können zukünftige Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb prognostiziert werden, wobei die geschätzten zukünftigen Leistungsanforderungen bei Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine, und insbesondere bei Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge und/oder der Soll-Drehzahl berücksichtigt werden. In a further embodiment of the present invention, further information can be provided in cooperation with a prediction software. In particular, the prediction software can provide input quantities for a dynamic simulation model. As a result, future power requirements can be predicted to the secondary drive, taking into account the estimated future power requirements when driving the internal combustion engine, and in particular when determining the fuel injection quantity and / or the target speed.

[0081] Insbesondere können dabei aus den geschätzten Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb die zukünftigen Leistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine geschätzt werden. In particular, the future power requirements for the internal combustion engine can be estimated from the estimated power requirements for the secondary drive.

[0082] Diese Information kann dabei in einer ersten Variante dazu verwendet werden, um die Kraftstoffeinspritzung so vorzunehmen, dass der Ist-Wert der Drehzahl nicht unter den Soll-Wert fällt. Weiterhin kann diese Information dazu verwendet werden, die Soll-Drehzahl anzupassen. Vorteilhafterweise werden dabei beide Möglichkeiten genutzt. This information can be used in a first variant to make the fuel injection so that the actual value of the speed does not fall below the target value. Furthermore, this information can be used to adjust the target speed. Advantageously, both options are used.

[0083] Im Fall eines Hebewerkzeuges, wie es z. B. als Arbeitsausrüstung bei einem Bagger oder einem Radlader in Form des Auslegers bzw. der Schaufel vorhanden ist, kann durch eine Gewichtsbestimmung der jeweils zu hebenden Last und einem der Prädiktionssoftware nachgelagerten Massemodell des Hebewerkzeugs der Kraftaufwand für die durch die Position der Stellhebel beabsichtigte Bewegung berechnet werden. In the case of a lifting tool, as z. B. as working equipment in an excavator or a wheel loader in the form of the boom or the blade is present, can be calculated by determining the weight of each load to be lifted and one of the prediction software mass model of the lifting tool of the force required by the position of the lever movement intended become.

[0084] Über das der Prädiktionssoftware nachgelagerte Massemodell, ein Modell der Hydraulikkreise und den hinterlegten Wirkungsgraden der Hydraulikpumpen lassen sich die auf den Antriebsstrang wirkenden Lastmomente im Voraus berechnen. By means of the mass model modeled after the prediction software, a model of the hydraulic circuits and the stored efficiencies of the hydraulic pumps, the load torques acting on the drive train can be calculated in advance.

[0085] Gemäss der vorliegenden Erfindung kann daher aus der Position einer Eingabeeinheit wie z. B. eines Stellhebels bereits der Zeitverlauf des Lastmoments der Verbrennungskraftmaschine geschätzt werden, bevor die Arbeitsausrüstung die den Vorgaben der Bedienperson entsprechende Position erreicht hat. According to the present invention, therefore, from the position of an input unit such. B. a control lever already the time course of the load torque of the internal combustion engine are estimated before the work equipment has reached the requirements of the operator corresponding position.

[0086] Eine nochmals genaue Bestimmung der Wirkungsgrade der Hydraulikpumpen kann dabei durch eine Messung der Temperatur des Hydrauliköls und der Bereitstellung dieses Werts an das dynamisches Simulationsmodell der Arbeitsmaschine erreicht werden. A further accurate determination of the efficiencies of the hydraulic pumps can be achieved by measuring the temperature of the hydraulic oil and providing this value to the dynamic simulation model of the machine.

[0087] Durch diese Bestimmung des Zeitverlaufs des Lastmoments der Verbrennungskraftmaschine kann eine Feed-Forward-Regelung der Kraftstoffeinspritzung bereitgestellt werden, welche zu einer nochmaligen Reduzierung des Drehzahleinbruchs im Fall einer Erhöhung des Lastmoments der Verbrennungskraftmaschine führt. Daher kann die vorgegebene Soll-Drehzahl verringert werden, und hierdurch Kraftstoff eingespart werden. By this determination of the time course of the load torque of the internal combustion engine, a feed-forward control of the fuel injection can be provided, which leads to a further reduction of the speed drop in the event of an increase in the load torque of the internal combustion engine. Therefore, the predetermined target speed can be reduced, and thereby fuel can be saved.

[0088] Im Fall eines Hybridantriebs erhält die Softwarefunktion zur Vorgabe der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zudem Informationen aus dem Energiemanagement, in welchem Masse die Leistung für einen Lastanstieg aus dem Energiespeicher bereitgestellt werden würde. In the case of a hybrid drive, the software function for specifying the speed of the internal combustion engine also receives information from the energy management, to what extent the power would be provided for a load increase from the energy storage.

[0089] In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung können Sensoren zur Erfassung der Position der Arbeitsausrüstung vorgesehen sein. Die Prädiktionssoftware kann dabei mit einem Beobachter ausgestattet werden, welcher den Betriebszustand der Arbeitsmaschine und/oder den Bewegungsablauf der Arbeitsausrüstung erfasst. In another embodiment of the present invention, sensors for detecting the position of the work equipment may be provided. The prediction software can be equipped with an observer, which detects the operating state of the machine and / or the movement of the work equipment.

[0090] Weiterhin kann eine Zykluserkennungssoftware vorgesehen sein, welcher der erfasste Bewegungsablauf zugeleitet wird. Hierdurch kann eine Prädiktion der zukünftigen Bewegungsabläufe erfolgen. Furthermore, a cycle recognition software may be provided, which is fed to the detected motion sequence. In this way, a prediction of the future movement sequences can take place.

[0091] Auch während eines Arbeitsprozesses, dessen Reproduzierbarkeit vergleichsweise gering ist, lassen sich dabei innerhalb der Bewegungsabläufe markante Situationen identifizieren, die noch eine grobe Prädiktion ermöglichen. Zum Beispiel kann dabei das Zu- oder Abschalten eines bestimmten Abtriebes, die Erreichung einer bestimmten Position der Arbeitsausrüstung oder eine Richtungsumkehr einer Bewegung erkannt werden. Anhand solcher markanter Situationen können dann zukünftige Bewegungsabläufe geschätzt werden. Auch aus einer solchen groben Prädiktion lässt sich relevante Information ableiten, zum Beispiel der ungefähre Zeitpunkt eines hohen Lastmomentanstiegs der Verbrennungskraftmaschine und ähnliches. Even during a working process whose reproducibility is comparatively low, it is possible to identify striking situations within the movement sequences which still allow a rough prediction. For example, the activation or deactivation of a specific output, the attainment of a specific position of the work equipment or a reversal of a direction of movement can be detected. Based on such striking situations, future movements can be estimated. From such a coarse prediction can be derived relevant information, for example, the approximate time of a high load torque increase of the internal combustion engine and the like.

[0092] Der Beobachter kann zudem abschätzen, welcher Fahrwiderstand zu überwinden ist und/oder erkennen, ob sich die Arbeitsausrüstung momentan frei oder innerhalb des Schüttgutes bewegt. Wenn die Bewegung der Arbeitsausrüstung innerhalb des Schüttgutes prädiziert wird, dann wird die zu überwindende Gegenkraft bei der Berechnung des prädizierten Lastmomentes berücksichtigt, welche notwendig ist, um die Arbeitsausrüstung in der vorgesehenen Weise im Schüttgut bewegen zu können. Die Gegenkräfte können durch die der Prädiktionssoftware nachgeschalteten Modelle in ein prognostiziertes Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine umgerechnet werden. The observer can also estimate which driving resistance is to be overcome and / or recognize whether the work equipment is currently moving freely or within the bulk material. If the movement of the work equipment within the bulk material is predicted, then the counterforce to be overcome is taken into account in the calculation of the predicted load torque, which is necessary to move the work equipment in the intended manner in the bulk material can. The opposing forces can be converted by the prediction software downstream models into a predicted load torque of the internal combustion engine.

[0093] Im Fall einer Bewegung ausserhalb des Schüttguts kann in die Berechnung der Drehzahlvorgabe für die Verbrennungskraftmaschine auch eine Schätzung eingehen, ob das Eintauchen in das Schüttgut innerhalb der nächsten Zeit auszuschliessen ist oder ob dieses möglich ist, oder ob dieses mit Sicherheit erfolgen wird. Dabei werden Vorgänge in einem Zeitraum berücksichtigt, welcher für die Maschinendynamik relevant ist. In the case of a movement outside of the bulk material, an estimate can be included in the calculation of the speed specification for the internal combustion engine, whether the immersion in the bulk material is excluded within the next time or whether this is possible, or whether this is done with certainty. In doing so, processes are taken into account in a time period that is relevant for the machine dynamics.

[0094] Das prognostizierte Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine kann nun zum einen dazu verwendet werden, um die Kraftstoffeinspritzung anzusteuern. Zudem kann das prognostizierte Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine in die Drehzahlvorgabe für die Verbrennungskraftmaschine eingehen, um diese an die zu erwartende Drehmomentdynamik anzupassen. Dies bedeutet, dass im Fall der Prognose einer vergleichsweise geringen Drehmomentdynamik, die darüber hinaus mit einer festgelegten Mindestwahrscheinlichkeit hinterlegt ist, der Soll-Wert für die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine reduziert werden kann. Hierdurch wird die Energieeffizienz erhöht. The predicted load torque of the internal combustion engine can now be used on the one hand to control the fuel injection. In addition, the predicted load torque of the internal combustion engine can be included in the speed specification for the internal combustion engine in order to adapt it to the expected torque dynamics. This means that in the case of the prognosis of a comparatively small torque dynamic, which is also stored with a defined minimum probability, the setpoint value for the rotational speed of the internal combustion engine can be reduced. This increases energy efficiency.

[0095] Durch das Zuführen von Information über den Betriebszustand der Arbeitsmaschine und die Schätzung der zukünftigen Bewegungsabläufe der Arbeitsausrüstung werden gemäss der vorliegenden Erfindung damit Prognosen über die maximal erforderliche Drehmomentendynamik möglich. Innerhalb von Betriebsphasen, für welche eine reduzierte Drehmomentendynamik prognostiziert werden kann, ist damit eine verstärkte Drehzahlabsenkung ohne Nutzungseinschränkung möglich. By supplying information about the operating state of the work machine and the estimation of the future movements of the work equipment predictions about the maximum torque torque required are thus possible according to the present invention. Within operating phases, for which a reduced torque dynamics can be predicted, an increased speed reduction without restriction of use is possible.

[0096] Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Steuerung ist in Fig. 3 gezeigt. Neben den bereits in Hinblick auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 gezeigten Komponenten weist die Steuerung dabei folgende Erweiterungen auf: An embodiment for such a control is shown in FIG. In addition to the components already shown with regard to the exemplary embodiment in FIG. 2, the controller has the following extensions:

[0097] Erfindungsgemäss ist nun ein Beobachter 15 vorgesehen, welcher den Zustand der über den Hydraulikmotor 4 angetrieben Arbeitsausrüstung schätzt. Der Beobachter 15 kann dabei Informationen über den Zustand der Arbeitsausrüstung 4 erhalten, sofern entsprechende Sensoren vorhanden sind. Im Ausführungsbeispiel existieren Sensordaten über den Zylinderdruck und die Zylinderposition des Hydraulikzylinders. Weiterhin oder alternativ zu realen Sensoren ist eine Modellierungsfunktion 14 vorgesehen, welche anhand der Ansteuerdaten für die Hydraulikpumpe 3 und anhand eines Modells für den Ölkreislauf und die Arbeitsausrüstung den Zustand der Arbeitsausrüstung berechnet. Der Beobachter 15 nutzt die Daten der realen oder/und virtuellen Sensoren und ermittelt einen geschätzten Wert für den Zustand der Arbeitsausrüstung. Weiterhin wird ein Wert für die Zuverlässigkeit der Schätzung ermittelt. Im Fall des Vorhandenseins von realen und virtuellen Sensoren wird durch die Fusion beider Daten eine Erhöhung der Genauigkeit angestrebt. According to the invention, an observer 15 is now provided which estimates the condition of the working equipment driven by the hydraulic motor 4. The observer 15 can receive information about the condition of the work equipment 4, if appropriate sensors are present. In the exemplary embodiment, sensor data on the cylinder pressure and the cylinder position of the hydraulic cylinder exist. Further, or as an alternative to real sensors, a modeling function 14 is provided, which calculates the state of the working equipment from the drive data for the hydraulic pump 3 and from a model for the oil circuit and the work equipment. The observer 15 uses the data of the real and / or virtual sensors and determines an estimated value for the condition of the work equipment. Furthermore, a value for the reliability of the estimate is determined. In the case of the presence of real and virtual sensors, the fusion of both data seeks to increase the accuracy.

[0098] Der geschätzte Zustand wird dabei einer Prädiktionssoftware 16 zugeführt, welche die zukünftige Bewegung der Arbeitsausrüstung schätzt. Hierzu kann insbesondere die oben beschriebene Zykluserkennung eingesetzt werden. The estimated state is thereby fed to a prediction software 16, which estimates the future movement of the work equipment. For this purpose, in particular the cycle detection described above can be used.

[0099] Aus der geschätzten Bewegung der Arbeitsausrüstung kann die zukünftige Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb berechnet werden, bspw. über ein Massemodell der Arbeitsausrüstung und/oder über ein physikalisches Modell der Antriebsdynamik des Sekundärantriebs. Hierdurch kann die zukünftige Leistungsanforderung an die Hydraulikpumpe 3 geschätzt werden. Die zukünftigen Leistungsanforderungen an die Hydraulikpumpe 3 werden dabei in Form eines zukünftig notwendigen Schrägwinkels weitergegeben. From the estimated movement of the work equipment, the future power demand on the secondary drive can be calculated, for example, via a mass model of the work equipment and / or a physical model of the drive dynamics of the secondary drive. As a result, the future power demand to the hydraulic pump 3 can be estimated. The future power requirements of the hydraulic pump 3 are passed on in the form of a future required oblique angle.

[0100] Ein Entscheider 17, welchem die aktuellen Steuerbefehle an die Hydraulikpumpe 3, die geschätzten zukünftigen Steuerbefehle sowie ein Zuverlässigkeitswert für die Prädiktion zugeführt werden, entscheidet dabei über die geschätzte zukünftige Anforderung an die Hydraulikpumpe. In einem Modell 18 der Hydraulikpumpe wird dieser Wert in ein geschätztes Lastmoment für die Verbrennungskraftmaschine umgerechnet. A decider 17, to which the current control commands to the hydraulic pump 3, the estimated future control commands and a reliability value for the prediction are supplied, thereby decides on the estimated future request to the hydraulic pump. In a model 18 of the hydraulic pump, this value is converted into an estimated load torque for the internal combustion engine.

[0101] Das geschätzte zukünftige Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine wird nun gemäss der vorliegenden Erfindung zur Bestimmung der Kraftstoffeinspritzung in der Steuerkomponente 9 herangezogen, um so ein Abfallen des Drehzahl-Istwerts unter den Drehzahl-Sollwert bei plötzlichen Lastanstiegen zu verhindern. The estimated future load torque of the internal combustion engine is now used according to the present invention for determining the fuel injection in the control component 9, so as to prevent a fall in the actual speed value below the speed setpoint for sudden load increases.

[0102] Weiterhin geht das prognostizierte (geschätzte zukünftige) Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine in die Dynamikberechnung 13 ein und damit in die Bestimmung der Soll-Drehzahl. Die Dynamikberechnung 13 berücksichtigt damit neben der Ist-Drehzahl und dem Ist-Lastmoment auch ein zukünftiges geschätztes Lastmoment der Verbrennungskraftmaschine, um einen geeigneten Soll-Wert für die Drehzahl vorzugeben. Insbesondere kann so bei geringen zukünftigen erwarteten Lastmomenten die Soll-Drehzahl abgesenkt werden. Dabei ist durch eine Steuerkomponente 6 wiederum eine gewünschte Dynamikreserve vorgebbar, welche in die Bestimmung der Soll-Drehzahl eingeht. Furthermore, the predicted (estimated future) load torque of the internal combustion engine is included in the dynamics calculation 13 and thus in the determination of the target speed. In addition to the actual rotational speed and the actual load torque, the dynamic calculation 13 thus also takes into account a future estimated load torque of the internal combustion engine in order to specify a suitable target value for the rotational speed. In particular, the target rotational speed can thus be lowered at low future expected load torques. In this case, by a control component 6, in turn, a desired dynamic reserve can be predetermined, which enters into the determination of the target speed.

[0103] Dadurch, dass die vorliegende Erfindung den zukünftigen Leistungsbedarf abschätzt, kann die Verbrennungskraftmaschine mit geringerer Drehzahl betrieben werden, ohne dass das Risiko einer nicht akzeptablen Dynamikeinbusse des Antriebssystems steigt. Der Betrieb bei geringerer Drehzahl steigert dabei die Energieeffizienz des Antriebssystems. Die Prädiktion erfolgt dabei insbesondere anhand einer Zyklenerkennung und einer Modellbildung des angetriebenen Systems. Vorteilhafterweise wird dabei die Wahrscheinlichkeit der Prädiktion bestimmt und zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors herangezogen. By estimating future power requirements, the present invention may operate the internal combustion engine at a lower speed without increasing the risk of unacceptable power penalty of the drive system. Operation at a lower speed thereby increases the energy efficiency of the drive system. The prediction takes place in particular on the basis of a cycle recognition and a modeling of the driven system. Advantageously, the probability of the prediction is determined and used to control the internal combustion engine.

Claims

1. Steuerung für das Antriebssystem einer Arbeitsmaschine, wobei das Antriebssystem eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abtrieb umfasst, über welchen die Verbrennungskraftmaschine einen Sekundärantrieb des Antriebssystems antreibt, welcher eine Stellgrösse aufweist, über deren Einstellung die Leistung des Sekundärantriebs einstellbar ist, wobei die Steuerung eine erste Steuerebene aufweist, welche auf Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb durch Änderung der Stellgrösse des Sekundärantriebs reagiert, und wobei die Steuerung eine Motorsteuerfunktion aufweist, welche die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage der Differenz zwischen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerfunktion die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine zusätzlich in Abhängigkeit von Ansteuersignalen des Sekundärantriebs einstellt.1. Control for the drive system of a work machine, wherein the drive system comprises an internal combustion engine with at least one output via which the internal combustion engine drives a secondary drive of the drive system, which has a control variable, the adjustment of which the power of the secondary drive is adjustable, wherein the controller has a first control plane which responds to changes in the power demand to the secondary drive by changing the manipulated variable of the secondary drive, and wherein the controller has an engine control function that sets the fuel injection amount of the internal combustion engine based on the difference between a target speed and an actual speed, characterized the engine control function additionally sets the fuel injection quantity of the internal combustion engine in dependence on drive signals of the secondary drive.

2. Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Motorsteuerfunktion eine zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage von aktuellen Ansteuersignalen an den Sekundärantrieb schätzt und die Kraftstoff-Einspritzmenge so anpasst, dass aufgrund von Änderungen in den Leistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschine auftretende Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl verringert werden.2. The controller of claim 1, wherein the engine control function estimates a future power demand on the internal combustion engine based on current drive signals to the secondary drive and adjusts the fuel injection amount such that variations in actual speed due to changes in the power requirements of the internal combustion engine occur the target speed can be reduced.

3. Steuerung für das Antriebssystem einer Arbeitsmaschine, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Antriebssystem eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abtrieb umfasst, über welchen die Verbrennungskraftmaschine einen Sekundärantrieb des Antriebssystems antreibt, welcher eine Stellgrösse aufweist, über deren Einstellung die Leistung des Sekundärantriebs einstellbar ist, wobei die Steuerung eine erste Steuerebene aufweist, welche auf Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb durch Änderung der Stellgrösse des Sekundärantriebs reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung eine Prädiktionsfunktion umfasst, welche die zukünftige Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb schätzt, wobei die Motorsteuerung die geschätzten Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb bei der Ansteuerung des Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt.3. Control for the drive system of a work machine, in particular according to claim 1, wherein the drive system comprises an internal combustion engine with at least one output via which the internal combustion engine drives a secondary drive of the drive system, which has a control variable, the adjustment of which the power of the secondary drive is adjustable, wherein the controller has a first control level, which responds to changes in the power demand to the secondary drive by changing the manipulated variable of the secondary drive, characterized in that the engine control comprises a prediction function which estimates the future power demand on the secondary drive, the engine control taking into account the estimated power requirements of the secondary drive in the control of the internal combustion engine.

4. Steuerung nach Anspruch 3, wobei die Motorsteuerung die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Soll-Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb einstellt.4. The controller of claim 3, wherein the engine controller adjusts the fuel injection quantity of the internal combustion engine and / or a target rotational speed of the internal combustion engine in dependence on the estimated power requirements of the secondary drive.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Prädiktionsfunktion eine Bewertungsfunktion umfasst, welche die Wahrscheinlichkeit des Eintritts der Prognose bewertet, wobei die Steuerung vorteilhafterweise bei einer Wahrscheinlichkeit unterhalb einer Schwelle die Prädiktion nicht nutzt und insbesondere keine zusätzliche Absenkung und/oder Anhebung der Drehzahl vornimmt, und/oder bei einer Wahrscheinlichkeit oberhalb einer Schwelle die Prädiktion nutzt und insbesondere eine zusätzliche Absenkung der Drehzahl im Fall einer kleinen prognostizierten Leistungsanforderung vornimmt und/oder eine zusätzliche Anhebung der Drehzahl im Fall einer grossen prognostizierten Leistungsanforderung vornimmt.5. Control according to one of claims 3 or 4, wherein the prediction function comprises a weighting function, which evaluates the probability of the occurrence of the forecast, wherein the control advantageously does not use the prediction at a probability below a threshold and in particular no additional reduction and / or increase the speed makes, and / or at a probability above a threshold uses the prediction and in particular makes an additional reduction of the speed in the case of a small predicted power demand and / or makes an additional increase in speed in the case of a large forecast power requirement.

6. Steuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Beobachterfunktion, welche den Ist-Zustand des durch den Sekundärantrieb angetriebenen Systems schätzt, wobei vorteilhafterweise die Beobachterfunktion den Ist-Zustand des Systems auf Grundlage von Signalen von Sensoren und/oder auf Grundlage von Steuerbefehlen bestimmt, wobei die Bestimmung weiterhin vorteilhafterweise über ein physikalisches Modell der Dynamik des Systems erfolgt.6. Control according to one of the preceding claims, with an observer function, which estimates the actual state of the driven by the secondary drive system, wherein advantageously the observer function determines the actual state of the system based on signals from sensors and / or on the basis of control commands In addition, the determination advantageously takes place via a physical model of the dynamics of the system.

7. Steuerung nach Anspruch 6, wobei die Prädiktionsfunktion auf den von der Beobachterfunktion geschätzten Ist-Zustand zurückgreift und das zukünftige Verhalten des Systems prognostiziert, wobei vorteilhafterweise aus dem prädizierten Verhalten des Systems die zukünftige Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb über ein physikalisches Modell der Dynamik des Systems und/oder des Sekundärantriebs berechnet wird, wobei die zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage dieser zukünftigen Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb berechnet wird.7. The controller of claim 6, wherein the prediction function uses the actual state estimated by the observer function and predicts the future behavior of the system, advantageously from the predicated behavior of the system, the future power demand on the secondary drive via a physical model of the dynamics of the system and / or the secondary drive, wherein the future power request to the internal combustion engine is calculated based on this future power demand on the secondary drive.

8. Steuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Zykluserkennung, welche Arbeitszyklen und/oder charakteristische Zustände innerhalb der Arbeitszyklen der Arbeitsmaschine erkennt, wobei die Prädiktionsfunktion vorteilhafterweise auf der Zykluserkennung beruht und diese zur Schätzung der Leistungsanforderungen an den Sekundärantrieb heranzieht, wobei vorteilhafterweise dann, wenn kein kompletter Arbeitszyklus erkannt werden kann, charakteristische Zustände innerhalb der Arbeitszyklen gesucht werden welche zeitlich unmittelbar vor grossen Laständerungen vorliegen oder welche darauf hindeuten, dass sich ab dem Zeitpunkt des Eintretens des Zustands über einen gewissen Zeitraum keine nennenswerten Laständerungen ergeben.8. Control according to one of the preceding claims, with a cycle detection, which recognizes duty cycles and / or characteristic states within the working cycles of the working machine, wherein the prediction function is advantageously based on the cycle recognition and these uses for estimating the power requirements of the secondary drive, advantageously then, if no complete work cycle can be detected, characteristic states within the work cycles are sought which are immediately prior to major load changes, or which indicate that there are no significant load changes from the time the state occurs over a period of time.

9. Steuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Verbrennungskraftmaschine mindestens zwei Abtriebe aufweist, welche jeweils Sekundärantriebe antreiben.9. Control according to one of the preceding claims, wherein the internal combustion engine has at least two outputs, each driving secondary drives.

10. Steuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der oder die Sekundärantriebe einen von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Energiewandler und einen von dem Energieerzeuger mit Energie versorgten Verbraucher aufweist, wobei ein Sekundärantrieb vorteilhafterweise einen hydraulischen Antrieb aus Hydraulikpumpe und Hydraulikmotor oder einen elektrischen Antrieb aus Generator und elektrischem Verbraucher, insbesondere einem Elektromotor, umfasst und/oder wobei es sich bei der Stellgrösse des Sekundärantriebs um den Schrägwinkel einer in einem hydraulischen Antriebssystem eingesetzten Hydraulikpumpe oder die Einstellung der Steuerelektronik in einem elektrischen Antriebssystem handelt.10. Control according to one of the preceding claims, wherein the one or more secondary drives driven by the internal combustion engine energy converter and a powered by the power generator consumers, wherein a secondary drive advantageously a hydraulic drive from hydraulic pump and hydraulic motor or an electric drive from generator and electric Consumer, in particular an electric motor, comprises and / or wherein the manipulated variable of the secondary drive is the oblique angle of a hydraulic pump used in a hydraulic drive system or the adjustment of the control electronics in an electric drive system.

11. Steuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei es sich bei der Arbeitsmaschine um eine mobile Arbeitsmaschine handelt, insbesondere um eine mobile Erdbewegungsmaschine und/oder eine mobile Umschlagmaschine.11. Control according to one of the preceding claims, wherein the work machine is a mobile work machine, in particular a mobile earthmoving machine and / or a mobile material handling machine.

12. Antriebssystem mit einer Steuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche.12. Drive system with a controller according to one of the preceding claims.

13. Arbeitsmaschine mit einem Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche.13. Work machine with a drive system according to one of the preceding claims.

14. Verfahren zur Ansteuerung eines Antriebssystems einer Arbeitsmaschine, wobei das Antriebssystem eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abtrieb umfasst, über welchen die Verbrennungskraftmaschine einen Sekundärantrieb des Antriebssystems antreibt, welcher eine Stellgrösse aufweist, über deren Einstellung die Leistung des Sekundärantriebs einstellbar ist, wobei auf Änderungen in der Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb durch Änderung der Stellgrösse des Sekundärantriebs reagiert wird, und wobei vorteilhafterweise die Kraftstoff-Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine auf Grundlage der Differenz zwischen einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, wobei vorteilhafterweise die eine zukünftige Leistungsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine anhand einer aktuellen und/oder zukünftigen Leistungsanforderung an den Sekundärantrieb geschätzt und zur Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine herangezogen wird.14. A method for controlling a drive system of a work machine, wherein the drive system comprises an internal combustion engine having at least one output via which the internal combustion engine drives a secondary drive of the drive system, which has a control variable, the adjustment of which the power of the secondary drive is adjustable, responding to changes in the power demand on the secondary drive by changing the manipulated variable of the secondary drive, and advantageously wherein the fuel injection quantity of the internal combustion engine is set based on the difference between a target speed and an actual speed, characterized wherein advantageously a future power demand on the internal combustion engine is estimated on the basis of a current and / or future power demand on the secondary drive and used to control the internal combustion engine.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Einsatz kommt.15. The method of claim 14, wherein a controller according to any one of claims 1 to 11 is used.