CN101277895B

CN101277895B - 车辆和用于在车辆中进行驱动调节的方法

Info

Publication number: CN101277895B
Application number: CN2006800367688A
Authority: CN
Inventors: M·赖兴施佩格尔
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2006-08-05
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-08-05
Also published as: DE502006004086D1; DE102005047580A1; CN101277895A; EP1943178B1; EP1943178A1; US20090254232A1; ATE434585T1; US8417398B2; DE102005047580B4; WO2007039009A1

Abstract

本发明涉及一种包括两个可调节的并可相互关联地驱动的电力驱动装置的车辆，其中，考虑第一驱动装置特别是主机驱动装置的转速和转矩以及第二驱动装置特别是辅机驱动装置的转矩，以确定用于所述第二驱动装置的转速预定值。

Description

车辆和用于在车辆中进行驱动调节的方法

技术领域

本发明涉及一种车辆和一种用于在车辆中进行驱动调节的方法。

背景技术

由DE 198 49 276 C2已知一种可在弯道上通行的货架运输车辆

Figure DEST_PATH_RE-GSB00000174237600011

发明内容

因此，本发明的目的在于，这样改进车辆，使得实现稳定的行驶性能。

根据本发明，所述目的通过具有下述特征的车辆和方法来实现。

本发明在所述车辆中的重要特征是，该车辆包括两个相连接以传输数据的驱动装置、以及至少两个分别由所述驱动装置驱动的轮子，

其中，第一驱动装置特别是主机驱动装置的转速和转矩或者取决于此或与之相关的参量的值可传输给第二驱动装置的调节器，

其中，用于第二驱动装置特别是辅机驱动装置的转速预定值可由调节器以这样的方式确定，即考虑

第一驱动装置的转速和转矩或者相应的取决于此或与之相关的参量的值，以及

第二驱动装置的转矩或者相应的取决于此或与之相关的参量的相应值。

特别是在本发明中可使用具有一下部驱动装置和一上部驱动装置的车辆，例如构造成高的货架操作器

或货架运输车辆

在本发明中可有利地使用特别高的结构形式。正是在这种应用中，稳定的行驶性能很重要，本发明的优点具有特别重要的意义。

如果驱动装置与本发明不同仅在转速同步的工作方式下运行，并且轮子设计成例如圆形的和由金属制成，也就是说可能具有滑转/打滑(Schlupf)，则可能会出现连接两个驱动装置的杆即连杆具有不能消除的、变化的倾斜角的情况。也可能会发生该杆的倾斜-振动。

而在本发明中有利的是，根据本发明的调节可减小或者甚至防止连接驱动装置的连杆的杆扭振/振动(Mastschwingung)。因为对于辅机驱动装置——例如车辆的上部驱动装置来说，主机驱动装置——例如亦即车辆下部驱动装置的转速和转矩是已知的。该辅机驱动装置自己的转矩对于其本身来说也是已知的。通过这种方式，该辅机装置也可确定辅机装置的转速，从而产生理想的力分配。当杠杆力臂亦即作用在重心上的转矩这样分配，使得连杆不发生扭转运动时，便得到了理想的力分配。

由辅机产生的力F1到重心的距离为H1，而由主机产生的力F2到重心的距离为H2。当基本上实现F1×H1＝F2×H2时，可避免扭振/旋转振动(Drehschwingung)和扭转。因此，行驶性能变得更稳定。

在本发明中，辅机相应地调整调节参量——理论转速，从而可尽可能好地实现上述方程。

使用电机作为驱动装置，该电机通过接入的变速机构驱动至少一个轮子。重要的还有，轮子不是齿轮或由于摩擦而无滑转地结合在运行面例如轨道等上的轮子，而是可以滑转的轮子。这种轮子例如在具有轨道的运输***中已知。这种设置不能可靠地阻止轮子空转/原地转动(Durchdrehen)。

作为取决于转矩的或与之相关的参量可使用电机的电机电流，该电机电流在可调节的驱动装置中对于调节方法总是已知的。转速可通过最终确定转速的调节方法或与电机相连接的角度传感器来确定。

在一有利的实施例中，驱动装置分别驱动至少一个可以滑转的轮子，特别是通过在轨道上运行的轮子产生推进力。在这里有利的是，轮子成本低廉，以及驱动装置已知的转速转化成可精确确定的周向速度。然而，接触点的轨道速度/路径速度(Bahngeschwindigkeit)在出现滑转时与该周向速度不同。所述轨道设置成例如用于可靠地引导车辆。这种轨道特别是可设置在车辆的上方和下方。然而，本发明也可用在具有不同布置——例如在车辆的右侧和左侧——的轨道的车辆中。但本发明也可用在无轨***中，在这种无轨***中可以滑转的轮子在运行面如底面、侧面或盖面上滚动。

在一有利的实施例中，调节器考虑第一驱动装置的转速和电机电流以及第二驱动装置的电机电流。在这里有利的是，第二驱动装置的转速可改变并可作为调节参量预先确定。后接的转速传感器便将第二驱动装置调节到该所希望的理论转速上。此时便产生了相应变化的转矩，基本上满足了上述的杠杆原理，因此不会引起扭转或扭转运动。

在一有利的实施例中，调节器是比例调节器即P调节器、PI(比例积分)调节器或PID(比例微分积分)调节器。在这里有利的是，可快速地简便地使用已知的结构简单的调节器。

在一有利的实施例中，将调节偏差输入给P调节器、PI调节器或PID调节器。用于第二驱动装置的理论转速预定值特别是可这样，使得在调节偏差消失时，各轮子的周向速度特别是还有各轮子接触点的轨道速度相等。在这里有利的是，在正确的杠杆原理的情况下，轮子实现了恰好同步的滚动。

在一有利的实施例中，该调节偏差是电机电流的加权差值，特别是根据下式(I_辅机_实际-c×I_主机_实际)，其中，I_辅机_实际是辅机驱动装置电机电流的实际值——对应于辅机驱动装置的转矩，c是这两个驱动装置的理论转矩比例的权值，I_主机_实际是主机驱动装置电机电流的实际值——对应于主机驱动装置的转矩。在这里有利的是，该权值可表示重心的位置，因而相应地可简便地确定并可预先设定。即使对于可改变的重心，所述的值c也可由该重心的位置数据算出。由已知质量的分布计算重心位置对于本领域技术人员来说是很容易的。因此，本发明甚至实现了所述参数可计算的预先设定(值)。但该参数c也可通过其它的方法或调节方法作为调节结果来确定。

在一有利的实施例中，驱动装置通过一连杆特别是刚性地连接。在这里有利的是，可产生大的力并且该布置形式的可调节性简便且不易产生振动。

在一有利的实施例中，轮子的轨迹彼此平行地隔开。在这里有利的是，轨道可用于具有轨道的结构形式中。特别是可使用金属轨道和金属轮子，也包括具有金属运行面的轮子。在这种情况下可产生滑转。但本发明正是在这种***中特别有利地起作用。

在一有利的实施例中，在运行期间重心可改变，并相应地匹配和/或改变这两个驱动装置的理论转矩比例的权值c。在这里有利的是，本发明可用在具有例如在高度上可移动的提升篮或运输篮的车辆中。因此，重心的高度也相应地改变。在本发明中，通过参数c考虑到驱动装置与重心相关的转矩分配。在此显然，每个驱动装置都产生推进力。重心可看作空间零向量，也即看作坐标原点。这样转矩由各驱动装置的推进力和推进力在作用点上的各位置矢量的叉积/矢量积得到。目标在于，实现自动消除所有作用在重心上的转矩的和。为此，相应地选择参数c。当重心在运行期间特别是在其高度上移动时，参数c便相应地改变，使得在重心上始终不作用合成的力矩。在这里，这样来实现调节，即，使该调节始终试图实现该目标。

在一有利的实施例中，车辆是货架运输车辆，特别是在轨道上被引导的货架运输车辆。在这里有利的是，这种货架操作器可在本发明中使用。因为这种货架操作器可能具有很高的杆，即连接车辆的上端和下端的连杆。由于高度很高，必须使用一个上部的驱动装置和一个下部的驱动装置。两个驱动装置分别驱动在轨道上运行且可以滑转的轮子。本发明可减小或者甚至防止原理上可能的杆扭振/振动。

在一有利的实施例中，设置有至少两个驱动装置以及至少两个分别由所述驱动装置驱动的轮子，

其中，第一驱动装置的转速和转矩或者取决于此或与之相关的参量的值可传输给第二驱动装置的调节器，

其中，由调节器确定用于第二驱动装置的转速预定值，

其中考虑

在这里有利的是，代替转矩也可使用电机电流作为参量。因为该电机电流与转矩紧密相关，并可方便且成本低廉地检测。代替转速也可检测角度，并通过差分用在调节器中。

在一有利的实施例中，调节方法的参数根据重心的位置改变。在这里有利的是，即使在大载荷运动进而重心显著移动的情况下也可减小或减弱杆的扭振。

附图标记列表

1 轮子

2 轮子

M 主机

S 辅机

P 重心

H1 距离

H2 距离

F1 力

F2 力

附图说明

现在根据附图对本发明进行详细说明。

具体实施方式

在图1中象征性示出了根据本发明的设备，该设备包括一个主机驱动装置和一个辅机驱动装置。二者通过一根连杆相连接并分别驱动可相对于运行面例如轨道滑转的轮子。

这里例如涉及一种货架运输车辆，其中主机驱动装置具有至少一个在铺设于地板上的轨道上运行的轮子。辅机驱动装置具有一个也能滑转的、在铺设在车辆上方的轨道上运行的轮子1。

轮子1或2的直径可以不同，也可在运行期间改变，例如由于不同强度的磨损。

如果轮子几何形状精确已知并且不存在滑转，则驱动装置M和S的同步运行会极其均匀地推动车辆，特别是所述杆即位于这两个驱动装置之间的连杆不会倾斜。然而，在可以滑转的轮子中，同步运行会引起倾斜的杆始终保持倾斜。此外还可能产生振动/扭振。

而在本发明中则计算驱动装置M和S的转矩需求。然后调整或影响转速，使得获得理想的力分配。在这里，由各驱动装置产生的关于重心P的力的杠杆力臂应相等。例如，应至少大致适用F1×H1＝F2×H2。因此，重心获得一个由杠杆原理得到的合力。根据本发明，避免了偏差并因而减小了扭振的危险。特别是避免了杆扭振的振幅增大/起振(Aufschaukeln)。力F1和F2由驱动装置产生，其中转矩作用在轮子上，而轮子产生力。

在本发明中，特别是确定各驱动装置的转矩或相关的参量如驱动装置在轨道方向上的力等等。例如，也可确定驱动装置的电机的电机电流。因为该电机电流是与转矩直接相关的参量，特别是在宽的范围内比例相关的参量。

辅机驱动装置的转速这样调整，使其与主机驱动装置的转速同步地运行，然而要加上一修正值。该值确定为辅机驱动装置和主机驱动装置的转矩的函数。

第一个简单的实现方案还包括一设置在辅机驱动装置中的调节器，该调节器获得主机驱动装置的转矩信息或电机电流信息，特别是通过通信媒介例如现场总线如CAN总线、Interbus或Profibus、Devicenet或Ethernet、或者无线数据传输***如蓝牙等。

调节器以下列方式确定辅机的理论转速：

N_辅机_理论＝K×N_主机_实际+b×(I_辅机_实际-c×I_主机_实际)

其中：

N_辅机_理论是辅机驱动装置的理论转速；

K是一个因子，在不存在调节偏差时，也就是说括号中的表达式为零时，该因子导致形成相同的回转速度；

N_主机_实际是主机驱动装置的实际转速；

b是比例调节器的比例值；

其中，I_辅机_实际是辅机驱动装置电机电流的实际值，它亦对应于辅机驱动装置的转矩；

c是这两个驱动装置的理论转矩比例的权值；

I_主机_实际是主机驱动装置电机电流的实际值，它亦对应于主机驱动装置的转矩。

车辆的重心P位于恒定高度H2处。

在根据本发明的其它实施例中，可代替或附加于该比例元件，加装其它的元件，如积分元件或差分元件。也可有效地加装先导控制装置。

在根据本发明的其它实施例中，对电流测量值进行滤波，特别是通过PT1元件，也即进行低通滤波。

在根据本发明的其它实施例中，根据包括待运输负载的提升篮或运输篮的位置的不同，重心位于不同高度处。因而距离H1和H2不是恒定的。重心的位置便可通过值c相应的改变来考虑。因此，值c设置成与可变的重心位置相匹配。

在根据本发明的其它实施例中，这也可通过电子电路来实现。该电子电路也可设有相应的传感器。

本发明的通用优点在于，可省却倾斜传感器。

在根据本发明的其它实施例中，存在多于两个驱动装置，其中本领域技术人员可相应地扩展该原理，因而可确定辅机驱动装置的理论转速。

在根据本发明的其它实施例中，输出转矩的减去了摩擦力矩的实际值作为驱动转矩用于根据本发明的方法中。特别地，在其它实施例中，电机电流对应于电机的输出转矩，并在其调节方法中被调节器用作与转矩相对应的参量。在这里，考虑计算出的摩擦力矩。该摩擦力矩不仅包括后接的变速机构的损失，而且包括相关制动器的制动力矩以及在轨道上被驱动的轮子的旋转运动转换时、特别是滑转时的摩擦力矩。相应地匹配所述的参数c。

在根据本发明的其它实施例中，该摩擦力矩事先在试验过程中也即在启动根据本发明的方法之前计算出。这也可称为学习行驶。以这种方式可特别好地事先确定参数c。

在根据本发明的其它实施例中，参数c在车辆行驶时一直改变，因此找出最优的值。在这里，使杆振动和倾角最小化用作优化准则。

Claims

1.一种包括两个相连接以传输数据的驱动装置、以及至少两个分别由所述驱动装置驱动的轮子的车辆，其特征在于，

第一驱动装置的转速和转矩或者取决于所述转速和转矩或与所述转速和转矩相关的参量的值可传输给第二驱动装置的调节器，

其中，用于第二驱动装置的转速预定值可由调节器以这样的方式确定，即考虑

所述第一驱动装置的转速和转矩或者相应的取决于该转速和转矩或与该转速和转矩相关的参量的值，以及

所述第二驱动装置的转矩或者相应的取决于该转矩或与该转矩相关的参量的相应值。

2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述第一驱动装置是主机驱动装置。

3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述第二驱动装置是辅机驱动装置。

4.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述驱动装置分别驱动至少一个可以滑转的轮子。

5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述驱动装置分别通过在轨道上运行的轮子产生推进。

6.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述调节器考虑所述第一驱动装置的转速和电机电流以及所述第二驱动装置的电机电流。

7.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述调节器是比例调节器即P调节器或PI调节器或PID调节器。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，给所述P调节器、PI调节器或PID调节器输入调节偏差。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，用于所述第二驱动装置的理论转速预定值使在所述调节偏差消失时各轮子的周向速度相等。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述用于第二驱动装置的理论转速预定值使在所述调节偏差消失时各轮子接触点的轨道速度相等。

11.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述调节偏差是电机电流的加权差值。

12.根据权利要求11所述的车辆，其特征在于，所述第一驱动装置是主机驱动装置，所述第二驱动装置是辅机驱动装置，所述电机电流的加权差值的形式为(I_辅机_实际-c×I_主机_实际)，其中，I_辅机_实际是所述辅机驱动装置的电机电流的实际值，c是所述两个驱动装置的理论转矩比例的权值，I_主机_实际是所述主机驱动装置的电机电流的实际值。

13.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述驱动装置通过连杆相连接。

14.根据权利要求13所述的车辆，其特征在于，所述驱动装置通过连杆刚性连接。

15.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述轮子的轨迹彼此平行地隔开。

16.根据权利要求15所述的车辆，其特征在于，在具有轨道的结构形式中，所述轮子的轨迹彼此平行地隔开。

17.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述轮子具有金属运行面。

18.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，在运行期间车辆的重心可改变，相应地匹配和/或改变所述两个驱动装置的理论转矩比例的权值c。

19.根据上述权利要求中至少一项所述的车辆，其特征在于，所述车辆是货架运输车辆。

20.根据权利要求19所述的车辆，其特征在于，所述车辆是在轨道上被引导的货架运输车辆。

21.一种车辆的驱动调节方法，其特征在于，设有至少两个驱动装置以及至少两个分别由所述驱动装置驱动的轮子，

其中，第一驱动装置的转速和转矩或者取决于该转速和转矩或与该转速和转矩相关的参量的值可传输给第二驱动装置的调节器，

其中，用于第二驱动装置的转速预定值由所述调节器确定，

其中考虑

22.根据权利要求21所述的驱动调节方法，其特征在于，根据车辆的重心的位置改变所述第一驱动装置与第二驱动装置的理论转矩比例的权值。