DE102011120307A1 - Method for setting target rotational speed of drive engine of hydrostatic drive system of e.g. forklift, involves specifying target rotational speed of prime mover in response to power requirement value - Google Patents

Method for setting target rotational speed of drive engine of hydrostatic drive system of e.g. forklift, involves specifying target rotational speed of prime mover in response to power requirement value Download PDF

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Tobias Müller
Michael Brand
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Abstract

The method involves converting actual driving rotational speed (nD-ist) to an actual output speed (nA-ist) by hydrostatic power unit. The target rotational speed of prime mover (2) is specified in response to power requirement value, where base portion of target rotational speed is not dependent on power requirement value and the rise portion of target rotational speed is dependent on the power requirement value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorgeben einer Soll-Drehzahl einer Antriebsmaschine eines hydrostatischen Antriebssystems sowie eine Recheneinheit zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for specifying a target rotational speed of a drive machine of a hydrostatic drive system and to a computing unit for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft hydrostatische Antriebssysteme, wie z. B. als mobile Arbeitsmaschinen ausgebildete Fahrzeuge (z. B. Bagger, Mobilkräne, Umschlaggeräte, Kommunalfahrzeuge, Kompaktlader, Gabelstapler, Flugfeldschlepper etc.), bei denen eine hydrostatische Antriebseinheit von einer Antriebsmaschine, üblicherweise einem Verbrennungsmotor, bspw. Dieselmotor, angetrieben wird. Die hydrostatische Antriebseinheit umfasst üblicherweise eine oder mehrere von der Antriebsmaschine angetriebene Hydraulikpumpen und einen oder mehrere damit (z. B. in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf) verbundene Hydraulikmotoren (für rotatorische Bewegungen) sowie ggf. Hydraulikzylinder (für lineare Bewegungen) und ggf. Ventile u. ä. zur Ansteuerung der Verbraucher. Im Fahr- bzw. Beschleunigungsbetrieb treibt der Hydraulikmotor ein oder mehrere Räder an und wird dabei selbst von der Hydraulikpumpe angetrieben.The invention relates to hydrostatic drive systems, such. B. as mobile machines trained vehicles (eg., Excavators, mobile cranes, handling equipment, municipal vehicles, skid steer loaders, forklifts, airfield tractors, etc.), in which a hydrostatic drive unit of a prime mover, usually an internal combustion engine, eg., Diesel engine is driven. The hydrostatic drive unit usually comprises one or more hydraulic pumps driven by the drive machine and one or more hydraulic motors connected thereto (for example in a closed hydraulic circuit) (for rotary movements) and optionally hydraulic cylinders (for linear movements) and possibly valves and the like , Ä. For controlling the consumer. During driving or acceleration operation, the hydraulic motor drives one or more wheels and is itself driven by the hydraulic pump.

Es ist möglich, bei solchen Antriebssystemen aus einer Stellung eines Eingabegeräts (Pedal- oder Joystickstellung) direkt eine Soll-Drehzahl für den Verbrennungsmotor abzuleiten. In einfacher Ausgestaltung kann dazu eine Leerlaufautomatik eingesetzt werden, die bei Nicht-Betätigung des Eingabegeräts als Soll-Drehzahl eine niedrige Leerlaufdrehzahl vorgibt und bei Betätigung des Eingabegeräts eine feste höhere Soll-Arbeitsdrehzahl vorgibt. Diese Lösung ist insbesondere hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs nachteilig, da die Arbeitsdrehzahl nicht an den tatsächlichen Leistungsbedarf angepasst ist.It is possible in such drive systems from a position of an input device (pedal or Joystickstellung) directly derive a target speed for the engine. In a simple embodiment, an automatic idling can be used, which specifies a low idle speed when the input device is not operated as a setpoint speed and predetermines a fixed higher setpoint working speed when the input device is actuated. This solution is particularly disadvantageous in terms of fuel consumption, since the working speed is not adapted to the actual power requirement.

Ferner ist es möglich, eine variable Soll-Arbeitsdrehzahl in Abhängigkeit von der Betätigung der Eingabegeräte vorzugeben. Dieser proportionale Ansatz ist jedoch ebenfalls insbesondere in Bezug auf Kraftstoffverbrauch nachteilig. Üblicherweise liegt nämlich das Verbrauchsminimum von z. B. Dieselmotoren bei mittleren Drehzahlen nahe dem maximalen Drehmoment. Für die Verbrauchsoptimierung (sog. ”ECO-Betrieb”) ist daher eine Reduzierung der Drehzahl der Antriebsmaschine sinnvoll. Dies kann jedoch dazu führen, dass keine ausreichende Dynamik zum Erfüllen kurzfristiger Leistungsanforderungen (z. B. Beschleunigung, Bergfahrt u. ä.) vorhanden ist.Further, it is possible to specify a variable target working speed depending on the operation of the input devices. However, this proportional approach is also disadvantageous, especially with regard to fuel consumption. Usually, namely, the consumption minimum of z. B. diesel engines at average speeds close to the maximum torque. For consumption optimization (so-called "ECO mode"), it is therefore advisable to reduce the speed of the prime mover. However, this may result in insufficient dynamics to meet short-term power requirements (eg, acceleration, up-hill travel, and the like).

Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit anzugeben, um ein hydrostatisches Antriebssystem effizient und dennoch ausreichend dynamisch zu betreiben.It is therefore desirable to provide a way to operate a hydrostatic drive system efficiently yet sufficiently dynamically.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Vorgeben einer Soll-Drehzahl einer Antriebsmaschine eines hydrostatischen Antriebssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for specifying a setpoint speed of a drive machine of a hydrostatic drive system with the features of patent claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung gibt eine Möglichkeit an, um ein hydrostatisches Antriebssystem effizient und dennoch ausreichend dynamisch zu betreiben. Die Erfindung ermöglicht diesen vorteilhaften Betrieb für im Wesentlichen den gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich. Die Erfindung lässt sich auch besonders einfach in existierende Systeme implementieren.The invention provides a way to efficiently and yet dynamically operate a hydrostatic drive system. The invention enables this advantageous operation for substantially the entire vehicle speed range. The invention is also particularly easy to implement in existing systems.

Die Erfindung bedient sich einer Vorgabe der Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine, die eine aktuelle Leistungsanforderung in Form eines Leistungsanforderungswerts berücksichtigt. Die Antriebsmaschine wird dann in Reaktion auf die Leistungsanforderung betrieben.The invention uses a specification of the target rotational speed of the prime mover, which takes into account a current power requirement in the form of a power requirement value. The prime mover is then operated in response to the power demand.

Ein Leistungsanforderungswert kann vorzugsweise eine Differenz zwischen Soll-Abtriebsdrehzahl und Ist-Abtriebsdrehzahl sein. Hierdurch wird eine ”fehlende” Leistung besonders einfach und dennoch genau charakterisiert. Je größer die Differenz zwischen Soll-Abtriebsdrehzahl und Ist-Abtriebsdrehzahl, desto weniger erscheint die momentane Leistung ausreichend zum Erfüllen der Leistungsanforderungen. Daher wird die momentane Leistung durch Erhöhung der Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine ebenfalls erhöht.A power request value may preferably be a difference between the target output speed and the actual output speed. As a result, a "missing" performance is particularly simple and yet accurately characterized. The greater the difference between the target output speed and the actual output speed, the less the instantaneous power appears sufficient to meet the power requirements. Therefore, the instantaneous power is also increased by increasing the target speed of the prime mover.

Erfindungsgemäß setzt sich die Soll-Drehzahl aus einem Basisanteil, der übliche Leistungsanforderungen abdeckt, und einem Erhöhungsanteil, der kurzfristige Leistungsengpässe abdeckt, zusammen. Der Basisanteil kann insbesondere unter Verbrauchsgesichtspunkten gewählt sein, um einen ECO-Betrieb bereitzustellen. Ein solcher Basisanteil zeichnet sich durch eine reduzierte Drehzahl aus. Die Vorgabe des Basisanteils erfolgt zweckmäßigerweise anhand eines Drehmoment/Leistung/Drehzahl-Kennfeldes des Motors, so dass Leistungsanforderungen im üblichen Rahmen (Arbeitseinsatz, Geradeausfahrt, leichte Bergfahrt usw.) erfüllt werden können.According to the invention, the setpoint speed is composed of a basic part covering normal performance requirements and an increasing part covering short-term performance bottlenecks. The base portion may, in particular, be selected from a consumption point of view in order to provide ECO operation. Such a base share is characterized by a reduced speed. The specification of the base portion is expediently based on a torque / power / speed characteristic diagram of the engine, so that power requirements in the usual framework (labor input, straight ahead, easy uphill travel, etc.) can be met.

Eine Vorgabe der Soll-Drehzahl unter Berücksichtigung des Leistungsanforderungswerts kann besonders einfach durch Verwendung eines Regelglieds mit Proportionalanteil, wie z. B. eines P-Glieds, PI-Glieds, PID-Glieds usw. erfolgen. Dies ermöglicht eine besonders einfache Umsetzung.Specification of the target speed in consideration of the power request value can be particularly easily by using a Control element with proportional component, such. As a P-member, PI member, PID member, etc. take place. This allows a particularly simple implementation.

Um Verbrauchsgesichtspunkte auch bei kurzfristigen Leistungsengpässen noch zu berücksichtigen, kann ein oberer Soll-Drehzahlgrenzwert vorgegeben werden, der die insgesamt vorzugebende Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine begrenzt. Eine Begrenzung des Erhöhungsanteils bzw. des entsprechenden Regelglieds nach oben ist ebenfalls vorteilhaft, um einen sog. Wind-Up zu vermeiden, insbesondere wenn integrale Anteile enthalten sind. (Da die Stellgröße, d. h. die Drehzahl der Antriebsmaschine, durch die Regelstrecke nach oben begrenzt ist, kann ansonsten eine Totzeit entstehen, bis ein übergelaufener Regler wieder zurückgelaufen ist.)In order to take account of consumption aspects even in the case of short-term performance bottlenecks, an upper setpoint speed limit value can be specified which limits the total setpoint speed of the drive machine to be specified. A limitation of the increase portion or of the corresponding control element upward is also advantageous in order to avoid a so-called wind-up, in particular if integral portions are included. (Since the manipulated variable, that is to say the rotational speed of the prime mover, is limited by the controlled system upwards, otherwise a dead time can arise until an overflowed regulator has run back again.)

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. eine Steuereinrichtung für eine hydrostatische Antriebseinheit, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, for. As a control device for a hydrostatic drive unit is, in particular programmatically, adapted to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the invention in the form of software is advantageous because this allows very low cost, especially if an executing processing unit is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for the provision of the computer program are in particular floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. a. m. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Figurenbeschreibungfigure description

1 zeigt schematisch ein Antriebssystem, wie es der Erfindung zugrunde liegen kann. 1 schematically shows a drive system, as the invention may be based.

2 zeigt eine beispielhafte Abhängigkeit eines Basisanteiles einer Soll-Drehzahlvorgabe von einer Stellung eines Eingabegeräts. 2 shows an exemplary dependence of a base portion of a target speed command from a position of an input device.

3 zeigt einen Verlauf verschiedener Drehzahlen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a course of different speeds according to a preferred embodiment of the invention.

4 zeigt ein Steuerungsschema zur Implementierung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 4 shows a control scheme for implementing a preferred embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist ein Antriebssystem, wie es der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen kann, schematisch dargestellt und insgesamt mit 1 bezeichnet. Das Antriebssystem 1, bspw. eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Kommunalfahrzeug, ein Gabelstapler oder ein Flugfeldschlepper, weist hier als Antriebsmaschine einen Verbrennungsmotor 2 auf, der als Dieselmotor ausgeführt ist und eine hydrostatische Antriebseinheit 3 mit einer Antriebsdrehzahl nD_ist antreibt. Der Verbrennungsmotor 2 ist hierzu über eine Triebwelle 4 mit einer verstellbar ausgeführten Hydraulikpumpe 5, bspw. einer Axialkolbenpumpe, verbunden. Die verstellbare Hydraulikpumpe 5 ist mit einem ebenfalls verstellbar ausgeführten Hydraulikmotor 6, bspw. einem Axialkolbenmotor, über eine erste Arbeitsleitung 7 und eine zweite Arbeitsleitung 8 in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf verbunden. Die hydrostatische Antriebseinheit 3 dient als Fahrantrieb der mobilen Arbeitsmaschine 1. Der verstellbare Hydraulikmotor 6 der hydrostatischen Antriebseinheit 3 ist dazu über eine zweite Triebwelle 9 mit einem angetriebenen Rad 10 oder einer Achse der mobilen Arbeitsmaschine verbunden. Die Drehzahl der Treibwelle 9 wird im Rahmen der Erfindung als Ist-Abtriebsdrehzahl nA_ist bezeichnet.In 1 is a drive system, as can be based on the present invention, shown schematically and in total with 1 designated. The drive system 1 , For example, a mobile work machine, in particular a municipal vehicle, a forklift or an airfield tractor, here has an internal combustion engine as a prime mover 2 on, which is designed as a diesel engine and a hydrostatic drive unit 3 with a drive speed n D_act drives. The internal combustion engine 2 is this about a drive shaft 4 with an adjustable hydraulic pump 5 , For example, an axial piston pump, connected. The adjustable hydraulic pump 5 is equipped with a hydraulically adjustable hydraulic motor 6 , For example, an axial piston motor, via a first working line 7 and a second working line 8th connected in a closed hydraulic circuit. The hydrostatic drive unit 3 serves as travel drive of the mobile work machine 1 , The adjustable hydraulic motor 6 the hydrostatic drive unit 3 is about a second drive shaft 9 with a driven wheel 10 or an axis of the mobile work machine connected. The speed of the drive shaft 9 is referred to in the context of the invention as actual output speed n A_ist .

Zusätzlich zu einem Fahrantrieb verfügt eine mobile Arbeitsmaschine üblicherweise zumindest über eine Arbeitshydraulik (nicht gezeigt), bei der dieselbe oder eine weitere Hydraulikpumpe zur Versorgung wenigstens eines Hydraulikzylinders und/oder Hydraulikmotors eingesetzt wird. Üblicherweise sind auch Ventile zur Ansteuerung der Verbraucher vorhanden.In addition to a travel drive, a mobile work machine usually has at least one working hydraulics (not shown) in which the same or another hydraulic pump is used to supply at least one hydraulic cylinder and / or hydraulic motor. Usually, valves for controlling the consumers are also available.

Zur Vorgabe der Fahrtrichtung sowie der Fahrgeschwindigkeit dienen Eingabegeräte, bspw. ein Fahrpedal 11, über das ein Steuersignal von einem Bediener der Arbeitsmaschine erzeugt wird. Im vorliegenden Beispiel ist das Fahrpedal 11 über einen Bus 17, insbesondere einen CAN-Bus, mit einer Steuergerät 16 verbunden, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens programmtechnisch eingerichtet ist.To specify the direction of travel and the driving speed are input devices, eg. An accelerator pedal 11 via which a control signal is generated by an operator of the work machine. In the present example, the accelerator pedal 11 over a bus 17 , in particular a CAN bus, with a control unit 16 connected, which is set up to carry out a method according to the invention programmatically.

Zur Einstellung eines Betriebspunkts des Verbrennungsmotors 2, hier der Dieseldrehzahl, wird bspw. eine Einspritzpumpe 13 durch das Steuergerät 16 angesteuert. Hierzu wird ein entsprechendes Signal über die Busleitung 17 von dem Steuergerät 16 an die Einspritzpumpe 13 übermittelt. Die Vorgabe der Soll-Drehzahl nD_soll für den Verbrennungsmotor 2 erfolgt vorzugsweise anhand eines Verfahrens, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 erläutert wird.For setting an operating point of the internal combustion engine 2 , here the diesel speed is, for example, an injection pump 13 through the control unit 16 driven. For this purpose, a corresponding signal via the bus line 17 from the controller 16 to the injection pump 13 transmitted. The specification of the target speed n D_soll for the internal combustion engine 2 is preferably carried out by a method as described below with reference to the 2 to 4 is explained.

Da Hydraulikpumpe 5 und Hydraulikmotor 6, wie erwähnt, verstellbar ausgeführt sind, weist die hydrostatische Antriebseinheit Verstellvorrichtungen 14 und 15 auf, die das Fördervolumen der verstellbaren Hydraulikpumpe 5 bzw. das Schluckvolumen des verstellbaren Hydraulikmotors 6 so einstellen, dass die Ist-Drehzahl nD_ist der Triebwelle 4 in eine dem Fahrwunsch entsprechende Drehzahl nA_ist der zweiten Triebwelle 9 umgesetzt wird. Die Verstellvorrichtungen 14 und 15 sind ebenfalls mit dem Steuergerät 16 zur Ansteuerung verbunden, bspw. mit einer Endstufe des Steuergeräts. Es ist jedoch auch eine Bus-Verbindung zwischen Steuergerät 16 und Verstellvorrichtungen 14, 15 möglich.Because hydraulic pump 5 and hydraulic motor 6 , as mentioned, are designed to be adjustable, the hydrostatic drive unit has adjusting devices 14 and 15 on, the volume of the adjustable hydraulic pump 5 or the displacement of the adjustable hydraulic motor 6 set so that the actual speed n D_ist the drive shaft 4 in a driving speed corresponding speed n A_ist the second drive shaft 9 is implemented. The adjusting devices 14 and 15 are also with the control unit 16 connected to the control, for example. With an output stage of the control unit. However, it is also a bus connection between the controller 16 and adjusting devices 14 . 15 possible.

Es ist auch bekannt, das Schluckvolumen des Hydraulikmotors in Abhängigkeit von einem Hydraulikdruck (Druckdifferenz zwischen den Arbeitsleitungen 7 und 8) vorzugeben. Dies wird beispielsweise realisiert, indem der Hydraulikdruck erfasst und bei Erreichen eines bestimmten Drucksollwerts das Schluckvolumen des Hydraulikmotors mit steigendem Betriebsdruck erhöht wird (sog. HA-Verstellung).It is also known, the displacement of the hydraulic motor in response to a hydraulic pressure (pressure difference between the working lines 7 and 8th ) pretend. This is realized, for example, by detecting the hydraulic pressure and, upon reaching a certain desired pressure value, increasing the displacement of the hydraulic motor with increasing operating pressure (so-called HA adjustment).

In 2 ist ein beispielhafter Zusammenhang 201 eines Basisanteils einer Soll-Drehzahl nD_soll gegen eine Stellung eines Eingabegerätes, beispielsweise eines Fahrpedals 11, in Prozent aufgetragen. Der Basisanteil 201 wird so vorgegeben, dass ein möglichst effizienter Betrieb des hydrostatischen Antriebssystems möglich ist. Dafür soll der Verbrennungsmotor 2 möglichst im Wirkungsgradoptimum betrieben werden. Üblicherweise liegt das Verbrauchsminimum von Verbrennungsmotoren, wie z. B. Dieselmotoren, bei mittleren Drehzahlen nahe dem maximalen Drehmoment. In der Folge wird der Basisanteil 201 so vorgegeben, dass er gegenüber einem rein proportionalen Verlauf 200 zu einer reduzierten Soll-Drehzahl führt. Für die Vorgabe des Basisanteils ist ein stückweise linearer Verlauf vorteilhaft, wobei einer oder mehrere Stellungsschwellwerte s0, s1 usw. und zugehörige Drehzahlvorgaben n0, n1 usw. vorgegeben werden, welche Stützstellen der Kennlinie definieren. Beispielsweise können für Dieselmotoren Stützstellen von 60% und 1.200 min–1 sowie 100% und 1.800 min–1 vorgegeben werden. Die Werte orientieren sich zweckmäßigerweise an einer Leerlaufdrehzahl sowie einer maximalen ECO-Drehzahl. Vorteilhaft ist, wie gezeigt, ein Anstieg über das Drehmomentmaximum hinaus und ein anschließend eher flacher Verlauf.In 2 is an exemplary context 201 a base portion of a target speed n D_soll against a position of an input device, such as an accelerator pedal 11 , in percent. The base share 201 is specified so that the most efficient operation of the hydrostatic drive system is possible. For this purpose, the internal combustion engine 2 be operated as optimal as possible in the optimum efficiency. Usually, the consumption minimum of internal combustion engines, such as. B. diesel engines, at medium speeds close to the maximum torque. As a result, the base share 201 so given that he compared to a purely proportional course 200 leads to a reduced setpoint speed. For the specification of the base portion a piecewise linear course is advantageous, wherein one or more position thresholds s 0 , s 1 , etc. and associated speed specifications n 0 , n 1 , etc. are specified, which define support points of the characteristic. For example, can be specified for diesel engines supporting points of 60% and 1.200 min -1, and 100% and 1800 min -1. The values are expediently based on an idling speed and a maximum ECO speed. It is advantageous, as shown, an increase beyond the maximum torque and a subsequent rather flat course.

In 3 sind die Verläufe unterschiedlicher Drehzahlen gegen die Zeit t gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ein Graph 301 entspricht einem Basisanteil der Soll-Drehzahl nD_soll der Antriebsmaschine, ein Graph 302 entspricht einem Erhöhungsanteil der Soll-Drehzahl nD_soll der Antriebsmaschine, ein Graph 303 entspricht der Soll-Drehzahl nD_soll der Antriebsmaschine, welches sich aus dem Basisanteil und dem Erhöhungsanteil zusammensetzt. Ein Graph 304 entspricht einer Soll-Abtriebsdrehzahl nA_soll und ein Graph 305 entspricht einer Ist-Abtriebsdrehzahl nA_ist.In 3 the curves of different speeds against the time t are shown according to a preferred embodiment of the invention. A graph 301 corresponds to a base portion of the target speed n D_soll of the prime mover , a graph 302 corresponds to an increase proportion of the target rotational speed n D_soll of the prime mover , a graph 303 corresponds to the target speed n D_soll the prime mover , which is composed of the base portion and the increase rate. A graph 304 corresponds to a target output speed n A_soll and a graph 305 corresponds to an actual output speed n A_act .

Bis zu einem Zeitpunkt t0 befindet sich die hydrostatische Antriebseinheit 1 im Stillstand. Die beteiligten Soll- und Ist-Drehzahlen sind entsprechend Null. Zum Zeitpunkt t0 setzt der Fahrer die hydrostatische Antriebseinheit in Bewegung, indem er beispielsweise das Fahrpedal 11 betätigt. Mit der Fahrpedalstellung steht die Soll-Abtriebsdrehzahl 304 in Zusammenhang, wobei vorzugsweise eine mögliche Fahrzeugdynamik berücksichtigt wird. So kann anstelle einer direkten Proportionalität zwischen Pedalstellung und Soll-Abtriebsdrehzahl bspw. ein proportionales Übertragungsverhalten mit Verzögerung (bspw. ein PT1-Verhalten) zweckmäßig sein.Until a time t 0 , the hydrostatic drive unit 1 is at a standstill. The involved set and actual speeds are correspondingly zero. At time t 0 , the driver sets the hydrostatic drive unit in motion by, for example, the accelerator pedal 11 actuated. With the accelerator pedal position is the target output speed 304 in connection, wherein preferably a possible vehicle dynamics is taken into account. Thus, instead of a direct proportionality between pedal position and target output speed, for example, a proportional transmission behavior with delay (for example, a PT1 behavior) may be expedient.

Mit der Fahrpedalstellung steht auch der Basisanteil 301 in Zusammenhang, beispielsweise gemäß 2. Der Basisanteil 301 wird um den Erhöhungsanteil 302 erhöht, so dass sich insgesamt ein Verlauf 303 für die Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine ergibt. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 erläutert wird, ergibt sich der Erhöhungsanteil 302 aus einem Leistungsanforderungswert.With the accelerator pedal position is also the base portion 301 in context, for example according to 2 , The base share 301 becomes the increase percentage 302 increased, so that overall a course 303 for the target speed of the engine results. As explained below with reference to 4 is explained, the increase rate results 302 from a power request value.

Ein bevorzugtes Steuerungsschema für die Vorgabe der Soll-Drehzahl nD_soll der Antriebsmaschine ist in 4 dargestellt. Die den Elementen aus 3 entsprechenden Elemente sind mit einem um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.A preferred control scheme for setting the target speed n D_soll of the prime mover is in 4 shown. Which the elements out 3 corresponding elements are provided with a reference number increased by 100.

Bei der Vorgabe der Soll-Drehzahl nD_soll der Antriebsmaschine wird der Erhöhungsanteil 402 mit dem Basisanteil 401 zur Soll-Drehzahl 403 zusammengefasst.In the specification of the target speed n D_soll the prime mover is the increase rate 402 with the base share 401 to the target speed 403 summarized.

Der Erhöhungsanteil 402 ergibt sich aus einem Leistungsanforderungswert 406, der sich gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform als Differenz zwischen der Soll-Abtriebsdrehzahl 404 und der Ist-Abtriebsdrehzahl 405 ergibt. Dieser Leistungsanforderungswert 406 wird über ein Proportionalglied 410 geführt, in welchem unter Verwendung einer Proportionalverstärkung KP ein Ausgangswert berechnet wird. Gemäß der dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Ausgangswert des Proportionalglieds begrenzt, woraus sich der Erhöhungsanteil 402 ergibt.The increase share 402 results from a power request value 406 according to the illustrated preferred embodiment, as the difference between the target output speed 404 and the actual output speed 405 results. This power request value 406 is via a proportional link 410 in which an output value is calculated using a proportional gain K P. According to the illustrated, particularly preferred embodiment, the output value of the proportional element is limited, resulting in the increase proportion 402 results.

In die Begrenzung geht als Grenzwert eine Differenz zwischen einem oberen Soll-Drehzahlgrenzwert 412 und dem aktuellen Basisanteil 401 ein, so dass die Soll-Drehzahl 403 den oberen Soll-Drehzahlgrenzwert 412 nicht übersteigt. Die Begrenzung kann eine Begrenzung des Reglerausgangs und/oder eine Begrenzung eines oder mehrerer Regleranteile (z. B. Proportionalanteil, Integralanteil usw.).The limit is a difference between an upper setpoint speed limit value 412 and the current base share 401 a, so that the target speed 403 the upper setpoint speed limit 412 does not exceed. The limitation may be a limitation of the controller output and / or a limitation of one or more controller components (eg proportional component, integral component, etc.).

Wird statt des hier dargestellten P-Glieds ein anderes Glied eingesetzt, welches neben dem Proportionalanteil bspw. noch einen Integralanteil hat, wird die Begrenzung zweckmäßigerweise regleranteilsseitig als sog. Anti-Wind-Up ausgeführt, so dass insbesondere der Integralanteil im Regler selbst begrenzt wird.If, instead of the P-element shown here, another element is used which, in addition to the proportional component, for example, still has an integral component, the limitation is expediently carried out on the control-element side as a so-called anti-wind-up, so that in particular the integral component in the controller itself is limited.

Die Erfindung ermöglicht einen besonders verbrauchsarmen und dennoch dynamischen Betrieb einer hydrostatischen Antriebseinheit.The invention enables a particularly low-consumption, yet dynamic operation of a hydrostatic drive unit.

Claims (13)

Verfahren zum Vorgeben einer Soll-Drehzahl (303; 403) einer Antriebsmaschine (2) eines hydrostatischen Antriebssystems (1) aufweisend zumindest die Antriebsmaschine (2), welche eine Ist-Antriebsdrehzahl (nD_ist) bereitstellt, und eine hydrostatische Antriebseinheit (3), welche die Ist-Antriebsdrehzahl (nD_ist) in eine Ist-Abtriebsdrehzahl (nA_ist; 305; 405) umsetzt, wobei die Soll-Drehzahl (303; 403) der Antriebsmaschine (2) in Abhängigkeit von einem Leistungsanforderungswert (406) vorgegeben wird, wobei die Soll-Drehzahl (303; 403) einen Basisanteil (201; 301; 401) aufweist, der nicht von dem Leistungsanforderungswert (406) abhängt, und einen Erhöhungsanteil (302; 402) aufweist, der von dem Leistungsanforderungswert (406) abhängt.Method for specifying a target speed ( 303 ; 403 ) an engine ( 2 ) of a hydrostatic drive system ( 1 ) comprising at least the prime mover ( 2 ), which provides an actual drive speed (n D_act ), and a hydrostatic drive unit ( 3 ), which converts the actual drive speed (n D_act ) into an actual output speed (n A_act ; 305 ; 405 ), wherein the setpoint speed ( 303 ; 403 ) of the prime mover ( 2 ) in response to a power request value ( 406 ), wherein the setpoint speed ( 303 ; 403 ) a base share ( 201 ; 301 ; 401 ) that does not depend on the power request value ( 406 ), and an increase ( 302 ; 402 ), which depends on the power request value ( 406 ) depends. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Leistungsanforderungswert (406) von einer Soll-Abtriebsdrehzahl (304; 404) und/oder der Ist-Abtriebsdrehzahl (nA_ist; 305; 405) abhängt.The method of claim 1, wherein the power request value ( 406 ) from a target output speed ( 304 ; 404 ) and / or the actual output speed (n A_ist ; 305 ; 405 ) depends. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abhängigkeit von dem Leistungsanforderungswert (406) eine Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer Soll-Abtriebsdrehzahl (304; 404) und einer Ist-Abtriebsdrehzahl (nA_ist; 305; 405) umfasst.Method according to claim 1 or 2, wherein the dependence on the power requirement value ( 406 ) a dependence on a difference between a target output speed ( 304 ; 404 ) and an actual output speed (n A_ist ; 305 ; 405 ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Soll-Drehzahl (303; 403) der Antriebsmaschine (2) so vorgegeben wird, dass sie einen vorgegebenen, oberen Soll-Drehzahlgrenzwert (412) nicht übersteigt.Method according to one of the preceding claims, wherein the setpoint speed ( 303 ; 403 ) of the prime mover ( 2 ) is set to a predetermined, upper target speed limit ( 412 ) does not exceed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Erhöhungsanteil (302; 402) nach oben begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the increase proportion ( 302 ; 402 ) is limited to the top. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Basisanteil (201; 301; 401) eine Abhängigkeit der Soll-Drehzahl (303; 403) der Antriebsmaschine (2) von einer Stellung eines Eingabegeräts (11), vorzugsweise von einer Pedalstellung, umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the base portion ( 201 ; 301 ; 401 ) a dependence of the target speed ( 303 ; 403 ) of the prime mover ( 2 ) from a position of an input device ( 11 ), preferably from a pedal position. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Abhängigkeit des Basisanteils (201; 301; 401) von der Stellung der Eingabeeinheit (11) unter Verbrauchsreduzierungsgesichtspunkten vorgegeben wird.Method according to claim 6, wherein the dependence of the base share ( 201 ; 301 ; 401 ) from the position of the input unit ( 11 ) is specified under consumption reduction considerations. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Abhängigkeit des Basisanteils (201; 301; 401) von der Stellung der Eingabeeinheit (11) als Kennlinie (201), vorzugsweise mit Stützstellen, vorgegeben wird.Method according to claim 6 or 7, wherein the dependence of the base component ( 201 ; 301 ; 401 ) from the position of the input unit ( 11 ) as a characteristic ( 201 ), preferably with interpolation points. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Erhöhungsanteil (302; 402) unter Verwendung eines proportionalen Regelglieds (410) aus dem Leistungsanforderungswert (406) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the increase proportion ( 302 ; 402 ) using a proportional control element ( 410 ) from the power request value ( 406 ) is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Übersetzungsverhältnis der hydrostatischen Antriebseinheit (3) in Abhängigkeit von der Soll-Drehzahl (303; 403) der Antriebsmaschine (2) vorgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the transmission ratio of the hydrostatic drive unit ( 3 ) as a function of the desired speed ( 303 ; 403 ) of the prime mover ( 2 ) is given. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Übersetzungsverhältnis der hydrostatischen Antriebseinheit (3) in Abhängigkeit von einem Hydraulikdruck vorgegeben wird.Method according to one of claims 1 to 9, wherein the transmission ratio of the hydrostatic drive unit ( 3 ) is specified in dependence on a hydraulic pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Übersetzungsverhältnis der hydrostatischen Antriebseinheit (3) in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl (nD_ist) der Antriebsmaschine (2) vorgegeben wird.Method according to one of claims 1 to 9, wherein the transmission ratio of the hydrostatic drive unit ( 3 ) as a function of the actual speed (n D_act ) of the drive machine ( 2 ) is given. Recheneinheit (13), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit ( 13 ), which is adapted to perform a method according to any one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115126033A (en) * 2022-06-23 2022-09-30 徐州徐工挖掘机械有限公司 Walking speed limit control system and method for wheel excavator

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