DE102012025226B4 - Method for operating a motor vehicle with condition observer - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Antriebsmotors (2) eine Pumpeneinrichtung (4) angetrieben wird und diese Pumpeneinrichtung (4) über wenigstens zwei Verbindungsleitungen mit einem Hydromotor (6) in Strömungsverbindung steht, wobei eine Steuerungseinrichtung (20) den Antriebsmotor (2) und/oder die Pumpeneinrichtung (4) und/oder den Hydromotor (6) steuert und insbesondere regelt und wobei eine Erfassungseinrichtung wenigstens eine physikalische Größe des Antriebs bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prozessoreinrichtung (14) auf Basis wenigstens einer Eingangsgröße der Pumpeneinrichtung (4) und des Hydromotors (6) sowie der in dem realen System des Antriebs gemessenen physikalischen Größe eine zur Steuerung verwendete Ausgangsgröße berechnet.Method for operating a motor vehicle, wherein a pump device (4) is driven by means of a drive motor (2) and this pump device (4) is in flow connection with a hydraulic motor (6) via at least two connecting lines, wherein a control device (20) controls and in particular regulates the drive motor (2) and/or the pump device (4) and/or the hydraulic motor (6) and wherein a detection device determines at least one physical variable of the drive, characterized in that a processor device (14) calculates an output variable used for control on the basis of at least one input variable of the pump device (4) and the hydraulic motor (6) and the physical variable measured in the real system of the drive.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges und einen entsprechenden Antrieb. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf ein Fahrzeug mit einem hydrostatischen Getriebe und bevorzugt auch einer ansteuerbaren Antriebsmaschine, wie z.B. einem Dieselmotor. Derartige Fahrzeuge können beispielsweise Telehandler, Kommunalfahrzeuge oder Radlader sein. insbesondere im Hinblick auf solche Kraftfahrzeuge wird die vorliegende Erfindung beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch eine Anwendung auf andere Fahrzeuge in Frage kommen kann.The present invention relates to a method for operating a motor vehicle and a corresponding drive. The invention relates in particular to a vehicle with a hydrostatic transmission and preferably also a controllable drive machine, such as a diesel engine. Such vehicles can be, for example, telehandlers, municipal vehicles or wheel loaders. The present invention is described in particular with regard to such motor vehicles. However, it should be noted that application to other vehicles may also be considered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Kraftfahrzeuge zu betreiben und insbesondere deren Antriebe zu steuern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention is based on the object of operating such motor vehicles and in particular of controlling their drives. This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject matter of the subclaims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges wird mittels eines Antriebsmotors eine Pumpeneinrichtung angetrieben und diese Pumpeneinrichtung steht über wenigstens zwei Verbindungsleitungen mit einem Hydromotor in Strömungsverbindung und treibt diesen bevorzugt an. Weiterhin bestimmt wenigstens eine Erfassungseinrichtung eine physikalische Größe des Antriebs. Daneben steuert bzw. regelt eine Steuerungseinrichtung den Antriebsmotor, die Pumpeneinrichtung und/oder den Hydromotor.In a method according to the invention for operating a motor vehicle, a pump device is driven by means of a drive motor and this pump device is in flow connection with a hydraulic motor via at least two connecting lines and preferably drives the latter. Furthermore, at least one detection device determines a physical size of the drive. In addition, a control device controls or regulates the drive motor, the pump device and/or the hydraulic motor.

Erfindungsgemäß berechnet eine Prozessoreinrichtung auf Basis wenigstens einer Eingangsgröße des Antriebsmotors, der Pumpeneinrichtung und/oder des Hydromotors sowie der in dem realen System des Antriebs gemessenen physikalischen Größe eine zur Steuerung verwendete Ausgangsgröße. Vorzugsweise steuert bzw. regelt die Steuerungseinrichtung auch auf Basis der physikalischen Größe des Antriebs.According to the invention, a processor device calculates an output variable used for control based on at least one input variable of the drive motor, the pump device and/or the hydraulic motor and the physical variable measured in the real system of the drive. Preferably, the control device also controls or regulates based on the physical variable of the drive.

Es wird daher vorgeschlagen, dass die Prozessoreinrichtung insbesondere parallel zu dem Antrieb und insbesondere der Steuerungseinrichtung geschaltet ist und dessen Größen berechnet.It is therefore proposed that the processor device is connected in particular in parallel to the drive and in particular to the control device and calculates its variables.

Vorteilhaft handelt es sich bei der Eingangsgröße des Antriebmotors um einen Ansteuerwert, mit dem beispielsweise die Pumpeneinrichtung, der Antriebsmotor selbst und/oder der Hydromotor angesteuert wird. Die Eingangsgröße wird bevorzugt sowohl der Prozessorreinrichtung als auch der Steuerungseinrichtung zugeführt.Advantageously, the input variable of the drive motor is a control value with which, for example, the pump device, the drive motor itself and/or the hydraulic motor is controlled. The input variable is preferably fed to both the processor device and the control device.

Vorteilhaft werden die Eingangsgröße und die Ausgangsgröße zyklisch neu berechnet. Auf diese Weise erfolgt eine wiederholte Berechnung dieser Größen und auf diese Weise kann die Prozessoreinrichtung adaptiv die jeweilige Ausgangsgröße berechnen. Vorteilhaft dient die Prozessoreinrichtung zum Beobachten des Antriebs bei dessen physikalischer Größen. Vorteilhaft werden dabei, insbesondere mittels der Ansteuerwerte von Antriebsmotor, Pumpeneinrichtung und/oder Hydromotor wenigstens eine und bevorzugt mehrere und besonders bevorzugt alle physikalischen Größe des Fahrantriebs abgebildet.The input variable and the output variable are advantageously recalculated cyclically. In this way, these variables are repeatedly calculated and in this way the processor device can adaptively calculate the respective output variable. The processor device is advantageously used to observe the drive in terms of its physical variables. Advantageously, at least one and preferably several and particularly preferably all physical variables of the travel drive are mapped, in particular by means of the control values of the drive motor, pump device and/or hydraulic motor.

Bevorzugt wird wenigstens eine erste Betriebsgröße des Antriebs nachgeführt und besonders bevorzugt führt die Prozessoreinrichtung wenigstens eine erste Betriebsgröße des Antriebs nach.Preferably, at least a first operating variable of the drive is tracked and particularly preferably the processor device tracks at least a first operating variable of the drive.

Bevorzugt wird durch Einbinden einer gemessenen Größe (wie etwa dem Druck oder einer Abtriebsdrehzahl des Fahrantriebs) die Störgrösse des Fahrantriebs ermittelt. Bevorzugt wird auf Basis der nachgeführten Betriebsgröße eine Störgröße bestimmt.Preferably, the disturbance variable of the travel drive is determined by incorporating a measured variable (such as the pressure or an output speed of the travel drive). Preferably, a disturbance variable is determined on the basis of the tracked operating variable.

Vorteilhaft werden auch physikalische Kenngrößen der obigen Komponenten berücksichtigt und besonders bevorzugt auch deren Formeln.Advantageously, physical characteristics of the above components are also taken into account and, particularly preferably, their formulas.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Prozessoreinrichtung um einen Zustandsbeobachter, der hier besonders bevorzugt aus den Größen bzw. Formeln seiner Grundkomponenten, insbesondere des Antriebsmotors, der Pumpeneinrichtung und/oder Hydromotors hergeleitet wird. Durch eine kontinuierliche Anpassung der Werte dieser Grundkomponenten (im Folgenden auch als Systemmatrix bezeichnet) bzw. der Systemmatrix des Beobachters ist es möglich, die vorhandenen Nicht-Linearitäten des Systems abzubilden. Vorteilhaft wird auf Basis der Ausgangsgröße wenigstens eine Komponente des Antriebs, hier beispielsweise der Antriebsmotor, die Pumpeneinrichtung und/oder der Hydromotor angesteuert bzw. dessen Betrieb verändert.The processor device is particularly preferably a state observer, which is particularly preferably derived from the variables or formulas of its basic components, in particular the drive motor, the pump device and/or the hydraulic motor. By continuously adjusting the values of these basic components (hereinafter also referred to as the system matrix) or the system matrix of the observer, it is possible to map the existing non-linearities of the system. Advantageously, at least one component of the drive, here for example the drive motor, the pump device and/or the hydraulic motor, is controlled or its operation is changed on the basis of the output variable.

Vorteilhaft wird eine Vielzahl von Größen des Antriebs bestimmt. Bevorzugt wird wenigstens eine Größe aus einer Gruppe von Größen ausgewählt, welche Drehzahlen, Drehmomente, Volumenströme, Antriebsdrehmomente, Winkelstellungen der Pumpeneinrichtung, Drücke, Druckverlaufe und dergleichen enthalten.Advantageously, a plurality of drive variables are determined. Preferably, at least one variable is selected from a group of variables which include rotational speeds, torques, volume flows, drive torques, angular positions of the pump device, pressures, pressure curves and the like.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren führt die Prozessoreinrichtung wenigstens eine erste Betriebsgröße (d. h. insbesondere des Antriebsmotors, der Pumpeneinrichtung und/oder des Hydromotors) des Antriebs nach. Mit anderen Worten kann mit Hilfe eines Beobachters, insbesondere eines unten genauer dargestellten Luenberger-Beobachters, die besagte Betriebsgröße nachgeführt werden. Damit kann beispielsweise ein Druck oder eine Drehzahl nachgeführt werden und hierdurch auch das Modell an sich nachgeführt werden.In a further advantageous method, the processor device tracks at least a first operating variable (ie in particular of the drive motor, the pump device and/or the hydraulic motor) of the drive. With other In other words, the operating variable in question can be tracked with the help of an observer, in particular a Luenberger observer, which is described in more detail below. This can be used to track a pressure or a speed, for example, and in this way also track the model itself.

Vorteilhaft können durch diese Nachführung unterschiedliche Informationen aus dem Modell gewonnen werden. Hinsichtlich des Drucks im Fahrantrieb kann beispielsweise mittels einer Drehzahlnachführung eine Druckabschätzung in dem Fahrantrieb durchgeführt werden, wobei hier kein Drucksensor in dem System vorhanden sein muss. Bei Einsatz eines Schalthydromotors kann z.B. das Hochschalten so weit angepasst werden, dass ein automatisches Hochschalten mit hohem Fahrantriebsdruck während der Fahrt möglich ist, aber andererseits nur im Stillstand bei geringem Fahrdruck geschaltet wird.This tracking can advantageously be used to extract different information from the model. With regard to the pressure in the drive, for example, a pressure estimate can be made in the drive using speed tracking, although no pressure sensor needs to be present in the system. When using a switching hydraulic motor, for example, upshifting can be adjusted to such an extent that automatic upshifting with high drive pressure is possible while driving, but on the other hand, shifting only takes place when the vehicle is stationary and the drive pressure is low.

Auch kann im Hinblick auf die Drehzahl im Fahrantrieb mittels einer Drucknachführung eine Drehzahlabschätzung durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise zur Erhöhung der Sicherheitstechnik verwendet werden, indem auch in dynamischen Vorgängen eine Plausibilisierung von Druck und Drehzahl im Fahrantrieb durchgeführt werden kann. Weiterhin kann eine Belastung auf den Fahrantrieb ermittelt werden. So gibt eine Störgrößennachführung auch Aufschlüsse über die Belastung auf den Fahrantrieb. Diese können beispielsweise von erhöhtem Fahrzeuggewicht oder einem Gefälle herrühren. Bei einem Fahrantrieb mit einem Schalthydromotor kann z.B. entschieden werden, wann die Belastung auf den Fahrantrieb zu groß wird und besser in einem großen Gang gefahren werden sollte. Auch kann das Schalten in einen kleinen Gang verhindert werden, wenn eine schon zu hohe Belastung auf den Fahrantrieb erkannt wurde.With regard to the speed in the drive, a speed estimate can also be made using pressure tracking. This can be used, for example, to increase safety technology by carrying out a plausibility check of pressure and speed in the drive even in dynamic processes. Furthermore, a load on the drive can be determined. Disturbance tracking also provides information about the load on the drive. This can be caused, for example, by increased vehicle weight or a gradient. In a drive with a switchable hydraulic motor, for example, a decision can be made as to when the load on the drive is becoming too great and it would be better to drive in a high gear. Shifting to a low gear can also be prevented if it has been detected that the load on the drive is already too high.

Vorteilhaft bestimmt die Prozessoreinrichtung auf Basis der nachgeführten Betriebsgröße die Störgrösse des Antriebes die dann bevorzugt Aufschluss auf alle Betriebsgrössen gibt. So kann beispielsweise auf Basis eines nachgeführten Drucks eine Drehzahl eines Antriebs, etwa des Antriebsmotors erfasst werden, oder umgekehrt.Advantageously, the processor device determines the disturbance variable of the drive on the basis of the tracked operating variable, which then preferably provides information on all operating variables. For example, a speed of a drive, such as the drive motor, can be recorded on the basis of a tracked pressure, or vice versa.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird eine physikalische Größe des Hydromotors und/oder der Pumpeneinrichtung gemessen. Dabei handelt es sich vorteilhaft um eine Drehzahl des Hydromotors. Allgemein kann es sich bei der physikalischen Größe des Hydromotors und/oder der Pumpeneinrichtung beispielsweise um eine Drehzahl oder einen Druck handeln. Auf Basis dieser Drehzahl kann die oben beschriebene Steuerung vorgenommen werden. Daneben kann auch eine physikalische Größe des Antriebsmotors und/oder der Pumpeneinrichtung aufgenommen werden.In a preferred method, a physical quantity of the hydraulic motor and/or the pump device is measured. This is advantageously a rotational speed of the hydraulic motor. In general, the physical quantity of the hydraulic motor and/or the pump device can be, for example, a rotational speed or a pressure. The control described above can be carried out on the basis of this rotational speed. In addition, a physical quantity of the drive motor and/or the pump device can also be recorded.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ermittelt die Prozessoreinrichtung die Zustandsgrössen, mittels derer bevorzugt die Systemmatrix und Eingangsmatrix angepasst werden. Dies wird, wie oben erwähnt, vorteilhaft zyklisch durchgeführt, so dass auf diese Weise eine adaptive Steuerung zur Verfügung gestellt werden kann.In a further advantageous method, the processor device determines the state variables by means of which the system matrix and input matrix are preferably adapted. As mentioned above, this is advantageously carried out cyclically, so that an adaptive control can be provided in this way.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ermittelt die Prozessoreinrichtung die Ausgangsgröße mittels eines Zustandsbeobachters und insbesondere eines Luenberger-Beobachters und besonders bevorzugt ist die Prozessoreinrichtung selbst ein derartiger Beobachter.In a further advantageous method, the processor device determines the output variable by means of a state observer and in particular a Luenberger observer and particularly preferably the processor device itself is such an observer.

Ein Beobachter ist ein System, welches insbesondere unter Verwendung eines Modells aus bekannten Eingangsgrößen, bei denen es sich beispielsweise um Stellgrößen oder allgemein messbare Störgrößen handeln kann und Messgrößen, wiederum nicht messbare Grö-ßen bzw. Zustände rekonstruiert. Derartige Beobachter werden einerseits in der Regelungstechnik beim Einsatz von Zustandsreglern zur Rekonstruktion nicht messbarer Zustandsgrö-ßen eingesetzt. Daneben werden derartige Beobachter auch in der Messtechnik als Ersatz einer technisch oder wirtschaftlich nicht möglichen Messung eingesetzt. Bevorzugt bildet die Prozessoreinrichtung bzw. der Beobachter das System in einem Modell nach und weist einen Regler auf, der die messbaren Zustandsgrößen nachführt. Vorteilhaft ermittelt damit die Prozessoreinrichtung die jeweiligen Regelgrößen auf Basis der Betriebskennzahlen und Kennformeln der einzelnen Aggregate, wie des Antriebsmotors, der Pumpeneinrichtung und des Hydromotors.An observer is a system which, in particular using a model, reconstructs non-measurable quantities or states from known input variables, which can be, for example, manipulated variables or generally measurable disturbance variables, and measured variables. Such observers are used on the one hand in control engineering when using state controllers to reconstruct non-measurable state variables. In addition, such observers are also used in measurement technology as a replacement for a measurement that is not technically or economically possible. The processor device or observer preferably models the system in a model and has a controller that tracks the measurable state variables. The processor device advantageously uses this to determine the respective controlled variables on the basis of the operating parameters and characteristic formulas of the individual units, such as the drive motor, the pump device and the hydraulic motor.

Bei einem bevorzugten Verfahren führt die Prozessoreinrichtung eine Zustandsregelung durch. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Zustandsregelung um einen Regelkreis, der die Regelgröße basierend auf einer Zustandsraumdarstellung regelt. Dabei wird vorteilhaft der Zustand der Regelstrecke durch eine Messung oder durch einen Beobachter der Regelstrekke durchgeführt. Bei der Regelgröße kann es sich beispielsweise um eine Beschleunigung des Fahrzeuges handeln. So kann beispielsweise der Fahrer als Stellgröße die Beschleunigung vorgeben. Dies erlaubt eine hohe Auflösung des Fahrpedales, da nicht die Geschwindigkeit selbst geregelt wird, sondern durch die Beschleunigung definiert wird, wie schnell die Geschwindigkeit erreicht werden soll.In a preferred method, the processor device carries out a state control. This state control is preferably a control loop that controls the controlled variable based on a state space representation. The state of the controlled system is advantageously determined by a measurement or by an observer of the controlled system. The controlled variable can be, for example, an acceleration of the vehicle. For example, the driver can specify the acceleration as a control variable. This allows a high resolution of the accelerator pedal, since it is not the speed itself that is controlled, but rather the acceleration defines how quickly the speed should be reached.

Wie oben erwähnt berechnet der Beobachter alle Größen des Fahrzeuges, insbesondere den Druck und die Fahrgeschwindigkeit. Durch eine Drucknachführung kann der Zusammenhang zwischen den Drucksensoren und einem Geschwindigkeitssensor überprüft werden. Bei einem bevorzugten Verfahren werden die einzelnen Daten der Pumpeneinrichtung, des Hydromotors und des Antriebsmotors in einer Datenzusammenstellung zusammengefasst, insbesondere der oben bereits erwähnten Systemmatrix. Auch die jeweils relevanten Eingangswerte, die für die Ermittlung der Ausgangswerte berechnet werden, können in einer derartigen Zusammenstellung berücksichtigt werden.As mentioned above, the observer calculates all the vehicle's dimensions, especially the pressure and the driving speed. Pressure tracking can be used to check the connection between the pressure sensors and a speed sensor. In a preferred method, the individual data of the pump device, the hydraulic motor and the drive motor are summarized in a data compilation, in particular the system matrix mentioned above. The relevant input values, which are calculated to determine the output values, can also be taken into account in such a compilation.

Diese Zusammenstellung wird im Folgenden auch als Eingangsmatrix bezeichnet. Vorteilhaft wird von der Prozessoreinrichtung eine Vielzahl von Ausgangswerten ermittelt. Auch diese können wiederum in einer Zusammenstellung betrachtet werden, die im Folgenden auch als Ausgangsmatrix bezeichnet wird. Vorteilhaft werden damit die oben erwähnten Zustandsgrößen auf Aufgangsgrößen überführt. Eine derartige Zustandsraumdarstellung ist eine von mehreren bekannten Formen der Systembeschreibung eines dynamischen Übertragungssystems. Ein entsprechendes Zustandsraummodell kann für nicht sprungfähige Systeme direkt aus den Koeffizienten einer das System beschreibenden Differenzialgleichung oder der zugehörigen Übertragungsfunktion ermittelt werden. Derartige Zustandsraummodelle sind besonders effizient bei der regelungstechnischen Behandlung von Mehrgrößensystemen sowie auch nicht-linearen oder zeitvariablen Übertragungssystemen.This compilation is also referred to below as the input matrix. The processor device advantageously determines a large number of output values. These can also be viewed in a compilation, which is also referred to below as the output matrix. This advantageously converts the state variables mentioned above into input variables. Such a state space representation is one of several known forms of system description of a dynamic transmission system. A corresponding state space model can be determined for non-step-capable systems directly from the coefficients of a differential equation describing the system or the associated transfer function. Such state space models are particularly efficient in the control engineering treatment of multi-variable systems as well as non-linear or time-variable transmission systems.

Vorteilhaft handelt es sich bei dem Zustandsbeobachter um einen sogenannten Luenberger-Beobachter. Ein derartiger Luenberger-Beobachter beruht wie erwähnt auf einer Parallelschaltung eines Beobachters zu dem Regelstreckenmodell bzw. dem Antrieb (insbesondere dessen Steuerungseinrichtung). Dabei wird die Differenz zwischen einem Messwert der Strecke und einem „Messwert“ des Beobachters auf ein Modell zurückgeführt.The state observer is advantageously a so-called Luenberger observer. As mentioned, such a Luenberger observer is based on a parallel connection of an observer to the controlled system model or the drive (in particular its control device). The difference between a measured value of the system and a "measured value" of the observer is fed back to a model.

Auf diese Weise kann der Beobachter auf Störungen bzw. eigene Ungenauigkeiten reagieren. Vorteilhaft wird eben dieser Zustandsbeobachter aus den oben erwähnten Formeln der Grundkomponenten hergeleitet. Weiterhin passt die Prozessoreinrichtung bzw. der Beobachter die Systemmatrix des Beobachters an und passt diese bevorzugt kontinuierlich an. Auf diese Weise können auch Nichtlinearitäten abgebildet werden. Damit wird der oben beschriebene Beobachter mit Störgrößennachführung für den beschriebenen hydraulischen Fahrantrieb, insbesondere für die Ermittlung der physikalischen Größe in dem Fahrantrieb verwendet.In this way, the observer can react to disturbances or its own inaccuracies. This state observer is advantageously derived from the formulas for the basic components mentioned above. Furthermore, the processor device or the observer adjusts the system matrix of the observer and preferably adjusts it continuously. In this way, non-linearities can also be mapped. The observer described above with disturbance variable tracking is therefore used for the hydraulic travel drive described, in particular for determining the physical quantity in the travel drive.

Vorteilhaft arbeitet die Steuerungseinrichtung wenigstens zweitweise unabhängig von der Prozessoreinrichtung bzw. dem Beobachten bzw. diese sind parallel geschaltet. Dabei werden bevorzugt der Steuerungseinrichtung und der Prozessoreinrichtung wenigstens teilweise die gleichen Eingangswerte zugeführt. Bevorzugt steuert dabei die Steuerungseinrichtung das reale System bzw. den realen Antrieb und die Prozessoreinrichtung dient der Beobachtung des Systems.Advantageously, the control device operates independently of the processor device or the monitoring device at least in part, or these are connected in parallel. Preferably, the control device and the processor device are supplied with at least some of the same input values. Preferably, the control device controls the real system or the real drive and the processor device is used to monitor the system.

Jedoch werden bevorzugt die Komponenten des Antriebs, insbesondere der Antriebsmotor, die Pumpeneinrichtung und der Hydromotor auch auf Basis von Ergebnissen der Prozessoreinrichtung gesteuert, insbesondere durch Nachführung von Größen.However, the components of the drive, in particular the drive motor, the pump device and the hydraulic motor, are preferably also controlled on the basis of results from the processor device, in particular by tracking variables.

Vorteilhaft erfolgt eine Anpassung wenigstens eines Systemwertes des Zustandsbeobachters.Advantageously, at least one system value of the state observer is adjusted.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf einen Antrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gerichtet. Dieser Antrieb weist einen Antriebsmotor auf, der wenigstens zeitweise eine Pumpeneinrichtung antreibt, sowie einen Hydromotor, der mit der Pumpeneinrichtung über wenigstens zwei Verbindungsleitungen in Strömungsverbindung steht. Daneben weist der Antrieb eine Steuerungseinrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Antriebsmotors der Pumpeneinrichtung und/oder des Hydromotors auf. Weiterhin weist der Antrieb eine Erfassungseinrichtung auf, welche wenigstens eine physikalische Größe des Antriebes bestimmt und eine Prozessoreinrichtung, die auf Basis wenigstens einer Eingangsgröße des Antriebsmotors, der Pumpeneinrichtung und/oder des Hydromotors sowie der in dem realen System des Antriebs gemessenen physikalischen Größe eine zur Steuerung verwendete Ausgangsgröße berechnet.The present invention is further directed to a drive, in particular for a motor vehicle. This drive has a drive motor that at least temporarily drives a pump device, and a hydraulic motor that is in flow connection with the pump device via at least two connecting lines. In addition, the drive has a control device for controlling or regulating the drive motor of the pump device and/or the hydraulic motor. The drive also has a detection device that determines at least one physical variable of the drive and a processor device that calculates an output variable used for control based on at least one input variable of the drive motor, the pump device and/or the hydraulic motor and the physical variable measured in the real system of the drive.

Vorteilhaft weist die Pumpeneinrichtung eine Stelleinrichtung auf, welche eine physikalische Eigenschaft der Pumpeneinrichtung verändert. Bevorzugt weist auch der Hydromotor eine Stelleinrichtung auf, welche eine physikalische Eigenschaft des Hydromotors verändert. So kann es beispielsweise sein, dass Stelleinrichtungen vorgesehen sein können, welche einen Anstellwinkel der Pumpeneinrichtung und/oder des Hydromotors verändern. Vorteilhaft ist auch eine Stelleinrichtung vorgesehen, mit der wenigstens eine physikalische Eigenschaft des Antriebsmotors verändert werden kann.The pump device advantageously has an adjusting device which changes a physical property of the pump device. The hydraulic motor preferably also has an adjusting device which changes a physical property of the hydraulic motor. For example, adjusting devices can be provided which change an angle of attack of the pump device and/or the hydraulic motor. An adjusting device is also advantageously provided with which at least one physical property of the drive motor can be changed.

Vorteilhaft handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen Dieselmotor. Vorteilhaft erfolgt die oben beschriebene Steuerung zur Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs. Vorteilhaft weist die Pumpeneinrichtung eine sogenannte Schwenkwiege auf, welche mittels eines vorgegebenen veränderbaren Schwenkwinkels das Verdrängungsvolumen der Pumpe ändert. Vorteilhaft handelt es sich bei der Pumpeneinrichtung um eine Axialkolbenpumpe.The drive motor is advantageously a diesel engine. The control described above is advantageously used to reduce fuel consumption. The pump device advantageously has a so-called swivel cradle, which adjusts the displacement volume of the Pump changes. The pump device is advantageously an axial piston pump.

Der Volumenstrom dieser Pumpeneinrichtung richtet sich dabei nach der Drehzahl der Pumpeneinrichtung, einem volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpeneinrichtung, einer Position der erwähnten Schwenkwege der Pumpeneinrichtung und einem Volumen der Pumpeneinrichtung pro Umdrehung.The volume flow of this pump device depends on the speed of the pump device, a volumetric efficiency of the pump device, a position of the mentioned swivel paths of the pump device and a volume of the pump device per revolution.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:Further advantages and embodiments can be seen from the attached drawings:

Darin zeigen:

• 1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung; und
• 2 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung der Regelung.

Shown here:

• 1 A schematic representation of a device according to the invention; and
• 2 a detailed illustration to illustrate the regulation.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebs 1 zum Antreiben eines (nur schematisch dargestellten) Kraftfahrzeugs 10. Bei diesem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Nutzfahrzeug und beispielsweise um einen Radlader, einen Telehandler oder ein Kommunalfahrzeug. 1 shows a schematic representation of a drive 1 according to the invention for driving a motor vehicle 10 (shown only schematically). This motor vehicle is in particular a commercial vehicle and, for example, a wheel loader, a telehandler or a municipal vehicle.

Dabei kennzeichnet das Bezugszeichen 2 einen Antriebsmotor, welcher eine Pumpeneinrichtung 4, bei der es sich insbesondere um eine Axialkolbenpumpe handelt, antreibt. Diese Pumpeneinrichtung 4 steht über zwei Verbindungsleitungen, eine Zuleitung 22 und eine Rückleitung 24 in Strömungsverbindung mit einem Hydromotor 6. Dieser Hydromotor 6 treibt ein Getriebe 50 an, und dieses wiederum eine Abtriebswelle 51, welche die Räder des Kraftfahrzeugs 10 antreibt.The reference number 2 designates a drive motor which drives a pump device 4, which is in particular an axial piston pump. This pump device 4 is in flow connection with a hydraulic motor 6 via two connecting lines, a supply line 22 and a return line 24. This hydraulic motor 6 drives a transmission 50, which in turn drives an output shaft 51 which drives the wheels of the motor vehicle 10.

Die Pumpeneinrichtung 4 weist eine Stelleinrichtung 43 auf, mit der eine physikalische Eigenschaft der Pumpeneinrichtung 4 verändert werden kann. Diese Stelleinrichtung 43 kann dabei die oben erwähnte (nicht im Detail gezeigte) Schwenkwiege aufweisen, deren Schwenkzeit wiederum veränderbar ist.The pump device 4 has an adjusting device 43 with which a physical property of the pump device 4 can be changed. This adjusting device 43 can have the above-mentioned (not shown in detail) pivoting cradle, the pivoting time of which can in turn be changed.

Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet eine Aktivierungseinrichtung, mit der eine Bremseinrichtung 8 (nur grob schematisch gezeigt) aktiviert werden kann, etwa in Form eines Bremspedals. Dabei steuert die Aktivierungseinrichtung 16 die Bremseinrichtung 8 direkt über eine Verbindungsleitung 18 an.The reference number 16 designates an activation device with which a braking device 8 (shown only roughly schematically) can be activated, for example in the form of a brake pedal. The activation device 16 controls the braking device 8 directly via a connecting line 18.

Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Antriebs 1. Diese Steuerungseinrichtung 20 steht über eine (elektrische) Sammelleitung 30 und eine Vielzahl weiterer Verbindungsleitungen 32, 34, 36 mit dem Antriebsmotor 2, der Pumpeneinrichtung 4 und dem Hydromotor 6 in Verbindung. Dabei kann die Steuerungseinrichtung 20 etwa über die Verbindungsleitung 32 eine Drehzahl des Antriebsmotors erfassen. Über eine Verbindungsleitung 34 steuert die Steuerungseinrichtung 20 die Pumpeneinrichtung 4 und genauer deren Stelleinrichtung 43. Optional kann die Steuerungseinrichtung - insbesondere aber nicht ausschließlich - über die Verbindungsleitung 36 den Hydromotor 6 steuern. Die Bezugszeichen 54 und 58 kennzeichnen jeweils Erfassungseinrichtungen welche Drehzahlen des Getriebes messen und mittels Leitungen 52, 56 an die Steuerungseinrichtung 20 übertragen.The reference number 20 designates a control device for controlling the drive 1. This control device 20 is connected to the drive motor 2, the pump device 4 and the hydraulic motor 6 via an (electrical) bus line 30 and a large number of other connecting lines 32, 34, 36. The control device 20 can detect a speed of the drive motor via the connecting line 32, for example. The control device 20 controls the pump device 4 and, more precisely, its actuating device 43 via a connecting line 34. Optionally, the control device can - in particular but not exclusively - control the hydraulic motor 6 via the connecting line 36. The reference numbers 54 and 58 each designate detection devices which measure speeds of the transmission and transmit them to the control device 20 via lines 52, 56.

Die Bezugszeichen 12 und 13 beziehen sich auf Erfassungseinrichtungen welche Messwerte in den Verbindungsleitungen erfassen, etwa Drücke. Auch diese Messwerte können an die Steuerungseinrichtung und/oder die Prozessoreinrichtung ausgegeben werden. Eine weitere Erfassungseinrichtung kann einen Wert einer Benutzervorgabe erfassen, etwa die Stellung eines Gas- oder Bremspedals. Entsprechend können mit einer Erfassungseinrichtung 19 auch Antriebswerte des Antriebsmotors 2 erfasst und ebenfalls an die Steuerungseinrichtung und/oder die Prozessoreinrichtung angegeben werden.The reference numerals 12 and 13 refer to detection devices which record measured values in the connecting lines, such as pressures. These measured values can also be output to the control device and/or the processor device. A further detection device can record a value of a user specification, such as the position of an accelerator or brake pedal. Accordingly, drive values of the drive motor 2 can also be recorded with a detection device 19 and also passed on to the control device and/or the processor device.

Die Steuerungseinrichtung 20 kann weiterhin auf Eingaben des Benutzers, beispielsweise eine Betätigung des Gas- oder des Bremspedals den Antriebsmotor, die Pumpeneinrichtung und/oder den Hydromotor und insbesondere den Antriebsmotor steuern. Genauer gesagt handelt es sich bei der Steuerungseinrichtung um eine Regelung, welche die jeweiligen Aggregate auch in Abhängigkeit von Soll- und Ist-Größen regelt. Dabei kann zur Regelung beispielsweise ein Drehzahl-Sollwert des Antriebsmotors vorgegeben werden und in Abhängigkeit von einem Drehzahl-Istwert die Regelung durchgeführt werden. Weiterhin können bei der Regelung auch externe Störgrößen berücksichtigt werden, die sich beispielsweise aus einem steigenden oder fallenden Gelände oder auch aus Einwirkungen durch den Benutzer ergeben können.The control device 20 can also control the drive motor, the pump device and/or the hydraulic motor and in particular the drive motor based on user inputs, for example actuation of the accelerator or brake pedal. To be more precise, the control device is a control system which also controls the respective units depending on target and actual values. For example, a target speed of the drive motor can be specified for control and the control can be carried out depending on an actual speed value. Furthermore, external disturbances can also be taken into account in the control system, which can result, for example, from rising or falling terrain or from user influences.

2 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Erfindung veranschaulicht. Dabei ist wiederum der Antriebsmotor 2 dargestellt, bei dem es sich hier um einen Dieselmotor handelt. Die Drehzahl dieses Antriebsmotors wird erfasst und die in ihrer Gesamtheit mit 40 bezeichnete Steuerungseinheit ausgegeben. Auf Basis dieses Drehzahl-Ist-Wertes und den Ansteuerwerten von Hydraulikpumpe und Hydraulikmotor werden die Eingangsgrössen ausgegeben, und zwar einerseits an das reale System 42 und andererseits an das Beobachtersystem 41. Die Eingangsgrössen werden bevorzugt über die Eingangsmatrix B geführt. Die Steuerungseinrichtung ist 20 ist hier nur grob schematisch dargestellt. 2 shows a block diagram that illustrates the invention. Here again the drive motor 2 is shown, which is a diesel engine. The speed of this drive motor is recorded and output by the control unit designated as a whole by 40. Based on this actual speed value and the control values of the hydraulic pump and hydraulic motor, the input variables are output, on the one hand to the real system 42 and on the other hand to the observer system 41. The input variables are preferably output via the input matrix B. The control device 20 is shown here only roughly schematically.

Auf Basis dieser Eingangsmatrix B bzw. des realen Eingangsvektors können im realen System 42 Zustandsgrößen x resultieren. Diese Zustandsgrößen können beispielsweise Schwenkwinkel der Pumpeneinrichtung oder des Hydromotors oder auch Drücke oder Abtriebsdrehzahlen sein. Über die Ausgangsmatrix bzw. deren Größen werden aus diesen Zustandsgrößen die relevanten (realen) Ausgangsgrößen errechnet, die dem System entsprechen sollten. Eine sich ergebende Differenz wird über L wieder auf das System geführt, um so eine Zustandsgröße zu erhalten, welche als Störgröße bezeichnet werden kann. Die Systemmatrix A kann die einzelnen Kennwerte und Formeln des realen Antriebs beinhalten. Äußere Störgrößen können über den Verknüpfungspunkt 44 eingegeben werden.Based on this input matrix B or the real input vector, 42 state variables x can result in the real system. These state variables can be, for example, swivel angles of the pump device or the hydraulic motor or pressures or output speeds. The relevant (real) output variables that should correspond to the system are calculated from these state variables using the output matrix or its variables. Any resulting difference is fed back to the system via L in order to obtain a state variable that can be referred to as a disturbance variable. The system matrix A can contain the individual characteristics and formulas of the real drive. External disturbance variables can be entered via the connection point 44.

Parallel hierzu und insbesondere vergleichbar weist auch der Beobachter 41 eine Eingangsmatrix B auf, die ebenfalls an einen Verknüpfungspunkt 48 ihre Werte ausgibt. Auch hier ist eine Recheneinheit vorgesehen, welche die „virtuellen“ bzw. Beobachtungsgrößen X^ erzeugt. Auch weist der Beobachter 41 wiederum die Ausgangsmatrix C auf, welche entsprechende Ausgangswerte y^ ausgibt. Diese Ausgangswerte y^ werden gemeinsam mit den Y-Werten berücksichtigt bzw. voneinander subtrahiert (Punkt 49) und an die Prozessoreinrichtung 14, bei der es sich hier um einen Luenberger-Beobachter handelt, ausgegeben.Parallel to this and in a particularly comparable manner, the observer 41 also has an input matrix B, which also outputs its values to a connection point 48. Here, too, a computing unit is provided which generates the "virtual" or observed variables X^. The observer 41 also has the output matrix C, which outputs corresponding output values y^. These output values y^ are taken into account together with the Y values or subtracted from one another (point 49) and output to the processor device 14, which here is a Luenberger observer.

Bevorzugt sind das reale System 42 und das virtuelle System 41 analog bzw. entsprechend aufgebaut und das virtuelle System 41 bildet das reale System 42 nach.Preferably, the real system 42 and the virtual system 41 are constructed analogously or accordingly and the virtual system 41 replicates the real system 42.

Da die Eingangsmatrix B nach jedem Rechenzyklus neu berechnet wird, passt sich das System permanent an. Dabei ist es möglich, dass um einzelne Betriebspunkte nachgeführt und eine kontinuierliche Anpassung erfolgt. Die Ausgangswerte des Beobachters 41 bzw. L können ebenfalls wieder der Steuerungseinrichtung zugeführt werden, welche den Antriebsmotor steuert. Auf diese Weise wird die Antriebseinrichtung bzw. der Antriebsmotor 2 einerseits durch die tatsächliche Steuerungseinrichtung 20 gesteuert, andererseits ist auch eine Nachführung von Größen durch den Beobachter 41 möglich. Insbesondere führt der Luenberger-Beobachter die Differenz der theoretischen und gemessenen Ausgangswerte nach.Since the input matrix B is recalculated after each calculation cycle, the system adapts permanently. It is possible to adjust individual operating points and to continuously adapt. The output values of the observer 41 or L can also be fed back to the control device that controls the drive motor. In this way, the drive device or the drive motor 2 is controlled by the actual control device 20 on the one hand, and it is also possible for variables to be adjusted by the observer 41 on the other. In particular, the Luenberger observer adjusts the difference between the theoretical and measured output values.

Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.The applicant reserves the right to claim all features disclosed in the application documents as essential to the invention, provided that they are new compared to the prior art, either individually or in combination.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11

Antriebdrive

22

AntriebsmotorDrive motor

44

PumpeneinrichtungPumping equipment

66

HydromotorHydraulic motor

88th

BremseinrichtungBraking device

1010

KraftfahrzeugMotor vehicle

12, 1312, 13

ErfassungseinrichtungRecording device

1414

ProzessoreinrichtungProcessor setup

1616

AktivierungseinrichtungActivation device

1818

VerbindungsleitungConnecting line

1919

ErfassungseinrichtungRecording device

2020

SteuerungseinrichtungControl device

2222

ZuleitungSupply line

2424

RückleitungReturn line

3030

SammelleitungCollective line

32, 34, 3632, 34, 36

VerbindungsleitungConnecting line

4040

SteuerungseinheitControl unit

4141

BeobachtersystemObserver system

4242

reales Systemreal system

4343

StelleinrichtungAdjustment device

4444

VerknüpfungspunktConnection point

5050

Getriebetransmission

5151

AbtriebswelleOutput shaft

52,5652.56

Leitungencables

54,5854.58

Erfassungseinrichtungen Recording devices

AA

SystemmatrixSystem matrix

BB

EingangsmatrixInput matrix

CC

AusgangsmatrixOutput matrix

LL

Luenberger BeobachterLuenberger Observer

UU

ZustandsgrößeState variable

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Antriebsmotors (2) eine Pumpeneinrichtung (4) angetrieben wird und diese Pumpeneinrichtung (4) über wenigstens zwei Verbindungsleitungen mit einem Hydromotor (6) in Strömungsverbindung steht, wobei eine Steuerungseinrichtung (20) den Antriebsmotor (2) und/oder die Pumpeneinrichtung (4) und/oder den Hydromotor (6) steuert und insbesondere regelt und wobei eine Erfassungseinrichtung wenigstens eine physikalische Größe des Antriebs bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prozessoreinrichtung (14) auf Basis wenigstens einer Eingangsgröße der Pumpeneinrichtung (4) und des Hydromotors (6) sowie der in dem realen System des Antriebs gemessenen physikalischen Größe eine zur Steuerung verwendete Ausgangsgröße berechnet.Method for operating a motor vehicle, wherein a pump device (4) is driven by means of a drive motor (2) and this pump device (4) is in flow connection with a hydraulic motor (6) via at least two connecting lines, wherein a control device (20) controls the drive motor (2) and/or the pump device (4) and/or the hydraulic motor (6) controls and in particular regulates and wherein a detection device determines at least one physical variable of the drive, characterized in that a processor device (14) calculates an output variable used for control on the basis of at least one input variable of the pump device (4) and the hydraulic motor (6) and the physical variable measured in the real system of the drive. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinrichtung wenigstens eine erste Betriebsgröße des Antriebs (1) nachführt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the processor device tracks at least a first operating variable of the drive (1). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der nachgeführten Betriebsgröße eine Störgrösse bestimmt wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that a disturbance variable is determined on the basis of the tracked operating variable. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens eine Zustandsgröße aus der Störgröße ergibt.Procedure according to Claim 3 , characterized in that at least one state variable results from the disturbance variable. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine physikalische Größe des Hydromotors (6) und/oder der Pumpeneinrichtung gemessen wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one physical variable of the hydraulic motor (6) and/or the pump device is measured. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Größe eine Drehzahl oder ein Druck ist.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the physical quantity is a rotational speed or a pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinrichtung eine Nachführungsgröße ermittelt, mittels derer der Antrieb (1) nachgeführt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the processor device determines a tracking variable by means of which the drive (1) is tracked. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung wenigstens eines Systemwerts des Zustandsbeobachters erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that an adjustment of at least one system value of the state observer takes place. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (20) wenigstens zeitweise unabhängig von der Prozessoreinrichtung (14) arbeitet.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control device (20) operates at least temporarily independently of the processor device (14). Antrieb (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor (2), der wenigstens zeitweise eine Pumpeneinrichtung (4) antreibt, mit einem Hydromotor (6), der mit der Pumpeneinrichtung (4) über wenigstens zwei Verbindungsleitungen in Strömungsverbindung steht, mit einer Steuerungseinrichtung (20) zum Steuern des Antriebsmotors (2), der Pumpeneinrichtung (4) und/oder des Hydromotors (6) mit einer Erfassungseinrichtung, welche wenigstens eine physikalische Größe des Antriebs bestimmt und mit einer Prozessoreinrichtung, die auf Basis wenigstens einer Eingangsgröße der Pumpeneinrichtung und/odor und des Hydromotors sowie der in dem realen System des Antriebs gemessenen physikalischen Größe eine zur Steuerung verwendete Ausgangsgröße berechnet.Drive (1), in particular for a motor vehicle, with a drive motor (2) which at least temporarily drives a pump device (4), with a hydraulic motor (6) which is in flow connection with the pump device (4) via at least two connecting lines, with a control device (20) for controlling the drive motor (2), the pump device (4) and/or the hydraulic motor (6), with a detection device which determines at least one physical variable of the drive, and with a processor device which calculates an output variable used for control on the basis of at least one input variable of the pump device and/or and the hydraulic motor and the physical variable measured in the real system of the drive.

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