EP2912309B1 - Method and device for actuating an electrically commutated fluid working machine - Google Patents

Method and device for actuating an electrically commutated fluid working machine Download PDF

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EP2912309B1
EP2912309B1 EP13782945.3A EP13782945A EP2912309B1 EP 2912309 B1 EP2912309 B1 EP 2912309B1 EP 13782945 A EP13782945 A EP 13782945A EP 2912309 B1 EP2912309 B1 EP 2912309B1
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EP
European Patent Office
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fluid
electrical power
valve
requirement
electrically
Prior art date
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EP13782945.3A
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German (de)
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EP2912309A1 (en
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Sven Fink
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Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
Original Assignee
Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
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Publication date
Application filed by Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG filed Critical Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
Publication of EP2912309A1 publication Critical patent/EP2912309A1/en
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Publication of EP2912309B1 publication Critical patent/EP2912309B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0076—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the members being actuated by electro-magnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/06—Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a preferably electrically commutated fluid work machine.
  • the invention also relates to a control device for controlling a preferably electrically commutated fluid machine.
  • the invention also relates to a fluid work machine, in particular an electrically commutated fluid work machine.
  • Fluid machines are now used in technology for a wide variety of fields of application.
  • fluid work machines are used when fluids must be pumped or fluids are used to drive a fluid work machine when it is operated in a motor mode.
  • mechanical energy it is also possible, for example, for mechanical energy to be transported from one location to another with the "interposition" of a fluid circuit.
  • fluid can refer to both gases and liquids. It is also possible that the “fluid” is a mixture of gases and liquids. A fluid can also be understood to be a supercritical fluid in which a distinction can no longer be made between the gaseous and the liquid state of aggregation. Moreover, it is also harmless if a liquid and / or a gas carries a certain proportion of solids with it (suspension or smoke).
  • a first area of application for fluid machines is to increase the pressure level of a fluid, in some cases significantly.
  • Examples of such fluid work machines are air compressors or hydraulic pumps.
  • a fluid can also be used to generate mechanical power, pneumatic motors or hydraulic motors being used as a rule.
  • a design that is often used for fluid working machines is that one or more working chambers, which have a cyclically varying volume during operation, are used. At least one inlet valve and at least one outlet valve are provided for each working chamber.
  • the inlet and outlet valves are so-called passive valves. These open when there is a pressure difference in the flow direction, whereas they close when there is a pressure difference against the flow direction. In most cases, the passive valves are also preloaded so that they close automatically in the normal state (for example spring-loaded valves).
  • the structure is such that a fluid inlet valve opens when the volume of the associated working chamber increases. As soon as the volume of the working chamber is reduced again, the fluid inlet valve closes while the fluid outlet valve opens. In this way, fluid is pumped "in one direction" due to the cyclical fluctuations in volume of the working chamber.
  • electrically commutated fluid machines In electrically commutated fluid machines, at least one of the passive fluid valves is replaced by an electrically controllable valve.
  • Such fluid work machines are known in the English-speaking world under the term synthetically commutated hydraulic machines or digital displacement pumps.
  • electrically commutated fluid machines are for example in the European patent application EP 0 494 236 B1 or in the international patent application WO 91/05163 A1 described.
  • EP 1 537 333 B1 describes a method in which a certain fluid flow is generated by a series of complete pump strokes ("full-stroke pumping modes"), partial pump strokes (“part-stroke pumping modes”) and idle pump strokes (“idle-stroke pumping modes "), with the actually requested delivery rate being provided on average.
  • full-stroke pumping modes partial pump strokes
  • part-stroke pumping modes partial pump strokes
  • idle pump strokes idle pump strokes
  • US 2012/076670 A1 describes a method for operating a fluid working machine in which the volume of the working fluid that is displaced during each cycle of the working chamber volume is selected taking into account the availability of other working chambers. The status of each working chamber is monitored and a working chamber is treated as unavailable if a malfunction is detected. A work chamber can be treated as unavailable if it is assigned to an alternative work function. A fault can be detected in a working chamber by determining whether a measured output parameter of the fluid working machine fulfills at least one acceptable functional criterion, taking into account the previously selected net displacement of the working fluid through a working chamber during a cycle of the working chamber volume.
  • EP 1 717 446 A2 discloses a pump having a housing having a compression chamber for pressurizing a fluid and a fluid channel for directing the fluid into the compression chamber.
  • a valve is located in the middle of the fluid channel to open and close the fluid channel.
  • a magnetic actuator for actuating the valve is located on a side essentially opposite the compression chamber with respect to the valve.
  • a control element is located between the valve and the solenoid actuator in order to prevent the liquid pressure in the compression chamber from acting on the solenoid drive of the valve.
  • US 2011/253918 A1 relates to a valve actuator that has a magnetic core with a space and at least one bifurcation branch, at least one variable magnetic field generating device, at least one permanent magnetic field generating device and at least one movable magnetic component, the bifurcation branch defining a first area and a second area of the magnetic core.
  • the object of the present invention is therefore to propose a method for controlling a fluid working machine which is improved compared to methods known in the prior art for controlling fluid working machines.
  • a further object of the invention is to propose a control device for fluid working machines which is improved over controls for fluid working machines known in the prior art.
  • a further object of the invention is to propose a fluid working machine which has improved properties compared to fluid working machines known in the prior art.
  • the invention achieves these objectives.
  • the proposed method can be a method for controlling an electrically commutated fluid machine, with the activation of at least one electrically controllable valve (in particular a fluid inlet valve and / or fluid outlet valve for at least one working chamber) at least temporarily additionally depending on the for the control of the at least one electrically controllable valve required electrical power takes place.
  • at least one electrically controllable valve in particular a fluid inlet valve and / or fluid outlet valve for at least one working chamber
  • the main focus was on the most advantageous fluid flow possible (in the case of operation as a hydraulic pump) or the mechanical power generated (in the case of operation as a hydraulic motor). "Side effects" were not considered here.
  • An internal combustion engine for example, is used to drive the generator.
  • the required electrical current can have a not insignificant influence on fuel consumption.
  • the generator, possibly batteries used for intermediate buffering, and in particular the power electronics used to control the electrically controllable valves must also be dimensioned appropriately large so that (essentially) any desired control pattern can be generated for the electrically controllable valves.
  • the components in question have so far been dimensioned in such a way that it was possible for all electrically controllable valves to be activated at the same time, which made correspondingly generous dimensioning necessary (although in reality safety margins were usually still taken into account).
  • the inventors have found, however, that in normal applications a particularly large proportion of the electrically controllable valves only rarely has to be controlled simultaneously.
  • the electrically commutated fluid machine can possibly even be made smaller overall.
  • the inventors further suggest that when controlling the at least one electrically controllable valve of the fluid machine, the electrical power required for controlling the at least one electrically controllable valve is also taken into account at least at times.
  • Such a consideration can in particular take place to the effect that the control pattern is modified in such a way that certain deviations from the currently required fluid quantity / mechanical power (in particular also temporarily) are tolerated.
  • a higher residual fluctuation in the amount of fluid generated or the mechanical power and / or, in particular, a higher level of noise or increased wear of the fluid machine is accepted at times.
  • the at least one upper electrical power limit be at least one hard electrical power limit.
  • a "hard electrical power limit” is to be understood in particular as a value which, at least under normal operating conditions, must not be exceeded under any circumstances. For example, this can be a value which, if exceeded, worsens the control signals to such an extent that that a sufficiently precise and / or reliable control of the electrically controllable valves is no longer possible. This can also include a case in which, for example, control electronics (or parts thereof) break down and initially require a certain time (for example several seconds) before "normal operation" can be resumed.
  • a “soft electrical power limit” is to be understood in particular as a value which may be exceeded under certain operating conditions and / or temporarily (in particular briefly). This can, for example, be an electrical power in which the heat loss occurring in the power semiconductors can no longer (completely) be dissipated, so that the corresponding components would heat up impermissibly over time. However, since these components have a certain heat buffer, briefly exceeding such a performance limit is harmless as long as sufficient time is then made available for the components in question to "recover".
  • the at least one upper electrical power limit is at least temporarily and / or at least partially defined by at least part of at least one control device and / or at least temporarily and / or at least partially defined by the electrical power available in the system is.
  • a part of at least one control device can be understood to mean in particular power semiconductors, electrical resistors, capacitors, other temporary energy storage devices and the like. In particular, these can be components that heat up not insignificantly during operation and / or components that conduct electrical energy and / or intermediate buffers.
  • An electrical power available in the system is to be understood in particular as an electrical power that is made available by components located “outside the electrically commutated fluid work machine”.
  • an electrically commutated fluid machine is installed in a forklift truck, then this can be the electrical power that the forklift truck can provide.
  • This electrical power can change, for example, as a result of the operating conditions of the forklift (for example, power required by lighting equipment, electrical heaters, accumulators with a low charge level, especially after long periods of non-use and / or after a starting process, speed of an internal combustion engine and the like).
  • the electrical power available in the system is generally also defined by the design of the "overall device".
  • With a temporary energy storage device it is possible, for example, to implement valve actuation cycles over a limited period of time that cannot be implemented in continuous operation. The additional power requirement required for this can be taken from the temporary energy storage device at short notice. After that, however, a certain recovery phase is required for the temporary energy storage device.
  • One possible embodiment variant of the proposed method consists in that the calculation of the valve activation pattern is carried out using a buffer variable.
  • a fluid request is fed in from work cycle to work cycle per pump cycle on a "credit side”.
  • a meaningful and at the same time permissible pump stroke is determined and the currently activated pump stroke reduces the buffer variable by the relevant value.
  • the control pattern in which, among other things, the electrical power required for the control of the electrically controllable valve (s) is also taken into account
  • the variant can be selected with which an increasing power demand can be better satisfied.
  • the error variable can in particular be used to carry out suitable correction mechanisms and, if necessary, to allow correction mechanisms that are "undesirable” per se if it is to be expected that the error variable will otherwise increase too much. It is also possible, however, for the error variable to essentially correspond to the buffer variable already described above or essentially to match it. In any case, with the proposed training, the required Fluid requirement or the required mechanical power requirement can be satisfied better and more precisely.
  • the method be carried out in such a way that, in particular when a certain value of the error variable is exceeded, special correction methods are used and in particular otherwise impermissible partial pump quantities are permitted.
  • This makes it possible to find a kind of compromise between the most correct fulfillment of the requirements on the one hand and the most advantageous possible operating behavior on the other hand (in particular with regard to wear and / or noise development). If, for example, when using otherwise usual criteria under particularly unfavorable operating conditions, an error would rise too sharply, a (usually comparatively small) increase in operating noise and / or wear of the fluid machine can be accepted instead. This is not necessarily detrimental, since such conditions often occur only rarely and / or for only a short time.
  • valve control patterns can be stored in large quantities inexpensively and with little space requirement. These can then be called up as a function of the fluid requirement and / or the mechanical power requirement. If necessary, interpolation methods between two stored values and the like are also conceivable. It is also possible, however, for a certain number of pump strokes to be calculated "into the future" and the calculated values during the operation of the fluid machine be cached. This can be implemented, for example, by “look ahead” algorithms known per se.
  • control device which is designed and set up in such a way that it at least temporarily carries out a method of the type described above.
  • a control device designed in this way can then have the advantages and properties already described in advance in connection with the previously proposed method, at least in an analogous manner. It is also possible to develop the control device - at least in an analogous manner.
  • control device it is possible for the control device to have at least one electronic storage device, a programmable data processing device, a semiconductor power component and / or a temporary energy storage device.
  • a temporary energy storage device can in particular be understood to mean a capacitor and possibly also an accumulator.
  • a capacitor a large capacitance is preferably useful, as is the case, for example, with so-called gold cap capacitors.
  • increased electrical power can be called up for a short time, for example, so that more valves can be controlled for a short time than is possible in the long term from the dimensioning of the control device and possibly other components. This can prove beneficial.
  • a fluid work machine is also proposed, in particular an electrically commutated fluid work machine, which is designed and set up such that it at least partially carries out a method of the type proposed in advance and / or which has at least one control device of the type described above.
  • the fluid machine can then have the advantages and properties already described in advance in connection with the previously described method and / or the previously described control device, at least in analogy.
  • the fluid machine can be developed further as described above (at least in an analogous manner).
  • FIG. 1 a conceivable embodiment of an electrically commutated hydraulic pump 1 of the so-called wedding cake type ("wedding cake-type pump”) is shown.
  • the hydraulic pump 1 has a total of twelve cylinders 2, 3, which are each arranged at an angular distance of 30 ° from one another.
  • the cylinders 2, 3 are arranged in different planes, namely in the form of two disks arranged one behind the other, each with six cylinders 2, 3.
  • the two disks made up of cylinders 2, 3 are arranged one after the other in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
  • the respective cylinders 2, 3 are angularly spaced from one another by 60 °.
  • the two disks are "twisted" against each other by 30 °.
  • each of the cylinders 2, 3 there are arranged pistons 4 which are displaceable and rotatable through a certain angle.
  • the bottom 5 of the piston 4 is as Formed sliding sole and is supported on an eccentrically rotating eccentric 6, which is moved around an axis of rotation 7.
  • the upper side 8 of the piston 4 forms a fluid-tight seal with the walls of the piston 4.
  • the up and down movement of the pistons 4 in the cylinders 2, 3 caused by the eccentric 6 results in a cyclically varying volume of the pump chambers 9.
  • Each cylinder 2, 3 is connected via corresponding hydraulic lines 10 to an electrically controllable valve 11, which in turn is connected to a hydraulic oil reservoir 13.
  • the hydraulic oil reservoir 13 is usually under ambient pressure.
  • each cylinder 2, 3 is connected to a high-pressure collector (not shown here) via hydraulic lines 10 via a passive check valve 12.
  • the high pressure collector can have a high pressure accumulator.
  • a type of "high-pressure storage function" can be implemented, for example, by means of high-pressure hoses which usually have a certain elasticity. In such a case it is possible that the high-pressure hoses go directly to the hydraulic consumer (for example to a hydraulic motor).
  • the hydraulic lines 10, the electrically controllable valve 11 and the check valve 12 are shown only once.
  • the hydraulic oil reservoir 13 and / or the high-pressure collector is identical for a plurality and / or for all cylinders 2, 3.
  • the electrically controllable valves 11 are electrically controlled via an electronic controller 14.
  • the electronic controller 14 can have a memory 15 in which a suitable control program is deposited.
  • the electronic control 14 can either be designed for each electrically controllable valve 11 individually and / or control part or all of the electrically controllable valves 11 of the electrically commutated hydraulic pump 1. If necessary, the electronic controller 14 can also take on other tasks.
  • the electronic controller 14 is, for example, a single-board computer which has power semiconductor components of corresponding dimensions for controlling the electrically controllable valves 11.
  • an electrically commutated hydraulic pump 1 makes it possible that not only a complete pump chamber volume is “effectively” pumped (that is, it is moved in the direction of the high pressure collector), but also partial or zero strokes are possible.
  • the electrically controllable valve 11 is opened by the resulting negative pressure and hydraulic oil is sucked in from the hydraulic oil reservoir 13 via the hydraulic lines 10 and the electrically controllable valve 11 (low pressure valve). If the piston 4 reaches the bottom dead center, the passive suction valve would close automatically in a "classic" hydraulic pump. In the presently illustrated electrically commutated hydraulic pump 1, however, the electrically controllable valve 11 (unless otherwise controlled) initially remains open. As a result, the hydraulic oil is initially pressed back into the hydraulic oil reservoir 13 without load through the electrically controllable valve 11 which is still open (and consequently not pumped in the direction of the high-pressure collector).
  • the mode of operation of the electrically commutated hydraulic pump 1 corresponds to a "classic" hydraulic pump (full pump strokes). If, on the other hand, the electrically controllable valve 11 is not closed at all, the electrically commutatable hydraulic pump 1 is in idle mode (idle strokes).
  • the electrically controllable valve 11 is closed by applying a relatively large current. If, on the other hand, no (or insufficient) current (or electrical voltage) is applied, the electrically controllable valve 11 remains in the open position. (In some cases there are also designs with "inverted" switching logic; in such a case, the present description, in particular the description below, must be adapted accordingly.)
  • control pulse for closing the electrically controllable valve 11 occurs later, the lower the volume fraction to be pumped. If, for example, with two cylinders immediately following one another (which are offset by 30 ° from one another, for example) a preceding cylinder is to generate a partial pump stroke and a subsequent cylinder is to generate a full pump stroke, the electrically controllable valves 11 of both cylinders are to be activated simultaneously when the Cylinders running immediately ahead should only generate 93.3% of the volume (180 ° rotation corresponds to 100% pumping power).
  • an overlap of different control pulses cannot only occur in exactly one such case (which would presumably not occur too often in reality). Rather, such an overlap can occur significantly more frequently because the signals for closing the electrically controllable valves must be applied over a certain period of time.
  • the required control time is 4 ms. Assuming a hydraulic pump that works at 3000 rpm, the time for a full piston stroke is 20 ms. This can lead to a potential overlap of different activation pulses of 180 ° + 72 °. In extreme cases, a twelve-cylinder pump with the specified values can therefore trigger up to eight cylinders at the same time.
  • Fig. 2 this effect is illustrated graphically.
  • the angle of rotation 16 position of the eccentric 6
  • the control currents for the different cylinder numbers 17 are shown along the ordinate.
  • the oblique lines 18, 19 that can be seen in the graphic correspond to the course of the respective bottom dead center 18 (start of the hydraulic oil discharge phase; pump chamber volume decreases) or top dead center 19 (end of the liquid discharge phase; pump chamber volume has the minimum value). The times relate to 4 ms activation time and 3000 rpm.
  • Fig. 2 The situation shown occurs when the individual cylinders are acted upon as follows: Cylinder 1 - 1%, cylinder 2 - 10%, cylinder 3 - 33%, cylinder 4 - 60%, cylinder 5 - 66%, cylinder 6 - 90%, cylinder 7 - 100%, cylinder 8 - 100%, cylinder 9 - 100%, cylinder 10 - 100%, cylinder 11 - 100%, cylinder 12 - 50%.
  • eight cylinders namely cylinders 1 to 8 shortly before "180 °" are in fact actuated simultaneously at one point in time. A few activation cycles also follow immediately afterwards, so that the control electronics (electronic control 14) does not have much time to recover.
  • the electronic control system 14 If the electronic control system 14 is now designed for such a "worst case" scenario, it must be dimensioned in such a way that it can control eight electrically controllable valves 11 at the same time. This is correspondingly expensive and time-consuming. In addition, the electronic controller 14 must have a corresponding size (installation space). The cooling of the electronic controller 14 must also be dimensioned accordingly.
  • the electronic control system 14 also take into account the required power requirement when activating the electrically controllable valves 11 and adapt the control cycles accordingly.
  • the resulting pump sequence 100% - 0% - 0% - 100% - 0% - 10% now corresponds to the requested average value of 35%.
  • FIG. 3 Finally, a schematic flow diagram 20 is also shown, which explains a method for controlling an electrically commutated hydraulic pump 1 in more detail.
  • the fluid requirement is read in.
  • the read-in fluid requirement is modified taking into account an error parameter (step 22).
  • the error parameter describes the extent to which the requested fluid requirement had to be deviated "in the past”. Step 22 therefore (albeit possibly over a somewhat longer period Time periods) on average the actually requested fluid requirement is made available.
  • a control sequence for the electrically controllable valves is calculated (step 23).
  • the required electrical power requirement is also taken into account. Accordingly, it can happen that a control sequence that is desirable in terms of the fluid requirement cannot be implemented, since this would lead to the maximum electrical power being exceeded.
  • step 24 the error parameter, which describes the deviation between the actually pumped amount of fluid and the amount of fluid requested, is modified - if necessary.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer vorzugsweise elektrisch kommutierten Fluidarbeitsmaschine. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung einer vorzugsweise elektrisch kommutierten Fluidarbeitsmaschine. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Fluidarbeitsmaschine, insbesondere eine elektrisch kommutierte Fluidarbeitsmaschine.The invention relates to a method for controlling a preferably electrically commutated fluid work machine. The invention also relates to a control device for controlling a preferably electrically commutated fluid machine. The invention also relates to a fluid work machine, in particular an electrically commutated fluid work machine.

Fluidarbeitsmaschinen werden zwischenzeitlich in der Technik für unterschiedlichste Anwendungsgebiete benutzt. Ganz allgemein werden Fluidarbeitsmaschinen benutzt, wenn Fluide gepumpt werden müssen oder Fluide dazu benutzt werden, eine Fluidarbeitsmaschine anzutreiben, wenn diese in einem Motor-Modus betrieben wird. Auf diese Weise ist es beispielsweise auch möglich, dass mechanische Energie unter "Zwischenschaltung" eines Fluidkreislaufs von einem Ort zu einem anderen transportiert werden kann.Fluid machines are now used in technology for a wide variety of fields of application. In general, fluid work machines are used when fluids must be pumped or fluids are used to drive a fluid work machine when it is operated in a motor mode. In this way it is also possible, for example, for mechanical energy to be transported from one location to another with the "interposition" of a fluid circuit.

Der Begriff "Fluid" kann sich dabei sowohl auf Gase, als auch auf Flüssigkeiten beziehen. Auch ist es möglich, dass es sich bei dem "Fluid" um ein Gemisch aus Gasen und Flüssigkeiten handelt. Auch kann unter einem Fluid ein überkritisches Fluid verstanden werden, bei dem keine Unterscheidung zwischen dem gasförmigen und dem flüssigen Aggregatszustand mehr gemacht werden kann. Im Übrigen ist es auch unschädlich, wenn eine Flüssigkeit und/oder ein Gas einen bestimmten Anteil an Festkörpern mitführt (Suspension bzw. Rauch).The term "fluid" can refer to both gases and liquids. It is also possible that the “fluid” is a mixture of gases and liquids. A fluid can also be understood to be a supercritical fluid in which a distinction can no longer be made between the gaseous and the liquid state of aggregation. Moreover, it is also harmless if a liquid and / or a gas carries a certain proportion of solids with it (suspension or smoke).

Ein erstes Anwendungsgebiet von Fluidarbeitsmaschinen besteht darin, das Druckniveau eines Fluides zum Teil deutlich zu erhöhen. Beispiele für derartige Fluidarbeitsmaschinen sind Luftkompressoren oder Hydraulikpumpen. Auch kann ein Fluid zur Erzeugung mechanischer Leistung genutzt werden, wobei in der Regel pneumatische Motoren oder Hydraulikmotoren verwendet werden.A first area of application for fluid machines is to increase the pressure level of a fluid, in some cases significantly. Examples of such fluid work machines are air compressors or hydraulic pumps. A fluid can also be used to generate mechanical power, pneumatic motors or hydraulic motors being used as a rule.

Eine oft genutzte Bauform für Fluidarbeitsmaschinen besteht darin, dass eine oder mehrere Arbeitskammern, die im Betrieb ein zyklisch variierendes Volumen aufweisen, verwendet werden. Dabei werden für jede Arbeitskammer zumindest ein Einlassventil und zumindest ein Auslassventil zur Verfügung gestellt.A design that is often used for fluid working machines is that one or more working chambers, which have a cyclically varying volume during operation, are used. At least one inlet valve and at least one outlet valve are provided for each working chamber.

Bei der bislang im Stand der Technik verbreitetsten Bauform handelt es sich bei den Einlass- und Auslassventilen um sogenannte passive Ventile. Diese öffnen sich, wenn in Durchlassrichtung ein Druckunterschied anliegt, wohingegen sie schließen, wenn ein Druckunterschied entgegen der Durchlassrichtung anliegt. Meistens sind die passiven Ventile auch vorbelastet, so dass sie sich im Normalzustand selbsttätig schließen (zum Beispiel federbelastete Ventile).In the design most widespread in the prior art to date, the inlet and outlet valves are so-called passive valves. These open when there is a pressure difference in the flow direction, whereas they close when there is a pressure difference against the flow direction. In most cases, the passive valves are also preloaded so that they close automatically in the normal state (for example spring-loaded valves).

Werden derartige passive Ventile beispielsweise bei einer Fluidpumpe verwendet, so ist der Aufbau derart, dass sich ein Fluideinlassventil öffnet, wenn sich das Volumen der dazugehörigen Arbeitskammer vergrößert. Sobald sich das Volumen der Arbeitskammer wieder verkleinert, schließt das Fluideingangsventil, während sich das Fluidausgangsventil öffnet. Auf diese Weise wird durch die zyklischen Volumenschwankungen der Arbeitskammer Fluid "in eine Richtung" gepumpt.If such passive valves are used, for example, in a fluid pump, the structure is such that a fluid inlet valve opens when the volume of the associated working chamber increases. As soon as the volume of the working chamber is reduced again, the fluid inlet valve closes while the fluid outlet valve opens. In this way, fluid is pumped "in one direction" due to the cyclical fluctuations in volume of the working chamber.

Bei elektrisch kommutierten Fluidarbeitsmaschinen wird zumindest eines der passiven Fluidventile durch ein elektrisch ansteuerbares Ventil ersetzt. Derartige Fluidarbeitsmaschinen sind im englischsprachigen Sprachraum zum Teil unter dem Begriff synthetically commutated hydraulic machines bzw. digital displacement pumps bekannt. Derartige elektrisch kommutierte Fluidarbeitsmaschinen sind beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 494 236 B1 oder in der Internationalen Patentanmeldung WO 91/05163 A1 beschrieben.In electrically commutated fluid machines, at least one of the passive fluid valves is replaced by an electrically controllable valve. Such fluid work machines are known in the English-speaking world under the term synthetically commutated hydraulic machines or digital displacement pumps. Such electrically commutated fluid machines are for example in the European patent application EP 0 494 236 B1 or in the international patent application WO 91/05163 A1 described.

Wenn beispielsweise bei einer elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe das passive Fluideingangsventil durch ein elektrisch ansteuerbares Ventil ersetzt ist, so ist es möglich, dass man das Eingangsventil (zunächst) in der geöffneten Stellung belässt, wenn sich die Arbeitskammer zu verkleinern beginnt. Dadurch wird das in der Arbeitskammer eingeschlossene Fluid ohne "echte" Arbeit zu verrichten zurück in das Fluidreservoir befördert. Erst wenn durch einen elektrischen Steuerpuls das elektrisch ansteuerbare Eingangsventil geschlossen wird, wird das noch in der Arbeitskammer verbliebene Fluid über ein passives Fluidausgangsventil in Richtung einer Hochdruckleitung gepumpt. Durch diesen besonderen Aufbau ist es möglich, dass der von der elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe "effektiv" gepumpte Hydraulikölstrom extrem schnell und insbesondere von einem Pumpenhub zum nächsten deutlich verändert werden kann. Dies hat wiederum den Vorteil, dass keine Fluidpuffer vorgesehen werden müssen und in aller Regel kein unter Hochdruck stehendes Fluid "unnütz" über Sicherheitsventile abgelassen werden muss. Dadurch können derartige synthetisch kommutierte Hydraulikpumpen zum Teil deutlich wirtschaftlicher als herkömmliche Arbeitspumpen arbeiten.If, for example, in an electrically commutated hydraulic pump, the passive fluid inlet valve is replaced by an electrically controllable valve, it is possible to leave the inlet valve (initially) in the open position when the working chamber begins to shrink. As a result, the fluid enclosed in the working chamber is conveyed back into the fluid reservoir without performing "real" work. Only when the electrically controllable inlet valve is closed by an electrical control pulse is the fluid still remaining in the working chamber pumped in the direction of a high-pressure line via a passive fluid outlet valve. This special structure makes it possible that the hydraulic oil flow "effectively" pumped by the electrically commutated hydraulic pump can be changed extremely quickly and, in particular, significantly from one pump stroke to the next. This in turn has the advantage that no fluid buffers have to be provided and, as a rule, none Fluid under high pressure has to be drained "unnecessarily" via safety valves. As a result, synthetically commutated hydraulic pumps of this type can in part work significantly more economically than conventional working pumps.

Ersetzt man sowohl das Fluideingangsventil, als auch das Fluidausgangsventil durch elektrisch ansteuerbare Ventile, so kann man auch einen sehr schnell regelbaren Hydraulikmotor realisieren.If both the fluid inlet valve and the fluid outlet valve are replaced by electrically controllable valves, a hydraulic motor that can be regulated very quickly can also be implemented.

Um den von einer elektrisch kommutierten Fluidpumpe geförderten Fluidstrom (im Falle eines Fluidmotors gilt das Gleiche in Analogie) auf den jeweils aktuell nachgefragten Fluidstrom anzupassen, sind unterschiedliche Verfahren und Algorithmen beschrieben worden.In order to adapt the fluid flow delivered by an electrically commutated fluid pump (in the case of a fluid motor, the same applies analogously) to the fluid flow currently in demand, different methods and algorithms have been described.

Beispielsweise wurde in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 537 333 B1 ein Verfahren beschrieben, bei dem ein bestimmter Fluidstrom dadurch erzeugt wird, dass eine Aneinanderreihung von vollständigen Pumpenhüben ("full-stroke pumping modes"), Teil-Pumpenhüben ("part-stroke pumping modes") und Leerlauf-Pumpenhüben ("idle-stroke pumping modes") realisiert wird, wobei im Mittel die tatsächlich nachgefragte Fördermenge bereitgestellt wird. Um eine ausreichende Glättung zu realisieren wird ein Hochdruck-Puffervolumen zur Verfügung gestellt, welches jedoch gegenüber herkömmlichen Hydraulikpumpen ein kleineres Volumen aufweist. Während in EP 1 537 333 B1 die Teillast-Pumpenhübe mit einem fixen Pumpvolumen von stets etwa 17 % durchgeführt werden, wurde das dort beschriebene Verfahren in EP 2 246 565 A1 verfeinert. Dort wird (zunächst) vorgeschlagen, für die Teil-Pumpenhübe im Wesentlichen beliebige Teilvolumina zuzulassen. Nur wenn die Fluidströmungsgeschwindigkeit durch das Eingangsventil zu hoch wird, werden bestimmte Volumenbereiche ausgeklammert, um eine Lärmentwicklung bzw. einen vorzeitigen Verschleiß des Eingangsventils und/oder der elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe zu vermeiden. Speziell bei dem in EP 2 246 565 A1 vorgeschlagenen Verfahren wird über einen geeigneten Algorithmus nicht nur die Pumpmenge des unmittelbar folgenden Arbeitshubs berechnet, sondern es werden zu einem gewissen Zeitpunkt mehrere unmittelbar bevorstehende Arbeitshübe vorausberechnet. Dadurch wird die Qualität des erzeugten Fluidstroms in der Regel besser. Insbesondere können Rest-Pulsationen noch weiter unterdrückt werden.For example, in the European patent application EP 1 537 333 B1 describes a method in which a certain fluid flow is generated by a series of complete pump strokes ("full-stroke pumping modes"), partial pump strokes ("part-stroke pumping modes") and idle pump strokes ("idle-stroke pumping modes "), with the actually requested delivery rate being provided on average. In order to achieve sufficient smoothing, a high-pressure buffer volume is made available, which, however, has a smaller volume than conventional hydraulic pumps. While in EP 1 537 333 B1 the part-load pump strokes are always carried out with a fixed pump volume of around 17%, the method described there in EP 2 246 565 A1 refined. There it is proposed (initially) to allow essentially any partial volumes for the partial pump strokes. Only when the fluid flow speed through the inlet valve becomes too high are certain volume areas excluded in order to avoid noise development or premature wear of the inlet valve and / or the electrically commutated hydraulic pump. Special at the in EP 2 246 565 A1 According to the proposed method, not only the pump quantity of the immediately following working stroke is calculated using a suitable algorithm, but several immediately imminent working strokes are calculated in advance at a certain point in time. This generally improves the quality of the fluid flow generated. In particular, residual pulsations can be suppressed even further.

US 2012/076670 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidarbeitsmaschine, bei dem das Volumen des Arbeitsfluids, das während jedes Zyklus des Arbeitskammervolumens verdrängt wird unter Berücksichtigung der Verfügbarkeit anderer Arbeitskammern ausgewählt wird. Der Status jeder Arbeitskammer wird überwacht und eine Arbeitskammer wird als nicht verfügbar behandelt, wenn eine Fehlfunktion festgestellt wird. Eine Arbeitskammer kann als nicht verfügbar behandelt werden, wenn sie einer alternativen Arbeitsfunktion zugeordnet ist. Ein Fehler kann in einer Arbeitskammer erkannt werden, indem bestimmt wird, ob ein gemessener Ausgangsparameter der Fluidarbeitsmaschine mindestens ein akzeptables Funktionskriterium erfüllt, wobei die zuvor ausgewählte Nettoverdrängung des Arbeitsfluids durch eine Arbeitskammer während eines Zyklus des Arbeitskammervolumens berücksichtigt wird. US 2012/076670 A1 describes a method for operating a fluid working machine in which the volume of the working fluid that is displaced during each cycle of the working chamber volume is selected taking into account the availability of other working chambers. The status of each working chamber is monitored and a working chamber is treated as unavailable if a malfunction is detected. A work chamber can be treated as unavailable if it is assigned to an alternative work function. A fault can be detected in a working chamber by determining whether a measured output parameter of the fluid working machine fulfills at least one acceptable functional criterion, taking into account the previously selected net displacement of the working fluid through a working chamber during a cycle of the working chamber volume.

EP 1 717 446 A2 offenbart eine Pumpe mit einem Gehäuse, das eine Kompressionskammer zur Druckbeaufschlagung eines Fluids und einen Fluidkanal zum Leiten des Fluids in die Kompressionskammer aufweist. Ein Ventil befindet sich in der Mitte des Fluidkanals, um den Fluidkanal zu Öffen und zu Schließen. Ein Magnetaktuator zur Betätigung des Ventils befindet sich auf einer in Bezug auf das Ventil im Wesentlichen der Kompressionskammer gegenüberliegenden Seite. Ein Regelelement befindet sich zwischen dem Ventil und dem Magnetaktuator, um zu vermeiden, dass der Flüssigkeitsdruck in der Kompressionskammer auf den Magnetantrieb des Ventils einwirkt. EP 1 717 446 A2 discloses a pump having a housing having a compression chamber for pressurizing a fluid and a fluid channel for directing the fluid into the compression chamber. A valve is located in the middle of the fluid channel to open and close the fluid channel. A magnetic actuator for actuating the valve is located on a side essentially opposite the compression chamber with respect to the valve. A control element is located between the valve and the solenoid actuator in order to prevent the liquid pressure in the compression chamber from acting on the solenoid drive of the valve.

US 2011/253918 A1 betrifft einen Ventilaktuator, der einen Magnetkern mit einem Zwischenraum und mindestens einem Bifurkationszweig, mindestens eine variable Magnetfelderzeugungsvorrichtung, mindestens eine Permanentmagnetfelderzeugungsvorrichtung und mindestens eine bewegliche Magnetkomponente aufweist, wobei der Bifurkationszweig einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich des Magnetkerns definiert. US 2011/253918 A1 relates to a valve actuator that has a magnetic core with a space and at least one bifurcation branch, at least one variable magnetic field generating device, at least one permanent magnetic field generating device and at least one movable magnetic component, the bifurcation branch defining a first area and a second area of the magnetic core.

Obgleich elektrisch kommutierte Hydraulikpumpen zwischenzeitlich einen durchaus beachtlichen Entwicklungsstand erreicht haben, besteht nach wie vor Bedarf an weiteren Verbesserungen. Insbesondere besteht ein derzeitiges Forschungsziel darin, elektrisch kommutierte Hydraulikpumpen noch kleiner und leichter zu machen, deren Anschaffungs- und Betriebskosten weiter zu verringern und deren Energiebedarf - insbesondere deren elektrischen Energiebedarf -weiter zu verringern.Although electrically commutated hydraulic pumps have meanwhile reached a considerable level of development, there is still a need for further improvements. In particular, a current research goal is to make electrically commutated hydraulic pumps even smaller and lighter, to further reduce their acquisition and operating costs and to further reduce their energy requirements - in particular their electrical energy requirements.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Fluidarbeitsmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber im Stand der Technik bekannter Verfahren zur Ansteuerung von Fluidarbeitsmaschinen verbessert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung für Fluidarbeitsmaschinen vorzuschlagen, welche gegenüber im Stand der Technik bekannter Steuerungen für Fluidarbeitsmaschinen verbessert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fluidarbeitsmaschine vorzuschlagen, welche gegenüber im Stand der Technik bekannter Fluidarbeitsmaschinen verbesserte Eigenschaften aufweist.The object of the present invention is therefore to propose a method for controlling a fluid working machine which is improved compared to methods known in the prior art for controlling fluid working machines. A further object of the invention is to propose a control device for fluid working machines which is improved over controls for fluid working machines known in the prior art. A further object of the invention is to propose a fluid working machine which has improved properties compared to fluid working machines known in the prior art.

Die Erfindung löst diese Aufgaben.The invention achieves these objectives.

Es wird vorgeschlagen, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Fluidarbeitsmaschine, wobei die Fluidarbeitsmaschine zumindest eine Arbeitskammer mit einem zyklisch variierenden Volumen, eine Hochdruckfluidverbindung, eine Niederdruckfluidverbindung, zumindest ein elektrisch ansteuerbares Ventil zur ansteuerbaren Verbindung der Hochdruckfluidverbindung und/oder der Niederdruckfluidverbindung mit der Arbeitskammer aufweist, und wobei die Ansteuerung des zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Ventils in Abhängigkeit von dem Fluidbedarf und/oder dem mechanischen Leistungsbedarf erfolgt, derart durchzuführen, dass die Ansteuerung des zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Ventils zumindest zeitweise zusätzlich in Abhängigkeit von der für die Ansteuerung des zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Ventils erforderlichen elektrischen Leistung erfolgt, wobei zumindest eine obere elektrische Leistungsgrenze derart berücksichtigt wird, dass diese nicht überschritten wird. Mit anderen Worten kann es sich bei dem vorgeschlagenen Verfahren um ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrisch kommutierten Fluidarbeitsmaschine handeln, wobei die Ansteuerung zumindest eines elektrisch ansteuerbaren Ventils (insbesondere eines Fluideinlassventils und/oder Fluidauslassventils für zumindest eine Arbeitskammer) zumindest zeitweise zusätzlich in Abhängigkeit von der für die Ansteuerung des zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Ventils erforderlichen elektrischen Leistung erfolgt. Bei den bisherigen Entwicklungen wurde bei der Ansteuerung der elektrisch kommutierten Fluidarbeitsmaschine der Hauptaugenmerk auf einen möglichst vorteilhaften Fluidstrom (im Falle eines Betriebs als Hydraulikpumpe) bzw. die erzeugte mechanische Leistung (im Falle des Betriebs als Hydraulikmotor) gelegt. Hierbei wurden "Nebeneffekte" nicht weiter bedacht. Lediglich in Fällen, in denen durch besonders ungünstige Ansteuerungsmuster ein nicht akzeptables Betriebsgeräusch und/oder ein nicht tolerierbarer erhöhter mechanischer Verschleiß aufgetreten sind, wurde diesbezüglich "eine Ausnahme" gemacht. Zwischenzeitlich haben die Erfinder jedoch zu ihrer eigenen Überraschung festgestellt, dass elektrisch kommutierte Hydraulikpumpen zwischenzeitlich einen Entwicklungsstand erreicht haben, dass die für den Betrieb der elektrisch ansteuerbaren Fluidventile erforderliche Leistung eine zum Teil beachtliche Rolle spielen kann. Um die elektrisch ansteuerbaren Fluidventile sehr schnell und präzise schalten zu können, sind nämlich erhebliche elektrische Ströme vonnöten, so dass eine entsprechende elektrische Leistung zum Betrieb derselben erforderlich ist. Dementsprechend muss eine entsprechende elektrische Leistung beispielsweise beim mobilen Betrieb (Gabelstapler, Fahrzeuge, Nutzfahrzeuge, Bagger und dergleichen) durch entsprechend dimensionierte Generatoren zur Verfügung gestellt werden. Zum Antrieb des Generators wiederum dient beispielsweise ein Verbrennungsmotor. Dabei kann der erforderliche elektrische Strom durchaus einen nicht unbedeutenden Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch haben. Darüber hinaus müssen aber auch Generator, gegebenenfalls zur Zwischenpufferung genutzte Batterien und insbesondere auch die zur Ansteuerung der elektrisch ansteuerbaren Ventile genutzte Leistungselektronik entsprechend groß dimensioniert sein, damit (im Wesentlichen) beliebige Ansteuerungsmuster für die elektrisch ansteuerbaren Ventile erzeugt werden können. Die Dimensionierung der betreffenden Komponenten erfolgte bislang so, dass es möglich war, dass alle elektrisch ansteuerbaren Ventile gleichzeitig angesteuert werden können, was eine entsprechend großzügige Dimensionierung erforderlich machte (wobei in der Realität üblicherweise noch Sicherheitszuschläge in Betracht gezogen wurden). Die Erfinder haben jedoch herausgefunden, dass bei üblichen Anwendungen nur selten ein besonders großer Anteil der elektrisch ansteuerbaren Ventile gleichzeitig angesteuert werden muss. Von daher wird ein signifikanter Lastbereich der Dimensionierung bisheriger elektrisch kommutierter Fluidarbeitsmaschinen nur selten bis nie genutzt. Dementsprechend ist es grundsätzlich möglich, die entsprechenden Komponenten kleiner dimensionieren zu können, ohne dass es bei praktischen Anwendungen häufiger und/oder spürbar zu Defiziten im Betriebsverhalten bzw. gar zu Problemen kommt. Möglich ist es beispielsweise, die Komponenten derart zu dimensionieren, dass lediglich bis zu 50 %, 60 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 % oder 95 % der elektrisch ansteuerbaren Ventile gleichzeitig angesteuert werden können. Die entsprechende Gewichts- und Volumenersparnis der betreffenden Komponenten hat dabei üblicherweise nicht nur einen "direkten" Einfluss, sondern insbesondere auch einen "indirekten" Einfluss, da beispielsweise im mobilen Betrieb weniger Massen beschleunigt werden müssen. Dadurch kann gegebenenfalls sogar die elektrisch kommutierte Fluidarbeitsmaschine insgesamt kleiner ausgeführt werden. Um die beschriebene Unterdimensionierung realisieren zu können, wird von den Erfindern weiterhin vorgeschlagen, dass bei der Ansteuerung des zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Ventils der Fluidarbeitsmaschine zumindest zeitweise zusätzlich die für die Ansteuerung des zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Ventils erforderliche elektrische Leistung berücksichtigt wird. Eine derartige Berücksichtigung kann insbesondere dahingehend erfolgen, dass das Ansteuerungsmuster derart modifiziert wird, dass gewisse Abweichungen von der aktuell geforderten Fluidmenge/mechanischen Leistung (insbesondere auch zeitweise) toleriert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass insbesondere zeitweise eine höhere Restschwankung der erzeugten Fluidmenge bzw. der mechanischen Leistung und/oder insbesondere zeitweise eine höhere Geräuschentwicklung bzw. ein erhöhter Verschleiß der Fluidarbeitsmaschine in Kauf genommen wird. Erste Versuche haben ergeben, dass hierdurch üblicherweise bei einer nur geringen Verschlechterung der Arbeitsweise der elektrisch kommutierten Fluidarbeitsmaschine durchaus beachtliche Kostenreduktionen, Energieeinsparungen und Platzeinsparungen möglich sind. Im Übrigen kann auch die durch die Leistungselektronik erzeugte Abwärme verringert werden (was auch Auswirkungen auf die Dimensionierung von Kühlkörpern, Lüftern und dergleichen haben kann).It is proposed a method for controlling a fluid machine, the fluid machine having at least one working chamber with a cyclically varying volume, a high pressure fluid connection, a low pressure fluid connection, at least one electrically controllable valve for the controllable connection of the high pressure fluid connection and / or the low pressure fluid connection to the working chamber, wherein the control of the at least one electrically controllable valve takes place as a function of the fluid requirement and / or the mechanical power requirement, to be carried out in such a way that the control of the at least one electrically controllable valve is at least temporarily additionally dependent on the one for controlling the at least one electrically controllable valve required electrical power takes place, at least one upper electrical power limit is taken into account so that it is not exceeded. In other words, the proposed method can be a method for controlling an electrically commutated fluid machine, with the activation of at least one electrically controllable valve (in particular a fluid inlet valve and / or fluid outlet valve for at least one working chamber) at least temporarily additionally depending on the for the control of the at least one electrically controllable valve required electrical power takes place. In previous developments, when controlling the electrically commutated fluid machine, the main focus was on the most advantageous fluid flow possible (in the case of operation as a hydraulic pump) or the mechanical power generated (in the case of operation as a hydraulic motor). "Side effects" were not considered here. Only in cases in which an unacceptable operating noise and / or an unacceptable increased mechanical wear has occurred due to particularly unfavorable control patterns made "an exception" in this regard. In the meantime, however, the inventors have found, to their own surprise, that electrically commutated hydraulic pumps have now reached a stage of development that the power required for the operation of the electrically controllable fluid valves can sometimes play a considerable role. In order to be able to switch the electrically controllable fluid valves very quickly and precisely, considerable electrical currents are necessary, so that a corresponding electrical output is required to operate the same. Correspondingly, appropriate electrical power, for example in mobile operation (forklifts, vehicles, utility vehicles, excavators and the like) must be made available by appropriately dimensioned generators. An internal combustion engine, for example, is used to drive the generator. The required electrical current can have a not insignificant influence on fuel consumption. In addition, the generator, possibly batteries used for intermediate buffering, and in particular the power electronics used to control the electrically controllable valves must also be dimensioned appropriately large so that (essentially) any desired control pattern can be generated for the electrically controllable valves. The components in question have so far been dimensioned in such a way that it was possible for all electrically controllable valves to be activated at the same time, which made correspondingly generous dimensioning necessary (although in reality safety margins were usually still taken into account). The inventors have found, however, that in normal applications a particularly large proportion of the electrically controllable valves only rarely has to be controlled simultaneously. For this reason, a significant load range of the dimensioning of previous electrically commutated fluid machines is rarely or never used. Accordingly, it is fundamentally possible to be able to dimension the corresponding components smaller, without deficits in the operating behavior or even problems occurring more frequently and / or noticeably in practical applications. It is possible, for example, to dimension the components in such a way that only up to 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% or 95% of the electrically controllable valves can be controlled simultaneously. The corresponding weight and volume savings of the relevant components usually not only have a "direct" influence, but in particular also an "indirect" influence, since, for example, fewer masses are accelerated in mobile operation Need to become. As a result, the electrically commutated fluid machine can possibly even be made smaller overall. In order to be able to realize the undersizing described, the inventors further suggest that when controlling the at least one electrically controllable valve of the fluid machine, the electrical power required for controlling the at least one electrically controllable valve is also taken into account at least at times. Such a consideration can in particular take place to the effect that the control pattern is modified in such a way that certain deviations from the currently required fluid quantity / mechanical power (in particular also temporarily) are tolerated. Alternatively or additionally, it is also possible that a higher residual fluctuation in the amount of fluid generated or the mechanical power and / or, in particular, a higher level of noise or increased wear of the fluid machine is accepted at times. First tests have shown that this usually allows considerable cost reductions, energy savings and space savings with only a slight deterioration in the mode of operation of the electrically commutated fluid machine. In addition, the waste heat generated by the power electronics can also be reduced (which can also affect the dimensioning of heat sinks, fans and the like).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine obere elektrische Leistungsgrenze zumindest eine harte elektrische Leistungsgrenze. Unter einer "harten elektrischen Leistungsgrenze" ist insbesondere ein Wert zu verstehen, der zumindest unter normalen Betriebsbedingungen keinesfalls überschritten werden darf. Beispielsweise kann es sich hier um einen Wert handeln, bei dessen Überschreiten sich die Steuersignale derart verschlechtern, dass eine hinreichend genaue und/oder zuverlässige Ansteuerung der elektrisch ansteuerbaren Ventile nicht mehr möglich ist. Auch kann dies einen Fall umfassen, bei dem beispielsweise eine Steuerelektronik (bzw. Teile davon) zusammenbricht und zunächst eine bestimmte Zeit (beispielsweise mehrere Sekunden) benötigt, bevor der "Normalbetrieb" wieder aufgenommen werden kann. Unter einer "weichen elektrischen Leistungsgrenze" ist insbesondere ein Wert zu verstehen, der unter bestimmten Betriebsbedingungen und/oder zeitweise (insbesondere kurzzeitig) überschritten werden darf. Hier kann es sich beispielsweise um eine elektrische Leistung handeln, bei der die in den Leistungshalbleitern entstehende Verlustwärme nicht mehr (vollständig) abgeführt werden kann, so dass sich die entsprechenden Bauteile mit der Zeit unzulässig erwärmen würden. Da diese Bauteile jedoch einen gewissen Wärmepuffer aufweisen, ist ein kurzzeitiges Überschreiten einer derartigen Leistungsgrenze unschädlich, solange anschließend ausreichend Zeit zur "Erholung" der betreffenden Bauteile zur Verfügung gestellt wird.According to a preferred embodiment variant of the method, it is proposed that the at least one upper electrical power limit be at least one hard electrical power limit. A "hard electrical power limit" is to be understood in particular as a value which, at least under normal operating conditions, must not be exceeded under any circumstances. For example, this can be a value which, if exceeded, worsens the control signals to such an extent that that a sufficiently precise and / or reliable control of the electrically controllable valves is no longer possible. This can also include a case in which, for example, control electronics (or parts thereof) break down and initially require a certain time (for example several seconds) before "normal operation" can be resumed. A “soft electrical power limit” is to be understood in particular as a value which may be exceeded under certain operating conditions and / or temporarily (in particular briefly). This can, for example, be an electrical power in which the heat loss occurring in the power semiconductors can no longer (completely) be dissipated, so that the corresponding components would heat up impermissibly over time. However, since these components have a certain heat buffer, briefly exceeding such a performance limit is harmless as long as sufficient time is then made available for the components in question to "recover".

Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass die zumindest eine obere elektrische Leistungsgrenze zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise durch zumindest einen Teil zumindest einer Steuervorrichtung definiert ist und/oder zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise durch die im System verfügbare elektrische Leistung definiert ist. Unter einem Teil zumindest einer Steuervorrichtung können insbesondere Leistungshalbleiter, elektrische Widerstände, Kondensatoren, sonstige Temporärenergiespeichereinrichtungen und dergleichen verstanden werden. Insbesondere kann es sich dabei um Bauteile handeln, welche sich im Betrieb nicht unerheblich erwärmen und/oder um Bauteile, die elektrische Energie leiten und/oder um Zwischenpuffer. Unter einer im System verfügbaren elektrischen Leistung ist insbesondere eine elektrische Leistung zu verstehen, die von "außerhalb der elektrisch kommutierten Fluidarbeitsmaschine" liegenden Komponenten zur Verfügung gestellt wird. Wenn beispielsweise eine elektrisch kommutierte Fluidarbeitsmaschine in einem Gabelstapler eingebaut ist, so kann es sich hierbei um die elektrische Leistung handeln, die der Gabelstapler zur Verfügung stellen kann. Diese elektrische Leistung kann sich beispielsweise durch die Betriebsbedingungen des Gabelstaplers ändern (beispielsweise Leistungsbedarf durch beleuchtungstechnische Einrichtungen, elektrische Heizungen, Akkumulator mit niedrigem Ladestand, insbesondere nach längerem Nichtgebrauch und/oder nach einem Anlassvorgang, Drehzahl eines Verbrennungsmotors und dergleichen). Selbstverständlich ist die im System verfügbare elektrische Leistung in aller Regel auch durch die Konstruktion der "Gesamtvorrichtung" definiert. Mit einer Temporärenergiespeichereinrichtung ist es beispielsweise möglich über eine begrenzte Zeit hinweg Ventilansteuerungszyklen zu realisieren, die im Dauerbetrieb nicht realisierbar sind. Der hierfür erforderliche zusätzliche Leistungsbedarf kann kurzfristig der Temporärenergiespeichereinrichtung entnommen werden. Danach ist jedoch eine gewisse Erholungsphase für die Temporärenergiespeichereinrichtung erforderlich.Furthermore, it is proposed to carry out the method in such a way that the at least one upper electrical power limit is at least temporarily and / or at least partially defined by at least part of at least one control device and / or at least temporarily and / or at least partially defined by the electrical power available in the system is. A part of at least one control device can be understood to mean in particular power semiconductors, electrical resistors, capacitors, other temporary energy storage devices and the like. In particular, these can be components that heat up not insignificantly during operation and / or components that conduct electrical energy and / or intermediate buffers. An electrical power available in the system is to be understood in particular as an electrical power that is made available by components located “outside the electrically commutated fluid work machine”. For example, if an electrically commutated fluid machine is installed in a forklift truck, then this can be the electrical power that the forklift truck can provide. This electrical power can change, for example, as a result of the operating conditions of the forklift (for example, power required by lighting equipment, electrical heaters, accumulators with a low charge level, especially after long periods of non-use and / or after a starting process, speed of an internal combustion engine and the like). Of course, the electrical power available in the system is generally also defined by the design of the "overall device". With a temporary energy storage device it is possible, for example, to implement valve actuation cycles over a limited period of time that cannot be implemented in continuous operation. The additional power requirement required for this can be taken from the temporary energy storage device at short notice. After that, however, a certain recovery phase is required for the temporary energy storage device.

Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass eine Mehrzahl von elektrisch ansteuerbaren Ventilen angesteuert wird, und die elektrisch ansteuerbaren Ventile insbesondere unterschiedlichen Arbeitskammern zugeordnet sind, wobei die Arbeitskammern bevorzugt phasenversetzt zueinander angeordnet sind und/oder eine Mehrzahl parallel arbeitender Arbeitskammern vorgesehen ist. Speziell in derartigen Fällen kann es sich insbesondere bei bestimmten Betriebsbedingungen ergeben, dass eine größere Anzahl von elektrisch ansteuerbaren Ventilen zeitgleich angesteuert werden müssen (wobei unter "zeitgleich" auch sich nur teilweise überlappende Ansteuerungsimpulse und/oder zeitlich nah beieinanderliegende, aber an sich getrennte Ansteuerungsimpulse verstanden werden können). Wie bereits erwähnt, haben erste Messungen ergeben, dass derartig "ungünstige" Ansteuerungszyklen nur selten auftreten und in der Regel mit tolerierbaren Verschlechterungen umgangen werden können bzw. die resultierenden Verschlechterungen akzeptiert werden können.Furthermore, it is proposed to carry out the method in such a way that a plurality of electrically controllable valves are controlled and the electrically controllable valves are assigned in particular to different working chambers, the working chambers preferably being arranged out of phase with one another and / or a plurality of working chambers operating in parallel being provided. Especially in such cases it can arise, especially under certain operating conditions, that a larger number of electrically controllable valves have to be activated at the same time (whereby "simultaneously" also means only partially overlapping activation pulses and / or activation pulses that are close together in time but that are separate can be). As already mentioned, initial measurements have shown that such “unfavorable” control cycles occur only rarely and are usually tolerable Deteriorations can be avoided or the resulting deteriorations can be accepted.

Eine mögliche Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, dass die Berechnung des Ventilansteuerungsmusters unter Verwendung einer Puffervariable erfolgt. In dieser wird beispielsweise pro Pumpzyklus auf einer "Habenseite" eine Fluidanforderung von Arbeitstakt zu Arbeitstakt eingespeist. Basierend auf dem aktuellen Wert der Puffervariable wird jeweils ein sinnvoller und gleichzeitig zulässiger Pumpenhub bestimmt, und der aktuell angesteuerte Pumpenhub reduziert die Puffervariable um den betreffenden Wert. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, dass ein (teilweise) ausgesetzter Wert zu einem späteren Zeitpunkt "nachgeholt" wird, und damit schlussendlich die angeforderte Menge realisiert wird. Dadurch entstehende Schwankungen sind in aller Regel ausreichend klein, so dass in der Regel nachteilige Effekte nicht bzw. lediglich in vertretbarem Aufwand entstehen. Selbstverständlich sind auch die bereits im Stand der Technik vorgeschlagenen Weiterbildungen, wie insbesondere das Vorsehen von "verbotenen Bereichen" und/oder eine Berechnung für einige Pumpenzyklen in die Zukunft, hierfür verwendbar. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass in einem "kritischen Fall" durch ein entsprechendes Ventilansteuerungsmuster insbesondere ein gewisses "Überangebot" (beispielsweise bei einer Pumpe eine über das nachgefragte Maß erhöhte Pumpleistung an Fluid) bereitgestellt wird, wobei mithilfe des Ventilansteuerungsmusters eine elektrische Leistungsgrenze (insbesondere eine weiche und/oder eine harte elektrische Leistungsgrenze) beachtet wird. Das "Überangebot" kann dann gewissermaßen "mechanisch vernichtet" werden (bei einer Pumpe beispielsweise durch ein Ablassen von (Hochdruck-)Fluid über ein Sicherheitsventil oder dergleichen. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass ein Zurückgreifen auf ein "Überangebot" statistisch vergleichsweise selten erforderlich ist. Dementsprechend kann sich auch mit einer derartigen Ausbildung "unter dem Strich" eine erhöhte Energieeffizienz der Gesamtanlage ergeben.One possible embodiment variant of the proposed method consists in that the calculation of the valve activation pattern is carried out using a buffer variable. In this, for example, a fluid request is fed in from work cycle to work cycle per pump cycle on a "credit side". Based on the current value of the buffer variable, a meaningful and at the same time permissible pump stroke is determined and the currently activated pump stroke reduces the buffer variable by the relevant value. This makes it possible in a simple manner for a (partially) suspended value to be "made up" at a later point in time, and thus ultimately to realize the requested amount. The resulting fluctuations are usually sufficiently small that negative effects usually do not occur or only occur at a reasonable cost. Of course, the developments already proposed in the prior art, such as in particular the provision of “prohibited areas” and / or a calculation for a few pump cycles in the future, can also be used for this purpose. Additionally or alternatively, it is possible that in a "critical case" a certain "oversupply" (for example in a pump a pump power of fluid that is higher than the requested amount) is provided by a corresponding valve control pattern, whereby an electrical power limit ( especially a soft and / or a hard electrical power limit) is observed. The "oversupply" can then to a certain extent be "mechanically destroyed" (in the case of a pump, for example, by releasing (high-pressure) fluid through a safety valve or the like. It should be noted that, statistically, it is comparatively seldom necessary to use an "oversupply" Accordingly, with such a design "the bottom line" can result in increased energy efficiency of the overall system.

Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass ein Extrapolationsalgorithmus für den Wert der Puffervariablen und/oder für den Wert des zu erwartenden Fluidbedarfs und/oder für den Wert des zu erwartenden mechanischen Leistungsbedarfs verwendet wird. Hierdurch kann das Verfahren noch vorteilhafter durchgeführt werden. Wenn beispielsweise zu erwarten ist, dass der vermutlich in Kürze abgerufene Fluidbedarf zunimmt, kann das Ansteuerungsmuster (bei welchem unter anderem auch die für die Ansteuerung des elektrisch ansteuerbaren Ventils/der elektrisch ansteuerbaren Ventile erforderliche elektrischen Leistung berücksichtigt wird) derart gewählt werden, dass möglichst viele Randbedingungen möglichst gut erfüllt werden. Wenn beispielsweise (abgesehen vom zukünftig zu erwartenden Bedarf) zwei verschiedene sinnvolle Ansteuerzyklen vorhanden sind, so kann bei (vermutlich) zunehmendem Leistungsbedarf die Variante gewählt werden, mit der ein zunehmender Leistungsbedarf besser befriedigt werden kann.It is also proposed to carry out the method in such a way that an extrapolation algorithm is used for the value of the buffer variable and / or for the value of the fluid requirement to be expected and / or for the value of the mechanical power requirement to be expected. This allows the method to be carried out even more advantageously. If, for example, it is to be expected that the fluid demand, which is likely to be called up shortly, will increase, the control pattern (in which, among other things, the electrical power required for the control of the electrically controllable valve (s) is also taken into account) can be selected such that as many Boundary conditions are met as well as possible. If, for example (apart from the demand to be expected in the future) there are two different sensible control cycles, then with (presumably) increasing power demand, the variant can be selected with which an increasing power demand can be better satisfied.

Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass zumindest die Differenz zwischen Fluidbedarf und/oder mechanischem Leistungsbedarf und der nach Anwendung der Modifikation hinsichtlich des elektrischen Leistungsbedarfs tatsächlich zur Verfügung gestellten Fluidmenge bzw. der tatsächlich zur Verfügung gestellten mechanischen Leistung ermittelt wird und insbesondere in einer Fehlervariable gespeichert wird. Die Fehlervariable kann insbesondere dazu verwendet werden, geeignete Korrekturmechanismen durchzuführen und gegebenenfalls an sich "unerwünschte" Korrekturmechanismen zu erlauben, wenn zu erwarten ist, dass die Fehlervariable ansonsten zu stark ansteigt. Möglich ist es aber auch, dass die Fehlervariable im Wesentlichen mit der vorab bereits beschriebenen Puffervariable korrespondiert bzw. im Wesentlichen mit dieser übereinstimmt. In jedem Fall kann mit der vorgeschlagenen Ausbildung der erforderliche Fluidbedarf bzw. der erforderliche mechanische Leistungsbedarf besser und genauer befriedigt werden.Furthermore, it is proposed to carry out the method in such a way that at least the difference between the fluid requirement and / or mechanical power requirement and the amount of fluid actually made available after application of the modification with regard to the electrical power requirement or the actually made available mechanical power is determined and in particular in a Error variable is saved. The error variable can in particular be used to carry out suitable correction mechanisms and, if necessary, to allow correction mechanisms that are "undesirable" per se if it is to be expected that the error variable will otherwise increase too much. It is also possible, however, for the error variable to essentially correspond to the buffer variable already described above or essentially to match it. In any case, with the proposed training, the required Fluid requirement or the required mechanical power requirement can be satisfied better and more precisely.

Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass insbesondere bei Überschreiten eines bestimmten Werts der Fehlervariable besondere Korrekturverfahren genutzt werden und insbesondere ansonsten unzulässige Teilpumpmengen zugelassen werden. Dadurch ist es möglich, dass eine Art Kompromiss zwischen möglichst korrekter Erfüllung der Anforderungen einerseits und möglichst vorteilhaftem Betriebsverhalten andererseits (insbesondere hinsichtlich Verschleiß und/oder Geräuschentwicklung) gefunden werden kann. Würde also beispielsweise bei Anwendung sonst üblicher Kriterien bei besonders ungünstigen Betriebsbedingungen ein Fehler zu stark ansteigen, so kann stattdessen eine (üblicherweise vergleichsweise geringe) Zunahme des Betriebsgeräuschs und/oder des Verschleißes der Fluidarbeitsmaschine in Kauf genommen werden. Dies ist nicht notwendigerweise schädlich, da derartige Verhältnisse oftmals nur selten und/oder für nur kurze Zeit eintreten.Furthermore, it is proposed that the method be carried out in such a way that, in particular when a certain value of the error variable is exceeded, special correction methods are used and in particular otherwise impermissible partial pump quantities are permitted. This makes it possible to find a kind of compromise between the most correct fulfillment of the requirements on the one hand and the most advantageous possible operating behavior on the other hand (in particular with regard to wear and / or noise development). If, for example, when using otherwise usual criteria under particularly unfavorable operating conditions, an error would rise too sharply, a (usually comparatively small) increase in operating noise and / or wear of the fluid machine can be accepted instead. This is not necessarily detrimental, since such conditions often occur only rarely and / or for only a short time.

Möglich ist es auch, das Verfahren derart durchzuführen, dass eine Mehrzahl an unterschiedlichen Ventilansteuerungsmustern vorab berechnet und gespeichert wird. Bei einer derartigen Ausführung kann vergleichsweise viel Rechenzeit in die Erstellung möglichst guter Ventilansteuerungszyklen einfließen, um möglichst vorteilhafte Ventilansteuerungszyklen zu realisieren. Derartige Ventilansteuerungsmuster können bei heute verfügbaren elektronischen Speichern in großen Mengen kostengünstig und bei nur geringem Platzbedarf gespeichert werden. Diese können dann in Abhängigkeit vom Fluidbedarf und/oder vom mechanischen Leistungsbedarf abgerufen werden. Gegebenenfalls sind auch Interpolationsverfahren zwischen zwei gespeicherten Werten und dergleichen denkbar. Möglich ist es aber auch, dass während des Betriebs der Fluidarbeitsmaschine eine bestimmte Anzahl von Pumpenhüben "in die Zukunft" gerechnet wird und die errechneten Werte zwischengespeichert werden. Dies kann beispielsweise durch an sich bekannte "look ahead"-Algorithmen realisiert werden.It is also possible to carry out the method in such a way that a plurality of different valve actuation patterns are calculated and stored in advance. With such an embodiment, a comparatively large amount of computing time can flow into the creation of the best possible valve control cycles in order to realize the most advantageous valve control cycles. With electronic memories available today, such valve control patterns can be stored in large quantities inexpensively and with little space requirement. These can then be called up as a function of the fluid requirement and / or the mechanical power requirement. If necessary, interpolation methods between two stored values and the like are also conceivable. It is also possible, however, for a certain number of pump strokes to be calculated "into the future" and the calculated values during the operation of the fluid machine be cached. This can be implemented, for example, by “look ahead” algorithms known per se.

Weiterhin wird eine Steuervorrichtung vorgeschlagen, welche derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie zumindest zeitweise ein Verfahren vom vorab beschriebenen Typ durchführt. Eine derart ausgebildete Steuervorrichtung kann dann die bereits vorab, im Zusammenhang mit dem vorab vorgeschlagenen Verfahren beschriebenen Vorteile und Eigenschaften zumindest in analoger Weise aufweisen. Auch ist es möglich die Steuervorrichtung - zumindest in analoger Weise - weiterzubilden.Furthermore, a control device is proposed which is designed and set up in such a way that it at least temporarily carries out a method of the type described above. A control device designed in this way can then have the advantages and properties already described in advance in connection with the previously proposed method, at least in an analogous manner. It is also possible to develop the control device - at least in an analogous manner.

Insbesondere ist es möglich, dass die Steuervorrichtung zumindest eine elektronische Speichereinrichtung, eine programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung, ein Halbleiterleistungsbauteil und/oder eine Temporärenergiespeichereinrichtung aufweist. Derartige Steuervorrichtungen haben sich in ersten Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen. Unter einer Temporärenergiespeichereinrichtung kann insbesondere ein Kondensator und gegebenenfalls auch ein Akkumulator verstanden werden. Bei einem Kondensator ist vorzugsweise eine große Kapazität sinnvoll, wie dies beispielsweise bei so genannten Gold Cap-Kondensatoren der Fall ist. Mit einer derartigen Temporärenergiespeichereinrichtung kann beispielsweise kurzzeitig eine erhöhte elektrische Leistung abgerufen werden, so dass kurzzeitig gewissermaßen mehr Ventile angesteuert werden können, als es von der Dimensionierung der Steuervorrichtung und gegebenenfalls sonstiger Komponenten auf Dauer möglich ist. Dies kann sich als vorteilhaft erweisen.In particular, it is possible for the control device to have at least one electronic storage device, a programmable data processing device, a semiconductor power component and / or a temporary energy storage device. Such control devices have proven to be particularly advantageous in initial tests. A temporary energy storage device can in particular be understood to mean a capacitor and possibly also an accumulator. In the case of a capacitor, a large capacitance is preferably useful, as is the case, for example, with so-called gold cap capacitors. With such a temporary energy storage device, increased electrical power can be called up for a short time, for example, so that more valves can be controlled for a short time than is possible in the long term from the dimensioning of the control device and possibly other components. This can prove beneficial.

Schließlich wird noch eine Fluidarbeitsmaschine vorgeschlagen, insbesondere eine elektrisch kommutierte Fluidarbeitsmaschine, welche derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie zumindest teilweise ein Verfahren vom vorab vorgeschlagenen Typ durchführt und/oder die zumindest eine Steuervorrichtung vom vorab beschriebenen Typ aufweist. Die Fluidarbeitsmaschine kann dann die bereits vorab im Zusammenhang mit dem vorab beschriebenen Verfahren und/oder der vorab beschriebenen Steuervorrichtung beschriebenen Vorteile und Eigenschaften zumindest in Analogie aufweisen. Weiterhin kann die Fluidarbeitsmaschine wie vorab beschrieben weitergebildet werden (zumindest in analoger Weise).Finally, a fluid work machine is also proposed, in particular an electrically commutated fluid work machine, which is designed and set up such that it at least partially carries out a method of the type proposed in advance and / or which has at least one control device of the type described above. The fluid machine can then have the advantages and properties already described in advance in connection with the previously described method and / or the previously described control device, at least in analogy. Furthermore, the fluid machine can be developed further as described above (at least in an analogous manner).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1:
ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine elektrisch kommutierte Hydraulikpumpe in einer Prinzipskizze;
Fig. 2:
ein Beispiel für ein ungünstiges Ansteuerungsmuster;
Fig. 3:
ein Flussdiagramm für ein denkbares Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ansteuerung einer elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe.
In the following, the invention is explained in more detail with the aid of advantageous exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1:
a possible embodiment for an electrically commutated hydraulic pump in a schematic diagram;
Fig. 2:
an example of an unfavorable control pattern;
Fig. 3:
a flow diagram for a conceivable embodiment of a method for controlling an electrically commutated hydraulic pump.

In Fig. 1 ist ein denkbares Ausführungsbeispiel für eine elektrisch kommutierte Hydraulikpumpe 1 vom sogenannten Hochzeitstortentyp ("wedding cake-type pump") dargestellt. Die Hydraulikpumpe 1 weist insgesamt zwölf Zylinder 2, 3 auf, die jeweils in einem angularen Abstand von 30° zueinander beabstandet angeordnet sind. Aus Platzgründen sind dabei die Zylinder 2, 3 in unterschiedlichen Ebenen angeordnet und zwar in Form zweier, hintereinander angeordneter Scheiben mit jeweils sechs Zylindern 2, 3. Die beiden Scheiben aus Zylindern 2, 3 sind dabei in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene aufeinander abfolgend angeordnet. In jeder Scheibe sind die jeweiligen Zylinder 2, 3 jeweils um 60° voneinander angular beabstandet. Die beiden Scheiben sind um 30° gegeneinander "verdreht".In Fig. 1 a conceivable embodiment of an electrically commutated hydraulic pump 1 of the so-called wedding cake type ("wedding cake-type pump") is shown. The hydraulic pump 1 has a total of twelve cylinders 2, 3, which are each arranged at an angular distance of 30 ° from one another. For reasons of space, the cylinders 2, 3 are arranged in different planes, namely in the form of two disks arranged one behind the other, each with six cylinders 2, 3. The two disks made up of cylinders 2, 3 are arranged one after the other in a direction perpendicular to the plane of the drawing. In each disc, the respective cylinders 2, 3 are angularly spaced from one another by 60 °. The two disks are "twisted" against each other by 30 °.

In den Zylindern 2, 3 sind jeweils verschiebbar und um einen gewissen Winkel verdrehbare Kolben 4 angeordnet. Die Unterseite 5 der Kolben 4 ist als Gleitsohle ausgebildet und stützt sich auf einem exzentrisch rotierenden Exzenter 6 ab, der um eine Drehachse 7 herum bewegt wird. Die obere Seite 8 der Kolben 4 bildet mit den Wänden der Kolben 4 einen fluiddichten Verschluss. Die durch den Exzenter 6 verursachte Auf- und Abbewegung der Kolben 4 in den Zylindern 2, 3 bewirkt ein zyklisch variierendes Volumen der Pumpkammern 9.In each of the cylinders 2, 3 there are arranged pistons 4 which are displaceable and rotatable through a certain angle. The bottom 5 of the piston 4 is as Formed sliding sole and is supported on an eccentrically rotating eccentric 6, which is moved around an axis of rotation 7. The upper side 8 of the piston 4 forms a fluid-tight seal with the walls of the piston 4. The up and down movement of the pistons 4 in the cylinders 2, 3 caused by the eccentric 6 results in a cyclically varying volume of the pump chambers 9.

Jeder Zylinder 2, 3 ist über entsprechende Hydraulikleitungen 10 mit einem elektrisch ansteuerbaren Ventil 11 verbunden, welches seinerseits mit einem Hydraulikölreservoir 13 verbunden ist. Das Hydraulikölreservoir 13 steht üblicherweise unter Umgebungsdruck.Each cylinder 2, 3 is connected via corresponding hydraulic lines 10 to an electrically controllable valve 11, which in turn is connected to a hydraulic oil reservoir 13. The hydraulic oil reservoir 13 is usually under ambient pressure.

Weiterhin ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel jeder Zylinder 2, 3 über Hydraulikleitungen 10 über ein passives Rückschlagventil 12 mit einem Hochdrucksammler (vorliegend nicht dargestellt) verbunden. Der Hochdrucksammler kann dabei einen Hochdruckspeicher aufweisen. Denkbar ist es aber auch, dass beispielsweise durch Hochdruckschläuche, die üblicherweise eine gewisse Elastizität aufweisen, eine Art "Hochdruckspeicherfunktion" realisiert werden kann. In einem solchen Fall ist es möglich, dass die Hochdruckschläuche direkt zum Hydraulik-Verbraucher (beispielsweise zu einem Hydraulikmotor) gehen.Furthermore, in the exemplary embodiment shown here, each cylinder 2, 3 is connected to a high-pressure collector (not shown here) via hydraulic lines 10 via a passive check valve 12. The high pressure collector can have a high pressure accumulator. However, it is also conceivable that a type of "high-pressure storage function" can be implemented, for example, by means of high-pressure hoses which usually have a certain elasticity. In such a case it is possible that the high-pressure hoses go directly to the hydraulic consumer (for example to a hydraulic motor).

Aus darstellungstechnischen Gründen sind die Hydraulikleitungen 10, das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 und das Rückschlagventil 12 nur einmal eingezeichnet. In aller Regel ist das Hydraulikölreservoir 13 und/oder der Hochdrucksammler für eine Mehrzahl und/oder für alle Zylinder 2, 3 identisch.For illustrative reasons, the hydraulic lines 10, the electrically controllable valve 11 and the check valve 12 are shown only once. As a rule, the hydraulic oil reservoir 13 and / or the high-pressure collector is identical for a plurality and / or for all cylinders 2, 3.

Die elektrisch ansteuerbaren Ventile 11 werden über eine elektronische Steuerung 14 elektrisch angesteuert. Insbesondere kann die elektronische Steuerung 14 über einen Speicher 15 verfügen, in dem ein geeignetes Ansteuerprogramm hinterlegt ist. Die elektronische Steuerung 14 kann entweder für jedes elektrisch ansteuerbare Ventil 11 einzelnen ausgelegt sein und/oder einen Teil oder alle elektrisch ansteuerbaren Ventile 11 der elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe 1 ansteuern. Gegebenenfalls kann die elektronische Steuerung 14 auch weitere Aufgaben übernehmen. Insbesondere handelt es sich bei der elektronischen Steuerung 14 beispielsweise um einen Einplatinencomputer, der zur Ansteuerung der elektrisch ansteuerbaren Ventile 11 entsprechend dimensionierte Leistungshalbleiterbauelemente aufweist.The electrically controllable valves 11 are electrically controlled via an electronic controller 14. In particular, the electronic controller 14 can have a memory 15 in which a suitable control program is deposited. The electronic control 14 can either be designed for each electrically controllable valve 11 individually and / or control part or all of the electrically controllable valves 11 of the electrically commutated hydraulic pump 1. If necessary, the electronic controller 14 can also take on other tasks. In particular, the electronic controller 14 is, for example, a single-board computer which has power semiconductor components of corresponding dimensions for controlling the electrically controllable valves 11.

Die Funktionsweise einer elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe 1 ermöglicht es, dass nicht nur ein vollständiges Pumpkammervolumen "effektiv" gepumpt wird (also in Richtung des Hochdrucksammlers bewegt wird), sondern auch Teilhübe bzw. Nullhübe möglich sind.The functioning of an electrically commutated hydraulic pump 1 makes it possible that not only a complete pump chamber volume is "effectively" pumped (that is, it is moved in the direction of the high pressure collector), but also partial or zero strokes are possible.

Bewegt sich der Kolben 4 im Zylinder 2, 3 nach unten, so wird durch den entstehenden Unterdruck das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 geöffnet und Hydrauliköl wird über die Hydraulikleitungen 10 und das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 (Niederdruckventil) aus dem Hydraulikölreservoir 13 angesaugt. Erreicht der Kolben 4 den unteren Totpunkt, so würde bei einer "klassischen" Hydraulikpumpe das passive Ansaugventil selbsttätig schließen. Bei der vorliegend dargestellten elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe 1 bleibt das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 (sofern nicht anderweitig angesteuert) jedoch zunächst offen. Dadurch wird das Hydrauliköl zunächst ohne Last durch das noch geöffnete elektrisch ansteuerbare Ventil 11 zurück in das Hydraulikölreservoir 13 gedrückt (und folglich nicht in Richtung des Hochdrucksammlers gepumpt). Wenn nun nach einem Teil des Zylinderwegs nun das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 geschlossen wird, so baut sich in der Pumpkammer 9 rasch ein Druck auf und der verbliebene Anteil des Volumens wird über das passive Rückschlagventil 12 (Hochdruckventil) "effektiv" in Richtung des Hochdrucksammlers gepumpt. Die beschriebene Funktionsweise entspricht einem Teilhub.If the piston 4 in the cylinder 2, 3 moves downwards, the electrically controllable valve 11 is opened by the resulting negative pressure and hydraulic oil is sucked in from the hydraulic oil reservoir 13 via the hydraulic lines 10 and the electrically controllable valve 11 (low pressure valve). If the piston 4 reaches the bottom dead center, the passive suction valve would close automatically in a "classic" hydraulic pump. In the presently illustrated electrically commutated hydraulic pump 1, however, the electrically controllable valve 11 (unless otherwise controlled) initially remains open. As a result, the hydraulic oil is initially pressed back into the hydraulic oil reservoir 13 without load through the electrically controllable valve 11 which is still open (and consequently not pumped in the direction of the high-pressure collector). If the electrically controllable valve 11 is now closed after part of the cylinder travel, a pressure builds up quickly in the pump chamber 9 and the remaining portion of the volume is released via the passive check valve 12 (high pressure valve) "effectively" pumped towards the high pressure collector. The function described corresponds to a partial stroke.

Wird das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 unmittelbar am unteren Totpunkt des Zylinders 4 geschlossen, so entspricht die Funktionsweise der elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe 1 einer "klassischen" Hydraulikpumpe (volle Pumphübe). Wird dagegen das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 überhaupt nicht geschlossen, so befindet sich die elektrisch kommutierbare Hydraulikpumpe 1 in einem Leerlaufbetrieb (Leerlaufhübe).If the electrically controllable valve 11 is closed immediately at the bottom dead center of the cylinder 4, the mode of operation of the electrically commutated hydraulic pump 1 corresponds to a "classic" hydraulic pump (full pump strokes). If, on the other hand, the electrically controllable valve 11 is not closed at all, the electrically commutatable hydraulic pump 1 is in idle mode (idle strokes).

Bei den derzeit üblichen Bauformen von elektrisch kommutierten Hydraulikpumpen wird das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 durch Anlegen eines relativ großen Stroms geschlossen. Wird dagegen kein (oder ein nicht ausreichender) Strom (bzw. elektrische Spannung) angelegt, so verbleibt das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 in der geöffneten Stellung. (Zum Teil existieren auch Bauformen mit einer "invertierten" Schaltlogik; in einem solchen Fall ist die vorliegende, insbesondere die im Folgenden dargestellte, Beschreibung entsprechend anzupassen.)In the currently usual designs of electrically commutated hydraulic pumps, the electrically controllable valve 11 is closed by applying a relatively large current. If, on the other hand, no (or insufficient) current (or electrical voltage) is applied, the electrically controllable valve 11 remains in the open position. (In some cases there are also designs with "inverted" switching logic; in such a case, the present description, in particular the description below, must be adapted accordingly.)

Es ist einsichtig, dass der Steuerimpuls zum Schließen des elektrisch ansteuerbaren Ventils 11 umso später erfolgt, je geringer der zu pumpende Volumenanteil ist. Wenn also zum Beispiel bei zwei unmittelbar hintereinander folgenden Zylindern (die beispielsweise um 30° zueinander versetzt sind)ein vorausgehender Zylinder einen teilweisen Pumpenhub und ein darauffolgender Zylinder einen vollen Pumpenhub erzeugen soll, so sind die elektrisch ansteuerbaren Ventile 11 beider Zylinder gleichzeitig anzusteuern, wenn der unmittelbar vorauseilende Zylinder nur 93,3 % Volumenanteil erzeugen soll (180° Umdrehung entspricht 100 % Pumpleistung). Ein Überlapp von verschiedenen Ansteuerimpulsen kann jedoch nicht nur in exakt einem solchen Fall eintreten (welcher vermutlich in der Realität nicht allzu häufig eintreten würde). Vielmehr kann ein derartiger Überlapp deutlich häufiger auftreten, da die Signale zum Schließen der elektrisch ansteuerbaren Ventile über eine gewisse Zeitspanne hinweg angelegt werden müssen.It can be seen that the control pulse for closing the electrically controllable valve 11 occurs later, the lower the volume fraction to be pumped. If, for example, with two cylinders immediately following one another (which are offset by 30 ° from one another, for example) a preceding cylinder is to generate a partial pump stroke and a subsequent cylinder is to generate a full pump stroke, the electrically controllable valves 11 of both cylinders are to be activated simultaneously when the Cylinders running immediately ahead should only generate 93.3% of the volume (180 ° rotation corresponds to 100% pumping power). However, an overlap of different control pulses cannot only occur in exactly one such case (which would presumably not occur too often in reality). Rather, such an overlap can occur significantly more frequently because the signals for closing the electrically controllable valves must be applied over a certain period of time.

Nimmt man typische Werte für elektrisch kommutierte Hydraulikpumpen, so beträgt die erforderliche Ansteuerzeit 4 ms. Geht man von einer Hydraulikpumpe aus, die mit 3000 U/min arbeitet, so beträgt die Zeitdauer für einen vollen Kolbenhub 20 ms. Daher kann es zu einem potentiellen Überlapp unterschiedlicher Ansteuerimpulse von 180° + 72° kommen. Im Extremfall kann es daher bei einer Zwölfzylinderpumpe mit den angegebenen Werten zu einer gleichzeitigen Ansteuerung von bis zu acht Zylindern kommen.If one takes typical values for electrically commutated hydraulic pumps, the required control time is 4 ms. Assuming a hydraulic pump that works at 3000 rpm, the time for a full piston stroke is 20 ms. This can lead to a potential overlap of different activation pulses of 180 ° + 72 °. In extreme cases, a twelve-cylinder pump with the specified values can therefore trigger up to eight cylinders at the same time.

In Fig. 2 ist dieser Effekt grafisch veranschaulicht. Im dortigen Graph ist jeweils entlang der Abszisse der Drehwinkel 16 (Position des Exzenters 6) dargestellt. Entlang der Ordinate sind die Ansteuerströme für die unterschiedlichen Zylindernummern 17 (insgesamt zwölf Zylinder) dargestellt. Die in der Grafik zu erkennenden, schräg verlaufenden Linien 18, 19 entsprechen dem Verlauf des jeweiligen unteren Totpunkts 18 (Beginn der Hydraulikölausstoßphase; Pumpkammervolumen nimmt ab) bzw. dem oberen Totpunkt 19 (Ende der Flüssigkeitsausstoßphase; Pumpkammervolumen weist den minimalen Wert auf). Die Zeiten beziehen sich auf 4 ms Ansteuerdauer sowie 3000 U/min.In Fig. 2 this effect is illustrated graphically. In the graph there, the angle of rotation 16 (position of the eccentric 6) is shown along the abscissa. The control currents for the different cylinder numbers 17 (twelve cylinders in total) are shown along the ordinate. The oblique lines 18, 19 that can be seen in the graphic correspond to the course of the respective bottom dead center 18 (start of the hydraulic oil discharge phase; pump chamber volume decreases) or top dead center 19 (end of the liquid discharge phase; pump chamber volume has the minimum value). The times relate to 4 ms activation time and 3000 rpm.

Die in Fig. 2 dargestellte Situation ergibt sich, wenn die einzelnen Zylinder wie folgt beaufschlagt werden:
Zylinder 1 - 1 %, Zylinder 2 - 10 %, Zylinder 3 - 33 %, Zylinder 4 - 60 %, Zylinder 5 - 66 %, Zylinder 6 - 90 %, Zylinder 7 - 100 %, Zylinder 8 - 100 %, Zylinder 9 - 100 %, Zylinder 10 - 100 %, Zylinder 11 - 100 %, Zylinder 12 - 50 %. Wie man der Fig. entnehmen kann, werden in der Tat zu einem Zeitpunkt acht Zylinder (nämlich Zylinder 1 bis 8 kurz vor "180°") gleichzeitig angesteuert. Auch unmittelbar danach folgen einige Ansteuerzyklen, so dass die Ansteuerelektronik (elektronische Steuerung 14) nicht viel Zeit zu einer Erholung hat.In the Fig. 2 The situation shown occurs when the individual cylinders are acted upon as follows:
Cylinder 1 - 1%, cylinder 2 - 10%, cylinder 3 - 33%, cylinder 4 - 60%, cylinder 5 - 66%, cylinder 6 - 90%, cylinder 7 - 100%, cylinder 8 - 100%, cylinder 9 - 100%, cylinder 10 - 100%, cylinder 11 - 100%, cylinder 12 - 50%. As can be seen from the figure, eight cylinders (namely cylinders 1 to 8 shortly before "180 °") are in fact actuated simultaneously at one point in time. A few activation cycles also follow immediately afterwards, so that the control electronics (electronic control 14) does not have much time to recover.

Wird die elektronische Steuerung 14 nun auf ein derartiges "worst case" Szenario ausgelegt, so muss sie derart dimensioniert sein, dass sie acht elektrisch ansteuerbare Ventile 11 gleichzeitig ansteuern kann. Dies ist entsprechend teuer und aufwändig. Darüber hinaus muss die elektronische Steuerung 14 eine entsprechende Größe (Bauraums) aufweisen. Auch die Kühlung der elektronischen Steuerung 14 muss entsprechend dimensioniert sein.If the electronic control system 14 is now designed for such a "worst case" scenario, it must be dimensioned in such a way that it can control eight electrically controllable valves 11 at the same time. This is correspondingly expensive and time-consuming. In addition, the electronic controller 14 must have a corresponding size (installation space). The cooling of the electronic controller 14 must also be dimensioned accordingly.

Lässt man es dagegen einfach "darauf ankommen" und dimensioniert die elektronische Steuerung 14 derart, dass beispielsweise nur sechs Ansteuerzyklen gleichzeitig erfolgen können, so würde die Stromversorgung mit Beginn der Ansteuerung der letzten beiden Zylinder (im vorliegend dargestellten Beispiel Zylinder 6 und 8) zusammenbrechen. Dies hätte in der Regel zur Folge, dass nicht nur diese beiden Ventile nicht mehr schließen könnten. Darüber hinaus würden auch die sonstigen Ventile der Zylinder 1 bis 5 und 7 gegebenenfalls nicht mehr (vollständig) schließen, denn zum Einsetzen der Ansteuerung der Zylinder 6 und 8 sind diese ja gegebenenfalls noch nicht (vollständig) geschlossen. Ein noch weitergehender Nachteil bestünde darin, dass die Stromversorgung meist derart zusammenbricht, dass die elektronische Steuerung 14 typischerweise ein bis zwei Sekunden Erholungszeit braucht, bis sie wieder funktionsbereit ist. Ein derartiges Verhalten ist nicht tolerierbar.If, on the other hand, one simply "depends" and dimensioned the electronic control system 14 such that, for example, only six control cycles can occur at the same time, the power supply would collapse when the control of the last two cylinders (in the example shown here, cylinders 6 and 8) begins. As a rule, this would mean that not only these two valves could no longer close. In addition, the other valves of cylinders 1 to 5 and 7 would possibly no longer close (completely), because when the actuation of cylinders 6 and 8 begins, these may not yet (completely) close. A further disadvantage would be that the power supply usually collapses in such a way that the electronic control 14 typically needs one to two seconds to recover before it is ready to function again. Such behavior is not tolerable.

Vorliegend wird daher vorgeschlagen, dass die elektronische Steuerung 14 beim Ansteuern der elektrisch ansteuerbaren Ventile 11 auch den erforderlichen Strombedarf berücksichtigt und die Ansteuerzyklen entsprechend anpasst.In the present case, it is therefore proposed that the electronic control system 14 also take into account the required power requirement when activating the electrically controllable valves 11 and adapt the control cycles accordingly.

Wenn beispielsweise ein Fluidbedarf von 35 % vorliegt (im Folgenden wird davon ausgegangen, dass ein Pumpintervall zwischen 20 % und 80 % "verboten" ist, damit es zu keiner übermäßigen Geräuschentwicklung kommt und/oder der Verschleiß reduziert wird), so kann dieser Fluidbedarf sinnvoll durch drei Pumphübe erzeugt werden, nämlich durch die Sequenz 100 % - 0 % - 5 % (105 % pro drei Pumphübe = 35 % im Mittel).For example, if there is a fluid requirement of 35% (in the following it is assumed that a pumping interval between 20% and 80% is "forbidden" so that there is no excessive noise development and / or wear is reduced), this fluid requirement can make sense can be generated by three pump strokes, namely by the sequence 100% - 0% - 5% (105% per three pump strokes = 35% on average).

Würde nun die 5 %-Ansteuerung des "letzten" Zylinders dazu führen, dass die maximale Leistung der elektronischen Steuerung 14 überschritten wird, so wird der letzte Pumpzyklus ausgesetzt, so dass sich die Sequenz 100 % - 0 % - 0 % ergibt. Dadurch ergibt sich ein Fehlerwert von 5 % (nach den drei Pumphüben).If the 5% activation of the “last” cylinder would now lead to the maximum output of the electronic control system 14 being exceeded, the last pumping cycle is suspended so that the sequence 100% - 0% - 0% results. This results in an error value of 5% (after the three pump strokes).

Dieser Fehlerwert wird gespeichert und mit der Fluidanforderung "verrechnet". Wenn die Fluidanforderung bei 35 % verbleibt, so ist nun eine Pumpleistung von 36,67 % (110 % bei drei Zyklen) zu erbringen, um die vorangegangene Unterdeckung auszugleichen. Dies kann nun durch die Pumpsequenz 100 % - 0 % - 10 % umgesetzt werden.This error value is saved and "offset" with the fluid request. If the fluid requirement remains at 35%, a pumping capacity of 36.67% (110% for three cycles) must now be provided in order to compensate for the previous shortfall. This can now be implemented using the 100% - 0% - 10% pumping sequence.

Die dadurch entstandene Pumpsequenz 100 % - 0 % - 0 % - 100 % - 0 % - 10 % entspricht nun dem angeforderten Durchschnittswert von 35 %.The resulting pump sequence 100% - 0% - 0% - 100% - 0% - 10% now corresponds to the requested average value of 35%.

In Fig. 3 ist schließlich noch ein schematisches Flussdiagramm 20 dargestellt, welches ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrisch kommutierten Hydraulikpumpe 1 näher erläutert.In Fig. 3 Finally, a schematic flow diagram 20 is also shown, which explains a method for controlling an electrically commutated hydraulic pump 1 in more detail.

Im ersten Schritt 21 wird der Fluidbedarf eingelesen. Im nächsten Schritt wird der eingelesene Fluidbedarf unter Berücksichtigung eines Fehlerparameters modifiziert (Schritt 22). Der Fehlerparameter beschreibt, inwieweit "in der Vergangenheit" vom angeforderten Fluidbedarf abgewichen werden musste. Durch den Schritt 22 wird daher (wenn auch gegebenenfalls über etwas längere Zeiträume hinweg) im Mittel der tatsächlich angeforderte Fluidbedarf zur Verfügung gestellt.In the first step 21, the fluid requirement is read in. In the next step, the read-in fluid requirement is modified taking into account an error parameter (step 22). The error parameter describes the extent to which the requested fluid requirement had to be deviated "in the past". Step 22 therefore (albeit possibly over a somewhat longer period Time periods) on average the actually requested fluid requirement is made available.

Basierend auf dem in Schritt 22 modifizierten Fluidbedarf wird eine Ansteuersequenz für die elektrisch ansteuerbaren Ventile errechnet (Schritt 23). Bei der Berechnung der Ansteuersequenz wird auch der erforderliche elektrische Leistungsbedarf berücksichtigt. Dementsprechend kann es vorkommen, dass eine hinsichtlich des Fluidbedarfs an sich erwünschte Ansteuersequenz nicht realisiert werden kann, da dies zu einer Überschreitung der maximalen elektrischen Leistung führen würde.Based on the fluid requirement modified in step 22, a control sequence for the electrically controllable valves is calculated (step 23). When calculating the control sequence, the required electrical power requirement is also taken into account. Accordingly, it can happen that a control sequence that is desirable in terms of the fluid requirement cannot be implemented, since this would lead to the maximum electrical power being exceeded.

Mit der derart gewonnenen Ansteuersequenz werden die Ventile angesteuert (Schritt 24). Parallel hierzu wird in Schritt 23 der Fehlerparameter, der die Abweichung zwischen tatsächlich gepumpter Fluidmenge und angeforderter Fluidmenge beschreibt - soweit erforderlich - modifiziert.The valves are controlled with the control sequence obtained in this way (step 24). In parallel with this, in step 23 the error parameter, which describes the deviation between the actually pumped amount of fluid and the amount of fluid requested, is modified - if necessary.

Nachdem die Ansteuersequenz an die Ventile geleitet wurde, springt das Verfahren (Pfeil 25) an den Anfang zurück.After the control sequence has been sent to the valves, the process (arrow 25) jumps back to the beginning.

Auch wenn sich das Ausführungsbeispiel auf eine Hydraulikpumpe bezieht, so ist es selbstverständlich möglich, dass die dort beschriebene Idee auch für einen Hydraulikmotor bzw. für eine Kombination aus Hydraulikpumpe und Hydraulikmotor eingesetzt wird.Even if the exemplary embodiment relates to a hydraulic pump, it is of course possible that the idea described there is also used for a hydraulic motor or for a combination of hydraulic pump and hydraulic motor.

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

1.1.
Elektrisch kommutierte HydraulikpumpeElectrically commutated hydraulic pump
2.2.
Zylindercylinder
3.3.
Zylindercylinder
4.4th
Kolbenpiston
5.5.
Unterseitebottom
6.6th
Exzentereccentric
7.7th
DrehachseAxis of rotation
8.8th.
Obere SeiteUpper side
9.9.
PumpkammerPumping chamber
10.10.
HydraulikleitungHydraulic line
11.11.
Elektrisch ansteuerbares VentilElectrically controllable valve
12.12.
Rückschlagventilcheck valve
13.13.
HydraulikölreservoirHydraulic oil reservoir
14.14th
Elektronische SteuerungElectronic control
15.15th
SpeicherStorage
16.16.
DrehwinkelRotation angle
17.17th
ZylindernummerCylinder number
18.18th
Unterer TotpunktBottom dead center
19.19th
Oberer TotpunktTop Dead Center
20.20th
Flussdiagrammflow chart
21.21st
Fluidbedarf einlesenRead in fluid requirement
22.22nd
Modifikation FluidbedarfModification of fluid requirements
23.23.
Berechnung AnsteuersequenzCalculation of the control sequence
24.24.
Ansteuerung VentilControl valve
25.25th
RücksprungReturn

Claims (12)

  1. Method (20) for actuating a fluid working machine (1), the fluid working machine (1) comprising at least one working chamber (9) with a cyclically varying volume, a high pressure fluid connection, a low pressure fluid connection, at least an electrically actuated valve (11) for selectively connecting the high pressure fluid connection and/or the low pressure fluid connection with the working chamber (9), wherein the actuation of the at least one electrically actuated valve (11) depends on the fluid flow requirement (21) and/or the mechanical power requirement, wherein the actuation (23) of the at least one electrically actuated valve (11) depends additionally at least at times on the electrical power requirement for actuating the at least one electrically actuated valve, characterised in that at least an upper electrical power limit is considered (23) in a way that the limit is not exceeded.
  2. Method (20) according to claim 1, characterised in that the at least one electrical power limit is at least a hard electrical power limit.
  3. Method (20) according to claim 1 or 2, characterised in that the at least one upper electrical power limit is defined at least at times and/or at least in part by at least a part of at least one control device (14) and/or is defined at least at times and/or at least in part by the electrical power that is available in the system.
  4. Method (20) according to any of the preceding claims, characterised in that a plurality of electrically actuated valves (11) is actuated, wherein the electrically actuated valves (11) are connected to in particular different working chambers (9), wherein the working chambers (9) are preferably arranged phase shifted with respect to each other and/or a plurality of parallely operating working chambers (9) is provided.
  5. Method (20) according to any of the preceding claims, characterised in that the valve actuation pattern is calculated (23) using a buffer variable (22).
  6. Method (20) according to claim 5, characterised in that an extrapolation algorithm is used for the value of the buffer variable and/or for the value of the fluid flow requirement to be expected and/or for the value of the mechanical power requirement to be expected.
  7. Method (20) according to any of the preceding claims, characterised in that at least the difference between the fluid flow requirement and/or the mechanical power requirement and the actually provided amount of fluid flow and the actually provided mechanical power after applying the modification regarding the electrical power requirement, respectively, is determined (23) and stored in particular in an error variable.
  8. Method (20) according to claim 7, characterised in that special correcting methods are used when the error variable exceeds a certain value, in particular correcting methods permitting pumping fractions that are usually prohibited.
  9. Method (20) according to any of the preceding claims, characterised in that a plurality of different valve actuation patterns is calculated and stored in advance.
  10. Control device (14), comprising a programmable data processing equipment that is designed and arranged in a way that it performs at least at times a method according to any of claims 1 to 9.
  11. Control device (14) according to claim 10, characterised by at least an electronic storage means (15), a semiconductor power device and/or a temporal energy storage device.
  12. Fluid working machine (1), in particular electrically commutated fluid working machine, that is designed and arranged in a way that it performs at least in part a method (20) according to any of claims 1 to 9 and/or that is characterised by a control device (14) according to claim 10 or 11.
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