EP3940155B1 - Control structure for a mobile working machine, mobile working machine with the control structure, method with the control structure - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine. Des Weiteren geht die Erfindung von einer mobilen Arbeitsmaschine mit einer derartigen Steuerungsstruktur und einem Verfahren mit einer derartigen Steuerungsstruktur aus.The invention is based on a control structure for a mobile work machine. Furthermore, the invention is based on a mobile work machine with such a control structure and a method with such a control structure.

Aus dem Stand der Technik sind Steuerungsstrukturen mit Energiemanagementstrategien für Personenkraftwagen (PKW) und Lastkraftwagen (LKW) bekannt, die auf die Optimierung eines Triebstrangs inklusive seiner Hybridkomponenten fokussieren. Neben- oder Arbeitskomponenten stellen einen nur sehr geringen Anteil der Leistungsaufnahme.Control structures with energy management strategies for passenger cars and trucks are known from the state of the art, which focus on optimizing a drive train including its hybrid components. Secondary or working components only account for a very small proportion of the power consumption.

Das Energiemanagement mobiler Arbeitsmaschinen steht hingegen vor der Aufgabe, die jeweils bedeutende Leistungsaufnahme des Fahrantriebes und einer Arbeitshydraulik zu organisieren.The energy management of mobile work machines, on the other hand, is faced with the task of organizing the significant power consumption of the drive and the working hydraulics.

Eine grundlegende Art, in einer mobilen Arbeitsmaschine Leistung zu verteilen, ist beispielsweise ein als "Inchpedal" bekanntes Bedienelement. Durch die vom Bediener gewählte Einstellung des Pedals wird die Antriebsleistung, die der Arbeitsmaschine zur Verfügung steht, zwischen der Fahr- und den Arbeitsfunktionen, insbesondere in Form einer Leistungsreduzierung der Fahrfunktion, aufgeteilt.For example, a basic way of distributing power in a mobile work machine is a control element known as an "inch pedal". The setting of the pedal selected by the operator divides the drive power available to the work machine between the driving and work functions, particularly in the form of a power reduction of the driving function.

Für eine Leistungsbegrenzung greifen bekannte Energiemanagement-Strategien reaktiv ein, indem bei beginnender Überlastung ein betroffener Leistungsteilnehmer individuell durch Eingriff seiner funktionalen Steuerung in der Leistungsaufnahme limitiert wird. Im Falle hydrostatischer Fahrantriebe erfolgt diese Begrenzung der Leistungsaufnahme indirekt, über eine Begrenzung des Verdrängungsvolumens der Hydromaschine(n).To limit power, known energy management strategies intervene reactively by limiting the power consumption of an affected power device individually by intervening in its functional control when overloading begins. In the case of hydrostatic drives, this limitation of power consumption occurs indirectly, by limiting the displacement volume of the hydraulic machine(s).

Eine solche Lösung ist beispielsweise aus dem Hause der Anmelderin als LLC Load Limit Control für einen Fahrantrieb mit Arbeitshydraulik bekannt.Such a solution is known, for example, from the applicant's company as LLC Load Limit Control for a travel drive with working hydraulics.

Seitens der Antriebsmaschine sind Lösungen bekannt, bei denen eine Drehzahl-Vorgabe für die Antriebsmaschine einer fest vorgegebenen Interpretation eines Fahrerwunsches folgt, wobei eine anschließende Drehzahlreduzierung beispielsweise in einem gewählte "Eco-Mode" möglich ist. Ein Leistungsmanagement findet hierbei nicht statt.On the part of the drive machine, solutions are known in which a speed specification for the drive machine follows a fixed interpretation of a driver's request, whereby a subsequent speed reduction is possible, for example in a selected "Eco Mode". There is no power management in this case.

Die Druckschrift DE 10 2013 214 732 A1 der Anmelderin zeigt demgegenüber ein proaktives Energie- bzw. Leistungsmanagement des Fahrantriebes und der Arbeitshydraulik einer mobilen Arbeitsmaschine. Dafür sind ein übergeordneter Gesamtenergiekoordinator (GEK) und mit ihm signalverbundene, untergeordnete Verbraucherenergiekoordinatoren (VEK) vorgesehen. Letztgenannte sind jeweils einem oder mehreren Verbrauchern zugeordnet, die beispielsweise hydrostatischer, mechanischer oder elektrischer Natur sind, und die die Fahrfunktion, Arbeitsfunktionen und sonstige Hilfsfunktionen erfüllen. Der GEK kommuniziert mit den VEKs und mit einer Steuerung der Antriebsmaschine und ermittelt einen Gesamtleistungsbedarf der Verbraucher und eine verfügbare Gesamtleistung der Antriebsmaschine. Der GEK greift insbesondere im Falle einer Leistungs-Unterversorgung der Verbraucher ein und begrenzt deren Leistungsaufnahme, sodass nicht mehr Leistung verbraucht wird, als zur Verfügung steht. Ein weiteres Beispiel aus dem Stand der Technik ist aus EP3316861A1 bekannt.The publication EN 10 2013 214 732 A1 In contrast, the applicant's application shows proactive energy or power management of the drive system and the working hydraulics of a mobile work machine. For this purpose, a higher-level overall energy coordinator (GEK) and subordinate consumer energy coordinators (VEK) connected to it by signals are provided. The latter are each assigned to one or more consumers, which are, for example, of a hydrostatic, mechanical or electrical nature and which fulfill the driving function, working functions and other auxiliary functions. The GEK communicates with the VEKs and with a control system of the drive machine and determines a total power requirement of the consumers and an available total power of the drive machine. The GEK intervenes in particular in the event of an undersupply of power to the consumers and limits their power consumption so that no more power is consumed than is available. Another example from the prior art is from EP3316861A1 known.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen, die eine dynamische Leistungsbegrenzung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine mobile Arbeitsmaschine mit einer derartigen Steuerungsstruktur, sowie ein Verfahren zur Steuerung dieser mobilen Arbeitsmaschine zu schaffen.In contrast, the invention is based on the object of creating a control structure for a mobile work machine that enables dynamic power limitation. A further object of the invention is to create a mobile work machine with such a control structure and a method for controlling this mobile work machine.

Die Aufgabe hinsichtlich der Steuerungsstruktur wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der mobilen Arbeitsmaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs 21 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 22.The object with regard to the control structure is achieved according to the features of claim 1, with regard to the mobile work machine according to the features of claim 21 and with regard to the method according to the features of claim 22.

Eine Steuerungsstruktur ist für eine mobile Arbeitsmaschine, beispielsweise einen Radlader, Mobilbagger, Gabelstapler, Telehandler oder eine Landmaschine oder dergleichen, vorgesehen. Die Arbeitsmaschine weist Leistungsteilnehmer auf, von denen wenigstens je einer eine Leistungsquelle, ein Fahrverbraucher und ein hydraulischer Arbeitsverbraucher ist. Die Steuerungsstruktur hat Energie- oder Leistungskoordinatoren, zumindest für die Verbraucher, die jeweils mit einer dem Verbraucher oder einer Gruppe der Verbraucher zugeordneten Steuerung signalverbunden sind. Ein dem Verbraucher zugeordneter Sollwert ist vom Energiekoordinator an die Steuerung übergeben, sodass über die Steuerung in Abhängigkeit des Sollwerts eine Leistung des Verbrauchers steuerbar oder regelbar und somit begrenzbar, insbesondere begrenzt ist. Erfindungsgemäß ist der jeweilige Sollwert für den Fahrverbraucher ein Soll-Drehmoment und für den Arbeitsverbraucher ein Soll-DruckmittelvolumenstromA control structure is provided for a mobile work machine, for example a wheel loader, mobile excavator, forklift, telehandler or an agricultural machine or the like. The work machine has power users, at least one of which is a power source, a driving consumer and a hydraulic working consumer. The control structure has energy or power coordinators, at least for the consumers, each of which is signal-connected to a control assigned to the consumer or a group of consumers. A setpoint value assigned to the consumer is transferred from the energy coordinator to the control, so that the control can control or regulate a power of the consumer depending on the setpoint value and thus limit, in particular limit, the consumer. According to the invention, the respective setpoint value for the driving consumer is a setpoint torque and for the working consumer a setpoint pressure medium volume flow.

Durch die Sollwertvorgabe des Drehmoments durch den Energiekoordinator ist eine besonders dynamische Regelung und Begrenzung der Leistung des Fahrverbrauchers möglich. Dessen Leistung ist grundlegend geschwindigkeits- und drehmomentabhängig. Die Drehzahl oder Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine und damit des Fahrverbrauchers lässt sich aber vergleichsweise langsam kontrollieren, bzw. reagiert träge. Das Drehmoment als zugkraftbestimmender Faktor der Leistung reagiert hingegen vergleichsweise schnell, da bereits vergleichsweise kleine Differenz in der Volumenstrombilanz des Fahrverbrauchers zu einer vergleichsweise großen Änderung des Drucks führt. Dieser bestimmt als ein Faktor das Drehmoment und maßgeblich das vom Fahrer oder der Fahrerin wahrgenommene Fahrverhalten.The torque setpoint specification by the energy coordinator enables particularly dynamic control and limitation of the power of the driving consumer. Its power is fundamentally dependent on speed and torque. However, the speed or speed of the mobile work machine and thus of the driving consumer can be controlled relatively slowly or reacts sluggishly. The torque, as the factor determining the tractive force of the power, reacts relatively quickly, since even a relatively small difference in the volume flow balance of the driving consumer leads to a relatively large change in the pressure. This determines the torque as a factor and largely the driving behavior perceived by the driver.

Der Einsatz von Energiekoordinatoren entkoppelt die Leistungssteuerung, -regelung und -begrenzung von der jeweils funktional wirksamen Steuerung des jeweiligen Leistungsteilnehmers und bietet so die Möglichkeit eines Leistungsmanagements und einer Leistungsverteilung, unabhängig von der funktionalen Bedarfserfüllung durch den oder die Leistungsteilnehmer.The use of energy coordinators decouples the power control, regulation and limitation from the functionally effective control of the respective power participant and thus offers the possibility of power management and power distribution, independent of the functional fulfillment of needs by the power participant(s).

Grundlegend kann eine oder können mehrere Leistungsquellen gleicher oder unterschiedlicher Art vorgesehen sein. So sind als Leistungsquelle beispielsweise ein Verbrennungs-, insbesondere Dieselmotor, ein dieselelektrischer Antrieb, insbesondere zur Versorgung eines als Hochvolt-Bordnetz ausgebildeten Leistungsteilnehmers, eine Brennstoffzelle, welche elektrische Leistung bereitstellt, eine Batterie mit Leistungselektronik, ein elektrischer Hybridantrieb, welcher über eine elektrische Maschine eine Batterie lädt und umgekehrt die so gespeicherte chemische Energie wieder in mechanische Energie umwandelt und bereitstellt, ein hydraulischer Hybridantrieb, der mechanische Energie in hydraulische Energie wandelt und speichert und diese wieder als mechanische Energie bereitstellt, möglich. Bevorzugte oder verbreitete Kombinationen sind beispielsweise in der Landtechnik zwei oder mehrere Verbrennungsmotoren, im Falle des Hybridantriebs ein elektrischer Hybrid oder ein hydraulischer Hybrid, im Falle eines Range Extenders eine Kombination beispielsweise aus Batterie, Dieselmotor und Generator.Basically, one or more power sources of the same or different types can be provided. For example, a combustion engine, in particular a diesel engine, a diesel-electric drive, in particular for supplying a power device designed as a high-voltage on-board network, a A fuel cell that provides electrical power, a battery with power electronics, an electric hybrid drive that charges a battery via an electric machine and, conversely, converts the chemical energy stored in this way back into mechanical energy and provides it, a hydraulic hybrid drive that converts mechanical energy into hydraulic energy and stores it and then provides it again as mechanical energy, are possible. Preferred or common combinations in agricultural technology, for example, are two or more combustion engines, in the case of a hybrid drive an electric hybrid or a hydraulic hybrid, in the case of a range extender a combination of, for example, a battery, diesel engine and generator.

In einer Weiterbildung ist ergänzend wenigstens ein Energiekoordinator mit zugeordneter Steuerung für wenigstens einen der folgenden Leistungsteilnehmer der mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen: elektrisches Niedervolt- oder Hochvolt-Bordnetz, elektrischer Energiespeicher, hydraulischer Energiespeicher.In a further development, at least one energy coordinator with associated control is additionally provided for at least one of the following power participants of the mobile work machine: low-voltage or high-voltage electrical system, electrical energy storage, hydraulic energy storage.

Zur Erfassung einer Anforderung an den jeweiligen Verbraucher, und somit eines Bedarfs, weist die Steuerungsstruktur in einer Weiterbildung Bedarfsschnittstellen zumindest für den wenigstens einen Fahr- und den wenigstens einen Arbeitsverbraucher auf. Eingangsseitig sind diese zur Aufnahme der Anforderung oder des Bedarfs mit einem insbesondere manuell betätigbaren Bedienelement und/oder mit einer maschinellen oder automatisierten Steuereinrichtung signalverbindbar oder signalverbunden. So ist zum einen der Bedarf des Bedieners oder der Bedienerin der mobilen Arbeitsmaschine und alternativ oder ergänzend der Bedarf der Steuereinrichtung erfassbar.In order to record a request to the respective consumer, and thus a need, the control structure in a further development has demand interfaces at least for the at least one driving consumer and the at least one working consumer. On the input side, these can be connected or are signal-connected to a control element, in particular a manually operable one, and/or to a mechanical or automated control device in order to record the request or the need. In this way, the need of the operator of the mobile work machine and, alternatively or additionally, the need of the control device can be recorded.

Im letztgenannten Fall ist insbesondere ein automatisiertes oder autonomes Fahren und/oder Arbeiten ermöglicht.In the latter case, automated or autonomous driving and/or working is possible.

Ausgangsseitig ist die jeweilige Bedarfsschnittstelle mit dem Energiekoordinator des ihr zugeordneten Verbrauchers signalverbunden.On the output side, the respective demand interface is signal-connected to the energy coordinator of the consumer assigned to it.

Konkret ist das Bedienelement beispielsweise für den Arbeitsverbaucher ein Joystick, für den Fahrverbraucher ein Fahrpedal oder Fahrhebel (HMI) und die maschinelle oder automatisierte Steuereinrichtung ist eine Automatisierungsfunktion (automatic function), im Falle des Fahrverbrauchers beispielsweise ein Geschwindigkeitsbegrenzer oder eine Funktion automatisierten oder autonomen Fahrens.Specifically, the control element is a joystick for the work consumer, an accelerator pedal or drive lever (HMI) for the driving consumer and the mechanical or automated control device is an automation function (automatic function). In the case of the driving consumer, for example, a speed limiter or a function of automated or autonomous driving.

Die Automatisierungsfunktion ist insbesondere für den Arbeitsverbraucher in einer Weiterbildung über ein Bewegungsmuster des Bedienelements und/oder über einen Schalter oder Taster ausgelöst. Die Automatisierungsfunktion hat insbesondere die Aufgabe, ein Bewegungsmuster des oder der Arbeitsverbraucher umzusetzen. Dies kann eine einzelne Arbeits-Achse, beispielsweise ein Ausrichten einer Schaufel oder eines Löffels, oder mehrere Arbeits-Achsen, beispielsweise gleichzeitiges Absenken und Ausrichten der Schaufel oder des Löffels, umfassen.The automation function is triggered in particular for the work consumer in a further development via a movement pattern of the control element and/or via a switch or button. The automation function has the particular task of implementing a movement pattern of the work consumer(s). This can include a single work axis, for example aligning a shovel or bucket, or several work axes, for example simultaneously lowering and aligning the shovel or bucket.

Ein erfasster Bedarf für den Arbeitsverbraucher besteht vorzugsweise - unabhängig davon, ob vom Bediener oder der maschinellen Schnittstelle eingegeben - aus einer angeforderten Achsengeschwindigkeit für jede Achse, insbesondere des oder der Arbeitsverbraucher. Diese ist insbesondere eine Achsgeschwindigkeit eines tool center points, beispielsweise im Falle einer Heben- oder Kippen-Achse. Bei einer weiteren Achse kann es sich um eine Zylindergeschwindigkeit und alternativ um eine Drehzahl handeln. Eine solche Achskombination bildet beispielsweise den Antrieb eines Kehrbesens ab.A recorded requirement for the work consumer preferably consists - regardless of whether it is entered by the operator or the machine interface - of a requested axis speed for each axis, in particular of the work consumer(s). This is in particular an axis speed of a tool center point, for example in the case of a lifting or tilting axis. For another axis, this can be a cylinder speed or alternatively a rotational speed. Such an axis combination represents, for example, the drive of a broom.

Der erfasste Bedarf kann optional zusätzliche eine Kraft-Begrenzung aufweisen, um so beispielsweise eine Hubkraft, Klemmkraft oder Schließkraft des Arbeitsverbrauchers zu begrenzen.The recorded requirement can optionally have an additional force limitation in order to limit, for example, a lifting force, clamping force or closing force of the work consumer.

In einer Weiterbildung der Steuerungsstruktur ist in Abhängigkeit einer Fahrpedalposition und einer aktuellen Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere aus einem Zugkraft-Geschwindigkeitsdiagramm, eine Bedarfs-Zugkraft ermittelt.In a further development of the control structure, a required tractive force is determined depending on an accelerator pedal position and a current speed of the mobile work machine, in particular from a tractive force-speed diagram.

In einer Weiterbildung der Steuerungsstruktur ist von der Bedarfsschnittstelle des Fahrverbrauchers an dessen Energiekoordinator die Bedarfs-Zugkraft, ein Bedarfs-Drehmoment oder ein davon abhängiges Drehmoment, beispielsweise eines mit dem Fahrverbraucher gekoppelten Getriebes, übergeben.In a further development of the control structure, the required tractive force, a required torque or a torque dependent thereon, for example of a transmission coupled to the driving consumer, is transferred from the demand interface of the driving consumer to its energy coordinator.

Von der Bedarfsschnittstelle des Arbeitsverbrauchers ist in einer Weiterbildung an dessen Energiekoordinator eine Bedarfs-Geschwindigkeit des Arbeitsverbrauchers oder eine davon abhängige Betriebsgröße übergeben.In a further training, the energy consumer's demand interface passes on a demand speed of the energy consumer or an operating variable dependent on it to its energy coordinator.

Um ein sicheres und für den Fahrer oder die Fahrerin nachvollziehbareres Antwort-Verhalten der mobilen Arbeitsmaschine auf den erfassten Bedarf zu bewirken, ist in einer Weiterbildung, insbesondere zumindest in vorbestimmten Betriebssituationen oder Fahrzuständen oder Fahrbereichen des Fahrverbrauchers, über dessen Bedarfsschnittstelle zudem eine Bedarfs- oder Grenz-Geschwindigkeit übergeben. Beispielhaft genannt sei eine Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion (speedlimiter) oder eine Bergabfahrt oder dergleichen.In order to ensure that the mobile work machine responds to the detected need in a way that is safe and more understandable for the driver, a required or limit speed is also transmitted via the user's requirements interface in a further development, particularly at least in predetermined operating situations or driving conditions or driving ranges of the user. Examples include a speed limiter or a downhill drive or the like.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Steuerungsstruktur ist ein Gesamtenergiekoordinator vorgesehen, der zumindest mit den Energiekoordinatoren der Verbraucher, sowie mit einer Steuerung oder einem Energiekoordinator der wenigstens einen Leistungsquelle signalverbunden ist.In a particularly advantageous development of the control structure, an overall energy coordinator is provided which is signal-connected at least to the energy coordinators of the consumers, as well as to a controller or an energy coordinator of the at least one power source.

Eine besonders hohe Flexibilität und Dynamik der Steuerungsstruktur bezüglich der Steuerung oder Regelung und der Begrenzung ist gegeben, wenn in einer Weiterbildung zumindest die Koordinatoren, Steuerungen und Bedarfsschnittstellen elektronifiziert sind. Das hat besonders bei dynamischen Vorgängen den Vorteil, dass die elektronifizierten Komponenten sehr schnell kommunizieren, was in äußerst kurzen Antwortzeiten resultiert. Die Dynamik und Präzision der Steuerung, Regelung und Begrenzung nimmt so zu, sodass die Leistungsteilnehmer ihre Leistung insbesondere nur dann abrufen, wenn diese auch seitens der Leistungsquelle und/oder anderer Leistungsteilnehmer zur Verfügung steht.A particularly high level of flexibility and dynamism in the control structure with regard to control or regulation and limitation is achieved if at least the coordinators, controls and demand interfaces are electronic in a training course. This has the advantage, particularly in dynamic processes, that the electronic components communicate very quickly, which results in extremely short response times. The dynamism and precision of the control, regulation and limitation thus increases, so that the service participants only call up their service when it is also available from the service source and/or other service participants.

Vorzugsweise sind die Leistungsteilnehmer derart ausgestaltet, dass sie über den zugeordneten Energiekoordinator ihre benötigte Leistung kommunizieren und nicht mehr Leistung aufnehmen, als von ihnen als benötigt angefordert ist, und die vorrichtungstechnisch ausgestattet sind, eine Begrenzung ihrer Leistung einzuhalten.Preferably, the power users are designed in such a way that they communicate their required power via the assigned energy coordinator and do not consume more power than they have requested as required, and are equipped with devices to comply with a limit on their power.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind von den Energiekoordinatoren an den Gesamtenergiekoordinator die vom jeweiligen Leistungsteilnehmer bereitstellbare Leistung, aufnehmbare Leistung und/oder benötigte Leistung übergeben. Konkret sind dies vorzugsweise zumindest die jeweils bereitstellbare Leistung und aufnehmbare oder abstützbare Leistung der einen oder mehreren Leistungsquellen, und im Falle der Verbraucher deren jeweils benötigte Leistungen und optional aufnehmbare Leistung. Diese kann die erstgenannte, insbesondere im Falle des Arbeitsverbrauchers, durchaus überschreiten, was später bezüglich einer Retarderfunktion weiter erläutert wird.In a preferred further training, the energy coordinators pass on to the overall energy coordinator the performance that can be provided by the respective service participant, the performance that can be absorbed and/or the performance that is required. Specifically, This preferably includes at least the power that can be provided and the power that can be absorbed or supported by the one or more power sources, and in the case of consumers, their required power and optionally absorbed power. This can certainly exceed the first mentioned, particularly in the case of the energy consumer, which will be explained in more detail later with regard to a retarder function.

Vorzugsweise sind die Leistungen mit einem Vorzeichen übergeben. Eine mögliche Konvention ist, dass eine beschleunigende- oder Zug-Leistung mit positivem und eine abbremsende- oder Schub-Leistung mit negativen Vorzeichen berücksichtigt ist. Ein möglicher Bezugspunkt für die Vorzeichenübergabe ist eine gemeinsame Triebwelle der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere die einer der Leistungsquellen oder die einer hydraulischen Pumpe der Arbeitshydraulik.Preferably, the powers are transferred with a sign. One possible convention is that an accelerating or pulling power is taken into account with a positive sign and a braking or pushing power with a negative sign. One possible reference point for the sign transfer is a common drive shaft of the mobile work machine, in particular that of one of the power sources or that of a hydraulic pump of the working hydraulics.

Durch die Vorzeichenbehaftung sind die Leistungen vom Gesamtenergiekoordinator bilanzierbar. Die Unterscheidung zwischen beschleunigender und abbremsender Leistung ermöglicht, die Leistung zwischen den Leistungsteilnehmern bedarfsgerecht auszutauschen oder "fließen" zu lassen. Daraus ergibt sich ein Potential zur Verbrauchsersparnis, da der Verbrauch von Primärenergie durch die Leistungsquellen minimiert werden kann.The sign allows the overall energy coordinator to balance the power. The distinction between accelerating and decelerating power enables the power to be exchanged or "flowed" between the power participants as required. This results in a potential for saving consumption, as the consumption of primary energy by the power sources can be minimized.

In einer Weiterbildung ist daher über den Gesamtenergiekoordinator eine Leistungsbilanz zumindest aus den bereitstellbaren Leistungen, aufnehmbaren Leistungen und benötigten Leistungen ausgeführt und in Abhängigkeit davon ist die Leistung wenigstens eines der Leistungsteilnehmer, insbesondere Verbraucher, begrenzt, oder nicht. Dabei kann über den Gesamtenergiekoordinator in Zusammenwirken mit den Energiekoordinatoren sowohl eine Zugleistung als auch eine Schubleistung wenigstens eines der Leistungsteilnehmer, insbesondere Verbraucher, begrenzt sein.In a further development, a performance balance of at least the available performance, the absorbable performance and the required performance is therefore carried out via the overall energy coordinator and, depending on this, the performance of at least one of the performance participants, in particular consumers, is limited or not. In this case, both a pulling performance and a pushing performance of at least one of the performance participants, in particular consumers, can be limited via the overall energy coordinator in cooperation with the energy coordinators.

In einer Weiterbildung ist die über den Energiekoordinator des Leistungsteilnehmers, insbesondere Verbrauchers, an den Gesamtenergiekoordinator übergebene, aufnehmbare Leistung vorgesehen, am Verbraucher, insbesondere Arbeitsverbraucher, Arbeit zu leisten.In a further development, the absorbable power transferred via the energy coordinator of the service participant, in particular the consumer, to the overall energy coordinator is intended to perform work on the consumer, in particular the work consumer.

Alternativ oder ergänzend kann sie zumindest anteilig zur Dissipation vorgesehen sein. Das kann beispielsweise über eine Retarderfunktion oder ein Retarderventil der Steuerungsstruktur, insbesondere des Arbeitsverbrauchers, erfolgen. So kann ergänzend zu oder unabhängig von der bestimmungsgemäßen Arbeitsleistung des Verbrauchers überschüssige Leistung der mobilen Arbeitsmaschine, die insbesondere vom Fahrverbraucher im Schubbetrieb generiert wird, abgebaut werden. Im einfachsten Fall ist die Retarderfunktion schaltbar, in performanterer Ausführung proportional betätigbar.Alternatively or in addition, it can be provided at least partially for dissipation. This can be done, for example, via a retarder function or a retarder valve of the control structure, in particular of the energy consumer. In this way, in addition to or independently of the intended work performance of the consumer, excess power of the mobile work machine, which is generated in particular by the driving consumer in overrun mode, can be reduced. In the simplest case, the retarder function can be switched on; in a more powerful version, it can be operated proportionally.

Alternativ oder ergänzend ist dem hydraulischen Arbeitsverbraucher ein Hybrid-System zugeordnet, welches Energie speichern kann.Alternatively or additionally, the hydraulic work consumer is assigned a hybrid system which can store energy.

Dieses kann zwar eine Leistung aufnehmen, jedoch weist es ggf. eine vergleichsweise geringe Energiekapazität auf.Although this can absorb power, it may have a comparatively low energy capacity.

Mit Vorteil ist daher in einer Weiterbildung vom Energiekoordinator an den Gesamtenergiekoordinator ein Signal der aufnehmbaren Leistung des jeweiligen Arbeitsverbrauchers übergeben. So ist der Gesamtenergiekoordinator informiert, welche Leistung die Arbeitshydraulik zum aktuellen Zeitpunkt, unabhängig von ihrer für produktive Arbeit mindestens benötigten Leistung, insbesondere durch beschriebene Dissipation, aufnehmen kann. Im Bedarfsfall, beispielsweise der abzubauenden Schubleistung des Fahrantriebes, ist über den Gesamtenergiekoordinator an den oder die Energiekoordinatoren der Arbeitsverbraucher eine Anforderung oder ein Signal einer solchen Leistungsaufnahme übergeben.It is therefore advantageous in a further development for the energy coordinator to pass a signal of the absorbable power of the respective work consumer to the overall energy coordinator. This way, the overall energy coordinator is informed of the power that the working hydraulics can absorb at the current time, regardless of the minimum power required for productive work, in particular through the dissipation described. If necessary, for example the thrust of the drive to be reduced, a request or a signal of such power consumption is passed via the overall energy coordinator to the energy coordinator(s) of the work consumer.

Über die dem oder den Arbeitsverbrauchern zugeordnete Steuerung ist diese angeforderte Leistungsaufnahme umgesetzt. Dies kann insbesondere über eine kombinierte Druckmittelvolumenstrom- und Druck-Anforderung umgesetzt sein, die zu der angeforderten Leistungsaufnahme führt.This requested power consumption is implemented via the control system assigned to the power consumer(s). This can be implemented in particular via a combined pressure medium volume flow and pressure requirement, which leads to the requested power consumption.

Die benötigte hydraulische Leistung für den jeweiligen Arbeitsverbraucher ergibt sich im Falle eines Hydrozylinders aus einem ihm zugeordneten erfassten Bedarf einer Achsengeschwindigkeit und im Falle eines Hydromotors aus einem ihm zugeordneten erfassten Bedarf an eine Drehgeschwindigkeit, sowie in Abhängigkeit der bekannten Kolben-Geometrie, bzw. des bekannten Schluckvolumens des Hydromotors und des Lastdrucks. Für die Arbeitsverbraucher ist über den oder die zugeordneten Energiekoordinatoren in einer Weiterbildung eine Summe der benötigten Druckmittelvolumenströme gebildet. Die mindestens benötigte Leistung der Arbeitsverbraucher ist in Folge aus dem Produkt dieser Summe und dem höchsten der Lastdrücken der Arbeitsverbraucher ermittelt.The required hydraulic power for the respective work consumer results in the case of a hydraulic cylinder from a recorded requirement for an axis speed assigned to it and in the case of a hydraulic motor from a recorded requirement for a rotational speed assigned to it, as well as in dependence on the known piston geometry, or the known displacement volume of the hydraulic motor and the Load pressure. For the working consumers, a sum of the required pressure medium volume flows is formed via the assigned energy coordinator(s) in a further training. The minimum required power of the working consumers is then determined from the product of this sum and the highest of the load pressures of the working consumers.

In einer Weiterbildung ist diese mindestens benötigte hydraulische Leistung der Arbeitsverbraucher um eine statische Leistungsreserve erhöht. Diese erlaubt ein gedämpftes Verhalten der Arbeitsverbraucher, vor allem im Falle eines Anstiegs des erfassten Bedarfs. Insbesondere ist sie mit zunehmender, mindestens benötigter Leistung der Arbeitsverbraucher abnehmend definiert, sodass eine Gesamtleistung der einen oder mehreren, insbesondere als Verbrennungskraftmaschinen ausgebildeten Leistungsquellen, bei Bedarf tatsächlich genutzt werden kann.In a further development, this minimum required hydraulic power of the energy consumers is increased by a static power reserve. This allows a dampened behavior of the energy consumers, especially in the event of an increase in the recorded demand. In particular, it is defined as decreasing with increasing, minimum required power of the energy consumers, so that a total power of one or more power sources, in particular designed as internal combustion engines, can actually be used when required.

In einer Weiterbildung der Steuerungsstruktur ist oder sind an den Gesamtenergiekoordinator für den jeweiligen Verbraucher zumindest dessen notwendige Mindest-Drehzahl und/oder dessen mögliche Maximal-Drehzahl übergeben. Die Mindest-Drehzahl ist vorzugsweise diejenige Eingangs-Drehzahl des Verbrauchers, die zur Erfüllung einer angeforderten Aufgabe des Verbrauchers, unabhängig von dessen benötigter oder angeforderter Leistung mindestens notwendig ist. Die Maximal-Drehzahl ist die Eingangs-Drehzahl des Verbrauchers, die beispielsweise sicherheits- oder gerätebedingt nicht überschritten werden darf. Gründe hierfür sind insbesondere die mechanische Beanspruchbarkeit der Komponenten, eine Betriebsstrategie - wie z.B. ein silent mode - oder eine temperaturbedingte Limitierung.In a further development of the control structure, at least the required minimum speed and/or the possible maximum speed is or are passed on to the overall energy coordinator for the respective consumer. The minimum speed is preferably the input speed of the consumer that is at least necessary to fulfil a requested task of the consumer, regardless of the required or requested power. The maximum speed is the input speed of the consumer that must not be exceeded, for example for safety or device reasons. Reasons for this are in particular the mechanical load capacity of the components, an operating strategy - such as a silent mode - or a temperature-related limitation.

Eine mögliche Mindest-Drehzahl einer dem Verbraucher zugeordneten Hydropumpe ergibt sich aus dem Quotienten des Druckmittelvolumenstroms und des maximalen Fördervolumens. Damit kann jedoch nur noch über die vergleichsweise träge Erhöhung der Drehzahl der beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgestalteten Antriebsmaschine auf einen erhöhten Leistungsbedarf reagiert werden. Insbesondere im Falle des Fahrverbrauchers entspricht dies jedoch nicht den Erwartungen an die Dynamik.A possible minimum speed of a hydraulic pump assigned to the consumer results from the quotient of the pressure medium volume flow and the maximum delivery volume. However, this means that an increased power requirement can only be responded to by a relatively slow increase in the speed of the drive machine, for example designed as an internal combustion engine. However, particularly in the case of the driving consumer, this does not meet the expectations in terms of dynamics.

In einer Weiterbildung ist daher bei wenigstens einer dem oder den Verbrauchern zugeordneten Hydropumpe eine Fördervolumenreserve in Form eines submaximal eingestellten Fördervolumens, insbesondere eines submaximalen Schwenkwinkels im Falle einer verstellbaren Axialkolbenpumpe, vorgehalten. In anderen Worten ist die Hydropumpe abseits ihres mechanischen Endanschlags betrieben und kann bei entsprechend erhöhtem Bedarf ihr Fördervolumen und damit ihren Druckmittelvolumenstrom schnell erhöhen.In a further development, a delivery volume reserve in the form of a submaximal set delivery volume, in particular a sub-maximum swivel angle in the case of an adjustable axial piston pump. In other words, the hydraulic pump is operated away from its mechanical end stop and can quickly increase its delivery volume and thus its pressure medium volume flow if the demand increases accordingly.

In einer Weiterbildung ist wenigstens die Leistungsquelle, über die die genannte Mindest-Drehzahl bestimmt ist, mit einer ans submaximal eingestellte Fördervolumen überproportional angepassten und erhöhten Drehzahl betrieben. Hieraus ergibt sich vorteilhaft eine Leistungsreserve der Leistungsquelle, sodass das schnelle Erhöhen des Fördervolumens nicht zu einem Einbruch der Drehzahl der Leistungsquelle führt. Auch kann so diese Drehzahl ruhiger oder einfacher konstant geführt sein. Diese Weiterbildung eignet sich insbesondere für einen vergleichsweise geringen bis mittleren Druckmittelvolumenstrom.In a further development, at least the power source via which the minimum speed is determined is operated at a speed that is disproportionately adjusted and increased to the submaximum delivery volume. This advantageously results in a power reserve of the power source, so that the rapid increase in the delivery volume does not lead to a drop in the speed of the power source. This speed can also be maintained more smoothly or more easily at a constant level. This further development is particularly suitable for a comparatively low to medium pressure medium volume flow.

Im Falle eines mittleren bis hohen Druckmittelvolumenstroms ist in einer Weiterbildung wenigstens die Leistungsquelle, über die die genannte Mindest-Drehzahl bestimmt ist, mit einer ans submaximal eingestellte Fördervolumen unterproportional angepassten und erhöhten Drehzahl betrieben, sodass insbesondere bei maximalem Volumenstrom die theoretische und tatsächliche Drehzahl übereinstimmen. Dadurch wird erreicht, dass unnötig hohen Drehzahlen vermieden und in Folge Verbrauch und Geräusch verringert sind.In the case of a medium to high pressure medium volume flow, in a further development at least the power source via which the said minimum speed is determined is operated at a speed that is adjusted and increased disproportionately to the submaximum set delivery volume, so that the theoretical and actual speeds match, especially at maximum volume flow. This ensures that unnecessarily high speeds are avoided and, as a result, consumption and noise are reduced.

In einer Weiterbildung ist über den Gesamtenergiekoordinator aus den an ihn übergebenen, vorzeichenbehafteten benötigten Leistungen, aufnehmbaren Leistungen und bereitstellbaren Leistungen eine benötigte verzögernde Leistung der Leistungsteilnehmer und eine bereitstellbare beschleunigende Leistung der Leistungsteilnehmer ermittelt. Aus den an ihn übergebenen Mindest- und Maximal-Drehzahlen ist von ihm ein zulässiger Drehzahlbereich ermittelt.In a further development, the overall energy coordinator determines a required decelerating power of the power participants and an available accelerating power of the power participants from the signed required power, absorbable power and available power that are passed on to it. It determines a permissible speed range from the minimum and maximum speeds passed on to it.

In Abhängigkeit der ermittelten Größen, ist oder sind über den Gesamtenergiekoordinator die eine oder mehreren Leistungsquellen angesteuert.Depending on the determined values, one or more power sources are controlled via the overall energy coordinator.

Ist die vom Gesamtkoordinator ermittelte benötigte Leistung kleiner als die bereitstellbare und aufnehmbare Leistung, so ist über den Gesamtenergiekoordinator die eine oder sind die mehreren Leistungsquellen mit einer Soll-Drehzahl angesteuert, bei der über die eine oder mehreren Leistungsquellen die benötigte Leistung bereitgestellt ist. In diesem Fall können die einzelnen Leistungsteilnehmer, insbesondere Verbraucher ihre jeweilige Leistung uneingeschränkt, insbesondere ohne Leistungsbegrenzung, abrufen oder einspeisen. Insbesondere ist dies der Fall, wenn die Leistungsquelle oder -quellen jeweils als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist oder sind.If the required power determined by the overall coordinator is less than the available and absorbable power, the overall energy coordinator the one or more power sources are controlled at a target speed at which the required power is provided via the one or more power sources. In this case, the individual power participants, in particular consumers, can access or feed in their respective power without restriction, in particular without power limitation. This is particularly the case if the power source or sources is or are each designed as an internal combustion engine.

Ist die vom Gesamtkoordinator ermittelte benötigte Leistung größer als die bereitstellbare Leistung, so wird eine Begrenzung der Leistungsaufnahme notwendig. Vom Gesamtenergiekoordinator kann die bereitstellbare Leistung gemäß einem Schlüssel oder Verfahren auf die Leistungsteilnehmer aufgeteilt werden. In einer besonders einfachen Weiterbildung ist die Leistung proportional zum jeweiligen Bedarf der Leistungsteilnehmer aufgeteilt und somit jeweils begrenzt. Je nach Anwendung oder Anwenderwunsch kann dazu eine Priorisierung oder Gewichtung durch den Gesamtenergiekoordinator umgesetzt sein, sodass wichtige Verbraucher nicht oder unproportional weniger in ihrer Leistungsaufnahme begrenzt sind. Einem jeweiligen Leistungsteilnehmer ist über den Gesamtenergiekoordinator an den zugeordneten Energiekoordinator ein Signal der maximal aufnehmbaren Zug- oder Schubleistung des Leistungsteilnehmers übergeben.If the required power determined by the overall coordinator is greater than the power that can be provided, a limit on the power consumption is necessary. The overall energy coordinator can divide the available power between the power users according to a key or procedure. In a particularly simple development, the power is divided proportionally to the respective needs of the power users and is therefore limited in each case. Depending on the application or user requirement, prioritization or weighting can be implemented by the overall energy coordinator so that important consumers are not limited in their power consumption or are limited disproportionately less. A signal of the maximum pulling or pushing power that the power user can absorb is passed on to the assigned energy coordinator from each power user via the overall energy coordinator.

Ist die vom Gesamtkoordinator ermittelte benötigte Leistung größer als die aufnehmbare Leistung, so ist vom Gesamtenergiekoordinator die aufnehmbare Leistung auf die einzelnen Leistungsteilnehmer aufgeteilt. Im einfachsten Fall ist diese Leistung proportional zum Bedarf der Leistungsteilnehmer aufgeteilt. Je nach Anwendung oder Anwenderwunsch kann dazu eine Priorisierung oder Gewichtung durch den Gesamtenergiekoordinator umgesetzt sein. Einem jeweiligen Leistungsteilnehmer ist über dem Gesamtenergiekoordinator an den zugeordneten Energiekoordinator ein Signal übergeben, wieviel Leistung er einspeisen darf. Beispielsweise kann dies bedeuten, dass der Fahrantrieb weniger stark verzögern darf als es dem zugeordneten erfasste Bedarf entspricht.If the required power determined by the overall coordinator is greater than the absorbable power, the overall energy coordinator divides the absorbable power between the individual power participants. In the simplest case, this power is divided in proportion to the needs of the power participants. Depending on the application or user requirements, the overall energy coordinator can implement prioritization or weighting. A signal is sent to each power participant via the overall energy coordinator to the assigned energy coordinator stating how much power it is allowed to feed in. For example, this can mean that the drive is allowed to decelerate less than the assigned recorded need.

Eine Begrenzung der Leistung des oder der hydraulischen Arbeitsverbraucher ist vom Gesamtenergiekoordinator in einer ersten Variante über eine Begrenzung eines Gesamt-Druckmittelvolumenstroms aus einer oder mehreren Hydropumpen umgesetzt.In a first variant, the overall energy coordinator limits the performance of the hydraulic work consumer(s) by limiting the total pressure medium volume flow from one or more hydraulic pumps.

Gemäß einer zweiten Variante ist sie vom Gesamtenergiekoordinator über eine Begrenzung des Druckmittelvolumenstroms des jeweiligen Arbeitsverbrauchers umgesetzt. Eine dritte Variante ist eine Kombination aus den erstgenannten.According to a second variant, it is implemented by the overall energy coordinator by limiting the pressure medium volume flow of the respective energy consumer. A third variant is a combination of the first mentioned.

Die Begrenzung ist in erster Variante über eine Begrenzung des Fördervolumens einfach umgesetzt. Das begrenzte Fördervolumen ergibt sich in Abhängigkeit der begrenzten Gesamtleistung, der Drehzahl der Hydropumpe und dem Druckverlust der Hydropumpe.In the first variant, the limitation is simply implemented by limiting the delivery volume. The limited delivery volume depends on the limited total power, the speed of the hydraulic pump and the pressure loss of the hydraulic pump.

Die Hydropumpe ist in einer Weiterbildung zu diesem Zweck mit einem elektrisch proportionalen Regler zur Begrenzung ihres Fördervolumens ausgestaltet. Ergänzend kann ein Druck-Förderstromregler vorgesehen sein.In a further development, the hydraulic pump is designed for this purpose with an electrically proportional controller to limit its delivery volume. In addition, a pressure-flow controller can be provided.

Alternativ ist die Hydropumpe vollständig elektronifiziert, wie sie beispielsweise als sowohl im Pumpen- als auch im Motorbetrieb betreibbare EOC-Hydromaschine der Anmelderin bekannt ist, und hat eine Druckregelung und/oder Fördervolumenregelung und/oder eine Drehmomentregelung oder -begrenzung.Alternatively, the hydraulic pump is fully electronic, as is known, for example, as the applicant's EOC hydraulic machine which can be operated in both pump and motor mode, and has a pressure control and/or displacement control and/or a torque control or limitation.

Vorzugsweise ist die Hydropumpe beidseitig ihres Nullvolumens verstellbar, sodass sie bei gleichbleibender Drehrichtung wahlweise als Pumpe oder als Motor arbeiten kann. So ist Regeneration von Senkleistung des Arbeitsverbrauchers realisierbar, die in einer Weiterbildung vom Gesamtenergiekoordinator bergenzbar ist.Preferably, the hydraulic pump is adjustable on both sides of its zero volume, so that it can work either as a pump or as a motor with the same direction of rotation. This enables regeneration of the reduced power of the energy consumer, which can be recovered in a further development by the overall energy coordinator.

Eine solche Hydropumpe ist vorzugsweise lastfühlend in ein LS- oder LUDV-System eingebunden.Such a hydraulic pump is preferably integrated into a load-sensing LS or LUDV system.

Gemäß der zweiten Variante der Begrenzung der Leistungsaufnahme ist über den Energie- oder Gesamtenergiekoordinator für den jeweiligen Arbeitsverbraucher ein begrenzter Druckmittelvolumenstrom bei Lastdruck des Arbeitsverbrauchers ermittelt und übergeben. Im einfachsten Fall ist ein Quotient aus begrenztem zu benötigtem Druckmittelvolumenstrom für alle Arbeitsverbraucher gleich. Ein aufwändigerer Schlüssel erlaubt die Priorisierung.According to the second variant of limiting power consumption, a limited pressure medium volume flow is determined and transferred for the respective energy consumer at the load pressure of the energy consumer via the energy or total energy coordinator. In the simplest case, a quotient of limited to required pressure medium volume flow is the same for all energy consumers. A more complex key allows prioritization.

In einer Weiterbildung ist eine Kombination der beschriebenen Begrenzungen der Leistungsaufnahme des Arbeitsverbrauchers vom Gesamtenergiekoordinator umgesetzt.In a further development, a combination of the described limitations of the power consumption of the energy consumer is determined by the overall energy coordinator implemented.

Der Fahrverbraucher ist in einer Weiterbildung als wenigstens ein Hydromotor und/oder wenigstens ein Elektromotor ausgestaltet. Erstgenannter kann mit konstantem oder mit verstellbarem Schluckvolumen ausgestaltet sein.In a further development, the driving consumer is designed as at least one hydraulic motor and/or at least one electric motor. The former can be designed with a constant or adjustable displacement volume.

Der Hydromotor ist in einer Weiterbildung in ein hydrostatisches Getriebe aus Hydropumpe und Hydromotor, der Elektromotor in ein elektrisches Getriebe aus Generator und Elektromotor, eingebunden. Ein derartiges Getriebe kann jeweils als Variator bezeichnet werden.In a further development, the hydraulic motor is integrated into a hydrostatic transmission consisting of a hydraulic pump and a hydraulic motor, and the electric motor is integrated into an electrical transmission consisting of a generator and an electric motor. Such a transmission can be referred to as a variator.

In einer Weiterbildung ist aus der Bedarfs-Zugkraft des Fahrverbrauchers ein Bedarfs-Drehmoment ermittelt und an den Energiekoordinator oder eine damit verbundene Ermittlungseinrichtung übergeben. Über diesen oder diese ist aus dem Bedarfs-Drehmoment ein Bedarfs-Getriebe-Drehmoment ermittelt, das am Ausgang des Variators anliegen soll, sodass der Bedarf erfüllt ist.In a further development, a required torque is determined from the required traction of the driving consumer and passed on to the energy coordinator or an associated determination device. This device uses the required torque to determine a required transmission torque that should be present at the output of the variator so that the requirement is met.

Ist zusätzlich zum Variator ein mechanisches oder hybrides Getriebe, wie es weiter unten beschrieben ist vorgesehen, so ist das Bedarfs-Getriebe-Drehmoment zudem in Abhängigkeit einer aktuellen Übersetzung dieses Getriebes ermittelt.If, in addition to the variator, a mechanical or hybrid transmission is provided, as described below, the required transmission torque is also determined as a function of the current gear ratio of this transmission.

Der Elektromotor ist in einer alternativen Weiterbildung nicht von einem Generator, sondern direkt bestromt und angetrieben.In an alternative development, the electric motor is not powered and driven by a generator, but directly.

Parallel und/oder in Reihe zum hydrostatischen oder elektrischen Variator oder zum direkt angetriebenen Elektromotor ist in einer Weiterbildung ein mechanisches oder hybrides Getriebe vorgesehen. Alternativen zu einem Schaltgetriebe sind dabei ein Getriebe mit fester Übersetzung, ein Stillstandsschaltgetriebe, ein sogenanntes "2+1-Getriebe", mit 2 Hydromotoren und einer Kupplung bei denen im unteren Drehzahlbereich ein weiterer Hydromotor zugeschaltet wird, ein sogenanntes "2+3-Getriebe", welches 2 Hydromotoren und drei Kupplungen aufweisen, um verschiedene Übersetzungen und Hydromotor-Kombinationen zu realisieren, oder ein Schaltgetriebe mit Lastschaltkupplungen, einem sogenannten "Powershift-Getriebe", möglich.In a further development, a mechanical or hybrid transmission is provided in parallel and/or in series with the hydrostatic or electric variator or the directly driven electric motor. Alternatives to a manual transmission are a transmission with a fixed gear ratio, a standstill transmission, a so-called "2+1 transmission" with 2 hydraulic motors and a clutch in which another hydraulic motor is switched on in the lower speed range, a so-called "2+3 transmission" which has 2 hydraulic motors and three clutches in order to realize different gear ratios and hydraulic motor combinations, or a manual transmission with powershift clutches, a so-called "powershift transmission".

In einer Weiterbildung ist vom Energiekoordinator die benötigte Leistung des Fahrverbrauchers aus dem Bedarfs-Getriebe-Drehmoment und einer aktuellen Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine oder einer aktuellen Drehzahl des Fahrverbrauchers ermittelt und als benötigte Leistung des Fahrverbrauchers an den Gesamtenergiekoordinator übergeben. Hierbei kann es sich erfindungsgemäß um eine benötigte Zug- aber auch Schubleistung handeln.In a further training, the energy coordinator must determine the required performance of the The driving consumer's power is determined from the required transmission torque and a current speed of the mobile work machine or a current speed of the driving consumer and is passed on to the overall energy coordinator as the required power of the driving consumer. According to the invention, this can be a required traction or thrust power.

Für den Fahrverbraucher sind in einer Weiterbildung eine Mindest-Drehzahl und eine Maximal-Drehzahl an den Gesamtenergiekoordinator übergeben.For the driving consumer, a minimum speed and a maximum speed are passed on to the overall energy coordinator in a further training course.

Für die Hydropumpe des hydrostatischen Variators ist, insbesondere analog zur Hydropumpe des Arbeitsverbrauchers, eine Fördervolumenreserve, von insbesondere etwa 5%, vorgesehen, die in einer Ermittlung der Mindest-Drehzahl berücksichtigt ist.For the hydraulic pump of the hydrostatic variator, in particular analogous to the hydraulic pump of the working consumer, a delivery volume reserve of in particular approximately 5% is provided, which is taken into account when determining the minimum speed.

In einer Weiterbildung ist vom Gesamtenergiekoordinator im Falle einer Bergabfahrt in Abhängigkeit der an ihn von den Verbrauchern übergebenen, aufnehmbaren Leistungen ein automatisiertes Abbremsen der Arbeitsmaschine mittels zumindest anteiliger Zuteilung der Schubleistung der Antriebsmaschine an die Verbraucher umgesetzt. So kann kinetische Energie oder Leistung der Arbeitsmaschine einem anderen Leistungsteilnehmer zur Verfügung gestellt werden, von einer Bremseinrichtung zu stellende Bremsleistung verringert und der Fahrer / die Fahrerin bei der Steuerung der Arbeitsmaschine entlastet werden.In a further development, the overall energy coordinator implements an automated braking of the working machine in the event of a downhill journey, depending on the absorbable power transferred to it by the consumers, by at least partially allocating the thrust power of the drive machine to the consumers. In this way, kinetic energy or power of the working machine can be made available to another power participant, the braking power to be provided by a braking device can be reduced and the driver can be relieved of the burden of controlling the working machine.

In einer Weiterbildung ist über den Gesamtenergiekoordinator an den jeweiligen Energiekoordinator eine maximal von diesem aufnehmbare Leistung als Vorgabe übergeben. Die Umsetzung dieser Vorgabe erfolgt dann über den jeweiligen Energiekoordinator durch Sollwertvorgabe an die ihm zugeordnete oder zugeordneten funktionalen Steuerungen des oder der Verbraucher. Insbesondere ist so über den Energiekoordinator das Fördervolumen der den Verbraucher mit Druckmittel versorgenden Hydropumpe in Abhängigkeit der Übersetzung begrenzt.In a further development, the maximum power that the respective energy coordinator can absorb is given as a specification via the overall energy coordinator. This specification is then implemented via the respective energy coordinator by specifying a setpoint value for the functional controls of the consumer(s) assigned to it. In particular, the delivery volume of the hydraulic pump supplying the consumer with pressure medium is limited via the energy coordinator depending on the ratio.

In einer Weiterbildung ist über einen mit dem Gesamtenergiekoordinator signalverbundenen Regler, die Bedarfs-Zugkraft korrigiert.In a further development, the required traction force is corrected via a controller that is signal-connected to the overall energy coordinator.

Eine bevorzugte Geschwindigkeitsbegrenzung, insbesondere bergab, die ohne Regelung auskommt, ist über die Begrenzung des Fördervolumens der Hydropumpe des hydrostatischen Variators realisiert.A preferred speed limitation, especially downhill, which does not require any control, is achieved by limiting the delivery volume of the hydraulic pump of the hydrostatic variator.

Dazu ist in einer Weiterbildung in einer Variator- oder Getriebe-Steuerung eine maximale Drehzahl des Fahrverbrauchers abgelegt, insbesondere variabel oder statisch für einen oder mehrere Fahrbereiche der Arbeitsmaschine. Die variable maximale Drehzahl ist in einer Weiterbildung insbesondere von einer Stellung des Fahrpedals oder einem Wert der Automatisierungsfunktion abhängig.For this purpose, in a further development, a maximum speed of the driving consumer is stored in a variator or transmission control, in particular variable or static for one or more driving ranges of the working machine. In a further development, the variable maximum speed is dependent in particular on a position of the accelerator pedal or a value of the automation function.

Eine Leistung des Fahrverbrauchers ist in einer Weiterbildung über den Gesamtenergiekoordinator mittelbar begrenzt, indem erfindungsgemäß mittelbar über den Energiekoordinator das Soll-Drehmoment begrenzt ist, insbesondere indem der Druck der den Fahrverbraucher mit Druckmittel versorgenden Hydropumpe reduziert wird. Auf diese Weise ist ein "free wheeling" erreichbar, bei dem der Fahrverbraucher nicht zwingend in den Schubbetrieb wechselt, also keine Abstützung an der Antriebsmaschine erfolgt.In a further development, the power of the driving consumer is indirectly limited via the overall energy coordinator, in that according to the invention the target torque is indirectly limited via the energy coordinator, in particular by reducing the pressure of the hydraulic pump supplying the driving consumer with pressure medium. In this way, "free wheeling" can be achieved, in which the driving consumer does not necessarily switch to overrun mode, i.e. there is no support from the drive machine.

Im Falle des elektrischen Variators ist die Leistung des Fahrverbrauchers über den Gesamtenergiekoordinator vorzugsweise durch eine Stromreduzierung begrenzt.In the case of the electric variator, the power of the driving consumer is preferably limited by a current reduction via the total energy coordinator.

Die Begrenzung der Schubleistung des Fahrverbrauchers erfolgt in Analogie und gespiegelt zur bisher beschriebenen Begrenzung seiner Zugleistung. Für den hydrostatischen Variator gilt dabei, dass im Schubbetrieb das Fördervolumen vergrößert werden muss, um den Systemdruck zu reduzieren. Für den elektrischen Variator gilt, dass im Schubbetrieb der Generator in den Motorbetrieb und der Motor in den Generatorbetrieb wechselt.The limitation of the thrust power of the driving consumer is carried out analogously and mirrored to the limitation of its traction power described above. For the hydrostatic variator, the delivery volume must be increased in overrun mode in order to reduce the system pressure. For the electric variator, the generator switches to motor mode and the motor switches to generator mode in overrun mode.

Die Betrachtungen zur Begrenzung der Leistung des Fahrverbrauchers gelten auch für rotatorische Arbeitsverbraucher, wie beispielsweise einen Drehwerksantrieb für einen Bagger, einen Windenantrieb im geschlossenen Kreis oder einen Lüfterantrieb.The considerations for limiting the power of the driving consumer also apply to rotary power consumers, such as a slewing gear drive for an excavator, a winch drive in a closed circuit or a fan drive.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerungsstruktur ist in den Figuren beschrieben. Es zeigen:

• Figur 1 einen schematischen Überblick über die Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine, Komponenten der Steuerungsstruktur und möglichen Signalflüsse zwischen den Komponenten,
• Figur 2 einen Abschnitt der Steuerungsstruktur mit einem Gesamtenergiekoordinator und einem Energiekoordinator eines Arbeitsverbrauchers, sowie den Signalfüssen,
• Figur 3 einen Abschnitt der Steuerungsstruktur mit einem Energiekoordinator eines Fahrverbrauchers mit hydrostatischem Variator und eines Fahrverbrauchers mit elektrischem Variator, sowie den Signalfüssen, und
• Figur 4 einen Abschnitt der Steuerungsstruktur mit einem Energiekoordinator eines Fahrverbrauchers mit direkt angetriebenem Elektromotor.

An embodiment of a control structure according to the invention is described in the figures. They show:

• Figure 1 a schematic overview of the control structure for a mobile work machine, components of the control structure and possible signal flows between the components,
• Figure 2 a section of the control structure with a total energy coordinator and an energy coordinator of a work consumer, as well as the signal feet,
• Figure 3 a section of the control structure with an energy coordinator of a driving consumer with hydrostatic variator and a driving consumer with electric variator, as well as the signal feet, and
• Figure 4 a section of the control structure with an energy coordinator of a driving consumer with a directly driven electric motor.

Eine mobile Arbeitsmaschine hat wenigstens eine hydraulische Pumpe, die in Abhängigkeit von ihrer Eingangswellendrehzahl n_HP einen hydraulischen Druckmittelvolumenstrom für mehrere hydraulische Arbeitsverbraucher 4 bereitstellt. Der Druckmittelvolumenstrom wird über eine hydraulische bzw. elektrisch betätigbare Ventileinrichtung (Main Control Valve) auf die Arbeitsverbraucher 4 zur Wandlung von hydraulischer in mechanische Leistung verteilt.A mobile work machine has at least one hydraulic pump which, depending on its input shaft speed n _HP, provides a hydraulic pressure medium volume flow for several hydraulic work consumers 4. The pressure medium volume flow is distributed to the work consumers 4 via a hydraulically or electrically actuated valve device (main control valve) to convert hydraulic power into mechanical power.

Die Arbeitsmaschine hat zudem einen Fahrantrieb mit wenigstens einem Fahrverbraucher 6 oder sonstigem rotatorischem Verbraucher. Zudem ist ein hydrostatisches und/oder ein elektrisches Getriebe, ein sogenannter Variator, vorgesehen, über den mittels einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses r eine Wandlung der mechanischen Eingangsleistung in Bezug auf eine Drehmomenterhöhung bzw. Drehmomentreduktion durchführbar ist. Der hydrostatische Variator weist als Fahrverbraucher wenigsten einen verstellbaren oder konstanten Hydromotor auf. Alternativ ist ein elektrischer Variator möglich. In diesem Fall ist anstelle der Hydropumpe ein elektrischer Generator und an Stelle des Hydromotors ein elektrischer Motor verwendet. Kombiniert werden können die elektrischen Maschinen zu den gleichen Topologien wie bei den Hydrostatischen Einheiten.The work machine also has a drive with at least one drive consumer 6 or other rotary consumer. In addition, a hydrostatic and/or an electric transmission, a so-called variator, is provided, via which a conversion of the mechanical input power in relation to a torque increase or torque reduction can be carried out by changing the transmission ratio r. The hydrostatic variator has at least one adjustable or constant hydraulic motor as a drive consumer. Alternatively, an electric variator is possible. In this case, an electric generator is used instead of the hydraulic pump and an electric motor is used instead of the hydraulic motor. The electric machines can be combined to form the same topologies as with the hydrostatic units.

Die Hydro- oder Elektromotoren des Variators oder der Variatoren sind mit einem mechanischen Getriebe verbunden, welches in der einfachsten Ausprägung eine einfache Übersetzungsstufe aufweist. Es sind darüber hinaus Getriebevarianten mit mehreren schaltbaren Übersetzungsstufen, sowie Getriebevarianten mit mehreren aktivier- und deaktivierbaren Getriebeeingängen, möglich.The hydraulic or electric motors of the variator or variators are connected to a mechanical gearbox, which in its simplest form has a single gear ratio. In addition, gearbox variants with several switchable gear ratios, as well as gearbox variants with several gear inputs that can be activated and deactivated, are possible.

Die Getriebesteuerung hat die Aufgabe, das Soll-Drehmoment T_reqvarset und ggf. eine Geschwindigkeitslimitierung zu realisieren. Zusätzlich hat sie die Aufgabe, bei mehreren Variatoren deren Einzelkomponenten so zu steuern, dass das Soll-Drehmoment T_reqvarset erzeugt wird.The transmission control is responsible for implementing the target torque T _reqvarset and, if necessary, a speed limitation. In addition, it is responsible for controlling the individual components of several variators so that the target torque T _reqvarset is generated.

Gemäß Figur 1 hat eine erfindungsgemäße Steuerungsstruktur 1 für die mobile Arbeitsmaschine wenigstens eine Leistungsquelle 2, je wenigstens einen von dieser mit Arbeitsleistung versorgten hydraulischen Arbeitsverbraucher 4 und mit Fahrleistung versorgten Fahrverbraucher 6, Bedarfsschnittstellen 8, 10 zur Erfassung eines an den jeweiligen Verbraucher 4, 6 gerichteten Bedarfs eines Fahrers oder einer Fahrerin oder einer automatisierten Funktion zum automatisierten oder autonomen Arbeits- oder Fahrbetrieb der Arbeitsmaschine, sowie den Verbrauchern 4, 6 zugeordnete, funktionale Steuerungen 12, 14, 16, 18. Für ein Leistungsmanagement, insbesondere der von den Leistungsquellen 2 bereitstellbaren P_cpby und von den Verbrauchern 4, 6 benötigten Leistungen P_req, ist dem jeweiligen Verbraucher 4, 6 ein Energiekoordinator 20, 22 zugeordnet. Diesen ist ein Gesamtenergiekoordinator 24 übergeordnet. Die Pfeilverbindungen gemäß Figur 1 zeigen Signalverbindungen und -flüsse zum Leistungsmanagement, die insbesondere zwischen dem Gesamtenergiekoordinator 24 einerseits und den Energiekoordinatoren 20, 22 und den Leistungsquellen 2 andererseits bidirektional ausgebildet sind.According to Figure 1 a control structure 1 according to the invention for the mobile work machine has at least one power source 2, at least one hydraulic work consumer 4 supplied with work power by this and at least one driving consumer 6 supplied with driving power, demand interfaces 8, 10 for recording a driver's demand directed at the respective consumer 4, 6 or an automated function for the automated or autonomous working or driving operation of the work machine, as well as functional controls 12, 14, 16, 18 assigned to the consumers 4, 6. For power management, in particular the P _cpby that can be provided by the power sources 2 and the power P _req required by the consumers 4, 6, an energy coordinator 20, 22 is assigned to the respective consumer 4, 6. An overall energy coordinator 24 is superordinate to this. The arrow connections according to Figure 1 show signal connections and flows for power management, which are bidirectional in particular between the overall energy coordinator 24 on the one hand and the energy coordinators 20, 22 and the power sources 2 on the other hand.

Figur 2 zeigt einen Abschnitt der Steuerungsstruktur 1 gemäß Figur 1 mit detaillierterem Signalfluss. Die Bedarfsschnittstelle 8 erfasst über eine HMI Schnittstelle 26 und/oder eine maschinelle, automatisierte Schnittstelle 28 einen an den Arbeitsverbraucher 4 gerichteten Bedarf des Fahrers oder der Fahrerin und/oder einer automatisierten Funktion der Arbeitsmaschine und übergibt eine in Abhängigkeit davon ermittelte Bedarfs-Geschwindigkeit V_req, sowie optional eine entsprechend ermittelte Bedarfs-Kraft F_req des Arbeitsverbrauchers 4 an dessen Energiekoordinator 20. Der Arbeitsverbraucher 4 besteht aus einer bis hin zu n Achsen, sodass die Bedarfsschnittstelle 8 den Bedarf aufgelöst auf alle Achsen 1 bis n erfasst und entsprechend für jede Achse n die zugeordnete Bedarfs-Geschwindigkeit V_{req (1...n)} erfasst und übergibt. Der Energiekoordinator 20 ermittelt daraus und aus einem aktuellen Druck p, den Lastdrücken pi, sowie einer Drehzahl n_HP einer dem Arbeitsverbraucher 4 zugeordneten Hydropumpe eine vom Arbeitsverbraucher 4 benötigte Leistung P_req zur Erfüllung des Bedarfs v_req, F_req. Diese benötigte Leistung P_req übergibt er dem Gesamtenergiekoordinator 24. Zudem werden eine vom Arbeitsverbraucher aufnehmbare Leistung P_cns und seine jeweils minimal notwendige und maximal zugelassene Drehzahl n_min, n_max übergeben. Später wird über den Energiekoordinator 20 der jeweilige Druckmittelvolumenstrom Q_set(1...n) der Achsen ermittelt. Figure 2 shows a section of the control structure 1 according to Figure 1 with more detailed signal flow. The demand interface 8 records a demand from the driver and/or an automated function of the work machine directed at the work consumer 4 via an HMI interface 26 and/or a machine, automated interface 28 and transfers a required speed V _req determined as a function of this, as well as optionally a correspondingly determined required force F _req of the work consumer 4 to its energy coordinator 20. The work consumer 4 consists of one to n axes, so that the demand interface 8 records the demand broken down into all axes 1 to n and records and transfers the assigned required speed V _{req (1...n)} for each axis n accordingly. The energy coordinator 20 uses this and a current pressure p, the load pressures pi, and a speed n _HP of a hydraulic pump assigned to the work consumer 4 to determine a required power P _req to meet the demand v _req , F _req . This required power P _req is transferred to the total energy coordinator 24. In addition, a power P _cns that can be absorbed by the energy consumer and its minimum necessary and maximum permitted speed n _min , n _max are transferred. Later, the respective pressure medium volume flow Q _set(1...n) of the axes is determined via the energy coordinator 20.

Gemäß den Figuren 1 und 3 erfasst die Bedarfsschnittstelle 10 (vgl. Figur 1) über die HMI-Schnittstelle 30 und/oder die automatisierte Schnittstelle 32 einen an den Fahrverbraucher 6 gerichteten Bedarf und ermittelt ein Bedarfs-Drehmoments T_req, und optional eine Bedarfsgeschwindigkeit V_req, des Fahrverbrauchers 6, den sie mittelbar über eine Getriebe- oder Variator-Drehmoment-Berechnung 34 an den Energiekoordinator 22 übergibt. Die Getriebe- oder Variator-Drehmoment-Berechnung 34 ermittelt aus T_req , und optional V_req, in Abhängigkeit einer aktuellen Übersetzung r_act des mechanischen Getriebes ein benötigtes Variator- oder Getriebe-Drehmoment T_reqvar und übergibt dieses an den Energiekoordinator 22. Dieser 22 ermittelt aus T_reqvar und in Abhängigkeit einer aktuellen Drehzahl n_{act mot} des Fahrverbrauchers 6 oder einer aktuellen Geschwindigkeit v der Arbeitsmaschine das Soll-Drehmoment T_reqvarset.According to the Figures 1 and 3 records the demand interface 10 (cf. Figure 1 ) via the HMI interface 30 and/or the automated interface 32 a requirement directed at the driving consumer 6 and determines a required torque T _req , and optionally a required speed V _req , of the driving consumer 6, which it transfers indirectly to the energy coordinator 22 via a transmission or variator torque calculation 34. The transmission or variator torque calculation 34 determines a required variator or transmission torque T reqvar from T _req , and optionally V _req , depending on a current gear ratio r _act of the mechanical transmission, and transfers this to the energy coordinator 22. The energy coordinator 22 determines the target torque T _reqvarset from T _reqvar and depending on a current speed n _{act mot} of the driving consumer 6 or a current speed v of the work machine _.

Dieses T_reqvarset geht zusammen mit n_{act mot} und v in eine Variator- oder Getriebe-Steuerung 36 ein.This T _reqvarset, together with n _{act mot} and v, enters a variator or transmission control 36.

Für den Fall des hydrostatischen Variators mit Hydropumpe HP und Hydromotor HM ermittelt die Variator- oder Getriebe-Steuerung 36 Signale p_HP, V_gHM und optional V_gHPlim zur Übergabe an die Steuerungen 16, 18, die dann der Hydropumpe HP und dem Hydromotor HM zugeordnet und entsprechend als Pumpensteuerung und Hydromotorsteuerung ausgestaltet sind. Diese 16, 18 ermitteln in Abhängigkeit der Betriebsgrößen Δp, Drehzahl der Hydropumpe n_HP, des Hydromotors n_HM und ggf. der Temperatur T die notwendigen Ansteuerströme i_HPA, i_HPB und i_HM zur Ansteuerung der jeweiligen Verstelleinrichtung zum Verstellen des Fördervolumens V_gHP der Hydropumpe HP und des Schluckvolumens V_gHM des Hydromotors HM.In the case of a hydrostatic variator with a hydraulic pump HP and a hydraulic motor HM, the variator or transmission control 36 determines signals p _HP , V _gHM and optionally V _gHPlim for transfer to the controls 16, 18, which are then assigned to the hydraulic pump HP and the hydraulic motor HM and are designed accordingly as pump control and hydraulic motor control. These 16, 18 determine the necessary control currents i _HPA , i _HPB and i _HM for controlling the respective adjustment device for adjusting the delivery volume V _gHP of the hydraulic _pump HP and the displacement volume V _gHM of the hydraulic motor HM, depending on the operating variables Δp, speed of the hydraulic pump n HP, the hydraulic motor n _HM and, if applicable, the temperature T.

Für den Fall des elektrischen Variators mit Elektrogenerator EG und Elektromotor EM ermittelt die Variator- oder Getriebe-Steuerung 36 Signale U_req, T_{EM (1...t)} und n_{lim (1...t)} zur Übergabe an die Steuerungen 16, 18, die dann der Elektrogenerator EG und dem Elektromotor EM zugeordnet und entsprechend als Generatorsteuerung und Elektromotorsteuerung ausgestaltet sind. Diese 16, 18 ermitteln für den Generator spezifische Ansteuergrößen, wobei an die jeweilige Steuerung für den Generator EG die Generator-Drehzahl n_Gen und Spannung U_Gen und für den Elektromotor EM der Motorstrom l_{act EM} und die Motordrehzahl n_{act EM} zurückgemeldet sind.In the case of the electric variator with electric generator EG and electric motor EM, the variator or transmission control 36 determines signals U _req , T _{EM (1...t)} and n _{lim (1...t)} for transfer to the controls 16, 18, which are then sent to the electric generator EG and the Electric motor EM and are designed accordingly as generator control and electric motor control. These 16, 18 determine specific control variables for the generator, whereby the generator speed n _Gen and voltage U _Gen are reported back to the respective control for the generator EG and the motor current l _{act EM} and the motor speed n _{act EM} are reported back to the electric motor EM.

Über eine Übersetzungsberechnung 38 ergeht ein Signal r(1 ... n) an einer Kupplungssteuerung 40, die in Abhängigkeit davon eine oder mehrere Kupplungen (clutches) mit einem Ansteuerstrom i_clutch ansteuert.Via a transmission ratio calculation 38, a signal r(1 ... n) is sent to a clutch control 40, which, depending on this, controls one or more clutches with a control current i _clutch .

Figur 4 zeigt abweichend von Figur 3 einen elektrischen Variator mit direkt angetriebenem Elektromotor EM, also ohne den zwischengeschalteten Generator EG. Dementsprechend sind hier von der Variator- oder Getriebe-Steuerung 36 lediglich die Signale T_{EM (1...t)} und n_{lim (1...t)} zur Übergabe an die Elektromotorsteuerungen 16, 18, des oder singulären Elektromotoren berücksichtigt, die die bereits besprochenen elektromotorspezifischen Signale berücksichtigen. Auch in diesem Fall ergeht über eine Übersetzungsberechnung 38 ein Signal r(1 ... n) an die Kupplungssteuerung 40, die in Abhängigkeit davon eine oder mehrere Kupplungen (clutches) mit dem Ansteuerstrom i_clutch ansteuert. Falls der Antrieb kein Schaltgetriebe aufweist, entfallen die Elemente zur Ansteuerung einer Kupplung. Figure 4 shows different from Figure 3 an electric variator with a directly driven electric motor EM, i.e. without the intermediate generator EG. Accordingly, only the signals T _{EM (1...t)} and n _{lim (1...t)} are taken into account by the variator or transmission control 36 for transfer to the electric motor controls 16, 18 of the or individual electric motors, which take into account the electric motor-specific signals already discussed. In this case too, a signal r(1...n) is sent to the clutch control 40 via a gear ratio calculation 38, which controls one or more clutches with the control current i _clutch depending on this. If the drive does not have a manual transmission, the elements for controlling a clutch are omitted.

Der Energiekoordinator 22 des Fahrverbrauchers 6 ermittelt in Abhängigkeit des Bedarfs und zumindest einer aktuellen Drehzahl oder Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine 1 die vom Fahrverbraucher 6 benötigte Leistung P_req, welche er gemäß Figur 3 und 2 zusammen mit den Drehzahlen n_min und n_max des Fahrverbrauchers 6 an den Gesamtenergiekoordinator 24 übergibt. Für den Fahrverbraucher 6 ist darüber hinaus, anders als für den Arbeitsverbraucher 4, keine aufnehmbare Leistung P_cns vorgesehen und folglich nicht übergeben.The energy coordinator 22 of the driving consumer 6 determines the power P _req required by the driving consumer 6 depending on the demand and at least one current speed or speed of the working machine 1, which it calculates according to Figure 3 and 2 together with the speeds n _min and n _max of the driving consumer 6 to the total energy coordinator 24. In addition, unlike for the working consumer 4, no absorbable power P _cns is provided for the driving consumer 6 and is therefore not transferred.

Die Leistungsquellen 2, genauer gesagt deren Steuerungen oder Energiekoordinatoren, übergeben gemäß Figur 2 jeweils die von ihnen bereitstellbare Leistung P_cpby und eine von ihnen aufnehmbare Leistung P_cns.The power sources 2, more precisely their controllers or energy coordinators, transfer according to Figure 2 each have a power P _cpby that they can provide and a power P _cns that they can absorb.

Der Gesamtenergiekoordinator 24 bilanziert die Leistungen und verteilt, priorisiert oder begrenzt gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung die den einzelnen Verbrauchern 4, 6 bereitgestellten Leistungen durch Übergabe entsprechender Leistungsgrenzen P_{lim up} oder P_{lim low} an die Energiekoordinatoren 20, 22. Diese verarbeiten die Signale so, dass über die funktionalen Steuerungen 12, 14, 16, 18 die Leistung entsprechend eingehalten ist.The overall energy coordinator 24 balances the services and distributes, prioritizes or limits the The power provided to individual consumers 4, 6 is controlled by transferring the corresponding power limits P _{lim up} or P _{lim low} to the energy coordinators 20, 22. These process the signals in such a way that the power is maintained accordingly via the functional controls 12, 14, 16, 18.

Claims (22)

1. Control structure for a mobile working machine having power participants (2, 4, 6), of which at least one is a power source (2), one is a driving load (6) and one is a hydraulic working load (4), having energy coordinators (20, 22), which each have a signal connection to a controller (12, 14, 16, 18) assigned to the respective load (4, 6), wherein a setpoint value is transferred from the energy coordinator to the controller (12, 14, 16, 18) by means of which a power (P_limup, P_limlow) of the load (4, 6) is limited depending on the setpoint value, characterized in that the setpoint value for the driving load (6) is a setpoint torque (T_reqvarset) and the setpoint value for the working load (4) is a setpoint pressure medium volume flow (Q_set).
2. Control structure according to Claim 1, having demand interfaces (8, 10) for the loads (4, 6), the input ends of the demand interfaces having a signal connection to one or more operator control elements (26, 30) and/or to a mechanical or automated control device (28, 32) for receiving a respective demand and the output ends of the demand interfaces each having an indirect or direct signal connection to the energy coordinator (20, 22) of the load (4, 6).
3. Control structure according to Claim 2, wherein a demand torque (T_req) or a torque (T_reqvar) dependent on it is transferred by the demand interface (10) to the energy coordinator (22) of the driving load (6), and/or wherein a demand speed (v_req) is transferred by the demand interface (8) to the energy coordinator (20) of the working load (4).
4. Control structure according to any of the preceding claims having an overall energy coordinator (24) which has a signal connection at least to the energy coordinators (20, 22) of the loads (4, 6) and also to a controller or an energy coordinator of the power source (2) .
5. Control structure at least according to Claims 2 and 4, wherein the coordinators (20, 22, 24), controllers (12, 14, 18) and demand interfaces (8, 10) are electronified.
6. Control structure according to Claim 4 or 5, wherein at least a power (P_cpby) which can be provided by the respective power participant, a power (P_ens) which can be consumed by the respective power participant and/or a power (P_req) which is required by the respective power participant are or is transferred to the overall energy coordinator (24) for the respective power participant (2, 4, 6) .
7. Control structure at least according to any of Claims 4 to 6, wherein at least a providable power (P_cpby) and a consumable power (P_ens) of the power source (2), required powers (P_req) of the loads (4, 6) and a consumable power (P_ens) of at least one (4) of the loads (4, 6), in particular at least the working load (4), are transferred to the overall energy coordinator (24).
8. Control structure according to Claim 6 or 7, wherein a signal for power consumption (P_reqdem) by the load (4), in particular working load (4), is transferred by the overall energy coordinator (24) to the energy coordinator (20) independently of the power (P_req) required by the load.
9. Control structure according to any of Claims 6 to 8, wherein work can be performed at least in portions by the consumable power (P_ens) at the power participant, in particular at the load, in particular working load (4), and/or wherein the consumable power (P_ens) can be dissipated at least in portions by means of a retarder device of the power participant, in particular the load, in particular working load (4).
10. Control structure according to any of the preceding claims, wherein the respective power (P_cpby, P_cns, P_req) is transferred with a sign.
11. Control structure at least according to Claim 4, wherein at least the minimum necessary rotation speed (n_min) of the respective load and/or the maximum possible rotation speed (n_max) of the respective load are or is transferred to the overall energy coordinator (24) for the respective load (4, 6).
12. Control structure according to any of Claims 6 to 8, wherein a power balance between the providable powers (P_cpby), consumable powers (P_ens) and required powers (P_req) is executed by means of the overall energy coordinator and the power (P_limup, P_limlow) of at least one of the power participants (4, 6) is limited depending on the power balance.
13. Control structure at least according to Claim 4, wherein a traction power and/or thrust power of at least one of the power participants (4, 6) is limited by means of the overall energy coordinator (24).
14. Control structure according to any of the preceding claims, wherein the at least one driving load (6) is a hydraulic motor or an electric motor.
15. Control structure according to Claim 14, wherein a hydrostatic transmission is formed by the hydraulic motor with a hydraulic pump, or wherein an electric transmission is formed by the electric motor with an electric generator, or wherein the electric motor is directly energized or driven.
16. Control structure according to any of the preceding claims, having a mechanical constant, manual or continuously variable transmission which can be connected or is connected to the driving load (6), in particular the hydraulic motor or electric motor, in parallel or in series.
17. Control structure at least according to Claims 3 and 16, wherein a demand transmission torque (T_reqvar) which is dependent on the demand torque (T_req) and a transmission ratio (r_act) of the transmission is transferred to the energy coordinator (22) of the driving load (6).
18. Control structure according to Claim 17, wherein the setpoint torque (T_reqvarset) is determined by the energy coordinator (22) of the driving load (6) depending on the demand transmission torque (T_reqvar) and a power (P_limup, P_limlow) allocated by the overall energy coordinator (24).
19. Control structure according to Claim 18, having a transmission controller (36) which is assigned to the driving load (6) and by means of which, depending on the setpoint torque (T_reqvarset) and also the rotation speed (n_act) of the driving load (6), in particular electric motor or hydraulic motor, or the speed (v_act) of the mobile working machine,

    - a setpoint pressure (p_HP), and in particular a limit displacement volume (V_gHPlim), of the hydraulic pump is transferred to a controller of the hydraulic pump and a setpoint displacement volume (V_gHM) of the hydraulic motor is transferred to a controller of the hydraulic motor of the hydrostatic transmission (HP, HM), and/or

    - a setpoint voltage (U_req) is transferred to a controller of the electric generator and a setpoint torque (T_Mot), and in particular a limit rotation speed (n_lim), is transferred to a controller of the electric motor of the electric transmission (EG, EM), and/or

    - a setpoint torque (T_EM), and in particular a limit rotation speed (n_lim), is transferred to a controller of the directly driven electric motor (EM).
20. Control structure according to Claim 19, wherein at least

    - a drive current (i_HPA, i_HPB) of an adjusting device of the hydraulic pump (HP) is transferred depending on the setpoint pressure (p_HP), and in particular the limit displacement volume (V_gHPlim), of the hydraulic pump (HP), and a drive current (i_HM) of the hydraulic motor (HM) is transferred depending on the setpoint displacement volume (V_gHM),

    - and/or a drive signal of the electric generator (EM) is transferred depending on the setpoint voltage (U_req) and a setpoint current (I_EM) of the electric motor is transferred depending on the setpoint torque (T_EM), and in particular the limit rotation speed (n_lim), of the electric motor (EM),

    - and/or a setpoint current (I_EM) of the electric motor is transferred depending on the setpoint torque (T_EM), and in particular the limit rotation speed (n_lim), of the electric motor (EM)

    by the respective controller.
21. Mobile working machine having power participants (2, 4, 6), of which at least one is a power source (2), one is a driving load (6) and one is a hydraulic working load (4), and having a control structure (1) which is designed according to at least one of the preceding claims and the energy coordinators (20, 22) of which each have a signal connection at least to a controller (12, 14, 16, 18) assigned to the respective load.
22. Method for controlling a mobile working machine which is designed according to Claim 21, characterized by the steps of

    - limiting a power (P_limup, P_limlow) of a driving load (6) of the working machine by means of a setpoint torque (T_reqvarset), and

    - limiting a power (P_limup, P_limlow) of a working load (4) of the working machine by means of a setpoint pressure medium volume flow (Q_set).

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