CN114992105A

CN114992105A - 变转速电动液压泵、其运行方法和计算单元

Info

Publication number: CN114992105A
Application number: CN202210184800.8A
Authority: CN
Inventors: R·鲍尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2022-09-02
Also published as: DE102021201895A1; US20220275800A1

Abstract

本发明涉及一种用于运行变转速电动液压泵（110）的方法，在所述方法情况下由电机（112）驱动具有可调节控制体积的泵输送机（118），其中以特定的控制体积和特定的转速来操控所述变转速电动液压泵（110），使得提供特定的体积流，其中当获得说明所述体积流增加的针对执行器（142、152）的控制信息时，首先增加所述转速并且减小所述控制体积，以及然后操控所述变转速电动液压泵（110）以增加所述体积流，本发明还涉及一种用于执行该方法的计算单元，一种变转速电动液压泵（110）和一种具有所述变转速电动液压泵的机器（100）。

Description

变转速电动液压泵、其运行方法和计算单元

技术领域

本发明涉及一种用于运行变转速电动液压泵的方法，在所述方法情况下由电机驱动具有可调节控制体积（Stellvolume）的泵输送机，本发明还涉及一种用于该方法的计算单元，一种这样的变转速电动液压泵以及一种具有所述变转速电动液压泵的机器。

背景技术

电动液压泵具有泵输送机（液压输送单元）以及电机（马达），其中通过所述电机驱动所述泵输送机。所述电机又典型地由控制单元或控制器操控并被供应电压和电流。使用例如变频器可以改变所述电机的转速并由此改变所述泵的转速，从而可以说是变转速电动液压泵。

除了所谓的定量泵（Konstantpumpe）之外，还存在变量泵（Verstellpumpe），在所述变量泵的情况下泵输送机对每个工作循环，即例如每冲程或每一转都具有可调节的排出体积（或输送体积）（也称为控制体积）。这例如可以是带有摆动盘的轴向柱塞泵，其中因此可以调节摆动角以调整所述控制体积。例如在DE 10 2014 001 981 A1中描述了变转速电动液压泵及其运行。

发明内容

根据本发明，提出了具有独立专利权利要求的特征的一种用于运行变转速电动液压泵的方法、一种计算单元、一种这样的变转速电动液压泵以及一种机器。有利的设计是从属权利要求和以下描述的主题。

如开头所述，本发明涉及变转速电动液压泵，在所述变转速电动液压泵的情况下由电机驱动具有用于压力介质（或液压流体）的可调节控制体积的泵输送机。在这样的泵的情况下，出于效率的原因通常值得期望的是，在尽可能低的转速的情况下运行这些泵或对应地操控这些泵，并且在此过程中调整（einstellen）所述控制体积的值，使得这些泵提供所期望的输送流或体积流。在低转速时，这典型地意味着所述控制体积的（相对）高的值。如开头所述，如果涉及的是带有摆动盘的轴向柱塞泵，则例如可以通过摆动角来预给定所述控制体积。这种类型的运行特别是在泵空转时是优选的，因为由此实现了高效率并因此实现了泵的高效率。

然而，在此情况下的特定缺点是缺少动态性或低动态性。负载增加会导致泵必须使用更大的体积流来补偿的压力下降（Druckeinbruch）。然而，基于低转速但高控制体积，电机于是必须对抗泵输送机的（高）负载力矩（Lastmoment）而加速。

在此背景下，建议在负载变化或压力下降发生之前就已提高转速并且减小控制体积。因此在这种情况下，首先以针对控制体积的特定值以及针对转速的特定值运行变转速电动液压泵，从而提供例如当前状况或运行阶段所需要的特定体积流。这里可以例如涉及空转。在此，特别是可以使用转速调节器，也可以作为调节体积流或压力的下级调节器。所述电机为此典型地又包括变流器或变频器，该变流器或变频器应当被对应地操控，即与所期望的转速相对应地在那里调整要输出的频率。

转速值在此例如可以低到对于所使用的泵可能或允许的程度（最小转速通常取决于设计地通过泵输送机或液压单元来预给定），然而，必须注意确保接下来最大可能的控制体积仍然必须足以满足所期望的体积流。例如，也可以将控制体积调整为最大值，并尽可能与所期望的体积流相对应地适配转速。这可以例如通过变转速电动液压泵的控制单元或通过其他的相对应地操控所述电机或用于所述电机的变流器的合适的计算单元来进行。根据泵的类型而定，所述控制单元例如也可以在结构上集成到所述变流器中。

现在，在本发明的范畴内充分利用了：在例如在（移动式）机器（或作工机械（Arbeitsmaschine））中使用这样的变转速电动液压泵的情况下，通常存在输入单元，对所述输入单元的操纵最终导致应由泵提供的所期望的或所要求的体积流发生变化，特别是还导致该体积流增加。这样的输入单元可以是例如移动作工机械（例如叉式装卸机或伸缩臂叉车）的控制杆（Joystick）（或操纵杆（Hebel））、方向盘或踏板，应当利用所述控制杆、方向盘或踏板使得作工运动装置（Arbeitskinematik）（例如伸缩臂叉车的臂）作为所述机器的组件以液压方式运动。根据运动而定，这需要增加体积流，以例如通过液压缸使所述作工运动装置对抗负载而运动，例如使臂上升。为此，所述输入单元操控诸如阀门这样的执行器以增加体积流，这然后通过泵调节器而导致（所要求的）体积流的变化或增加。如果移动式作工机械是车辆，则通常也以液压方式驱动该移动式作工机械，从而所述输入单元可以例如是油门踏板或行驶踏板。转向也可以以液压方式进行，于是使用例如方向盘作为输入单元。

所述输入单元因此输出针对执行器（或必要时多个执行器）的控制信息（通常通过信号），其中所述控制信息（至少间接地）说明体积流的变化。这样的控制信息现在例如由泵的上述控制单元检测或读出。一旦能够基于所述控制信息确定体积流增加（或负载增加）即将发生或者一旦基于所述控制信息确定了体积流增加（或负载增加）即将发生，就可以特别是立即地作出反应，其方式是：增加转速和减少控制体积。可以基于例如所述输入单元的偏转（Auslenkung）的幅度和/或动态性（即例如控制杆运动得有多远和多快）来评估所述控制信息。转速的增加例如可以通过针对电机变频器的额定值的附加值（additiver Wert）来进行。体积流或体积流的额定值首先仍可以保持恒定，至少基本上或接近恒定（因此例如还可以接受一定的偏差，例如5%的偏差）。于是，如果执行器、也即例如液压装置的控制块中的阀门已被操纵（即已对所述控制信息作出反应）并且体积流需求增高，则自动操控变转速电动液压泵以增加体积流。于是这可以例如在总归都会使用的例如体积流或压力的调节器的范畴内进行，由此来控制（ausregeln）压力下降。对所述输入单元的操纵和所述执行器的反应之间的时间通常作为等待时间或停滞时间而以未利用的方式流逝，而现在可以在本发明的范畴内有利地利用该时间以用于增加转速和减小控制体积。换言之，因此在所述执行器对所述控制信息作出了反应之前增加转速并减小控制体积，并且一旦所述执行器对所述控制信息作出了反应，就操控变转速电动液压泵以增加体积流。

因此通过这种方式，在负载增加之前就已经增加了所述电机的转速，从而当发生负载增加时例如可以通过增加（预先已被减小的）控制体积来作出反应，这与电机转速从低值对抗（典型地非常高的）负载力矩而增加相比要显著更快地实现。由此显著增加了变转速电动液压泵的动态性。在此充分利用：执行器仅以一定的延迟（等待时间）对所述控制信息作出反应。该等待时间准确地代表了通过预先评估所述控制信息而可充分利用于增加动态性的时间。

在以体积流增加进行的运行阶段结束后，例如在所述作工运动装置的运动结束后，可以通过减小转速和增加控制体积再次将泵切换到空转中。这在如下情况下例如也可以基于所述控制信息来进行：从所述控制信息中得知不再需要增加体积流，例如因为不再进行需要组件运动的输入。然而，这也可以在没有这种控制信息的情况下进行，例如在常见调节的范围中。

除了用于运行变转速电动液压泵的方法之外，本发明还涉及一种计算单元，例如这种变转速电动液压泵的控制设备或控制单元，所述计算单元特别是以编程技术的方式被设置为执行根据本发明的方法。

本发明同样涉及一种变转速电动液压泵，在所述变转速电动液压泵的情况下由电机驱动具有可调节控制体积的泵输送机，并且所述变转速电动液压泵具有根据本发明的计算单元。

此外，本发明涉及一种机器，特别是移动式机器，例如作工机械，诸如叉式装卸机或伸缩臂叉车，所述机器具有这样的变转速电动液压泵、由所述泵驱动的至少一个组件以及用于通过执行器控制所述至少一个组件的输入单元。这样的组件例如可以是作工运动装置、转向装置和/或底盘，正如上面已经示例性提到的那样。

为了避免重复，对于泵和机器的其他优选的设计和优点，应参考上述关于所述方法的陈述，这些陈述在此相对应地适用。

以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式来实现根据本发明的方法是有利的，因为这导致特别低的成本，特别是在进行执行的控制设备还用于其他任务并且因此总归都存在的情况下。适合用于提供所述计算机程序的数据载体特别是磁的、光学的和电的存储器，例如硬盘、闪存存储器、EEPROM、DVD等。也可能通过计算机网络（互联网、内联网等）来下载程序。

本发明的其他优点和设计从说明书和附图得出。

应理解，在不脱离本发明范畴的情况下，上述特征和下面还要解释的特征不仅可以以分别说明的组合使用，而且还可以以其他组合或单独使用。

附图说明

在附图中基于实施例示意性地示出了本发明并且在下文中参照附图对本发明进行了详细描述。

图1示意性地示出了具有变转速电动液压泵的机器，其中可以使用根据本发明的方法。

图2示意性地示出了在优选实施方式中根据本发明的方法的流程。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了具有变转速电动液压泵110的机器100，其中可以使用或执行根据本发明的方法。这里仅纯示意性地用相关组件示出的机器100特别可以是移动式作工机械，例如伸缩臂叉车。

变转速电动液压泵110具有变转速电机112（例如电动马达），该变转速电机112可以由构造为控制单元的计算单元116通过变频器114操控或运行。电机112与具有可调节控制体积（通过箭头指示）的泵输送机118耦合。所述控制体积例如同样可以通过控制单元116来调整（如已经提到的那样，这根据泵的类型而定例如通过调整摆动角来进行）。通过这种方式，可以经由控制单元116通过调整或预给定转速（通过变频器处的频率）和控制体积来这样操控或运行变转速电动液压泵110，使得该泵提供特定的体积流。

示例性地，机器100具有两个组件140和150，这两个组件借助于或通过变转速电动液压泵110驱动。组件140例如是具有液压缸141的作工运动装置（例如铲斗臂（Schaufelarm））。组件150例如是具有液压马达151的行驶驱动装置。此外，设置被构造为控制杆的输入单元160，借助于该输入单元示例性地不仅能够操控组件140而且能够操控组件150，其方式是例如向左或向右移动或者向前或向后移动所述控制杆。应理解，还可以设置另外的输入单元，例如用于操控组件150的行驶踏板。同样可以设置通过变转速电动液压泵110驱动的其他组件。

现在为了能够借助于输入单元160操控组件140、150，设置了被构造为阀门的执行器142、152，可以通过来自输入单元160的控制信号S操纵这些执行器，以向液压缸141和液压马达151（作为组件140、150的一部分）供应由变转速电动液压泵110提供并且例如从油箱130中提取的液压流体132。应理解，多个阀门也可以集成到一个阀门块（Ventilblock）中（恰恰是在移动式作工机械的情况下通常存在许多不同的以液压方式运行的组件，它们也可以被单独操控）。

如果应当操纵或移动组件140、150之一，则出现负载增加，并且泵110要求增加体积流以补偿压力下降。控制单元116现在例如连续地检测控制信号S，以便能够确定是否由于对输入单元160的操纵而使得体积流的增加即将到来。

在图2中示意性地示出了在优选实施方式中根据本发明的方法的流程，该流程例如可以在图1所示的机器中执行。

在此，首先在运行阶段200，例如在空转中，变转速电动液压泵以针对电机转速n和针对控制体积V_s的特定值运行，从而产生特定的体积流

。在此，将转速n选择为（尽可能）低，而控制体积V_s则相对高，从而实现了高效率。

同时，根据步骤210，鉴于针对执行器（或者也针对多个执行器）的控制信息I方面监视控制信号（参见图1）。如果例如由于为了使作工运动装置运动而对输入单元进行操纵，所以控制信息 I 现在说明体积流（即将）增加，则减小转速n 并且（立即）增加控制体积V_s，而因此产生的体积流

则相同或保持不变（因为所述执行器还没有作出反应）。因此，转速的增加和控制体积的减小特别是发生在所述执行器的等待时间或停滞时间期间。

然后，根据步骤220，操控变转速电动液压泵以增加体积流

，例如通过增加控制体积而增加体积流

。这可能由于对所述执行器的操纵而例如在总归已执行的调节的范畴内进行。由于在之后应克服的负载增加的情况下存在高转速但小控制体积，因此变转速电动液压泵的动态性、即可以使体积流增加并由此使作工运动装置运动或开始运动的速度是显著更高的，而无需预先适配转速和控制体积。因此，用于所述调节的控制变量优选地是泵的转速。

Claims

1.一种用于运行变转速电动液压泵（110）的方法，在所述方法情况下由电机（112）驱动具有可调节控制体积的泵输送机（118），

其中，以特定的控制体积（V_s）和特定的转速（n）来操控所述变转速电动液压泵（110），使得提供特定的体积流（

），

其中，当获得说明所述体积流增加的针对执行器（142、152）的控制信息（I）时，首先增加所述转速并且减小所述控制体积，并且

然后操控所述变转速电动液压泵（110）以增加所述体积流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，首先这样增加所述转速并且减小所述控制体积，使得所述体积流至少基本上保持恒定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使用转速调节器来操控所述变转速电动液压泵（110）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，借助于变流器（114）来运行所述电机（112），并且其中在形成针对所述变流器（114）的额定值的情况下，使用附加分量以增加所述转速。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制信息包括从输入单元（160）传送到所述执行器（142、152）的控制信息或者是由从输入单元（160）传送到所述执行器（142、152）的控制信息所导出的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述变转速电动液压泵（110）用于运行机器（100）、特别是移动式机器的至少一个组件（140、150）。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述输入单元（160）用于通过所述执行器（142、152）控制所述至少一个组件（140、150），其中所述至少一个组件特别是选自：作工运动装置、转向装置和底盘。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述执行器（142、152）对所述控制信息（I）作出了反应之前，增加所述转速并减小所述控制体积，并且其中一旦所述执行器（142、152）对所述控制信息（I）作出了反应，就操控所述变转速电动液压泵（110）以增加所述体积流。

9.一种计算单元（116），特别是用于变转速电动液压泵（110）的控制单元，所述计算单元被设置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

10.一种变转速电动液压泵（110），其中由电机（112）驱动具有可调节控制体积的泵输送机（118），所述变转速电动液压泵（110）具有根据权利要求9所述的计算单元（116）。

11.一种机器（100），特别是移动式机器，所述机器具有根据权利要求10所述的变转速电动液压泵（110）、由所述泵（110）驱动的至少一个组件（140、150）和用于通过执行器（142、152）控制所述至少一个组件的输入单元（160）。

12.一种计算机程序，当所述计算机程序在计算单元（116）、特别是根据权利要求10所述的泵的计算单元上被执行时，所述计算机程序促使所述计算单元（116）执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

13.一种机器可读存储介质，在所述机器可读存储介质上存储有根据权利要求12所述的计算机程序。