CN117813455A - 用于低噪声运行电驱动液压系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行电驱动液压系统(10)的方法，所述液压系统包括液压机(12)和电机(13)，该液压机和该电机彼此保持旋转驱动连接，其中，电机(13)分配有转速调节装置(14)，利用该转速调节装置，能将该电机的转速设定到下级目标转速(31)。按照本发明，通过规范或者通过自动化学习来规定至少一个转速范围，其中，只要该电机(13)的实际转速(33)处在所提到的转速范围内，就通过限制转速变化速度根据上级目标转速来确定该下级目标转速(31)，其中，否则该下级目标转速(31)等于上级转速。

Description

用于低噪声运行电驱动液压系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行电驱动液压系统的方法。
背景技术
如挖掘机或拖拉机等移动作业机械中的液压系统包括液压机，该液压机在主要运行时间内作为液压泵来工作，其中，该液压机也可以作为液压马达来工作。该液压机通常由内燃机、尤其是柴油机来驱动。该柴油机通常以恒定转速运行，即其具有最高效率的转速。作用于液压系统的外部负载可能引起内燃机的转速变化。然而，这些转速变化会被快速纠正。
叉车形式的移动作业机械具有液压机，该液压机与电机保持旋转驱动连接，其中，示例性地参考DE 102015111926 A1。
发明内容
本发明的任务在于：说明一种用于运行液压系统的方法，其中，在该液压系统运行时，噪声发射低并且振动小。该液压系统应该具有高能效，其中，该液压系统的制造成本和操作系统的成本低。该液压系统还应该具有高动态性。关于操作，用户的感觉应该与利用内燃机来工作的现有液压系统相同。操作者尤其应该以与传统液压系统相当的方式在操作元件处感受到在液压系统上的外部负载。此外，外部负载所引起的噪声生成应该与传统液压系统类似。
按照权利要求1，提出了一种用于运行液压系统的方法，其中，该液压系统包括液压机和电机，该液压机和该电机彼此保持旋转驱动连接，其中，该电机分配有转速调节装置，利用该转速调节装置，能将该电机的转速设定到下级目标转速，其中，通过规范或者通过自动化学习来规定至少一个转速范围，其中，只要该电机的实际转速处在所提到的转速范围内，就通过限制转速变化速度根据上级目标转速来确定该下级目标转速，其中，否则该下级目标转速等于上级转速。
液压机应该被理解为液压泵或者液压马达，其中，液压机也可以在所提到的运行模式中交替地运行。电机应该被理解为电动机或发电机，其中，电机也可以在所提到的运行模式中交替地运行。电机优选地是永磁同步电机。转速调节装置可以以控制方式工作，例如作为变频器或者作为逆变器。但是，该转速调节装置也可以以调节方式被实施，例如被实施为伺服调节器。液压机优选地是轴向柱塞机，该轴向柱塞机最优选地以斜盘结构类型来实施。液压机优选地具有可连续调节的排量。该液压系统优选地用加压流体来运行。加压流体优选地是液体并且最优选地是液压油。
在从属权利要求中说明了本发明的有利的扩展方案和改进方案。
可以规定：所提到的对转速变化速度的限制既向上发生又向下发生。因此，在所提到的至少一个转速范围内，转速变化速度保持在所定义的、尤其是高但不太高的范围内。由此引起程度尽可能小的噪声。
可以规定：通过在多个固定目标转速之间切换该上级目标转速，实现对转速变化速度的向下限制，其中，两个直接相邻的固定目标转速彼此间隔开来自所提到的至少一个转速范围中的所分配的转速范围。如下文参考图4所阐述的那样，对上级目标转速的这种调节特别容易实现，其中，在转速选择时可以以简单的方式考虑各种条件。此外，避免了通常被认为特别具有破坏性的连续转速调节。上级目标转速的转速变化速度在一定程度上无限高，使得不再需要向下限制，因为并行地发生向上限制。
可以规定：借助于PT1元件(https://de.wikipedia.org/wiki/PT1-Glied)来执行对转速变化速度的向上限制。由于上文提出的固定目标转速，可以选择这种非常简单的限制。通过对转速变化速度的向上限制，转速调节装置可以以控制方式、尤其是在没有转速调节回路的情况下被设计。尽管如此，仍确保了：实际转速遵循有时快速变化的下级目标转速。在该液压系统的整个运行时间内可以以恒定的方式进行向上的转速限制。代替通过使用PT1元件，还可以通过使用简单的变化率限制来执行该限制。
可以规定：PT1元件的时间常数取决于该液压系统的持续地、自动地确定的状态参量。所提到的时间常数也称为延迟时间。PT1元件的传输常数或增益因子优选地为一。在下文进一步探讨可能的状态参量。
可以规定：使用至少三个固定目标转速，其中，针对每个当前选择的固定目标转速，持续监控至少一个指定条件，其中，每个条件给至少一个自动确定的状态参量分配二值真/假陈述，其中，在“为真”的情况下，上级目标转速被改变为被分配给相关条件的另一固定目标转速。经此，可以制定用于切换固定目标转速的非常多样的条件，这些条件考虑该液压系统的每个可设想的使用情况。在下文进一步阐述了可能的条件以及在制定这种条件时优选地要考虑的技术情况。这些固定目标转速中的至少两个优选地不为零，其中，一个固定目标转速可以为零。
可以规定：所提到的状态参量包括以下参量中的至少一个：在液压机的高压或低压连接端处的压力、在液压机上设定的排量、液压机的转速、在该液压系统中的加压流体的温度、电机的温度、在电机中流动的电流、转速调节装置的温度、在转速调节装置中流动的电流、在电机上的转矩、该液压系统的几何配置、用户选择的该液压系统的运行模式、用户选择的该液压系统的致动器的行进方向或行进速度或者从所提到的用户规范中确定的功率需求。这些状态参量可以被直接测量。还可能的是：根据其它可测量的参量来计算这些状态参量，其中，优选地使用整个液压系统或者其部分的计算模型。优选地，借助于摇把、开关、操纵杆、旋转调节器或者触摸显示器来指定用户规范。该液压系统的几何配置尤其包括至少一个致动器的状态，其中，该致动器可以分别被实施为液压缸或液压马达。
可以规定：至少一个条件分配有去抖，其中，该去抖引起：只有当相对应的条件为真的时间长于指定时长时，才执行对固定目标转速的被分配给该条件的改变。经此，旨在确保：在实际执行转速变化之前，稳定地满足引起上级目标转速的变化的为真的条件。旨在避免引起高噪声生成的尤其是非常短暂的转速变化。
此外，去抖可以被用于：在变换转速等级、例如提高转速的情况下，只有当实际转速已经达到目标转速或者实际转速已经达到目标转速周围的一定范围时，才检查下一个转速等级的过渡条件。如果例如应该从500min-1加速到1000min-1，则由于电机上的转矩太大，所以在加速过程的时长(例如200ms)内施加附加转矩以用于加速。在控制设备的一个计算周期(例如10ms)之后，即使实际转速仍未达到1000min-1，也会在没有去抖的情况下已经达到“1000min-1”状态。会立即再次检查这些过渡条件，并且进而检测电动机的假定为高的转矩，并且进而寻求下一个更高的转速等级。然而，该假定为高的转矩是由于泵的加速造成的而不是由于高负载造成的，并且不应引起转速的提升。
在降低速度时，该去抖可以用于：向操作者反馈：转速被有意地分等级地降低。如果转速不会有意地被分等级地降低，则这可能会在操作者处被理解为电动机由于高负载而会被“挤压”。
可以规定：液压机具有可连续调节的排量，其中，所提到的排量与下级目标转速一起被调节，使得液压机的所输送的体积流量在调节该排量期间的变化小于10％。应当理解：所输送的体积流量在理想情况下根本不会改变。但是，在要快速通过的转速范围内，该目标只能近似实现，其中，应考虑所提到的为10％的误差容限。
在即将发生转速变换时，可以向泵的旋转角度指定附加目标值，以减少意外的体积流量变化。这对应于旋转角度预控制。在转速提升时，可以减小旋转角度，而且反之亦然。可以通过体积流量平衡来计算预控制值的实际数值。该预控制可以在具有电子旋转角度操控的泵中特别好地被实现。
可以规定：对该至少一个转速范围的自动化学习包括：确定、尤其是测量该液压系统的声音发射。优选地，选择液压机的实际转速的在其中声音发射特别响亮的范围。优选地在单独的云服务器上进行自动化的学习过程，该云服务器能经由互联网与该液压系统连接，以便交换在学习过程的框架内产生的数据。在自动化学习的框架内，例如可以使用神经网络，其中，在该学习过程的框架内，尤其是规定该神经网络的数值权重。为此，优选地使用梯度下降法(https://de.wikipedia.org/wiki/Gradientenverfahren)。
附图说明
应当理解：上面所提到的并且随后还要阐述的特征不仅能以分别被说明的组合，而且能以其它组合或者单独地来应用，而不脱离本发明的保护范围。
在下文，依据随附的附图来更详尽地阐述本发明。其中：
图1示出了按照本发明的液压系统的接线图；
图2示出了上级和下级目标转速的时间曲线的图表；
图3示出了按照本发明的方法的框图；以及
图4示出了按照本发明的方法的状态图。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的液压系统10的接线图。液压系统10包括液压机12，该液压机例如被实施为以斜盘结构类型的轴向柱塞机。液压机12具有可连续调节的排量，该排量能由控制装置11来调节。
在当前情况下，液压系统10被实施为开式液压循环，其中，该液压系统也可以被实施为闭式液压循环。液压机12从罐15中吸入加压流体，并且在压力下将该加压流体输送到该液压系统的各种致动器，其中，这些致动器以粗略示意性简化的方式被呈现为节流阀16。如果提供多个致动器，则这些致动器优选地并联，其中，每个致动器都分配有调节阀，利用该调节阀，能控制相关致动器的运动。各个致动器、例如转向缸，可以优选地或者优先地被供应加压流体。从这些致动器回流的加压流体流回到罐15中。利用连接到控制装置11上的旋转角度传感器23，测量在液压机12上设定的排量。控制装置11可以是单个控制设备。但是，也可设想的是：该控制装置包括多个单独的控制设备，这些控制设备经由数据总线、例如CAN总线保持数据交换连接。在此，根据所测量的旋转角度来计算该排量。利用连接到控制装置11上的压力传感器20，测量液压机12的输送压力。
借助于电机13来驱动液压机12，其中，电机13优选地被设计为永磁同步电机。电机13由转速调节装置14来供应电流，使得该电机以由控制装置11指定的下级目标转速31来旋转。转速调节装置14可以被实施为控制器或调节器。借助于连接到该控制装置上的转速传感器22，测量电机13的转速。该转速传感器可以包括旋转角度传感器，其中，根据旋转角度通过对时间求导来计算该转速。所提到的旋转角度传感器优选地连接到转速调节装置14上，使得可以设定对于转速设定来说所需的电流。
液压系统10可以包括多个温度传感器，其中，在图1中示例性示出了温度传感器21，该温度传感器测量罐15中的加压流体的温度。其它(未示出的)温度传感器可以测量电机13的温度或者转速调节装置14的温度。所有温度传感器都连接到控制装置11上。
还应指出的是同样连接到控制装置11上的声音发射测量24。声音发射测量24可以被设计为空气噪声测量和/或固体噪声测量。优选地，在最大声源附近执行该声音发射测量，该最大声源通常由液压机12形成。
在图1中，用附图标记25来标明可通过测量来确定的液压系统10的状态参量。通过根据所测量的状态参量进行计算，可以确定其它状态参量。
控制装置11优选地包括至少一台可编程的数字计算机，该数字计算机优选地被设立为、尤其是被编程为：自动化地执行按照本发明的方法。
液压系统10优选地是移动作业机械、即车辆的组成部分。这些致动器可以驱动该移动作业机械的作业功能，例如液压挖掘机的臂和铲斗。这些致动器也可以是车辆的动力制动器或转向器的组成部分。该液压系统也可以是固定的工业系统的组成部分。
图2示出了上级和下级目标转速30；31的时间曲线的图表。沿着水平轴线绘制时间t。沿着垂直轴线绘制电机或液压机的转速n。在当前情况下，使用三个固定目标转速41；42；43。第一目标转速41例如可以为零，第二目标转速42例如可以为700min-1，并且第三目标转速43例如可以为1400min-1。如果该液压系统处于其中没有任何致动器移动的待机运行中，则选择第一目标转速41。第二目标转速42对应于如下运行状态，在该运行状态，只需要微小的液压功率，例如，以便操纵车辆的转向器或制动器或者以便加载相关液压蓄能器。第三目标转速43对应于如下运行状态，在该运行状态，能调用该液压系统的最大可能液压功率。所提到的目标转速41；42；43尤其被选择为使得：该液压系统或者该液压系统安装在其中的车辆的所有共振频率，都布置在使这些目标转速41；42；43彼此分开的转速范围32内。这些转速范围32应该特别快地被经过，以便所提到的共振至多短时间地被激发。经此，可以显著减少该液压系统的声音发射。
用实线来呈现上级目标转速30的时间曲线。上级目标转速30被突然调节，因此，图2中的相对应的转变呈现为垂直线。这种调节可能会不遵循转速调节装置(图1中的编号14)，尤其是当该转速调节装置被实施为控制器，例如被实施为变频器或逆变器时。突然的转速调节会造成本可避免的噪声。
在图2中，下级目标转速31被呈现为虚线，其中，图2中的虚线仅在上级和下级目标转速30；31彼此不同的地方可见，即在转速转变或转速范围32的区域内可见。转速变化速度、即该虚线的斜率，在转速转变的区域内受到限制，其中，该转速变化速度尤其是不能无限大，但是同时也不能任意小，以便这些转速转变或转速范围32被快速通过。
图3示出了按照本发明的方法的框图。最外面的块表示整个液压系统10。该液压系统包括参考图1所阐述的传感器20；21；22；23；24，这些传感器被组合在另一个块中。块11组合了在该控制装置内执行的功能。这里进行功率管理50，结果是，该功率管理提供由该液压系统的用户整体上请求的液压功率。该液压功率尤其是通过评估该液压系统的各种操作元件来被确定，但是也通过评估各种传感器20；21；22；23；24的测量值来被确定。
块51组合了各种参数，这些参数通常由液压系统10的制造商一次性地设定，以便液压系统10如所希望的那样工作。这些参数可以包括第一、第二和第三目标转速的数值和/或在这些转速转变处的所希望的转速变化速度。可设想的是：所提到的参数的至少一部分借助于KI(AI，人工智能)最佳地被学习。
块52包括参考图4所阐述的方法，利用该方法来选择相应所需的固定目标转速，以便获得上级目标转速30。块53根据上级目标转速30来计算下级目标转速31，其中，为此，尤其可以使用PT1元件54或者简单的速度变化率限制。下级目标转速31被移交给转速调节装置14。
图4示出了按照本发明的方法的状态图。不同的状态对应于不同的固定目标转速41；42；43，其中，在当前情况下，使用第一、第二和第三固定目标转速41；42；43。在图4中，通过箭头来标明这些状态之间的可能的转变或者相对应的转速变化44a；44b；44c；44d；44e，其中，给每个箭头或者每个可能的转速变化44a；44b；44c；44d；44e分配多个条件60。应当理解：给每个可能的转速变化分配至少一个条件。
如果该方法处于第一目标转速41的状态，则持续监控被分配给转速变化44a的条件60。如果这些条件之一被评估为真，则切换到所分配的另一固定目标转速、即第二固定目标转速42，其中，上级目标转速(图3中的编号30)取相对应的值。转速变化44a的相对应的条件60例如可能会是：“由功率管理(图3中的编号50)确定的所请求的功率是否大于零？”。
在第二固定目标转速42的状态下，存在两种可能的转速变化44b；44d。这些转速变化44b；44d中的每个转速变化都分配有条件60，这些条件被设计为使得这两种转速变化44b；44d中的仅一种转速变化可以被激活。被分配给转速变化44d的条件60例如可能会是：“由功率管理(图3中的编号50)确定的所请求的功率是否等于零？”。如果该条件为真，则上级目标转速(图3中的编号30)被设置为等于第一固定目标转速41，其中，状态相对应地被切换。
被分配给转速变化44b的条件例如可能会是：“由功率管理(图3中的编号50)确定的所请求的功率是否大于最大可能液压功率的30％？”。如果该条件为真，则上级目标转速(图3中的编号30)被设置为等于第三固定目标转速43，其中，状态相对应地被切换。
关于该液压系统的噪声生成，非常不利的是：最响亮的第三固定目标转速43仅短时间地被设定。因而，转速变化44b分配有所谓的去抖61。该去抖引起：只有当所分配的条件60至少在指定时长内为真时，才执行转速变化44b。虽然图4中的去抖61仅在转速变化44b中被使用，但是该去抖也可以在任何其它的转速变化44a；44c；44d；44e中被使用。
在第三固定目标转速43的状态下，存在两种可能的转速变化44c；44e。这些转速变化44c；44e中的每个转速变化都分配有条件60，这些条件被设计为使得这两种转速变化44c；44e中的仅一种转速变化可以被激活。被分配给转速变化44c的条件60例如可能会是：“由功率管理(图3中的编号50)确定的所请求的功率是否小于最大可能液压功率的30％并且大于零？”。如果该条件为真，则上级目标转速(图3中的编号30)被设置为等于第二固定目标转速41，其中，状态相对应地被切换。
被分配给转速变化44e的条件60例如可能会是：“由功率管理(图3中的编号50)确定的所请求的功率是否等于零？”。如果该条件为真，则上级目标转速(图3中的编号30)被设置为等于第一固定目标转速41，其中，状态相对应地被切换。
在该状态被切换之前，优选地检查：是否确实达到了所希望的目标转速。在该检查中，优选地考虑实际转速的指定的容限范围。
在针对可能的条件的上述示例中，假设：总是从电动机到耗电器地进行功率传输。如果也可以沿相反方向进行功率传输，例如在负载的液压降低的情况下，则这些条件应相对应地被修改或扩展。
除了上述功率预测之外，在规定条件60时可以考虑以下权衡：
对于相同的泵排量，增加泵压力会引起更大的转矩。转速可以被提升，以便不超过电动机的最大转矩。
如果旋转角度太大，则可以提升泵转速。由此，泵可以减小旋转角度并且继续输送相同的油量。
如果旋转角度太小，则可以降低泵转速，以便泵在更大的旋转角度的情况下工作并且因此进入更节能的运行范围内。
如果油太冷，则可以提升转速，以便通过泵并且特别是油的更高的损耗来使油加热。
如果油太热，则可以降低转速，以便借此降低最大可用的液压功率。借此，也降低了进入油中的热损失。
如果电动机的热负载变得太高，则可以降低转速，以便降低最大输出功率。替代地，可以提升转速，以便在功率相同的情况下降低转矩并且借此降低电机电流。也可以只限制旋转角度并且以降低的功率来经过该旋转角度。
如果电动机的转矩变得太高，则可以提升转速，以便通过该转速来提供更多功率并且降低该转矩。
如果识别出：车辆(例如由于工作设备)处于不稳定的平衡状态，则转速可以被最小化或限制，以便仅还允许缓慢的移动并且因此不会进一步对安全情况造成威胁。
可以提供运行模式选择装置、尤其是运行模式开关，利用该运行模式选择装置，例如能选择性能(Performance)、ECO或者低噪声运行模式之一。由于选择性能(Performance)，将转速保持得非常高或者最大，以便确保提供高功率。在选择ECO的情况下，泵转速被尽可能降低，以便使旋转角度最大化。在选择低噪声的情况下，根据传动系的已知的声学行为来选择转速，使得噪声和/或振动发射微小。
如果行进方向开关处于空档，则机器不必猛烈转向。转速可以被降低。
如果在操纵杆处或者在人机接口(Human Machine Interface，HMI)处检测到高功率需求，则可以预测性地提升转速，以便能够提供高功率和/或以便能够降低转矩。
按照本发明的液压系统不仅适合于移动作业机械而且适合于工业应用。
带有液压泵的系统的空气噪声发射、固体噪声发射和液体噪声发射，主要受到泵的转速和在泵的高压连接端处的压力等运行参数的影响。在此，通常适用：这些发射随着转速增加和压力增加而增加。
泵系统所发射的频率与泵的设计和泵的转速直接相关。随着转速增加，所发射的频率增加，随着转速降低，这些频率降低。泵或泵系统所发射的频率不仅在空气噪声、固体噪声而且在液体噪声中传播，并且激励邻近的结构。
如果转速可变的泵系统通过激发了如下频率的转速范围，这些频率在所连接的系统中达到液压或机械共振，则通常在该系统中，相对于通常随转速和压力持续增加的噪声，发生噪声过高。声压级的这种过高以及阈值的超过通常被感知为不舒适，并且在发射位置造成干扰。
由于复杂的复合系统(如移动作业机械以及工业系统)通常是轻微非线性系统，所以这些系统需要一定的稳定时间，以便以全幅度来对共振的激发做出反应。这一点可用于运行策略，而且以被提高的转速变化速度快速地通过临界转速。为了在此保持油体积流量的恒定变化，泵必须相对应地以旋转角度的适应的变化来做出反应。
要跳过的转速范围可以被寄存在机器相关的综合特性曲线中。该综合特性曲线可以预先根据机器类型根据压力、转速和旋转角度来被确定，并且被寄存在泵系统的控制器中。
确定噪声以确定该综合特性曲线的位置例如可以发生在机器操作者的耳朵附近，以便为机器操作者提供尽可能大的舒适度，但是该位置也可以发生在机器的一个或多个其它部位，以便能够减少该机器本身的发射。两种策略的组合也是可行的。
同样，通过在泵系统上或附近的空气振动、固体振动或液体振动，可以推断出在操作者耳朵处或者在机器的环境中的噪声发射。
除了测量综合特性曲线之外，同样能够安装学习系统，该学习系统在机器的运行期间或者在机器类型系列的机器的首次调试期间学习该综合特性曲线。
通过所安装的传感装置，该系统旨在查明：在特定转速范围内发生噪声过高或者不符合期望的行为。该系统旨在了解这些范围并且应用所寄存的策略或者学习自己的策略，以便避免该行为，例如通过跳过转速范围。
附图标记
t 时间
n 转速
10 液压系统
11 控制装置
12 液压机
13 电机
14 转速调节装置
15 罐
16 致动器
20 压力传感器
21 温度传感器
22 转速传感器
23 旋转角度传感器
24 声音发射测量
25 状态参量
30 上级目标转速
31 下级目标转速
32 转速范围
33 实际转速
41 第一固定目标转速
42 第二固定目标转速
43 第三固定目标转速
44a 转速变化
44b 转速变化
44c 转速变化
44d 转速变化
44e 转速变化
50 功率管理
51 参数
52 转速规范
53 转速变化速度规范
54 PT1元件
60 条件
61 去抖

Claims (12)

1.一种用于运行液压系统(10)的方法，所述液压系统包括液压机(12)和电机(13)，所述液压机和所述电机彼此保持旋转驱动连接，其中，所述电机(13)分配有转速调节装置(14)，利用所述转速调节装置，能将所述电机的转速设定到下级目标转速(31)，其中，通过规范或者通过自动化学习来规定至少一个转速范围(32)，其中，通过限制转速变化速度根据上级目标转速(30)来确定所述下级目标转速(31)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，只要所述电机(13)的实际转速(33)处在所提到的转速范围(32)内，就通过限制转速变化速度根据所述上级目标转速(30)来确定所述下级目标转速(31)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，否则所述下级目标转速(31)等于上级转速(30)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所提到的对所述转速变化速度的限制既向上发生又向下发生。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过在多个固定目标转速(41；42；43)之间切换所述上级目标转速(30)，实现对所述转速变化速度的向下限制，其中，两个直接相邻的固定目标转速(41；42；43)彼此间隔开来自所提到的至少一个转速范围(32)中的所分配的转速范围(32)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，借助于PT1元件(54)来执行对所述转速变化速度的向上限制。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述PT1元件(54)的时间常数取决于所述液压系统(10)的持续地、自动地确定的状态参量(25)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，使用至少三个固定目标转速(41；42；43)，其中，针对每个当前选择的固定目标转速(41；42；43)，持续监控至少一个指定条件(60)，其中，每个条件(60)给至少一个自动确定的状态参量(25)分配二值真/假陈述，其中，在“为真”的情况下，所述上级目标转速(30)被改变(44a；44b；44c；44d；44e)为被分配给相关条件的另一固定目标转速(41；42；43)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所提到的状态参量(25)包括以下参量中的至少一个：在所述液压机(12)的高压或低压连接端处的压力、在所述液压机(12)上设定的排量、所述液压机(12)的转速、在所述液压系统中的加压流体的温度、所述电机(13)的温度、在所述电机(13)中流动的电流、所述转速调节装置(14)的温度、在所述转速调节装置(14)中流动的电流、在所述电机(13)上的转矩、所述液压系统(10)的几何配置、用户选择的所述液压系统(10)的运行模式、用户选择的所述液压系统(10)的致动器(16)的行进方向或行进速度或者从所提到的用户规范中确定的功率需求。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，至少一个条件(60)分配有去抖(61)，其中，所述去抖(61)引起：只有当相对应的条件(60)为真的时间长于指定时长时，才执行对所述固定目标转速(41；42；43)的被分配给所述条件(60)的改变(44a；44b；44c；44d；44e)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述液压机(12)具有可连续调节的排量，其中，所提到的排量与所述下级目标转速(31)一起被调节，使得所述液压机(12)的所输送的体积流量在调节所述排量期间的变化小于10％。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述至少一个转速范围(32)的自动化学习包括：确定、尤其是测量(24)所述液压系统(10)的声音发射。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10031892A1 (de) * 2000-06-30 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit eines elektrohydraulischen Hubantriebs
JP5337662B2 (ja) * 2009-10-14 2013-11-06 川崎重工業株式会社 油圧システムにおける油圧ポンプの運転装置及び方法
DE102013212732A1 (de) 2013-06-28 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Förder- und Dosiersystems
DE102015111926A1 (de) 2015-07-22 2017-01-26 Linde Material Handling Gmbh Mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, mit einem elektrischen Antriebssystem
JP6424877B2 (ja) * 2016-11-16 2018-11-21 株式会社豊田自動織機 荷役車両の油圧駆動装置
DE102017219246A1 (de) * 2017-10-26 2019-05-02 Robert Bosch Gmbh Anordnung aus einer Hydromaschine und einem Elektromotor zum Antreiben der Hydromaschine
DE102018218024A1 (de) 2018-10-22 2020-04-23 Robert Bosch Gmbh Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine, Verfahren und mobile Arbeitsmaschine
DE102019219206A1 (de) 2019-07-26 2021-01-28 Robert Bosch Gmbh Hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung, Verfahren und mobile Arbeitsmaschine

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