DE102005050628A1 - Kommunikationsprotokoll für ein verteiltes Elektrohydrauliksystem mit mehreren Controllern - Google Patents

Kommunikationsprotokoll für ein verteiltes Elektrohydrauliksystem mit mehreren Controllern Download PDF

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Joseph L Wauwatosa Pfaff
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verteiltes Hydrauliksystem mit mehreren Hydraulikfunktionen, die jeweils ein Hydraulikstellorgan umfassen, einen Ventilaufbau, der Fluidströmung zu dem Hydraulikstellorgan steuert, und einen Funktionscontroller, der den Ventilaufbau steuert. Der Funktionscontroller tauscht Mitteilungen über ein Kommunikationsnetzwerk aus, das eine endliche Bandbreite besitzt. Der Zugriff auf das Netzwerk wird gesteuert durch Ermitteln, welche Funktionscontroller Betriebsabläufe hoher Priorität steuern, wobei es diesen Funktionscontrollern erlaubt wird, Mitteilungen einmal pro einem ersten Zeitintervall auszusenden, die übrigen Funkionscontroller sind beschränkt im Hinblick auf das Aussenden von Mitteilungen nicht häufiger als einmal pro einem zweiten Zeitintervall, das länger als das erste Zeitintervall ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrohydrauliksysteme zur Kraftversorgung von Komponenten in einem Fahrzeug, und insbesondere betrifft sie ein verteiltes Hydrauliksystem mit mehreren Stellorganen, die durch mehrere elektronische Controller betätigt werden, die Steuermitteilungen über ein Kommunikationsnetzwerk in dem Fahrzeug austauschen.
  • Ein in 1 gezeigter Löffelbagger 10 ist eine an sich bekannte Art eines Erdbewegungsfahrzeugs, das einen Löffel 12 aufweist, der am Ende eines Arms 14 drehbar angebracht ist, der seinerseits schwenkbar mit einem Ausleger 16 an einem Traktor 18 verbunden ist, wodurch ein Auslegeraufbau 15 gebildet ist. Ein Hydraulikauslegerzylinder 21 hebt den Ausleger 16 relativ zu dem Traktor 18 an und senkt ihn ab, und ein Hydraulikarmzylinder 22 verschwenkt den Arm 14 und das Ende des Auslegers. Der Löffel 12 ist an dem entfernten Ende des Arms 14 durch einen Hydrauliklöffelzylinder 23 drehbar.
  • Herkömmlicherweise wird der Auslegeraufbau 15 durch Ventile gesteuert, die innerhalb der Kabine des Traktors 18 angebracht und mechanisch mit Hebeln verbunden sind, die die Bedienperson manipuliert, um den Ausleger, den Arm und den Löf fel unabhängig zu bewegen. Ein getrenntes Ventil ist für jeden der Zylinder 2123 an dem Auslegeraufbau 15 vorgesehen. Die Betätigung von einem der Ventile steuert die Strömung von unter Druck stehendem Hydraulikfluid von einer Pumpe an dem Traktor zu dem zugeordneten Zylinder und steuert die Fluidrückführung von dem Zylinder zurück in den Tank an dem Traktor. Ein getrenntes Paar von Hydraulikleitungen verläuft von jedem Zylinder entlang dem Auslegeraufbau zu dem jeweiligen Ventil in der Bedienpersonkabine. Jede dieser Leitungen unterliegt Ermüdung, wenn sie bei einer Bewegung des Auslegeraufbaus ausbiegen.
  • Seit neuestem besteht eine Neigung weg von mechanisch betätigten Ventilen zu Elektrohydraulikventilen, die durch elektrische Signale betätigt werden. Eine elektrische Ventilbetätigung erlaubt eine Computersteuerung der Funktionen der Maschine. Außerdem kann die Hydrauliksteuerung nunmehr über die gesamte Maschine verteilt werden durch Anordnen der Ventile für eine gegebene Hydraulikfunktion in unmittelbarer Nähe zu dem Hydraulikstellorgan, wie etwa einem Zylinder oder einem Motor beispielsweise, das durch diese Ventile betätigt wird. Eine derartige verteilte Steuerung führt zu einer Verringerung von Zapfstellen an der Maschine. Ein einzige Hydraulikfluidzufuhrleitung und eine einzige Hydraulikfluidrückführleitung verbinden sämtliche Ventilaufbauten mit der Pumpe und dem Tank an dem Traktor 18.
  • Die Bedienperson in der Kabine des Traktors 18 mit dem verteilten Hydrauliksystem manipuliert Steuerknüppel oder andere Eingabeeinrichtungen zur Erzeugung von elektrischen Steuersignalen zur Betätigung der Ventilaufbauten, die benachbart zu jedem der Auslegeraufbauzylinder 21, 22 und 23 angeordnet sind. Das US-Patent Nr. 6718759 erläutert ein Geschwindig keits-basiertes System zum Steuern eines Hydrauliksystems mit Mehrfachfunktion, demnach ein Geschwindigkeitsbefehl für Maschinenfunktionen in Reaktion auf die entsprechenden Steuerknüppelsignale erzeugt wird. Der Geschwindigkeitsbefehl sowie weitere Signale für eine gegebene Maschinenfunktion werden über ein verteiltes Kommunikationsnetzwerk zu einem getrennten Funktionscontroller übertragen, der dem Ventilaufbau zugeordnet ist, der den Hydraulikzylinder für die Maschinenfunktion steuert. Jeder Funktionscontroller ist in unmittelbarer Nähe zu dem zugeordneten Ventilaufbau angeordnet. Die Funktionscontroller senden außerdem Daten sowie weitere Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk zu dem Systemcontroller.
  • Ein gemeinsames Kommunikationsnetzwerk 56, das in Fahrzeugsteuersystemen verwendet wird, ist das Controller Area Network (CAN), das durch den Standard ISO 11898 definiert ist, promulogiert durch die International Organization for Standardization in Genf, Schweiz. Zusätzlich zum Warten des Hydrauliksystems führt das Kommunikationsnetzwerk außerdem Befehle und Daten im Hinblick auf den Betrieb des Motors, des Getriebes sowie weiterer Komponenten in dem Fahrzeug durch. Der Vorteil der Nutzung eines standardisierten Kommunikationsnetzwerks im Vergleich zu einem Netzwerk, das ein nutzer-spezifisches Kommunikationsprotokoll verwendet, ist, dass Fahrzeugeinrichtungen von zahlreichen Herstellern über dieses Netzwerk zu kommunizieren vermögen. Ein Nachteil eines standardisierten Kommunikationsnetzwerks besteht jedoch darin, dass Protokollparameter festliegen und nicht variiert werden können, um den Anforderungen eines gegebenen Geräteherstellers zu entsprechen. Mit einem verteilten Hydrauliksystem kann die Datenübertragungsrate beispielsweise nicht geändert werden, um ein größeres Mitteilungsaufkommen zwischen den verschiedenen Controllern während einer gegebenen Zeitperiode zu kommunizieren. Das Kommunikationsnetzwerk 56 besitzt deshalb begrenzte Bandbreite, die die Anzahl von Mitteilungen begrenzt, die ausführbar sind. Wenn infolge hiervon zahlreiche Geräte bzw. Einrichtungen für einen Zugriff auf das Netzwerk im Wettbewerb stehen, um eine Mitteilung auszusenden, kann es passieren, dass eine gegebene Einrichtung bzw. ein Gerät relativ lange warten muss, bevor sie ihre bzw. seine Mitteilung sendet, und dass diese Mitteilung in der Einrichtung des Empfängers nicht rechtzeitig anlangt. Rückkopplungssignale sowie weitere Betriebsabläufe können deshalb verzögert werden, wodurch die Robustheit des Leistungsvermögens der Maschine beeinträchtigt sein kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein verteiltes Hydrauliksystem weist mehrere Hydraulikfunktionen an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs auf, die unter Druck stehendes Fluid von einer Quelle empfangen. Jede Hydraulikfunktion umfasst ein Hydraulikstellorgan, einen Ventilaufbau, der Fluidströmung zu dem Hydraulikstellorgan steuert, und einen elektronischen Funktionscontroller, der den Ventilaufbau betätigt. Die Funktionscontroller senden Mitteilungen über ein geteiltes Kommunikationsnetzwerk in dem Fahrzeug aus.
  • Ein Verfahren zum Steuern des verteilten Hydrauliksystems sieht die Ermittlung eines gegebenen Elektronikfunktionscontrollers in dem Fahrzeug vor zur Erzeugung von Mitteilungen, die eine höhere Priorität besitzen als Mitteilungen von den übrigen Elektronikfunktionscontrollern. Ein gegebener Funktionscontroller wird in die Lage versetzt, Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk häufiger als die übrigen Funkti onscontroller auszusenden. Speziell der gegebene Funktionscontroller ist in der Lage, Mitteilungen periodisch mit einem ersten Zeitintervall auszusenden. Die übrigen Elektronikfunktionscontroller des Fahrzeugs sind beschränkt im Hinblick auf das Aussenden von Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk nicht häufiger als einmal pro zweitem Zeitintervall, das länger ist als das erste Zeitintervall.
  • Gemäß einer Ausführungsform dieses Steuerverfahrens wird ein Hydraulikfluiddruckpegel ermittelt, der für jede Hydraulikfunktion erforderlich ist, wodurch mehrere Hydraulikfluiddruckpegel gebildet werden. Daraufhin wird eine gegebene Hydraulikfunktion identifiziert, die den größten der mehreren Hydraulikfluiddruckpegel benötigt. Der Funktionscontroller, der der gegebenen Hydraulikfunktion zugeordnet ist, wird als gegebener Elektronikfunktionscontroller gewählt, der Mitteilungen häufiger über das Kommunikationsnetzwerk senden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt des vorliegenden Steuerverfahrens wird der größte der mehreren Hydraulikfluiddruckpegel verwendet, um einen Druckpegel zu steuern, der durch die Quelle erzeugt wird. Insbesondere wird dieser größte der mehreren Hydraulikfluiddruckpegel zu einem Controller kommuniziert, der ein Entlastungsventil in der Quelle steuert, um einen Auslass einer Pumpe mit einem Tank des verteilten Hydrauliksystems des Fahrzeugs selektiv zu verbinden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Seitenansicht eines Löffelbaggers, der die vorliegende Erfindung enthält, und
  • 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Hydrauliksystems zur Bewegung eines Auslegers, eines Arms und eines Löffels des Löffelbaggers.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Zunächst unter Bezug auf 2 umfasst ein Hydrauliksystem 30 zum Steuern des Betriebs des Löffelbaggerauslegeraufbaus 15 eine Fluidquelle 31, die eine Pumpe 32 feststehender Verdrängung aufweist, die Fluid aus einem Tank 33 ansaugt und das Fluid unter Druck in die Zufuhrleitung 34 drängt. Die Zufuhrleitung 34 liefert unter Druck stehendes Fluid zu einer Auslegerfunktion 41, einer Armfunktion 42 und einer Löffelfunktion 43, um jeweils den Auslegerzylinder 21, den Armzylinder 22 und den Löffelzylinder 23 zu betätigen. Fluid kehrt von diesen drei Funktionen 4143 zu dem Tank 33 über eine Rückführleitung 40 zurück. Die Zufuhrleitung 34 und die Rückführleitung 40 erstrecken sich ausgehend von der Pumpe und dem Tank 32 und 33, die in dem Traktor 18 des Löffelbaggers 10 angeordnet sind, entlang sowohl dem Ausleger 16 wie dem Arm 14. Weitere Funktionen, wie etwa des Verschwenken des Auslegeraufbaus 15 oder die Betätigung von Stabilisatoren, können mit den Zufuhr- und Rückführleitungen 34 und 40 verbunden sein. Obwohl das vorliegende Verfahren im Kontext mit einer Maschine erläutert wurde, die Hydraulikzylinder verwendet, wird bemerkt, dass die Konzepte der Erfindung auch mit anderen Arten von Hydraulikstellorganen eingesetzt werden können, wie etwa beispielsweise für einen Motor, der eine Drehbewegung erzeugt.
  • Die Auslassdrücke Ps von der Pumpe 32 werden durch einen ersten Sensor 35 gemessen, der ein Signal bereitstellt, das Druck für einen Systemcontroller 50 anzeigt. Ein Entlastungs ventil 36 wird durch den Systemcontroller 50 zum Regeln von Drücken der Zufuhrleitung 34 durch Auslassen von einer bestimmten Fluidmenge zu dem Tank 33 betätigt. Weitere Hydrauliksysteme nutzen eine Pumpe variabler Verdrängung, die durch den Systemcontroller 50 betätigt wird. Der Systemcontroller 50 empfängt außerdem ein Signal von einem zweiten Drucksensor 38, der den Druck Pr in der Tankrückführleitung 40 misst.
  • Jede Hydraulikfunktion 4143 enthält jeweils die Hydraulikzylinder, einen Ventilaufbau bzw. einen elektronischen Funktionscontroller. Insbesondere weist die Auslegerfunktion 41 einen ersten Ventilaufbau 44 auf, der selektiv das unter Druck stehend Fluid von der Zufuhrleitung 34 an eine der Kammern des Auslegerzylinders 21 anlegt und Fluid von der anderen Zylinderkammer zu der Rückführleitung 40 abführt. Ein zweiter Ventilaufbau 45 in der Armfunktion 42 steuert die Hydraulikfluidströmung zu dem und von dem Armzylinder 22 und den Zufuhr- und Rückführleitungen 34 und 40. Die Löffelfunktion 43 weist einen dritten Ventilaufbau 46 auf, der die Kammern des Löffelzylinders 23 mit den Zufuhr- und Tankleitungen 34 und 40 verbindet. Jeder der Ventilaufbauten 4446 ist benachbart zu den Hydraulikzylindern 21, 22 und 23 angeordnet und bildet ein verteiltes Steuersystem. Eine beliebige Anzahl von elektrisch betätigten Ventilelementen herkömmlicher Konfiguration kann in jedem der Ventilaufbauten 4446 zum Einsatz kommen, wie in dem US-Patent Nr. 6328275 erläutert.
  • Die Betätigung der Ventilaufbauten 44, 45 und 46 wird durch jeweils einen getrennten Funktionscontroller 51, 52 bzw. 53 gesteuert. Jeder Funktionscontroller ist entlang dem Auslegeraufbau 15 zusammen mit dem zugeordneten Ventilaufbau gemeinsam angeordnet. Die Funktionscontroller 5153 empfangen Betätigungsbefehle von dem Systemcontroller 50 und den Steu erknüppeln 25 und senden Daten zu dem Systemcontroller. Diese Befehle und Daten werden über ein Kommunikationsnetzwerk 56, wie etwa den seriellen Controller-Area-Network-(CAN)Bus ausgetauscht, der das Kommunikationsprotokoll nutzt, das durch ISO 11898 definiert ist, promulgiert durch die International Organization for Standardization in Genf, Schweiz, beispielsweise. Das Kommunikationsnetzwerk 56 überführt außerdem weitere Mitteilungen zwischen dem Motor, dem Getriebe sowie weiteren Komponenten und Computern des Fahrzeugs.
  • Der Systemcontroller 50 und die Funktionscontroller 5153 enthalten Mikrocomputer, die Softwareprogramme ausführen, die spezielle Aufgaben durchführen, die durch den jeweiligen Controller zugeordnet sind. Der Systemcontroller 50 überwacht den Gesamtbetrieb des Hydrauliksystems 30. Um eine Bewegung eines gegebenen Hydraulikzylinders 2123 des Auslegeraufbaus 15 zu erzeugen, manipuliert die Löffelbaggerbedienperson den entsprechenden Steuerknüppel 58 zur Erzeugung eines Befehls, der die gewünschte Bewegung anzeigt. Jeder Steuerknüppel 58 weist einen Schaltkreis auf, der seinen Befehl über das Kommunikationsnetzwerk 56 an den Funktionscontroller 51, 52 bzw. 53 überträgt, der den jeweiligen Hydraulikzylinder 21, 22 bzw. 23 betätigt. Die Steuerknüppelbefehle werden außerdem durch den Systemcontroller 50 empfangen.
  • Jeder Funktionscontroller 51, 52 und 53 weist eine Look-up-Tabelle auf, die den Steuerknüppelbefehl in einen Geschwindigkeitsbefehl umsetzt, der die gewünschte Richtung und Geschwindigkeit spezifiziert, gemäß diesen sich der Hydraulikzylinder bewegen soll. Ein gegebener Funktionscontroller reagiert auf diesen Geschwindigkeitsbefehl und die Drücke, die an den Anschlüssen des zugeordneten Ventilaufbaus 44, 45 bzw. 46 erfasst werden, durch Ermitteln, wie der Ventilaufbau be tätigt werden soll, um die befohlene Geschwindigkeit des zugeordneten Zylinders zu erzielen. Eine gegebene Maschinenfunktion 4143 kann in unterschiedlichen Dosierbetriebsarten abhängig von der externen Kraft arbeiten, die auf den Zylinder einwirkt, und der gewünschten Bewegungsrichtung. In kraftbetätigten Ausfahr- und Einfahrdosierbetriebsarten wird Fluid aus der Zufuhrleitung 34 einer Kammer des Funktionszylinders 2123 zugeführt und das gesamte Fluid, das aus der anderen Zylinderkammer austritt, strömt in die Rückführleitung 40. In der hochseitigen Regenerationsbetriebsart wird aus einer Zylinderkammer austretendes Fluid der anderen Zylinderkammer über einen Ventilaufbauknoten zugeführt, der mit der Zufuhrleitung 34 verbunden ist. In der niederseitigen Regenerationsbetriebsart wird aus einer Zylinderkammer austretendes Fluid der anderen Zylinderkammer über einen Ventilaufbauknoten zugeführt, der mit der Rückführleitung 40 verbunden ist. Durch den Zylinder in einer Regenerationsbetriebsart erforderliches zusätzliches Fluid wird entweder aus der Zufuhr- oder Rückführleitung 34 bzw. 40 gewonnen und überschüssiges auftretendes Fluid wird in die andere Leitung zugeführt.
  • Sobald die zu verwendende Dosierbetriebsart ermittelt ist, nutzt der Funktionscontroller 51, 52 bzw. 53 die befohlenen Geschwindigkeits- und Druckeingabesignale zum Gewinnen eines äquivalenten Strömungskoeffizienten, der entweder den Fluidströmungswiderstand oder die Leitfähigkeit der Leitungen, Ventile, Zylinder- oder anderen Hydraulikkomponenten in der zugeordneten Funktion charakterisiert. Aus diesem äquivalenten Strömungskoeffizienten wird ein getrennter Ventilströmungskoeffizient für jedes Ventilelement in dem entsprechenden Ventilaufbau 4446 gewonnen. Die Ventilströmungskoeffizienten definieren den Grad, mit dem das jeweilige Ventilelement öffnen muss, um die benötige Fluidströmung für den Hyd raulikzylinder 2123 bereitzustellen, der betätigt wird bzw. werden soll. Auf Grundlage von jedem Ventilströmungskoeffizienten wird ein elektrischer Strom erzeugt und dem elektrischen Stellorgan für das entsprechende Ventilelement zugeführt. Der Betrieb des Systemcontrollers 50 und der Funktionscontroller 4852 ist im US-Patent Nr. 671879 erläutert, auf das vorliegend Bezug genommen wird.
  • Damit jede Maschinenfunktion 4143 die Soll- bzw. Befehlsgeschwindigkeit erzielt, muss der Systemcontroller 50 das Entlastungsventil 36 betätigen, um einen Druckpegel in der Zufuhrleitung 34 zu erzeugen, der den Anforderungen an sämtliche Funktionen entspricht. Erreicht wird dies dadurch, dass jeder Funktionscontroller 5153 einen Funktionszufuhrdruckeinstellpunkt gewinnt, der den Druckpegel bezeichnet, der für die Zufuhrleitung 34 durch die entsprechende Funktion erforderlich ist. Die Gewinnung des Funktionszufuhrdruckeinstellpunkts basiert auf der jeweiligen befohlenen Geschwindigkeit der Funktion, der gewählten Dosierbetriebsart, die äquivalenten Strömungskoeffizienten, der Zylinderkennlinie und den Drücken an den Anschlüssen des zugeordneten Ventilaufbaus unter Verwendung eines Prozesses, der in dem vorstehend genannten US-Patent erläutert ist. Jeder Funktionscontroller 5153 sendet seinen Funktionszufuhrdruckeinstellpunkt an den Systemcontroller 50 über das Kommunikationsnetzwerk 56. Der größte dieser Funktionszufuhrdruckeinstellpunkte wird durch den Systemcontroller als Quellenzufuhrdruckeinstellpunkt gewählt, das heißt, der verwendet wird zum Betätigen des Entlastungsventils 36 zur Erzeugung des spezifizierten Druckpegels in der Zufuhrleitung 34. Das Regeln des Zufuhrleitungsdrucks mit dem größten Funktionszufuhrdruckeinstellpunkt gewährleistet, dass sämtliche der Funktionen Fluid mit einem Druck empfangen, der ausreicht, deren Bedürfnisse zu erfül len. Die Funktionscontroller 5153 werden über das Kommunikationsnetzwerk 56 über jede Änderung des Quellenzufuhrdruckeinstellpunkts informiert.
  • Der Schlüssel für das Leistungsvermögen des Hydrauliksystems 30 beruht auf dem wirksamen und rechtzeitigen Austausch von Befehls- und Datenmitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk 56. Wenn beispielsweise ein Funktionscontroller 5153 nicht prompt den Geschwindigkeitsbefehl von dem zugeordneten Steuerknüppel 58 empfängt, arbeitet der jeweilige Hydraulikzylinder 2123 nicht rechtzeitig. Wenn der Systemcontroller 50 nicht prompt die Funktionszufuhrdruckeinstellpunkte von den Funktionscontrollern 5153 empfängt, fördert in ähnlicher Weise die Zufuhrleitung 34 Fluid nicht mit dem korrekten Druck, der erforderlich ist, die Hydraulikzylinder mit den befohlenen Geschwindigkeiten zu betätigen.
  • Bei den bisherigen Maschinen hat jeder Controller seine Daten an die übrigen Geräte bzw. Einrichtungen periodisch mit konstanten Intervallen ausgesendet. Das typische Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 56, das in den Fahrzeugen zum Einsatz kommt, wie etwa das Controller Area Network gemäß ISO 11898 erfordert jedoch, dass die Mitteilungen mit einem wohl definierten Protokoll übereinstimmen, das unter anderen definierten Parametern die Rate bzw. Geschwindigkeit begrenzt, mit der Mitteilungsbits übertragen werden können. Die Übertragungsrate setzt damit eine Grenze, wie häufig eine gegebene Einrichtung in dem Netzwerk in der Lage ist, ihre Daten und Befehle zu übertragen, ohne mit der Fähigkeit der übrigen Einrichtungen in störenden Eingriff zu kommen, deren Mitteilungen zu übertragen. Diese Beschränkung kann verhindern, dass die Funktionscontroller der Maschine ihre Daten häufig genug aussenden können, so dass die Quelle 31 durch den Sys temcontroller betätigbar ist, um den benötigten Zufuhrleitungsdruck bereitzustellen.
  • Die Möglichkeit einer betriebsmäßigen Unzulänglichkeit wird in dem vorliegenden Hydrauliksystem 30 minimiert durch Bezeichnen bestimmter Controller mit Steueranforderungen hoher Priorität, damit diese in der Lage sind, über das Netzwerk häufiger zu kommunizieren als andere Controller. Ob sich ein gegebener Funktionscontroller 5153 als eine Steueranforderung hoher Priorität aufweisend qualifiziert, ändert sich von Zeit zu Zeit und damit ändert sich auch seine Kommunikationshäufigkeit.
  • Wie vorstehend erläutert, wählt der Systemcontroller 50 den größten Zufuhrdruckeinstellpunkt, der die Funktionen 4143 erforderlich ist, als Quellenzufuhrdruckeinstellpunkt zur Nutzung beim Steuern des Entlastungsventils 36. Dies macht es erforderlich, dass der Systemcontroller den größten Druckpegel häufiger überwacht als die Druckpegel, die durch die übrigen Funktionen erforderlich sind. Hierdurch muss der Funktionscontroller 51, 52 bzw. 53, dem die Funktion zugeordnet ist, die den größten Zufuhrdruck erforderlich macht, in der Lage sein, mit dem Systemcontroller 50 relativ häufig zu kommunizieren, das heißt häufiger als die übrigen Funktionscontroller.
  • Jeder Funktionscontroller 5153 besitzt eine Netzwerkzugriffratenvariable, die in seinem Speicher gesteuert ist, die die Häufigkeit spezifiziert, mit der dieser Controller eine Mitteilung über das Kommunikationsnetzwerk 56 senden kann. Wenn ein gegebener Funktionscontroller darüber informiert wird, dass er den größten Zufuhrdruckeinstellpunkt aufweist, stellt der Funktionscontroller seine Netzwerkzugriff ratenvariable auf einen vorher festgelegten Wert ein, der einem relativ kurzen Mitteilungsübertragungsintervall (z. B. 10 Millisekunden) entspricht, auf das vorliegend als erstes Intervall Bezug genommen ist. Die übrigen Funktionscontroller, einschließlich demjenigen, der vorausgehend Daten mit dem ersten Intervall ausgesendet hat, stellen bei der Ermittlung, dass sie nicht den größten Zufuhrdruck benötigen, ihre Netzwerkzugriffratenvariablen auf ein längeres Übertragungsintervall (z. B. 100 Millisekunden) ein, auf das vorliegend als zweites Intervall Bezug genommen wird. Der gegebene Funktionscontroller wird dadurch in die Lage versetzt, Mitteilungen jeweils einmal in jedem ersten Intervall auszusenden, während die übrigen Funktionscontroller Mitteilungen ausschließlich einmal pro zweitem Intervall aussenden können. Der gegebene Funktionscontroller, dessen Druckanforderungen verwendet werden, um den Zufuhrleitungsdruck Ps in der Quelle 31 zu steuern, sendet deshalb seine Druckanforderungen über das Kommunikationsnetzwerk 56 häufiger als die übrigen Funktionscontroller. Die Druckanforderungen für diese übrigen Funktionscontroller sind weniger wichtig für Systemsteuerzwecke, solange einer von ihnen nicht den größten Zufuhrleitungsdruck benötigt, in dem Fall dieser andere weitere Controller für eine häufigere Mitteilungsübertragung bezeichnet bzw. ausgewählt wird.
  • In einigen Hydrauliksystemen wird Druck in der Rückführleitung 40 auch geregelt durch Betätigen eines zusätzlichen Proportionalsteuerventils, das die Rückführleitung mit dem Tank 33 verbindet. In diesem Fall wird der Rückführleitungsdruck, der durch jede Funktion erforderlich ist, ebenfalls ermittelt und die größte dieser Druckanforderungen wird genutzt, um das Tanksteuerventil zu betätigen. Ein weiterer Funktionscontroller für den Funktionsbedarf des größten Rückführleitungs drucks kann auch dazu bestimmt sein, Mitteilungen häufiger über das Kommunikationsnetzwerk 56 zu senden.
  • In anderen Situationen kann ein bestimmter Controller 5054 stets Mitteilungen relativ hoher Priorität über das Kommunikationsnetzwerk 56 senden müssen auf Grund der zu steuernden Funktion oder von durchgeführten Betätigungen. In diesem Fall ist der bestimmte Controller stets in die Lage versetzt, Mitteilungen häufiger im ersten Intervall zu übertragen. Es können mehr als zwei unterschiedliche Kommunikationsintervalle vorliegen, mit denen ein bestimmter Controller seine Kommunikationshäufigkeit einstellen kann, abhängig von der relativen Priorität der Betätigungen bzw. Betriebsabläufe des Controllers.
  • Der vorliegende Prozess bestimmt dynamisch, welcher Controller oder welche Controller 5054 einen Zugriff auf das Kommunikationsnetzwerk 56 hoher Priorität erfordert bzw. erfordern und er versetzt diese Controller in die Lage, Mitteilungen häufiger als die übrigen Netzwerkgeräte bzw. – einrichtungen auszusenden.
  • Die vorstehend angeführte Erläuterung ist primär auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gerichtet. Obwohl verschiedenen Alternativen im Umfang der Erfindung Aufmerksamkeit gewidmet wurde, wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann auf diesem Gebiet zusätzliche Alternativen erkennt, die aus der Offenbarung der Ausführungsformen der Erfindung abgeleitet werden können. Beispielsweise kann das vorliegende Hydrauliksystemsteuerverfahren eingesetzt werden, um andere Funktionen zu steuern als diejenigen, die einem Auslegeraufbau zugeordnet sind, und anderen Maschinen wie Löffelbaggern. Außerdem kann eine größere oder kleinere Anzahl von Funktio nen gesteuert werden als diejenigen, die in dem beispielhaften Hydrauliksystem 30 vorgesehen sind. Der Umfang der Erfindung ist deshalb aus den nachfolgenden Ansprüchen zu ermitteln und nicht durch die vorstehend angeführte Offenbarung beschränkt.

Claims (9)

  1. Verteiltes Hydrauliksystem mit mehreren Hydraulikfunktionen an unterschiedlichen Stellen eines Fahrzeugs zum Empfangen von unter Druck stehendem Fluid von einer Quelle, wobei jede Hydraulikfunktion ein Hydraulikstellorgan umfasst, einen Ventilaufbau, der die Fluidströmung zu dem Hydraulikstellorgan steuert, und einen elektronischen Funktionscontroller, der den Ventilaufbau betätigt, wobei jeder Funktionscontroller Mitteilungen über ein Kommunikationsnetzwerk in dem Fahrzeug aussendet, wobei ein Verfahren zum Steuern des verteilten Hydrauliksystems die Schritte aufweist: Ermitteln eines gegebenen Elektronikfunktionscontrollers des Fahrzeugs als Mitteilungen erzeugend, die eine höhere Priorität besitzen als Mitteilungen von weiteren Elektronikfunktionscontrollern; Ermöglichen, dass der gegebene Elektronikfunktionscontroller Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk während eines jeweiligen ersten Zeitintervalls aussendet; und Beschränken der übrigen Elektronikfunktionscontroller des Fahrzeugs bezüglich des Aussendens von Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk nicht häufiger als einmal pro einem zweiten Zeitintervall, das länger als das erste Zeitintervall ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Zeitintervall zumindest zehn Mal länger als das erste Zeitintervall ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln eines Elektronikfunktionscontrollers aufweist: Ermitteln eines Hydraulikfluiddruckpegels, der durch die jeweilige Hydraulikfunktion erforderlich ist, wodurch mehrere Hydraulikfluiddruckpegel gebildet werden; und Auswählen des Elektronikfunktionscontrollers, dem die Hydraulikfunktion zugeordnet ist, die den größten der mehreren Hydraulikfluiddruckpegel benötigt als der gegebene Elektronikfunktionscontroller.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, außerdem aufweisend in Reaktion auf den größten der mehreren Hydraulikfluiddruckpegel, Steuern eines Druckpegels, der durch die Quelle erzeugt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Steuern eines Druckpegels, der durch die Quelle erzeugt wird, das Betätigen eines Entlastungsventils umfasst, das einen Auslass einer Pumpe mit einem Tank des verteilten Hydrauliksystems des Fahrzeugs verbindet.
  6. Verteiltes Hydrauliksystem mit mehreren Hydraulikfunktionen an unterschiedlichen Stellen eines Fahrzeugs, die unter Druck stehendes Fluid von einer Quelle empfangen, wobei jede Hydraulikfunktion ein Hydraulikstellorgan umfasst, einen Ventilaufbau, der eine Fluidströmung zu dem Hydraulikstellorgan steuert, und einen elektronischen Funktionscontroller, der den Ventilaufbau betätigt, und wobei jeder Funktionscontroller Mitteilungen über ein Kommunikationsnetzwerk in dem Fahrzeug mit einem Systemcontroller austauscht, der Eingangssignale von einer Bedienperson des Fahrzeugs empfängt, wobei ein Verfahren zum Steuern des verteilten Hydrauliksystems die Schritte aufweist: Ermitteln eines Hydraulikfluiddruckpegels, der durch jede Hydraulikfunktion erforderlich ist, wodurch mehrere Hydraulikfluiddruckpegel gebildet werden; und Identifizieren einer gegebenen Hydraulikfunktion, die den größten der mehreren Hydraulikfluiddruckpegel benötigt; Ermöglichen dass ein elektronischer Funktionscontroller, der mit der Hydraulikfunktion verbunden ist, Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk während jeweils einem ersten Zeitintervall überträgt; und Beschränken der übrigen elektronischen Funktionscontroller des Fahrzeugs bezüglich des Aussendens von Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk nicht häufiger als einmal pro einem zweiten Zeitintervall, das länger als das erste Zeitintervall ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, außerdem aufweisend in Reaktion auf den größten der mehreren Hydraulikfluiddruckpegel das Steuern eines Druckpegels, der durch die Quelle erzeugt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuern eines Druckpegels, der durch die Quelle erzeugt wird, die Betätigung eines Entlastungsventils umfasst, das einen Auslass einer Pumpe mit einem Tank des verteilten Hydrauliksystems des Fahrzeugs verbindet.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zweite Zeitintervall zumindest zehn Mal länger als das erste Zeitintervall ist.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7831364B2 (en) 2006-08-11 2010-11-09 Clark Equipment Company “Off-board” control for a power machine or vehicle
US7729833B2 (en) 2006-09-11 2010-06-01 Caterpillar Inc. Implement control system based on input position and velocity
EP2209950B1 (de) * 2007-11-21 2014-01-22 Volvo Construction Equipment AB Verfahren zur steuerung einer arbeitsmaschine
EP2215310B1 (de) * 2007-11-21 2017-09-27 Volvo Construction Equipment AB Lasterfassungssystem, arbeitsmaschine mit dem system und verfahren zur steuerung einer hydraulischen funktion
US20090169007A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-02 Clark Equipment Company Control Area Network Data Encryption System and Method
US8392075B2 (en) * 2008-02-25 2013-03-05 Clark Equipment Company Carrier and backhoe control system and method
DE102009019959A1 (de) * 2009-05-05 2010-11-11 Daimler Ag Antriebsstrangvorrichtung
CN102081379B (zh) * 2009-11-27 2013-04-03 中国科学院自动化研究所 液压支架电液控制系统的通信装置
WO2012118564A2 (en) 2011-03-03 2012-09-07 Eaton Corporation Fault detection, isolation and reconfiguration systems and methods for controlling electrohydraulic systems used in construction equipment
US9303387B2 (en) * 2012-11-01 2016-04-05 Husco International, Inc. Hydraulic system with open loop electrohydraulic pressure compensation
CN104870836B (zh) 2012-12-26 2017-08-04 伊顿公司 电动液压阀门的故障隔离和恢复程序
GB201613901D0 (en) 2016-08-12 2016-09-28 Artemis Intelligent Power Ltd Valve for fluid working machine, fluid working machine and method of operation
SE1651329A1 (sv) 2016-10-10 2018-04-11 Loe Ab An implement and a method for obtaining information related to said implement
US11009048B1 (en) 2020-09-09 2021-05-18 Robert Bosch Gmbh Boom lift system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4811561A (en) * 1986-04-08 1989-03-14 Vickers, Incorporated Power transmission
SE464053B (sv) 1990-01-22 1991-02-25 Kent Lennartsson Anordning vid distribuerat styrsystem
US5950429A (en) 1997-12-17 1999-09-14 Husco International, Inc. Hydraulic control valve system with load sensing priority
US6665601B1 (en) * 1998-12-22 2003-12-16 Case Corporation Communications system for managing messages across a vehicle data bus
JP2002139393A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧力推定装置、圧力制御装置及び方法
US6769348B2 (en) 2001-07-03 2004-08-03 Caterpillar Inc Hydraulic system with flow priority function
JP2003333048A (ja) * 2002-05-16 2003-11-21 Denso Corp 車載通信制御システム
JP3795835B2 (ja) * 2002-06-05 2006-07-12 本田技研工業株式会社 二輪車の走行シミュレーションプログラム
US6775974B2 (en) 2002-09-25 2004-08-17 Husco International, Inc. Velocity based method of controlling an electrohydraulic proportional control valve
US6880331B1 (en) * 2002-09-27 2005-04-19 High Country Tek, Inc. Method and apparatus for control of hydraulic systems

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