DE102008038436B4

DE102008038436B4 - Verfahren zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit und entsprechendes System

Info

Publication number: DE102008038436B4
Application number: DE102008038436.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Müller; Sebastian Oschmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: DE102008038436A1; US20100043417A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit, wobei die Einstellgröße ein absoluter oder relativer Schwenkwinkel, ein absoluter oder relativer Schwenkwinkelwert oder ein Schwenkwinkelsteuersignal ist, mit folgenden Verfahrensschritten:- Ermitteln (10) eines Druckwerts,- Ermitteln (11) eines Drehzahlwerts,- Ermitteln (12) eines Drehmomentwerts,- Ermitteln (13) der Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Drehmomentwerts und eines Kennfelds, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld ein Einstellgrößenkennfeld ist, welches ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld ist, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen aufweist und welches für diese Eingangsgrößen die Einstellgröße (13) anzeigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit und ein entsprechendes System, insbesondere für hydrostatische Fahrantriebe.
Aus der Druckschrift WO 2006/017901 A1 ist es bekannt, einen Schwenkwinkel für eine hydrostatische Verdrängereinheit mithilfe eines vorgegebenen Soll-Drehmoments, eines vorliegenden Druckwerts und eines vorliegenden Drehzahlwerts zu ermitteln. Dazu werden ein Algorithmus und eine Kennfeldschar verwendet. Jedes Kennfeld der Kennfeldschar stellt die Abhängigkeit des Drehmoments von dem Druck und der Drehzahl für einen Schwenkwinkel als Parameter dar. Die Kennfeldschar stellt somit in ihrer Gesamtheit die Abhängigkeit des Drehmoments von dem Druck und der Drehzahl für verschiedene Schwenkwinkel als Parameter dar. Jedes Kennfeld ist in diskreter Form d.h. in Form einer diskreten Liste abgespeichert. Für ein zu einem bestimmten Zeitpunkt vorgegebenes Soll-Drehmoment werden die zu diesem Zeitpunkt vorliegende Drehzahl und der zu diesem Zeitpunkt herrschende Druck ermittelt. In jedem der jeweils einem von verschiedenen Schwenkwinkeln zugeordneten Kennfelder werden die der aktuell vorliegenden Drehzahl nähesten zwei Drehzahlen (n1(θ), n2(θ)) und die dem aktuell herrschenden Druck nähesten zwei Drücke (p1(θ), p2(θ)) ermittelt. Aus den nähesten zwei Drehzahlen (n1(θ), n2(θ)) und den nähesten zwei Drücken (p1(θ), p2(θ)) werden die vier verschiedenen Kombinationen (n1(θ), p1(θ)), (n1(θ), p2(θ)), (n2(θ), p1(θ)) und (n2(θ), p2(θ)) und die ihnen in dieser Reihenfolge zugeordneten Drehmomentwerte d1(θ), d2(θ), d3(θ) und d4(θ) zugeordnet. Mittels linearer Interpolation wird aus den vier zugeordneten Drehmomentwerten d1(θ), d2(θ), d3(θ) und d4(θ) ein kennfeldspezifisches Ergebnis-Drehmoment d(θ) ermittelt. Dann werden die zwei dem Soll-Drehmoment d_s am nähesten kommenden Ergebnis-Drehmomente d(θ₁) und d(θ₂) ermittelt. Mittels linearer Interpolation wird aus den zwei Ergebnis-Drehmomenten d(θ₁) und d(θ₂) ein Soll-Schwenkwinkel θ' zwischen θ₁ und θ₂ ermittelt. Dieser Schwenkwinkel wird der Stelleinrichtung übermittelt. Es werden also somit für jedes Soll-Drehmoment für jeden Schwenkwinkel schwenkwinkelspezifische Drehmomente gesucht, aus den gesuchten schwenkwinkelspezifischen Drehmomenten mittels linearer Interpolation schwenkwinkelspezifische Ergebnis-Drehmomente berechnet, aus den schwenkwinkelspezifischen Ergebnis-Drehmomenten die günstigsten gesucht und aus den gesuchten günstigsten schwenkwinkelspezifischen Ergebnis-Drehmomenten mittels weiterer linearer Interpolation ein Soll-Schwenkwinkel berechnet.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass jeder gesuchte Soll-Schwenkwinkel erneut unter Verwendung mehrerer und insbesondere auch unnötiger Suchverfahren und linearer Interpolationsverfahren berechnet werden muss. Das Verfahren ist somit hoch komplex und aufwendig. Beispielsweise ist es unnötig, für nicht in Frage kommende Schwenkwinkel θ bzw. Schwenkwinkelbereiche die Drehmomente d1(θ), d2(θ), d3(θ) und d4(θ) zu suchen und aus diesen Drehmomenten ein irrelevantes Ergebnis-Drehmoment d(θ) zu berechnen. Dadurch sind der Rechenaufwand und der Zeitaufwand für die Ermittlung eines Soll-Schwenkwinkels θ' für ein Soll-Drehmoment d_s stark erhöht. Nach der Ermittlung von Ergebnis-Drehmomenten d(θ_i) wird ein zusätzliches weiteres Suchverfahren sowie ein darauffolgendes weiteres lineares Interpolationsverfahren durchgeführt. Dadurch werden der Rechenaufwand und der Zeitaufwand für die Ermittlung des Soll-Schwenkwinkels θ' für das Soll-Drehmoment d_s noch weiter erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit zu schaffen, welche einfach sind und mit denen die Einstellgröße mit nur geringem Rechen- und Zeitaufwand ermittelt wird.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und dem erfindungsgemäßen System mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.
Das erfindungsgemäße System zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit, umfasst eine Systemeinheit zum Ermitteln eines Druckwerts, eine Systemeinheit zum Ermitteln eines Drehzahlwerts, eine Systemeinheit zum Ermitteln eines Drehmomentwerts und eine Systemeinheit zum Ermitteln der Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Drehmomentwerts und eines Kennfelds. Die Einstellgröße ist ein absoluter oder relativer Schwenkwinkel, ein absoluter oder relativer Schwenkwinkelwert oder ein Schwenkwinkelsteuersignal und die Systemeinheit zur Ermittlung der Einstellgröße ist dazu ausgebildet, ein Einstellgrößenkennfeld für die Ermittlung der Einstellgröße zu verwenden, welches ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld ist, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen aufweist und welches für diese Eingangsgrößen die Einstellgröße anzeigt. Die einzelnen Systemeinheiten bilden gemeinsam ein Steuergerät eines hydrostatischen Systems z.B. eines hydrostatischen Fahrantriebs.
Mit dem erfindungsgemäßen System kann das vorteilhafte erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit durchgeführt werden. Die Einstellgröße ist bei bevorzugt zu verwendenden Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise der Schwenkwinkel der Schrägscheibe. Diese Übertragung auf andere verstellbare hydrostatische Kolbenmaschinen ist selbstverständlich möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Ermitteln eines Druckwerts, ein Ermitteln eines Drehzahlwerts, ein Ermitteln eines Drehmomentwerts und ein Ermitteln der Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Drehmomentwerts und eines Kennfelds. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das verwendete Kennfeld ein Einstellgrößenkennfeld ist, welches ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld ist, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen aufweist und welches für diese Eingangsgrößen die Einstellgröße anzeigt.
Dadurch, dass das verwendete Kennfeld ein Einstellgrößenkennfeld ist, welches ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld ist, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen aufweist, ist die Ermittlung einer optimalen Einstellgröße vereinfacht. Insbesondere spart das Verfahren Rechenaufwand und Rechenzeit. Die Ermittlung der optimalen Einstellungsgröße kann durch Suche oder Berechnung der Einstellgröße durchgeführt werden. Die Suche der Einstellgröße kann in einem als Tabelle abgelegten Einstellgrößenkennfeld durchgeführt werden.
Die Berechnung der Einstellgröße kann mithilfe eines als Funktion abgelegten Einstellgrößenkennfelds durchgeführt werden. Dadurch, dass das Einstellgrößenkennfeld ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld ist, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen aufweist, sind eine vereinfachte und vorteilhaft schnelle Suche oder eine vereinfachte und vorteilhaft schnelle Berechnung der optimalen Einstellgröße ermöglicht. Durch die Verwendung eines invertierten Kennfelds wird eine erneute Kennfeld-Invertierung bei jedem Ermitteln einer optimalen Einstellgröße vermieden. Durch die Verwendung eines invertierten Kennfelds, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen bzw. unabhängigen Variablen und die Einstellgröße als Ausgangsgröße bzw. abhängige Variable aufweist, kann direkt und ohne unnötiges zusätzliches Suchen und Rechnen aus einem ermittelten Druckwert, einem ermittelten Drehzahlwert und einem ermittelten Drehmomentwert und mit dem invertierten Kennfeld die Einstellgröße ermittelt, d.h. gesucht oder berechnet, werden. Das Verfahren ist vereinfacht, aufwand- und zeitsparend.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Vorzugsweise ist das System zur Ermittlung einer Einstellgröße so ausgebildet, dass durch dieses das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße offline berechenbar ist. Dadurch kann das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße offline berechnet werden. Das als invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld gebildete Einstellgrößenkennfeld steht dann bereits vor der Ermittlung einer optimalen Einstellgröße für die Ermittlung einer optimalen Einstellgröße zur Verfügung. Das spätere online Ermitteln der optimalen Einstellgröße ist somit beschleunigt.
Besonders bevorzugt ist das System zur Ermittlung einer Einstellgröße so ausgebildet, dass durch dieses das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße offline in einem Speicher speicherbar ist. Dadurch kann das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße offline in einem Speicher gespeichert werden. Dadurch braucht das Einstellgrößenkennfeld dann nicht bei jedem Ermitteln einer optimalen Einstellgröße von neuem berechnet oder ermittelt werden. Das Einstellgrößenkennfeld braucht somit zudem auch nicht vor jedem Einschalten des Systems neu berechnet werden. Der Rechenaufwand zur Berechnung des Einstellgrößenkennfelds pro Ermittlung einer optimalen Einstellgröße wird dadurch langfristig immer weiter herabgesetzt. Zudem können Wartezeiten für offline Berechnungen vermieden werden. Das Ermitteln der optimalen Einstellgröße ist somit insgesamt vereinfacht und beschleunigt.
In einem Ausführungsbeispiel ist das System zur Ermittlung einer Einstellgröße so ausgebildet, dass das Einstellgrößenkennfeld zumindest teilweise als Werte-Tabelle in einem Speicher gespeichert ist. Das Einstellgrößenkennfeld wird dazu in einem Ausführungsbeispiel vor dem Ermitteln der Einstellgröße zumindest teilweise als Werte-Tabelle in dem Speicher gespeichert. Die Werte-Tabelle erlaubt eine einfache Suche nach einer optimalen Einstellgröße.
Besonders bevorzugt ist das System zur Ermittlung einer Einstellgröße so ausgebildet, dass das Einstellgrößenkennfeld zumindest teilweise als Funktionen-Tabelle in einem Speicher gespeichert ist. Dazu wird das Einstellgrößenkennfeld in einem Ausführungsbeispiel vor dem Ermitteln der Einstellgröße zumindest teilweise als Funktionen-Tabelle gespeichert. Die Tabelle kann eine oder mehrere Funktionen und somit auch eine Funktionenschar enthalten. Eine Tabellen-Funktion kann von einem oder mehreren Parametern aus der Parameter-Gruppe aus Druck, Drehzahl und Drehmoment abhängen. Dadurch kann eine Tabellen-Funktion einem oder mehreren Parameterwerten zugeordnet werden, von denen sie nicht abhängt. Als Parameterwerte können z.B. Druckwerte, Drehzahlwerte und/oder Drehmomentwerte verwendet werden. Zur Ermittlung einer optimalen Einstellgröße wird dann entsprechend einem ermittelten Druckwert, Drehzahlwert und/oder Drehmomentwert eine Tabellen-Funktion ausgesucht. Auf der Grundlage der ausgesuchten Tabellen-Funktion und dem oder den übrigen Parameterwert(en), wird dann die optimale Einstellgröße berechnet. Jede aussuchbare Tabellen-Funktion kann dabei durch lineare Interpolation aus einem weiter oben beschriebenen als Werte-Tabelle vorliegenden Einstellgrößenkennfeld berechnet werden. Das Verwenden einer oder mehrerer Tabellen-Funtionen erlaubt eine hoch genaue Berechnung einer optimalen Einstellgröße. Das Einstellgrößenkennfeld kann auch teilweise als Werte-Tabelle und teilweise als Funktionen-Tabelle vorliegen bzw. gespeichert werden bzw. sein.
Vorzugsweise ist das System zur Ermittlung einer Einstellgröße so ausgebildet, dass der Druckwert und/oder der Drehzahlwert jeweils aus zumindest einer Messung ermittelbar sind. Dadurch kann der Druckwert und/oder der Drehzahlwert jeweils aus zumindest einer Messung ermittelt werden. Auf diese Weise kann eine einem aktuellen realen Betriebszustand entsprechende realistische optimale Einstellgröße ermittelt werden.
Besonders bevorzugt ist das System zur Ermittlung einer Einstellgröße so ausgebildet, dass die Systemeinheit zum Ermitteln eines Drehmomentwerts durch einen Benutzer bedienbar ist. Dadurch kann der Drehmomentwert, welcher ein Soll-Drehmomentwert ist, durch einen Benutzer-Befehl vorgegeben werden.
Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch das erfindungsgemäße System einfach und zeitsparend eine realistische optimale Einstellgröße ermittelt, welche einer Soll-Vorgabe eines Benutzers und einem realen aktuellen Betriebszustand entspricht. „Aktuell“ bedeutet hierbei: zu dem Zeitpunkt der Soll-Vorgabe.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit sind in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems;
2 ein Flussdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
3 ein Beispiel einer Darstellung eines dreidimensionalen invertierten Kennfelds als Einstellgrößenkennfeld.

In der 1 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Das dargestellte erfindungsgemäße System 1 zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit, umfasst eine erste Systemeinheit 2 zum Ermitteln eines Druckwerts, eine zweite Systemeinheit 3 zum Ermitteln eines Drehzahlwerts, eine dritte Systemeinheit 4 zum Ermitteln eines Drehmomentwerts und eine vierte Systemeinheit 5 zum Ermitteln der Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Drehmomentwerts und eines Kennfelds. Die vierte Systemeinheit 5 umfasst dabei eine Recheneinheit 6 zur Berechnung von z.B. Funktionen, Tabellen-Funktionen oder optimalen Einstellgrößen und einen Speicher 7 zur Speicherung von z.B. Tabellen-Funktionen, Parameterwerten, Parameterwertesätzen, Kennfeldern, invertierten Kennfeldern, abhängigen Variablen und unabhängigen Variablen in Listen oder allein usw. Alle Systemeinheiten sind dabei miteinander verbunden, so dass sie miteinander kommunizieren können und somit Daten und/oder Befehle austauschen können. Bevorzugt sind die Systemeinheiten in einem einzigen Steuergerät angeordnet. Auch ein verteiltes System, bei dem mehrere Steuergeräte miteinander vernetzt sind, ist jedoch möglich.
Die 2 zeigt ein Flussdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Einstellgröße der hydrostatischen Verdrängereinheit. Das dargestellte erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen ersten Verfahrensschritt 8, bei dem das Einstellgrößenkennfeld (also vor dem Ermitteln der Einstellgröße) offline berechnet wird, und einen zweiten Verfahrensschritt 9, bei dem das Einstellgrößenkennfeld (vor dem Ermitteln der Einstellgröße) offline in einem Speicher des Systems 1 gespeichert wird. Zudem umfasst das dargestellte erfindungsgemäße Verfahren einen dritten Verfahrensschritt 10, in dem ein Druckwert ermittelt wird, einen vierten Verfahrensschritt 11, in dem ein Drehzahlwert ermittelt wird, und einen fünften Verfahrensschritt 12 in dem ein Drehmomentwert ermittelt wird. In einem späteren sechsten Verfahrensschritt 13, wird die Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Drehmomentwerts und eines Kennfelds ermittelt.
In dem ersten Verfahrensschritt 8, bei dem das Einstellgrößenkennfeld offline berechnet wird, wird das Einstellgrößenkennfeld als invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen bzw. unabhängige Variable und die Einstellgröße als Ausgangsgröße bzw. abhängige Variable aufweist, erstellt. Das Einstellgrößenkennfeld wird dabei aus einem nicht invertierten Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld erzeugt, welches zumindest Druck, Drehzahl und die Einstellgröße als Eingangsgrößen bzw. unabhängigen Variablen und einen Wirkungsgrad oder ein Drehmoment als Ausgangsgröße bzw. abhängige Variable aufweist. Die Einstellgröße ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein absoluter oder relativer Schwenkwinkel, ein absoluter oder relativer Schwenkwinkelwert oder ein Schwenkwinkelsteuersignal. Die offline Berechnung wird nachfolgend noch genauer erläutert.
In dem zweiten Verfahrensschritt 9, bei dem das Einstellgrößenkennfeld offline in einem Speicher gespeichert wird, wird das Einstellgrößenkennfeld zumindest teilweise als Werte-Tabelle und/oder zumindest teilweise als Funktionen-Tabelle gespeichert. Das Einstellgrößenkennfeld enthält die Information über die Abhängigkeit der Einstellgröße von den übrigen genannten Größen. Diese Information kann verschieden dargestellt werden.
Eine erste Darstellungsform ist eine Werte-Tabelle bzw. eine Werte-Matrix, in der z.B. spalten- oder zeilenweise jeweils abhängige oder unabhängige Variablen als solche aufgelistet sind, wobei die Zeilen oder Spalten zueinandergehörige Wertetupel darstellen, welche in ihrer Gesamtheit wiederum das Einstellgrößenkennfeld darstellen.
Eine zweite Darstellungsform ist eine Funktionen-Tabelle bzw. ein Funktionen-Vektor oder eine Funktionen-Matrix. In einem Funktionen-Vektor stellt der Spalten- bzw. Zeilenindex einen Parameter (z.B. Druckwert, Drehzahlwert, Drehmomentwert) dar, welcher eine einzelne Funktion kennzeichnet. In einer Funktionen-Matrix stellen der Spalten- und der Zeilenindex zusammen ein Parameter-Paar dar, welche eine einzelne Funktion kennzeichnet. Es können allgemein Parameter-n-Tupel zur Kennzeichnung einzelner Funktionen herangezogen werden. Dabei gilt, dass jeder kennzeichnende Parameter eine unabhängige Variable ersetzt und eliminiert. Durch dieses Ersetzen bzw. Eliminieren können die Funktionen vereinfacht werden. In einem Ausführungsbeispiel liegt in der Funktionen-Tablle nur eine Funktion vor, welche von allen freien Parametern bzw. unabhängigen Variablen abhängt. Durch die Reduktion der Anzahl von Funktionen und der Erhöhung der Anzahl der unabhängigen Variablen können Funktionen erzeugt werden, mit denen besonders genaue optimale Einstellgrößen berechnet werden können. Der Speicheraufwand und der Zeitaufwand bei der Suche von Funktionen kann dadurch reduziert werden. Das sogenannte Fitting eines Kennfelds durch eine oder mehrere Funktionen erlaubt somit eine weitere Vereinfachung der online Ermittlung einer optimalen Einstellgröße und eine Zeitersparnis. Zudem wird Speicherplatz gespart, welcher für weitere Funktionen des Systems 1 zur Verfügung steht.
Eine dritte Darstellungsform ist eine Mischform aus der ersten Darstellungsform und der zweiten Darstellungsform. D.h., dass das Einstellgrößenkennfeld bei der dritten Darstellungsform in zumindest einem Parameterbereich durch eine Werte-Tabelle und in zumindest einem anderen Parameterbereich durch eine Funktionen-Tabelle dargestellt wird. Alle genannten Darstellungen können als solche in dem Speicher 7 gespeichert werden.
In dem dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren werden in dem dritten Verfahrensschritt 10 ein Druckwert mittels einer Messung ermittelt, in dem vierten Verfahrensschritt 11 ebenfalls mittels einer Messung ein Drehzahlwert ermittelt und in dem fünften Verfahrensschritt 12 mittels Vorgabe durch einen Benutzer ein Soll-Drehmomentwert ermittelt. Der Benutzer betätigt eine Steuervorrichtung z. B. einen Fahrhebel, mittels derer ein Soll-Drehmoment eingestellt bzw. festgelegt wird aus dem der Drehmomentwert als Soll-Drehmomentwert ermittelt wird.
In dem späteren sechsten Verfahrensschritt 13 wird die Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Soll-Drehmomentwerts und eines Einstellgrößenkennfelds ermittelt, welches in der ersten, zweiten oder dritten Darstellungsform in dem Speicher 7 gespeichert ist. Die Berechnung der ersten, zweiten oder dritten Darstellungsform vor dem Speichern erfolgt wie bereits erwähnt offline. Das Ermitteln der Einstellgröße wird dagegen online durchgeführt, also während des Betriebs des hydrostatischen Systems
Das Einstellgrößenkennfeld, welches ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld ist, wird aus einem Wirkungsgrad-Kennfeld oder einem Drehmoment-Kennfeld berechnet. Das nicht invertierte Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld hängt zumindest von einem Druck, einer Drehzahl und der Einstellgröße als Eingangsgrößen bzw. unabhängigen Variablen ab und weist einen Wirkungsgrad oder ein Drehmoment als Ausgangsgröße bzw. abhängige Variable auf. Aus mittels Werte-Tabellen (erste Darstellungsform), Funtionen-Tabellen (zweite Darstellungsform)oder Mischungen ebendieser (dritte Darstellungsform) dargestellten, nicht invertierten Kennfeldern werden in einem Ausführungsbeispiel Werte-Tabellen zur Darstellung der invertierten Kennfelder ermittelt (erste Darstellungsform). Aus diesen Darstellungen werden Darstellungen der invertierten Kennfelder in Form von Werte-Tabellen ermittelt (erste Darstellungsform). Diese Werte-Tabellen zur Darstellung der invertierten Kennfelder werden zur Ermittlung einer ersten, zweiten oder dritten Darstellungsform der invertierten Kennfelder herangezogen. Die Ermittlung kann gegebenenfalls mittels ein- oder mehrdimensionaler Interpolation durchgeführt werden. Die Werte-Tabellen liefern dazu die nötigen Stützstellen und Stützwerte. Die so ermittelten invertierten Kennfelder bzw. deren Darstellungen werden in dem Speicher 7 gespeichert. Dort stehen sie für eine online Ermittlung von optimalen Einstellgrößen zur Verfügung.
Ein nicht invertiertes Drehmoment-Kennfeld kann durch eine Liste von Messwerten oder für den Motorbetrieb durch die Formeln ${(1)}_{motor} M_{i s t} \propto V_{g} p η_{h m, m o t o r} (p, n, V_{g}) bzw .$
${(1)}_{*motor} η {(p, n, V_{g})}_{h m, m o t o r,_{T . D}} \propto \frac{M_{i s t}}{V_{g} p}$
und für den Pumpenbetrieb durch die Formeln ${(1)}_{pump} M_{i s t} \propto V_{g} \frac{p}{η_{h m, p u m p} (p, n, V_{g})} bzw .$
${(1)}_{*pump} \frac{1}{η_{h m, p u m p} (p, n, V_{g})} \propto \frac{M_{i s t}}{V_{g} p}$
abgebildet werden, welche der Abhängigkeit eines Motor- bzw. Pumpen-Drehmoments einer hydrostatischen Verdrängereinheit, wie z.B. eines Hydromotors bzw. einer Hydropumpe, von einem Wirkungsgrad Rechnung trägt. M_ist ist dabei das Drehmoment, V_g der Schwenkwinkel oder eine zum Schwenkwinkel proportionale Größe, p der Druck, n die Drehzahl und η_hm, _motor _bzw. _pump der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad ist dabei motorspezifisch und druckmittelspezifisch und kann zusätzlich von der Betriebstemperatur abhängen. Somit kann ein motorspezifisches, druckmittelspezifisches und betriebstemperaturspezifisches nicht invertiertes Drehmoment-Kennfeld vorgegeben werden. Der Wirkungsgrad η_hm, _Motor hängt zudem von dem Druck, der Drehzahl und dem Motorschwenkwinkel ab. Aus mittels der Formel berechneten Kennfeldern lassen sich, z.B. mittels weiter unten genanntem Verfahren, die gewünschten invertierten Kennfelder ableiten.
Die invertierten Kennfelder können dabei durch die Formel ${(2)}_{motor} V_{g} \propto \frac{M_{i s t}}{p η_{h m, m o t o r} (p, n, V_{g})}$
für den Motorbetrieb, bzw. durch die Formel ${(2)}_{pump} V_{g} \propto \frac{η_{h m, p u m p} (p, n, V_{g}) M_{i s t}}{p}$
für den Pumpenbetrieb dargestellt werden.
Die Gleichung für den Schwenkwinkel kann allerdings nicht direkt gelöst werden, da der Wirkungsgrad wiederum vom Schwenkwinkel und damit dem Volumen V_g abhängt. Dieses Problem kann entweder aufwändig durch ein iteratives Herantasten an die Lösung bzw. durch einen Suchalgorithmus gelöst werden (Suche nach den naheliegenden Kombinationen von Wirkungsgraden und Winkeln). Einfacher und weniger rechenintensiv ist es allerdings, die Kennfelder bereits vor der Implementierung in ein Steuergerät zu invertieren. Voraussetzung hierbei ist, dass die Kennfelder streng monoton sind und sich damit eineindeutige invertierte Kennfelder erzeugen lassen.
Dazu wird zunächst an den Drehzahlniveaus (n_i ) das resultierende Moment M_ni berechnet: $M_{n i} \propto \frac{{\overset{⇀}{ν}}_{g} \overset{⇀}{p}}{η_{h m, p u m p} (\overset{⇀}{p}, n_{i}, {\overset{⇀}{ν}}_{g})} | n_{i}$
Die Pumpenvolumina werden Mittels der Transformation $T : M (\overset{⇀}{p}, {\overset{⇀}{ν}}_{g}, n_{i}) \to V_{g} (\overset{⇀}{p}, n_{i}, {\overset{⇀}{m}}_{i})$
nach dem folgenden Verfahren ermittelt: $V_{g} (\overset{⇀}{p}, n_{i}, {\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r}) = int e r p o l a t i o n 2 D (M_{n} (\overset{⇀}{p}), V_{g h i l f}, M_{r a s t e r}) | n_{i}$
$Mit V_{g}_{h i l f} = [\begin{matrix} {\overset{⇀}{ν}}_{g 1} \\ {\overset{⇀}{ν}}_{g_{j}} \\ ⋮ \\ {\overset{⇀}{ν}}_{g_{d i m (\overset{⇀}{p})}} \end{matrix}], {\overset{⇀}{ν}}_{g_{j}} = {\overset{⇀}{ν}}_{g}$
und ${\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r}$
als Vektor der festzulegenden Interpolationsstützstellen und $M_{r a s t e r} = [\begin{matrix} {\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r_{1}} \\ {\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r_{j}} \\ ⋮ \\ {\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r_{dim (\overset{⇀}{p})}} \end{matrix}], {\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r_{j}} = {\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r}$
Mit (5) erhält man eine geometrische Pumpen-/Motorvoluminamatrix $V_{g} (\overset{⇀}{p}, {\overset{⇀}{n}}_{r a s t e r}, {\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r})$
mit den Basisvektoren ${\overset{⇀}{m}}_{r a s t e r}, \overset{⇀}{p}$
und dem Drehzahlvektor ${\overset{⇀}{n}}_{r a s t e r}$
zusammengesetzt aus den Stützstellen n_i .
Ein Beispiel einer Darstellung eines so entstehenden dreidimensionalen invertierten Kennfeldes als Einstellgrößenkennfeld ist in 3 zu sehen. Die relativen Schwenkwinkel als Einstellgröße werden in der Matrix nicht auf 100% begrenzt, um Fehler bei der Interpolation in der Nähe der Begrenzung zu vermeiden. Dadurch ist eine korrekte weitere offline Nachbearbeitung der Darstellung in eine weitere Darstellung möglich.
Das dreidimensionale invertierte Kennfeld 14 weist eine erste Achse 15, eine zweite Achse 16 und eine dritte Achse 17 auf. Die erste Achse 15 stellt eine Drehmoment-Achse dar. Die zweite Achse 16 stellt eine Druck-Achse dar, während die dritte Achse 17 eine Achse für einen relativen Schwenkwinkel darstellt. Der relative Schwenkwinkel ist dabei als absoluter Schwenkwinkel geteilt durch den maximalen absoluten Schwenkwinkel definiert. In dem dreidimensionalen invertierten Kennfeld 14 ist ein Netz 21 abgebildet, welcher den Zusammenhang zwischen relativem Schwenkwinkel (als Einstellgröße) als abhängige Variable und Drehmoment (z.B. als Soll-Drehmoment) und Druck als unabhängige Variablen bei einem Drehzahlwert von n=1400U/min darstellt, wobei die Drehzahl ebenfalls eine freie Variable ist. Ein anderer Drehzahlwert bekommt ein anderes Drehzahlwert-spezifisches Netz. Zur besseren Erkennbarkeit der Netz-Werte ist das Netz 21 durch eine schattierte Fläche unterlegt, welche sich in einen ersten Bereich 20 und einen zweiten Bereich 20' unterteilt. Der erste Bereich 20 unterlegt das Netz 21 in dem Bereich, wo die Netzwerte unterhalb von 100% des relativen Schwenkwinkels liegen. Der zweite Bereich 20' hingegen Kennzeichnet die Fläche unterhalb des Netzes 21, welche durch den relativen Schwenkwinkelwert 100% ausgezeichnet sind. Der erste Bereich 20 und der zweite Bereich 20' schneiden sich an der Kante 21. Die Netzfläche wird nicht auf Bereiche mit relativem Schwenkwinkel bis höchstens 100% begrenzt, so dass Fehler bei der Interpolation in der Nähe der Kante 21 vermieden werden können. Die Legende 18 stellt dar, wie die Kennzeichnung des ersten Bereiches 20 den dazugehörigen relativen Schwenkwinkelwert abbildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße System können insbesondere in hydraulischen Parallelhybriden oder hydraulischen Fahrantrieben Anwendung finden. Automotive Fahrprogramme können das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße System ebenfalls verwenden. Bevorzugt werden das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße System in Parallelhybridsystemen mit Momentenschnittstelle verwendet. Die kurzen online Rechenzeiten erlauben eine schnelle, sichere und zuverlässige Steuerung der Einstellgröße.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit, wobei die Einstellgröße ein absoluter oder relativer Schwenkwinkel, ein absoluter oder relativer Schwenkwinkelwert oder ein Schwenkwinkelsteuersignal ist, mit folgenden Verfahrensschritten: - Ermitteln (10) eines Druckwerts, - Ermitteln (11) eines Drehzahlwerts, - Ermitteln (12) eines Drehmomentwerts, - Ermitteln (13) der Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Drehmomentwerts und eines Kennfelds, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld ein Einstellgrößenkennfeld ist, welches ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld ist, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen aufweist und welches für diese Eingangsgrößen die Einstellgröße (13) anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße offline berechnet wird (8).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße in einem Speicher (7) gespeichert wird (9).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße zumindest teilweise als Werte-Tabelle gespeichert wird (9).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße zumindest teilweise als Funktionen-Tabelle gespeichert wird (9).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwert und/oder der Drehzahlwert jeweils aus zumindest einer Messung ermittelt werden (10, 11).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwert durch einen Benutzer-Befehl vorgegeben wird (12).
System zur Ermittlung einer Einstellgröße einer hydrostatischen Verdrängereinheit, wobei die Einstellgröße ein absoluter oder relativer Schwenkwinkel, ein absoluter oder relativer Schwenkwinkelwert oder ein Schwenkwinkelsteuersignal ist und das System folgende Systemeinheiten umfasst: - Systemeinheit (2) zum Ermitteln eines Druckwerts, - Systemeinheit (3) zum Ermitteln eines Drehzahlwerts, - Systemeinheit (4) zum Ermitteln eines Drehmomentwerts, - Systemeinheit (5) zum Ermitteln der Einstellgröße unter Verwendung des Druckwerts, des Drehzahlwerts, des Drehmomentwerts und eines Kennfelds, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeinheit (5) zur Ermittlung der Einstellgröße dazu ausgebildet ist, ein Einstellgrößenkennfeld für die Ermittlung der Einstellgröße, welches ein invertiertes Wirkungsgrad-Kennfeld oder Drehmoment-Kennfeld ist, welches zumindest Druck, Drehzahl und Drehmoment als Eingangsgrößen aufweist und welches für diese Eingangsgrößen die Einstellgröße (13) anzeigt, zu verwenden.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) einen Speicher (7) aufweist, in dem das Einstellgrößenkennfeld vor dem Ermitteln der Einstellgröße offline speicherbar ist.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) einen Speicher aufweist, in dem das Einstellgrößenkennfeld zumindest teilweise als Werte-Tabelle gespeichert ist.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellgrößenkennfeld zumindest teilweise als Funktionen-Tabelle in einem Speicher (7) gespeichert ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeinheit (2) zum Ermitteln des Druckwerts und/oder die Systemeinheit (3) zum Ermitteln des Drehzahlwerts dazu ausgebildet ist den Druck- bzw. Drehzahlwert aus zumindest einer Messung zu ermitteln (10, 11) .
System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeinheit (5) zum Ermitteln des Drehmomentwerts mit einer Steuervorrichtung zur Vorgabe eines Drehmomentwerts durch einen Benutzer bedienbar ist.