DE102018133715A1

DE102018133715A1 - Verfahren zur Überwachung eines Hublastsensors eines Hubantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs

Info

Publication number: DE102018133715A1
Application number: DE102018133715.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Magsaam
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2020-07-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Hublastsensors (S1), mit dem der Lastdruck (p_LS) in einem Hubantrieb (HA) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, gemessen wird, wobei der Hubantrieb (HA) von einer Hydraulikpumpe (6) mit Druckmittel versorgt wird, die von einem Antriebsmotor (7), insbesondere einem elektrischen Antriebsmotor, angetrieben wird, und wobei ein weiterer Verbraucher, insbesondere eine hydraulische Lenkungseinrichtung (3), von einem hydraulischen Druckspeicher (50) mit Druckmittel versorgt wird, wobei der Druckspeicher (50) zum Laden mit Druckmittel mit der Hydraulikpumpe (6) verbunden wird, wobei der Druck des Druckspeichers (50) von einem Drucksensor (S2) gemessen wird. Zur Überwachung des Hublastsensors (S1) des Hubantriebs (HA) wird erfindungsgemäß der Drucksensor (S2) des Druckspeichers (50) verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Hublastsensors, mit dem der Lastdruck in einem Hubantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, gemessen wird, wobei der Hubantrieb von einer Hydraulikpumpe mit Druckmittel versorgt wird, die von einem Antriebsmotor, insbesondere einem elektrischen Antriebsmotor, angetrieben wird, und wobei ein weiterer Verbraucher, insbesondere eine hydraulische Lenkungseinrichtung, von einem hydraulischen Druckspeicher mit Druckmittel versorgt wird, wobei der Druckspeicher zum Laden mit Druckmittel mit der Hydraulikpumpe verbunden wird, wobei der Druck des Druckspeichers von einem Drucksensor gemessen wird.
Bei mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeugen, werden zunehmend Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme eingesetzt, die den mit einem Hublastsensor gemessenen Lastdruck des Hubantriebs als Eingangsgröße verwenden, um in kritischen Betriebssituationen der Bedienperson der Arbeitsmaschine Warnsignale zu geben und/oder automatisch in die Hubfunktion und/oder in die Fahrfunktion der Arbeitsmaschine einzugreifen.
Dabei ist aus Sicherheitsgründen eine Überwachung des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdruckes des Hubantriebs notwendig. Hierzu ist es möglich, zwei Hublastsensoren zu verwenden, die jeweils den Lastdruck des Hubantriebs messen, so dass eine Redundanz erzielt wird und das Lastdrucksignal des ersten Hublastsensors mit dem Lastdrucksignal des zweiten Hublastsensors überwacht werden kann. Ein zweiter Hublastsensor führt jedoch zu einem erhöhten Bauraumbedarf und zu erhöhten Herstellkosten, da der zweite Hublastsensor sowie dessen Anschluss an den Hubantrieb und dessen Verkabelung zusätzliche Kosten verursacht.
Optional besteht die Möglichkeit, bei einem elektrischen Antriebsmotor, der die Hydraulikpumpe antreibt, zur Überwachung des Hublastsensors und somit des Lastdruckes das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden elektrischen Antriebsmotors auszuwerten. Hierbei muss jedoch berücksichtigt werden, dass Ungenauigkeiten für das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors sowohl aus der Elektrotechnik für die Antriebsdrehmomentberechnung des Antriebsmotors als auch aus der Hydraulik für den ermittelten Lastdruck auftreten können.
Bei einem als geschaltete Reluktanzmotor (Switched Reluctance Motor) ausgebildeten Antriebsmotor der Hydraulikpumpe können Abweichungen von +/- 5% für das Antriebsdrehmoment auftreten. Bei einem als Asynchronmotor ausgebildeten Antriebsmotor der Hydraulikpumpe können Abweichungen von +/- 15% für das Antriebsdrehmoment auftreten. Im Hebenbetrieb stellt die aktuelle Hebengeschwindigkeit eine Einflussgröße auf den mittels des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors ermittelten Lastdruck dar. Zwischen geringer Hebengeschwindigkeit und hoher Hebengeschwindigkeit können Abweichungen von +/- 5bar auftreten, bezogen auf den Betriebszustand Leerheben mit einem Lastdruck von beispielsweise 15bar ergeben sich daher Abweichungen von +/-33%, bezogen auf den Betriebszustand Heben mit Nennlast mit einem Lastdruck von beispielsweise 200bar ergeben sich daher Abweichungen von +/- 2,5%. Im Hebenbetrieb stellt weiterhin die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit eine Einflussgröße auf den mittels des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors ermittelten Lastdruck dar. So können beispielsweise zwischen kaltem und warmem Hubantrieb Abweichungen von +/- 5bar auftreten, bezogen auf den Betriebszustand Leerheben mit einem Lastdruck von beispielsweise 15bar ergeben sich daher Abweichungen von +/- 33%, bezogen auf den Betriebszustand Heben mit Nennlast mit einem Lastdruck von beispielsweise 200bar ergeben sich daher Abweichungen von +/- 2,5%. Zudem stellt die Beladung eines Filterelements in der den Hubantrieb aufweisenden Hydraulikanlage eine Einflussgröße auf den mittels des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors ermittelten Lastdruck dar. So können zwischen einem leeren und einem vollen Filterelement bzw. dessen Bypassbetrieb Abweichungen von +/- 3,5bar auftreten, bezogen auf den Betriebszustand Leerheben mit einem Lastdruck von beispielsweise 15bar ergeben sich daher Abweichungen von +/- 25%, bezogen auf den Betriebszustand Heben mit Nennlast mit einem Lastdruck von beispielsweise 200bar ergeben sich daher Abweichungen von +/- 2%. Folglich kann bei den oben genannten Einflussgrößen die Abweichung des berechneten Antriebsdrehmoments beim Leerheben bis zu +/-100% betragen und beim Heben mit Nennlast bis zu +/-12%. Wird von der Hydraulikpumpe neben dem Hubantrieb noch ein weiterer Verbraucher, beispielsweise eine hydraulische Lenkungseinrichtung, mit Druckmittel versorgt, kommt der Einfluss des Lenkdruckes der Lenkungseinrichtung auf das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors noch hinzu. Der Lenkdruck kann je nach Stellung der gelenkten Räder bis zu einem Einschlagwinkel von 45° im Bereich von 25bar bis 60bar betragen, beim Lenken gegen einen mechanischen Anschlag bis zu 150bar betragen und beim Lenken gegen ein Hindernis bis zu 200bar betragen. Um aus dem berechneten Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotor somit mit hinreichender Genauigkeit auf den aktuellen Lastdruck des Hubantriebs schließen zu können und den mit dem Hublastsensor gemessenen Lastdruck anhand des berechneten Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors abgleichen zu können, müssten daher die oben genannten Einflussgrößen auf das berechnete Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors, beispielsweise Hebengeschwindigkeit des Hubantriebs, Viskosität des Druckmittels, Beladung eines Filterelements, Betriebszustand einer hydraulischen Lenkungseinrichtung, gemessen und erfasst werden. Dies ist jedoch äußert aufwändig, so dass die Überwachung des Hublastsensors anhand des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden elektrischen Antriebsmotors, zu einem hohen Aufwand führt, wenn die Überwachung entsprechend genau durchgeführt werden soll.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, mit dem mit geringem Bauaufwand eine Überwachung des Hublastsensors ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Überwachung des Hublastsensors des Hubantriebs der Drucksensor des Druckspeichers verwendet wird. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin, bei einer Hydraulikanlage, bei der ein Druckspeicher zur Versorgung eines weiteren Verbrauchers, beispielsweise einer hydraulischen Lenkungsvorrichtung, vorgesehen ist, wobei der Druck im Druckspeicher mittels eines Drucksensors erfasst wird, den bereits vorhandenen Drucksensor des Druckspeichers zu verwenden, um den Hublastsensors des Hubantriebs zu überwachen. Für die Überwachung des Hublastsensors wird somit der bereits vorhandene Drucksensor des Druckspeichers verwendet. Dies ermöglicht eine relativ genaue Überwachung des Hublastsensors. Zudem ist kein zweiter redundanter Hublastsensor erforderlich, so dass die Überwachung des Hublastsensors mit dem vorhandenen Drucksensor des Druckspeichers keinen zusätzlichen Bauraumbedarf benötigt und nur geringe zusätzliche Herstellkosten verursacht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird im Hebenbetrieb des Hubantriebs ein Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt und wird mit dem von dem Drucksensor gemessenen Druck des Druckspeichers der Lastdruck des Hubantriebs ermittelt und/oder wird mit dem von dem Drucksensor gemessenen Druck des Druckspeichers eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdruckes durchgeführt. Mit dem bereits vorhandenen Drucksensor des Druckspeichers kann auch der Lastdruck des Hubantriebs ermittelt werden. Da sowohl der Hubantrieb im Hebenbetrieb als auch der Druckspeicher im Ladebetrieb von der Hydraulikpumpe mit Druckmittel versorgt werden, ist für die Überwachung des Hublastsensors nur als wesentlicher Punkt erforderlich, parallel zum Hebenbetrieb des Hubantriebs einen Ladebetrieb des Druckspeichers durchzuführen. Dann liefern der Hublastsensor den Lastdruck des Hubantriebs und der Drucksensor des Druckspeichers ebenfalls ein Drucksignal, das zur Überwachung des Hublastsensors und dessen Lastdrucksignal verwendet werden kann. Dadurch dass parallel zu einem Hebenbetrieb des Hubantriebs ein Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt wird, kann mit dem Hublastsensor der Lastdruck des Hubantriebs gemessen werden und von dem Drucksensor des Druckspeichers je nach Betriebsfall ebenfalls der Lastdruck des Hubantriebs ermittelt werden und damit mit dem Drucksignal des Drucksensors des Druckspeichers der Hublastsensor abgeglichen werden oder über das von dem Drucksensor gelieferte Drucksignal des Druckspeichers eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdrucks durchgeführt werden.
Der Druckspeicher wird vorteilhafter zwischen einem unteren Ladedruck und einem oberen Ladedruck betrieben, wobei bei Erreichen des unteren Ladedrucks ein Ladebetrieb begonnen wird, in dem der Druckspeicher von der Hydraulikpumpe aufgeladen wird, und bei Erreichen des oberen Ladedrucks der Ladebetrieb beendet wird. Der Drucksensor des Druckspeichers ist hierbei vorrangig dazu vorgesehen, den unteren und oberen Ladedruck und somit die Ladegrenzen des Druckspeichers zu erfassen, um bei Erreichen des unteren Ladedrucks den Druckspeicher durch einen Ladebetrieb mit Druckmittel aufzuladen, und bei Erreichen des oberen Ladedrucks den Ladebetrieb des Druckspeichers zu beenden. Für die erfindungsgemäße Überwachung des Hublastsensors mit dem Drucksensor des Druckspeichers weist bevorzugt der Druckspeicher eine steigende Kennlinie (Drück über Nutzvolumen) auf. Der Druckspeicher weist bevorzugt einen unteren Ladedruck von 60bar und einen oberen Ladedruck von 160bar auf.
In einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs von dem Hublastsensor ein Lastdruckwert gemessen wird, der zwischen dem unteren Ladedruck und dem oberen Ladedruck des Druckspeichers ist, und bei dem der aktuelle von dem Drucksensor gemessene Druck des Druckspeichers kleiner als der gemessene Lastdruckwert ist, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Ladebetrieb des Druckspeicher auf einen Druck größer als der Lastdruckwert durchgeführt, und bei einem Zeitpunkt, bei dem sich das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors verändert, wird der von dem Hublastsensor gemessenen Lastdruck mit dem zu dem Zeitpunkt gemessenen Druck des Drucksensors abgeglichen. In einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs der Hublastsensor einen Lastdruck zwischen dem unteren Ladedruck und dem oberen Ladedruck des Druckspeichers misst und der Drucksensor einen aktuellen Druck des Druckspeichers misst, der geringer als der gemessenen Lastdruck des Hubantriebs ist, wird somit zur Überwachung des Hublastsensors ein Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt, bei dem der Druck des Druckspeichers auf einen Druck größer als der gemessene Lastdruck aufgeladen wird. Die Überwachungsstrategie ist hierbei, den Zeitpunkt, an dem sich das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors ändert, als Triggerpunkt zu erfassen. Zu diesem Zeitpunkt schneidet und übersteigt der im Ladebetrieb ansteigende, bevorzugt linear ansteigende, Druck des Druckspeichers den Lastdruck des Hubantriebs und wird für die Belastung und somit das erforderliche Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors führend. Zu dem Zeitpunkt, an dem sich das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors ändert, liefert somit der Drucksensor des Druckspeichers ebenfalls den Lastdruck des Hubantriebs und es kann ein Abgleich des Drucksignals des Hublastsensors mit dem Drucksignal des Drucksensors gemäß einer Soll-Ist-Abfrage durchgeführt werden wie folgt: $p (Hublastsensor) = p (Drucksensor),$
wobei p jeweils der mit dem entsprechenden Sensor gemessene Druck ist.
Nach dem Erfassen des oben genannten Triggerpunktes kann der Ladebetrieb des Druckspeichers wieder beendet werden.
Sofern sich bei dem oben genannten Betriebsfall das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors nicht erwartungsgemäß verändern, wird ein Fehler des Hublastsensors ermittelt. Durch das Ausbleiben der in dem genannten oben genannten Betriebsfall zu erwartenden Änderung des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors kann darauf geschlossen werden, dass der Hublastsensor keinen korrekten Lastdruck erfasst und somit eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdrucks erfolgen und als Ergebnis ein Fehler des Hublastsensors ermittelt werden.
Diese Überwachungsstrategie des Hublastsensors kann beispielsweise bei einem gemessenen Lastdruck von 100bar erfolgen, der zwischen den Ladegrenzen des Druckspeichers von 60bar und 160bar ist. Ein Lastdruck von 100bar entspricht in der Regel bei einem Flurförderzeug dem Hebenbetrieb im Druckbereich mit 50% Nennlast, bei dem bekannte Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme beginnen, mit entsprechenden Maßnahmen in das Flurförderzeug einzugreifen. Die Überwachung des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdruckes, bei dem der Eingriff mit bekannten Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme beginnt, ist für die sichere Funktion der Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme sinnvoll.
Diese Überwachungsstrategie des Hublastsensors kann beispielsweise bei einem gemessenen Lastdruck von 150bar erfolgen, der zwischen den Ladegrenzen des Druckspeichers von 60bar und 160bar ist. Ein Lastdruck von 150bar entspricht in der Regel bei einem Flurförderzeug dem Hebenbetrieb im Druckbereich mit 80% Nennlast, bei dem bekannte Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme mit voller Funktionalität in das Flurförderzeug einzugreifen. Die Überwachung des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdruckes, bei dem der volle Eingriff mit bekannten Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme erfolgt, ist für die sichere Funktion der Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme ebenfalls sinnvoll.
In einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs von dem Hublastsensor ein Lastdruckwert gemessen wird, der zwischen dem unteren Ladedruck und dem oberen Ladedruck des Druckspeichers ist, und bei dem der aktuelle von dem Drucksensor gemessene Druck des Druckspeichers größer als der gemessene Lastdruckwert ist, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Schritt der Hebenbetrieb ohne Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt und wird in einem zweiten Schritt der Hebenbetrieb mit einem Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt, und es wird eine Änderung des sich im ersten Schritt und im zweiten Schritt einstellenden Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors ermittelt und es wird aus der Änderung des Antriebsdrehmoments eine Druckdifferenz ermittelt, und es wird der von dem Hublastsensor gemessene Lastdruck mit der Differenz aus dem gemessenen Druck des Drucksensors und der ermittelten Druckdifferenz abgeglichen. In einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs der Hublastsensor einen Lastdruck zwischen dem unteren Ladedruck und dem oberen Ladedruck des Druckspeichers misst und der Drucksensor einen aktuellen Druck des Druckspeichers misst, der höher als der gemessenen Lastdruck des Hubantriebs ist, wird zunächst in einem ersten Schritt der Hebenbetrieb ohne einen Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt und anschließend (in direktem Anschluss an den ersten Schritt) zur Überwachung des Hublastsensors in einem zweiten Schritt der Hebenbetrieb mit einem Ladebetrieb des Druckspeichers auf dem gegenüber dem Lastdruck des Hubantriebs höheren Druckniveau des Druckspeichers durchgeführt. Die Überwachungsstrategie ist hierbei, die Änderung des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors zwischen den beiden Schritten zu ermitteln und daraus eine Druckdifferenz Δp zu ermitteln. In dem ersten Schritt ist der Lastdruck des Hubantriebs für die Belastung und somit das erforderliche Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors führend. In dem zweiten Schritt ist der gegenüber dem Lastdruck des Hubantriebs höhere Druck des Druckspeichers für die Belastung und somit das erforderliche Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors führend. In dem zweiten Schritt (Heben mit Ladebetrieb des Druckspeichers) ist somit das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors höher als im ersten Schritt (Hebenbetrieb ohne Ladebetrieb des Druckspeichers). Aus der ermittelten Änderung des Antriebsdrehmoments und der daraus ermittelten Druckdifferenz Δp kann dann aus dem während bzw. am Anfang oder am Ende des zweiten Schrittes ermittelten Drucksignal des Drucksensors des Druckspeichers auf den Lastdruck des Hubantriebs zurückgerechnet werden und es kann ein Abgleich des Drucksignals des Hublastsensors mit dem Drucksignal des Drucksensors gemäß einer Soll-Ist-Abfrage durchgeführt werden wie folgt: $p (Hublastsensor) = p (Drucksensor) minus Δ p$
wobei p jeweils der mit dem entsprechenden Sensor gemessene Druck ist und Δp die aus der Änderung des Antriebsdrehmoments des Antriebsmotors ermittelte Druckdifferenz.
Hierbei wird bevorzugt der erste Schritt für eine Zeitdauer von kleiner 1 Sekunde, insbesondere für eine Zeitdauer von 0,5 Sekunden, durchgeführt.
Weiterhin wird hierbei bevorzugt der zweite Schritt für eine Zeitdauer von kleiner 1 Sekunde, insbesondere für eine Zeitdauer von 0,5 Sekunden, durchgeführt. Da in dem ersten Schritt und in dem zweiten Schritt nur jeweils das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors zu ermitteln ist, um die Änderung des Antriebsdrehmoments zu ermitteln, reichen hierfür kurze Zeitspannen aus. Dadurch erfolgt nur ein kurzzeitiger Ladebetrieb des Druckspeichers in dem zweiten Schritt, um unnötigen Energieverbrauch für das Speicherladen auf dem hohen Druckniveau zu minimieren.
Diese Überwachungsstrategie des Hublastsensors kann beispielsweise bei einem gemessenen Lastdruck von 100bar erfolgen, der zwischen den Ladegrenzen des Druckspeichers von 60bar und 160bar ist und bei dem bekannte Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme beginnen, mit entsprechenden Maßnahmen in das Flurförderzeug einzugreifen. Diese Überwachungsstrategie des Hublastsensors kann ebenfalls bei einem gemessenen Lastdruck von 150bar erfolgen, der zwischen den Ladegrenzen des Druckspeichers von 60bar und 160bar ist und bei dem bekannte Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme mit voller Funktionalität in das Flurförderzeug einzugreifen.
In einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs von dem Hublastsensor ein Lastdruckwert gemessen wird, der größer als der obere Ladedruck des Druckspeichers ist, beispielsweise ein Lastdruck von 200bar, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Ladebetrieb des Druckspeicher bis auf den oberen Ladedruck des Druckspeichers durchgeführt, beispielsweise 160bar, und es wird überwacht, ob sich das Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors verändert. In einem Betriebsfall, bei dem der Lastdruck höher als der obere Ladedruck des Druckspeichers ist, ist der höhere Lastdruck des Hubantriebs für die Belastung und somit das erforderliche Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors führend, auch wenn parallel zu Hebenbetrieb ein Ladebetrieb des Druckspeichers bis auf den oberen Ladedruck erfolgt. Bei einem derartigen Betriebsfall, bei dem der Hublastsensor einen Lastdruck misst, der höher als der obere Ladedruck des Druckspeichers ist, darf somit bei korrekter Funktion des Hublastsensors keine Änderung des Antriebsdrehmoments des Antriebsmotors auftreten. Sofern bei dem oben genannten Betriebsfall jedoch eine unerwartete Änderung des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors auftreten sollte, kann auf einen Fehler des Hublastsensors geschlossen werden. Durch die in diesem Betriebsfall erfolgende Überwachung des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors kann somit eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdrucks erfolgen.
In einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs von dem Hublastsensor ein Lastdruckwert gemessen wird, der kleiner als der untere Ladedruck des Druckspeichers ist, wird gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung der von dem Hublastsensor gemessene Lastdruck anhand des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors überwacht. Bei einem mit dem Hublastsensor gemessenen Lastdruck von beispielsweise 20bar, der beispielsweises im Hebenbetrieb ohne auf einem Lastaufnahmemittel aufliegenden Last auftritt, treten zwar die eingangs genannten Abweichungen von bis +/-100% auf, so dass aus dem berechneten Antriebsdrehmoment eine Überwachung des Hublastsensors mit einer hohen Fehlertoleranz von 40bar erfolgt (gemessene 20bar mit dem Hublastsensor plus 100% Abweichung), da bei derartig geringen Lastdrücken des Hubantriebs jedoch die Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme noch nicht eingreifen, kann eine derartige ungenaue Überwachung des Hublastsensors über das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe in diesen Betriebsfällen jedoch toleriert werden. In derartigen Betriebszuständen kann mit der Überwachung des Hublastsensors anhand des Antriebsdrehmoments des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors somit eine einfache Plausibiltätskontrolle des Signals des Hublastsensors erfolgen.
Mit der Erfindung werden eine Reihe von Vorteilen erzielt:

Für die Überwachung des Hublastsensors wird der bereits für die Funktionalität (Ladebetrieb) des Druckspeichers vorhandene Drucksensor verwendet, so dass kein zweiter Hublastsensor erforderlich ist. Dadurch wird kein zusätzlicher Bauraumbedarf für einen zweiten Hublastsensor benötigt und es entstehen nur geringe zusätzliche Herstellkosten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Überwachung des Hublastsensors und die Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor gemessenen Lastdruckes mit geringem Energieaufwand durchgeführt, da ein Laden des Druckspeichers für die Überwachung des Hublastsensors nur durchgeführt und initiiert wird, wenn der Hublastsensor einen hohen Lastdruck misst. Bei geringen von dem Hublastsensor gemessenen Lastdrücken, beispielsweise im Hebebetrieb ohne auf einem Lastaufnahmemittel aufliegender Last und bei hohem Volumenstrombedarf, wird für die Überwachung des Hublastsensors kein Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt, bei dem die Hydraulikpumpe gegen den höheren Speicherladedruck fördern müsste.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt

1 einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine,
2 einen vereinfachten Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine,
3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem ersten Betriebsfall,
4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem zweiten Betriebsfall und
5 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem dritten Betriebsfall.

In den 1 und 2 ist jeweils ein Schaltplan einer Hydraulikanlage 1 einer erfindungsgemäßen mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Flurförderzeugs, dargestellt. Das Flurförderzeug ist beispielsweise als Gegengewichtsgabelstaplers ausgebildet.
Das Flurförderzeug ist bevorzugt als batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug ausgebildet.
Die Hydraulikanlage 1 der Arbeitsmaschine umfasst eine Arbeitshydraulik 2 und eine hydraulische Lenkungseinrichtung 3.
Die Arbeitshydraulik 2 umfasst einen oder mehrere hydraulische Verbraucher 5, zu deren Versorgung mit Druckmittel eine Hydraulikpumpe 6 vorgesehen ist, die von einem Antriebsmotor 7 angetrieben ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor 7 als elektrischer Antriebsmotor ausgebildet.
Die Hydraulikpumpe 6 ist im offenen Kreislauf betrieben und saugt Druckmittel über eine Ansaugleitung 8 aus einem Behälter 9 an und fördert das Druckmittel in eine Förderleitung 10. Die Förderleitung 10 ist an einen Anschluss P eines Steuerventilblocks 11 angeschlossen, in dem die Steuerventile zur Betätigung der Verbraucher 5 angeordnet sind. Der Anschluss P steht in dem Steuerventilblock 11 mit einer Zulaufleitung 12 in Verbindung, an die mittels einer Förderzweigleitung 12a ein als Steuerwegeventil ausgebildetes Steuerventil 13 zur Steuerung des Verbrauchers 5 der Arbeitshydraulik 2 angeschlossen ist. Ein Anschluss T des Steuerventilblocks 11, an den eine zu dem Behälter 9 geführte Tankleitung 14 angeschlossen ist, steht in dem Steuerventilblock 11 mit einer Behälterleitung 15 in Verbindung, an die mittels einer Behälterzweigleitung 15a das Steuerventil 13 angeschlossen ist. Das Steuerventil 13 ist als Load-Sensing-Wegeventil ausgebildet, wobei bei einer Ansteuerung des Steuerventils 13 und somit einer Betätigung des Verbrauchers 5 der Lastdruck des Verbrauchers 5 über eine Lastdruckzweigleitung 16a in eine Lastdruckmeldeleitung 16 der Arbeitshydraulik 2 gemeldet wird.
Das Steuerventil 13 ist elektro-hydraulisch betätigbar. Hierzu sind zur Betätigung des Steuerwegeventils 13 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 17a, 17b vorgesehen. Die Vorsteuerventile 17a, 17b sind beispielsweise als mittels eines Proportionalmagneten betätigbare Druckminderventile ausgebildet. Die Vorsteuerventile 17a, 17b stehen eingangsseitig zur Versorgung mit einem Steuerdruck mittels einer Steuerdruckzweigleitung 18a mit einer Steuerdruckleitung 18 des Steuerventilblocks 11 in Verbindung. Bei einer Betätigung erzeugen die Vorsteuerventile 17a, 17b aus dem in der Steuerdruckleitung 18 anstehenden Steuerdruck einen Betätigungsdruck, der das Steuerventil 13 in eine entsprechende Steuerstellung zur Betätigung des Verbrauchers 5 beaufschlagt.
In dem dargestellten Ausschnitt des Steuerventilblocks 11 ist lediglich ein Steuerventil 13 dargestellt. Es versteht sich, dass der Steuerventilblock 11 weitere als Steuerwegeventile ausgebildete Steuerventile zur Steuerung weiterer Verbraucher der Arbeitshydraulik 2 enthalten kann, die entsprechend mittels jeweils einer Förderzweigleitung an die Zulaufleitung 12, mittels einer Behälterzweigleitung an die Behälterleitung 15 sowie mittels einer Lastdruckzweigleitung an die Lastdruckmeldeleitung 16 angeschlossen sind sowie mittels elektrisch betätigbarer Vorsteuerventile, die eingangsseitig an die Steuerdruckleitung 18 angeschlossen sind, betätigbar sind.
Das Steuerventil 13 steuert einen als Hubantrieb HA ausgebildeten Verbraucher 5, mit dem eine Last L, die auf einem Lastaufnahmemittel LM, beispielsweise einer Lastgabel aufliegt, angehoben und abgesenkt werden kann. An eine von dem Steuerventil 13 zu dem Hubantrieb HA geführte Hubleitung 19 ist ein Hublastsensor S1 angeschlossen, mit dem der in der Hubleitung 19 anstehende Lastdruck des Hubantriebs HA gemessen wird. Der Hublastsensor S1 steht mit einer elektronischen Steuereinrichtung 65 in Verbindung.
Die Lastdruckmeldeleitung 16 ist an eine Förderstromregeleinrichtung 20 des Steuerventilblocks 11 geführt. Die Förderstromregeleinrichtung 20 ist als Eingangsdruckwaage ausgebildet, die in einer die Zulaufleitung 12 mit der Behälterleitung 15 verbindenden Verbindungsleitung 21 angeordnet ist. Die Eingangsdruckwaage ist hierbei in Richtung einer Sperrstellung von dem in der Lastdruckmeldeleitung 16 anstehenden Lastdruck der Verbraucher und einer Feder 22 beaufschlagbar. In Richtung einer Durchflussstellung ist die Eingangsdruckwaage von dem in der Zulaufleitung 12 anstehenden Förderdruck beaufschlagbar.
Der Steuerventilblock 11 weist zur Freigabe der Steuerventile 13 und der entsprechenden Bewegungen der Verbraucher 5 ein Freigabeventil 23 auf. Das Freigabeventil 23 steuert die Steuerdruckversorgungsleitung 18 und die Lastdruckmeldeleitung 16 an und ist elektrisch betätigbar.
Die hydraulische Lenkungseinrichtung 3 umfasst einen hydraulischen Lenkzylinder 25, der mittels eines Lenkventils 26 betätigbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lenkungseinrichtung 3 als rein hydraulische Lenkungseinrichtung ausgebildet, bei der das Lenkventil 26 mechanisch betätigt ist. Das Lenkventil 26 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Lenkorbitrol ausgebildet, das zur mechanischen Betätigung mit einem Lenkbetätigungsorgan 27, beispielsweise einem Lenkrad, in mechanischer Wirkverbindung steht. Das Lenkventil 26 steht zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Zulaufleitung 28 in Verbindung. Ein Ausgang des Lenkventils 26 ist an eine zu dem Behälter 9 geführte Ablaufleitung 29 angeschlossen. Alternativ kann die Lenkungseinrichtung 3 als elektro-hydraulisch Lenkungseinrichtung mit einem elektrisch betätigten Lenkventil ausgebildet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine ist zur Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel ein hydraulischer Druckspeicher 50 vorgesehen ist, der zum Laden mit Druckmittel mit der Hydraulikpumpe 6 der Arbeitshydraulik 2 verbindbar ist.
Zum Laden des Druckspeichers 50 ist der Steuerventilblock 11 der Arbeitshydraulik 2 mit einer Speicherladesektion 51 versehen. Die Speicherladesektion 51 weist ein Prioritätsventil 52 auf, das die bevorzugte Versorgung des Druckspeichers 50 mit Druckmittel der Hydraulikpumpe 7 sicherstellt. Das Prioritätsventil 52 ist in der Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 angeordnet und steht eingangsseitig direkt mit der Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 in Verbindung. Das Prioritätsventil 52 ist ausgangsseitig an die zu den Steuerventilen 13 der Arbeitshydraulik 2 geführten Zulaufleitung 12 sowie an eine zu dem Druckspeicher 50 geführten Ladeleitung 53 angeschlossen.
Das Prioritätsventil 52 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet, das eine erste Steuerstellung 52a aufweist, in der die Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 mit der Ladeleitung 53 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 10 mit der Zulaufleitung 12 der Arbeitshydraulik 2 abgesperrt ist, und eine zweite Steuerstellung 52b aufweist, in der die Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 mit der Zulaufleitung 12 der Arbeitshydraulik 2 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 10 mit der Ladeleitung 53 abgesperrt ist. In einer zwischen den Steuerstellungen 52a, 52b ausgebildeten Zwischenstellung, ist die Förderleitung 10 an die Ladeleitung 53 und an die Zulaufleitung 12 angeschlossen.
Das Prioritätsventil 52 ist von dem in der Ladeleitung 53 stromauf eines Ladeventils 55, das in der Ladeleitung 53 angeordnet ist und mittels dem der Ladebetrieb des Druckspeichers 50 gesteuert werden kann, anstehenden Druck in Richtung der zweiten Steuerstellung 52b betätigbar. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 56 vorgesehen, die an die Ladeleitung 53 stromauf des Ladeventils 55 angeschlossen ist und zu einer in Richtung der zweiten Steuerstellung 52b wirkenden Steuerfläche des Prioritätsventils 52 geführt ist. In Richtung der ersten Steuerstellung 52a ist das Prioritätsventil 52 von einer Feder 57 sowie dem in der Ladeleitung 53 stromab des Ladeventils 55 anstehenden Druck betätigbar. Hierzu ist an eine in Richtung der ersten Steuerstellung 52a wirkenden Steuerfläche des Prioritätsventils 52 eine Steuerdruckleitung 58 angeschlossen ist, die mit der Ladeleitung 53 am Ausgang des Ladeventils 55 in Verbindung steht.
Das Ladeventil 55 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als elektrisch ansteuerbares Druckminderventil 60 ausgebildet. Das Druckminderventil 60 ist als 3-Wege-Proportional-Druckminderventil ausgebildet. Das Druckminderventil 60 steht an einem Eingang mit dem zu dem Prioritätsventil 52 geführten Abschnitt der Ladeleitung 53 in Verbindung und an einem Ausgang mit dem zu dem Druckspeicher 50 geführten Abschnitt der Ladeleitung 53. Ein weiterer Ausgang des Druckminderventils ist mittels einer Behälterzweigleitung 15b mit der Behälterleitung 15 verbunden.
Das elektrisch ansteuerbare Druckminderventil 60 steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 65 in Wirkverbindung.
Zur Erfassung des in dem Druckspeicher 50 vorhandenen Druckes ist ein Drucksensor S2 vorgesehen, die mit der elektronischen Steuereinrichtung 65 in Verbindung steht.
Die elektronische Steuereinrichtung 65 steht weiterhin zur Ansteuerung mit dem Ladeventil 55 sowie dem die Hydraulikpumpe 6 antreibenden elektrischen Antriebsmotor 7 in Wirkverbindung, um in Abhängigkeit von dem mittels des Drucksensors S2 erfassten Druck des Druckspeichers 50 das Ladeventil 55 und/oder den die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Elektromotor 7 anzusteuern und den Druckspeicher 50 aufzuladen.
In der Ladeleitung 53 ist stromab des Ladeventils 55 ein in Richtung zum Druckspeicher 50 öffnenden Sperrventil 59 angeordnet. Das Sperrventil 59 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil, beispielsweise federvorgespanntes Rückschlagventil, ausgebildet.
Zur Absicherung eines maximalen Ladedruckes des Druckspeichers 50 ist ein Druckabschneideventil 70, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, vorgesehen, das der Steuerdruckleitung 58 zugeordnet ist. Das Druckabschneideventil 70 verbindet im geöffneten Zustand die Steuerdruckleitung 58 mit der Behälterleitung 15 und ist auf einen Ansprechdruck eingestellt, der dem maximalen Ladedruck des Druckspeichers 50 entspricht.
Zur Versorgung der Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel aus dem Druckspeicher 50 ist die Zulaufleitung 28 der Lenkungseinrichtung 3 an die Ladeleitung 53 zwischen dem Sperrventil 59 und dem Druckspeicher 50 angeschlossen. Die Arbeitsmaschine ist somit mit einer Druckspeicherlenkung versehen, bei der die hydraulische Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel aus dem Druckspeicher 50 versorgt wird.
Der Druckspeicher 50 bildet weiterhin die Steuerdruckquelle 30 zur Vorsteuerung der Steuerventile 13 der Arbeitshydraulik 2. Hierzu ist die Steuerdruckleitung 18 des Steuerventilblocks 11 an die Ladeleitung 53 zwischen dem Sperrventil 59 und dem Druckspeicher 50 angeschlossen.
Die Betätigung der Steuerventile 13 und somit der Verbraucher 5 der Arbeitshydraulik 2 ist mittels eines Betätigungsorgans 80, beispielsweise eines oder mehrerer Joysticks, durch den Fahrer der Arbeitsmaschine möglich. Das von dem Fahrer der Arbeitsmaschine betätigbare Betätigungsorgans 80 steht hierzu mit der elektronischen Steuereinrichtung 65 in Wirkverbindung, die in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans 80 die Vorsteuerventile 17a, 17b zur Betätigung des Steuerventils 13 ansteuert.
Der Druckspeicher 50 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen unteren Ladedruck p_u als untere Ladegrenze von 60bar und einen oberen Ladedruck p_o als obere Ladegrenze von 160bar auf. Der Druckspeicher 50 weist weiterhin bevorzugt eine steigende Kennlinie (Druck über Nutzvolumen) auf.
Sofern von dem Drucksensor S2 ein Druck unter der unteren Ladegrenze p_u erfasst wird, wird von der elektronischen Steuereinrichtung 65 ein Ladebetrieb des Druckspeichers 50 durchgeführt, wozu das Ladeventil 55 entsprechend angesteuert und gegebenenfalls der elektrische Antriebsmotor 7 eingeschaltet wird, um die Hydraulikpumpe 6 anzutreiben. Bei Erreichen der oberen Ladegrenze p_o für den Speicherladedruck, die ebenfalls mittels des Drucksensors S2 gemessen wird, wird von der elektronischen Steuereinrichtung 65 der Ladebetrieb des Druckspeichers 50 beendet.
Wird an dem Betätigungsorgans 80 ein Hebenbetrieb des Hubantriebs HA vorgegeben, steuert die elektronische Steuereinrichtung 65 durch Ansteuerung des Vorsteuerventile17a das Steuerventil 13 in Richtung einer Hebenstellung, in der die Förderzweigleitung 12a mit der Hubleitung 19 verbunden ist, so dass die Hydraulikpumpe 6 den Hubantrieb HA zum Anheben der Last L mit Druckmittel versorgt. Im Hebenbetrieb des Hubantriebs HA wird mit dem Hublastsensor S1 der in der Hubleitung 19 anstehende Lastdruck gemessen.
Die Arbeitsmaschine ist weiterhin mit einem Assistenzsystem und/oder einem Stäbilitätssicherheitssystem ausgestattet, das den mittels des Hublastsensors S1 gemessenen Lastdruck des Hubantriebs HA als Eingangsgröße verarbeitet. Das Assistenzsystem und/oder Stäbilitätssicherheitssystem beginnt bei einem Lastdruck des Hubantriebs HA von beispielsweise 100bar, der bei der Arbeitsmaschine dem Hebenbetrieb im Druckbereich mit 50% Nennlast entspricht, mit entsprechenden Maßnahmen in die Arbeitsmaschine einzugreifen. Das Assistenzsystem und/oder Stäbilitätssicherheitssystem greift bei einem Lastdruck des Hubantriebs HA von beispielsweise 150bar, der bei der Arbeitsmaschine dem Hebenbetrieb im Druckbereich mit 80% Nennlast entspricht, mit voller Funktionalität in die Arbeitsmaschine ein.
Zur Überwachung der Funktionalität des Hublastsensors S1 und des mit dem Hublastsensor S1 gemessenen Lastdrucks des Hubantriebs HA wird erfindungsgemäß der Drucksensor S2 des Druckspeichers 50 verwendet, mit dem der Lastdruck des Hubantriebs HA ermittelt werden kann.
Hierzu wird im Hebenbetrieb des Hubantriebs HA ein paralleler und somit gleichzeitiger Ladebetrieb des Druckspeichers 50 durchgeführt und somit ein Ladebetrieb des Druckspeichers 50 initiiert, um über den von dem Drucksensor S2 gemessenen Druck des Druckspeichers 50 den Lastdruck des Hubantriebs HA zu ermitteln und/oder mit dem von dem Drucksensor S2 gemessenen Druck des Druckspeichers 50 eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor S1 gemessenen Lastdruckes durchzuführen.
In den 3 bis 5 sind Diagramme zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des Hublastsensors S1 dargestellt. In den 3 bis 5 ist jeweils auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate der Druck p und das Antriebsdrehmoment M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 dargestellt. Bei dem Antriebsdrehmoment M handelt es sich um ein berechnetes theoretisches Antriebsdrehmoment des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7, das von der elektronischen Steuereinrichtung 65 berechnet wird, beispielsweise aus den Motorströmen. In den Diagrammen der 3 bis 5 ist jeweils mit durchgezogener Linie der mit dem Hublastsensor S1 gemessene Lastdruck p_LS dargestellt, mit gestrichelter Linie das berechnete Antriebsdrehmoment M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 dargestellt und mit strichpunktierter Linie der mit dem Drucksensor S2 gemessene Ladedruck des Druckspeichers 50 dargestellt.
In dem Diagramm der 3 ist ein Betriebsfall dargestellt, bei dem im Hebenbetrieb mit Last L des Hubantriebs HA von dem Hublastsensor S1 ein Lastdruckwert p_LS gemessen wird, der zwischen dem unteren Ladedruck p_u und dem oberen Ladedruck p_o des Druckspeichers 50 ist, und bei dem der aktuelle (Zeitpunkt to) von dem Drucksensor S2 gemessene Druck des Druckspeichers 50 kleiner als der gemessene Lastdruckwert p_LS ist. Der gemessene Lastdruck p_LS entspricht beispielsweise einer Last L mit einem Lastdruck von 100bar, bei dem das Assistenzsystem und/oder das Stäbilitätssicherheitssystem beginnt, mit entsprechenden Maßnahmen in die Arbeitsmaschine einzugreifen.
Zur Überwachung des Hublastsensors S1 wird parallel zum Hebenbetrieb des Hubantriebs HA kurzzeitig - in der Zeitspanne zwischen to und t2 - ein Ladebetrieb des Druckspeichers 50 auf einen Druck größer als der Lastdruckwert p_LS initiiert. Bei einem Zeitpunkt t1, bei dem sich das Antriebsdrehmoment M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 verändert, nämlich ansteigt, wird der von dem Hublastsensor S1 gemessenen Lastdruck p_LS mit dem zu dem Zeitpunkt t1 gemessenen Druck des Drucksensors S2 abgeglichen. Die Überwachungsstrategie ist hierbei, den Zeitpunkt t1, an dem sich das Antriebsdrehmoment M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 ändert, nämlich ansteigt, als Triggerpunkt TP zu erfassen. Zu diesem Zeitpunkt t1 schneidet und übersteigt der im Ladebetrieb ansteigende, bevorzugt linear ansteigende, Druck des Druckspeichers 50 den Lastdruck p_LS des Hubantriebs HA und wird für die Belastung und somit das erforderliche Antriebsdrehmoment M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 führend. Zu dem Zeitpunkt t1, an dem sich das Antriebsdrehmoment M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 ändert, liefert somit der Drucksensor S2 des Druckspeichers 50 ebenfalls den Lastdruck p_LS des Hubantriebs HA und es kann an dem Zeitpunkt t1 ein Abgleich des Lastdrucksignals p_LS des Hublastsensors S1 mit dem Drucksignal des Drucksensors S2 gemäß einer Soll-Ist-Abfrage durchgeführt werden wie folgt: $p (Hublastsensor S1) = p (Drucksensor S2),$
wobei p jeweils der mit dem entsprechenden Sensor gemessene Druck ist.
Nach dem Erfassen des oben genannten Triggerpunktes zum Zeitpunkt t1 kann der Ladebetrieb des Druckspeichers 50 zum Zeitpunkt t2 wieder beendet werden. In der 3 beginnt daher zum Zeitpunkt to der Ladebetrieb des Druckspeichers 50, beispielsweise bei einem Wert von 60bar, parallel zu dem Hebenbetrieb des Hubantriebs HA und zum Zeitpunkt t2 wird der Ladebetrieb des Druckspeichers 50 beendet, wobei der Ladedruck beispielsweise 120bar beträgt.
Sofern sich bei dem in der 3 dargestellten Betriebsfall das Antriebsdrehmoment M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 nicht erwartungsgemäß verändern sollte, wird ein Fehler des Hublastsensors S1 unterstellt und ermittelt. Durch das Ausbleiben der in diesem Betriebsfall zu erwartenden Änderung des Antriebsdrehmoments M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 kann darauf geschlossen werden, dass der Hublastsensor S1 keinen korrekten Lastdruck p_LS erfasst und somit eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor S1 gemessenen Lastdrucks p_LS erfolgen und als Ergebnis ein Fehler des Hublastsensors S1 ermittelt werden.
Diese Überwachungsstrategie des Hublastsensors S1 kann zudem ebenfalls bei einem gemessenen Lastdruck von beispielsweise 150bar erfolgen, der zwischen den Ladegrenzen des Druckspeichers von 60bar und 160bar ist, sofern weiterhin der aktuelle (Zeitpunkt to) von dem Drucksensor S2 gemessene Druck des Druckspeichers 50 kleiner als der gemessene Lastdruckwert p_LS ist. Der gemessene Lastdruck p_LS beim Heben einer Last L mit einem Lastdruck von 150bar entspricht einem Wert, bei dem das Assistenzsystem und/oder das Stäbilitätssicherheitssystem mit voller Funktionalität in die Arbeitsmaschine einzugreifen.
In dem Diagramm der 4 ist ein Betriebsfall dargestellt, bei dem im Hebenbetrieb mit Last L des Hubantriebs HA von dem Hublastsensor S1 ein Lastdruckwert p_LS gemessen wird, der zwischen dem unteren Ladedruck p_u und dem oberen Ladedruck p_o des Druckspeichers 50 ist, und bei dem der aktuelle (Zeitpunkt to) von dem Drucksensor S2 gemessene Druck des Druckspeichers 50 größer als der gemessene Lastdruckwert p_LS ist. Der gemessene Lastdruck p_LS entspricht beispielsweise einer Last L mit einem Lastdruck von 100bar. Der aktuelle Druck des Druckspeichers 50 beträgt beispielsweise 130bar.
Zur Überwachung des Hublastsensors S1 wird in einem ersten Schritt zwischen den Zeitpunkten to und t1 der Hebenbetrieb des Hubantriebs HA ohne Ladebetrieb des Druckspeichers 50 durchgeführt und anschließend in einem zweiten Schritt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 der Hebenbetrieb des Hubantriebs HA mit einem Ladebetrieb des Druckspeichers 50 durchgeführt. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird somit parallel zum Hebenbetrieb des Hubantriebs HA kurzzeitig ein Ladebetrieb des Druckspeichers 50 auf dem gegenüber dem Lastdruck p_LS erhöhten Druckniveau initiiert. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten to und t1 beträgt beispielsweise 0,5 Sekunden. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 ist ebenfalls kurz und beträgt beispielsweise ebenfalls 0,5 Sekunden. Im ersten Schritt stellt sich ein niedrigeres Antriebsdrehmoment M1 aufgrund des geringeren Pumpendruckniveaus (p_LS ) ein und im zweiten Schritt ein höheres Antriebsdrehmoment M2 aufgrund des höheren Pumpendruckniveaus (Ladedruck des Druckspeichers 50) ein. Die Überwachungsstrategie ist hierbei, eine Änderung ΔM des sich im ersten Schritt und im zweiten Schritt einstellenden Antriebsdrehmoments (M2-M1) des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 zu ermitteln und aus der Änderung des Antriebsdrehmoments ΔM eine Druckdifferenz Δp zu ermitteln und auf den Lastdruck p_LS zurückzurechnen. Hierzu wird der von dem Hublastsensor S1 gemessenen Lastdruck p_LS mit der Differenz aus dem gemessenen Druck des Drucksensors S2 und der ermittelten Druckdifferenz Δp abgeglichen. Die Änderung ΔM des Antriebsdrehmoments des Antriebsmotors 7 kann beispielsweise direkt beim Übergang vom ersten Schritt in den zweiten Schritt ermittelt werden, da hier das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors 7 vom niedrigeren Wert M1 auf den höheren Wert M2 springt. Aus der ermittelten Änderung des Antriebsdrehmoments ΔM und der daraus ermittelten Druckdifferenz Δp kann aus dem während bzw. am Anfang oder am Ende des zweiten Schrittes (t1 bis t2) ermittelten Drucksignal des Drucksensors S2 des Druckspeichers 50 auf den Lastdruck p_LS des Hubantriebs HA zurückgerechnet werden und es kann ein Abgleich des Drucksignals des Hublastsensors S1 mit dem Drucksignal des Drucksensors S2 gemäß einer Soll-Ist-Abfrage durchgeführt werden wie folgt: $p (Hublastsensor S1) = p (Drucksensor S2) minus Δ p$
wobei p jeweils der mit dem entsprechenden Sensor gemessene Druck ist und Δp die aus der Änderung des Antriebsdrehmoments ΔM des Antriebsmotors 7 ermittelte Druckdifferenz.
In dem Diagramm der 5 ist ein Betriebsfall dargestellt, bei dem im Hebenbetrieb mit Last L des Hubantriebs HA von dem Hublastsensor S1 ein Lastdruckwert p_LS gemessen wird, der größer als der obere Ladedruck p₀ des Druckspeichers 50 ist, beispielsweise ein Lastdruck von 200bar. Aufgrund des hohen Lastdruckes p_LS ergibt sich ein hohes Antriebsdrehmoment M3.
Zur Überwachung des Hublastsensors S1 wird parallel zum Hebenbetrieb des Hubantriebs HA zwischen den Zeitpunkten to und t1 ein Ladebetrieb des Druckspeichers 50 bis auf den oberen Ladedruck p_o des Druckspeichers 50 von beispielsweise 160bar initiiert. Die Überwachungsstrategie ist hierbei, zu überwachen, ob sich das Antriebsdrehmoment M3 des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 während des Ladebetriebs des Druckspeichers 50 in der Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten to und t1 verändert. In einem Betriebsfall, bei dem der Lastdruck p_LS höher als der obere Ladedruck p_o des Druckspeichers 50 ist, ist der höhere Lastdruck p_LS des Hubantriebs HA für die Belastung und somit das erforderliche Antriebsdrehmoment M3 des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 führend, auch wenn parallel zum Hebenbetrieb ein Laden des Druckspeichers 50 bis auf den oberen Ladedruck p_o erfolgt. Bei einem derartigen Betriebsfall, bei dem der Hublastsensor S1 einen Lastdruck p_LS misst, der höher als der obere Ladedruck p_o des Druckspeichers 50 ist, darf somit bei korrekter Funktion des Hublastsensors S1 keine Änderung des Antriebsdrehmoments M3 des Antriebsmotors 7 auftreten, auch wenn ein Ladebetrieb des Druckspeichers 50 bis auf den oberen Ladedruck p_o durchgeführt wird. Sofern bei dem Betriebsfall der 5 jedoch eine unerwartete Änderung des Antriebsdrehmoments M3 des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 auftritt, kann auf einen Fehler des Hublastsensors S1 geschlossen werden. Durch die in diesem Betriebsfall erfolgende Überwachung des Antriebsdrehmoments M3 des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 kann somit eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor S1 gemessenen Lastdrucks p_LS erfolgen.
In einem nicht näher durch ein Diagramm dargestellten Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb ohne Last L des Hubantriebs HA von dem Hublastsensor S1 ein Lastdruckwert p_LS gemessen wird, beispielsweise ein Lastdruck p_LS von 20bar, der kleiner als der untere Ladedruck p_u des Druckspeichers 50 ist, wird zur Überwachung des Hublastsensors S1 der von dem Hublastsensor S1 gemessene Lastdruck p_LS anhand des berechneten Antriebsdrehmoments M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 überwacht. Bei einem mit dem Hublastsensor S1 gemessenen Lastdruck p_LS von beispielsweise 20bar, der beispielsweises im Hebenbetrieb des Hubantriebs HA ohne auf einem Lastaufnahmemittel LM aufliegende Last L auftritt, treten zwar die eingangs genannten Abweichungen von bis +/-100% auf, so dass aus dem berechneten Antriebsdrehmoment M des Antriebsmotors 7 eine Überwachung des Hublastsensors S1 mit einer hohen Fehlertoleranz von 40bar erfolgt (gemessene 20bar mit dem Hublastsensor S1 plus 100% Abweichung), da bei derartig geringen Lastdrücken p_LS des Hubantriebs HA jedoch die Assistenzsysteme und/oder Stäbilitätssicherheitssysteme noch nicht eingreifen, kann eine derartige ungenaue Überwachung des Hublastsensors S1 über das berechnete Antriebsdrehmoment M des Antriebsmotors 7 der Hydraulikpumpe 6 in diesen Betriebsfällen jedoch toleriert werden. In derartigen Betriebszuständen kann mit der Überwachung des Hublastsensors S1 anhand des berechneten Antriebsdrehmoments M des die Hydraulikpumpe 6 antreibenden Antriebsmotors 7 somit eine einfache Plausibiltätskontrolle des Signals des Hublastsensors S1 erfolgen.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Hublastsensors (S1), mit dem der Lastdruck (p_LS) in einem Hubantrieb (HA) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, gemessen wird, wobei der Hubantrieb (HA) von einer Hydraulikpumpe (6) mit Druckmittel versorgt wird, die von einem Antriebsmotor (7), insbesondere einem elektrischen Antriebsmotor, angetrieben wird, und wobei ein weiterer Verbraucher, insbesondere eine hydraulische Lenkungseinrichtung (3), von einem hydraulischen Druckspeicher (50) mit Druckmittel versorgt wird, wobei der Druckspeicher (50) zum Laden mit Druckmittel mit der Hydraulikpumpe (6) verbunden wird, wobei der Druck des Druckspeichers (50) von einem Drucksensor (S2) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung des Hublastsensors (S1) des Hubantriebs (HA) der Drucksensor (S2) des Druckspeichers (50) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hebenbetrieb des Hubantriebs (HA) ein Ladebetrieb des Druckspeichers (50) durchgeführt wird und mit dem von dem Drucksensor (S2) gemessenen Druck des Druckspeichers (50) der Lastdruck (p_LS) des Hubantriebs (HA) ermittelt wird und/oder mit dem von dem Drucksensor (S2) gemessenen Druck des Druckspeichers (50) eine Plausibiltätskontrolle des von dem Hublastsensor (S1) gemessenen Lastdruckes (p_LS) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (50) zwischen einem unteren Ladedruck (p_u) und einem oberen Ladedruck (p_o) betrieben wird, wobei bei Erreichen des unteren Ladedrucks (p_u) ein Ladebetrieb begonnen wird, in dem der Druckspeicher (50) von der Hydraulikpumpe (6) mit Druckmittel aufgeladen wird, und bei Erreichen des oberen Ladedrucks (p_o) der Ladebetrieb beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs (HA) von dem Hublastsensor (S1) ein Lastdruckwert (p_LS) gemessen wird, der zwischen dem unteren Ladedruck (p_u) und dem oberen Ladedruck (p_o) des Druckspeichers (50) ist, und bei dem der aktuelle von dem Drucksensor (S2) gemessene Druck des Druckspeichers (50) kleiner als der gemessene Lastdruckwert (p_LS) ist, der Ladebetrieb des Druckspeicher (50) auf einen Druck größer als der Lastdruckwert (p_LS) durchgeführt wird, und bei einem Zeitpunkt (t1), bei dem sich das Antriebsdrehmoment (M) des die Hydraulikpumpe (6) antreibenden Antriebsmotors (7) verändert, der von dem Hublastsensor (S1) gemessenen Lastdruck (p_LS) mit dem zu dem Zeitpunkt (t1) gemessenen Druck des Drucksensors (S2) abgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass sich das Antriebsdrehmoment (M) des die Hydraulikpumpe (6) antreibenden Antriebsmotors (7) nicht verändert, ein Fehler des Hublastsensors (S1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs (HA) von dem Hublastsensor (S1) ein Lastdruckwert (p_LS) gemessen wird, der zwischen dem unteren Ladedruck (p_u) und dem oberen Ladedruck (p_o) des Druckspeichers (50) ist, und bei dem der aktuelle von dem Drucksensor (S2) gemessene Druck des Druckspeichers (50) größer als der gemessene Lastdruckwert (p_LS) ist, in einem ersten Schritt der Hebenbetrieb ohne Ladebetrieb des Druckspeichers (50) durchgeführt wird und in einem zweiten Schritt der Hebenbetrieb mit einem Ladebetrieb des Druckspeichers (50) durchgeführt wird, und eine Änderung (ΔM) des sich im ersten Schritt und im zweiten Schritt einstellenden Antriebsdrehmoments (M2-M1) des die Hydraulikpumpe (6) antreibenden Antriebsmotors (7) ermittelt wird und aus der Änderung (ΔM) des Antriebsdrehmoments eine Druckdifferenz (Δp) ermittelt wird, und der von dem Hublastsensor (S1) gemessene Lastdruck (p_LS) mit der Differenz aus dem gemessenen Druck des Drucksensors (S2) und der ermittelten Druckdifferenz (Δp) abgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt für eine Zeitdauer von kleiner 1 Sekunde, insbesondere für eine Zeitdauer von 0,5 Sekunden, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schritt für eine Zeitdauer von kleiner 1 Sekunde, insbesondere für eine Zeitdauer von 0,5 Sekunden, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs (HA) von dem Hublastsensor (S1) ein Lastdruckwert (p_LS) gemessen wird, der größer als der obere Ladedruck (p_o) des Druckspeichers (50) ist, der Ladebetrieb des Druckspeicher (50) bis auf den oberen Ladedruck (p_o) des Druckspeichers (50) durchgeführt wird, und überwacht wird, ob sich das Antriebsdrehmoment (M3) des die Hydraulikpumpe (6) antreibenden Antriebsmotors (7) verändert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsfall, bei dem im Hebenbetrieb des Hubantriebs (HA) von dem Hublastsensor (S1) ein Lastdruckwert (p_LS) gemessen wird, der kleiner als der untere Ladedruck (p_u) des Druckspeichers (50) ist, der von dem Hublastsensor (S1) gemessene Lastdruck (p_LS) anhand des Antriebsdrehmoments (M) des die Hydraulikpumpe (6) antreibenden Antriebsmotors (7) überwacht wird.