DE102021205295A1

DE102021205295A1 - Verfahren zur Steuerung eines hydrostatischen Antriebs

Info

Publication number: DE102021205295A1
Application number: DE102021205295.9A
Authority: DE
Inventors: Ximing Wang; Salih Tetik; Lukas Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-12-01
Also published as: CN117377841A; WO2022248367A1

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebes, insbesondere eines Fahrantriebes (1), der mindestens zwei Hydromaschinen (4, 8) aufweist, von denen eine erste Hydromaschine (4) mit einer Antriebsmaschine (2) und eine zweite Hydromaschine (8) mit einem Abtrieb (14) koppelbar ist, und die einerseits über eine Arbeitsleitung (6) und andererseits mit einer Druckmittelsenke (T) fluidisch verbunden und jeweils mit einem zu Null und beidseitig davon verstellbaren Verdrängungsvolumen (Vgp, Vgm) ausgestaltet sind, wobei sie zur Verstellung jeweils eine mit der Arbeitsleitung (6) und mit Niederdruck (T) verbindbare elektrohydraulische Verstelleinheit (24, 26) haben, wobei in dem Verfahren eine der Hydromaschinen (4, 8) von einem Pumpenbetrieb in einen Motorbetrieb gewechselt wird und die andere der Hydromaschinen (4, 8) von einem Motorbetrieb in einen Pumpenbetrieb gewechselt wird, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst:a. Steuerung des Schwenkwinkels der anderen Hydromaschine (4, 8), damit der Schwenkwinkel von einem positiven Startschwenkwinkel auf einen negativen Zielschwenkwinkel oder von einem negativen Startschwenkwinkel auf einen positiven Zielschwenkwinkel geht; wobei die Steuerung des Schwenkwinkels der anderen Hydromaschine (4, 8) zwischen dem Startschwenkwinkel und dem Zielschwenkwinkel so limitiert wird, dass die Schwenkgeschwidndigkeit des Schwenkwinkels der zweiten Hydromaschine (4, 8) nicht einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Description

Ein gattungsgemäßer Antrieb hat zwei in offenem hydraulischen Kreis verbundene Hydromaschinen mit durch Null verstellbarem Verdrängungsvolumen. Eine erste der Hydromaschinen ist mit einer Antriebmaschine, beispielsweise einer Verbrennungskraft- oder einer Elektromaschine, die zweite mit einem Abtrieb, beispielsweise einem Getriebe oder einer Achse koppelbar. Der Antrieb ist beispielsweise ein Fahrantrieb für eine mobile Arbeitsmaschine.
Die Ansteuerung erfolgt über eine Steuereinheit elektrisch/elektronisch vorzugsweise derart, dass der Arbeitsdruck des Antriebs über die Verstellung des Verdrängungsvolumens der ersten Hydromaschine und das Abtriebs-Drehmoment über die Verstellung der zweiten Hydromaschine geregelt werden.
Beim Reversieren oder Verzögern des Fahrantriebs muss die Richtung des Drehmomentes an der abtriebsseitigen Einheit geändert werden. Dies erfolgt über das Schwenken der Schwenkwiege in die andere Richtung. Dadurch ändert sich die Flussrichtung des Fluids. So wird zum Beispiel beim Wechsel von Beschleunigen auf Verzögern des Fahrzeugs das Fluid an der abtriesseitigen Einheit nicht mehr aus der gemeinsamen Druckleitung zwischen Pumpe und Motor gesaugt und in die Tankleitung gefördert, sondern aus dieser Tankleitung gesaugt und in die gemeinsame Druckleitung gefördert. In diesem Zustand wechselt die abtriebsseitige Einheit vom Motorbetrieb in den Pumpenbetrieb. Bei einem falschen Betrieb der Einheit kann es zu Schäden kommen.
Ein Phänomen ist Kaviation, da die Ölsäule in der Saugleitung beschleunigt werden muss, darf dieser Vorgang nicht zu dynamisch erfolgen. Die Kavitation am Sauganschluss des Motors ist abhängig von der Drehzahl, dem Schwenkwinkel, und der Schwenkgeschwindigkeit.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Steuerung des Antriebes zu schaffen, über das die Kavitation beim Reversieren oder beim Verzögern effektiv verhindert werden kann.
KURZFASSUNG
Ein hydrostatischer Antrieb, insbesondere Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, hat mindestens zwei Hydromaschinen, von denen wenigstens eine erste mit einer Antriebsmaschine und wenigstens eine zweite mit einem Abtrieb koppelbar, insbesondere gekoppelt ist. Sie sind, insbesondere in offenem hydraulischem Kreis, einerseits über eine Arbeitsleitung und andererseits mit einer Druckmittelsenke, insbesondere einem Tank, fluidisch verbunden. Beide können je nach Anforderung im Pumpenbetrieb und im Motorbetrieb arbeiten. Für eine effiziente, bedarfsgerechte Druckmittelversorgung sind sie jeweils mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet. Um einen Wechsel zwischen Motor- und Pumpenbetrieb, beziehungsweise einen Richtungswechsel des Drehmoments, zu ermöglichen, ist ihr Verdrängungsvolumen jeweils beidseitig von Null verstellbar. Insbesondere sind sie jeweils als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit durchschwenkbarer Schrägscheibe ausgestaltet.
Zur Verstellung des Verdrängungsvolumens weisen die Hydromaschinen jeweils zumindest eine elektrohydraulische Verstelleinheit auf. Im Falle der Schrägscheibenbauweise ist die jeweilige Schrägscheibe davon angelenkt. Die jeweilige elektrohydraulische Verstelleinheit ist in eine Verstellrichtung wirksam und weist zu diesem Zweck eine elektrisch und/oder elektronisch ansteuerbare Ventileinrichtung auf, über die ein Stelldruckraum eines Stellzylinders dieser Verstelleinheit wahlweise mit der Arbeitsleitung und mit einem Niederdruck, und in Zwischenstellungen insbesondere mit beiden, verbindbar ist. Insbesondere ist eine Steuereinheit des Antriebs eingerichtet, dass über die von ihr angesteuerte Verstellung der mit der Antriebsmaschine koppelbaren Hydromaschine der Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung regelbar und über die von ihr angesteuerte Verstellung der mit dem Abtrieb koppelbaren Hydromaschine ein Drehmoment am Abtrieb steuerbar und ein Verdrängungsvolumen der dortigen Hydromaschine regelbar ist. Insbesondere ist ein jeweiliger Ist-Wert des Arbeitsdrucks und des letztgenannten Verdrängungsvolumens erfasst und an die Steuereinheit elektronisch rückgeführt.
Dieses Konzept der elektronischen Rückführung der jeweiligen Regelgröße, anstatt einer hydraulisch-mechanischen Rückführung, ist aus dem Sortiment der Anmelderin als sogenannte „Electronified Open Circuit“- oder „EOC“-Hydromaschine bekannt. Eine solche Hydromaschine ist in der Anmeldung DE 10 2019 120 333 A1 beschrieben. Ein Soll-Drehmoment am Abtrieb ist insbesondere von einer übergeordneten Antriebsstrategie, insbesondere Fahrstrategie, an die Steuereinheit übergebbar. Ein derartiger Antrieb ist insbesondere als sekundärgeregelter Antrieb im offenen Hydraulik-Kreislauf bekannt.
In dem Verfahren wird eine der Hydromaschinen (vorzugsweise die erste Hydromaschine) von einem Pumpenbetrieb in einen Motorbetrieb gewechselt und die andere der Hydromaschinen (vorzugsweise die zweite Hydromaschine) wird von einem Motorbetrieb in einen Pumpenbetrieb gewechselt.
In dem Verfahren wird der Schwenkwinkel der abtriebsseitigen Hydromaschine so gesteuert, dass der Schenkwinkel von einem positiven Startschwenkwinkel auf einen negativen Zielschwenkwinkel oder von einem negativen Startschwenkwinkel auf einen positiven Zielschwenkwinkel geht.
In diesem Verfahren wird die Steuerung des Schwenkwinkels der abtriebsseitigen Hydromaschine zwischen dem Startschwenkwinkel und dem Zielschwenkwinkel so limitiert, dass die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkwinkels der zweiten Hydromaschine nicht einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile und / oder auf ähnliche Teile und / oder auf entsprechende Teile des Systems beziehen. Zu den Figuren:

1 zeigt schematisch einen Schaltplan einen als Fahrantrieb ausgebildeten hydrostatischen Antrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt schematisch eine im Zugbetrieb des Antriebes gemäß 1 als Hydropumpe arbeitenden Hydromaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt mögliche Betriebsquadranten des Antriebes gemäß den Figuren;
4 zeigt das Verhalten eines herkömmlichen Antriebes beim Reversieren oder beim Verzögern;
5 zeigt das Verhalten des erfindungsgemäßen Antriebes gemäß den 1 bis 4 beim Reversieren oder beim Verzögern.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wie sie in den beigefügten Figuren gezeigt sind. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt, die in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und in den Figuren gezeigt sind, sondern die beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich einige Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.
Weitere Änderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann klar. Die vorliegende Beschreibung umfasst somit alle Änderungen und / oder Variationen der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.
Gemäß 1 hat ein als Fahrantrieb ausgebildeter hydrostatischer Antrieb 1 eine mit einer Antriebsmaschine 2 gekoppelte erste Hydromaschine 4 und eine mit dieser über eine Arbeitsleitung 6 fluidisch verbundene zweite Hydromaschine 8. Die Hydromaschinen 4, 8 haben jeweils eine elektrohydraulische Verstelleinheit 24, 26, über die sie in ihrem Verdrängungsvolumen verstellbar sind. Die zweite Hydromaschine 8 ist mit einem abtriebsseitigen Getriebe 14 gekoppelt.
Die jeweilige Hydromaschine ist insbesondere als aus dem Sortiment der Anmelderin bekannte EOC- oder „Electronified Open Circuit“- Pumpe ausgestaltet. Der Antrieb 1 ist gegen einen Überdruck über ein Druckbegrenzungsventil 16 abgesichert, dessen Soll-Grenzdruck durch Ansteuerung eines Elektromagneten 18 einstellbar ist. Im Falle eines bestimmungsgemäß hohen Arbeitsdrucks und des damit einhergehenden hohen Soll-Grenzdrucks, ist der Elektromagnet 18 vorzugsweise einem Pilot- oder Vorsteuerventil zugeordnet, über das dann der Soll-Grenzdruck am Druckbegrenzungsventil 16 anstatt elektrisch direkt, mittelbar durch Ansteuerung des Pilotventils elektrohydraulisch einstellbar ist. Die in 2 dargestellte, elektromagnetische Direktbetätigung des Druckbegrenzungsventils 16 bietet sich hingegen im Falle eines niedrigeren bestimmungsgemäßen Druckbereichs und des damit einhergehenden niedrigeren Soll-Grenzdrucks an.
Der Antrieb 1 hat einen hydrostatischen Arbeitsverbraucher 20, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Hydrozylinder ausgestaltet ist. Zur Druckmittelversorgung ist die Arbeitsleitung 6 mit dem Hydrozylinder 20 über einen Steuerventilblock 22 verbunden.
In einem bestimmungsgemäßen Betrieb dreht die Antriebsmaschine 2 in konstantem Drehsinn, dass gemäß 1 mit n = + symbolisiert ist.
Die Hydromaschinen 4, 8 sind beide mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet. Hierzu weisen sie gemäß 1 jeweils eine elektrohydraulische Verstelleinheit 24, 26 auf, von der eine das jeweilige Verdrängungsvolumen bestimmende Schrägscheibe der Hydromaschinen 6, 8 angelenkt ist.
Die Hydromaschinen 4, 8 sind mit durchschwenkbarem im Verdrängungsvolumen ausgestaltet, sodass eine Volumenstromumkehr trotz gleichbleibender Anschlussverbindung mit der Arbeitsleitung 6 und der Druckmittelsenke T, insbesondere zum Reversieren der Fahrtrichtung und zum Übergang vom Zug- in den Schleppbetrieb und umgekehrt (d.h. bei beschleunigen und verzögern), ermöglicht ist.
Die mit dem Reversieren und dem Übergang verbundenen Wechsel der Volumenstromrichtung und der Drehmomentrichtung am Abtrieb sind in 1 skizziert.
Der Antrieb 1 hat zur Steuerung eine Steuereinheit 28, die zumindest mit den elektrohydraulischen Verstelleinheiten 24, 26, dem Elektromagneten 18 des Druckbegrenzungsventil 16 und dem Steuerventil 22 signalverbunden ist.
2 zeigt eine detailliertere Darstellung der im bestimmungsgemäßen Zugbetrieb als Hydropumpe arbeitenden ersten Hydromaschine 4. Die folgenden Betrachtungen gelten ebenso für die zweite Hydromaschine 8, mit dem Unterschied, dass deren Triebwelle mit dem Getriebe 14 und die Triebwelle der ersten Hydromaschine 4 mit der Antriebsmaschine 2 gekoppelte ist.
Gemäß 2 hat die elektrohydraulische Verstelleinheit 24 ein elektromagnetisch betätigbares von der Steuereinheit 28 ansteuerbares Ventil 30 mit einem Druckanschluss, der mit der Arbeitsleitung 6 verbunden ist und mit einem Tankanschluss, der mit der Druckmittelsenke T verbunden ist. Des Weiteren hat das Ventil 30 einen Anschluss, der mit einem Stelldruckraum eines Verstellzylinders 32 der elektrohydraulischen Verstelleinheit 24 verbunden ist.
In unbestromtem Zustand ist ein Ventilkörper des Ventils 30 von einer Feder in eine Endstellung belastet, in der die Arbeitsleitung 6 mit einem Stelldruckraum des Verstellzylinders 32 verbunden ist. Bei elektromagnetischer Betätigung des Ventils 30 ist der Stelldruckraum mit dem Niederdruck T verbunden. Zwischenstellungen sind möglich, in denen der Stelldruckraum sowohl mit der Arbeitsleitung 6, als auch mit dem Niederdruck T verbunden ist.
Alternativ kann das Ventil 30 der elektrohydraulischen Verstelleinheit 24 invertiert ausgestaltet sein, das heißt, das In unbestromtem Zustand der Ventilkörper des Ventils 30 von der Feder in eine Endstellung belastet ist, in der die Druckmittelsenke T mit dem Stelldruckraum des Verstellzylinders 32 verbunden ist, wohingegen bei elektromagnetischer Betätigung des Ventils 30 der Stelldruckraum mit der Arbeitsleitung 6 verbunden ist.
Zwischenstellungen in denen der Stelldruckraum sowohl mit der Arbeitsleitung 6, als auch mit dem Niederdruck T verbunden ist, sind natürlich in beiden Varianten, beispielsweise mittels einer negativen Überdeckung oder Unterdeckung von Steuerkanten möglich.
Der Stelldruckraum des Stellzylinders 32 ist von einem Stellkolben begrenzt, von dem die Schrägscheibe 34 der ersten Hydromaschine 4 in stromlosem Zustand des Ventils 30 in Richtung eines (negativen) Maximal-Verdrängungsvolumens -Vgmax belastet ist. Der Wert -Vgmax ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel für die im Motorbetrieb arbeitende Hydromaschine 4 so definiert, dass für eine gegebene Drehrichtung und Drehzahl der Antriebsmaschine 2 von der Hydromaschine 4 der maximale negative Fördervolumenstrom Q-max abgenommen wird.
Der Wert +Vgmax ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel andersrum für die im Pumpenbetrieb arbeitende Hydromaschine 4 so definiert, dass für eine gegebene Drehrichtung und Drehzahl der Antriebsmaschine 2 von der Hydromaschine 4 der maximale positive Fördervolumenstrom Q+max bereitgestellt wird.
An der Schrägscheibe 34 greift in entgegengesetzter Verstellrichtungen ein federbelasteter Gegenkolben einer elektrounabhängigen, hydraulisch-mechanischen Verstelleinheit 36 an. Dessen Stelldruckraum ist permanent mit der Arbeitsleitung 6 druckmittelverbunden. Die Verstelleinheiten 24, 36 wirken in stromlosem Zustand in Abhängigkeit des Arbeitsdrucks in der Arbeitsleitung 6 derart, dass oberhalb eines systemspezifischen Arbeitsdrucks, der vom Kolbenflächenverhältnis, der Federkraft der Verstelleinheit 36 und der Drehzahl abhängig ist, die elektrohydraulische Verstelleinheit 24 das Verdrängungsvolumen Vg in Richtung positivem Maximum +Vgmax und unterhalb dieses Arbeitsdrucks die Verstelleinheit 36 das Verdrängungsvolumen Vg in Richtung negativem Maximum -Vgmax verstellt.
Der Antrieb 1 weist zur Steuerung und/oder Regelung über die Steuereinheit 28 einen mit der Arbeitsleitung 6 verbundenen Drucksensor 38 und einen mit der Schrägscheibe 34 gekoppelten Schwenkwinkelsensor 40 auf.
3 zeigt mögliche Betriebsquadranten des Antriebes 1. Im Fahrbetrieb werden die Hydromaschinen 4, 8 in vier Quadranten I - IV.
Der erste Betriebsquadrant I ist eine beschleunigende Vorwärtsfahrt bei positiver Soll-Motordrehzahl nm und positivem Soll-Drehmoment Mm (+) der zweiten Hydromaschine 8 („Motor“). Hier ist der Volumenstrom Q, beziehungsweise der Pumpenschwenkwinkel αp, positiv (+) und ein Schwenkwinkel am der zweiten Hydromaschine 8 ist negativ (-).
Der zweite Betriebsquadrant II ist die abbremsende Vorwärtsfahrt bei positiver Soll-Motordrehzahl nm (+) aber negativem (-) Soll-Drehmoment Mm (abbremsend). Der Volumenstrom Q, beziehungsweise der Pumpenschwenkwinkel αP, ist negativ (-) und der Motorschwenkwinkel αm ist positiv (+).
Der dritte Betriebsquadrant III ist eine beschleunigende Rückwärtsfahrt mit nm (-), Mm (-), Q, beziehungsweise αP (+) und am (+).
Der vierte Betriebsquadrant IV ist eine abbremsenden Rückwärtsfahrt mit nm (-), Mm (+), Q, beziehungsweise αP (-) und ̂αm (-).
4 zeigt einen Verlauf von verschiedenen Größen beim Reversieren oder Verzögern des Fahrantriebs. Insbesondere muss während dem Reversieren oder dem Verzögern die Richtung des Drehmomentes an der zweiten Hydromaschine 8 geändert werden. Dies erfolgt über das Schwenken der Verstelleinheit 26 in die umgekehrte Richtung, wobei sich die Flussrichtung des Fluids dadurch ändert.
So wird zum Beispiel beim Wechsel von Beschleunigen auf Verzögern des Fahrzeugs das Fluid an der abtriesseitigen Einheit nicht mehr aus der gemeinsamen Arbeitsleitung 6 zwischen der ersten und der zweiten Hydromaschine 4, 8 gesaugt und in die Tankleitung gefördert, sondern aus dieser Tankleitung gesaugt und in die gemeinsame Arbeitsleitung 6 gefördert. In diesem Zustand wechselt die zweite Hydromaschine 8 vom Motorbetrieb in den Pumpenbetrieb. Bei einem falschen Betrieb der Einheit kann es zu Schäden kommen.
Wie in 4 dargestellt ist, fährt der Fahrantrieb mit einem positiven Geschwindigkeit V_veh vorwärts, die allmählich steigt. Die Position des Betätigungselements, insbesondere des Pedals Ped_pos, wird bis zur Sekunde 13.7 konstant gehalten. Es ist dem Fachmann klar, dass diese Erfindung auch mit einem anderen Betätigungselement für die Bedienung des Fahrantriebs funktionieren kann. Die Drehgeschwindigkeit v₄ der ersten Hydromaschine 4 ist bis zur Sekunde 13.7 im Wesentlichen konstant. Wie in dem unteren Abschnitt der 4 dargestellt ist, bleiben sowohl der Schwenkwinkel α_4ist der ersten Hydromaschine 4 als auch der durch die erste Hydromaschine 4 erzeugte Druck P bis zur Sekunde 13.7 relativ konstant.
Die zweite Hydromaschine 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel über die Steuereinheit 28 und die ihr zugeordnete Verstelleinheit 26 drehmomentgesteuert und schwenkwinkelgeregelt. Die Drehmomentvorgabe T der zweiten Hydromaschine 8 senkt bis zur Sekunde 13.7 relativ langsam, da die Drehmomentvorgabe T von der Fahrgeschwindigkeit V_veh abhängig ist (bei einer konstanten Betätigung des Fahrpedals wird der absolute Wert der Drehmomentvorgabe T mit der Fahrgeschwindigkeit V_veh allmählich sinken oder abnehmen).
Wie in dem oberen Abschnitt der 4 dargestellt ist, wird bei der Sekunde 13.7 durch den Fahrer die Position des Pedals Ped_pos so gewechselt, dass der Fahrantrieb bremsen soll. Aus diesem Grund wird die Steuereinheit 28 erfassen, dass das gewünschte Drehmoment gewechselt ist und wird die Steuereinheit 28 eine neue Drehmomentvorgabe T erzeugen und ein Signal an beide Verstelleinheiten 24, 28 zuschicken.
In einer Weiterbildung wird das Verfahren einen weiteren Schritt aufwiesen, in dem ein Wechsel der Hydromaschinen von einem Motorbetrieb in den Pumpenbetrieb und/oder eines Nulldurchgangs der Verdrängungsvolumina prädiziert und/oder erfasst wird.
Aufgrund von dem erhaltenen Signal wird die zweite Hydromaschine 8 von einem Startschwenkwinkel zu einem Zielschwenkwinkel gehen, wobei das Vorzeichen des Startschwenkwinkels umgekehrt zu dem Vorzeichen des Zielschwenkwinkels ist. In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Startschwenkwinkel negativ und der Zielschwenkwinkel positiv. Allerdings kann es auch in einem anderen Ausführungsbeispiel umgekehrt sein. Gleichzeitig wird der Schwenkwinkel α_4is der ersten Hydromaschine 4 auch Richtung 0 geschwenkt (da der Solldruck P_sol der ersten Hydromaschine 4 gesenkt wird).
Der Erfinder hat beobachtet, dass die Schwenkwinkelgeschwindigkeit (d.h. die Geschwindigkeit mit der der Schwenkwinkel schwenkt) der zweiten Hydromaschine 8, die in diesem Ausführungsbeispiel von der Drehmomentvorgabe T abhängig ist, die Kavitation beeinflusst, da eine zu starke Schwenkwinkelgeschwindigkeit eine zu starke Beschleunigung des Druckmittels verursacht. Insbesondere, wie in dem unteren Abschnitt von 4 dargestellt ist, wird zuerst der von dem ersten Hydromaschine 4 erzeugte Druck P steigen, da der Schwenkwinkel α_8ist der zweiten Hydromaschine 8 Richtung 0 geschwenkt wird und der Druckmittel in der Arbeitsleitung 6 stauen wird. Wenn aber der Schwenkwinkel α_4ist der ersten Hydromaschine 4 über 0 geschwenkt hat, wird der Druck plötzlich senken, was zur Kavitation bringt. Der Wert von der Druck P wird dann sich mit der Zeit auf einen bestimmten Wert stabilisieren.
Aus diesem Grund hat der Erfinder ein Verfahren zur Steuerung des Antriebs entwickelt, dass diese Instabilität verhindert. Insbesondere, wie in 5 dargestellt ist, wurde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Limitierung der Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkwinkels α_8ist der zweiten Hydromaschine 8 ausgeführt (wie in dem Verlauf von α_8ist gesehen werden kann).
Die Limitierung erfolgt dabei insbesondere in einem Winkel-, Weg- oder Zeitintervall beiderseits des jeweilige Null-Verdrängungsvolumens, insbesondere bei einem Wechsel der jeweiligen Hydromaschine von deren Motor- in den Pumpenbetrieb, da hier bei einem zu dynamischen Wechsel, beim Ansaugen des Druckmittels Kavitation drohen würde.
Durch diese Limitierung wird die maximale Schwenkgeschwidndigkeit α_8ist des Schwenkwinkels der zweiten Hydromaschine 8 begrenzt, indem sie nicht einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Insbesondere, da in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Hydromaschine 8 durch die Steuereinheit 28 und die ihr zugeordnete Verstelleinheit 26 drehmomentgesteuert ist, wird diese Schwenkwinkelgeschwindigkeit durch eine Limitierung der Drehmomentvorgabe T ausgeführt.
Durch diese Lösung, wie in dem unteren Abschnitt von 5 dargestellt ist, wird der von dem ersten Hydromaschine 4 erzeugte Druck P langsamer senken, da der Schwenkwinkel α_8ist der zweiten Hydromaschine 8 Richtung 0 mittel der beschriebenen Limitierung geschwenkt wird und gleichzeitig auch der Schwenkwinkel α_4ist der ersten Hydromaschine 4 Richtung 0 geschwenkt wird.
Insbesondere wird die Steuereinheit 28 in einer besonderen Ausführungsform die Steuerung des Schwenkwinkels der zweiten Hydromaschine 8 zwischen dem Startschwenkwinkel und dem Zielschwenkwinkel so limitieren, dass die Drehmomentvorgabe T, insbesondere eine Drehmomentvorgabegradient, der zweiten Hydromaschine 8 einen vorgegebenen Verlauf folgt.
Der Zielschwenkwinkel der zweiten Hydromaschine wird so ausgewählt, dass dieser in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit V_veh ist. Vorzugsweise ist der absolute Wert des Zielschwenkwinkels je kleiner, desto hoher die Fahrgeschwindigkeit V_veh ist. Durch diese Lösung wird die Gefahr von Kavitation effektiv verringert. Durch diese Lösung wird das Verdrängungsvolumen Vgp, Vgm innerhalb eines sich um den Wechsel erstreckenden Zeit-Intervalls auf ein Limit begrenzt.
In Zusammenhang mit der Zielgeschwindigkeit wurde gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, der Arbeitsdruck P der Arbeitsleitung 6 zu erhöhen. Durch diese Lösung ist der Arbeitsdruck P der Arbeitsleitung 6 innerhalb eines sich um den Wechsel erstreckenden Zeit-Intervalls gegenüber dem Arbeitsdruck außerhalb dieses Intervalls erhöht. Durch die Erhöhung des Druckes kann der Winkel kleiner sein, um das gleiche Moment einzuregeln. Dadurch wird bei gleichbleibendem Bremsmoment weniger Menge gefördert und somit auch weniger Fluid beim Wechsel von Motor- in Pumpenbetrieb beschleunigt.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, dass es möglich ist, verschiedene Modifikationen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben beschriebenen Lehre und innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche zu realisieren, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Insbesondere wurde in der Beschreibung geschrieben, dass die erste Hydromaschine 4 über die Steuereinheit 28 und die zugeordnete Verstelleinheit 24 druckgeregelt ist, wobei der Arbeitsdruck p aus einem Maximalwert der Anforderungen von Fahr- und Arbeitshydraulik resultiert. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die erste Hydromaschine momentgeregelt werden. In diesem Fall kann das Limitierungsverfahren auch bei der ersten Hydromaschine 4, die von einem Motorbetrieb zu einem Pumpenbetrieb geschwenkt wird, benutzt werden.
Dementsprechend soll die Erfindung nicht durch die spezifischen veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt sein, sondern nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019120333 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Antriebes, insbesondere eines Fahrantriebes (1), der mindestens zwei Hydromaschinen (4, 8) aufweist, von denen eine erste Hydromaschine (4) mit einer Antriebsmaschine (2) und eine zweite Hydromaschine (8) mit einem Abtrieb (14) koppelbar ist, und die einerseits über eine Arbeitsleitung (6) und andererseits mit einer Druckmittelsenke (T) fluidisch verbunden und jeweils mit einem zu Null und beidseitig davon verstellbaren Verdrängungsvolumen (Vgp, Vgm) ausgestaltet sind, wobei sie zur Verstellung jeweils eine mit der Arbeitsleitung (6) und mit Niederdruck (T) verbindbare elektrohydraulische Verstelleinheit (24, 26) haben, wobei in dem Verfahren eine der Hydromaschinen (4, 8) von einem Pumpenbetrieb in einen Motorbetrieb gewechselt wird und die andere der Hydromaschinen (4, 8) von einem Motorbetrieb in einen Pumpenbetrieb gewechselt wird, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: a. Steuerung des Schwenkwinkels der anderen Hydromaschine (4, 8), damit der Schwenkwinkel von einem positiven Startschwenkwinkel auf einen negativen Zielschwenkwinkel oder von einem negativen Startschwenkwinkel auf einen positiven Zielschwenkwinkel geht; wobei die Steuerung des Schwenkwinkels der anderen Hydromaschine (4, 8) zwischen dem Startschwenkwinkel und dem Zielschwenkwinkel so limitiert wird, dass die Schwenkgeschwidndigkeit des Schwenkwinkels der zweiten Hydromaschine (4, 8) nicht einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Limitierung der Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkwinkels der anderen Hydromaschinen (4, 8) zwischen dem Startschwenkwinkel und dem Zielschwenkwinkel über eine Limitierung einer Drehmomentvorgabe der anderen Hydromaschine (4, 8) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (28) die Steuerung des Schwenkwinkels der anderen Hydromaschine (4, 8) zwischen dem Startschwenkwinkel und dem Zielschwenkwinkel so limitiert, dass die Drehmomentvorgabe der anderen Hydromaschine (4, 8) einem vorgegebenen Verlauf folgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Drehmomentvorgabe so limietiert wird, dass ein Drehmomentvorgabegradient limitiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem Schritt a. der Zielschwenkwinkel so ausgewählt wird, dass dieser in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei vor dem Schritt a. ein Wechsel der anderen Hydromaschine (4, 8) von einem Motorbetrieb in den Pumpenbetrieb prädiziert und/oder erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei während dem Schritt a. die elektrohydraulische Verstelleinheit (24) der eine Hydromaschine (4, 8) derart über die Steuereinheit (28) angesteuert wird, dass ein Arbeitsdruck (p) der Arbeitsleitung (6) innerhalb eines sich um den Wechsel erstreckenden Zeit-Intervalls gegenüber dem Arbeitsdruck außerhalb dieses Intervalls erhöht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei während dem Schritt a. die elektrohydraulische Verstelleinheit (24) der einen Hydromaschine (4, 8) derart über die Steuereinheit (28) angesteuert wird, dass das Verdrängungsvolumen (Vgp, Vgm) innerhalb eines sich um den Wechsel erstreckenden Zeit-Intervalls auf ein Limit begrenzt wird.