DE102021212305A1 - Electronic control unit for a hydraulic drive, hydraulic drive and method with a hydraulic drive - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine elektronische Steuereinheit eines hydraulischen Antriebes oder für einen hydraulischen Antrieb, der wenigstens eine Leistungsquelle und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer mit einer diesem zugeordneten Priorität hat, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, eine von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbare Quantität der Größe und eine vom wenigstens einen Teilnehmer oder für diesen angeforderte Quantität der Größe einzulesen oder zu ermitteln.Offenbart sind weiterhin ein hydraulischer Antrieb mit einer derartigen Steuereinheit und ein Verfahren mit dem Antrieb.Disclosed is an electronic control unit of a hydraulic drive or for a hydraulic drive, which has at least one power source and at least one user that can be supplied with a physical variable from it and has a priority assigned to it, wherein the control unit is set up to provide a quantity that can be provided by the at least one power source of the size and a quantity of the size requested by at least one participant or for this participant or to be determined. A hydraulic drive with such a control unit and a method with the drive are also disclosed.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit für einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen hydraulischen Antrieb gemäß Patentanspruch 11 und ein Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb gemäß Patentanspruch 14.The invention relates to an electronic control unit for a hydraulic drive according to the preamble of
Ein gattungsgemäßer hydraulischer Antrieb hat eine Leistungsquelle, die beispielsweise als Elektromaschine, als Dieselmotor, oder als Hydromaschine (Hydropumpe) ausgebildet ist. Auch Hybridanordnungen der genannten sind als Leistungsquelle denkbar. Mit der Leistungsquelle sind Leistungsteilnehmer, kurz Teilnehmer, gekoppelt. Ein weit verbreiteter hydraulischer Antrieb im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen hat beispielsweise einen Dieselmotor als Leistungsquelle, eine oder mehrere damit gekoppelte Hydropumpen und darüber versorgte, hydraulische Fahr- oder Arbeitsaktoren.A generic hydraulic drive has a power source, which is designed, for example, as an electric machine, a diesel engine, or as a hydraulic machine (hydraulic pump). Hybrid arrangements of the above are also conceivable as a power source. Power participants, short participants, are coupled to the power source. A widespread hydraulic drive in the field of mobile working machines has, for example, a diesel engine as the power source, one or more hydraulic pumps coupled to it and hydraulic driving or working actuators supplied by them.
Eine von den Teilnehmern angerforderte Leistungssumme steht der von der Leistungsquelle bereitstellbaren Leistung gegenüber. Sollte diese kleiner als die Summe der Anforderungen sein, muss die Leistungsaufnahme der Teilnehmer begrenzt oder zumindest priorisiert werden.A power sum requested by the participants is compared to the power that can be provided by the power source. If this is less than the sum of the requirements, the power consumption of the participants must be limited or at least prioritized.
Im Falle herkömmlicher hydraulischer Antriebe mit individuell mechanischhydraulisch geregelten Teilnehmern werden individuelle und somit dezentrale Regler verwendet, die eine individuelle Limitierung der Leistungsaufnahme eines jeweiligen Teilnehmers oder Verbrauchers ermöglichen. Im Falle einer Hydromaschine ist der Regler beispielsweise ein ihr zugeordnetes Ventil oder eine Ventilanordnung, die in Abhängigkeit eines hydraulisch gemeldeten Lastdrucks auf eine Stellgröße der Hydromaschine wirkt, insbesondere auf deren Verdrängungsvolumen. Genannt sei beispielsweise ein Förderstromregler mit überlagerter Druckabschneidung, die den Druck limitiert. Der Umstand, dass die Limitierung der Teilnehmer individuell erfolgt, erschwert es, eine Leistungsverteilung und -limitierung über den gesamten Antrieb zu implementieren.In the case of conventional hydraulic drives with individually controlled mechanical-hydraulic participants, individual and thus decentralized controllers are used, which allow an individual limitation of the power consumption of a respective participant or consumer. In the case of a hydraulic machine, the controller is, for example, a valve assigned to it or a valve arrangement which acts on a manipulated variable of the hydraulic machine, in particular on its displacement volume, as a function of a hydraulically reported load pressure. An example is a flow rate controller with a superimposed pressure cut-off that limits the pressure. The fact that the participants are limited individually makes it difficult to implement power distribution and limitation across the entire drive.
Hydraulische Antriebe mit elektronifizierter Steuerung oder Regelung der Teilnehmer haben demgegenüber das Potential, die Leistungsverteilung und -limitierung zentral zu steuern und zu koordinieren.In contrast, hydraulic drives with electronic control or regulation of the participants have the potential to centrally control and coordinate the power distribution and limitation.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinheit für einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, über die die Leistungsverteilung oder -limitierung verbessert ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, dessen Leistungsverteilung oder -limitierung verbessert ist. Zuletzt besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb zu schaffen, über das eine Leistungsverteilung oder -limitierung verbessert ist.In contrast, the present invention is based on the object of creating a control unit for a hydraulic drive, via which the power distribution or limitation is improved. Furthermore, the invention is based on the object of creating a hydraulic drive whose power distribution or power limitation is improved. Finally, the object of the invention is to create a method with a hydraulic drive, via which power distribution or limitation is improved.
Die erste der Aufgaben wird gelöst durch eine elektronische Steuereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und die letztgenannte durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der jeweiligen Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The first of the objects is achieved by an electronic control unit with the features of
Eine erfindungsgemäße elektronische Steuereinheit ist in einem hydraulischen Antrieb enthalten oder ist für diesen vorgesehen. Der genannte Antrieb hat wenigstens eine Leistungsquelle und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer. Dem wenigstens einen Teilnehmer ist wiederum eine Priorität, insbesondere eine Priorität bezüglich einer Zuteilung einer Quantität einer physikalischen Größe, die von der Leistungsquelle bereitstellbar ist, zugeordnet. Die Steuereinheit ist eingerichtet, eine von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbare Quantität der physikalischen Größe und eine vom wenigstens einen Teilnehmer oder für diesen angeforderte Quantität der Größe einzulesen oder zu ermitteln. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit eingerichtet, eine dem wenigstens einen Teilnehmer bereitzustellende Quantität der Größe zu ermitteln, und zwar in Abhängigkeit der von der Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität, der vom wenigstens einen Teilnehmer angeforderten Quantität und von dessen Priorität.An electronic control unit according to the invention is contained in a hydraulic drive or is provided for this. Said drive has at least one power source and at least one participant that can be supplied with a physical quantity by it. The at least one subscriber is in turn assigned a priority, in particular a priority with regard to an allocation of a quantity of a physical quantity that can be provided by the power source. The control unit is set up to read in or determine a quantity of the physical variable that can be provided by the at least one power source and a quantity of the variable requested by at least one user or for the user. According to the invention, the control unit is set up to determine a quantity of the size to be provided to the at least one user, specifically as a function of the quantity that can be provided by the power source, the quantity requested by the at least one user and its priority.
Insbesondere ist die Steuereinheit eingerichtet, die bereitzustellende Quantität der Größe allein in Abhängigkeit der von der Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität, der vom wenigstens einen Teilnehmer angeforderten Quantität und von dessen Priorität zu ermitteln. In anderen Worten ist sie eingerichtet, die bereitzustellende Quantität der Größe ohne eine manuelle Vorgabe eines Verteilungsschlüssels oder - faktors zu ermitteln. Ein Verteilungsschlüssel ist stattdessen über die Steuereinheit automatisch oder autark in Abhängigkeit der genannten Quantitäten und der Priorität ermittelbar.In particular, the control unit is set up to determine the quantity of the size to be provided solely as a function of the quantity that can be provided by the power source, the quantity requested by the at least one subscriber and its priority. In other words, it is set up to determine the quantity of the item to be provided without manually specifying a distribution key or distribution factor. Instead, a distribution key can be determined automatically or autonomously via the control unit depending on the quantities mentioned and the priority.
Anders ausgedrückt, weist der hydraulische Antrieb zumindest einen Teilnehmer / Verbraucher auf, der durch eine Leistungsquelle angetrieben wird. Dem wenigstens eine Teilnehmer ist eine Priorität zugeordnet. Im Falle mehrere Teilnehmer, können diesen unterschiedliche Prioritäten zugeordnet sein, zum Beispiel eine niedrige Priorität, eine höhere Priorität und eine höchste Priorität. In Abhängigkeit dieser zugeordneten oder vorbestimmten Prioritäten der Teilnehmer, der von der Leistungsquelle bereitgestellten / verfügbaren Quantität einer physikalischen Größe, vorzugsweise einer Leistung, einem Drehmoment oder einem Druckmittelvolumenstrom, sowie der von den Teilnehmern angeforderten / benötigten Quantität der physikalischen Größe, berechnet / ermittelt die erfindungsgemäße elektronische Steuereinheit eine bereitzustellende, gegebenenfalls limitierte, Quantität der Größe, die den jeweiligen Teilnehmern tatsächlich zugeführt wird. Insbesondere, indem sie deren angeforderte Quantität limitiert. Dabei ist die Summe der den Teilnehmern bereitzustellenden Quantitäten gleich der von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität der physikalischen Größe, sodass stets die gesamte verfügbare Quantität dieser Größe ausgenutzt wird.In other words, the hydraulic drive has at least one participant/consumer that is driven by a power source. A priority is assigned to the at least one participant. If there are several participants, they can be assigned different priorities, for example a low priority, a higher priority and a highest priority. Dependent on the electronic control unit according to the invention calculates/determines these assigned or predetermined priorities of the participants, the quantity of a physical quantity provided/available by the power source, preferably a power output, a torque or a pressure medium volume flow, and the quantity of the physical quantity requested/needed by the participants a quantity to be provided, possibly limited, of the size that is actually supplied to the respective participants. In particular, by limiting the quantity requested. In this case, the sum of the quantities to be provided to the participants is equal to the quantity of the physical quantity that can be provided by the at least one power source, so that the entire available quantity of this quantity is always utilized.
Somit wird eine elektronische Steuereinheit für einen hydraulischen Antrieb bereitgestellt, welche eine Verteilungs- bzw. Limitierungsfunktion realisiert, um eine bestimmte physikalische Größe (beispielsweise Leistung, Drehmoment oder Volumenstrom) zwischen mehreren Verbrauchern bzw. Teilnehmern (wirkungsgradeffizient) aufzuteilen, damit eine maximal mögliche Auslastung des hydraulischen Antriebs gewährleistet ist. Die Ausnutzung der bereitgestellten physikalischen Größe ist dadurch bestmöglich sichergestellt, ohne dass die Leistungsquelle überlastet wird. Ferner, ist das Verhältnis der den Teilnehmern bereitzustellenden Quantitäten zueinander gleich dem Verhältnis der von den Teilnehmern (ursprünglich) angeforderten Quantitäten zueinander, das heißt, das Verhältnis der Größen bleibt nach der Ermittlung / Berechnung durch die elektronische Steuereinheit unverändert.Thus, an electronic control unit for a hydraulic drive is provided, which implements a distribution or limitation function in order to divide a certain physical variable (e.g. power, torque or volume flow) between several consumers or participants (efficiency-efficient) so that the maximum possible utilization of the hydraulic drive is guaranteed. This ensures the best possible utilization of the physical quantity provided, without the power source being overloaded. Furthermore, the ratio of the quantities to be made available to the participants is equal to the ratio of the quantities requested (originally) by the participants, i.e. the ratio of the sizes remains unchanged after the determination/calculation by the electronic control unit.
Die vorliegende Erfindung stellt also eine Lösung dar, mit welcher in elektronifizierten oder elektrifizierten Antriebssystemen die zentralen oder dezentralen Probleme der Mengenverteilung, beispielsweise zwischen Verbrauchern, die von einer Pumpe mit einer Menge versorgt werden, oder zwischen mehreren Pumpen, welche von derselben Welle angetrieben werden, der Momentenverteilung zwischen mehreren Verbrauchern an einer Welle und der Leistungsverteilung zwischen mehreren Verbrauchern an einer Welle oder zwischen mehreren Verbrauchern in einem komplexen System (z.B. Dieselmotor, elektrischen Batterien, elektrischen Motoren, etc.), unter denen sowohl mechanische und / oder elektrische Leistung aufgeteilt werden soll, zu beseitigen.The present invention therefore represents a solution with which the centralized or decentralized problems of quantity distribution, for example between consumers that are supplied with a quantity by a pump, or between several pumps that are driven by the same shaft, in electronic or electrified drive systems. the torque distribution between several consumers on a shaft and the power distribution between several consumers on a shaft or between several consumers in a complex system (e.g. diesel engine, electric batteries, electric motors, etc.), among which both mechanical and / or electrical power is divided supposed to eliminate.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Teilnehmer gleicher Priorität in Prioritätsgruppen zusammengefasst / eingeteilt / unterteilt.In a further aspect of the invention, participants with the same priority are combined/divided/divided into priority groups.
Beispielsweise sind die Prioritätsgruppen eine niedrige Prioritätsgruppe, eine oder mehrere höhere Prioritätsgruppe(n) und eine höchste oder exklusive Prioritätsgruppe.For example, the priority groups are a low priority group, one or more higher priority groups, and a highest or exclusive priority group.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ermittelt die Steuereinheit eine mögliche Unterversorgung des wenigstens einen Teilnehmers und / oder eine mögliche Überlastung der wenigstens einen Leistungsquelle in Abhängigkeit der bereitstellbaren Quantität und der wenigstens einen angeforderten Quantität, insbesondere einer Summe aller angeforderten Quantitäten, der physikalischen Größe.In a further aspect of the invention, the control unit determines a possible undersupply of the at least one subscriber and/or a possible overload of the at least one power source depending on the quantity that can be provided and the at least one requested quantity, in particular a sum of all requested quantities, the physical size.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, in Abhängigkeit der ermittelten Unterversorgung und/oder Überlastung, einen jeweiligen Begrenzungsfaktor für die Prioritätsgruppen zu ermitteln und die bereitzustellenden Quantitäten der Teilnehmer dieser Prioritätsgruppen über den jeweiligen Begrenzungsfaktor zu begrenzen oder zu limitieren.In a further aspect of the invention, the control unit is set up, depending on the determined undersupply and/or overload, to determine a respective limiting factor for the priority groups and to limit or limit the quantities of the participants in these priority groups to be provided via the respective limiting factor.
In anderen Worten berechnet die Steuereinheit einen Begrenzungsfaktor oder Limitierungsfaktor in Abhängigkeit der Prioritätsgruppen der Teilnehmer, mit welchem dann die bereitzustellende Quantität für die Teilnehmer der jeweiligen Prioritätsgruppen berechnet wird. Dabei kann der ermittelte Begrenzungsfaktor für mehrere Prioritätsgruppen gleich oder verscheiden sein.In other words, the control unit calculates a limiting factor or limiting factor as a function of the priority groups of the participants, with which the quantity to be provided for the participants in the respective priority groups is then calculated. The determined limiting factor can be the same or different for a number of priority groups.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, die dem jeweiligen Teilnehmer bereitzustellende Quantität in Abhängigkeit seiner (ursprünglich) angeforderten Quantität, einer Summe der angeforderten Quantitäten der Teilnehmer gleicher Priorität oder Prioritätsgruppe und einer für die Teilnehmer gleicher Priorität oder Prioritätsgruppe verfügbaren Quantität zu ermitteln.In a further aspect of the invention, the control unit is set up to determine the quantity to be provided to the respective participant depending on his (original) requested quantity, a sum of the requested quantities of the participants of the same priority or priority group and a quantity available for the participants of the same priority or priority group .
Anders ausgedrückt, erfolgt die Berechnung des Begrenzungsfaktors, sowie der dem jeweiligen Teilnehmer bereitzustellenden, gegebenenfalls reduzierten, Quantität der physikalischen Größe durch die Formeln:
Dabei ist Xdem_red_i die dem jeweiligen Teilnehmer i bereitzustellende, gegebenenfalls reduzierte, Quantität, Xdem_i die von dem jeweiligen Teilnehmer i angeforderte Quantität, facPriox der Begrenzungsfaktor der Prioritätsgruppe x, Xavail_Priox die für die Teilnehmer der Prioritätsgruppe x verfügbare / bereitstellbare Quantität und Xdem_Priox die Summe der von allen Teilnehmern der Prioritätsgruppe x (ursprünglich) angeforderte Quantität. Allen Teilnehmern derselben Prioritätsgruppe x wird somit derselbe Begrenzungsfaktor facPriox zugeteilt. Auf diese Weise erfahren bei Unterversorgung oder Überlastung alle Teilnehmer derselben Prioritätsgruppe x die proportional gleiche Verlangsamung oder Limitierung.X dem_red_i is the quantity to be made available to the respective participant i, possibly reduced, X dem_i is the quantity requested by the respective participant i, fac Priox is the limiting factor of the priority group x, X avail_Priox is the quantity available/providable for the participants in the priority group x and X dem_Priox the sum of the quantity requested by all participants of the priority group x (originally). All subscribers in the same priority group x are thus assigned the same limiting factor fac Priox . In this way, in the event of undersupply or overload, all participants in the same priority group x experience the same proportional slowdown or limitation.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass dem wenigstens einen Teilnehmer eine individuelle Mindestgrenze oder Mindestschwelle für die ihm bereitzustellende Quantität zugewiesen ist, die erst dann unterschritten wird, wenn die angeforderte Quantität aller anderen Teilnehmer derselben Priorität oder Prioritätsgruppe auf ihre jeweilige Mindestgrenze begrenzt worden ist. Diese, für die Teilnehmer insbesondere parametrisiert eingerichtete, Mindestgrenze stellt sicher, dass ein Stillstand der Teilnehmer dieser Prioritätsgruppe möglichst lange hinausgezögert wird.In a further aspect of the invention, the control unit is set up such that the at least one participant is assigned an individual minimum limit or minimum threshold for the quantity to be provided to him, which is only fallen below when the requested quantity of all other participants of the same priority or priority group falls to their respective minimum limit has been limited. This minimum limit, which is especially parameterized for the participants, ensures that a standstill of the participants in this priority group is delayed as long as possible.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass sie für den Fall, dass die bereitstellbare Quantität nicht ausreicht, die Mindestgrenzen zu erfüllen, die den Teilnehmern bereitzustellenden Quantitäten in Abhängigkeit der von ihnen angeforderten Quantitäten gleichzeitig in Richtung null reduziert, insbesondere bis diese null erreichen.In a further aspect of the invention, the control unit is set up so that, in the event that the quantity that can be provided is not sufficient to meet the minimum limits, the quantities to be provided to the participants are reduced towards zero at the same time, depending on the quantities they have requested, in particular until this reach zero.
In anderen Worten, unterschreitet die den jeweiligen Teilnehmern bereitzustellende Quantität die Mindestgrenzen der jeweiligen Teilnehmer erst dann, wenn die von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbare Quantität, also die zur Verfügung stehende Quantität der physikalischen Größe, nicht groß genug ist, um die Mindestgrenzen aller Teilnehmer zu erfüllen. Dabei wird die den jeweiligen Teilnehmern bereitzustellende Quantität gleichzeitig / zeitgleich in Richtung null reduziert, und zwar proportional zu der von ihnen (ursprünglich) angeforderten Quantität.In other words, the quantity to be provided to the respective participants only falls below the minimum limits of the respective participants if the quantity that can be provided by the at least one power source, i.e. the available quantity of the physical variable, is not large enough to meet the minimum limits of all participants fulfill. The quantity to be provided to the respective participants is simultaneously reduced towards zero, in proportion to the quantity they (originally) requested.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass für den Fall, dass der hydraulische Antrieb Teilnehmer aus mindestens zwei unterschiedlichen Prioritätsgruppen aufweist, wobei keine von diesen eine höchste, also exklusive, Prioritätsgruppe ist, die Steuereinheit die von den Teilnehmern aus der höheren Prioritätsgruppe angeforderte Quantität erst dann begrenzt, wenn die von den Teilnehmern der niedrigen Prioritätsgruppe angeforderte Quantität auf ihre Mindestgrenze begrenzt worden ist.In a further aspect of the invention, the control unit is set up so that if the hydraulic drive has participants from at least two different priority groups, none of which is a highest, i.e. exclusive, priority group, the control unit selects the participants from the higher Priority group requested quantity is limited only after the quantity requested by the participants of the low priority group has been limited to its minimum limit.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass für den Fall, dass der hydraulische Antrieb Teilnehmer aus der höchsten Prioritätsgruppe aufweist, die Steuereinheit die den Teilnehmern der restlichen Prioritätsgruppen, das heißt der Prioritätsgruppen, welche eine niedrigere Priorität als die der höchsten Prioritätsgruppe aufweisen, bereitzustellende Quantität auf null reduziert, wenn nur die von den Teilnehmern der höchsten Prioritätsgruppe angeforderte Quantität durch die bereitstellbare Quantität abdeckbar / erfüllbar ist. In a further aspect of the invention, the control unit is set up so that if the hydraulic drive has participants from the highest priority group, the control unit sends the participants of the remaining priority groups, i.e. the priority groups, which have a lower priority than that of the highest priority group have, the quantity to be provided is reduced to zero if only the quantity requested by the participants in the highest priority group can be covered/fulfilled by the quantity that can be provided.
Damit ist sichergestellt, dass die Teilnehmer aus der höchsten oder wichtigsten Prioritätsgruppe möglichst lange mit der vollen / uneingeschränkten bereitzustellenden Quantität, also der von ihnen ursprünglich angeforderten Quantität der physikalischen Größe, versorgt werden.This ensures that the subscribers from the highest or most important priority group are supplied with the full/unrestricted quantity to be provided, i.e. the quantity of the physical variable originally requested by them, for as long as possible.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass die individuelle Mindestgrenze und / oder die zugeordnete Priorität des wenigstens einen Teilnehmers änderbar sind. Anders ausgedrückt, sind die individuelle Mindestgrenze der Teilnehmer und / oder die Prioritätsgruppe der jeweiligen Teilnehmer, welche die Verteilung / Aufteilung der bereitstellbaren Quantität der physikalischen Größe beeinflussen, einstellbar oder änderbar, beispielsweise durch eine manuelle Eingabe durch ein Bedienpersonal. Dadurch ist zum Beispiel die Priorität der verschiedenen Teilnehmer an die Wünsche des Bedienpersonals anpassbar.In a further aspect of the invention, the control unit is set up such that the individual minimum limit and/or the assigned priority of the at least one participant can be changed. In other words, the individual minimum limit of the participants and/or the priority group of the respective participants, which influence the distribution/allocation of the quantity of the physical variable that can be provided, can be set or changed, for example by manual input by operating personnel. In this way, for example, the priority of the various participants can be adapted to the wishes of the operating personnel.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen hydraulischen Antrieb mit wenigstens einer Leistungsquelle, wenigstens einem von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer mit einer ihm zugeordneten Priorität und einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, welche zumindest mit der Leistungsquelle und dem wenigstens einen Teilnehmer signalverbunden ist.The invention also relates to a hydraulic drive with at least one power source, at least one user that can be supplied with a physical variable from this and has a priority assigned to it, and a control unit according to the invention, which is signal-connected to at least the power source and the at least one user.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Leistungsquelle des hydraulischen Antriebs eine Antriebsmaschine mit einer Triebwelle, insbesondere eine Elektromaschine oder eine Verbrennungskraftmaschine, und die Teilnehmer sind wenigstens eine mit der Triebwelle gekoppelte Primäreinheit, insbesondere eine Hydromaschine oder Hydropumpe, und wenigstens eine mit dieser in hydraulischem Kreis angeordnete hydraulische Sekundäreinheit, insbesondere eine Hydromaschine oder ein Hydromotor oder ein Hydrozylinder. In anderen Worten, sind die Teilnehmer in unterschiedlichen Ebenen, beispielsweise in Reihe, anordenbar, wobei von Ebene zu Ebene insbesondere eine Leistungswandlung erfolgt.In a further aspect of the invention, the power source of the hydraulic drive is a drive machine with a drive shaft, in particular an electric machine or an internal combustion engine, and the participants are at least one primary unit coupled to the drive shaft, in particular a hydraulic machine or hydraulic pump, and at least one with this in hydraulic Circuit arranged hydraulic secondary unit, in particular a hydraulic machine or a hydraulic motor or a hydraulic cylinder. In other words, the subscribers can be arranged in different levels, for example in series, with a power conversion in particular taking place from level to level.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Antrieb einen weiteren Teilnehmer auf, welcher als Elektromaschine ausgebildet ist und mit der Triebwelle der Leistungsquelle gekoppelt ist.In a further aspect of the invention, the drive has a further participant, which is designed as an electric machine and is coupled to the drive shaft of the power source.
In einer Variante ist die Leistungsquelle von einer hydraulischen Primäreinheit gebildet, insbesondere in Form einer Hydromaschine oder Hydropumpe, und die Teilnehmer sind mit dieser in hydraulischem Kreis als hydraulische Sekundäreinheiten, insbesondere als Hydromaschine und / oder Hydrozylinder ausgebildet.In one variant, the power source is formed by a hydraulic primary unit, in particular in the form of a hydraulic machine or hydraulic pump, and the participants are formed with this in the hydraulic circuit as hydraulic secondary units, in particular as a hydraulic machine and/or hydraulic cylinder.
Die beiden Varianten sollen verdeutlichen, dass die erfindungsgemäße Verteilung und Limitierung unabhängig von der Topologie des hydraulischen Antriebes ist. Die erfindungsgemäße Ermittlung der für den jeweiligen Teilnehmer bereitzustellenden Quantität kann in anderen Worten die Antriebsmaschine inkludieren, oder nicht.The two variants are intended to make it clear that the distribution and limitation according to the invention is independent of the topology of the hydraulic drive. In other words, the inventive determination of the quantity to be made available for the respective participant may or may not include the drive machine.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb, der wenigstens eine Leistungsquelle und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer mit einer diesem zugeordneten Priorität hat. Das Verfahren beinhaltet die Schritte Einlesen oder Ermitteln einer von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität der physikalischen Größe, über eine Steuereinheit des Antriebes, und Einlesen oder Ermitteln einer vom wenigstens einen Teilnehmer oder für diesen angeforderten Quantität der physikalischen Größe, über die Steuereinheit. Erfindungsgemäß weist das Verfahren den Schritt Ermitteln einer dem wenigstens einen Teilnehmer bereitzustellenden Quantität der physikalischen Größe in Abhängigkeit der bereitstellbaren Quantität, seiner angeforderten Quantität und seiner Priorität, über die Steuereinheit auf.The invention further relates to a method with a hydraulic drive, which has at least one power source and at least one subscriber that can be supplied with a physical variable and has a priority assigned to it. The method includes the steps of reading in or determining a quantity of the physical variable that can be provided by the at least one power source, via a control unit of the drive, and reading in or determining a quantity of the physical variable requested by at least one participant or for this participant, via the control unit. According to the invention, the method has the step of determining, via the control unit, a quantity of the physical variable to be provided to the at least one subscriber as a function of the quantity that can be provided, its requested quantity and its priority.
Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die dazugehörenden Figuren näher erläutert. Dabei sind die Figuren lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
-
1 eine elektronische Steuereinheit mit Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen in schematischer Darstellung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 einen hydraulischen Antrieb mit einer Leistungsquelle, zwei Teilnehmern und einer elektronischen Steuereinheit in schematischer Darstellung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
3 ein Verfahren mit einem Antrieb mit mehreren Teilnehmern aus drei unterschiedlichen Prioritätsgruppen, gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
4 eine schematische Darstellung verschiedener Fälle von Versorgung und Unterversorgung, welche bei einer Ermittlung einer bereitzustellenden Quantität einer Leistung auftreten, -
5 eine Zuordnung unterschiedlicher prioritätsgruppenabhängiger Begrenzungsfaktoren gemäß den Fällen aus4 mit zugehörigen Berechnungsformeln, und -
6 einen hydraulischen Antrieb mit einer Leistungsquelle, mehreren Teilnehmern und einer elektronischen Steuereinheit in schematischer Darstellung, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
1 an electronic control unit with input variables and output variables in a schematic representation, according to an embodiment, -
2 a hydraulic drive with a power source, two participants and an electronic control unit in a schematic representation, according to an embodiment, -
3 a method with a drive with several participants from three different priority groups, according to an embodiment, -
4 a schematic representation of various cases of supply and undersupply, which occur when determining a quantity of a service to be provided, -
5 an assignment of different priority group dependent limiting factors according to the cases4 with associated calculation formulas, and -
6 a hydraulic drive with a power source, multiple participants and an electronic control unit in a schematic representation, according to a further embodiment.
Der Antrieb 3 gemäß
Für den Fall, dass die bereitstellbare Leistung Pavail kleiner als die angeforderten Leistungen PdemΣ aller Teilnehmer ist, werden die auf der rechten Seite der
Gemäß
Falls die Begrenzung der angeforderten Leistungsgrößen in der ersten Stufe nicht ausreicht, wird gemäß
In dieser werden die von allen Teilnehmern der höheren Prioritätsgruppe Prio1 angeforderten Leistungen Pdem_Prio1 ebenfalls in Richtung ihrer jeweiligen Mindestgrenzen Pdem Min (gestrichelte Linie) reduziert. Die Teilnehmer der Prioritätsgruppe Prio0 werden weiterhin entsprechend ihrer Mindestgrenze Pdem Min versorgt, während die Teilnehmer der höchsten Prioritätsgruppe Prio2 uneingeschränkt weiterversorgt werden.In this, the services P dem_Prio1 requested by all participants in the higher priority group Prio1 are also reduced in the direction of their respective minimum limits P dem Min (dashed line). The participants in the priority group Prio0 continue to be supplied according to their minimum limit P dem Min , while the participants in the highest priority group Prio2 continue to be supplied without restrictions.
In der dritten Stufe (viertes Diagramm von links) werden die von allen Teilnehmern der Prioritätsgruppen Prio0 und Prio1 angeforderten Leistungen Pdem_Prio0, Pdem_Prio1 um denselben Begrenzungsfaktor unterhalb ihrer jeweiligen Mindestgrenzen PdemMin reduziert, anders ausgedrückt, erfolgt eine „soziale“ Reduzierung der angeforderten Leistungen Pdem_Prio0, Pdem_Prio1 in Richtung null. Die Teilnehmer der Prioritätsgruppe Prio2 werden weiterhin uneingeschränkt versorgt.In the third stage (fourth diagram from the left), the services P dem_Prio0 , P dem_Prio1 requested by all participants in the priority groups Prio0 and Prio1 are reduced by the same limiting factor below their respective minimum limits P demMin , in other words, there is a "social" reduction in the requested services P dem_Prio0 , P dem_Prio1 towards zero. The participants in the priority group Prio2 will continue to be supplied without restrictions.
In der letzten, vierten Stufe (rechtes Diagramm) sind die von allen Teilnehmern der Prioritätsgruppen Prio0 und Prio1 angeforderten Leistungen Pdem_Prio0, Pdem_Prio1 bereits auf null reduziert worden, weswegen in diesem letzten Schritt die von allen Teilnehmern der höchsten Prioritätsgruppe Prio2 angeforderten Leistungen Pdem_Prio2 mit einem neuen Begrenzungsfaktor begrenzt werden, welcher für alle Teilnehmer dieser Prioritätsgruppe Prio2 derselbe Faktor ist.In the last, fourth stage (right diagram), the services P dem_Prio0 , P dem_Prio1 requested by all participants in the priority groups Prio0 and Prio1 have already been reduced to zero, which is why in this last step the services P dem_Prio2 requested by all participants in the highest priority group Prio2 be limited with a new limitation factor, which is the same factor for all participants of this priority group Prio2.
Nachfolgend werden die verschiedenen Fälle für eine Ansteuerungslogik der Steuereinheit 1 genauer beschrieben. In Fall I gemäß
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- elektronische Steuereinheitelectronic control unit
- 33
- hydraulischer Antriebhydraulic drive
- 44
- Leistungsquellepower source
- 5, 65, 6
- TeilnehmerParticipant
- 8, 98, 9
- limitiertes Ansteuersignallimited control signal
- 1010
- hydraulischer Antriebhydraulic drive
- 1212
- Dieselmotordiesel engine
- 14, 1514, 15
- Pumpepump
- 1616
- Elektromaschineelectric machine
- 18, 19, 20, 2118, 19, 20, 21
- Verbraucherconsumer
- 2424
- elektronische Steuereinheitelectronic control unit
- 2525
- bereitstellbare Leistungdeliverable performance
- 26, 2726, 27
- bereitstellbarer Druckmittelvolumenstrompressure medium volume flow that can be provided
- 2828
- angeforderte Druckmittelvolumenströmerequested pressure medium flow rates
- 30, 31, 32, 33, 3430, 31, 32, 33, 34
- limitiertes Ansteuersignallimited control signal
- 3636
- übergeordnete Leistungsverteilungsuperior power distribution
- 38, 3938, 39
- untergeordnete Druckmittelvolumenstromverteilungsubordinate pressure medium volume flow distribution
Claims (14)
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- 2021-11-02 DE DE102021212305.8A patent/DE102021212305A1/en active Pending
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