EP2841290A1 - Hydraulikhybrid - Google Patents

Hydraulikhybrid

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Publication number
EP2841290A1
EP2841290A1 EP13709764.8A EP13709764A EP2841290A1 EP 2841290 A1 EP2841290 A1 EP 2841290A1 EP 13709764 A EP13709764 A EP 13709764A EP 2841290 A1 EP2841290 A1 EP 2841290A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
engine
hydraulic
hybrid system
valve
pressure sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13709764.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Kochhan
Taghi Akbarian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutz AG
Original Assignee
Deutz AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutz AG filed Critical Deutz AG
Publication of EP2841290A1 publication Critical patent/EP2841290A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • Hydrostatic drive machines consist of an internal combustion engine, several hydraulic pumps, lines, valves, controls, motors and hydraulic cylinders. Such systems are for. B. known from DE 1020 09 824 B4. The excess energy is stored in an electric battery.
  • the object of the present invention is to obviate the above drawbacks and to provide a hybrid system which efficiently bypasses existing inventories, particularly with regard to optimizing the operating points of the engine with particular regard to fuel consumption, dynamic engine behavior, noise level and wear.
  • the object is achieved by a hybrid system according to claim 1 or by a method according to claim 10.
  • the excess energy or engine power is stored in lean load phases of the internal combustion engine for dispensing or increasing the available system power, in phases with high or excessive power requirements in hydraulic accumulators.
  • the optimization consists in the fact that for a short time more power is available in the system than the combustion engine can deliver at the current operating point. Therefore, the system is more powerful and the behavior is more dynamic under load changes.
  • the braking power of the system or of the engine can be increased, and the engine's towing can be avoided or reduced. The occurring maximum speeds on the internal combustion engine can be significantly reduced. In low load phases, the free engine power is then available for the storage charging.
  • the system consists of an internal combustion engine with built-in or integrated hydraulic pumps for working and / or driving circuit, an engine control unit for electronic engine and injection control, a hydraulic control unit for controlling the hydraulic consumers, hydraulic control modules, actuators and valves, a pressure-holding valve, at least one reversing valve and at least one hydraulic pressure accumulator.
  • the engine control unit records engine-specific measured values. These include the coolant temperature, the charge air pressure, the load torque, the injection quantity, the engine speed, the rail pressure, the fuel pressure and the speed setpoint. On the basis of these measured values, manipulated variables for motor control are determined in the control unit with the help of parameters, characteristic curves and maps. The respective operating point of the motor is determined and set in this way.
  • the engine control unit has further measured values such as the hydraulic pressure in the hydraulic accumulator, the hydraulic pressure and temperature of the working circuit, the hydraulic pressure and temperature of the traction drive, and the swivel angle of the working and driving pumps. From the hydraulic control unit information about the state, such. As the operating point, the respective hydraulic components and the requested load supplied by the components to the engine control unit. In the engine control unit, the control of the charging and discharging processes of the pressure accumulator takes place as required in dependence on the above-mentioned data.
  • the charging (Loading, Fig. 2) of the memory is initiated by opening the valve A in the working group and / or the valve B in the driving circle.
  • the control is effected in dependence on the ratio of the hydraulic pressures to Pspeise P Sp Eicher of the torques M verrecichegbar st to M) and in function of the engine temperature T K, and the hydraulic temperature T Sp else. as shown in Figure 2.
  • the engine control unit checks on the basis of further characteristic values whether a loading (FIG. 2) makes sense.
  • the loading may be activated or deactivated by the engine control unit when the engine is in an unfavorable operating point, e.g. B. with regard to the fuel consumption, the emission behavior, the boost pressure, the noise level and the measured values and information of the hydraulic control unit is located and can be achieved by switching the function of a more suitable operating point.
  • an unfavorable operating point e.g. B. with regard to the fuel consumption, the emission behavior, the boost pressure, the noise level and the measured values and information of the hydraulic control unit is located and can be achieved by switching the function of a more suitable operating point.
  • the loading (FIG. 2) can also be steplessly regulated via a control valve in order to realize a gentler switching on / off of the engine load.
  • the discharge (Boost, Fig. 3) of the memory is initiated by opening the valve A in the working group and / or the valve B in the circle.
  • the control is effected in dependence on the ratio of the hydraulic pressures to Pspeise P Sp Eicher of the torques M F O ver gbar to M
  • the engine control unit checks on the basis of further characteristic values whether a boost (FIG. 3) makes sense.
  • valve A and / or valve B is opened until the accumulator is discharged, or one of the conditions is no longer fulfilled.
  • ie M V available f ⁇ M
  • St (f safety factor, eg 0.9)
  • valve A and / or valve B is opened until the accumulator is discharged, or one of the requirements is no longer met.
  • valve A and / or valve B is opened until the memory is discharged, or one of the requirements is no longer met.
  • valve A and / or valve B At high pressure drop of the feed pressure by fast load switching in the hydraulic circuit, d. H. PGradient> P (adjustable feed pressure gradient factor), valve A and / or valve B will be opened until the tank is discharged or one of the requirements is no longer met.
  • boosting may be activated / deactivated by the engine control unit when the engine is operating at an unfavorable operating point (eg, with respect to such parameters as fuel economy, emissions, boost pressure, noise level, readings, and hydraulic controller information ) and by switching the function a more suitable operating point can be achieved.
  • an unfavorable operating point eg, with respect to such parameters as fuel economy, emissions, boost pressure, noise level, readings, and hydraulic controller information
  • the loading function (FIG. 6) can be activated in order to increase the output torque and thus the boost pressure. This is typically done just before a large torque request is required by the hydraulics. Due to the associated increase in boost pressure, the turbocharger reacts much better when the hydraulic load is applied.
  • the boost function (Fig. 1, Fig. 5) can be activated and at the same time the reversing valve 7 are opened. Then, the hydraulic pump 2 acts as a motor and can significantly improve the dynamic behavior of the overall system by providing the crankshaft of the internal combustion engine 1 or its ring gear on the flywheel. stored energy from the hydraulic accumulator 8 in the internal combustion engine 1 initiates.
  • the boosting via a control valve can also be controlled continuously to realize a smoother turning on / off of the engine load.
  • a starter support (Starting) can also be done via the stored energy in the hydraulic accumulator 8 by means of the hydraulic pump 2.
  • the unloading of the memory is initiated by opening the valve A in the working group and / or the valve B in the car.
  • the control is Pspeise to P Sp eicher depending on the ratio of the hydraulic pressures of the torques M verdragitbar to M
  • valve A and / or B and the reversing valve are actuated and the hydraulic pump is used as a starter motor for the internal combustion engine.
  • the energy from the accumulator (8) can be supplied in the same form to assist the starter in cranking the engine as long as the engine speed is less than the idle speed (n ) st ⁇ n Lee r) -
  • the Starting support can take over an automatic Star Stop function. If the motor is idling for a parameterizable time t, the motor is then automatically stopped. If the engine speed is equal to zero and the driver / operator of the device steps on the accelerator pedal, valve A and / or valve B and the reversing valve 7 are actuated automatically and the hydraulic pump is used as a starter motor for the internal combustion engine 1. uses. This leads to high savings in fuel consumption. In addition, the start of the engine 1 happens without burdening the electric starter of the engine. The number of charging / discharging cycles of the hydraulic accumulator in the lifetime is usually higher than the number of possible starting operations in the electric starter.
  • the internal combustion engine only heats up very slowly to the actual operating temperature. In this cold phase, the wear of the engine is high and the fuel consumption is not optimal. By repeatedly charging / discharging the hydraulic accumulator dynamic loads can be generated, which bring the engine up to operating temperature faster.
  • the performance of the working machine can advantageously be increased, the fuel consumption and the wear of the engine are reduced and the engine utilization is optimized. Due to the temporary extra power, downsizing can be carried out, which means as much as, an engine with less displacement can be used, which is energetically more favorable.
  • the application principle can be used in all systems with combustion or gas engine in conjunction with hydraulic consumers and hydrostatic drives.
  • Tspeise temperature in the hydraulic supply circuit
  • T max maximum permissible temperature in the hydraulic accumulator
  • T min minimum permissible temperature in the hydraulic accumulator
  • ni st current speed of the internal combustion engine
  • T max maximum permissible coolant temperature for function

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Hybridsystem, bestehend aus einem Verbrennungsmotor (1) mit angebauten und/oder integrierten Hydraulikpumpen (2) zur Versorgung von Verbrauchern (5) und/oder Antriebseinheit (12), wenigstens einem Motorsteuergerät (3) zur elektronischen Motor- und/oder Einspritzregelung, wenigstens einem Hydrauliksteuergerät (4) zur Steuerung wenigstens eines hydraulischen Verbrauchers (5), wenigstens einem Druckhalteventil (6), wenigstens einem Umsteuerventil (7) und wenigstens einem hydraulischen Druckspeicher (8).

Description

Hydraulikhybrid
B E S C H R E I B U N G
Arbeitsmaschinen mit hydrostatischem Antrieb bestehen aus einem Verbrennungsmotor, mehreren Hydraulikpumpen, -leitungen, -ventilen, Steuerelementen, Motoren und Hydraulikzylindern. Derartige Systeme sind z. B. bekannt aus DE 1020 09 824 B4. Die überschüssige Energie wird in einer elektrischen Batterie gespeichert.
Daran ist nachteilig, dass man zur Nutzung der überschüssigen Energie Zusatzbatterien und weitere Elektromotoren benötigt, des Weiteren berück- sichtigen diese Systeme lediglich die Hydraulikseite.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und ein Hybridsystem zu schaffen, dass effizient mit den vorhandenen eingesetzten Vorräten umgeht, insbesondere im Hinblick auf die Optimierung der Arbeitspunkte des Motors unter besonderer Berücksichtigung des Kraftstoffverbrauchs, des dynamischen Motorverhaltens, des Geräuschniveaus und des Verschleißes.
Die Aufgabe wird durch ein Hybridsystem nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.
Zur Optimierung dieser Maschinen wird die überschüssige Energie bzw. Motorleistung in Schwachlastphasen des Verbrennungsmotors zur Abgabe bzw. Erhöhung der verfügbaren Systemleistung, in Phasen mit hohem oder überhöhtem Leistungsbedarf in Hydraulikspeichern gespeichert. Die Optimierung besteht dabei darin, dass kurzzeitig im System mehr Leistung zur Verfügung steht, als der Verbrennungsmotor im aktuellen Arbeitspunkt liefern kann. Daher ist das System leistungsfähiger und das Verhalten bei Laständerungen dynamischer. Gleichzeitig kann durch Rück- gewinnung von Bremsenergie die Bremsleistung des Systems bzw. des Motors erhöht werden und das Hochschleppen des Motors vermieden bzw. reduziert werden. Die auftretenden maximalen Drehzahlen am Verbrennungsmotor können dadurch deutlich reduziert werden. In Schwachlastphasen steht dann die freie Motorleistung für die Speicheraufladung zur Verfügung.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein System zur Erfassung des Zustandes bzw. der Zustandswerte des Motors, der Hydraulik und der Geräte zum einen, und einem Teilsystem zur Motorleistungs- Bremswirkungsoptimie- rung mittels hydraulischem Energiespeicher, z. B. Druckspeicher in Form von Blasenspeichern oder Membranspeichern oder Kolbenspeichern, zum anderen.
Das System besteht aus einem Verbrennungsmotor mit angebauten oder integrierten Hydraulikpumpen für Arbeits- und/oder Fahrkreis, einem Motorsteuergerät zur elektronischen Motor- und Einspritzregelung, einem Hydrauliksteuergerät zur Steuerung der hydraulischen Verbraucher, hydraulische Steuermodule, Stellglieder und Ventile, einem Druckhalteventil, mindestens einem Umsteuerventil und mindestens einem hydraulischen Druck- Speicher.
Das Motorsteuergerät erfasst motorspezifische Messwerte. Dazu gehören die Kühlmitteltemperatur, der Ladeluftdruck, das Lastmoment, die Einspritzmenge, die Drehzahl, der Raildruck, der Kraftstoffvordruck und der Drehzahlsollwert. Anhand dieser Messwerte werden im Steuergerät mit Hilfe von Parametern, Kennlinien und Kennfeldern Stellgrößen zur Motorregelung ermittelt. Der jeweilige Arbeitspunkt des Motors wird so ermittelt und eingestellt. Im hier in Figur 1 dargestellten System liegen dem Motorsteuergerät weitere Messwerte wie der Hydraulikdruck im Hydraulikspeicher, der Hydraulikdruck und Temperatur des Arbeitskreises, der Hydraulikdruck und Temperatur des Fahrantriebs sowie der Schwenkwinkel der Arbeits- und Fahr- pumpe vor. Vom Hydrauliksteuergerät werden Informationen zum Zustand, wie z. B. der Arbeitspunkt, der jeweiligen Hydraulikkomponenten und zur angeforderten Last durch die Komponenten an das Motorsteuergerät geliefert. Im Motorsteuergerät erfolgt die Regelung der Auf- und Entladeprozesse des Druckspeichers bedarfsgesteuert in Abhängigkeit der oben genannten Daten.
Das Aufladen (Loading, Fig. 2) des Speichers wird durch Öffnen des Ven- tils A im Arbeitskreis und/oder des Ventils B im Fahrkreis eingeleitet. Die Steuerung erfolgt in Abhängigkeit vom Verhältnis der Hydraulikdrucke Pspeise zu PSpeicher der Drehmomente Mverfügbar zu M)st und in Abhängigkeit der Motortemperatur TK und der Hydrauliktemperatur TSpeise. wie dies in Figur 2 dargestellt wird.
Sind die vorgegebenen Bedingungen erfüllt, prüft das Motorsteuergerät anhand von weiteren Kennwerten, ob ein Loading (Fig. 2) sinnvoll ist.
Bremsenergierückgewinnung
Wird der Motor geschleppt, d. h. M|St ist negativ, dann steht die komplette Leistung des Motors zuzüglich der Bremsleistung zum Loading (Fig. 2) zur Verfügung. Das Ventil A und/oder das Ventil B werden geöffnet, bis der Speicher geladen ist oder eine der Voraussetzungen nicht mehr erfüllt ist. Ist die Motordrehzahl höher als die Solldrehzahl, d. h. nson < nist, dann steht die komplette verfügbare Leistung (Mverfügbar - M|St) zum Loading (Fig. 2) zur Verfügung. Das Ventil A und/oder das Ventil B werden geöffnet, bis der Speicher geladen ist, oder eine der Voraussetzungen nicht mehr erfüllt ist. Befindet sich der Motor im Leerlauf und die Kühlmitteltemperatur oberhalb einer Mindesttemperatur n|St = nLeer und T« > Tmin, dann steht die komplette verfügbare Leistung (Mverfügbar - M|St) zum Loading (Fig. 2) zur Verfügung, Ventil A und/oder Ventil B werden geöffnet, bis der Speicher geladen ist oder eine der Voraussetzungen nicht mehr erfüllt ist.
Befindet sich der Motor in einer Schwachlastphase und das verfügbare Drehmoment ist bedeutend höher als M|St, so erfolgt das Loading (Fig.2). Zusätzlich kann das Loading (Fig. 2) durch das Motorsteuergerät aktiviert oder deaktiviert werden, wenn der Motor sich in einem ungünstigen Betriebspunkt, z. B. im Hinblick auf die Kraftstoffverbrauchseffizienz, das Emissionsverhalten, den Ladedruck, das Geräuschniveau sowie die Messwerte und Informationen des Hydrauliksteuergerätes befindet und durch Umschalten der Funktion ein geeigneterer Betriebspunkt erreicht werden kann.
Alternativ kann das Loading (Fig. 2) über ein Regelventil auch stufenlos geregelt werden, um ein sanfteres Ein-/Ausschalten der Motorbelastung zu realisieren.
Das Entladen (Boost, Fig. 3) des Speichers wird durch Öffnen des Ventils A im Arbeitskreis und/oder des Ventils B im Fahrkreis eingeleitet. Die Steuerung erfolgt in Abhängigkeit vom Verhältnis der Hydraulikdrücke Pspeise zu PSpeicher der Drehmomente Mverfügbar zu M|St und in Abhängigkeit der Motortemperatur TK und der Hydrauliktemperatur TSpeise-
Sind die vorgegebenen Bedingungen erfüllt, prüft das Motorsteuergerät anhand von weiteren Kennwerten, ob ein Boosten (Fig. 3) sinnvoll ist.
Kann der Motor im aktuellen Arbeitspunkt keine weitere Leistung abgeben, d. h. Mverfügbar = f ■ M|st (f = Sicherheitsfaktor, z. B. 0,9), so wird Ventil A und/oder Ventil B geöffnet, bis der Speicher entladen ist, oder eine der Voraussetzungen nicht mehr erfüllt ist. Befindet sich der Motor in der Rauch- oder einer anderen Leistungsbegrenzung, d. h. MVerfügbar = f ■ M|St (f = Sicherheitsfaktor, z. B. 0,9), so wird Ventil A und/oder Ventil B geöffnet, bis der Speicher entladen ist, oder eine der Voraussetzungen nicht mehr erfüllt ist.
Wird der Motor (1 ) stark beschleunigt, d. h. nGradient > N (einstellbarer Faktor Drehzahlgradient), so wird Ventil A und/oder Ventil B geöffnet, bis der Speicher entladen ist, oder eine der Voraussetzungen nicht mehr erfüllt ist.
Bei hohem Druckabfall des Speisedruckes durch schnelles Lastzuschalten im Hydraulikarbeitskreis, d. h. PGradient > P (einstellbarer Faktor Speisedruckgradient), so wird Ventil A und/oder Ventil B geöffnet, bis der Speicher entladen ist, oder eine der Voraussetzungen nicht mehr erfüllt ist.
Zusätzlich kann das Boosten (Fig. 3) durch das Motorsteuergerät aktiviert / deaktiviert werden, wenn der Motor sich in einem ungünstigen Betriebspunkt (z. B. im Hinblick auf folgende Parameter wie Kraftstoffverbrauchseffizienz, Emissionsverhalten, Ladedruck-, Geräuschniveau, Messwerte und Informationen des Hydrauliksteuergerätes) befindet und durch Umschalten der Funktion ein geeigneterer Betriebspunkt erreicht werden kann.
Die Reduzierung der Arbeitsdrehzahl zur optimalen Kraftstoffverbrauchsoptimierung wird beispielsweise in Figur 4 dargestellt.
Bei hohen dynamischen Anforderungen sind Motordrehzahlen im Bereich von etwa 1800 - 2300 1/min nahe dem Motorleistungsmaximum nötig, um ausreichend Drehmomentreserven bei den unweigerlich auftretenden Drehzahleinbrüchen zur Verfügung zu haben, ein Ansteigen der Drehmoment- kurve bei sinkenden Drehzahlen in diesem Bereich der Drehzahl ist die Folge. Zudem müssen aufwendige Grenzlastregelungen vorgesehen werden, die ein Abwürgen des Verbrennungsmotors verhindern. Wird die Arbeitsdrehzahl in den Bereich des Nennmomentes des Motors von etwa 1400 - 1600 1/min reduziert, so können die plötzlich auftretenden dynamischen Lastspitzen durch Boosten (Fig. 4) optimal aufgefangen werden.
Die Reduzierung der Arbeitsdrehzahl zur Geräuschreduzierung wird in Figur 4 dargestellt.
Bei hohen dynamischen Anforderungen sind Motordrehzahlen im Bereich von etwa 1800 - 2300 1/min nahe Motorleistungsmaximum nötig, um ausreichend Drehmomentreserven bei den unweigerlich auftretenden Drehzahleinbrüchen zur Verfügung zu haben, ein Ansteigen der Drehmomentkurve bei sinkenden Drehzahlen in diesem Drehzahlbereich ist die Folge. Zudem müssen aufwendige Grenzlastregelungen vorgesehen werden, die ein Abwürgen des Verbrennungsmotors verhindern.
Wird die Arbeitsdrehzahl in den Bereich des Nennmomentes des Motors von etwa 1400 - 1600 1/min reduziert, so können die plötzlich auftretenden dynamischen Lastspitzen durch Boosten (Fig. 4) aufgefangen werden.
Die Erhöhung des Ladedrucks wird in Figur 6 dargestellt. Um das dynamische Verhalten des Motors zu verbessern, kann in Phasen mit sehr niedrigem Drehmomentniveau die Loading-Funktion (Fig. 6) aktiviert werden, um das abgegebene Drehmoment und damit den Ladedruck zu erhöhen. Dies erfolgt typischerweise kurz bevor eine große Drehmomentanforderung durch die Hydraulik gefordert wird. Durch die damit verbundene Erhöhung des Ladedruckes spricht der Turbolader beim Aufschalten der Hydrauliklast deutlich besser an. Zur Entlastung des Motors kann zudem die Boost-Funktion (Fig. 1 , Fig. 5) aktiviert und gleichzeitig das Umsteuerventil 7 geöffnet werden. Dann wirkt die Hydraulikpumpe 2 als Motor und kann das dynamische Verhalten des Gesamtsystems deutlich verbessern, indem sie über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 oder dessen Zahnkranz am Schwungrad die ge- speicherte Energie aus dem Hydraulikspeicher 8 in den Verbrennungsmotor 1 einleitet.
In einer alternativen Ausgestaltung kann das Boosten über ein Regelventil auch stufenlos geregelt werden, um ein sanfteres Ein-/Ausschalten der Motorbelastung zu realisieren.
Eine Starterunterstützung (Starting) kann ebenfalls über die im Hydraulikspeicher 8 gespeicherte Energie mittels der Hydraulikpumpe 2 erfolgen.
Das Entladen des Speichers wird durch Öffnen des Ventils A im Arbeitskreis und/oder des Ventils B im Fahrkreis eingeleitet.
Die Steuerung erfolgt in Abhängigkeit vom Verhältnis der Hydraulikdrücke Pspeise zu PSpeicher, der Drehmomente Mverfügbar zu M|St und in Abhängigkeit der Motortemperatur T« und der Hydrauliktemperatur TSpeise-
Ist die Motordrehzahl gleich Null, wird Ventil A und/oder B sowie das Umsteuerventil betätigt und die Hydraulikpumpe als Startermotor für den Ver- brennungsmotor genutzt.
Bei Anwendungen mit hoher Grundlast kann die Energie aus dem Speicher (8) in gleicher Form zugeführt werden, um den Starter beim Hochdrehen des Verbrennungsmotors zu unterstützen, solange die Verbrennungsmotor- drehzahl kleiner als die Leerlaufdrehzahl ist (n)st < nLeer)-
Die Starting-Unterstützung kann eine automatische Star Stop-Funktion übernehmen. Läuft der Motor für eine parametrierbare Zeit t im Leerlauf, so wird der Motor daran anschließend automatisch gestoppt. Ist die Motordrehzahl gleich Null und tritt der Fahrer/Bediener des Gerätes aufs Gaspedal, wird automatisch Ventil A und/oder Ventil B sowie das Umsteuerventil 7 betätigt und die Hydraulikpumpe als Startermotor für den Verbrennungsmotor 1 ge- nutzt. Dies führt zu hohen Einspareffekten beim Kraftstoffverbrauch. Zudem geschieht der Start des Motors 1 , ohne den Elektrostarter des Motors zu belasten. Die Anzahl der Lade-/Entladezyklen des Hydraulikspeichers in der Lebenszeit ist in der Regel höher als die Anzahl der möglichen Start- Vorgänge beim Elektrostarter.
Den Motor schneller auf Betriebstemperatur bringen
Bei kalten Umgebungstemperaturen und sehr geringer Motorauslastung erwärmt sich der Verbrennungsmotor nur sehr langsam bis auf die eigentli- che Betriebstemperatur. In dieser Kaltphase ist der Verschleiß des Motors hoch und der Kraftstoffverbrauch nicht optimal. Durch mehrmaliges Laden/ Entladen des Hydraulikspeichers können dynamische Belastungen erzeugt werden, die den Motor schneller auf Betriebstemperatur bringen. Durch Anwendung der oben genannten Funktionalitäten lässt sich die Performance der Arbeitsmaschine vorteilhaft erhöhen, der Kraftstoffverbrauch und der Verschleiß des Motors werden reduziert und die Motorauslastung wird optimiert. Durch die temporäre Mehrleistung kann Downsizing betrieben werden, was so viel bedeutet wie, es kann ein Motor mit weniger Hub- räum eingesetzt werden, was energetisch günstiger ist.
Das Anwendungsprinzip lässt sich bei allen Systemen mit Verbrennungsoder Gasmotor in Verbindung mit hydraulischen Verbrauchern und hydrostatischen Antrieben verwenden.
Abkürzungen
Pspeise = Druck im Hydraulikspeisekreis
Pspeicher = Druck im Hydraulikspeicher
Tspeise = Temperatur im Hydraulikspeisekreis
Tmax = maximal zulässige Temperatur im Hydraulikspeicher
Tmin = minimal zulässige Temperatur im Hydraulikspeicher
nist = aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors
nson = aktuelle Solldrehzahl des Verbrennungsmotors
nLeer = Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors Mverfügbar = aktuell verfügbares maximales Drehmoment des
Verbrennungsmotors
M|St = aktuell abgegebenes Moment des Verbrennungsmotors TK = Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors
Tmax = maximal zulässige Kühlmitteltemperatur für Funktion Tmin = minimal zulässige Kühlmitteltemperatur für Funktion riGradient = Drehzahlgradient
PGradient = Gradient Speisedruck
Bezugszeichen
1 Verbrennungsmotor
2 Hydraulikpumpe
3 Verbraucher
4 Hydrauliksteuergerät
5 Verbraucher
6 Druckhalteventil
7 Umsteuerventil
8 Druckspeicher
9 Steuermodul
10 Stellglied
11 Ventil
12 Antriebseinheit
13 Temperatursensor
14 Drucksensor
15 Drucksensor
16 Drucksensor

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Hybridsystem, bestehend aus einem Verbrennungsmotor (1 ) mit angebauten und/oder integrierten Hydraulikpumpen (2) zur Versorgung von Verbrauchern (5) und/oder Antriebseinheit (12), wenigstens einem Motorsteuergerät (3) zur elektronischen Motor- und/oder Einspritzregelung, we- nigstens einem Hydrauliksteuergerät (4) zur Steuerung wenigstens eines hydraulischen Verbrauchers (5), wenigstens einem Druckhalteventil (6), wenigstens einem Umsteuerventil (7) und wenigstens einem hydraulischen Druckspeicher (8).
2. Hybridsystem nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Verbraucher 5 mittels Steuermodul (9) ansteuerbar ist.
3. Hybridsystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (12) mittels Stellglied (10) kommunizierbar ausgeführt ist.
4. Hybridsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (10) mittels Hydrauliksteuer- gerät (4) kommunizierbar ausgeführt ist.
5. Hybridsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikspeicher (8) wenigstens einen Drucksensor (14) aufweist.
6. Hybridsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Steuermodul (9) und Umsteuer- ventil (7) ein Drucksensor angeordnet ist.
7. Hybridsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stellglied (10) und Hydraulikpum- pe (2) ein Drucksensor (16) angeordnet ist.
8. Hybridsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (13), der Drucksen- sor (14), der Drucksensor (15) und der Drucksensor (16) mit dem Motorsteuergerät (3) kommunizierbar angeordnet sind.
9. Verfahren zum Betreiben eines Hybridsystems,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydrauliksystem nach einem oder meh- reren der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Motor- und Maschinenzustand ständig anhand der genannten Sensoren überwacht und das Auf- und Entladen des hydraulischen Speichers zur Optimierung der Motor-/Maschinendynamik und/oder des Lastverhaltens gesteuert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Motor- und Maschinenzustand ständig anhand der genannten Sensoren überwacht und das Auf- und Entladen des hydraulischen Speichers zur Optimierung der Motor-/Maschinendynamik und/oder des Lastverhaltens unter Beachtung des Emissionsverhaltens des Motors gesteuert wird.
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