EP3378827A1 - Verfahren zum betrieb einer hydraulikanlage eines flurförderzeugs - Google Patents

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EP3378827A1
EP3378827A1 EP18159628.9A EP18159628A EP3378827A1 EP 3378827 A1 EP3378827 A1 EP 3378827A1 EP 18159628 A EP18159628 A EP 18159628A EP 3378827 A1 EP3378827 A1 EP 3378827A1
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consumer
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/75—Control of speed of the output member

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hydraulic system of a truck which has a driven by a drive motor hydraulic pump and at least one driven by the volume flow of the hydraulic pump consumers, wherein in the control of the consumer, the volume flow of the hydraulic pump in response to the control signal of an actuator, in particular a joystick or a hand control lever is controlled.
  • the hydraulic system usually has a constant-displacement pump with a constant delivery volume.
  • a lifting drive for lifting and lowering a lifting device
  • a tilt drive for tilting a mast on which the lifting device is arranged raised and lowered
  • additional consumers such as a side gate for the load handling attachments.
  • an actuator such as a joystick or a hand control lever
  • actuated by the driver of the truck and set according to the deflection of the actuator a certain target speed with a hydraulic motor driving the drive motor is operated.
  • the target speed and the delivery volume of the hydraulic pump results in a certain of the hydraulic pump funded flow (flow), with which the consumer is supplied.
  • the designed as a fixed displacement pump hydraulic pump is thus operated in the control of a consumer with a controlled speed, which is solely dependent on the deflection of the actuator.
  • a setpoint speed is generated, with which the hydraulic pump designed as a fixed displacement pump is operated, i. for different deflections of the actuator different target speeds are generated.
  • the disadvantage here is that in the generation and thus the specification of these target speeds but not the load pressure of the consumer and the viscosity-dependent and speed-dependent volumetric efficiency of the hydraulic pump is taken into account. It follows that for the same deflection of the actuator, ie a certain deflection point of the actuator, the consumer different-sized volume flows and thus a varying volume flow is provided at different viscosities of the pressure medium. This effect is based on the fact that, in the case of a hydraulic pump designed as a fixed displacement pump, the volume flow varies with fluctuating viscosity of the pressure medium at the same load pressure.
  • the present invention has for its object to provide a method for operating a hydraulic system of a truck of the type mentioned, which avoids the disadvantages mentioned.
  • This object is achieved in that in the control of the consumer, the volume flow of the hydraulic pump in response to the temperature of the pressure medium is controlled such that in the control of the flow rate of the hydraulic pump compensation of the influences of the temperature of the pressure medium on the funded by the hydraulic pump Volume flow takes place, whereby over the entire temperature operating range of the pressure medium for the Actuator signal is provided a constant volume flow to the consumer.
  • a constant volume flow of the hydraulic pump is thus provided at a certain deflection of the actuator and thus a certain control signal of the actuator regardless of the temperature of the pressure medium and thus over the entire temperature operating range of the pressure medium, with which the consumer is operated.
  • the hydraulic pump is designed as a fixed displacement pump with a constant displacement and is controlled in the control of the consumer, the flow rate of the hydraulic pump in response to the control signal of the actuator, in particular a joystick or a manual control lever, by a speed specification of the drive motor.
  • the actuator in particular a joystick or a manual control lever
  • a speed specification of the drive motor in a trained as constant pump hydraulic pump can be controlled by specifying a speed of the constant pump in a simple way promoted by the constant pump volume flow.
  • a temperature-dependent adaptation of the speed specification of the drive motor is carried out according to an embodiment of the invention for compensating the effects of the temperature of the pressure medium on the volume flow delivered by the hydraulic pump.
  • the volume flow delivered by a hydraulic pump designed as a fixed displacement pump can be controlled in a simple manner so that a compensation of the influences of the temperature of the pressure medium on the volume flow delivered by the hydraulic pump takes place in order to maintain a constant over the entire temperature operating range of the pressure medium for the control signal of the actuator Provide flow for the consumer.
  • the temperature-dependent adaptation of the speed specification is carried out such that with increasing temperature of the pressure medium, the speed specification of the drive motor is increased. Since the volume flow of the hydraulic pump - at constant speed and load pressure of the consumer - decreases with increasing temperature of the pressure medium, can be achieved with increasing the temperature of the pressure medium in a secure manner with increasing the speed specification of the drive motor, that the hydraulic pump at a certain deflection of the actuator regardless of the temperature of the pressure medium delivers a constant volume flow.
  • the temperature-dependent adaptation of the speed specification is effected by a factorization with a viscosity-dependent factor. This makes it possible in a simple way, with increasing temperature of the pressure medium to increase the speed specification of the drive motor.
  • the characteristic diagram of the volumetric efficiency of the hydraulic pump is determined for this purpose, and a plurality of characteristic curves for constant volume flows are determined, and the viscosity-dependent factor is determined from the plurality of characteristic curves for constant volume flows.
  • the map of the volumetric efficiency of the hydraulic pump is for this purpose preferably determined for target operating points including the occurring load pressures of the consumer and the desired constant volume flows with which the consumer is to be operated. If, furthermore, several characteristic curves for constant volumetric flows are determined, which are each a function of the volumetric efficiency of the hydraulic pump, the viscosity-dependent factor used for the temperature-dependent adaptation of the rotational speed specification can be determined from these characteristics.
  • the temperature of the pressure medium is preferably measured with a temperature sensor, which detects in particular the temperature of the pressure medium in a container of the hydraulic system.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a hydraulic system 1 of the invention of an industrial truck shown.
  • the hydraulic system 1 has a driven by a drive motor 2 hydraulic pump 3 and at least one consumer 4, which is driven by the volume flow Q of the hydraulic pump 3.
  • the hydraulic pump 3 is operated in an open circuit and sucks with a suction line 5 pressure fluid from a container 6 and promotes the flow rate Q in a delivery line 7, which is in communication with the consumer 4.
  • the load pressure p of the consumer 4 is set in the delivery line 7.
  • the hydraulic pump 3 is formed in the illustrated embodiment as a fixed displacement pump with a constant displacement.
  • the drive motor 2 driving the hydraulic pump 3 is designed, for example, as an electric motor.
  • An electronic control device 10 is connected on the input side to an actuator 11, for example a joystick or a manual control lever, and is On the output side with the drive motor 2 in conjunction to specify a speed n for driving the hydraulic pump 3.
  • an actuator 11 for example a joystick or a manual control lever
  • the drive motor 2 is On the output side with the drive motor 2 in conjunction to specify a speed n for driving the hydraulic pump 3.
  • driving the load 4 is determined by the electronic control device 11 based on the actuating signal generated by the actuated actuator 11 a speed n soll for the drive motor 2, in response to the control signal of the actuator 11 a corresponding volume flow Q of the hydraulic pump 3 for actuating the Consumer 4 to produce.
  • the drive motor 2 thus provides the rotational speed n and a corresponding torque M for driving the hydraulic pump 3
  • the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 is the variable variable.
  • the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 is dependent on the rotational speed n, the viscosity of the pressure medium, which changes over the temperature T of the pressure medium and the type of the pressure medium and thus is a function of the temperature T of the pressure medium and the type of the pressure medium.
  • FIG. 2 is a diagram of the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 of FIG. 1 represented by the viscosity of the pressure medium.
  • the viscosity of the pressure medium is shown on the ordinate of the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 and on the abscissa.
  • the viscosity of the pressure medium is shown on the ordinate of the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 and on the abscissa.
  • the viscosity of the pressure medium is shown.
  • the region X an optimum viscosity range for the operation of the hydraulic pump 3, which is not equal, but is smaller than the entire temperature operating range of the pressure medium of the hydraulic system 1.
  • FIG. 3 is a graph of the viscosity of the pressure medium of the hydraulic system 1 of FIG. 1 about the temperature T shown.
  • the viscosity of a pressure medium is shown on the ordinate and the temperature T on the abscissa.
  • the FIG. 3 is the dependence of the viscosity of a pressure medium on the temperature T to recognize.
  • the viscosity of the pressure medium decreases with increasing temperature T.
  • the viscosity of the pressure medium is thus a function of the temperature T.
  • FIG. 4 According to the diagram of FIG. 4 in which the volume flow Q of the hydraulic pump 3 is the FIG. 1 is shown on the temperature T of the pressure medium, wherein on the ordinate the volume flow Q of the hydraulic pump 3 and on the abscissa the temperature T of the pressure medium is shown, it can be seen that the hydraulic pump 3, at constant speed n and constant load pressure p, a flow Q promotes the changes due to the dependence of the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 of the viscosity on the temperature T of the pressure medium. With increasing temperature T of the pressure medium, the volume flow Q decreases. The hydraulic pump 3 thus promotes according to the diagram of FIG.
  • a temperature sensor 12 detecting the temperature T of the pressure medium in the container 6 is provided, which is connected on the input side to the electronic control device 10.
  • the volume flow Q of the hydraulic pump 3 in response to the control signal of the actuator 11 by a speed specification (target speed) n soll the drive motor 2 is controlled in the control of the consumer 4, to compensate for the effects of the temperature T of the pressure medium on the from the hydraulic pump 3 funded volume flow Q a temperature-dependent adjustment of the speed specification (target speed) n should the drive motor 2 performed.
  • the rotational speed n soll of the drive motor 3 and thus the speed n soll of the hydraulic pump 2 is adjusted in such a manner depending on the temperature T of the pressure medium measured with the temperature sensor 12 such that regardless of the temperature T of the pressure medium for a certain deflection and thus a determined control signal of the actuator 11, a constant volume flow Q is generated to supply the load 4. It is thus the consumer 4 at a certain deflection of the actuator 11 by an individual speed n of the hydraulic pump 3 in response to the respective temperature of the pressure medium independent of the temperature of the pressure medium volume flow Q and thus a constant temperature over the temperature Q provided ,
  • n To the temperature-dependent adjustment of the speed setting (target speed) n is to perform the drive motor 2 and to compensate for the effects of varying temperature T of the pressure medium to the volume flow Q in order to achieve a constant over the temperature T flow rate Q for a particular deflection of the actuator 11, the exact data to the hydraulic pump 3 with respect to the volume flow Q, which is a function of the rotational speed n, the load pressure p and the volumetric efficiency ⁇ vol , and the temperature T of the pressure medium are required.
  • the temperature T of the pressure medium is measured by means of the temperature sensor 12 and provided to the electronic control device 10.
  • the map of the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 is to be determined.
  • the map is here in particular for Target operating points including the occurring load pressures p and desired respectively constant volume flows Q1, Q2, Q3 to Qn, with which the consumer 4 is to be operated to determine.
  • Speed n viscosity a ⁇ t of the pressure medium .
  • the viscosities of the pressure medium for various temperatures can be determined, for example -10 ° C, -5 ° C, 0 ° C, + 5 ° C, + 15 ° C, + 35 ° C, + 65 ° C, + 85 ° C and + 95 ° C.
  • a constant volume flow Q is thus provided with a corresponding deflection of the actuator 11 by means of the individual speed of the hydraulic pump 3 in response to the temperature T of the pressure medium to the consumer 4 independent of temperature.
  • a viscosity-dependent factor k can be determined for each consumer 4 and stored in the electronic control device 10, so that each consumer 4 is parameterized separately.
  • a generally valid viscosity-dependent factor k can be stored in the electronic control device 10, which can be used with justifiable excess supply of the consumer 4 with the volume flow Q for all consumers 4.
  • the load pressure p of the consumer 4 can be detected with a pressure sensor and made available to the electronic control device 10, whereby the effects of the load pressure p on the volumetric efficiency ⁇ vol of the hydraulic pump 3 can be compensated.
  • the inventive method has a number of advantages.
  • the driver of the truck for the same deflection of the actuator 11, ie a certain deflection point of the actuator 11, such as a joystick or a hand control lever, receives the same operating speed of the consumer 4 over the entire temperature operating range of the pressure medium. This leads to increased comfort, since consumer movements are carried out optimally. In addition, reproducible operating speeds of the driven consumer 4 over the entire Operating range achieved. With the method according to the invention, the driver of the truck is no longer forced to readjust the deflection on the actuator in order to achieve an expected operating speed of the driven consumer 4.
  • the hydraulic pump 3 is always operated in the optimum speed range and thus always leads at the operating point to the lowest noise pollution.
  • optimum viscosity range X can be achieved by a reduced rated speed of the hydraulic pump 3 and / or by a reduced speed dynamics extended life (running time) of the hydraulic pump 3. Cavitation in the hydraulic pump 3 at low starting temperatures and thus a high viscosity of the pressure medium and a lubricant film break in the hydraulic pump 3 at high operating temperatures and thus a low viscosity of the pressure medium can be prevented. This can be done in the method according to the invention by implementing a warm-up phase and / or cooling phase.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hydraulikanlage (1) eines Flurförderzeugs, die eine von einem Antriebsmotor (2) angetriebene Hydraulikpumpe (3) aufweist und mindestens einen von dem Volumenstrom (Q) der Hydraulikpumpe (3) angetriebenen Verbraucher (4) aufweist, wobei bei der Ansteuerung des Verbrauchers (4) der Volumenstrom (Q) der Hydraulikpumpe (3) in Abhängigkeit von dem Stellsignal eines Stellglieds (11), insbesondere eines Joysticks oder eines Handbedienhebels, gesteuert wird. Bei der Ansteuerung des Verbrauchers (4) wird der Volumenstrom (Q) der Hydraulikpumpe (3) in Abhängigkeit von der Temperatur (T) des Druckmittels derart gesteuert, dass bei der Steuerung des Volumenstroms (Q) der Hydraulikpumpe (3) eine Kompensation der Einflüsse der Temperatur (T) des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe (3) geförderten Volumenstrom (Q) erfolgt, wodurch über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels für das Stellsignal des Stellglieds (11) ein konstanter Volumenstrom (Q) für den Verbraucher (4) bereit gestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs, die eine von einem Antriebsmotor angetriebene Hydraulikpumpe aufweist und mindestens einen von dem Volumenstrom der Hydraulikpumpe angetriebenen Verbraucher aufweist, wobei bei der Ansteuerung des Verbrauchers der Volumenstrom der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von dem Stellsignal eines Stellglieds, insbesondere eines Joysticks oder eines Handbedienhebels, gesteuert wird.
  • Bei batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeugen weist die Hydraulikanlage in der Regel eine Konstantpumpe mit einem konstanten Fördervolumen auf. Von der Hydraulikpumpe werden in der Regel mehrere Verbraucher versorgt, beispielswiese ein Hubantrieb zum Heben und Senken eines Lastaufnahmemittels, ein Neigeantrieb zum Neigen eines Hubgerüstes, an dem das Lastaufnahmemittels anhebbar und absenkbar angeordnet ist, und gegebenenfalls ein oder mehrere Zusatzverbraucher, beispielsweise ein Seitenschieber für das Lastaufnahmemittel. Bei der Ansteuerung eines Verbrauchers wird von dem Fahrer des Flurförderzeugs ein Stellglied, beispielsweise ein Joystick oder ein Handbedienhebel, betätigt und entsprechend der Auslenkung des Stellgliedes eine bestimmte Solldrehzahl vorgegeben, mit der ein die Hydraulikpumpe antreibender Antriebsmotor betrieben wird. Mit der Solldrehzahl und dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe ergibt sich ein bestimmter von der Hydraulikpumpe geförderter Volumenstrom (Fördermenge), mit dem der Verbraucher versorgt wird. Die als Konstantpumpe ausgeführte Hydraulikpumpe wird somit bei der Ansteuerung eines Verbrauchers mit einer gesteuerten Drehzahl betrieben, die allein abhängig ist von der Auslenkung des Stellglieds. Je nach Auslenkung des Stellglieds wird eine Solldrehzahl generiert, mit der die als Konstantpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe betrieben wird, d.h. für unterschiedliche Auslenkungen des Stellglieds werden unterschiedliche Solldrehzahlen generiert.
  • Nachteilig hierbei ist, dass bei der Generierung und somit der Vorgabe dieser Solldrehzahlen jedoch nicht der Lastdruck des Verbrauchers sowie der viskositätsabhängige und drehzahlabhängige volumetrische Wirkungsgrad der Hydraulikpumpe berücksichtigt wird. Daraus folgt, dass für die gleiche Auslenkung des Stellglieds, d.h. einen bestimmten Auslenkungspunkt des Stellglieds, bei unterschiedlichen Viskositäten des Druckmittels dem Verbraucher unterschiedlich große Volumenströme und somit ein variierender Volumenstrom bereitgestellt wird. Dieser Effekt beruht darauf, dass bei einer als Konstantpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe der Volumenstrom mit schwankender Viskosität des Druckmittels bei gleichem Lastdruck variiert. Für den Fahrer des Flurförderzeugs führt dies dazu, dass sich bei einer bestimmten Auslenkung des Stellglieds und somit einer bestimmten, der Auslenkung des Stellglieds zugeordneten konstanten Drehzahl der Konstantpumpe ein schwankender bzw. variierender Volumenstrom der Konstantpumpe ergibt und sich somit für eine bestimmte Auslenkung des Stellglieds, d.h. gleiche Auslenkungen des Stellglieds, variierende Betätigungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers einstellen je nach vorliegender Temperatur des Druckmittels. Darüber hinaus wird hierbei die Hydraulikpumpe nicht im funktionsgerechten und optimalen Betriebspunkt betrieben.
  • Sofern sich für eine bestimmte Auslenkung des Stellglieds, d.h. gleiche Auslenkungen des Stellglieds, variierende Betätigungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers einstellen, führt dies bei dem Fahrer des Flurförderzeugs zu einem Komfortverlust, da Verbraucherbewegungen nicht optimal ausgeführt werden, sowie zu nicht reproduzierbaren Betätigungsgeschwindigkeiten des angesteuerten Verbrauchers über den gesamten Betriebsbereich. Der Fahrer des Flurförderzeugs kann dann gezwungen sein, an dem Stellglied die Auslenkung nachzujustieren, um eine erwartete Betätigungsgeschwindigkeit des angesteuerten Verbrauchers zu erzielen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das die genannten Nachteile vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Ansteuerung des Verbrauchers der Volumenstrom der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des Druckmittels derart gesteuert wird, dass bei der Steuerung des Volumenstroms der Hydraulikpumpe eine Kompensation der Einflüsse der Temperatur des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe geförderten Volumenstrom erfolgt, wodurch über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels für das Stellsignal des Stellglieds ein konstanter Volumenstrom für den Verbraucher bereit gestellt wird. Bei der Erfindung wird somit bei einer bestimmten Auslenkung des Stellglieds und somit einem bestimmten Stellsignal des Stellglieds unabhängig von der Temperatur des Druckmittels und somit über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels ein konstanter Volumenstrom der Hydraulikpumpe zur Verfügung gestellt, mit dem der Verbraucher betrieben wird. Für eine bestimmte Auslenkung des Stellglieds, d.h. gleiche Auslenkungen des Stellglieds, stellt sich somit bei unterschiedlichen Temperaturen des Druckmittels dieselbe Betätigungsgeschwindigkeit des Verbrauchers ein. Dies führt bei dem Fahrer des Flurförderzeugs zu einem erhöhten Komfort, da Verbraucherbewegungen optimal ausgeführt werden, sowie zu reproduzierbaren Betätigungsgeschwindigkeiten des angesteuerten Verbrauchers über den gesamten Betriebsbereich. Der Fahrer des Flurförderzeugs ist zudem bei der Erfindung nicht mehr gezwungen, an dem Stellglied die Auslenkung nachzujustieren, um eine erwartete Betätigungsgeschwindigkeit des angesteuerten Verbrauchers zu erzielen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Hydraulikpumpe als Konstantpumpe mit einem konstanten Fördervolumen ausgebildet und wird bei der Ansteuerung des Verbrauchers der Volumenstrom der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von dem Stellsignal des Stellglieds, insbesondere eines Joysticks oder eines Handbedienhebels, durch eine Drehzahlvorgabe des Antriebsmotors gesteuert. Bei einer als Konstantpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe kann durch die Vorgabe einer Drehzahl der Konstantpumpe auf einfache Weise der von der Konstantpumpe geförderte Volumenstrom gesteuert werden.
  • Vorteilhafterweise wird gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung zur Kompensation der Einflüsse der Temperatur des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe geförderten Volumenstrom eine temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe des Antriebsmotors durchgeführt. Dadurch kann auf einfache Weise der von einer als Konstantpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe geförderte Volumenstrom derart gesteuert werden, dass eine Kompensation der Einflüsse der Temperatur des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe geförderten Volumenstrom erfolgt, um über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels für das Stellsignal des Stellglieds einen konstanten Volumenstrom für den Verbraucher bereit zu stellen.
  • Mit besonderem Vorteil wird gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe derart durchgeführt, dass mit zunehmender Temperatur des Druckmittels die Drehzahlvorgabe des Antriebsmotors erhöht wird. Da der Volumenstrom der Hydraulikpumpe - bei konstanter Drehzahl und konstantem Lastdruck des Verbrauchers - mit zunehmender Temperatur des Druckmittels abnimmt, kann mit der Erhöhung der Drehzahlvorgabe des Antriebsmotors bei zunehmender Temperatur des Druckmittels auf sichere Weise erzielt werden, dass die Hydraulikpumpe bei einer bestimmten Auslenkung des Stellglieds unabhängig von der Temperatur des Druckmittels einen konstanten Volumenstrom liefert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe durch eine Faktorisierung mit einem viskositätsabhängigen Faktor. Dies ermöglicht es auf einfache Weise, mit steigender Temperatur des Druckmittels die Drehzahlvorgabe des Antriebsmotors zu erhöhen.
  • Vorteilhafterweise wird hierzu das Kennfeld des volumetrischen Wirkungsgrades der Hydraulikpumpe ermittelt und werden mehrere Kennlinien für konstante Volumenströme bestimmt sowie aus den mehreren Kennlinien für konstante Volumenströme der viskositätsabhängige Faktor bestimmt. Das Kennfeld des volumetrischen Wirkungsgrades der Hydraulikpumpe wird hierzu bevorzugt für Zielbetriebspunkte inklusive der auftretenden Lastdrücke des Verbrauchers und gewünschter jeweils konstanter Volumenströme ermittelt, mit denen der Verbraucher betrieben werden soll. Sofern weiterhin mehrere Kennlinien für konstante Volumenströme bestimmt werden, die jeweils eine Funktion des volumetrischen Wirkungsgrades der Hydraulikpumpe sind, kann aus diesen Kennlinien der viskositätsabhängige Faktor bestimmt werden, der für die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe verwendet wird.
  • Die Temperatur des Druckmittels wird bevorzugt mit einem Temperatursensor gemessen, der insbesondere die Temperatur des Druckmittels in einem Behälter der Hydraulikanlage erfasst.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
    • Figur 1
    einen Schaltplan einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs gemäß der Erfindung,
    Figur 2
    ein Diagramm des volumetrischen Wirkungsgrades der Hydraulikpumpe der Hydraulikanlage der Figur 1 über die Viskosität des Druckmittels,
    Figur 3
    ein Diagramm der Viskosität des Druckmittels der Hydraulikanlage der Figur 1 über die Temperatur und
    Figur 4
    ein Diagramm des Volumenstroms Q der Hydraulikpumpe der Hydraulikanlage der Figur 1 über die Temperatur T des Druckmittels.
  • In der Figur 1 ist ein Schaltplan einer erfindungsgemäße Hydraulikanlage 1 eines Flurförderzeugs dargestellt. Die Hydraulikanlage 1 weist eine von einem Antriebsmotor 2 angetriebene Hydraulikpumpe 3 auf und mindestens einen Verbraucher 4, der von dem Volumenstrom Q der Hydraulikpumpe 3 angetriebenen ist.
  • Die Hydraulikpumpe 3 ist im offenen Kreislauf betrieben und saugt mit einer Ansaugleitung 5 Druckmittel aus einem Behälter 6 an und fördert den Volumenstrom Q in eine Förderleitung 7, die mit dem Verbraucher 4 in Verbindung steht. Bei einer Ansteuerung des Verbrauchers 4, d.h. bei einer Bewegung des Verbrauchers 4 stellt sich in der Förderleitung 7 der Lastdruck p des Verbrauchers 4 ein.
  • Die Hydraulikpumpe 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Konstantpumpe mit einem konstanten Fördervolumen ausgebildet.
  • Der die Hydraulikpumpe 3 antreibende Antriebsmotor 2 ist beispielsweise als Elektromotor ausgebildet.
  • Eine elektronische Steuereinrichtung 10 ist eingangsseitig mit einem Stellglied 11 verbunden, beispielsweise einem Joystick oder einem Handbedienhebel, und steht ausgangsseitig mit dem Antriebsmotor 2 in Verbindung, um eine Drehzahl n zum Antrieb der Hydraulikpumpe 3 vorzugeben. Bei der Ansteuerung des Verbrauchers 4 wird von der elektronischen Steuereinrichtung 11 anhand des von dem betätigten Stellglied 11 erzeugten Stellsignals eine Drehzahl nsoll für den Antriebsmotors 2 vorgegeben, um in Abhängigkeit von dem Stellsignal des Stellglieds 11 einen entsprechenden Volumenstrom Q der Hydraulikpumpe 3 zur Betätigung des Verbrauchers 4 zu erzeugen. Der Antriebsmotor 2 stellt somit die Drehzahl n und ein entsprechendes Drehmoment M zum Antrieb der Hydraulikpumpe 3 zur Verfügung
  • Die als Konstantpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe 3 liefert einen Volumenstrom Q gemäß folgender Gleichung: Q = V * n * η vol / 1000
    Figure imgb0001
     wobei Q der Volumenstrom in l/min, V das Fördervolumen in cm3, n die Drehzahl in 1/min und ηvol der volumetrische Wirkungsgrad der Hydraulikpumpe 3 ist.
  • Bei der als Konstantpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe 3 ist das Fördervolumen V konstant. Daher ist zur Bestimmung des Volumenstroms Q der volumetrische Wirkungsgrad ηvol der Hydraulikpumpe 3 die variable Größe. Der volumetrische Wirkungsgrad ηvol der Hydraulikpumpe 3 ist abhängig von der Drehzahl n, der Viskosität des Druckmittels, die sich über die Temperatur T des Druckmittels und den Typ des Druckmittels ändert und somit eine Funktion der Temperatur T des Druckmittels und des Typs des Druckmittels ist.
  • In der Figur 2 ist ein Diagramm des volumetrischen Wirkungsgrades ηvol der Hydraulikpumpe 3 der Figur 1 über die Viskosität des Druckmittels dargestellt. Hierbei ist auf der Ordinate der volumetrische Wirkungsgrades ηvol der Hydraulikpumpe 3 und auf der Abszisse die Viskosität des Druckmittels dargestellt. In der Figur 2 ist dabei die Abhängigkeit des volumetrischen Wirkungsgrades ηvol der Hydraulikpumpe 3 von der Viskosität des Druckmittels zu erkennen. Bei hoher Viskosität des Druckmittels ist der volumetrischen Wirkungsgrades ηvol der Hydraulikpumpe 3 niedrig, mit geringer werdender Viskosität des Druckmittels nimmt der volumetrischen Wirkungsgrades ηvol der Hydraulikpumpe 3 zu. In der Figur 2 ist mit dem Bereich X auch ein optimaler Viskositätsbereich für den Betrieb der Hydraulikpumpe 3 dargestellt, der nicht gleich, sondern kleiner als der gesamte Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels der Hydraulikanlage 1 ist.
  • In der Figur 3 ist ein Diagramm der Viskosität des Druckmittels der Hydraulikanlage 1 der Figur 1 über die Temperatur T dargestellt. Hierbei ist auf der Ordinate die Viskosität eines Druckmittels und auf der Abszisse die Temperatur T dargestellt. In der Figur 3 ist dabei die Abhängigkeit der Viskosität eines Druckmittels von der Temperatur T zu erkennen. Die Viskosität des Druckmittels nimmt mit steigender Temperatur T ab. Die Viskosität des Druckmittels ist somit eine Funktion der Temperatur T.
  • Gemäß dem Diagramm der Figur 4, in der der Volumenstroms Q der Hydraulikpumpe 3 der Figur 1 über die Temperatur T des Druckmittels dargestellt ist, wobei auf der Ordinate der Volumenstrom Q der Hydraulikpumpe 3 und auf der Abszisse die Temperatur T des Druckmittels dargestellt ist, ist ersichtlich, dass die Hydraulikpumpe 3, bei konstanter Drehzahl n und konstantem Lastdruck p, einen Volumenstrom Q fördert, der sich aufgrund der Abhängigkeit des volumetrischen Wirkungsgrades ηvol der Hydraulikpumpe 3 von der Viskosität über die Temperatur T des Druckmittels ändert. Mit zunehmender Temperatur T des Druckmittels verringert sich der Volumenstrom Q. Die Hydraulikpumpe 3 fördert somit gemäß dem Diagramm der Figur 4 in Abhängigkeit von der Temperatur T des Druckmittels bei konstanter Drehzahl n und konstantem Lastdruck p einen variierenden Volumenstrom Q, wodurch sich für die bei einer bestimmten Betätigung (Auslenkung) des Stellglieds 11 vorgegebene Drehzahl nsoll bei unterschiedlichen Temperaturen T unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers 4 einstellen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Hydraulikanlage 1 ist ein die Temperatur T des Druckmittels im Behälter 6 erfassender Temperatursensor 12 vorgesehen, der eingangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung 10 in Verbindung steht.
  • Um über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels für das Stellsignal des Stellglieds 11 einen konstanten Volumenstrom Q für den Verbraucher 4 bereit zu stellen und somit zu erzielen, dass sich unabhängig von der Temperatur T des Druckmittels für ein bestimmtes Stellsignal des Stellglieds 11 immer die gleiche Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers 4 ergibt, wird erfindungsgemäß bei der Ansteuerung des Verbrauchers 4 der Volumenstrom Q der Hydraulikpumpe 3 in Abhängigkeit von der Temperatur T des Druckmittels derart gesteuert, dass bei der Steuerung des Volumenstroms Q der Hydraulikpumpe 3 eine Kompensation der Einflüsse der Temperatur T des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe 3 geförderten Volumenstrom Q erfolgt. Hierzu wird erfindungsgemäß, wobei bei der Ansteuerung des Verbrauchers 4 der Volumenstrom Q der Hydraulikpumpe 3 in Abhängigkeit von dem Stellsignal des Stellglieds 11 durch eine Drehzahlvorgabe (Solldrehzahl) nsoll des Antriebsmotors 2 gesteuert wird, zur Kompensation der Einflüsse der Temperatur T des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe 3 geförderten Volumenstrom Q ein temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe (Solldrehzahl) nsoll des Antriebsmotors 2 durchgeführt. Erfindungsgemäß wird somit in Abhängigkeit von der mit dem Temperatursensor 12 gemessenen Temperatur T des Druckmittels die Drehzahl nsoll des Antriebsmotors 3 und somit die Drehzahl nsoll der Hydraulikpumpe 2 derart angepasst, dass unabhängig von der Temperatur T des Druckmittels für eine bestimmte Auslenkung und somit ein bestimmtes Stellsignal des Stellglieds 11 ein konstanter Volumenstrom Q zur Versorgung des Verbrauchers 4 erzeugt wird. Es wird somit dem Verbraucher 4 bei einer bestimmten Auslenkung des Stellglieds 11 durch eine individuelle Drehzahl n der Hydraulikpumpe 3 in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur des Druckmittels ein von der Temperatur des Druckmittels unabhängiger Volumenstrom Q und somit ein über die Temperatur konstanter Volumenstrom Q zur Verfügung gestellt.
  • Um die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe (Solldrehzahl) nsoll des Antriebsmotors 2 durchzuführen und die Einflüsse der schwankenden Temperatur T des Druckmittels auf den Volumenstrom Q zu kompensieren, um einen über die Temperatur T konstanten Volumenstrom Q für eine bestimmte Auslenkung des Stellglieds 11 zu erzielen, sind die genauen Daten zu der Hydraulikpumpe 3 bezüglich des Volumenstroms Q, der eine Funktion der Drehzahl n, des Lastdruckes p und des volumetrischen Wirkungsgrades ηvol ist, sowie die Temperatur T des Druckmittels erforderlich.
  • Die Temperatur T des Druckmittels wird mittels des Temperatursensors 12 gemessen und der elektronischen Steuereinrichtung 10 zur Verfügung gestellt.
  • Bei der Erfindung ist das Kennfeld des volumetrischen Wirkungsgrades ηvol der Hydraulikpumpe 3 zu ermitteln. Das Kennfeld ist hierbei insbesondere für Zielbetriebspunkte inklusive der auftretenden Lastdrücke p und gewünschter jeweils konstanter Volumenströme Q1, Q2, Q3 bis Qn, mit denen der Verbraucher 4 betrieben werden soll, zu ermitteln. Hierzu sind folgende Gleichungen von Relevanz: Viskosit a ¨ t des Druckmittels = Funktion von Druckmittel
    Figure imgb0002
     Volumetrischer Wirkungsgrad η vol = Function von Viskosit a ¨ t des Druckmittels , Drehzahl n und Lastdruck p
    Figure imgb0003
     Volumenstrom Q = konstant = Funktion von Verdr a ¨ ngervolumen V , Drehzahl n , Viskosit a ¨ t des Druckmittels , Volumetrischer Wirkungsgrad η vol
    Figure imgb0004
  • Hierzu können die Viskositäten des Druckmittels für verschiedene Temperaturen bestimmt werden, beispielsweise -10°C, -5°C, 0°C, +5°C, +15°C, +35°C, +65°C, +85°C und +95°C.
  • Mit den bereit gestellten Kennlinien für jeweils Volumenstrom Q = konstant = Funktion von Verdrängervolumen V, Drehzahl n, Viskosität des Druckmittels, volumetrischer Wirkungsgrad ηvol (gemäß Gleichung 3) kann dann ein viskositätsabhängiger Faktor k bestimmt werden.
  • Dieser viskositätsabhängige Faktor k, der in der elektronischen Steuereinrichtung 10 hinterlegt ist, dient zur temperaturabhängigen Anpassung der Drehzahlvorgabe (Solldrehzahl) nsoll gemäß folgender Formel: n soll = n ideal + n ideal * k
    Figure imgb0005
     wobei nsoll die Drehzahlvorgabe (Solldrehzahl) für den Antriebsmotors 2 ist, nideal der der Auslenkung des Stellglieds 11 entsprechende Drehzahlvorgabewert ist und k der viskositätsabhängiger Faktor ist.
  • Mittels der Faktorisierung (nideal *k) wird somit erzielt, dass mit steigender Temperatur T des Druckmittels, die mittels des Temperatursensors 12 gemessen wird, die Drehzahlvorgabe (Solldrehzahl) nsoll für den Antriebsmotor 2 von der elektronischen Steuereinrichtung 10 erhöht wird, derart, dass bei einer bestimmten Auslenkung des Stellglieds 11 der Volumenstrom Q unabhängig von der Temperatur T ist und über die Temperatur T konstant ist. Dadurch wird der Verbraucher 4 unabhängig von der Temperatur T des Druckmittels bei einer bestimmten Auslenkung des Stellglieds 11 stets mit der gleichen (konstanten) Bewegungsgeschwindigkeit betrieben.
  • Bei der Erfindung wird somit bei einer entsprechenden Auslenkung des Stellglieds 11 mittels der individuellen Drehzahl der Hydraulikpumpe 3 in Abhängigkeit von der Temperatur T des Druckmittels dem Verbraucher 4 temperaturunabhängig ein konstanter Volumenstrom Q bereitgestellt.
  • Sofern die Hydraulikanlage 1 mehrere Verbraucher 4 umfasst, kann für jeden Verbraucher 4 ein viskositätsabhängiger Faktor k bestimmt und in der elektronischen Steuereinrichtung 10 hinterlegt werden, so dass jeder Verbraucher 4 separat parametrisiert wird.
  • Alternativ kann bei einer Hydraulikanlage 1 mit mehreren Verbraucher 4 ein allgemeingültiger viskositätsabhängiger Faktor k in der elektronischen Steuereinrichtung 10 hinterlegt werden, der bei vertretbarer Überversorgung der Verbraucher 4 mit dem Volumenstrom Q für alle Verbraucher 4 verwendet werden kann.
  • Zusätzlich kann mit einem Drucksensor der Lastdruck p des Verbrauchers 4 erfasst und der elektronischen Steuereinrichtung 10 zur Verfügung gestellt werden, wodurch auch die Auswirkungen des Lastdruckes p auf den volumetrischen Wirkungsgrad ηvol der Hydraulikpumpe 3 ausgeglichen werden könne.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält der Fahrer des Flurförderzeugs für die gleiche Auslenkung des Stellglieds 11, d.h. einen bestimmten Auslenkungspunkt des Stellglieds 11, beispielsweise eines Joysticks oder eines Handbedienhebels, die gleiche Betätigungsgeschwindigkeit des Verbrauchers 4 über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels. Dies führt zu einem erhöhten Komfort, da Verbraucherbewegungen optimal ausgeführt werden. Zudem werden reproduzierbare Betätigungsgeschwindigkeiten des angesteuerten Verbrauchers 4 über den gesamten Betriebsbereich erzielt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Fahrer des Flurförderzeugs nicht mehr gezwungen, an dem Stellglied die Auslenkung nachzujustieren, um eine erwartete Betätigungsgeschwindigkeit des angesteuerten Verbrauchers 4 zu erzielen.
  • Die Hydraulikpumpe 3 wird immer im optimalen Drehzahlbereich betrieben und führt somit im Betriebspunkt immer zu den geringsten Geräuschbelastungen.
  • Im Betrieb der Hydraulikpumpe 3 außerhalb des in der Figur 2 verdeutlichten optimalen Viskositätsbereichs X kann durch eine reduzierte Nenndrehzahl der Hydraulikpumpe 3 und/oder durch eine reduzierte Drehzahldynamik eine verlängerte Lebensdauer (Laufzeit) der Hydraulikpumpe 3 erzielt werden. Kavitation in der Hydraulikpumpe 3 bei niedrigen Starttemperaturen und somit einer hohen Viskosität des Druckmittels sowie ein Schmierfilmabriss in der Hydraulikpumpe 3 bei hohen Betriebstemperaturen und somit einer niedrigen Viskosität des Druckmittels können hierdurch verhindert werden. Dies kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Implementieren einer Warmlaufphase und/oder Abkühlphase erfolgen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Hydraulikanlage (1) eines Flurförderzeugs, die eine von einem Antriebsmotor (2) angetriebene Hydraulikpumpe (3) aufweist und mindestens einen von dem Volumenstrom (Q) der Hydraulikpumpe (3) angetriebenen Verbraucher (4) aufweist, wobei bei der Ansteuerung des Verbrauchers (4) der Volumenstrom (Q) der Hydraulikpumpe (3) in Abhängigkeit von dem Stellsignal eines Stellglieds (11), insbesondere eines Joysticks oder eines Handbedienhebels, gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung des Verbrauchers (4) der Volumenstrom (Q) der Hydraulikpumpe (3) in Abhängigkeit von der Temperatur (T) des Druckmittels derart gesteuert wird, dass bei der Steuerung des Volumenstroms (Q) der Hydraulikpumpe (3) eine Kompensation der Einflüsse der Temperatur (T) des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe (3) geförderten Volumenstrom (Q) erfolgt, wodurch über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels für das Stellsignal des Stellglieds (11) ein konstanter Volumenstrom (Q) für den Verbraucher (4) bereit gestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (3) als Konstantpumpe mit einem konstanten Fördervolumen (V) ausgebildet ist und bei der Ansteuerung des Verbrauchers (4) der Volumenstrom (Q) der Hydraulikpumpe (3) in Abhängigkeit von dem Stellsignal des Stellglieds (11), insbesondere eines Joysticks oder eines Handbedienhebels, durch eine Drehzahlvorgabe (nsoll) des Antriebsmotors (2) gesteuert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation der Einflüsse der Temperatur (T) des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe (3) geförderten Volumenstrom (Q) eine temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe (nsoll) des Antriebsmotors (2) durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe (nsoll) derart durchgeführt wird, dass mit zunehmender Temperatur (T) des Druckmittels die Drehzahlvorgabe (nsoll) des Antriebsmotors (2) erhöht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe (nsoll) durch eine Faktorisierung (nideal *k) mit einem viskositätsabhängigen Faktor (k) erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld des volumetrischen Wirkungsgrades (ηvol) der Hydraulikpumpe (3) ermittelt wird, mehrere Kennlinien für konstante Volumenströme (Q) bestimmt werden und aus den mehreren Kennlinien für konstante Volumenströme (Q) der viskositätsabhängige Faktor (k) bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Druckmittels mit einem Temperatursensor (12) gemessen wird, der insbesondere die Temperatur (T) des Druckmittels in einem Behälter (6) der Hydraulikanlage (1) erfasst.
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