EP3378827B1 - Verfahren zum betrieb einer hydraulikanlage eines flurförderzeugs - Google Patents
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- EP3378827B1 EP3378827B1 EP18159628.9A EP18159628A EP3378827B1 EP 3378827 B1 EP3378827 B1 EP 3378827B1 EP 18159628 A EP18159628 A EP 18159628A EP 3378827 B1 EP3378827 B1 EP 3378827B1
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a hydraulic system of an industrial truck, which has a hydraulic pump driven by a drive motor and has at least one consumer driven by the volume flow of the hydraulic pump, the volume flow of the hydraulic pump depending on the control signal of an actuator when the consumer is actuated, in particular a joystick or a manual control lever, is controlled, the hydraulic pump being designed as a constant pump with a constant delivery volume and the volume flow of the hydraulic pump depending on the actuating signal of the actuator, in particular a joystick or a manual control lever, when the consumer is controlled by a speed setting of the Drive motor is controlled.
- the JP 2010 255780 A discloses a hydraulic system in which the maximum volume flow of the hydraulic pump is to be kept constant regardless of the temperature of the pressure medium.
- the temperature of the pressure medium in the tank is measured with a temperature sensor.
- the speed of the pump motor increases.
- the hydraulic pump conveys the maximum volume flow even at low temperatures and thus high viscosity of the pressure medium, the suction quantity of the hydraulic pump being reduced.
- the hydraulic system In the case of battery-powered industrial trucks, the hydraulic system generally has a constant pump with a constant delivery volume.
- the hydraulic pump generally supplies several consumers, for example a lifting drive for lifting and lowering a load suspension device, a tilt drive for tilting a lifting frame, on which the load suspension device can be raised and lowered, and, if appropriate, one or more additional consumers, for example a sideshift for the load handler.
- a lifting drive for lifting and lowering a load suspension device
- a tilt drive for tilting a lifting frame
- additional consumers for example a sideshift for the load handler.
- the driver of the industrial truck actuates an actuator, for example a joystick or a manual control lever, and, according to the deflection of the actuator, a specific target speed is specified with which a drive motor driving the hydraulic pump is operated.
- the setpoint speed and the delivery volume of the hydraulic pump result in a specific volume flow (delivery volume) delivered by the hydraulic pump, with which the consumer is supplied.
- the hydraulic pump designed as a constant pump, is thus operated when a consumer is actuated at a controlled speed which is solely dependent on the deflection of the actuator.
- a target speed is generated with which the hydraulic pump designed as a constant pump is operated, ie different target speeds are generated for different deflections of the actuator.
- the disadvantage here is that the load pressure of the consumer and the viscosity-dependent and speed-dependent volumetric efficiency of the hydraulic pump are not taken into account when generating and thus specifying these target speeds. It follows that for the same deflection of the actuator, i.e. a certain deflection point of the actuator, with different viscosities of the pressure medium to the consumer different volume flows and thus a varying volume flow is provided. This effect is based on the fact that in a hydraulic pump designed as a constant 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 an industrial truck of the type mentioned, which avoids the disadvantages mentioned.
- This object is achieved in that the temperature of the pressure medium is measured with a temperature sensor and the volume flow of the hydraulic pump is controlled as a function of the temperature of the pressure medium in such a way that the influences of the hydraulic pump are compensated for when the volume flow of the hydraulic pump is controlled the temperature of the pressure medium takes place on the volume flow conveyed by the hydraulic pump, whereby a constant volume flow is made available for the consumer over the entire temperature operating range of the pressure medium for the actuating signal of the actuator.
- a temperature-dependent adaptation of the speed specification of the drive motor is carried out and the temperature-dependent adaptation of the speed specification is carried out in such a way that the speed specification of the drive motor is increased with increasing temperature of the pressure medium.
- the hydraulic pump is designed as a constant pump with a constant delivery volume and, when the consumer is activated, the volume flow of the hydraulic pump is controlled as a function of the actuating signal of the actuator, in particular a joystick or a manual control lever, by specifying a speed of the drive motor.
- the volume flow delivered by the constant pump can be controlled in a simple manner by specifying a speed of the constant pump.
- a temperature-dependent adjustment of the speed specification of the drive motor is carried out to compensate for the influences of the temperature of the pressure medium on the volume flow conveyed by the hydraulic pump.
- the volume flow delivered by a hydraulic pump designed as a constant pump can be controlled in such a way that the influences of the temperature of the pressure medium on the volume flow delivered by the hydraulic pump are compensated in order to maintain a constant over the entire temperature operating range of the pressure medium for the actuating signal of the actuator To provide volume flow for the consumer.
- the temperature-dependent adjustment of the speed specification is carried out according to the invention in such a way that the speed specification of the drive motor is increased with increasing temperature of the pressure medium. Since the volume flow of the hydraulic pump - with constant speed and constant load pressure of the consumer - decreases with increasing temperature of the pressure medium, with increasing the speed specification of the drive motor with increasing temperature of the pressure medium it can be safely achieved that the hydraulic pump with a certain deflection of the actuator delivers a constant volume flow regardless of the temperature of the pressure medium.
- the temperature-dependent adaptation of the speed specification is carried out by factorization with a viscosity-dependent factor. This makes it possible in a simple manner to increase the speed specification of the drive motor with increasing temperature of the pressure medium.
- the characteristic diagram of the volumetric efficiency of the hydraulic pump is advantageously determined and several characteristic curves for constant volume flows are determined, and the viscosity-dependent factor is determined from the several characteristic curves for constant volume flows.
- the characteristic map of the volumetric efficiency of the hydraulic pump is preferably determined for target operating points, including the load pressures of the consumer and the desired constant volume flows with which the consumer is to be operated. If several characteristic curves for constant volume flows are also determined, each of which is a function of the volumetric efficiency of the hydraulic pump, the viscosity-dependent factor used for the temperature-dependent adaptation of the speed specification can be determined from these characteristic curves.
- the temperature of the pressure medium is preferably measured with a temperature sensor which detects the temperature of the pressure medium in a container of the hydraulic system.
- FIG. 1 a circuit diagram of an inventive hydraulic system 1 of an industrial truck is shown.
- the hydraulic system 1 has a hydraulic pump 3 driven by a drive motor 2 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 pressure medium from a container 6 with an intake line 5 and conveys the volume flow Q into a delivery line 7 which is connected to the consumer 4.
- the consumer 4 is activated, i.e. when the consumer 4 moves, the load pressure p of the consumer 4 is established in the delivery line 7.
- the hydraulic pump 3 is designed as a constant pump with a constant delivery volume.
- 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 stationary on the output side in connection with the drive motor 2 in order to specify a speed n for driving the hydraulic pump 3.
- the electronic control device 11 uses the control signal generated by the actuated actuator 11 to specify a rotational speed n target for the drive motor 2 in order to use a corresponding volume flow Q of the hydraulic pump 3 for actuating the hydraulic pump 3 as a function of the control signal Generate consumer 4.
- the drive motor 2 thus provides the speed n and a corresponding torque M for driving the hydraulic pump 3
- the delivery volume V is constant. Therefore, to determine the volume flow Q, the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 is the variable variable.
- the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 is dependent on the speed n, the viscosity of the pressure medium, which changes over the temperature T of the pressure medium and the type of pressure medium and is therefore a function of the temperature T of the pressure medium and the type of pressure medium.
- FIG 2 is a diagram of the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 of the Figure 1 represented by the viscosity of the pressure medium.
- the ordinate shows the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 and the abscissa the viscosity of the pressure medium.
- the dependence of the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 on the viscosity of the pressure medium can be seen. With a high viscosity of the pressure medium, the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 is low, with a decreasing viscosity of the pressure medium, the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 increases.
- the area X also represents an optimal viscosity range for the operation of the hydraulic pump 3, which is not the same, but is smaller than the entire temperature operating range of the pressure medium of the hydraulic system 1.
- FIG 3 is a diagram of the viscosity of the pressure medium of the hydraulic system 1 of the Figure 1 represented over the temperature T.
- the ordinate shows the viscosity of a pressure medium and the abscissa shows the temperature T.
- the dependence of the viscosity of a pressure medium on the temperature T can be seen.
- 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.
- the hydraulic pump 3 has a volume flow at constant speed n and constant load pressure p Q promotes, which changes due to the dependence of the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 on the viscosity over the temperature T of the pressure medium.
- the volume flow Q decreases with increasing temperature T of the pressure medium.
- the hydraulic pump 3 thus delivers according to the diagram in FIG Figure 4 a varying volume flow Q as a function of the temperature T of the pressure medium at constant speed n and constant load pressure p, which should result in different speeds of movement of the consumer 4 at different temperatures T for the speed n specified for a specific actuation (deflection) of the actuator 11.
- a temperature sensor 12 which detects the temperature T of the pressure medium in the container 6 is provided and is connected on the input side to the electronic control device 10.
- the volume flow Q of the hydraulic pump 3 in when the consumer 4 is actuated Controlled as a function of the temperature T of the pressure medium such that when the volume flow Q of the hydraulic pump 3 is controlled, the effects of the temperature T of the pressure medium on the volume flow Q delivered by the hydraulic pump 3 are compensated.
- n Q of the hydraulic pump 3 in response to the control signal of the actuator 11 through a speed setting (target speed) during the actuation of the load 4 of the drive motor 2 is controlled, for compensating the influences of the temperature of the pressure means T on the volume flow Q delivered by the hydraulic pump 3, a temperature-dependent adaptation of the speed specification (target speed) n should be carried out by the drive motor 2.
- the invention is thus a function of the measured with the temperature sensor 12 temperature T of the pressure medium to the rotational speed n of the drive motor 3 and thus to the speed n of the hydraulic pump 2 adapted so that irrespective of the temperature T of the pressure medium for a specific deflection and thus a specific control signal of the actuator 11, a constant volume flow Q for supplying the consumer 4 is generated.
- the consumer 4 is thus provided with a specific deflection of the actuator 11 by an individual speed n of the hydraulic pump 3 as a function of the respective temperature of the pressure medium, a volume flow Q independent of the temperature of the pressure medium and thus a volume flow Q constant over the temperature ,
- the temperature T of the pressure medium is measured by means of the temperature sensor 12 and made available to the electronic control device 10.
- the characteristic diagram of the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 is to be determined.
- the map is especially for To determine the target operating points including the occurring load pressures p and the desired constant volume flows Q1, Q2, Q3 to Qn with which the consumer 4 is to be operated.
- the viscosities of the pressure medium can be determined for different temperatures, for example -10 ° C, -5 ° C, 0 ° C, + 5 ° C, + 15 ° C, + 35 ° C, + 65 ° C, + 85 ° C and + 95 ° C.
- n should n ideal + n ideal * k
- n is the speed specification (target speed) for the drive motor 2
- n ideal is the speed specification value corresponding to the deflection of the actuator 11
- k is the viscosity-dependent factor
- n ideal * k By means of the factorization (n ideal * k) is thus achieved, that with increasing temperature T of the pressure medium, which is measured by the temperature sensor 12, to n, the speed setting (target rotational speed) is increased for the driving motor 2 of the electronic control device 10, such that with a certain deflection of the Actuator 11, the volume flow Q is independent of the temperature T and is constant over the temperature T.
- the consumer 4 is always operated with the same (constant) movement speed regardless of the temperature T of the pressure medium with a certain deflection of the actuator 11.
- the consumer 4 is provided with a constant volume flow Q regardless 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 applicable viscosity-dependent factor k can be stored in the electronic control device 10, which can be used for all consumers 4 with a reasonable oversupply of the consumers 4 with the volume flow Q.
- the load pressure p of the consumer 4 can be detected with a pressure sensor and made available to the electronic control device 10, as a result of which the effects of the load pressure p on the volumetric efficiency ⁇ v ⁇ l of the hydraulic pump 3 can also be compensated.
- the method according to the invention has a number of advantages.
- the driver of the industrial truck obtains the same actuation speed of the consumer 4 over the entire temperature operating range of the pressure medium for the same deflection of the actuator 11, ie a certain deflection point of the actuator 11, for example a joystick or a manual control lever.
- the driver of the industrial truck is no longer forced to readjust the deflection on the actuator in order to achieve an expected actuation speed of the controlled consumer 4.
- the hydraulic pump 3 is always operated in the optimal speed range and thus always leads to the lowest noise pollution at the operating point.
- optimal viscosity range X can be achieved by a reduced nominal speed of the hydraulic pump 3 and / or by a reduced speed dynamics, an extended service 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 as well as a lubricant film tear in the hydraulic pump 3 at high operating temperatures and thus a low viscosity of the pressure medium can be prevented in this way. In the method according to the invention, this can be done by implementing a warm-up phase and / or cooling phase.
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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, wobei die Hydraulikpumpe als Konstantpumpe mit einem konstanten Fördervolumen ausgebildet ist und 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 wird.
- Aus der
DE 101 28 583 A1 und derUS 6 005 360 A1 sind gattungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs bekannt. - Die
JP 2010 255780 A - 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 die Temperatur des Druckmittels mit einem Temperatursensor gemessen wird und 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. Zur Kompensation der Einflüsse der Temperatur des Druckmittels auf den von der Hydraulikpumpe geförderten Volumenstrom wird eine temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe des Antriebsmotors durchgeführt und die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe wird derart durchgeführt, dass mit zunehmender Temperatur des Druckmittels die Drehzahlvorgabe des Antriebsmotors erhöht 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.
- Bei 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.
- Gemäß der Erfindung wird 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.
- Die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe wird erfindungsgemäß 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 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
-
- Bei der als Konstantpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe 3 ist das Fördervolumen V konstant. Daher ist zur Bestimmung des Volumenstroms Q der volumetrische Wirkungsgrad ηvοl der Hydraulikpumpe 3 die variable Größe. Der volumetrische Wirkungsgrad ηvοl 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 ηvοl der Hydraulikpumpe 3 derFigur 1 über die Viskosität des Druckmittels dargestellt. Hierbei ist auf der Ordinate der volumetrische Wirkungsgrades ηvοl der Hydraulikpumpe 3 und auf der Abszisse die Viskosität des Druckmittels dargestellt. In derFigur 2 ist dabei die Abhängigkeit des volumetrischen Wirkungsgrades ηvοl der Hydraulikpumpe 3 von der Viskosität des Druckmittels zu erkennen. Bei hoher Viskosität des Druckmittels ist der volumetrischen Wirkungsgrades ηvοl der Hydraulikpumpe 3 niedrig, mit geringer werdender Viskosität des Druckmittels nimmt der volumetrischen Wirkungsgrades ηvοl der Hydraulikpumpe 3 zu. In derFigur 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 derFigur 1 über die Temperatur T dargestellt. Hierbei ist auf der Ordinate die Viskosität eines Druckmittels und auf der Abszisse die Temperatur T dargestellt. In derFigur 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 derFigur 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 ηvοl 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 derFigur 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 ηvοl 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 ηvοl 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:
- 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 ηvοl (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:
- 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 ηvοl 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 (4)
- 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, wobei 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Druckmittels mit einem Temperatursensor (12) gemessen wird und 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, wobei 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 und die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe (nsoll) derart durchgeführt wird, dass mit zunehmender Temperatur (T) des Druckmittels die Drehzahlvorgabe (nsoll) des Antriebsmotors (2) erhöht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturabhängige Anpassung der Drehzahlvorgabe (nsoll) durch eine Faktorisierung (nideal * k) mit einem viskositätsabhängigen Faktor (k) erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld des volumetrischen Wirkungsgrades (ηvοl) 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.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) die Temperatur (T) des Druckmittels in einem Behälter (6) der Hydraulikanlage (1) erfasst.
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