EP3674252A1 - Verfahren zum betreiben einer hydraulikanlage eines flurförderzeugs - Google Patents

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EP3674252A1
EP3674252A1 EP19212033.5A EP19212033A EP3674252A1 EP 3674252 A1 EP3674252 A1 EP 3674252A1 EP 19212033 A EP19212033 A EP 19212033A EP 3674252 A1 EP3674252 A1 EP 3674252A1
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EP
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hydraulic
hydraulic fluid
viscosity
mode
temperature
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STILL GmbH
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    • F15B2211/6658—Control using different modes, e.g. four-quadrant-operation, working mode and transportation mode

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hydraulic system of an industrial truck with a hydraulic pump driven by a drive motor which, when operated in a working mode, generates a volume flow of a hydraulic fluid which supplies at least one consumer of working hydraulics and / or steering hydraulics.
  • Industrial trucks of the generic type for example forklifts, generally have a hydraulic system with a hydraulic circuit which comprises a hydraulic pump driven by a drive motor.
  • a hydraulic oil is usually used as the hydraulic fluid for the hydraulic circuit.
  • the hydraulic pump generally supplies several consumers with the hydraulic fluid, for example consumers of a working hydraulic system, 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 optionally one or Several additional consumers, for example a side shift device for the load suspension device, and / or a steering hydraulic system.
  • 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 the 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.
  • Constant pumps are often used in industrial trucks. These are hydraulic pumps with a constant displacement per revolution and thus with a constant flow at a constant drive speed.
  • the hydraulic pump, designed as a constant pump is thus activated when a Consumer operated at a controlled speed that 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.
  • Variable displacement pumps with adjustable and thus changeable displacement volume are also known.
  • the standard window for the ambient temperature for operating an industrial truck is defined from -20 ° C to +40 ° C. Due to the temperature increase of the hydraulic fluid associated with the operation, a hydraulic fluid temperature window of -20 ° C to +95 ° C results.
  • the present invention is based on the object of designing a method of the type mentioned at the outset such that the operation of the hydraulic system in the region with a high viscosity of the hydraulic fluid can be minimized in time.
  • At least one operating parameter which characterizes the viscosity of the hydraulic fluid of the hydraulic system, is recorded and evaluated in a data processing device, the hydraulic pump in upon detection of an operating state in which the viscosity of the hydraulic fluid exceeds a predetermined, upper threshold value a warm-up mode which is independent of the working mode or is superimposed on the working mode is operated, in which the hydraulic pump is controlled in such a way that the viscosity of the hydraulic fluid is reduced.
  • the temperature of the hydraulic fluid is expediently recorded as the operating parameter. If the specification of the hydraulic fluid is known, the temperature of the hydraulic fluid is a measure of its viscosity. As the temperature drops, the viscosity increases.
  • the operating parameters are evaluated in the data processing device, which is expediently integrated into the vehicle control.
  • the aim is to minimize the persistence of the hydraulic fluid temperature in the lower region of the hydraulic fluid temperature window. This minimizes the time in which the industrial truck is operated with high hydraulic fluid viscosity.
  • an excessively high viscosity of the hydraulic fluid of the hydraulic system is preferably determined via a temperature measurement of the hydraulic fluid, and the data processing device is moved around an operating point with a high viscosity Hydraulic fluid expanded.
  • the hydraulic pump is additionally controlled at this operating point.
  • the temperature of the hydraulic fluid is measured directly by means of a temperature sensor in a hydraulic circuit of the hydraulic system.
  • An alternative variant consists in that the temperature of the hydraulic fluid is detected indirectly by measuring the motor temperature of the drive motor, in particular an electric drive motor, or indirectly by measuring the converter temperature of a converter controlling an electrical drive motor.
  • the temperature of the hydraulic fluid can be inferred from the motor temperature or the converter temperature using a model calculation.
  • a model calculation is advantageously also provided for the detection of the operating point, ie the detection of an excessively high viscosity of the hydraulic fluid.
  • a model calculation is carried out in the data processing device, which calculates the respective operating state from stored specification data of the hydraulic fluid and the recorded operating parameters and recognizes the operating state in which the viscosity of the hydraulic fluid exceeds the predetermined upper threshold value.
  • the model calculation can use the measured values of the hydraulic oil temperature and the data stored in the data processing device to specify the hydraulic fluid used, in particular with regard to the viscosity behavior. From these values, the model calculates the operating point at which the industrial truck is located and uses it to determine the operating state "hydraulic oil viscosity too high".
  • a message is preferably displayed on a display and / or operating unit of the industrial truck. In this way, the driver can be informed about this operating state and the associated warm-up mode.
  • the driver can then manually activate the warm-up mode by controlling the hydraulic pump accordingly, for example operating the hydraulic pump at an increased speed and / or allowing it to run for a longer period of time in order to increase the temperature of the hydraulic fluid and thus reduce its viscosity.
  • the warm-up mode is automatically activated by the data processing device when the operating state in which the viscosity of the hydraulic fluid exceeds the predetermined threshold value is recognized.
  • the speed, for example the idle speed, of the hydraulic pump is preferably increased in warm-up mode.
  • the hydraulic fluid in the circulation of the hydraulic circuit can be conveyed into the hydraulic oil tank, for example via an inlet pressure balance in a control valve block of the working hydraulics, without driving a consumer of the working hydraulics and / or the steering hydraulics, as a result of which the temperature of the hydraulic fluid is increased.
  • the speed of the hydraulic pump can also be increased when a consumer is actuated, the hydraulic pump then being operated at a speed which is too high for the requested consumer flow, so that in turn the hydraulic circuit is circulated via the inlet pressure compensator in a control valve block of the working hydraulics in which the Excess volume flow of the hydraulic pump is conveyed to the hydraulic oil tank and the temperature of the hydraulic fluid is increased.
  • the maximum speed of the hydraulic pump is preferably reduced in warm-up mode. Damage to the hydraulic pump with high viscosity of the hydraulic fluid and cavitation in the hydraulic pump can thereby be effectively avoided.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that in the warm-up mode the hydraulic pump is operated in idle mode without the consumer requesting it. Instead of operating the hydraulic pump at standstill with unactuated consumers, the hydraulic pump is thus operated at idle with unactuated consumers.
  • the hydraulic fluid is circulated in the hydraulic circuit or conveyed into a hydraulic tank, for example via a Inlet pressure compensator in a control valve block of the working hydraulics without driving the consumer, which increases the temperature of the hydraulic fluid.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that in the warm-up mode, when a consumer is actuated, the dynamics of the setpoint specifications for the control of the consumer and / or for the control of the hydraulic pump are adapted as a function of the operating parameter, in particular the temperature of the hydraulic fluid.
  • the dynamics of the setpoint specifications for controlling the consumer for example the dynamics of control signals (setpoint specification) for a directional control valve controlling the consumer, and / or the dynamics of the setpoint specifications for controlling the hydraulic pump, for example the dynamics of a control signal (setpoint specification) to run up the drive motor driving the hydraulic pump to a target speed or the dynamics of a control signal (target value specification) to set a target displacement volume of a variable displacement pump, to be adapted to the higher viscosity of the hydraulic fluid in the cold state.
  • the dynamics of the setpoint values of the corresponding control signals is preferably reduced when the hydraulic fluid is high in viscosity and thus with increasing viscosity of the hydraulic fluid.
  • the viscosity of the hydraulic fluid is responsible for the system dynamics of the hydraulic system.
  • dynamic setpoint specifications with a high viscosity of the hydraulic fluid are reduced, so that the setpoints, for example corresponding control signals, adapt to the system dynamics of the hydraulic system without significantly changing the system dynamics of the hydraulic system.
  • electrical setpoint specifications for example electrical control signals
  • the electrical setpoint specifications become sluggish as the viscosity of the hydraulic fluid increases without the system dynamics of the hydraulic system and thus the system performance of the hydraulic system changing.
  • the reaction time of the hydraulic pump is thereby sluggish when the hydraulic fluid is high in viscosity, which reduces the likelihood of cavitation occurring in the hydraulic pump when the hydraulic fluid is high in viscosity.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that in the warm-up mode, a pressure-limiting valve of the hydraulic system that can be changed electrically in the set pressure is controlled as a function of the operating parameter, in particular the temperature of the hydraulic fluid.
  • the setting pressure of the pressure limiting valve of the hydraulic system is preferably reduced if the viscosity is high.
  • the pressure relief valve of the hydraulic system ensures the maximum permissible working pressure of the hydraulic system.
  • the maximum permissible working pressure is thus adapted to the viscosity of the hydraulic fluid and thus to the warming-up process of the hydraulic fluid. This can prevent impermissible pressure peaks during warm-up mode.
  • stroke sequence errors can be prevented by an incorrect extension sequence of the lifting cylinders.
  • the hydraulic pump is advantageously operated in the warm-up mode until a predetermined, lower threshold value of the viscosity of the hydraulic fluid is undershot.
  • the hydraulic pump can be operated for a period of approx. 20 minutes at idle speed at a constant idling speed of approx. 1,000 revolutions per minute without the need of the consumer to increase the temperature of the hydraulic fluid from -7 ° C to +15 ° C .
  • the invention offers a number of advantages; Due to the shortened operating phase with cold and viscous hydraulic fluid, there is less wear on the hydraulic pump, so that the service life of the hydraulic pump is increased. In addition, the optimal operating points with regard to lubrication, filtering and friction are reached more quickly. By bypassing the consumer in warm-up mode, when the hydraulic pump is actuated in idle mode, the hydraulic pump can be operated at pressure operating points that are not in the limit range.
  • the figure shows a graphic representation of the time course of the temperature of the hydraulic fluid in the warm-up mode of the hydraulic pump by the method according to the invention.
  • the time in seconds s is plotted on the horizontal x-axis, while the temperature of the hydraulic fluid of the hydraulic system is plotted in ° C. on the vertical y-axis.
  • the industrial truck is a battery-electrically operated industrial truck with a hydraulic system for operating working hydraulics and / or steering hydraulics.
  • the hydraulic system works with a commercially available hydraulic oil as hydraulic fluid.
  • the hydraulic system has a hydraulic oil pump designed as a constant pump, which is driven by a drive motor designed as an electric motor.
  • the hydraulic oil temperature is measured directly in the hydraulic circuit using a temperature sensor.
  • the measured values are transmitted to a data processing device of the industrial truck integrated in the vehicle control.
  • Data on the specification of the hydraulic oil, in particular on the viscosity behavior, are stored in the data processing device.
  • the Data processing device Based on the temperature measurement values and the specification data of the hydraulic oil, the Data processing device calculates the operating state of the industrial truck by means of a model calculation.
  • the truck is started up at an ambient temperature of -10 ° C.
  • the hydraulic oil temperature in the hydraulic system is -7 ° C at the start time.
  • the model calculation in the data processing device results in an operating state in which the viscosity of the hydraulic oil exceeds a predetermined, upper threshold value.
  • the data processing device thus recognizes that the hydraulic oil is too viscous for regular operation in the work mode. This could lead to incorrect functions and / or failures of the working hydraulics and / or the steering hydraulics.
  • the data processing device therefore automatically activates the warm-up mode and informs the driver of this by means of a message on the display and operating unit of the industrial truck.
  • the hydraulic pump In warm-up mode, the hydraulic pump is controlled in such a way that it runs at idle speed at a constant and increased idle speed of 1,000 revolutions per minute. No consumer is operated.
  • the hydraulic oil is conveyed into the hydraulic oil tank in the circulation of the hydraulic circuit, for example via an inlet pressure balance in a control valve block of the working hydraulics, without driving a consumer of the working hydraulics and / or the steering hydraulics. Over time, the hydraulic oil heats up until it has the required temperature at which the viscosity of the hydraulic oil is low enough for regular operation in the work mode.
  • a predetermined lower threshold value of the viscosity of the hydraulic oil is undershot at this oil temperature threshold value of +15 ° C. At this value, it can be assumed in the present specification of the hydraulic oil that regular operation in working mode is possible without problems.
  • the data processing device therefore automatically stops the warm-up mode and informs the driver of this by means of a message on the display and operating unit of the industrial truck.
  • the regular working mode can then be started, in which the consumers of the working hydraulics and / or the steering hydraulics are driven with the volume flow of the hydraulic oil pump, the hydraulic pump is operated at a reduced idling speed, or the hydraulic pump is operated at idle consumers at a standstill.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs mit einer von einem Antriebsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe, die beim Betrieb in einem Arbeitsmodus einen Volumenstrom einer Hydraulikflüssigkeit erzeugt, welcher mindestens einen Verbraucher versorgt. Es wird vorgeschlagen, dass mindestens ein, die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikanlage kennzeichnender, Betriebsparameter erfasst und in einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet wird, wobei bei Erkennung eines Betriebszustands, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit einen vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet, die Hydraulikpumpe in einem vom Arbeitsmodus unabhängigen oder dem Arbeitsmodus überlagerten Warmlaufmodus betrieben wird, in dem die Hydraulikpumpe derart angesteuert wird, dass die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit erniedrigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs mit einer von einem Antriebsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe, die beim Betrieb in einem Arbeitsmodus einen Volumenstrom einer Hydraulikflüssigkeit erzeugt, welcher mindestens einen Verbraucher einer Arbeitshydraulik und/oder eine Lenkungshydraulik versorgt.
  • Gattungsgemäße Flurförderzeuge, beispielsweise Gabelstapler, weisen in der Regel eine Hydraulikanlage mit einem Hydraulikkreis auf, der eine von einem Antriebsmotor angetriebene Hydraulikpumpe umfasst. Als Hydraulikflüssigkeit wird für den Hydraulikkreis üblicherweise ein Hydrauliköl verwendet. Von der Hydraulikpumpe werden in der Regel mehrere Verbraucher mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt, beispielswiese Verbraucher einer Arbeitshydraulik, beispielsweise einen Hubantrieb zum Heben und Senken eines Lastaufnahmemittels, einen Neigeantrieb zum Neigen eines Hubgerüstes, an dem das Lastaufnahmemittel anhebbar und absenkbar angeordnet ist, und gegebenenfalls ein oder mehrere Zusatzverbraucher, beispielsweise eine Seitenschiebereinrichtung für das Lastaufnahmemittel, und/oder eine Lenkungshydraulik.
  • 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 die Hydraulikpumpe antreibende 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.
  • Häufig werden bei Flurförderzeugen Konstantpumpen eingesetzt. Dabei handelt es sich um Hydropumpen mit konstantem Verdrängungsvolumen pro Umdrehung und damit mit konstantem Förderstrom bei konstanter Antriebsdrehzahl. 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.
  • Bekannt sind auch Verstellpumpen mit einstellbarer und somit veränderbarem Verdrängungsvolumen.
  • Herkömmliche Standard-Flurförderzeuge besitzen keine Einrichtungen zur Erfassung der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikanlage. Die Hydraulikpumpe wird unabhängig von der Temperatur und der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikanlage betrieben. Diese Standard-Flurförderzeuge bieten den Bedienpersonen keine Möglichkeit, beispielsweise die Arbeits- und/oder Lenkungshydraulik auf bestimmte Einsatzbedingungen und Fluidtemperaturen zu konfigurieren.
  • Weiter entwickelte Flurförderzeuge verfügen über Öltemperatursensoren zur Steuerung der Hydraulikpumpe. So ist aus der DE 10 2017 106 390 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs bekannt, bei der der Volumenstrom der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des Druckmittels derart gesteuert wird, dass eine Kompensation der Einflüsse der Druckmitteltemperatur auf den Volumenstrom erfolgt. Somit wird bei einem bestimmten Stellsignal des Stellglieds über den gesamten Temperaturbetriebsbereich des Druckmittels ein konstanter Volumenstrom der Hydraulikpumpe zur Verfügung gestellt.
  • Das Standardfenster der Umgebungstemperatur für den Betrieb eines Flurförderzeugs ist von -20 °C bis +40 °C definiert. Aufgrund der mit dem Betrieb einhergehenden Temperaturerhöhung der Hydraulikflüssigkeit ergibt sich ein Hydraulikflüssigkeitstemperaturfenster von -20 °C bis +95 °C.
  • Aufgrund des doppelt logarithmischen Zusammenhangs zwischen der Temperatur und der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ergibt sich ein Optimierungsproblem. Entweder ist die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit im unteren oder im oberen Bereich des Temperaturfensters, so dass es zu wahrnehmbaren Komfortveränderungen kommt. Im unteren Temperaturbereich ist die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit zu hoch und es kann zu fehlerhaften Funktionen oder Ausfällen kommen. Auch nach einer Vielzahl an Optimierungen ist eine Beeinträchtigung der Fahrzeugeigenschaften in diesem Bereich nicht ausgeschlossen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass der Betrieb der Hydraulikanlage im Bereich mit hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit zeitlich minimiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein, die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikanlage kennzeichnender, Betriebsparameter erfasst und in einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet wird, wobei bei Erkennung eines Betriebszustands, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit einen vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet, die Hydraulikpumpe in einem vom Arbeitsmodus unabhängigen oder dem Arbeitsmodus überlagerten Warmlaufmodus betrieben wird, in dem die Hydraulikpumpe derart angesteuert wird, dass die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit erniedrigt wird.
  • Dabei wird zweckmäßigerweise als Betriebsparameter die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit erfasst. Bei bekannter Spezifikation der Hydraulikflüssigkeit ist die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit ein Maß für deren Viskosität. Mit sinkender Temperatur steigt die Viskosität.
  • Die Auswertung der Betriebsparameter erfolgt in der Datenverarbeitungseinrichtung, welche zweckmäßigerweise in die Fahrzeugsteuerung integriert ist.
  • Ziel ist es, die Verharrung der Hydraulikflüssigkeitstemperatur im unteren Bereich des Hydraulikflüssigkeitstemperaturfensters zeitlich zu minimieren. Damit wird die Dauer, in der das Flurförderzeug mit hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit betrieben wird, minimiert.
  • Hierzu wird eine zu hohe Viskosität der Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikanlage bevorzugt über eine Temperaturmessung der Hydraulikflüssigkeit ermittelt, und die Datenverarbeitungseinrichtung um einen Betriebspunkt bei hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit erweitert. In diesem Betriebspunkt erfolgt eine zusätzliche Ansteuerung der Hydraulikpumpe.
  • Dabei wird die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung direkt mittels eines Temperatursensors in einem Hydraulikkreis der Hydraulikanlage gemessen.
  • Eine alternative Variante besteht darin, dass die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit indirekt über eine Messung der Motortemperatur des Antriebsmotors, insbesondere eines elektrischen Antriebsmotors, oder indirekt über die Messung der Umrichtertemperatur eines einen elektrischen Antriebsmotor ansteuernden Umrichters erfasst wird. Dabei kann mittels einer Modellrechnung aus der Motortemperatur bzw. der Umrichtertemperatur auf die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit geschlossen werden.
  • Zur Betriebspunkterkennung, also der Erkennung einer zu hohen Viskosität der Hydraulikflüssigkeit, ist vorteilhafterweise ebenfalls eine Modellrechnung vorgesehen. Hierzu wird in der Datenverarbeitungseinrichtung eine Modellrechnung durchgeführt, die aus hinterlegten Spezifikationsdaten der Hydraulikflüssigkeit und dem erfassten Betriebsparameter den jeweiligen Betriebszustand berechnet und den Betriebszustand, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit den vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet, erkennt.
  • Beispielsweise kann die Modellrechnung die Messwerte der Hydrauliköltemperatur und die in der Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegten Daten zur Spezifikation der verwendeten Hydraulikflüssigkeit, insbesondere bezüglich des Viskositätsverhaltens, verwenden. Aus diesen Werten errechnet das Modell, in welchem Betriebspunkt sich das Flurförderzeug befindet, und bildet daraus den Betriebszustand "zu hohe Hydraulikölviskosität".
  • Bei Erkennung des Betriebszustands, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit den vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet, wird vorzugsweise eine Meldung auf einer Anzeige- und/oder Bedieneinheit des Flurförderzeugs angezeigt. Auf diese Weise kann der Fahrer über diesen Betriebszustand und den damit verbundenen Warmlaufmodus informiert werden.
  • Der Fahrer kann dann manuell den Warmlaufmodus aktivieren, in dem er die Hydraulikpumpe entsprechend ansteuert, also beispielsweise die Hydraulikpumpe mit erhöhter Drehzahl betreibt und/oder längere Zeit im Leerlauf laufen lässt, um die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit zu erhöhen und somit deren Viskosität zu senken.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird bei Erkennung des Betriebszustands, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, von der Datenverarbeitungseinrichtung automatisch der Warmlaufmodus aktiviert.
  • Dabei wird im Warmlaufmodus vorzugsweise die Drehzahl, beispielsweise die Leerlaufdrehzahl, der Hydraulikpumpe erhöht. Dabei kann die Hydraulikflüssigkeit im Umlauf des Hydraulikkreises, beispielsweise über eine Eingangsdruckwaage in einem Steuerventilblock der Arbeitshydraulik, in den Hydrauliköltank gefördert werden, ohne einen Verbraucher der Arbeitshydraulik und/oder die Lenkungshydraulik anzutreiben, wodurch die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit erhöht wird. Die Erhöhung der Drehzahl der Hydraulikpumpe kann auch bei Betätigung eines Verbrauchers erfolgen, wobei dann die Hydraulikpumpe mit einer für den angeforderten Verbraucherstrom zu hohen Drehzahl betrieben wird, so dass wiederum ein Umlauf des Hydraulikkreises über die Eingangsdruckwaage in einem Steuerventilblock der Arbeitshydraulik erfolgt, in dem der überschüssig geförderte Volumenstrom der Hydraulikpumpe zum Hydrauliköltank gefördert wird und die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit erhöht wird.
  • Dabei wird vorzugsweise im Warmlaufmodus die maximale Drehzahl der Hydraulikpumpe reduziert. Dadurch können Schäden an der Hydraulikpumpe bei hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit und Kavitation in der Hydraulikpumpe wirksam vermieden werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Warmlaufmodus die Hydraulikpumpe ohne Anforderung des Verbrauchers im Leerlauf betrieben wird. Anstelle bei unbetätigten Verbrauchern die Hydraulikpumpe im Stillstand zu betreiben, wird somit die Hydraulikpumpe bei unbetätigten Verbrauchern im Leerlauf betrieben. Dabei wird die Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikkreis umgewälzt beziehungsweise in einen Hydrauliktank gefördert, beispielsweise über eine Eingangsdruckwaage in einem Steuerventilblock der Arbeitshydraulik, ohne den Verbraucher anzutreiben, wodurch die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit erhöht wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Warmlaufmodus bei Betätigung eines Verbrauchers die Dynamik der Sollwertvorgaben für die Ansteuerung des Verbrauchers und/oder für die Ansteuerung der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter, insbesondere der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit, angepasst wird. Im Warmlaufmodus kann hierzu die Dynamik der Sollwertvorgaben für die Ansteuerung des Verbrauchers, beispielsweise die Dynamik von Ansteuersignalen (Sollwertvorgabe) für ein den Verbraucher steuerndes Wegeventil, und/oder die Dynamik der Sollwertvorgaben für die Ansteuerung der Hydraulikpumpe, beispielsweise die Dynamik eines Ansteuersignals (Sollwertvorgabe) zum Hochlaufen des die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmotors auf eine Solldrehzahl oder die Dynamik eines Ansteuersignals (Sollwertvorgabe) zum Einstellen eines Soll-Verdrängungsvolumens einer Verstellpumpe, an die höhere Viskosität des Hydraulikflüssigkeit im kalten Zustand angepasst werden. Bevorzugt wird die Dynamik der Sollwertvorgaben der entsprechenden Ansteuersignale bei hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit und somit mit zunehmender Viskosität der Hydraulikflüssigkeit reduziert. Im kalten Zustand und somit bei hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ist die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit verantwortlich für die Systemdynamik der Hydraulikanlage. Mit der Anpassung der Dynamik der Sollwertvorgaben werden somit dynamische Sollwertvorgaben bei hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit reduziert, so dass sich die Sollwerte, beispielsweise entsprechende Ansteuersignale, an die Systemdynamik der Hydraulikanlage anpassen ohne die Systemdynamik der Hydraulikanlage maßgeblich zu verändern. Bei elektrischen Sollwertvorgaben, beispielsweise elektrischen Ansteuersignalen, werden hierdurch mit zunehmender Viskosität der Hydraulikflüssigkeit die elektrischen Sollwertvorgaben träger ohne dass sich die Systemdynamik der Hydraulikanlage und somit die Systemperformance der Hydraulikanlage verändert. Die Reaktionszeit der Hydraulikpumpe wird hierdurch bei hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit träger, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kavitation in der Hydraulikpumpe bei hoher Viskosität der Hydraulikflüssigkeit verringert wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Warmlaufmodus eine elektrisch im Einstelldruck veränderbares Druckbegrenzungsventil der Hydraulikanlage in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter, insbesondere der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit, angesteuert wird. Bevorzugt wird hierzu bei hoher Viskosität der Einstelldruck das Druckbegrenzungsventil der Hydraulikanlage reduziert. Das Druckbegrenzungsventil der Hydraulikanlage sichert den maximal zulässigen Arbeitsdruck der Hydraulikanlage ab. Im Warmlaufmodus wird somit der maximal zulässige Arbeitsdruck an die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit und somit an den Aufwärmprozess der Hydraulikflüssigkeit angepasst. Dadurch können unzulässige Druckspitzen während des Warmlaufmodus verhindert werden. Zudem können hierdurch bei einem Hubantrieb mit mehreren Hubzylindern, die jeweils eine Hubstufe betätigen, beispielsweise einen Freihub und einen Masthub, Hubfolgefehler durch eine falsche Ausfahrreihenfolge der Hubzylinder verhindert werden.
  • Vorteilhafterweise wird die Hydraulikpumpe so lange im Warmlaufmodus betrieben, bis ein vorbestimmter, unterer Schwellenwert der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit unterschritten wird. Hierzu kann beispielsweise die Hydraulikpumpe für eine Dauer von ca. 20 Minuten im Leerlauf mit einer konstanten Leerlaufdrehzahl von ca. 1.000 Umdrehungen pro Minute ohne Anforderung des Verbrauchers betrieben werden, um die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit von -7 °C auf +15 °C zu erhöhen.
  • Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen;
    Aufgrund der verkürzten Betriebsphase mit kalter und zähfließender Hydraulikflüssigkeit ergibt sich ein geringerer Verschleiß der Hydraulikpumpe, so dass die Standzeit der Hydraulikpumpe erhöht wird. Außerdem werden die optimalen Betriebspunkte bezüglich Schmierung, Filterung und Reibung schneller erreicht. Durch Umgehung des Verbrauchers im Warmlaufmodus kann bei Ansteuerung der Hydraulikpumpe im Leerlaufbetrieb die Hydraulikpumpe bei Druckarbeitspunkten betrieben werden, die nicht im Grenzbereich liegen.
  • Darüber hinaus ergibt sich eine Komforterhöhung durch Unterbinden bzw. statistisches Reduzieren von Hubfolgefehlern. Auch eine Schwergängigkeit der Lenkungshydraulik im Arbeitsmodus kann durch einen vorgeschalteten oder überlagerten Warmlaufmodus vermieden werden. Außerdem wird eine gleichbleibende Arbeitsgeschwindigkeit der Verbraucher der Arbeitshydraulik und/oder der Lenkungshydraulik kurz nach dem Betriebsstart des Flurförderzeugs bei niedrigen Hydraulikflüssigkeitstemperaturen ermöglicht.
  • Schließlich wird mit der Erfindung auch erreicht, dass die Komponenten der Arbeitshydraulik innerhalb ihrer Spezifikation betreiben werden können. Ebenso kann eine Kavitation der Hydraulikpumpe unterbunden werden.
  • Insgesamt wird somit die Lebensdauer der Hydraulikpumpe erhöht und ein konstantes Betriebsverhalten der Hydraulikanlage erzielt.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit im Warmlaufmodus der Hydraulikpumpe durch das erfindungsgemäße Verfahren. Auf der horizontalen x-Achse ist die Zeit in Sekunden s aufgetragen, während auf der vertikalen y-Achse die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikanlage in °C aufgetragen ist.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Flurförderzeug um ein batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug mit einer Hydraulikanlage zum Betreiben einer Arbeitshydraulik und/oder einer Lenkungshydraulik. Die Hydraulikanlage arbeitet mit einem handelsüblichen Hydrauliköl als Hydraulikflüssigkeit. Die Hydraulikanlage weist eine als Konstantpumpe ausgebildete Hydraulikölpumpe auf, die von einem als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor angetrieben wird.
  • Die Hydrauliköltemperatur wird direkt im Hydraulikkreis mittels eines Temperatursensors gemessen. Die Messwerte werden an eine, in die Fahrzeugsteuerung integrierte, Datenverarbeitungseinrichtung des Flurförderzeugs übermittelt. In der Datenverarbeitungseinrichtung sind Daten zur Spezifikation des Hydrauliköls, insbesondere zum Viskositätsverhalten, hinterlegt. Anhand der Temperatur-Messwerte und der Spezifikations-Daten des Hydrauliköls wird in der Datenverarbeitungseinrichtung mittels einer Modellrechnung der Betriebszustand des Flurförderzeugs berechnet.
  • Das Flurförderzeug wird bei einer Umgebungstemperatur von -10°C in Betrieb genommen. Die Hydrauliköltemperatur in der Hydraulikanlage beträgt zur Startzeit -7°C. Die Modellrechnung in der Datenverarbeitungseinrichtung ergibt auf Basis dieser niedrigen Hydrauliköltemperatur und den hinterlegten Spezifikations-Daten des verwendeten Hydrauliköls einen Betriebszustand, in dem die Viskosität des Hydrauliköls einen vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet. Die Datenverarbeitungseinrichtung erkennt also, dass das Hydrauliköl für einen regulären Betrieb im Arbeitsmodus eine zu hohe Viskosität aufweist. Es könnte hier zu fehlerhaften Funktionen und/oder Ausfällen der Arbeitshydraulik und/oder der Lenkungshydraulik kommen.
  • Daher aktiviert die Datenverarbeitungseinrichtung automatisch den Warmlaufmodus und informiert den Fahrer darüber durch eine Meldung auf der Anzeige- und Bedieneinheit des Flurförderzeugs.
  • Im Warmlaufmodus wird die Hydraulikpumpe derart angesteuert, dass sie mit einer konstanten und erhöhten Leerlaufdrehzahl von 1.000 Umdrehungen pro Minute im Leerlauf läuft. Es ist kein Verbraucher betätigt. Dabei wird das Hydrauliköl im Umlauf des Hydraulikkreises in den Hydrauliköltank gefördert, beispielsweise über eine Eingangsdruckwaage in einem Steuerventilblock der Arbeitshydraulik, ohne einen Verbraucher der Arbeitshydraulik und/oder die Lenkungshydraulik anzutreiben. Im Lauf der Zeit erwärmt sich dabei das Hydrauliköl, bis es die erforderliche Temperatur aufweist, bei der die Viskosität des Hydrauliköls niedrig genug für einen regulären Betrieb im Arbeitsmodus ist.
  • Wie aus der grafischen Darstellung hervorgeht, ergibt sich zunächst nach dem Start der Hydraulikölpumpe im Warmlaufmodus eine Totzeit von 14 Sekunden. Nach 60 Sekunden steigt die Öltemperatur auf -5 °C. Nach 215 Sekunden (also unter 3 Minuten) wird die 0 °C -Grenze erreicht. Eine Öltemperatur von +5 °C ergibt sich nach 510 Sekunden (unter 9 Minuten). Nach 815 Sekunden (unter 14 Minuten) wird eine Öltemperatur von +10 °C erreicht. Schließlich wird der vorbestimmte Öltemperatur-Schwellenwert von +15 °C nach 1.400 Sekunden (also unter 24 Minuten) erreicht.
  • Aufgrund der Modellrechnung in der Datenverarbeitungseinrichtung wird bei diesem Öltemperatur-Schwellenwert von +15 °C ein vorbestimmter, unterer Schwellenwert der Viskosität des Hydrauliköls unterschritten. Bei diesem Wert ist bei der vorliegenden Spezifikation des Hydrauliköls davon auszugehen, dass ein regulärer Betrieb im Arbeitsmodus ohne Probleme möglich ist.
  • Die Datenverarbeitungseinrichtung stoppt daher automatisch den Warmlaufmodus und informiert den Fahrer darüber durch eine Meldung auf der Anzeige- und Bedieneinheit des Flurförderzeugs. Daraufhin kann der reguläre Arbeitsmodus gestartet werden, bei dem die Verbraucher der Arbeitshydraulik und/oder der Lenkungshydraulik mit dem Volumenstrom der Hydraulikölpumpe angetrieben werden bzw. die Hydraulikpumpe mit einer reduzierten Leerlaufdrehzahl betrieben wird bzw. die Hydraulikpumpe bei unbetätigten Verbrauchern im Stillstand betrieben ist.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs mit einer von einem Antriebsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe, die beim Betrieb in einem Arbeitsmodus einen Volumenstrom einer Hydraulikflüssigkeit erzeugt, welcher mindestens einen Verbraucher versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein, die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikflüssigkeit kennzeichnender, Betriebsparameter erfasst und in einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet wird, wobei bei Erkennung eines Betriebszustands, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit einen vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet, die Hydraulikpumpe in einem vom Arbeitsmodus unabhängigen oder dem Arbeitsmodus überlagerten Warmlaufmodus betrieben wird, in dem die Hydraulikpumpe derart angesteuert wird, dass die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit erniedrigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit direkt mittels eines Temperatursensors in einem Hydraulikkreis der Hydraulikanlage gemessen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit indirekt über eine Messung der Motortemperatur des Antriebsmotors erfasst wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenverarbeitungseinrichtung eine Modellrechnung durchgeführt wird, die aus hinterlegten Spezifikationsdaten der Hydraulikflüssigkeit und dem erfassten Betriebsparameter den jeweiligen Betriebszustand berechnet und den Betriebszustand, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit den vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet, erkennt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung des Betriebszustands, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit den vorbestimmten, oberen Schwellenwert überschreitet, eine Meldung auf einer Anzeige- und/oder Bedieneinheit des Flurförderzeugs angezeigt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung des Betriebszustands, in dem die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, von der Datenverarbeitungseinrichtung automatisch der Warmlaufmodus aktiviert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Warmlaufmodus die Drehzahl der Hydraulikpumpe erhöht wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Warmlaufmodus die Hydraulikpumpe ohne Anforderung des Verbrauchers im Leerlauf betrieben wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Warmlaufmodus bei Betätigung eines Verbrauchers die Dynamik der Sollwertvorgaben für die Ansteuerung des Verbrauchers und/oder der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter, insbesondere der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit, angepasst wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Warmlaufmodus eine elektrisch im Einstelldruck veränderbares Druckbegrenzungsventil der Hydraulikanlage in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter, insbesondere der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit, angesteuert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe so lange im Warmlaufmodus betrieben wird, bis ein vorbestimmter, unterer Schwellenwert der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit unterschritten wird.
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DE102017106390A1 (de) 2017-03-24 2018-09-27 Still Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Hydraulikanlage eines Flurförderzeugs

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