WO2022128180A1 - Hydraulic pump for a hydrostatic drive, and hydrostatic drive - Google Patents

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WO2022128180A1
WO2022128180A1 PCT/EP2021/071006 EP2021071006W WO2022128180A1 WO 2022128180 A1 WO2022128180 A1 WO 2022128180A1 EP 2021071006 W EP2021071006 W EP 2021071006W WO 2022128180 A1 WO2022128180 A1 WO 2022128180A1
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hydraulic pump
apdes
volume flow
trajectory
pressure
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PCT/EP2021/071006
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German (de)
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Steffen Mutschler
Michael Hilsch
Adrian Trachte
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/421Motor capacity control by electro-hydraulic control means, e.g. using solenoid valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00Fluid parameters
    • F04B2205/09Flow through the pump

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic pump according to the preamble of claim 1 and a hydrostatic drive, in particular a travel drive, according to claim 16.
  • a traction or torque-based driving strategy has proven to be user-friendly, particularly in the off-highway area of hydrostatic travel drives.
  • an operator uses an HMI interface to specify a tensile force or torque requirement. Hydraulically, the resulting tensile force or moment is based on the pressure of the pressure medium provided by a hydraulic pump. In the case of rotary consumers, based on the pressure and depending on the displacement, the tractive force or the torque of the hydrostatic consumer or hydraulic motor coupled to the output is obtained.
  • a traction or torque-based drive can be implemented by means of pressure control or regulation.
  • Document DE 10 2014 224 337 A1 which originates from the applicant, shows a generic travel drive.
  • a control with specification of the target value of a torque at the output is implemented as a reference variable.
  • target time profiles or trajectories are planned both from the target value and from its time derivatives, which can be implemented by the elements of the drive.
  • the trajectories then go into a complex, inverse model of the entire hydraulic circuit - ie the hydraulic pump and the hydraulic motor.
  • Target trajectories of the manipulated variables for reaching the target value are planned from this via a control unit.
  • the actuating elements of the travel drive are then controlled on the basis of the setpoint trajectories. This is a high quality controller.
  • the underlying model is complex.
  • the invention is based on the object of creating a hydraulic pump for a drive, via which the pressure for a drive can be adjusted with less effort and yet closely based on a force or torque specification.
  • a further object of the invention is to provide a drive whose force or moment can be adjusted with less effort and closely based on a force or moment specification.
  • the first task is solved by a hydraulic pump with the features of claim 1, the second by a drive with the features of claim 16.
  • a first hydraulic machine hereinafter hydraulic pump, which can be operated as a hydraulic pump and can be coupled to a drive machine, has an adjustable delivery volume and is provided for the pressure-controlled supply of pressure medium to a hydrostatic consumer of a drive, in particular a travel drive.
  • the hydraulic pump is in particular a primary unit designed as an axial piston pump with a swash plate design.
  • the consumer is in particular a hydraulic motor that can be coupled to an output of the drive.
  • the hydraulic pump has a device for trajectory planning. This device can be used to plan a target trajectory that has the characteristic of flatness and its time derivatives for a requested pressure. These setpoint trajectories go into a device for pilot control of the hydraulic pump, which contains an inverse model of the hydraulic pump.
  • a control setpoint value for an adjustment device of the hydraulic pump can be determined as a function of the setpoint trajectory and its time derivatives, and the adjustment device can thus be activated.
  • at least one consumer-dependent disturbance variable is added to this pilot control. This is preferably detectable, recorded or known from a controller.
  • an absorption volume of the consumer in particular of the hydraulic motor, can be controlled, detected or it can be determined from a controller, ie it is known.
  • Time constants of the trajectory planning depend in particular on the application, ie on a specific application of the hydraulic pump in a specific drive.
  • input saturation and/or state saturation can be taken into account in the trajectory planning device for calculating the respective trajectory.
  • the inverse model is based on a reduced-order model of differential equations of the hydraulic pump consisting of differential equations for describing the adjusting device and the pressure build-up (pressure build-up equation). If the adjustment device is formed by a hydraulic actuator, in particular a hydraulic cylinder, and a hydraulic valve for applying actuating pressure medium to it, as is described further below, the dynamics of a valve position can be neglected. The differential equations of the adjustment device are then derived from the respective balance of forces on the valve body and on the piston of the actuator. Alternatively, valve dynamics can be taken into account.
  • the at least one consumer-dependent disturbance variable is a recorded or ascertained pressure medium volume flow of the consumer or a time derivation thereof.
  • both variables mentioned, ie the pressure medium volume flow and its time derivative, can be applied as disturbance variables.
  • the inverse model contains a volume flow model or a volume flow balance element, the output of which is a variable, in particular a geometric variable, which determines a setpoint delivery volume of the hydraulic pump.
  • this variable is, for example, a swivel angle of the swash plate.
  • At least one displacement volume flow of the hydraulic pump that is recorded or determined from the speed and size, the first time derivative of the setpoint trajectory and, as a connectable, consumer-dependent disturbance variable, the pressure medium volume flow of the consumer, are provided as inputs to the volume flow model or balance element.
  • the inverse model has a volume flow time derivative model or a volume flow time derivative balance element. Its output is a time derivation of a variable, in particular a geometric variable, that determines a target delivery volume of the hydraulic pump, in particular the time derivation of the above-mentioned swivel angle.
  • Inputs of the volume flow time derivation model or balance element are preferably at least one displacement volume flow of the hydraulic pump that is detected or determined from the speed and the size, the first time derivation of the target trajectory, a trajectory that is dependent on the second time derivation of the target trajectory, and - as switchable, consumer-dependent Disturbance variable - the time derivative of the pressure medium volume flow of the consumer.
  • the quality of the pilot control can be further improved if, in a further development, the inverse model contains a leakage model.
  • a leakage model This preferably takes into account at least the setpoint trajectory and its first time derivative as inputs.
  • Outputs are preferably a leakage pressure medium volume flow, in particular of the hydrostatic drive, in particular of the hydraulic circuit consisting of at least one hydraulic pump and at least one hydraulic motor, and a time derivative of the leakage pressure medium volume flow.
  • this leakage pressure medium volume flow is then included in the volume flow model or balance element.
  • the time derivation of the leakage pressure medium volume flow can be included in the volume flow time derivation model or balance element in order to further improve the quality of the pilot control.
  • An even better quality is achieved in a further development of the hydraulic pump with a control device, since model inaccuracies, uncertainties and unknown disturbance variables can be taken into account and a deviation of the pressure from the required pressure can be reduced more reliably.
  • a first comparison element is provided, via which a first difference between the target trajectory (minuend) and the detected pressure (subtrahend) can be determined. The first difference is then in turn an input into the control device.
  • the control device preferably maps a control strategy that allows, for example, the tractive force/torque requested by an operator to be applied to drive wheels of the drive.
  • a PID control device is provided for this purpose.
  • the PID control device is preferably designed with anti-windup with regard to saturation of the target control value and the geometric variable (in particular the swivel angle) that determines the delivery volume of the hydraulic pump.
  • the saturation due to a limited pivoting angle can preferably be activated when the size (pivoting angle) reaches a defined limit stored in the pilot control.
  • the PID controller is resettable when the magnitude (pivot angle) exceeds zero since an integral part of the PID controller depends on the valve used.
  • the desired behavior of the pressure is described by a linearized function z and its first and second time derivation.
  • a second comparison element is provided for processing the output of the control device and for returning it to the pilot control. Its inputs are the above-mentioned second time derivation of the target trajectory (minuend) and the output of the control device (subtrahend). An output of the second comparator is then the dependent trajectory mentioned above. In this way, the second time derivative of the target trajectory is changed from the output of the control device to the dependent trajectory. Specifically, the output of the PID controller is calculated with the highest time derivative of the target trajectory of the requested pressure, which is then the new entry into the inverse model.
  • An advantage of this structure is that variations in the gain of the controlled system are taken into account by the inverse model. For example, for a high speed of the hydraulic pump, only a small increase in the target control value and the swivel angle is required, while a larger increase is required for a low speed.
  • the adjusting device has a hydraulic actuator, in particular a hydraulic cylinder.
  • a hydraulic valve that can be actuated electromagnetically and that can be actuated with the control current is provided for this purpose.
  • the actuator can be acted upon by a setting pressure medium volume that has a setting pressure.
  • a setpoint control pressure can be determined from a characteristic map of the hydraulic pump provided in the inverse model.
  • the characteristic map depicts the setpoint actuating pressure as a function of the speed of the hydraulic pump, the setpoint trajectory and the variable (in particular the swivel angle) that determines the setpoint delivery volume of the hydraulic pump.
  • a target actuating pressure medium volume can be determined from an inverse model of the actuator that maps the target actuating pressure medium volume as a function of the time derivation of the variable (in particular swivel angle) that determines the target delivery volume.
  • the hydraulic valve can be actuated electromagnetically and the inverse model contains a model of the valve via which a target control flow of the valve can be determined as a function of the target actuating pressure and the target actuating pressure medium volume.
  • the model of the valve represents in particular the balance of forces of the magnetic force acting on the valve piston, the flow force, the actuating pressure force and, if applicable, the spring force.
  • a hydrostatic drive has a hydrostatic consumer that can be coupled to an output of the drive, and a hydraulic pump that is designed according to one aspect of the preceding description, is fluidically connected to the consumer in a hydraulic circuit and can be coupled to a drive machine of the drive .
  • the drive is a travel drive and the consumer is a hydraulic motor.
  • a traction force or torque-based driving strategy with high quality and reproducibility of the torque requested by the operator or the traction force requested by him can thus be implemented for the traction drive without the need for control.
  • the quality and reproducibility can still be increased by the control device already introduced above and its further developments.
  • the hydrostatic travel drive is provided in particular for an off-highway application, in particular a mobile working machine, in particular a construction machine.
  • the at least one consumer is in particular a secondary unit designed as an axial piston motor with a bent-axis design, in particular with a constant or adjustable displacement. Both units (primary and secondary) are fluidically connected in series.
  • the hydraulic pump is driven by an internal combustion engine, an electrical energy store or a hydraulic pressure store or the like and converts mechanical power into hydraulic power.
  • the at least one secondary unit converts hydraulic power into mechanical power on the output side of the drive. The process can also be reversed, so that the at least one secondary unit is braked on the output side.
  • the hydraulic circuit of the primary and secondary unit(s) can be designed as an open or as a closed circuit.
  • the low-pressure sides of the units are connected to a pressure-balanced tank
  • the low-pressure sides of the primary and secondary unit(s) are connected directly to each other. Both circuits are preferably secured against excessive pressure via pressure relief valves.
  • a power split can be provided in which a mechanical power path is provided parallel to the hydrostatic section of the drive.
  • An adjustment in the displacement volume of the primary and secondary unit(s) can be separate or coupled to one another. In general, the speed on the secondary side is proportional to the pressure medium volume flow.
  • FIG. 2 shows a simplified block diagram of a hydraulic pump of the drive according to FIG. 1 with its devices for trajectory planning, pilot control and regulation
  • FIG. 3 shows a detailed block diagram of the hydraulic pump according to FIG.
  • a hydrostatic travel drive 1 has a drive machine 2, a first hydraulic machine 4 (hereinafter hydraulic pump) coupled thereto as an axial piston pump of swash plate design with adjustable delivery volume or pivoting angle, and a first hydraulic machine 4 (hereinafter hydraulic pump) coupled to an output 6, as an axial piston motor of bent axis design constant displacement or axis angle configured second hydraulic machine 8 (hereinafter hydraulic motor).
  • Hydraulic pump 4 and hydraulic motor 8 are fluidically connected in the exemplary embodiment shown in a closed hydraulic circuit via working lines 10 , 12 .
  • the hydraulic motor 8 is coupled to the output 6 via a gear 14 .
  • the output is an axle with wheels 16.
  • the drive 1 has a means 18 for detecting a geometric variable that determines the delivery volume of the hydraulic pump 4 .
  • this variable is, for example, the swivel angle a of the swash plate of the hydraulic pump 4.
  • a means 20 for detecting the pressure p of the hydraulic pump 4, more precisely a pressure difference Ap across the hydraulic machine 4 between the working lines 10, 12, is provided. Due to the arrangement in the hydraulic circuit and neglecting flow losses, the pressure p drops with the same magnitude of the pressure difference Ap across the hydraulic motor 8 . Furthermore, the hydraulic pump 4 has an adjustment device 22 for adjusting its swivel angle ⁇ and thus its delivery volume.
  • the adjustment device is formed by an electromagnetically actuable hydraulic valve (not shown in detail) and an actuator designed as a double-acting hydraulic cylinder (also not shown in detail) that can be acted upon by actuating pressure medium.
  • the adjustment is known in particular as electric direct adjustment or ET adjustment.
  • a pressure medium volume flow of the hydraulic pump 4 can be continuously adjusted as a function of a control current ides, with which the hydraulic valve is controlled.
  • a valve, in particular a pressure-reducing valve can be provided for each adjustment direction, in particular if the hydraulic pump 4 can be swiveled through or reversed due to its zero delivery volume.
  • the actuator is acted upon by actuating pressure medium in a manner proportional to the control current ides.
  • the pivoting angle that occurs with a specific control current ides and the delivery volume determined therefrom is dependent on a speed n P and the pressure difference Ap according to a characteristic map of the hydraulic pump 4 .
  • the hydraulic pump 4 has a control unit 24 according to the invention with devices for planning the trajectory of the pressure difference and its time derivatives, for pilot control of the hydraulic pump 4 depending on the planning of the trajectory with a feedforward control of the hydraulic motor and for regulating the pressure.
  • the control unit 24 is signal-connected to a control unit 26 of the drive machine 2 .
  • FIG. 2 shows a rough structure of the control unit 24 and a first overview of its signal flows.
  • the control unit 24 has an input 28 which can be connected to an interface of an HMI, for example, via which the specification of a requested pressure difference Apdes, hereinafter briefly formulated as the requested pressure Apdes, can be transferred to the control unit 24 .
  • the pressure Apdes represents the intensive state variable of a traction force Fdes requested by an operator via the HMI or of a requested output torque Mdes of the travel drive 1 . It is thus the command or control variable that is to be set as precisely as possible via the control unit 24 .
  • FIG. 1 shows a rough structure of the control unit 24 and a first overview of its signal flows.
  • the control unit 24 has an input 28 which can be connected to an interface of an HMI, for example, via which the specification of a requested pressure difference Apdes, hereinafter briefly formulated as the requested pressure Apdes, can be transferred to the control unit 24 .
  • the pressure Apdes represents the intensive state variable of a traction force
  • a device for trajectory planning 30, which, as flat, linearized outputs, generates a target trajectory of the pressure Apdes,TM and its two time derivatives Apdes,TM, Apdes,TM s .
  • the three setpoint trajectories Apdes, TM, Apdes, TM, Apdes, TM enter a precontrol device 32, wherein the highest of the time derivatives Apdes, TM can be changed beforehand by a control device 34, which is explained in more detail below .
  • the device for pilot control 32 contains an inverse model of the hydraulic pump 4 including its adjustment device 22 with valve and actuator according to FIG.
  • the device for pilot control 32 has the pressure medium volume flow of the hydraulic motor as disturbance variables 8 and its time derivative.
  • An output 36 of the pilot control supplies a control current ides, with which the valve of the adjusting device 22 is controlled and thus its actuator is acted upon by actuating pressure medium and sets a swivel angle a of the hydraulic pump 4 .
  • the pressure Ap that occurs is recorded and fed back to a first comparison element 38 as a subtrahend, where it is offset against the setpoint trajectory of the pressure Apdes.
  • the discrepancy determined in this way is included in the control device 34 designed as a PID controller. Its output is in turn connected as a subtrahend to a second comparison element 40 and is calculated there with the reference trajectory of the highest time derivative ⁇ pdesit of the pressure. The result of this then enters the device for pilot control 32 as a changed target trajectory of the highest time derivative of the pressure and leads to a changed control current ides with which the valve of the adjustment device 22 is controlled. This then results in a new pressure Ap.
  • FIG. 3 resolves the device for pre-control 32 and the models and signal flows stored therein more precisely. Accordingly, an inverse model of the hydraulic pump 4 is stored in the pilot control device 32 .
  • the actuator of the adjusting device 22 is stored.
  • an actuator model 44 is provided, in which a required setpoint actuating pressure medium volume qsteii.soii of the actuator of the adjustment device 22 is stored for a time derivation of the setpoint swivel angle ⁇ P setpoint of the hydraulic pump 4 .
  • Characteristic map 42 and actuator model 44 are models of the engine-related components and represent in particular the engine forces, pressure forces and control pressure forces acting on the swash plate of hydraulic pump 4 .
  • the resulting values of the required setpoint actuating pressure p x ,soii and setpoint actuating pressure medium volume q s teii,soii of the actuator go into a valve model 46 of the valve of the adjusting device 22 .
  • the setpoint actuating pressure p x , setpoint and a piston area of the actuator enter a module 48 for determining a compressive force F p .
  • the setpoint actuating pressure p x ,soii and the setpoint actuating pressure medium volume q steii ,soii of the actuator go into a module of a valve opening cross section 50 . From this, the module 50 calculates a spring force FF and a flow force Fjet.
  • the sum of these three forces corresponds to the actuation force FM to be applied to the electromagnet of the valve of the adjustment device 22 and goes into a module for determining the actuation current 52, in which, in principle, a characteristic curve of the actuation current ides as a function of the actuation force FM is stored.
  • the device for pilot control 32 also contains a volume flow model 54, a volume flow time derivation model 56 and a leakage model 58.
  • the speed CÜP the first time derivative of the target trajectory Apdes it, a leakage pressure medium volume flow qieck and—as a disturbance variable—the pressure medium volume flow q mo t of the hydraulic motor 8 go into the first-mentioned model 54 .
  • a result of the volume flow model 54 is the setpoint swivel angle ap.soii, which is included in the characteristics map 42 for the above-described determination of the setpoint actuating pressure Px.soll.
  • the speed CÜP the highest time derivative of the setpoint trajectory Apdes it, the first time derivative of the setpoint trajectory Apdes, fnt, a time derivative of the leakage pressure medium volume flow q leak and - as a disturbance variable - go into the second-mentioned model 56
  • Time derivation of the pressure medium volume flow q mot of the hydraulic motor 8 a is the time derivative of the target swivel angle ⁇ P setpoint , which is used in the actuator model 44 for the above-described determination of the setpoint actuating pressure medium volume q s teii ,soii .
  • the leakage pressure medium volume flow qieck and its time derivative q leak are determined and made available by the leakage model 58 as a function of the desired trajectory Apdes it and its first time derivative Apdes.
  • the 54, 56 and 58 models can be referred to as the 60 hydraulic model.
  • a hydraulic pump for supplying pressure medium to a hydrostatic consumer, in particular a hydraulic motor, of a hydrostatic drive, in particular a travel drive, with a control unit with a device for trajectory planning of a target pressure of the hydraulic pump and its time derivatives, the target trajectories being inputs to a device for pilot control, in which an inverse model of the hydraulic pump is stored, via which a setpoint control value of an adjustment device of the hydraulic pump can be determined as a function of the trajectories and the latter can thus be controlled, with at least one input into the inverse model being provided according to the invention for injecting a consumer-dependent disturbance variable.
  • a hydrostatic drive in particular a travel drive, which has at least one hydrostatic consumer which can be coupled to an output of the drive, which is arranged in a hydraulic circuit with a hydraulic pump of the type just mentioned and can be supplied with pressure medium by it, with the pilot control at least one state variable of the consumer is applied to the control unit of the hydraulic pump as a disturbance variable.

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Abstract

The invention relates to a hydraulic pump having an adjustable delivery volume for supplying a hydrostatic load with a pressure medium in a pressure-controllable manner, involving trajectory planning by means of which, for a requestable pressure of the hydraulic pump, the target trajectory, which has a flatness, and its time derivatives can be planned and can be transmitted to a pilot controller of the hydraulic pump, which pilot controller comprises an inverse model of the hydraulic pump via which a target control value of an adjusting device of the hydraulic pump can be determined on the basis of the target trajectory and its time derivatives, and the hydraulic pump can be controlled by means of this target control value. In addition, the invention relates to a hydrostatic drive comprising the hydraulic pump and a hydrostatic load which is supplied with a pressure medium by the hydraulic pump.

Description

Hydropumpe für einen hydrostatischen Antrieb, und hydrostatischer Antrieb Hydraulic pump for a hydrostatic drive, and hydrostatic drive
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Hydropumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen hydrostatischen Antrieb, insbesondere Fahrantrieb, gemäß Anspruch 16. The invention relates to a hydraulic pump according to the preamble of claim 1 and a hydrostatic drive, in particular a travel drive, according to claim 16.
Insbesondere im Off-Highwaybereich hydrostatischer Fahrantriebe erweist sich eine Zugkraft- oder Momenten-basierte Fahrstrategie als bedienerfreundlich. Hierbei gibt ein Bediener mittels einer HMI-Schnittstelle eine Zugkraft- oder Momentenanforderung vor. Der resultierenden Zugkraft, beziehungsweise dem Moment, liegt hydraulisch der Druck des von einer Hydropumpe bereitgestellten Druckmittels zugrunde. Im Falle rotatorischer Verbraucher ergibt sich basierend auf dem Druck und in Abhängigkeit des Schluckvolumens die Zugkraft, beziehungsweise das Moment, des mit dem Abtrieb gekoppelten hydrostatischen Verbrauchers oder Hydromotors. Anders herum kann mittels einer Druckführung oder Regelung ein Zugkraft- oder Momenten-basierter Antrieb realisiert werden. A traction or torque-based driving strategy has proven to be user-friendly, particularly in the off-highway area of hydrostatic travel drives. Here, an operator uses an HMI interface to specify a tensile force or torque requirement. Hydraulically, the resulting tensile force or moment is based on the pressure of the pressure medium provided by a hydraulic pump. In the case of rotary consumers, based on the pressure and depending on the displacement, the tractive force or the torque of the hydrostatic consumer or hydraulic motor coupled to the output is obtained. The other way around, a traction or torque-based drive can be implemented by means of pressure control or regulation.
Einen gattungsgemäßen Fahrantrieb zeigt die auf die Anmelderin zurückgehende Druckschrift DE 10 2014 224 337 A1 . Hier ist eine Steuerung mit Vorgabe des Sollwertes eines Momentes am Abtrieb als Führungsgröße umgesetzt. In Abhängigkeit der Vorgabe erfolgt die Planung von Soll-Zeitverläufen oder -Trajektorien sowohl vom Sollwert, als auch von seinen zeitlichen Ableitungen, die von den Gliedern des Antriebs umsetzbar sind. Die Trajektorien gehen dann in ein komplexes, inverses Modell des gesamten hydraulischen Kreises - also der Hydropumpe und des Hydromotors - ein. Über eine Steuereinheit werden daraus Soll-Trajektorien der Stellgrößen zum Erreichen des Sollwertes geplant. Anhand der Solltrajektorien erfolgt dann die Ansteuerung der Stellelemente des Fahrantriebs. Dabei handelt es sich um eine hochqualitative Steuerung. Allerdings ist das zugrundeliegende Modell komplex. Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Hydropumpe für einen Antrieb zu schaffen, über die der Druck für einen Antrieb mit verringertem Aufwand und dennoch eng orientiert an einer Kraft- oder Momentenvorgabe einstellbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, einen Antrieb zu schaffen, dessen Kraft oder Moment mit verringertem Aufwand und eng orientiert an einer Kraft- oder Momentenvorgabe einstellbar ist. Document DE 10 2014 224 337 A1, which originates from the applicant, shows a generic travel drive. Here, a control with specification of the target value of a torque at the output is implemented as a reference variable. Depending on the specification, target time profiles or trajectories are planned both from the target value and from its time derivatives, which can be implemented by the elements of the drive. The trajectories then go into a complex, inverse model of the entire hydraulic circuit - ie the hydraulic pump and the hydraulic motor. Target trajectories of the manipulated variables for reaching the target value are planned from this via a control unit. The actuating elements of the travel drive are then controlled on the basis of the setpoint trajectories. This is a high quality controller. However, the underlying model is complex. In contrast, the invention is based on the object of creating a hydraulic pump for a drive, via which the pressure for a drive can be adjusted with less effort and yet closely based on a force or torque specification. A further object of the invention is to provide a drive whose force or moment can be adjusted with less effort and closely based on a force or moment specification.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine Hydropumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , die zweite durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 16. The first task is solved by a hydraulic pump with the features of claim 1, the second by a drive with the features of claim 16.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Advantageous developments of the invention are described in the dependent claims.
Eine als Hydropumpe betreibbare, mit einer Antriebsmaschine koppelbare erste Hydromaschine, im Folgenden Hydropumpe, hat ein verstellbares Fördervolumen und ist zur druckgeführten Druckmittelversorgung eines hydrostatischen Verbrauchers eines Antriebes, insbesondere Fahrantriebes, vorgesehen. Die Hydropumpe ist insbesondere eine als Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgebildete Primäreinheit. Der Verbraucher ist insbesondere ein mit einem Abtrieb des Antriebs koppelbarer Hydromotor. Die Hydropumpe hat eine Einrichtung zur Trajektorienplanung. Über diese Einrichtung sind für einen angeforderten Druck eine das Merkmal der Flachheit aufweisende Soll- Trajektorie und deren Zeitableitungen planbar. Diese Soll-Trajektorien gehen in eine Einrichtung zur Vorsteuerung der Hydropumpe ein, die ein inverses Modell der Hydropumpe beinhaltet. Mittels dieser Einrichtung und dem inversen Modell ist in Abhängigkeit der Soll-Trajektorie und ihrer Zeitableitungen ein Ansteuer-Sollwert für eine Verstelleinrichtung der Hydropumpe ermittelbar, und die Verstelleinrichtung ist damit ansteuerbar. Erfindungsgemäß ist eine Aufschaltung wenigstens einer verbraucherabhängigen Störgröße auf diese Vorsteuerung vorgesehen. Vorzugsweise ist diese erfassbar, erfasst oder aus einer Steuerung bekannt. A first hydraulic machine, hereinafter hydraulic pump, which can be operated as a hydraulic pump and can be coupled to a drive machine, has an adjustable delivery volume and is provided for the pressure-controlled supply of pressure medium to a hydrostatic consumer of a drive, in particular a travel drive. The hydraulic pump is in particular a primary unit designed as an axial piston pump with a swash plate design. The consumer is in particular a hydraulic motor that can be coupled to an output of the drive. The hydraulic pump has a device for trajectory planning. This device can be used to plan a target trajectory that has the characteristic of flatness and its time derivatives for a requested pressure. These setpoint trajectories go into a device for pilot control of the hydraulic pump, which contains an inverse model of the hydraulic pump. By means of this device and the inverse model, a control setpoint value for an adjustment device of the hydraulic pump can be determined as a function of the setpoint trajectory and its time derivatives, and the adjustment device can thus be activated. According to the invention, at least one consumer-dependent disturbance variable is added to this pilot control. This is preferably detectable, recorded or known from a controller.
Gegenüber dem zitierten Stand der Technik kann somit darauf verzichtet werden, den Verbraucher vollumfänglich zu modellieren und ins inverse Modell zu integrieren. Das inverse Modell weist daher weniger Komplexität auf. Um dennoch eine hohe Güte der Steuerung zu erreichen, das heißt eine Abweichung des Drucks vom angeforderten Wert klein zu halten, ist stattdessen die Störgrößenaufschaltung des Verbrauchers auf die Vorsteuerung realisiert. So ist eine Hydropumpe geschaffen, über die der Druck für einen Antrieb mit verringertem Aufwand und dennoch eng orientiert an einer Kraft- oder Momentenvorgabe einstellbar ist. In contrast to the state of the art cited, there is therefore no need to fully model the consumer and integrate it into the inverse model. The inverse model is therefore less complex. In order to still achieve a high level of control quality, that is, a deviation of the pressure from the requested value to keep it small, the feedforward control of the consumer to the pilot control is implemented instead. In this way, a hydraulic pump is created via which the pressure for a drive can be adjusted with reduced effort and yet closely based on a force or torque specification.
In einer Weiterbildung ist ein Schluckvolumen des Verbrauchers, insbesondere Hydromotors steuerbar, erfassbar oder es ist aus einer Steuerung ermittelbar, also bekannt. In a further development, an absorption volume of the consumer, in particular of the hydraulic motor, can be controlled, detected or it can be determined from a controller, ie it is known.
Zeitkonstanten der Trajektorienplanung sind insbesondere abhängig von der Anwendung, also von einer konkreten Applikation der Hydropumpe in einem konkreten Antrieb. Time constants of the trajectory planning depend in particular on the application, ie on a specific application of the hydraulic pump in a specific drive.
Alternativ oder ergänzend kann in der Einrichtung zur Trajektorienplanung eine Eingangssättigung und/oder Zustandssättigung zur Berechnung der jeweiligen Trajektorie berücksichtigt sein. As an alternative or in addition, input saturation and/or state saturation can be taken into account in the trajectory planning device for calculating the respective trajectory.
Das inverse Modell basiert auf einem Modell reduzierter Ordnung von Differentialgleichungen der Hydropumpe bestehend aus Differentialgleichungen zur Beschreibung der Verstelleinrichtung und des Druckaufbaus (Druckaufbaugleichung). Ist die Verstelleinrichtung von einem hydraulischen Aktor, insbesondere Hydrozylinder, und einem hydraulischen Ventil zu dessen Beaufschlagung mit Stelldruckmittel ausgebildet, wie dies weiter unten beschrieben ist, so kann eine Dynamik einer Ventilstellung vernachlässigt werden. Die Differentialgleichungen der Verstelleinrichtung sind dann aus dem jeweiligen Kräftegleichgewicht am Ventilkörper und am Kolben des Aktors hergeleitet. Alternativ kann eine Ventildynamik berücksichtigt sein. The inverse model is based on a reduced-order model of differential equations of the hydraulic pump consisting of differential equations for describing the adjusting device and the pressure build-up (pressure build-up equation). If the adjustment device is formed by a hydraulic actuator, in particular a hydraulic cylinder, and a hydraulic valve for applying actuating pressure medium to it, as is described further below, the dynamics of a valve position can be neglected. The differential equations of the adjustment device are then derived from the respective balance of forces on the valve body and on the piston of the actuator. Alternatively, valve dynamics can be taken into account.
In einer Weiterbildung ist die wenigstens eine verbraucherabhängige Störgröße ein erfasster oder ermittelter Druckmittelvolumenstrom des Verbrauchers oder eine Zeitableitung dessen. Alternativ können beide genannten Größen, also der Druckmittelvolumenstrom und seine Zeitableitung, als Störgrößen aufgeschaltet sein. In a further development, the at least one consumer-dependent disturbance variable is a recorded or ascertained pressure medium volume flow of the consumer or a time derivation thereof. Alternatively, both variables mentioned, ie the pressure medium volume flow and its time derivative, can be applied as disturbance variables.
In einer Weiterbildung enthält das inverse Modell ein Volumenstrom-Modell oder ein Volumenstrom-Balanceglied, dessen Ausgang eine ein Soll-Fördervolumen der Hydropumpe bestimmende, insbesondere geometrische Größe ist. Im Falle der Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ist diese Größe beispielswiese ein Schwenkwinkel der Schrägscheibe. In a further development, the inverse model contains a volume flow model or a volume flow balance element, the output of which is a variable, in particular a geometric variable, which determines a setpoint delivery volume of the hydraulic pump. In case of In axial piston pumps with a swash plate design, this variable is, for example, a swivel angle of the swash plate.
Als Eingänge ins Volumenstrom-Modell oder -Balanceglied sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung zumindest ein erfasster oder aus der Drehzahl und der Größe ermittelter Fördervolumenstrom der Hydropumpe, die erste Zeitableitung der Soll-Trajektorie und als aufschaltbare, verbraucherabhängige Störgröße - der Druckmittelvolumenstrom des Verbrauchers vorgesehen. According to a preferred development, at least one displacement volume flow of the hydraulic pump that is recorded or determined from the speed and size, the first time derivative of the setpoint trajectory and, as a connectable, consumer-dependent disturbance variable, the pressure medium volume flow of the consumer, are provided as inputs to the volume flow model or balance element.
In einer Weiterbildung hat das inverse Modell ein Volumenstromzeitableitungs-Modell oder ein Volumenstromzeitableitungs-Balanceglied. Dessen Ausgang ist eine Zeitableitung einer ein Soll-Fördervolumen der Hydropumpe bestimmenden, insbesondere geometrischen Größe, insbesondere die Zeitableitung des oben genannten Schwenkwinkels. In one development, the inverse model has a volume flow time derivative model or a volume flow time derivative balance element. Its output is a time derivation of a variable, in particular a geometric variable, that determines a target delivery volume of the hydraulic pump, in particular the time derivation of the above-mentioned swivel angle.
Eingänge des Volumenstromzeitableitungs-Modells oder -Balancegliedes sind vorzugsweise zumindest ein erfasster oder aus der Drehzahl und der Größe ermittelter Fördervolumenstrom der Hydropumpe, die erste Zeitableitung der Soll-Trajektorie, eine von der zweiten Zeitableitung der Soll-Trajektorie abhängige Trajektorie und - als aufschaltbare, verbraucherabhängige Störgröße - die Zeitableitung des Druckmittelvolumenstroms des Verbrauchers. Inputs of the volume flow time derivation model or balance element are preferably at least one displacement volume flow of the hydraulic pump that is detected or determined from the speed and the size, the first time derivation of the target trajectory, a trajectory that is dependent on the second time derivation of the target trajectory, and - as switchable, consumer-dependent Disturbance variable - the time derivative of the pressure medium volume flow of the consumer.
Die Güte der Vorsteuerung kann noch verbessert werden, wenn in einer Weiterbildung das inverse Modell ein Leckage-Modell beinhaltet. Vorzugsweise berücksichtigt dieses als Eingänge zumindest die Soll-Trajektorie und deren erste Zeitableitung. Ausgänge sind vorzugsweise ein Leckage-Druckmittelvolumenstrom, insbesondere des hydrostatischen Antriebs, insbesondere des hydraulischen Kreises bestehend zumindest aus Hydropumpe und wenigstens einem Hydromotor, und eine Zeitableitung des Leckage- Druckmittelvolumenstromes. Dieser Leckage-Druckmittelvolumenstrom geht in einer Weiterbildung dann in das Volumenstrom-Modell oder -Balanceglied ein. The quality of the pilot control can be further improved if, in a further development, the inverse model contains a leakage model. This preferably takes into account at least the setpoint trajectory and its first time derivative as inputs. Outputs are preferably a leakage pressure medium volume flow, in particular of the hydrostatic drive, in particular of the hydraulic circuit consisting of at least one hydraulic pump and at least one hydraulic motor, and a time derivative of the leakage pressure medium volume flow. In a further development, this leakage pressure medium volume flow is then included in the volume flow model or balance element.
Alternativ oder ergänzend kann die Zeitableitung des Leckage-Druckmittelvolumenstroms in das Volumenstromzeitableitungs-Modell oder -Balanceglied eingehen, um die Güte der Vorsteuerung noch zu verbessern. 10Eine noch bessere Güte wird in einer Weiterbildung der Hydropumpe mit Regeleinrichtung erreicht, da so Modellungenauigkeiten, -Unsicherheiten und unbekannte Störgrößen berücksichtigt werden können und eine Abweichung des Drucks vom angeforderten Druck verlässlicher minderbar ist. Alternatively or additionally, the time derivation of the leakage pressure medium volume flow can be included in the volume flow time derivation model or balance element in order to further improve the quality of the pilot control. An even better quality is achieved in a further development of the hydraulic pump with a control device, since model inaccuracies, uncertainties and unknown disturbance variables can be taken into account and a deviation of the pressure from the required pressure can be reduced more reliably.
Hierzu ist ein erstes Vergleichsglied vorgesehen, über das eine erste Differenz aus der Soll-Trajektorie (Minuend) und dem erfassten Druck (Subtrahend) ermittelbar ist. Die erste Differenz ist dann wiederum ein Eingang in die Regeleinrichtung. For this purpose, a first comparison element is provided, via which a first difference between the target trajectory (minuend) and the detected pressure (subtrahend) can be determined. The first difference is then in turn an input into the control device.
Die Regeleinrichtung bildet vorzugsweise eine Regelungsstrategie ab, die es beispielsweise erlaubt, von einem Bediener/einer Bedienerin angeforderte Zugkraft/angefordertes Moment an Antriebsrädern des Antriebs einzuprägen. The control device preferably maps a control strategy that allows, for example, the tractive force/torque requested by an operator to be applied to drive wheels of the drive.
Hierzu ist insbesondere eine PID-Regeleinrichtung vorgesehen. In particular, a PID control device is provided for this purpose.
Die PID-Regeleinrichtung ist vorzugsweise mit Anti-Windup bezüglich einer Sättigung des Ansteuer-Sollwertes und der das Fördervolumen der Hydropumpe bestimmenden geometrischen Größe (insbesondere Schwenkwinkel) ausgelegt. Die Sättigung aufgrund eines begrenzten Schwenkwinkels ist vorzugsweise aktivierbar, wenn die Größe (Schwenkwinkel) eine definierte, in der Vorsteuerung abgelegte Grenze erreicht. The PID control device is preferably designed with anti-windup with regard to saturation of the target control value and the geometric variable (in particular the swivel angle) that determines the delivery volume of the hydraulic pump. The saturation due to a limited pivoting angle can preferably be activated when the size (pivoting angle) reaches a defined limit stored in the pilot control.
Zusätzlich ist die PID-Regeleinrichtung zurücksetzbar, wenn die Größe (Schwenkwinkel) Null überschreitet, da ein integraler Teil der PID-Regeleinrichtung vom verwendeten Ventil abhängt. Das gewünschte Verhalten des Drucks wird durch eine linearisierte Funktion z und deren erste und zweite Zeitableitung beschrieben. In addition, the PID controller is resettable when the magnitude (pivot angle) exceeds zero since an integral part of the PID controller depends on the valve used. The desired behavior of the pressure is described by a linearized function z and its first and second time derivation.
Zur Verarbeitung des Ausgangs der Regeleinrichtung und zur Rückführung auf die Vorsteuerung, ist in einer Weiterbildung ein zweites Vergleichsglied vorgesehen. Dessen Eingänge sind die oben bereits erwähnte zweite Zeitableitung der Soll-Trajektorie (Minuend) und der Ausgang der Regeleinrichtung (Subtrahend). Ein Ausgang des zweiten Vergleichsgliedes ist dann die oben erwähnte, abhängige Trajektorie. Auf diese Weise wird die zweite Zeitableitung der Soll-Trajektorie vom Ausgang der Regeleinrichtung zur abhängigen Trajektorie verändert. Konkret wird der Ausgang der PID-Regeleinrichtung mit der höchsten Zeitableitung der Soll-Trajektorie des angeforderten Drucks verrechnet, welches dann der neue Eingang ins inverse Modell ist. Ein Vorteil dieser Struktur ist, dass Variationen der Verstärkung der Regelstrecke durch das inverse Modell berücksichtigt werden. So ist beispielsweise für eine hohe Drehzahl der Hydropumpe nur eine geringe Erhöhung des Ansteuer-Sollwertes und des Schwenkwinkels erforderlich, während für eine niedrige Drehzahl eine größere Erhöhung erforderlich ist. In one development, a second comparison element is provided for processing the output of the control device and for returning it to the pilot control. Its inputs are the above-mentioned second time derivation of the target trajectory (minuend) and the output of the control device (subtrahend). An output of the second comparator is then the dependent trajectory mentioned above. In this way, the second time derivative of the target trajectory is changed from the output of the control device to the dependent trajectory. Specifically, the output of the PID controller is calculated with the highest time derivative of the target trajectory of the requested pressure, which is then the new entry into the inverse model. An advantage of this structure is that variations in the gain of the controlled system are taken into account by the inverse model. For example, for a high speed of the hydraulic pump, only a small increase in the target control value and the swivel angle is required, while a larger increase is required for a low speed.
Wie bereits angedeutet, weist die Verstelleinrichtung in einer bevorzugten Weiterbildung einen hydraulischen Aktor, insbesondere Hydrozylinder, auf. Dazu ist ein mit dem Ansteuerstrom ansteuerbares, elektromagnetisch betätigbares, hydraulisches Ventil vorgesehen. In Abhängigkeit von dessen Ansteuerung ist der Aktor mit einem Stelldruckmittelvolumen, das einen Stelldruck aufweist, beaufschlagbar. As already indicated, in a preferred development the adjusting device has a hydraulic actuator, in particular a hydraulic cylinder. A hydraulic valve that can be actuated electromagnetically and that can be actuated with the control current is provided for this purpose. Depending on its activation, the actuator can be acted upon by a setting pressure medium volume that has a setting pressure.
Dazu ist ein Soll-Stelldruck aus einem im inversen Modell vorgesehenen Kennfeld der Hydropumpe ermittelbar. Das Kennfeld bildet den Soll-Stelldruck in Abhängigkeit der Drehzahl der Hydropumpe, der Soll-Trajektorie und der das Soll-Fördervolumen der Hydropumpe bestimmenden Größe (insbesondere Schwenkwinkel) ab. 15Ein Soll- Stelldruckmittelvolumen ist hingegen aus einem im inversen Modell vorgesehenen Modell des Aktors ermittelbar, welches das Soll-Stelldruckmittelvolumen in Abhängigkeit der Zeitableitung der das Soll-Fördervolumen bestimmenden Größe (insbesondere Schwenkwinkel) abbildet. For this purpose, a setpoint control pressure can be determined from a characteristic map of the hydraulic pump provided in the inverse model. The characteristic map depicts the setpoint actuating pressure as a function of the speed of the hydraulic pump, the setpoint trajectory and the variable (in particular the swivel angle) that determines the setpoint delivery volume of the hydraulic pump. In contrast, a target actuating pressure medium volume can be determined from an inverse model of the actuator that maps the target actuating pressure medium volume as a function of the time derivation of the variable (in particular swivel angle) that determines the target delivery volume.
In einer Weiterbildung ist das hydraulische Ventil elektromagnetisch betätigbar und das inverse Modell beinhaltet ein Modell des Ventils, über das in Abhängigkeit des Soll- Stelldrucks und des Soll-Stelldruckmittelvolumens ein Soll-Ansteuerstrom des Ventils ermittelbar ist. Das Modell des Ventils repräsentiert insbesondere das Kräftegleichgewicht der am Ventilkolben angreifender Magnetkraft, Durchflusskraft, Stelldruckkraft und ggf. Federkraft. In a further development, the hydraulic valve can be actuated electromagnetically and the inverse model contains a model of the valve via which a target control flow of the valve can be determined as a function of the target actuating pressure and the target actuating pressure medium volume. The model of the valve represents in particular the balance of forces of the magnetic force acting on the valve piston, the flow force, the actuating pressure force and, if applicable, the spring force.
Ein hydrostatischer Antrieb hat einen mit einem hydrostatischen Verbraucher, der mit einem Abtrieb des Antriebs koppelbar ist, und mit einer Hydropumpe, die gemäß einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet ist, in hydraulischem Kreis mit dem Verbraucher fluidisch verbunden und mit einer Antriebsmaschine des Antriebs koppelbar ist. Insbesondere ist der Antrieb ein Fahrantrieb und der Verbraucher ein Hydromotor. Für den Fahrantrieb ist so eine Zugkraft- oder Momenten-basierte Fahrstrategie mit hoher Güte und Reproduzierbarkeit des vom Bediener angeforderten Moments oder der von ihm angeforderten Zugkraft realisierbar, ohne dass eine Regelung notwendig wäre. Natürlich ist die Güte und Reproduzierbarkeit noch durch die oben bereits eingeführte Regeleinrichtung und ihrer Weiterbildungen erhöhbar. A hydrostatic drive has a hydrostatic consumer that can be coupled to an output of the drive, and a hydraulic pump that is designed according to one aspect of the preceding description, is fluidically connected to the consumer in a hydraulic circuit and can be coupled to a drive machine of the drive . In particular, the drive is a travel drive and the consumer is a hydraulic motor. A traction force or torque-based driving strategy with high quality and reproducibility of the torque requested by the operator or the traction force requested by him can thus be implemented for the traction drive without the need for control. Of course, the quality and reproducibility can still be increased by the control device already introduced above and its further developments.
Der hydrostatische Fahrantrieb ist insbesondere für eine Off-Highway-Anwendung, insbesondere eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Baumaschine vorgesehen. Der wenigstens eine Verbraucher ist insbesondere eine als Axialkolbenmotor in Schrägachsenbauweise, insbesondere mit konstantem oder verstellbarem Schluckvolumen ausgebildete Sekundäreinheit. Beide Einheiten (Primär- und Sekundär-) sind fluidisch in Reihe geschaltet. Die Hydropumpe ist im Antrieb von einer Verbrennungskraftmaschine, einem elektrischen Energiespeicher oder einem hydraulischen Druckspeicher oder dergleichen angetrieben und wandelt mechanische in hydraulische Leistung. Die wenigstens eine Sekundäreinheit wandelt auf der Abtriebsseite des Antriebs hydraulische in mechanische Leistung. Der Vorgang kann auch umgekehrt ablaufen, sodass die wenigstens eine Sekundäreinheit auf der Abtriebsseite gebremst wird. Die hydraulische Schaltung der Primär- und der Sekundäreinheit(en) kann als offener oder als geschlossener Kreis ausgeführt sein. Im Falle des offenen Kreises sind die Niederdruckseiten der Einheiten mit einem druckausgeglichenen Tank verbunden, im geschlossenen Kreis sind die Niederdruckseiten von Primär- und Sekundäreinheit(en) direkt miteinander verbunden. Beide Schaltungen sind vorzugsweise über Druckbegrenzungsventile gegen zu hohen Druck abgesichert. Um den Wirkungsgrad des Antriebs zu erhöhen, kann eine Leistungsverzweigung vorgesehen sein, bei der parallel zum hydrostatischen Abschnitt des Antriebes ein mechanischer Leistungspfad vorgesehen ist. Eine Verstellung im Verdrängungsvolumen der Primär- und der Sekundäreinheit(en) kann separat oder miteinander gekoppelt sein. Generell ergibt sich eine zum Druckmittelvolumenstrom proportionale Drehzahl auf der Sekundärseite. The hydrostatic travel drive is provided in particular for an off-highway application, in particular a mobile working machine, in particular a construction machine. The at least one consumer is in particular a secondary unit designed as an axial piston motor with a bent-axis design, in particular with a constant or adjustable displacement. Both units (primary and secondary) are fluidically connected in series. The hydraulic pump is driven by an internal combustion engine, an electrical energy store or a hydraulic pressure store or the like and converts mechanical power into hydraulic power. The at least one secondary unit converts hydraulic power into mechanical power on the output side of the drive. The process can also be reversed, so that the at least one secondary unit is braked on the output side. The hydraulic circuit of the primary and secondary unit(s) can be designed as an open or as a closed circuit. In the case of the open circuit, the low-pressure sides of the units are connected to a pressure-balanced tank, in the case of the closed circuit, the low-pressure sides of the primary and secondary unit(s) are connected directly to each other. Both circuits are preferably secured against excessive pressure via pressure relief valves. In order to increase the efficiency of the drive, a power split can be provided in which a mechanical power path is provided parallel to the hydrostatic section of the drive. An adjustment in the displacement volume of the primary and secondary unit(s) can be separate or coupled to one another. In general, the speed on the secondary side is proportional to the pressure medium volume flow.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs mit erfindungsgemäßer Hydropumpe in drei Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen als Fahrantrieb ausgestalteten hydrostatischen Antrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel, An exemplary embodiment of a drive according to the invention with a hydraulic pump according to the invention is explained in more detail below in three drawings. Show it: 1 shows a hydrostatic drive designed as a travel drive according to an exemplary embodiment,
Figur 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Hydropumpe des Antriebes gemäß Figur 1 mit ihren Einrichtungen zur Trajektorienplanung, Vorsteuerung und Regelung, und Figur 3 ein detailliertes Blockdiagramm der Hydropumpe gemäß Figur 2. 2 shows a simplified block diagram of a hydraulic pump of the drive according to FIG. 1 with its devices for trajectory planning, pilot control and regulation, and FIG. 3 shows a detailed block diagram of the hydraulic pump according to FIG.
Gemäß Figur 1 hat ein hydrostatischer Fahrantrieb 1 eine Antriebsmaschine 2, eine mit dieser gekoppelte, als Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Fördervolumen, bzw. Schwenkwinkel ausgestaltete erste Hydromaschine 4 (im Folgenden Hydropumpe) und eine mit einem Abtrieb 6 gekoppelte, als Axialkolbenmotor in Schrägachsenbauweise mit konstantem Schluckvolumen, bzw. Achswinkel ausgestaltete zweite Hydromaschine 8 (im Folgenden Hydromotor). Hydropumpe 4 und Hydromotor 8 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel in geschlossenem, hydraulischem Kreis über Arbeitsleitungen 10, 12 fluidisch verbunden. Der Hydromotor 8 ist über ein Getriebe 14 mit dem Abtrieb 6 gekoppelt. Der Abtrieb ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Achse mit Rädern 16. According to Figure 1, a hydrostatic travel drive 1 has a drive machine 2, a first hydraulic machine 4 (hereinafter hydraulic pump) coupled thereto as an axial piston pump of swash plate design with adjustable delivery volume or pivoting angle, and a first hydraulic machine 4 (hereinafter hydraulic pump) coupled to an output 6, as an axial piston motor of bent axis design constant displacement or axis angle configured second hydraulic machine 8 (hereinafter hydraulic motor). Hydraulic pump 4 and hydraulic motor 8 are fluidically connected in the exemplary embodiment shown in a closed hydraulic circuit via working lines 10 , 12 . The hydraulic motor 8 is coupled to the output 6 via a gear 14 . In the exemplary embodiment shown, the output is an axle with wheels 16.
Der Antrieb 1 hat ein Mittel 18 zur Erfassung einer das Fördervolumen der Hydropumpe 4 bestimmenden geometrischen Größe. Bei genannter Bauart ist diese Größe beispielsweise der Schwenkwinkel a der Schrägscheibe der Hydropumpe 4. The drive 1 has a means 18 for detecting a geometric variable that determines the delivery volume of the hydraulic pump 4 . In the case of the design mentioned, this variable is, for example, the swivel angle a of the swash plate of the hydraulic pump 4.
Zudem ist ein Mittel 20 zur Erfassung des Drucks p der Hydropumpe 4, genauer gesagt einer Druckdifferenz Ap über die Hydromaschine 4 zwischen den Arbeitsleitungen 10, 12 vorgesehen. Der Druck p fällt aufgrund der Anordnung im hydraulischen Kreis und bei Vernachlässigung von Strömungsverlusten mit gleichem Betrag der Druckdifferenz Ap über den Hydromotor 8 ab. Des Weiteren hat die Hydropumpe 4 eine Verstelleinrichtung 22 zur Verstellung ihres Schwenkwinkels a und damit Fördervolumens. In addition, a means 20 for detecting the pressure p of the hydraulic pump 4, more precisely a pressure difference Ap across the hydraulic machine 4 between the working lines 10, 12, is provided. Due to the arrangement in the hydraulic circuit and neglecting flow losses, the pressure p drops with the same magnitude of the pressure difference Ap across the hydraulic motor 8 . Furthermore, the hydraulic pump 4 has an adjustment device 22 for adjusting its swivel angle α and thus its delivery volume.
Im gezeigten Ausführungsbespiel ist die Verstelleinrichtung von einem elektromagnetisch betätigbaren hydraulischen Ventil (nicht aufgelöst dargestellt) und einem davon mit Stelldruckmittel beaufschlagbaren, als doppeltwirkender Hydrozylinder ausgestalteten Aktor (ebenso nicht aufgelöst dargestellt) gebildet. Die Verstellung ist insbesondere als elektrische Direktverstellung oder ET-Verstellung bekannt. Ein Druckmittelvolumenstrom der Hydropumpe 4 ist in Abhängigkeit eines Ansteuer-Stromes ides, mit dem das hydraulische Ventil angesteuert wird, stufenlos verstellbar. Dabei kann für jede Verstellrichtung, insbesondere wenn die Hydropumpe 4 durch ihr Null-Fördervolumen durchschwenkbar oder reversierbar ist, ein Ventil, insbesondere Druckreduzierventil, vorgesehen ein. In proportionaler Abhängigkeit zum Ansteuer-Strom ides ist der Aktor mit Stelldruckmittel beaufschlagt. Der sich bei einem bestimmten Ansteuer-Strom ides einstellende Schwenkwinkel und das davon bestimmte Fördervolumen ist gemäß einem Kennfeld der Hydropumpe 4 von einer Drehzahl nP, und der Druckdifferenz Ap abhängig. In the exemplary embodiment shown, the adjustment device is formed by an electromagnetically actuable hydraulic valve (not shown in detail) and an actuator designed as a double-acting hydraulic cylinder (also not shown in detail) that can be acted upon by actuating pressure medium. The adjustment is known in particular as electric direct adjustment or ET adjustment. A pressure medium volume flow of the hydraulic pump 4 can be continuously adjusted as a function of a control current ides, with which the hydraulic valve is controlled. A valve, in particular a pressure-reducing valve, can be provided for each adjustment direction, in particular if the hydraulic pump 4 can be swiveled through or reversed due to its zero delivery volume. The actuator is acted upon by actuating pressure medium in a manner proportional to the control current ides. The pivoting angle that occurs with a specific control current ides and the delivery volume determined therefrom is dependent on a speed n P and the pressure difference Ap according to a characteristic map of the hydraulic pump 4 .
Die Hydropumpe 4 hat eine erfindungsgemäße Steuereinheit 24 mit Einrichtungen zur Trajektorienplanung der Druckdifferenz und seiner Zeitableitungen, zur Vorsteuerung der Hydropumpe 4 in Abhängigkeit der Trajektorienplanung mit einer Störgrößenaufschaltung des Hydromotors und zur Regelung des Drucks beinhaltet. Die Steuereinheit 24 ist dabei mit einem Steuergerät 26 der Antriebsmaschine 2 signalverbunden. The hydraulic pump 4 has a control unit 24 according to the invention with devices for planning the trajectory of the pressure difference and its time derivatives, for pilot control of the hydraulic pump 4 depending on the planning of the trajectory with a feedforward control of the hydraulic motor and for regulating the pressure. The control unit 24 is signal-connected to a control unit 26 of the drive machine 2 .
Figur 2 zeigt eine Grobstruktur der Steuereinheit 24 und einen ersten Überblick über deren Signalflüsse. Demgemäß hat die Steuereinheit 24 einen Eingang 28, der beispielsweise mit einer Schnittstelle eines HMI verbindbar ist, über den an die Steuereinheit 24 die Vorgabe einer angeforderten Druckdifferenz Apdes, im Folgenden kurz formuliert als angeforderter Druck Apdes, übergeben werden kann. Der Druck Apdes repräsentiert die intensive Zustandsgröße einer von einem Bedienpersonal über die HMI angeforderten Zugkraft Fdes oder eines angeforderten Abtriebsmomentes Mdes des Fahrantriebes 1 . Er ist somit die Führungs- oder Regelgröße, die über die Steuereinheit 24 möglichst präzise einzustellen ist. Gemäß Figur 2 geht er in eine Einrichtung zur Trajektorienplanung 30 ein, die als flache, linearisierte Ausgänge eine Soll-Trajektorie des Drucks Apdes,™ und deren beiden Zeitableitungen Apdes,™, Apdes,™ s . Die drei Soll-Trajektorien Apdes,™, Apdes, ™, Apdes, ™ gehen in eine Einrichtung zur Vorsteuerung 32 ein, wobei die höchste der Zeitableitungen Apdes,™ zuvor von einer Einrichtung zur Regelung 34 verändert werden kann, was weiter unten näher erläutert wird. FIG. 2 shows a rough structure of the control unit 24 and a first overview of its signal flows. Accordingly, the control unit 24 has an input 28 which can be connected to an interface of an HMI, for example, via which the specification of a requested pressure difference Apdes, hereinafter briefly formulated as the requested pressure Apdes, can be transferred to the control unit 24 . The pressure Apdes represents the intensive state variable of a traction force Fdes requested by an operator via the HMI or of a requested output torque Mdes of the travel drive 1 . It is thus the command or control variable that is to be set as precisely as possible via the control unit 24 . According to FIG. 2, it enters a device for trajectory planning 30, which, as flat, linearized outputs, generates a target trajectory of the pressure Apdes,™ and its two time derivatives Apdes,™, Apdes,™ s . The three setpoint trajectories Apdes, ™, Apdes, ™, Apdes, ™ enter a precontrol device 32, wherein the highest of the time derivatives Apdes, ™ can be changed beforehand by a control device 34, which is explained in more detail below .
Die Einrichtung zur Vorsteuerung 32 beinhaltet ein inverses Modell der Hydropumpe 4 inklusive ihrer Verstelleinrichtung 22 mit Ventil und Aktor gemäß Figur 1 . Als Störgrößen sind der Einrichtung zur Vorsteuerung 32 der Druckmittelvolumenstrom des Hydromotors 8 und dessen Zeitableitung aufgeschaltet. Ein Ausgang 36 der Vorsteuerung liefert einen Ansteuer-Strom ides, mit dem das Ventil der Verstelleinrichtung 22 angesteuert wird und somit deren Aktor mit Stelldruckmittel beaufschlagt wird und einen Schwenkwinkel a der Hydropumpe 4 stellt. The device for pilot control 32 contains an inverse model of the hydraulic pump 4 including its adjustment device 22 with valve and actuator according to FIG. The device for pilot control 32 has the pressure medium volume flow of the hydraulic motor as disturbance variables 8 and its time derivative. An output 36 of the pilot control supplies a control current ides, with which the valve of the adjusting device 22 is controlled and thus its actuator is acted upon by actuating pressure medium and sets a swivel angle a of the hydraulic pump 4 .
Der sich einstellende Druck Ap wird erfasst und auf ein erstes Vergleichsglied 38 als Subtrahend zurückgeführt, wo es mit der Soll-Trajektorie des Drucks Apdes, verrechnet wird. The pressure Ap that occurs is recorded and fed back to a first comparison element 38 as a subtrahend, where it is offset against the setpoint trajectory of the pressure Apdes.
Die dabei ermittelte Abweichung geht in die als PID-Regler ausgebildete Einrichtung zur Regelung 34 ein. Deren Ausgang ist wiederum als Subtrahend mit einem zweiten Vergleichsglied 40 verbunden und wird dort mit der Soll-Trajektorie der höchsten Zeitableitung Apdes it des Drucks verrechnet. Das Ergebnis davon geht dann als veränderte Soll-Trajektorie der höchsten Zeitableitung des Drucks in die Einrichtung zur Vorsteuerung 32 ein und führt zu einem veränderten Ansteuer-Strom ides, mit dem das Ventil der Verstelleinrichtung 22 angesteuert wird. Hieraus resultiert dann ein neuer Druck Ap. The discrepancy determined in this way is included in the control device 34 designed as a PID controller. Its output is in turn connected as a subtrahend to a second comparison element 40 and is calculated there with the reference trajectory of the highest time derivative Δpdesit of the pressure. The result of this then enters the device for pilot control 32 as a changed target trajectory of the highest time derivative of the pressure and leads to a changed control current ides with which the valve of the adjustment device 22 is controlled. This then results in a new pressure Ap.
Figur 3 löst die Einrichtung zur Vorsteuerung 32 und die darin abgelegten Modelle und Signalflüsse präziser auf. Demgemäß ist in der Einrichtung zur Vorsteuerung 32 ein inverses Modell der Hydropumpe 4 abgelegt. FIG. 3 resolves the device for pre-control 32 and the models and signal flows stored therein more precisely. Accordingly, an inverse model of the hydraulic pump 4 is stored in the pilot control device 32 .
Dieses umfasst ein Kennfeld 42 der Hydropumpe 4, in dem für eine Drehzahl CÜP der Hydropumpe 4, eine angeforderte Soll-Trajektorie des Drucks Apdes, tut und einen notwendigen Soll-Schwenkwinkel ap.soii der Hydropumpe 4 ein notwendiger Soll-Stelldruck Px.soii des Aktors der Verstelleinrichtung 22 abgelegt ist. This includes a characteristic map 42 of the hydraulic pump 4, in which for a rotational speed CÜP of the hydraulic pump 4, a requested setpoint trajectory of the pressure Apdes, tut and a necessary setpoint swivel angle ap.soii of the hydraulic pump 4, a necessary setpoint actuating pressure Px.soii des The actuator of the adjusting device 22 is stored.
Des Weiteren ist ein Aktormodell 44 vorgesehen, in dem für eine Zeitableitung des Soll- Schwenkwinkels äP soll der Hydropumpe 4 ein notwendiges Soll-Stelldruckmittelvolumen qsteii.soii des Aktors der Verstelleinrichtung 22 abgelegt ist. Furthermore, an actuator model 44 is provided, in which a required setpoint actuating pressure medium volume qsteii.soii of the actuator of the adjustment device 22 is stored for a time derivation of the setpoint swivel angle ΔP setpoint of the hydraulic pump 4 .
Das Kennfeld 42 und das Aktormodell 44 sind Modelle der triebwerksnahen Komponenten und repräsentieren insbesondere die an der Schrägscheibe der Hydropumpe 4 wirksamen Triebwerkskräften, Druckkräfte und Stelldruckkräfte. Die daraus hervorgehenden Werte des notwendigen Soll-Stelldrucks px,soii und Soll-Stelldruckmittelvolumens qsteii,soii des Aktors gehen in ein Ventil-Modell 46 des Ventils der Verstelleinrichtung 22 ein. Characteristic map 42 and actuator model 44 are models of the engine-related components and represent in particular the engine forces, pressure forces and control pressure forces acting on the swash plate of hydraulic pump 4 . The resulting values of the required setpoint actuating pressure p x ,soii and setpoint actuating pressure medium volume q s teii,soii of the actuator go into a valve model 46 of the valve of the adjusting device 22 .
Dieses repräsentiert ein Kräftegleichgewicht der am Ventilkörper des Ventils angreifenden Kräfte. In ein Modul 48 zur Ermittlung einer Druckkraft Fp geht der Soll-Stelldrucks px,soii und eine Kolbenfläche des Aktors ein. In ein Modul eines Ventilöffnungsquerschnitts 50 gehen der Soll-Stelldruck px,soii und das Soll-Stelldruckmittelvolumen qsteii,soii des Aktors ein. Das Modul 50 berechnet daraus eine Federkraft FF und eine Durchflusskraft Fjet. Die Summe dieser drei Kräfte entspricht der aufzubringenden Betätigungskraft FM des Elektromagneten des Ventils der Verstelleinrichtung 22 und geht in ein Modul zur Ermittlung des Ansteuer-Stroms 52 ein, in welchem im Prinzip eine Kennlinie des Ansteuer-Stromes ides in Abhängigkeit der Betätigungskraft FM abgelegt ist. This represents a force balance of the forces acting on the valve body of the valve. The setpoint actuating pressure p x , setpoint and a piston area of the actuator enter a module 48 for determining a compressive force F p . The setpoint actuating pressure p x ,soii and the setpoint actuating pressure medium volume q steii ,soii of the actuator go into a module of a valve opening cross section 50 . From this, the module 50 calculates a spring force FF and a flow force Fjet. The sum of these three forces corresponds to the actuation force FM to be applied to the electromagnet of the valve of the adjustment device 22 and goes into a module for determining the actuation current 52, in which, in principle, a characteristic curve of the actuation current ides as a function of the actuation force FM is stored.
Die Einrichtung zur Vorsteuerung 32 enthält darüber hinaus ein Volumenstrom-Modell 54, ein Volumenstromzeitableitungs-Modell 56 und ein Leckage-Modell 58. The device for pilot control 32 also contains a volume flow model 54, a volume flow time derivation model 56 and a leakage model 58.
In erstgenanntes Modell 54 gehen die Drehzahl CÜP, die erste Zeitableitung der Soll- Trajektorie Apdes it, ein Leckage-Druckmittelvolumenstrom qieck und - als Störgröße - der Druckmittelvolumenstrom qmot des Hydromotors 8 ein. Ein Ergebnis des Volumenstrom- Modells 54 ist der Soll-Schwenkwinkel ap.soii, der in das Kennfeld 42 zur vorbeschriebenen Ermittlung des Soll-Stelldrucks Px.soll eingeht. The speed CÜP, the first time derivative of the target trajectory Apdes it, a leakage pressure medium volume flow qieck and—as a disturbance variable—the pressure medium volume flow q mo t of the hydraulic motor 8 go into the first-mentioned model 54 . A result of the volume flow model 54 is the setpoint swivel angle ap.soii, which is included in the characteristics map 42 for the above-described determination of the setpoint actuating pressure Px.soll.
In zweitgenanntes Modell 56 gehen die Drehzahl CÜP, die nach der zweiten Vergleichsstelle 40 veränderte, höchste Zeitableitung der Soll-Trajektorie Apdes it, die erste Zeitableitung der Soll-Trajektorie Apdes,fnt eine Zeitableitung des Leckage-Druckmittelvolumenstroms qleck und - als Störgröße - die Zeitableitung des Druckmittelvolumenstroms qmot des Hydromotors 8 ein. Ein Ergebnis des Volumenstromzeitableitungs-Modells 56 ist die Zeitableitung des Soll-Schwenkwinkels äP soll, die in das Aktormodell 44 zur vorbeschriebenen Ermittlung des Soll-Stelldruckmittelvolumens qsteii,soii eingeht. The speed CÜP, the highest time derivative of the setpoint trajectory Apdes it, the first time derivative of the setpoint trajectory Apdes, fnt, a time derivative of the leakage pressure medium volume flow q leak and - as a disturbance variable - go into the second-mentioned model 56 Time derivation of the pressure medium volume flow q mot of the hydraulic motor 8 a. A result of the volume flow time derivative model 56 is the time derivative of the target swivel angle ΔP setpoint , which is used in the actuator model 44 for the above-described determination of the setpoint actuating pressure medium volume q s teii ,soii .
Der Leckage-Druckmittelvolumenstrom qieck und dessen Zeitableitung qleck werden vom Leckage-Modell 58 in Abhängigkeit der Soll-Trajektorie Apdes it und ihrer ersten Zeitableitung Apdes, ermittelt und bereitgestellt. Die Modelle 54, 56 und 58 können als hydraulisches Modell 60 bezeichnet werden. The leakage pressure medium volume flow qieck and its time derivative q leak are determined and made available by the leakage model 58 as a function of the desired trajectory Apdes it and its first time derivative Apdes. The 54, 56 and 58 models can be referred to as the 60 hydraulic model.
Die Ansteuerung des Ventils der Verstelleinrichtung 22 mit dem Ansteuer-Strom ides resultiert dann im Druck Ap, der wie anhand von Figur 2 bereits beschrieben, zum Zwecke der Ausregelung einer Restabweichung auf die PID-Regeleinrichtung 34 rückgeführt wird. Activation of the valve of adjustment device 22 with activation current ides then results in pressure Ap, which, as already described with reference to FIG.
Offenbart ist eine Hydropumpe zur Druckmittelversorgung eines hydrostatischen Verbrauchers, insbesondere Hydromotors, eines hydrostatischen Antriebes, insbesondere Fahrantriebes, mit einer Steuereinheit mit einer Einrichtung zur Trajektorienplanung eines Soll-Drucks der Hydropumpe und seiner Zeitableitungen, wobei die Soll-Trajektorien Eingänge einer Einrichtung zur Vorsteuerung sind, in der ein inverses Modell der Hydropumpe abgelegt ist, über das in Abhängigkeit der Trajektorien ein Ansteuer-Sollwert einer Verstelleinrichtung der Hydropumpe ermittelbar und diese damit ansteuerbar ist, wobei erfindungsgemäß wenigstens ein Eingang ins inverse Modell zur Aufschaltung einer verbraucherabhängigen Störgröße vorgesehen ist. Disclosed is a hydraulic pump for supplying pressure medium to a hydrostatic consumer, in particular a hydraulic motor, of a hydrostatic drive, in particular a travel drive, with a control unit with a device for trajectory planning of a target pressure of the hydraulic pump and its time derivatives, the target trajectories being inputs to a device for pilot control, in which an inverse model of the hydraulic pump is stored, via which a setpoint control value of an adjustment device of the hydraulic pump can be determined as a function of the trajectories and the latter can thus be controlled, with at least one input into the inverse model being provided according to the invention for injecting a consumer-dependent disturbance variable.
Offenbart ist zudem ein hydrostatischer Antrieb, insbesondere Fahrantrieb, der wenigstens einen hydrostatischen Verbraucher, der mit einem Abtrieb des Antriebs koppelbar ist, hat, der mit einer wie zuletzt genannten Hydropumpe in hydraulischem Kreis angeordnet ist und von ihr mit Druckmittel versorgbar ist, wobei der Vorsteuerung der Steuereinheit der Hydropumpe wenigstens eine Zustandsgröße des Verbrauchers als Störgröße aufgeschaltet ist. Also disclosed is a hydrostatic drive, in particular a travel drive, which has at least one hydrostatic consumer which can be coupled to an output of the drive, which is arranged in a hydraulic circuit with a hydraulic pump of the type just mentioned and can be supplied with pressure medium by it, with the pilot control at least one state variable of the consumer is applied to the control unit of the hydraulic pump as a disturbance variable.

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Hydropumpe mit verstellbarem Fördervolumen zur druckführbaren Druckmittelversorgung eines hydrostatischen Verbrauchers (8), mit einer Trajektorienplanung (30), über die von einem anforderbaren Druck (Apdes) der Hydropumpe (4) eine Flachheit aufweisende Soll-Trajektorie (Apdes, tut) und deren Zeitableitungen (Apdes, tut, Apdes, tut) planbar und an eine Vorsteuerung (32) der Hydropumpe (4) übermittelbar sind, die ein inverses Modell (42, 44, 46, 60) zumindest der Hydropumpe (4) beinhaltet, über das in Abhängigkeit der Soll- Trajektorie (Apdes, mt) und ihrer Zeitableitungen (Apdes, tut, Apdes, tut) ein Ansteuer-Sollwert (ip,des) einer Verstelleinrichtung (22) der Hydropumpe (4) ermittelbar ist, und diese damit ansteuerbar ist, gekennzeichnet durch eine Aufschaltung wenigstens einer verbraucherabhängigen Störgröße (qmot, qmot) auf die Vorsteuerung (32). 1 . Hydraulic pump with adjustable delivery volume for pressure-carrying pressure medium supply to a hydrostatic consumer (8), with a trajectory plan (30), via the desired pressure (Apdes) of the hydraulic pump (4) having a flatness having a desired trajectory (Apdes, tut) and its time derivations ( Apdes, tut, Apdes, tut) can be planned and transmitted to a pilot control (32) of the hydraulic pump (4), which contains an inverse model (42, 44, 46, 60) of at least the hydraulic pump (4), via which, depending on the Target trajectory (Apdes, mt) and its time derivatives (Apdes, tut, Apdes, tut) a control target value (ip, des) of an adjusting device (22) of the hydraulic pump (4) can be determined and this can be controlled with it, characterized by an injection of at least one consumer-dependent disturbance variable (q mot , q mo t) to the pilot control (32).
2. Hydropumpe nach Anspruch 1 , wobei die wenigstens eine verbraucherabhängige Störgröße ein erfasster oder ermittelter Druckmittelvolumenstrom (qmot) des Verbrauchers (8) oder eine Zeitableitung (qmot) dessen ist. 2. Hydraulic pump according to claim 1, wherein the at least one consumer-dependent disturbance is a detected or determined pressure medium volume flow (q mot ) of the consumer (8) or a time derivative (q mot ) thereof.
3. Hydropumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das inverse Modell (42, 44, 46, 60) ein Volumenstrom-Modell (54) hat, dessen Ausgang eine ein Soll-Fördervolumen der Hydropumpe (4) bestimmende Größe (aP soll) ist. 3. Hydraulic pump according to claim 1 or 2, wherein the inverse model (42, 44, 46, 60) has a volume flow model (54) whose output is a variable (a P soll ) that determines a target delivery volume of the hydraulic pump (4). is.
4. Hydropumpe nach Anspruch 3, wobei Eingänge ins Volumenstrom-Modell (54) zumindest ein erfasster oder ermittelter Fördervolumenstrom der Hydropumpe (4) oder ein diesem zugrundeliegender Wert (CÜP), die erste Zeitableitung (Apdes, tut) der Soll-Trajektorie (Apdes, tut) und - als aufschaltbare, verbraucherabhängige Störgröße - der Druckmittelvolumenstrom (qmot) des Verbrauchers (8) sind. 4. Hydraulic pump according to claim 3, wherein inputs into the volume flow model (54) include at least one recorded or determined delivery volume flow of the hydraulic pump (4) or a value (CÜP) on which this is based, the first time derivative (Apdes, tut) of the target trajectory (Apdes , does) and--as a switchable, consumer-dependent disturbance variable--the pressure medium volume flow (q mot ) of the consumer (8).
5. Hydropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das inverse Modell (42, 44, 46, 60) ein Volumenstromzeitableitungs-Modell (56) hat, dessen Ausgang eine Zeitableitung (äP soll) einer ein Soll-Fördervolumen der Hydropumpe (4) bestimmenden Größe (aP soll) ist . Hydropumpe nach Anspruch 5, wobei Eingänge ins Volumenstromzeitableitungs- Modell (56) zumindest ein erfasster oder ermittelter Fördervolumenstrom der Hydropumpe (4) oder ein diesem zugrundeliegender Wert (CÜP), die erste Zeitableitung (Apdes, ) der Soll-Trajektorie (Apdes it), eine von der zweiten Zeitableitung (Apdes it) der Soll-Trajektorie (Apdes it) abhängige Trajektorie und - als aufschaltbare, verbraucherabhängige Störgröße - die Zeitableitung (qmot) des Druckmittelvolumenstroms (qmot) des Verbrauchers (8) sind. Hydropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das inverse Modell (42, 44, 46, 60) ein Leckage-Modell (58) beinhaltet, dessen Eingänge die Soll- Trajektorie (Apdes,fiit) und deren erste Zeitableitung (Apdes, ) sind, und dessen Ausgänge ein Leckage-Druckmittelvolumenstrom (qleck) und dessen Zeitableitung (Q(ecfc) sind. Hydropumpe nach Anspruch 3 und 7, wobei ein weiterer Eingang des Volumenstrom-Modells (54) der Leckage-Druckmittelvolumenstrom (qleck) ist. Hydropumpe nach Anspruch 5 und 7, wobei ein weiterer Eingang der Volumenstromzeitableitungs-Modells (56) die Zeitableitung (qleck) des Leckage- Druckmittelvolumenstroms (qleck) ist. Hydropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Regeleinrichtung (34), über die eine Abweichung des Drucks (Ap) vom angeforderten Druck (Apdes) minderbar ist. Hydropumpe nach Anspruch 10 mit einem ersten Vergleichsglied (38), über das eine erste Differenz mit der Soll-Trajektorie (Apdes, tut) als Minuend und dem Druck (Ap) als Subtrahend ermittelbar ist, wobei die erste Differenz ein Eingang in die Regeleinrichtung (34) ist. Hydropumpe nach Anspruch 6 und 10 mit einem zweiten Vergleichsglied (40), deren Eingänge die zweite Zeitableitung (Apdes, tut) der Soll-Trajektorie (Apdes, tut) als Minuend 15 und ein Ausgang der Regeleinrichtung (34) als Subtrahend sind, wobei ein Ausgang des zweiten Vergleichsgliedes (40) die abhängige Trajektorie ist. Hydropumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstelleinrichtung (22) einen hydraulischen Aktor und ein mit dem Ansteuerstrom (ides) ansteuerbares, hydraulisches Ventil hat, in Abhängigkeit von dessen Ansteuerung der Aktor mit einem Stelldruckmittelvolumen (qsteii) und Stelldruck (px) beaufschlagbar ist. Hydropumpe nach Anspruch 3, wobei das inverse Modell (42, 44, 46, 60) ein Kennfeld (42) der Hydropumpe (4) beinhaltet, aus dem in Abhängigkeit einer Drehzahl (CÜP) der Hydropumpe (4), der Soll-Trajektorie (Apdes it) und der das Soll- Fördervolumen der Hydropumpe bestimmenden Größe (aP so ll ) ein Soll-Stelldruck Px,SO //) ermittelbar ist. Hydropumpe nach Anspruch 5 und 13, wobei das inverse Modell (42, 44, 46, 60) ein Modell (44) des Aktors beinhaltet, über das zumindest in Abhängigkeit der Zeitableitung (äP so ll ) der das Soll-Fördervolumen bestimmenden Größe (aP so ll ) ein Soll-Stelldruckmittelvolumen (qsteii,soii) ermittelbar ist. Hydrostatischer Antrieb mit wenigstens einem hydrostatischen Verbraucher (8), der mit einem Abtrieb (6) des Antriebs (1 ) koppelbar ist, und mit einer Hydropumpe (4), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist, in hydraulischem Kreis mit dem Verbraucher (8) fluidisch verbunden und mit einer Antriebsmaschine (2) des Antriebs (1 ) koppelbar ist. 5. Hydraulic pump according to one of the preceding claims, wherein the inverse model (42, 44, 46, 60) has a volume flow time derivation model (56) whose output is a time derivation (ä Psoll ) of a target delivery volume of the hydraulic pump (4) determining quantity (a P target ) is . Hydraulic pump according to claim 5, wherein inputs into the volume flow time derivation model (56) include at least one recorded or determined delivery volume flow of the hydraulic pump (4) or a value (CÜP) on which this is based, the first time derivation (Apdes, ) of the setpoint trajectory (Apdes it), a trajectory dependent on the second time derivative (Apdes it) of the setpoint trajectory (Apdes it) and--as a connectable, consumer-dependent disturbance variable--the time derivative (q mot ) of the pressure medium volume flow (q mot ) of the consumer (8). Hydraulic pump according to one of the preceding claims, wherein the inverse model (42, 44, 46, 60) includes a leakage model (58) whose inputs are the target trajectory (Apdes, fiit) and its first time derivative (Apdes, ), and the outputs of which are a leakage pressure medium volume flow (q leak ) and its time derivative (Q(ecfc). Hydraulic pump according to claims 3 and 7, wherein a further input of the volume flow model (54) is the leakage pressure medium volume flow (q leak ). Hydraulic pump according to claims 5 and 7, wherein a further input of the volume flow time derivative model (56) is the time derivative (q leak ) of the leakage pressure medium volume flow (q leak ).Hydraulic pump according to one of the preceding claims with a control device (34) via which a deviation of the pressure (Ap) can be reduced from the required pressure (Apdes) Hydraulic pump according to Claim 10 with a first comparison element (38) via which a first difference with the target trajectory (Apdes, tut) as the minuend and the pressure (Ap) a Can be determined as a subtrahend, the first difference being an input into the control device (34). Hydraulic pump according to Claims 6 and 10 with a second comparison element (40) whose inputs have the second time derivative (Apdes, tut) of the target trajectory (Apdes, tut) as the minuend 15 and an output of the control device (34) are as a subtrahend, with an output of the second comparison element (40) being the dependent trajectory. Hydraulic pump according to one of the preceding claims, in which the adjusting device (22) has a hydraulic actuator and a hydraulic valve which can be actuated with the actuation current (ides), depending on the actuation of which the actuator is supplied with an actuating pressure medium volume (q s teii) and actuating pressure (p x ) can be acted upon. Hydraulic pump according to Claim 3, in which the inverse model (42, 44, 46, 60) contains a characteristic map (42) of the hydraulic pump (4), from which, depending on a speed (CÜP) of the hydraulic pump (4), the setpoint trajectory ( Apdes it) and the variable that determines the target delivery volume of the hydraulic pump (a P so ll ) a target actuating pressure Px, SO //) can be determined. Hydraulic pump according to Claims 5 and 13, in which the inverse model (42, 44, 46, 60) contains a model (44) of the actuator, via which the variable ( a P so ll ) a desired actuating pressure medium volume (q s teii, soii) can be determined. Hydrostatic drive with at least one hydrostatic consumer (8), which can be coupled to an output (6) of the drive (1), and with a hydraulic pump (4), which is designed according to one of the preceding claims, in a hydraulic circuit with the consumer ( 8) is fluidically connected and can be coupled to a drive machine (2) of the drive (1).
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