WO2023078925A1

WO2023078925A1 - Elektronische steuereinheit für einen hydraulischen antrieb, hydraulischer antrieb und verfahren mit einem hydraulischen antrieb

Info

Publication number: WO2023078925A1
Application number: PCT/EP2022/080546
Authority: WO
Inventors: Egor ERET; Botond Szeles; Sebastian Oschmann
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2022-11-02
Publication date: 2023-05-11
Also published as: DE102021212305A1

Abstract

Offenbart ist eine elektronische Steuereinheit eines hydraulischen Antriebes oder für einen hydraulischen Antrieb, der wenigstens eine Leistungsquelle und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer mit einer diesem zugeordneten Priorität hat, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, eine von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbare Quantität der Größe und eine vom wenigstens einen Teilnehmer oder für diesen angeforderte Quantität der Größe einzulesen oder zu ermitteln. Offenbart sind weiterhin ein hydraulischer Antrieb mit einer derartigen Steuereinheit und ein Verfahren mit dem Antrieb.

Description

Elektronische Steuereinheit für einen hydraulischen Antrieb, hydraulischer Antrieb und Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb Beschreibung Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit für einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen hydraulischen Antrieb gemäß Patentanspruch 11 und ein Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb gemäß Patentanspruch 14. Ein gattungsgemäßer hydraulischer Antrieb hat eine Leistungsquelle, die beispielsweise als Elektromaschine, als Dieselmotor, oder als Hydromaschine (Hydropumpe) ausgebildet ist. Auch Hybridanordnungen der genannten sind als Leistungsquelle denkbar. Mit der Leistungsquelle sind Leistungsteilnehmer, kurz Teilnehmer, gekoppelt. Ein weit verbreiteter hydraulischer Antrieb im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen hat beispielsweise einen Dieselmotor als Leistungsquelle, eine oder mehrere damit gekoppelte Hydropumpen und darüber versorgte, hydraulische Fahr- oder Arbeitsaktoren. Eine von den Teilnehmern angerforderte Leistungssumme steht der von der Leistungsquelle bereitstellbaren Leistung gegenüber. Sollte diese kleiner als die Summe der Anforderungen sein, muss die Leistungsaufnahme der Teilnehmer begrenzt oder zumindest priorisiert werden. Im Falle herkömmlicher hydraulischer Antriebe mit individuell mechanisch- hydraulisch geregelten Teilnehmern werden individuelle und somit dezentrale Regler verwendet, die eine individuelle Limitierung der Leistungsaufnahme eines jeweiligen Teilnehmers oder Verbrauchers ermöglichen. Im Falle einer Hydromaschine ist der Regler beispielsweise ein ihr zugeordnetes Ventil oder eine Ventilanordnung, die in Abhängigkeit eines hydraulisch gemeldeten Lastdrucks auf eine Stellgröße der Hydromaschine wirkt, insbesondere auf deren Verdrängungsvolumen. Genannt sei beispielsweise ein Förderstromregler mit überlagerter Druckabschneidung, die den Druck limitiert. Der Umstand, dass die Limitierung der Teilnehmer individuell erfolgt, erschwert es, eine Leistungsverteilung und -limitierung über den gesamten Antrieb zu implementieren. Hydraulische Antriebe mit elektronifizierter Steuerung oder Regelung der Teilnehmer haben demgegenüber das Potential, die Leistungsverteilung und –limitierung zentral zu steuern und zu koordinieren. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinheit für einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, über die die Leistungsverteilung oder –limitierung verbessert ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, dessen Leistungsverteilung oder –limitierung verbessert ist. Zuletzt besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb zu schaffen, über das eine Leistungsverteilung oder –limitierung verbessert ist. Die erste der Aufgaben wird gelöst durch eine elektronische Steuereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und die letztgenannte durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der jeweiligen Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße elektronische Steuereinheit ist in einem hydraulischen Antrieb enthalten oder ist für diesen vorgesehen. Der genannte Antrieb hat wenigstens eine Leistungsquelle und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer. Dem wenigstens einen Teilnehmer ist wiederum eine Priorität, insbesondere eine Priorität bezüglich einer Zuteilung einer Quantität einer physikalischen Größe, die von der Leistungsquelle bereitstellbar ist, zugeordnet. Die Steuereinheit ist eingerichtet, eine von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbare Quantität der physikalischen Größe und eine vom wenigstens einen Teilnehmer oder für diesen angeforderte Quantität der Größe einzulesen oder zu ermitteln. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit eingerichtet, eine dem wenigstens einen Teilnehmer bereitzustellende Quantität der Größe zu ermitteln, und zwar in Abhängigkeit der von der Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität, der vom wenigstens einen Teilnehmer angeforderten Quantität und von dessen Priorität. Insbesondere ist die Steuereinheit eingerichtet, die bereitzustellende Quantität der Größe allein in Abhängigkeit der von der Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität, der vom wenigstens einen Teilnehmer angeforderten Quantität und von dessen Priorität zu ermitteln. In anderen Worten ist sie eingerichtet, die bereitzustellende Quantität der Größe ohne eine manuelle Vorgabe eines Verteilungsschlüssels oder - faktors zu ermitteln. Ein Verteilungsschlüssel ist stattdessen über die Steuereinheit automatisch oder autark in Abhängigkeit der genannten Quantitäten und der Priorität ermittelbar. Anders ausgedrückt, weist der hydraulische Antrieb zumindest einen Teilnehmer / Verbraucher auf, der durch eine Leistungsquelle angetrieben wird. Dem wenigstens eine Teilnehmer ist eine Priorität zugeordnet. Im Falle mehrere Teilnehmer, können diesen unterschiedliche Prioritäten zugeordnet sein, zum Beispiel eine niedrige Priorität, eine höhere Priorität und eine höchste Priorität. In Abhängigkeit dieser zugeordneten oder vorbestimmten Prioritäten der Teilnehmer, der von der Leistungsquelle bereitgestellten / verfügbaren Quantität einer physikalischen Größe, vorzugsweise einer Leistung, einem Drehmoment oder einem Druckmittelvolumenstrom, sowie der von den Teilnehmern angeforderten / benötigten Quantität der physikalischen Größe, berechnet / ermittelt die erfindungsgemäße elektronische Steuereinheit eine bereitzustellende, gegebenenfalls limitierte, Quantität der Größe, die den jeweiligen Teilnehmern tatsächlich zugeführt wird. Insbesondere, indem sie deren angeforderte Quantität limitiert. Dabei ist die Summe der den Teilnehmern bereitzustellenden Quantitäten gleich der von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität der physikalischen Größe, sodass stets die gesamte verfügbare Quantität dieser Größe ausgenutzt wird. Somit wird eine elektronische Steuereinheit für einen hydraulischen Antrieb bereitgestellt, welche eine Verteilungs- bzw. Limitierungsfunktion realisiert, um eine bestimmte physikalische Größe (beispielsweise Leistung, Drehmoment oder Volumenstrom) zwischen mehreren Verbrauchern bzw. Teilnehmern (wirkungsgradeffizient) aufzuteilen, damit eine maximal mögliche Auslastung des hydraulischen Antriebs gewährleistet ist. Die Ausnutzung der bereitgestellten physikalischen Größe ist dadurch bestmöglich sichergestellt, ohne dass die Leistungsquelle überlastet wird. Ferner, ist das Verhältnis der den Teilnehmern bereitzustellenden Quantitäten zueinander gleich dem Verhältnis der von den Teilnehmern (ursprünglich) angeforderten Quantitäten zueinander, das heißt, das Verhältnis der Größen bleibt nach der Ermittlung / Berechnung durch die elektronische Steuereinheit unverändert. Die vorliegende Erfindung stellt also eine Lösung dar, mit welcher in elektronifizierten oder elektrifizierten Antriebssystemen die zentralen oder dezentralen Probleme der Mengenverteilung, beispielsweise zwischen Verbrauchern, die von einer Pumpe mit einer Menge versorgt werden, oder zwischen mehreren Pumpen, welche von derselben Welle angetrieben werden, der Momentenverteilung zwischen mehreren Verbrauchern an einer Welle und der Leistungsverteilung zwischen mehreren Verbrauchern an einer Welle oder zwischen mehreren Verbrauchern in einem komplexen System (z.B. Dieselmotor, elektrischen Batterien, elektrischen Motoren, etc.), unter denen sowohl mechanische und / oder elektrische Leistung aufgeteilt werden soll, zu beseitigen. In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Teilnehmer gleicher Priorität in Prioritätsgruppen zusammengefasst / eingeteilt / unterteilt. Beispielsweise sind die Prioritätsgruppen eine niedrige Prioritätsgruppe, eine oder mehrere höhere Prioritätsgruppe(n) und eine höchste oder exklusive Prioritätsgruppe. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ermittelt die Steuereinheit eine mögliche Unterversorgung des wenigstens einen Teilnehmers und / oder eine mögliche Überlastung der wenigstens einen Leistungsquelle in Abhängigkeit der bereitstellbaren Quantität und der wenigstens einen angeforderten Quantität, insbesondere einer Summe aller angeforderten Quantitäten, der physikalischen Größe. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, in Abhängigkeit der ermittelten Unterversorgung und/oder Überlastung, einen jeweiligen Begrenzungsfaktor für die Prioritätsgruppen zu ermitteln und die bereitzustellenden Quantitäten der Teilnehmer dieser Prioritätsgruppen über den jeweiligen Begrenzungsfaktor zu begrenzen oder zu limitieren. In anderen Worten berechnet die Steuereinheit einen Begrenzungsfaktor oder Limitierungsfaktor in Abhängigkeit der Prioritätsgruppen der Teilnehmer, mit welchem dann die bereitzustellende Quantität für die Teilnehmer der jeweiligen Prioritätsgruppen berechnet wird. Dabei kann der ermittelte Begrenzungsfaktor für mehrere Prioritätsgruppen gleich oder verscheiden sein. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, die dem jeweiligen Teilnehmer bereitzustellende Quantität in Abhängigkeit seiner (ursprünglich) angeforderten Quantität, einer Summe der angeforderten Quantitäten der Teilnehmer gleicher Priorität oder Prioritätsgruppe und einer für die Teilnehmer gleicher Priorität oder Prioritätsgruppe verfügbaren Quantität zu ermitteln. Anders ausgedrückt, erfolgt die Berechnung des Begrenzungsfaktors, sowie der dem jeweiligen Teilnehmer bereitzustellenden, gegebenenfalls reduzierten, Quantität der physikalischen Größe durch die Formeln:

Dabei ist X_{dem_red_i} die dem jeweiligen Teilnehmer i bereitzustellende, gegebenenfalls reduzierte, Quantität, X_{dem_i} die von dem jeweiligen Teilnehmer i angeforderte Quantität, fac_Priox der Begrenzungsfaktor der Prioritätsgruppe x, X_{avail_ Priox} die für die Teilnehmer der Prioritätsgruppe x verfügbare / bereitstellbare Quantität und X_{dem_Priox} die Summe der von allen Teilnehmern der Prioritätsgruppe x (ursprünglich) angeforderte Quantität. Allen Teilnehmern derselben Prioritätsgruppe x wird somit derselbe Begrenzungsfaktor fac_Priox zugeteilt. Auf diese Weise erfahren bei Unterversorgung oder Überlastung alle Teilnehmer derselben Prioritätsgruppe x die proportional gleiche Verlangsamung oder Limitierung. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass dem wenigstens einen Teilnehmer eine individuelle Mindestgrenze oder Mindestschwelle für die ihm bereitzustellende Quantität zugewiesen ist, die erst dann unterschritten wird, wenn die angeforderte Quantität aller anderen Teilnehmer derselben Priorität oder Prioritätsgruppe auf ihre jeweilige Mindestgrenze begrenzt worden ist. Diese, für die Teilnehmer insbesondere parametrisiert eingerichtete, Mindestgrenze stellt sicher, dass ein Stillstand der Teilnehmer dieser Prioritätsgruppe möglichst lange hinausgezögert wird. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass sie für den Fall, dass die bereitstellbare Quantität nicht ausreicht, die Mindestgrenzen zu erfüllen, die den Teilnehmern bereitzustellenden Quantitäten in Abhängigkeit der von ihnen angeforderten Quantitäten gleichzeitig in Richtung null reduziert, insbesondere bis diese null erreichen. In anderen Worten, unterschreitet die den jeweiligen Teilnehmern bereitzustellende Quantität die Mindestgrenzen der jeweiligen Teilnehmer erst dann, wenn die von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbare Quantität, also die zur Verfügung stehende Quantität der physikalischen Größe, nicht groß genug ist, um die Mindestgrenzen aller Teilnehmer zu erfüllen. Dabei wird die den jeweiligen Teilnehmern bereitzustellende Quantität gleichzeitig / zeitgleich in Richtung null reduziert, und zwar proportional zu der von ihnen (ursprünglich) angeforderten Quantität. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass für den Fall, dass der hydraulische Antrieb Teilnehmer aus mindestens zwei unterschiedlichen Prioritätsgruppen aufweist, wobei keine von diesen eine höchste, also exklusive, Prioritätsgruppe ist, die Steuereinheit die von den Teilnehmern aus der höheren Prioritätsgruppe angeforderte Quantität erst dann begrenzt, wenn die von den Teilnehmern der niedrigen Prioritätsgruppe angeforderte Quantität auf ihre Mindestgrenze begrenzt worden ist. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass für den Fall, dass der hydraulische Antrieb Teilnehmer aus der höchsten Prioritätsgruppe aufweist, die Steuereinheit die den Teilnehmern der restlichen Prioritätsgruppen, das heißt der Prioritätsgruppen, welche eine niedrigere Priorität als die der höchsten Prioritätsgruppe aufweisen, bereitzustellende Quantität auf null reduziert, wenn nur die von den Teilnehmern der höchsten Prioritätsgruppe angeforderte Quantität durch die bereitstellbare Quantität abdeckbar / erfüllbar ist . Damit ist sichergestellt, dass die Teilnehmer aus der höchsten oder wichtigsten Prioritätsgruppe möglichst lange mit der vollen / uneingeschränkten bereitzustellenden Quantität, also der von ihnen ursprünglich angeforderten Quantität der physikalischen Größe, versorgt werden. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass die individuelle Mindestgrenze und / oder die zugeordnete Priorität des wenigstens einen Teilnehmers änderbar sind. Anders ausgedrückt, sind die individuelle Mindestgrenze der Teilnehmer und / oder die Prioritätsgruppe der jeweiligen Teilnehmer, welche die Verteilung / Aufteilung der bereitstellbaren Quantität der physikalischen Größe beeinflussen, einstellbar oder änderbar, beispielsweise durch eine manuelle Eingabe durch ein Bedienpersonal. Dadurch ist zum Beispiel die Priorität der verschiedenen Teilnehmer an die Wünsche des Bedienpersonals anpassbar. Die Erfindung betrifft weiterhin einen hydraulischen Antrieb mit wenigstens einer Leistungsquelle, wenigstens einem von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer mit einer ihm zugeordneten Priorität und einer erfindungsgemäßen Steuereinheit, welche zumindest mit der Leistungsquelle und dem wenigstens einen Teilnehmer signalverbunden ist. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Leistungsquelle des hydraulischen Antriebs eine Antriebsmaschine mit einer Triebwelle, insbesondere eine Elektromaschine oder eine Verbrennungskraftmaschine, und die Teilnehmer sind wenigstens eine mit der Triebwelle gekoppelte Primäreinheit, insbesondere eine Hydromaschine oder Hydropumpe, und wenigstens eine mit dieser in hydraulischem Kreis angeordnete hydraulische Sekundäreinheit, insbesondere eine Hydromaschine oder ein Hydromotor oder ein Hydrozylinder. In anderen Worten, sind die Teilnehmer in unterschiedlichen Ebenen, beispielsweise in Reihe, anordenbar, wobei von Ebene zu Ebene insbesondere eine Leistungswandlung erfolgt. In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Antrieb einen weiteren Teilnehmer auf, welcher als Elektromaschine ausgebildet ist und mit der Triebwelle der Leistungsquelle gekoppelt ist. In einer Variante ist die Leistungsquelle von einer hydraulischen Primäreinheit gebildet, insbesondere in Form einer Hydromaschine oder Hydropumpe, und die Teilnehmer sind mit dieser in hydraulischem Kreis als hydraulische Sekundäreinheiten, insbesondere als Hydromaschine und / oder Hydrozylinder ausgebildet. Die beiden Varianten sollen verdeutlichen, dass die erfindungsgemäße Verteilung und Limitierung unabhängig von der Topologie des hydraulischen Antriebes ist. Die erfindungsgemäße Ermittlung der für den jeweiligen Teilnehmer bereitzustellenden Quantität kann in anderen Worten die Antriebsmaschine inkludieren, oder nicht. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb, der wenigstens eine Leistungsquelle und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe versorgbaren Teilnehmer mit einer diesem zugeordneten Priorität hat. Das Verfahren beinhaltet die Schritte Einlesen oder Ermitteln einer von der wenigstens einen Leistungsquelle bereitstellbaren Quantität der physikalischen Größe, über eine Steuereinheit des Antriebes, und Einlesen oder Ermitteln einer vom wenigstens einen Teilnehmer oder für diesen angeforderten Quantität der physikalischen Größe, über die Steuereinheit. Erfindungsgemäß weist das Verfahren den Schritt Ermitteln einer dem wenigstens einen Teilnehmer bereitzustellenden Quantität der physikalischen Größe in Abhängigkeit der bereitstellbaren Quantität, seiner angeforderten Quantität und seiner Priorität, über die Steuereinheit auf. Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die dazugehörenden Figuren näher erläutert. Dabei sind die Figuren lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Es zeigen: Fig.1 eine elektronische Steuereinheit mit Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen in schematischer Darstellung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, Fig.2 einen hydraulischen Antrieb mit einer Leistungsquelle, zwei Teilnehmern und einer elektronischen Steuereinheit in schematischer Darstellung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, Fig.3 ein Verfahren mit einem Antrieb mit mehreren Teilnehmern aus drei unterschiedlichen Prioritätsgruppen, gemäß einem Ausführungsbeispiel, Fig.4 eine schematische Darstellung verschiedener Fälle von Versorgung und Unterversorgung, welche bei einer Ermittlung einer bereitzustellenden Quantität einer Leistung auftreten, Fig.5 eine Zuordnung unterschiedlicher prioritätsgruppenabhängiger Begrenzungsfaktoren gemäß den Fällen aus Fig.4 mit zugehörigen Berechnungsformeln, und Fig.6 einen hydraulischen Antrieb mit einer Leistungsquelle, mehreren Teilnehmern und einer elektronischen Steuereinheit in schematischer Darstellung, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Figur 1 zeigt eine elektronische Steuereinheit 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer von wenigstens einer Leistungsquelle (vergleiche Figuren 2 und 6) bereitstellbaren Quantität X_avail__n und einer von wenigstens einem Teilnehmer (vergleiche Figuren 2 und 6) angeforderten Quantität X_{dem_i} einer physikalischen Größe X, insbesondere einer Leistung, eines Drehmoments oder eines Druckmittelvolumenstroms, als Eingangsgrößen, und mit einer dem wenigstens einen Teilnehmer bereitzustellenden Quantität X_{dem_red_i} der physikalischen Größe X als Ausgangsgröße. Die elektronische Steuereinheit 1 liest die Werte der bereitstellbaren Quantität X_{avail_n} und der angeforderten Quantität X_{dem_i} ein oder kann diese Werte anhand erfasster Größen ermitteln. Im Falle von mehreren Leistungsquellen, welche jeweils eine bereitstellbare Quantität X_{avail_n} zur Verfügung stellen, summiert die Steuereinheit 1 diese Quantitäten X_{avail_n} auf. Die Steuereinheit 1 berechnet dann aus den Eingangsgrößen mittels einer Verteilungsfunktion und/oder Limitierungsfunktion die den jeweiligen Teilnehmern bereitzustellende Quantität X_{dem_red_i} der physikalischen Größe X, sodass die Ausnutzung der bereitstellbaren Quantität X_{avail_n} bestmöglich sichergestellt ist, ohne dabei die wenigstens eine Leistungsquelle zu überlasten. Figur 2 zeigt einen hydraulischen Antrieb 3 in schematischer Darstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Er hat eine Leistungsquelle 4, zwei Teilnehmer 5, 6 und eine elektronischen Steuereinheit 1 gemäß Figur 1. Die Leistungsquelle 4, insbesondere deren Steuergerät (nicht dargestellt), übergibt eine Information über die von ihr bereitstellbare Quantität X_avail der physikalischen Größe X an die Steuereinheit 1, welche mithilfe dieser Information, den von den zwei Teilnehmern 5, 6 angeforderten Quantitäten X_{dem_1} und X_{dem_2} und der integrierten Verteilungsfunktion die limitierten Ansteuersignale 8, 9 für die zwei Teilnehmer 5, 6 ermittelt. Diese limitierten Ansteuersignale 8, 9 begrenzen oder limitieren die von den Teilnehmern 5, 6 angeforderten Quantitäten X_{dem_1}, X_{dem_2} auf die den Teilnehmern 5, 6 bereitzustellenden Quantitäten X_{dem_red_1} und X_{dem_red_2}. Der Antrieb 3 gemäß Figur 2 kann beispielsweise einen Dieselmotor als Leistungsquelle 4 und zwei Hydropumpen als Teilnehmer 5, 6 aufweisen. In diesem Fall wird dann beispielsweise ein vom Dieselmotor bereitstellbare Quantität seiner Leistung (physikalische Größe X ist die Leistung) über ein CAN (Controller Area Network) ermittelt und an die Steuereinheit 1 weitergegeben, die dann in Abhängigkeit davon und der von den Hydropumpen angeforderten Leistungen, die bereitstellbare Quantität der Leistung auf die zwei Hydropumpen 5, 6 aufteilt / verteilt. In einer Variante hat der Antrieb 3 eine Hydropumpe als Leistungsquelle 4 und zwei hydraulische Verbraucher als Teilnehmer 5, 6. In solch einem Fall kann ein von der Hydropumpe 4 bereitstellbarer Druckmittelvolumenstrom (physikalische Größe X ist in diesem Fall der Druckmittelvolumenstrom) über die Steuereinheit 1 aus einer erfassten oder aus einer Steuerung bekannten Drehzahl und einem erfassten oder aus einer Steuerung bekannten Schwenkwinkel der Hydropumpe 4 ermittelt werden. Die Steuereinheit 1 ermittelt dann in Abhängigkeit des bereitstellbaren Druckmittelvolumenstroms, sowie der von den Verbrauchern 5, 6 angeforderten Druckmittelvolumenströme den bereitstellbaren Volumenstrom und verteilt ihn auf die Verbraucher 5, 6. Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren mit einer Abfolge von Begrenzungsstufen, wie sie bei zunehmender Unterversorgung, also mit abnehmender, bereitstellbarer Quantität der physikalischen Größe X auftreten kann. Dargestellt ist die Abnahme der bereitzustellenden Quantität der physikalischen Größe X, in diesem Beispiel einer Leistung P, für mehrere Teilnehmer aus drei unterschiedlichen Prioritätsgruppen Prio0, Prio1 und Prio2. In Figur 3 ist die von den Teilnehmern angeforderte Leistung als Höhe der umrandeten Kästen, also an der y- Achse aufgetragen, während die Aufteilung der Teilnehmer in die drei unterschiedlichen Prioritätsgruppen Prio0, Prio1, Prio2 über die x-Achse erfolgt. Die von der Gesamtheit der Teilnehmer angeforderte Leistung ist P_demΣ. Eine von den Teilnehmern einer niedrigen Prioritätsgruppe Prio0 angeforderte Leistung ist P_{dem_Prio0}, eine von den Teilnehmern einer höheren Prioritätsgruppe Prio1 angeforderte Leistung ist P_{dem_Prio1} und eine von den Teilnehmern einer höchsten Prioritätsgruppe Prio2 angeforderte Leistung ist P_{dem_Prio2}. Auf der linken Seite der Figur 3 ist der Fall abgebildet, in welchem die von der Leistungsquelle bereitstellbare Leistung P_avail ausreicht, um alle Teilnehmer der Prioritätsgruppen Prio0, Prio1 und Prio 2 mit Leistung zu versorgen. Das heißt, die bereitstellbare Leistung P_avail ist größer oder gleich dem Wert der angeforderten Leistungen P_demΣ aller Teilnehmer. Für den Fall, dass die bereitstellbare Leistung P_avail kleiner als die angeforderten Leistungen P_demΣ aller Teilnehmer ist, werden die auf der rechten Seite der Figur 3 abgebildeten Stufen einer Leistungsbegrenzung von links nach rechts (Stufe 1 bis Stufe 4) durchlaufen. Hierbei wird die nächste / höhere Stufe nur durchlaufen, falls die bereitstellbare Leistungsgröße P_avail immer noch nicht ausreicht, um die Teilnehmer aller Prioritätsgruppen Prio0, Prio1 und Prio2 mit den reduzierten, neu angeforderten Leistung P_demΣ zu versorgen. Gemäß Figur 3 werden in einer ersten Stufe (zweites Diagramm von links) die angeforderten Leistungen P_{dem_Prio0} aller Teilnehmer der niedrigsten Prioritätsgruppe Prio0 bis auf die jeweiligen Mindestgrenzen Pd_{em Min} (gestrichelte Linie) dieser Teilnehmer reduziert. Die Begrenzung der angeforderten Leistungen aller Teilnehmer der Prioritätsgruppe Prio0 erfolgt dabei mit einem für die Prioritätsgruppe einheitlichen Begrenzungsfaktor. Währenddessen werden die Teilnehmer der Prioritätsgruppen Prio1 und Prio2 weiterhin unbegrenzt / uneingeschränkt versorgt. Falls die Begrenzung der angeforderten Leistungsgrößen in der ersten Stufe nicht ausreicht, wird gemäß Figur 3 die zweite Stufe (drittes Diagramm von links) eingeleitet. In dieser werden die von allen Teilnehmern der höheren Prioritätsgruppe Prio1 angeforderten Leistungen P_{dem_Prio1} ebenfalls in Richtung ihrer jeweiligen Mindestgrenzen P_{dem Min} (gestrichelte Linie) reduziert. Die Teilnehmer der Prioritätsgruppe Prio0 werden weiterhin entsprechend ihrer Mindestgrenze P_{dem Min} versorgt, während die Teilnehmer der höchsten Prioritätsgruppe Prio2 uneingeschränkt weiterversorgt werden. In der dritten Stufe (viertes Diagramm von links) werden die von allen Teilnehmern der Prioritätsgruppen Prio0 und Prio1 angeforderten Leistungen P_{dem_Prio0}, P_{dem_Prio1} um denselben Begrenzungsfaktor unterhalb ihrer jeweiligen Mindestgrenzen P_demMin reduziert, anders ausgedrückt, erfolgt eine „soziale“ Reduzierung der angeforderten Leistungen P_{dem_Prio0}, P_{dem_Prio1} in Richtung null. Die Teilnehmer der Prioritätsgruppe Prio2 werden weiterhin uneingeschränkt versorgt. In der letzten, vierten Stufe (rechtes Diagramm) sind die von allen Teilnehmern der Prioritätsgruppen Prio0 und Prio1 angeforderten Leistungen P_{dem_Prio0}, P_{dem_Prio1} bereits auf null reduziert worden, weswegen in diesem letzten Schritt die von allen Teilnehmern der höchsten Prioritätsgruppe Prio2 angeforderten Leistungen P_{dem_Prio2} mit einem neuen Begrenzungsfaktor begrenzt werden, welcher für alle Teilnehmer dieser Prioritätsgruppe Prio2 derselbe Faktor ist. Figur 4 zeigt verschiedener Fälle I - VI, welche bei der Ermittlung der bereitzustellenden Quantität einer physikalischen Größe X auftreten, in diesem Beispiel der Leistung P. Die von den Teilnehmern der Prioritätsgruppen Prio0, Prio1, Prio2 angeforderten Leistungen P_{dem_Prio0}, P_{dem_Prio1}, P_{dem_Prio2} sind in Figur 4 rechts übereinandergestapelt, in einem einzigen Balken eines Balkendiagramms angeordnet. Dementsprechend ist über die y-Achse die gesamte angeforderte Leistung aller Teilnehmer P_demΣ aufgetragen. Die Reduzierung der angeforderten Leistungen P_{dem_Prio0}, P_{dem_Prio1}, P_{dem_Prio2} werden der Reihe nach, in dieser Figur 4 von oben nach unten, gemäß den Stufen aus Figur 3 durchlaufen. Die unterschiedlichen Fälle I – VI treten ein, je nachdem, wie groß die bereitstellbare Leistung P_avail ist. Nachfolgend werden die verschiedenen Fälle für eine Ansteuerungslogik der Steuereinheit 1 genauer beschrieben. In Fall I gemäß Figur 4 ist genug Leistung P_avail für die Anforderungen aller Teilnehmer der Prioritätsgruppen Prio0, Prio1, Prio2 vorhanden, weshalb keine Begrenzung oder Limitierung stattfindet. In Fall II sind ebenfalls Teilnehmer aus den Prioritätsgruppen Prio0, Prio1, Prio2 vorhanden. Im Gegensatz dazu, sind in Fall III nur Teilnehmer aus den zwei Prioritätsgruppen Prio0 und Prio2 vorhanden. In beiden Fällen II und III ist nicht genug Leistung vorhanden, um die Anforderungen aller Teilnehmer der Prioritätsgruppen Prio0, Prio1, Prio2 (für den Fall II) und aller Teilnehmer der Prioritätsgruppen Prio0 und Prio2 (für den Fall III) zu erfüllen. Folglich werden die Anforderungen der Teilnehmer aus der Prioritätsgruppe Prio0 in beiden Fällen reduziert, jedoch nur bis zumindest die Mindestgrenzen P_{dem Min} der Teilnehmer aus der Prioritätsgruppe Prio0 noch erfüllt werden. In Fall IV ist nur genug Leistung vorhanden, um die Anforderungen der Teilnehmer aus der Prioritätsgruppe Prio2 und die Mindestgrenzen P_{dem Min} aller Teilnehmer aus den Prioritätsgruppen Prio0 und Prio1 zu erfüllen. Somit werden auch die Anforderungen der Teilnehmer aus der Prioritätsgruppe Prio1 reduziert, und zwar auch nur bis zumindest die Mindestgrenzen P_{dem Min} der Teilnehmer aus dieser Prioritätsgruppe Prio1 noch erfüllt werden. In Fall V ist nur genug Leistung vorhanden, um die Anforderungen aller Teilnehmer der höchsten Prioritätsgruppe Prio2 zu erfüllen. Folglich werden die Anforderungen der Teilnehmer aus den Prioritätsgruppen Prio0 und Prio1 unterhalb ihrer jeweiligen Mindestgrenzen P_{dem Min} in Richtung null und gegebenenfalls bis auf null reduziert. In Fall VI ist auch nicht genug Leistung vorhanden, um die Anforderungen der Teilnehmer aus der Prioritätsgruppe Prio2 zu erfüllen, weshalb auch die Anforderungen dieser Prioritätsgruppe reduziert werden. Figur 5 zeigt eine Zuordnung unterschiedlicher prioritätsgruppenabhängiger Begrenzungsfaktoren fac_Prio0, fac_Prio1, fac_Prio2 gemäß den unterschiedlichen Fällen aus Fig.4 mit deren zugehörigen Berechnungsformeln. Die von den jeweiligen Teilnehmern angeforderten Leistungen Pdem_i werden je nach ihrer Prioritätsgruppe Prio0, Prio1 oder Prio2 mit den entsprechenden Begrenzungsfaktoren fac_Prio0, fac_Prio1 oder fac_Prio2 multipliziert, um die (tatsächlich) bereitzustellende Leistung P_{reduced_i} zu berechnen, mit welcher die jeweiligen Teilnehmer versorgt werden. Die allgemeine Formel zur Berechnung der Begrenzungsfaktoren für eine Leistungsgröße lautet das heißt der Begrenzungsfaktor fac_Priox für eine

Prioritätsgruppe Priox ist der Quotient aus der den Teilnehmern der Prioritätsgruppe Priox bereitstellbaren Leistung P_{avail_Priox} durch die von den Teilnehmern der Prioritätsgruppe Priox angeforderte Leistung P_{dem_Priox}. Für den Fall I weisen alle Begrenzungsfaktoren fac_Prio0, fac_Prio1, fac_Prio2 den Wert 1 auf, da die bereitstellbare Leistung P_avail größer oder gleich der gesamten angeforderten Leistung P_demΣ ist und somit keine Reduzierung stattfinden muss. Für den Fall II wird der Begrenzungsfaktor fac_Prio0 für die Teilnehmer der Prioritätsgruppe Prio0 über die Formel berechnet. Die Begrenzungsfaktoren fac_Prio1, fac_Prio2 _{_} für die

Prioritätsgruppen Prio1 und Prio2 haben jeweils den Wert 1. Im Fall III wird der Begrenzungsfaktor fac_Prio0 mit derselben Formel wie in Fall II errechnet und die Begrenzungsfaktoren fac_Prio1, fac_Prio2 haben jeweils den Wert 0 und 1. Für den Fall IV wird der Begrenzungsfaktor fac_Prio0 über die Formel errechnet. Der Wert

P_{dem_Prio0_Min} entspricht dabei der für die Teilnehmer der Prioritätsgruppe Prio0 bereitstellbaren Leistung, da diese Mindestgrenze erfüllt werden muss. In diesem Fall wird der Begrenzungsfaktor fac_Prio1 über die Formel

berechnet und der Begrenzungsfaktor fac_Prio2 hat den Wert 1. Die Begrenzungsfaktoren fac_Prio0 und fac_Prio1 berechnen sich für den Fall V über die Formel während der Begrenzungsfaktor fac_Prio2 den Wert 1 hat. Im

letzten Fall VI betragen die Werte der Begrenzungsfaktoren fac_Prio0 und fac_Prio1 null und die von den Teilnehmern der höchsten Prioritätsgruppe Prio2 angeforderten Leistungen werden über den Begrenzungsfaktor reduziert.

Fig.6 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung eines hydraulischen Antriebes 10 mit einer elektronischen Steuereinheit 24 mit unterschiedlichen Verteilungsfunktionen innerhalb des Systems. Der abgebildete hydraulische Antrieb 10 weist einen Dieselmotor 12 als Leistungsquelle auf. Ferner sind eine erste Hydropumpe 14 und eine zweite Hydropumpe 15 als hydraulische Primäreinheiten mit einer Triebwelle des Dieselmotors 12 gekoppelt. Des Weiteren ist eine Elektromaschine 16 als zusätzlicher Teilnehmer mit der Triebwelle gekoppelt. Als hydraulische Sekundäreinheiten sind zwei hydraulische Verbraucher 18, 19 mit der Hydropumpe 14 und zwei hydraulische Verbraucher 20, 21 mit der Hydropumpe 15 in hydraulischem Kreis angeordnet. Eine erfindungsgemäße elektronische Steuereinheit 24 mit mehreren Verteilungsfunktionen liest die von dem Dieselmotor 12 bereitstellbare Leistung 25, die sich daraus ergebenden, von den Hydropumpen 14, 15, bereitstellbaren Druckmittelvolumenströme 26, 27 und die von den Verbrauchern 18,19, 20, 21 angeforderten Druckmittelvolumenströme 28 ein oder ermittelt sie. Aus diesen Eingangsgrößen ermittelt die elektronische Steuereinheit 24 die limitierten Ansteuersignale 30, 31, 32, 33 für die Verbraucher 18, 19, 20, 21 und das limitierte Ansteuersignal 34 für die Elektromaschine 16 gemäß der vorangegangenen Beschreibung. Die Verteilung der Größen innerhalb des hydraulischen Antriebs 10 lassen sich dabei in eine übergeordnete Leistungsverteilung 36, eine erste untergeordnete Volumenstromverteilung 38 und in eine zweite untergeordnete Volumenstromverteilung 39 einteilen. Gegebenenfalls können Teilnehmer der übergeordneten Leistungsverteilung 36 und Teilnehmer aus der ersten und / oder zweiten Volumenstromverteilung 38, 39 dieselbe Priorität aufweisen.

Bezugszeichenliste 1 elektronische Steuereinheit 3 hydraulischer Antrieb 4 Leistungsquelle 5, 6 Teilnehmer 8, 9 limitiertes Ansteuersignal 10 hydraulischer Antrieb 12 Dieselmotor 14, 15 Pumpe 16 Elektromaschine 18, 19, 20, 21 Verbraucher 24 elektronische Steuereinheit 25 bereitstellbare Leistung 26, 27 bereitstellbarer Druckmittelvolumenstrom 28 angeforderte Druckmittelvolumenströme 30, 31, 32, 33, 34 limitiertes Ansteuersignal 36 übergeordnete Leistungsverteilung 38, 39 untergeordnete Druckmittelvolumenstromverteilung

Claims

Ansprüche 1. Elektronische Steuereinheit (1, 24) eines hydraulischen Antriebes oder für einen hydraulischen Antrieb (3, 10), der wenigstens eine Leistungsquelle (4) und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe (X) versorgbaren Teilnehmer (T_i) mit einer diesem zugeordneten Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) hat, wobei die Steuereinheit (1, 24) eingerichtet ist, eine von der wenigstens einen Leistungsquelle (4) bereitstellbare Quantität (X_avail) der Größe (X) und eine vom wenigstens einen Teilnehmer (T_i) oder für diesen angeforderte Quantität (X_{dem_i}) der Größe (X) einzulesen oder zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1, 24) eingerichtet ist, eine dem wenigstens einen Teilnehmer (T_i) bereitzustellende Quantität (X_{dem_red_i}) der Größe (X) in Abhängigkeit der bereitstellbaren Quantität (X_avail), seiner angeforderten Quantität (X_{dem_i}) und seiner Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) zu ermitteln.

2. Steuereinheit (1, 24) nach Anspruch 1, die eingerichtet ist, dass Teilnehmer (T_i) gleicher Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) in einer Prioritätsgruppe zusammengefasst sind.

3. Steuereinheit (1, 24) nach Anspruch 1 oder 2, die eingerichtet ist, eine mögliche Unterversorgung des wenigstens einen Teilnehmers (T_i) und / oder eine mögliche Überlastung der wenigstens einen Leistungsquelle (4) in Abhängigkeit der bereitstellbaren Quantität (X_avail) und der wenigstens einen angeforderten Quantität (X_{dem_i}), zu ermitteln.

4. Steuereinheit (1, 24) nach Anspruch 3, die in Abhängigkeit der ermittelten Unterversorgung oder Überlastung eingerichtet ist, für die jeweiligen Prioritätsgruppen einen Begrenzungsfaktor zu ermitteln und die bereitzustellenden Quantitäten (X_{dem_red_i}) für die Teilnehmer dieser Prioritätsgruppen über den Begrenzungsfaktor zu begrenzen.

5. Steuereinheit (1, 24) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die eingerichtet ist, die dem jeweiligen Teilnehmer (T_i) bereitzustellende Quantität (X_{dem_red_i}) in Abhängigkeit seiner angeforderten Quantität (X_{dem_i}), einer Summe der angeforderten Quantitäten (X_{dem_i}) der Teilnehmer gleicher Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) oder Prioritätsgruppe und einer für die Teilnehmer gleicher Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) verfügbaren Quantität (X_avail) zu ermitteln.

6. Steuereinheit (1, 24) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eingerichtet ist, dass der wenigstens eine Teilnehmer (T_i) eine individuelle Mindestgrenze für die bereitzustellende Quantität (X_{dem_red_i}) aufweist, die erst dann unterschritten wird, wenn die angeforderte Quantität (X_{dem_i}) aller anderen Teilnehmer aus derselben Prioritätsgruppe auf ihre jeweilige Mindestgrenze begrenzt worden ist.

7. Steuereinheit (1, 24) zumindest nach Anspruch 6, die eingerichtet ist, dass für den Fall, dass die bereitstellbare Quantität (X_avail) nicht ausreicht, um die Mindestgrenzen der jeweiligen Teilnehmer (T_i) zu erfüllen, die Steuereinheit (1, 24) die den jeweiligen Teilnehmern (T_i) bereitzustellenden Quantität (X_{dem_red_i}) in Abhängigkeit der von ihnen angeforderten Quantität (X_{dem_i}) gleichzeitig in Richtung null reduziert.

8. Steuereinheit (1, 24) nach Anspruch 6, die eingerichtet ist, dass für den Fall, dass der hydraulische Antrieb (3, 10) Teilnehmer (T_i) aus mindestens zwei unterschiedlichen Prioritätsgruppen aufweist, wobei keiner von diesen eine höchste Prioritätsgruppe (Prio2) ist, die Steuereinheit (1, 24) die von den Teilnehmern aus einer höheren Prioritätsgruppe (Prio1) angeforderte Quantität (X_{dem_i}) erst dann begrenzt, wenn die von den Teilnehmern aus einer niedrigen Prioritätsgruppe (Prio0) angeforderte Quantität (X_{dem_i}) auf ihre Mindestgrenze begrenzt worden ist.

9. Steuereinheit (1, 24) nach Anspruch 6, die eingerichtet ist, dass für den Fall, dass der hydraulische Antrieb (3, 10) Teilnehmer aus der höchsten Prioritätsgruppe (Prio2) aufweist, die Steuereinheit (1, 24) die den Teilnehmern der restlichen Prioritätsgruppen (Prio0, Prio1) bereitzustellende Quantität (X_{dem_red_i}) auf null reduziert, wenn nur die von den Teilnehmern der höchsten Prioritätsgruppe (Prio2) angeforderte Quantität (X_{dem_i}) durch die bereitstellbare Quantität (X_avail) abdeckbar ist.

10.Steuereinheit (1, 24) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, die eingerichtet ist, dass die individuelle Mindestgrenze und / oder die zugeordnete Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) des wenigstens einen Teilnehmers (T_i) änderbar sind.

11.Hydraulischer Antrieb (3, 10) mit wenigstens einer Leistungsquelle (4), wenigstens einem von dieser mit einer physikalischen Größe (X) versorgbaren Teilnehmer (T_i) mit einer ihm zugeordneten Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) und einer Steuereinheit (1, 24), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist, wobei diese zumindest mit der Leistungsquelle (4) und dem wenigstens einen Teilnehmer (T_i) signalverbunden ist.

12.Antrieb (3, 10) nach Anspruch 11, wobei die Leistungsquelle (4) eine Antriebsmaschine mit einer Triebwelle ist, und wobei die Teilnehmer (T_i) wenigstens eine mit der Triebwelle gekoppelte hydraulische Primäreinheit und wenigstens eine mit dieser in hydraulischem Kreis angeordnete hydraulische Sekundäreinheit sind.

13.Antrieb (3, 10) nach Anspruch 12, mit einem weiteren Teilnehmer, der als Elektromaschine (16) ausgebildet ist und mit der Triebwelle gekoppelt ist.

14.Verfahren mit einem hydraulischen Antrieb (3, 10), der wenigstens eine Leistungsquelle (4) und wenigstens einen von dieser mit einer physikalischen Größe (X) versorgbaren Teilnehmer (T_i) mit einer diesem zugeordneten Priorität (Prio0, Prio1, Prio2) hat, mit Schritten - Einlesen oder Ermitteln einer von der wenigstens einen Leistungsquelle (4) bereitstellbaren Quantität (X_avail) der Größe (X), über eine Steuereinheit (1, 24) des Antriebes (3, 10), und - Einlesen oder Ermitteln einer vom wenigstens einen Teilnehmer (T_i) oder für diesen angeforderten Quantität (X_{dem_i}) der Größe (X), über die Steuereinheit (1, 24), gekennzeichnet durch einen Schritt - Ermitteln einer dem wenigstens einen Teilnehmer (T_i) bereitzustellenden Quantität (X_{dem_red_i}) der Größe (X) in Abhängigkeit der bereitstellbaren Quantität (X_avail), seiner angeforderten Quantität (X_{dem_i}) und seiner Priorität (Prio0, Prio1, Prio2), über die Steuereinheit (1, 24).