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DE102023201817A1 - Method for controlling a hydraulic drive system - Google Patents

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DE102023201817A1
DE102023201817A1 DE102023201817.9A DE102023201817A DE102023201817A1 DE 102023201817 A1 DE102023201817 A1 DE 102023201817A1 DE 102023201817 A DE102023201817 A DE 102023201817A DE 102023201817 A1 DE102023201817 A1 DE 102023201817A1
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DE
Germany
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drive
value
hydraulic
drive size
size
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023201817.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Salih Tetik
Thomas Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsystems, das einen Motor (4), der eine Antriebsgröße bereitstellt, und mehrere verstellbare Hydraulikmaschinen (2a, 2b) aufweist, die durch den Motor mit der Antriebsgröße angetrieben werden, umfassend Erfassen oder Bestimmen (110) einer Sollvorgabe für jede der Hydraulikmaschinen, Erfassen oder Bestimmen (120) eines Antriebsgrößen-Istwerts für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) der Antriebsgröße, der von der jeweiligen Hydraulikmaschine aufgenommen wird, Bestimmen (130) eines Werts der Antriebsgröße, der der jeweiligen Hydraulikmaschine höchstens zur Verfügung gestellt werden soll, als Antriebsgrößen-Grenzwerts für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) basierend auf den Sollvorgaben, so dass die Summe der Antriebsgrößen-Grenzwerte gleich oder kleiner einem Antriebsgrößen-Maximum ist, wobei das Antriebsgrößen-Maximum ein Wert der Antriebsgröße ist, die für die mehreren Hydraulikmaschinen maximal verfügbar ist, Bestimmen (140) eines Antriebsgrößen-Bedarfswerts für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) aus dem Antriebsgrößen-Istwert und dem Antriebsgrößen-Grenzwert der jeweiligen Hydraulikmaschine, wobei, wenn der Antriebsgrößen-Istwert kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, der Antriebsgrößen-Bedarfswert als kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert bestimmt wird, Bestimmen (150) eines Antriebsgrößen-Stellwerts für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) aus dem Antriebsgrößen-Maximum und den Antriebsgrößen-Bedarfswerten der jeweilig anderen Hydraulikmaschinen, und Ansteuern (160) der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) mit den Antriebsgrößen-Stellwerten.The invention relates to a method for controlling a hydraulic drive system which has a motor (4) which provides a drive variable and a plurality of adjustable hydraulic machines (2a, 2b) which are driven by the motor with the drive variable, comprising detecting or determining (110) a target specification for each of the hydraulic machines, detecting or determining (120) a drive variable actual value for each of the hydraulic machines (2a, 2b) of the drive variable which is received by the respective hydraulic machine, determining (130) a value of the drive variable which is to be made available to the respective hydraulic machine at most as a drive variable limit value for each of the hydraulic machines (2a, 2b) based on the target specifications, so that the sum of the drive variable limit values is equal to or less than a drive variable maximum, wherein the drive variable maximum is a value of the drive variable which is maximally available for the plurality of hydraulic machines, determining (140) a drive variable requirement value for each of the Hydraulic machines (2a, 2b) from the actual drive size value and the drive size limit value of the respective hydraulic machine, wherein, if the actual drive size value is smaller than the drive size limit value, the drive size requirement value is determined to be smaller than the drive size limit value, determining (150) a drive size control value for each of the hydraulic machines (2a, 2b) from the drive size maximum and the drive size requirement values of the respective other hydraulic machines, and controlling (160) the hydraulic machines (2a, 2b) with the drive size control values.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsystems.The present invention relates to a method for controlling a hydraulic drive system.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Arbeitsmaschinen, insbesondere mobile Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Bagger, können ein hydraulisches Antriebssystem aufweisen, um die Bewegung von Elementen der Arbeitsmaschine mittels Hydraulikzylindern oder Hydraulikmotoren (hydraulische Verbraucher) zu bewirken. Ein solches hydraulisches Antriebssystem kann mehrere, von einem einzelnen Motor (z.B. Verbrennungsmotor oder Elektromotor) angetriebene Hydraulikpumpen einschließen, die jeweils einen Teil der hydraulischen Verbraucher mit Hydraulikflüssigkeit versorgen.Work machines, in particular mobile work machines such as excavators, can have a hydraulic drive system to effect the movement of elements of the work machine by means of hydraulic cylinders or hydraulic motors (hydraulic consumers). Such a hydraulic drive system can include several hydraulic pumps driven by a single motor (e.g. internal combustion engine or electric motor), each of which supplies a portion of the hydraulic consumers with hydraulic fluid.

In der EP 4 012 117 A1 wird ein hydromechanischer Regler verwendet, um für zwei Hydraulikpumpen eine Drehmomentregelung entsprechend dem Verhältnis hydraulischer Leistungen der Hydraulikmaschinen zu implementieren.In the EP 4 012 117 A1 A hydromechanical controller is used to implement torque control for two hydraulic pumps according to the ratio of hydraulic outputs of the hydraulic machines.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsystems sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for controlling a hydraulic drive system as well as a computing unit and a computer program with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.

Die Erfindung bedient sich der Maßnahme, Antriebsgrößen-Grenzwerte für die (verstellbaren) Hydraulikmaschinen basierend auf einem Antriebsgrößen-Maximum und Sollvorgaben für die Hydraulikmaschinen zu bestimmen. Dabei wird für jede Hydraulikmaschine aus dem jeweiligen Antriebsgrößen-Istwert und dem jeweiligen Antriebsgrößen-Grenzwert ein Antriebsgrößen-Bedarfswert so bestimmt, dass wenn der Antriebsgrößen-Istwert kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, der Antriebsgrößen-Bedarfswert kleiner als der Antriebsgrö-ßen-Grenzwert ist. Weiter werden aus dem Antriebsgrößen-Bedarfswerten Antriebsgrößen-Stellwerte für die Hydraulikmaschinen bestimmt und die Hydraulikmaschinen werden entsprechend angesteuert. Durch die Berücksichtigung der Sollvorgaben bei der Bestimmung der Antriebsgrößen-Grenzwerte wird ermöglicht, bei Ausschöpfung des Antriebsgrößen-Maximums entsprechend der Sollvorgabe gewünschte Bewegungen möglichst einzuhalten. Durch die Berücksichtigung der Antriebsgrößen-Istwerte kann erreicht werden, dass eine freiwerdende Menge der Antriebsgröße, z.B. wenn eine Hydraulikmaschine den Antriebsgrö-ßen-Grenzwert nicht ausgeschöpft bzw. der Antriebsgrößen-Istwert darunter liegt, für andere Hydraulikmaschinen verwendet wird.The invention uses the measure of determining drive size limit values for the (adjustable) hydraulic machines based on a drive size maximum and target specifications for the hydraulic machines. For each hydraulic machine, a drive size requirement value is determined from the respective drive size actual value and the respective drive size limit value in such a way that if the drive size actual value is smaller than the drive size limit value, the drive size requirement value is smaller than the drive size limit value. Furthermore, drive size control values for the hydraulic machines are determined from the drive size requirement values and the hydraulic machines are controlled accordingly. By taking the target specifications into account when determining the drive size limit values, it is possible to maintain the desired movements as far as possible in accordance with the target specification when the drive size maximum is exhausted. By taking the actual drive size values into account, it is possible to ensure that a freed-up amount of the drive size, e.g. if a hydraulic machine does not exhaust the drive size limit or the actual drive size value is below this, is used for other hydraulic machines.

Bei der Antriebsgröße handelt es sich z.B. um ein Drehmoment oder um eine Leistung. Die Werte der Antriebsgröße (Antriebsgrößen-Grenzwerte, Antriebsgrößen-Istwerte, Antriebsgrö-ßen-Maximalwert, Antriebsgrößen-Bedarfswerte, Antriebsgrößen-Maximum, Antriebsgrößen-Stellwerte, ...) können in einer entsprechenden Einheit angegeben werden (z.B. Nm bzw. Watt).The drive variable is, for example, a torque or a power. The values of the drive variable (drive variable limit values, drive variable actual values, drive variable maximum value, drive variable required values, drive variable maximum, drive variable control values, ...) can be specified in an appropriate unit (e.g. Nm or watts).

Die Sollvorgabe einer Hydraulikmaschine ist eine Vorgabe für eine Größe, die von der Hydraulikmaschine bereitgestellt und von mit der Hydraulikmaschine verbunden hydraulischen Verbrauchern aufgenommen wird. Beispielsweise kann die Sollvorgabe ein Sollvolumenstrom, ein Solldrehmoment oder ein Solldruck sein.The target specification of a hydraulic machine is a specification for a quantity that is provided by the hydraulic machine and consumed by hydraulic consumers connected to the hydraulic machine. For example, the target specification can be a target volume flow, a target torque or a target pressure.

Das Antriebsgrößen-Maximum gibt an, welcher Wert der Antriebsgröße für die Hydraulikmaschinen tatsächlich verfügbar ist, um diese anzutreiben. Das Antriebsgrößen-Maximum kann im Grenzfall z.B. ein Antriebsgrößen-Maximalwert sein, der von dem Motor maximal bereitgestellt werden kann. Der Antriebsgrößen-Maximalwert kann drehzahlabhängig sein.The maximum drive size indicates which value of the drive size is actually available for the hydraulic machines to drive them. In the limiting case, the maximum drive size can be, for example, a maximum drive size value that can be provided by the motor. The maximum drive size value can be speed-dependent.

Der Antriebsgrößen-Grenzwert einer Hydraulikmaschine gibt an, welcher Wert der Antriebsgröße dieser Hydraulikmaschine maximal zugewiesen wird. Der Antriebsgrößen-Istwert einer Hydraulikmaschine gibt an, welcher Wert der Antriebsgröße von dieser Hydraulikmaschine zum jeweiligen Zeitpunkt tatsächlich aufgenommen wird (z.B. bestimmbar aus dem Ausgangsdruck, der Verdrängung bzw. dem Schwenkwinkel, der Drehzahl; die etwa mit Sensoren erfasst werden).The drive size limit value of a hydraulic machine indicates the maximum value of the drive size that is assigned to this hydraulic machine. The drive size actual value of a hydraulic machine indicates the value of the drive size that is actually recorded by this hydraulic machine at the respective time (e.g. determinable from the output pressure, the displacement or swivel angle, the speed; which are recorded using sensors, for example).

Der Antriebsgrößen-Bedarfswert einer Hydraulikmaschine gibt an, welcher Wert der Antriebsgröße von dieser Hydraulikmaschine zum jeweiligen Zeitpunkt benötigt wird; d.h. entspricht einem tatsächlichen Bedarf unter Berücksichtigung des Antriebsgrößen-Grenzwerts. Der Antriebsgrößen-Bedarfswert wird so bestimmt, dass er kleiner-gleich dem Antriebsgrößen-Grenzwert ist und, wenn der Antriebsgrößen-Istwert kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, wird der Antriebsgrößen-Bedarfswert so bestimmt, dass er kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist. Wenn der Antriebsgrößen-Istwert nicht kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, kann der Antriebsgrößen-Bedarfswert insbesondere als gleich dem Antriebsgrößen-Grenzwert bestimmt werden. Der Antriebsgrößen-Bedarfswert einer Hydraulikmaschine kann beispielsweise als Minimum von Antriebsgrößen-Istwert und Antriebsgrößen-Grenzwert der jeweiligen Hydraulikmaschine bestimmt werden (wobei auch andere funktionale Abhängigkeiten denkbar sind, solange die vorstehenden Bedingungen eingehalten werden).The drive size requirement value of a hydraulic machine indicates which value of the drive size is required by this hydraulic machine at the respective time; i.e. corresponds to an actual requirement taking into account the drive size limit value. The drive size requirement value is determined such that it is less than or equal to the drive size limit value and, if the drive size actual value is less than the drive size limit value, the drive size requirement value is determined such that it is less than the drive size limit value. If the drive size actual value is not less than the drive size limit value, the drive size requirement value can in particular be determined as equal to the drive size limit value. The drive size requirement value of a hydraulic machine can, for example, be the minimum of the drive size actual value and the drive size limit value. limit value of the respective hydraulic machine (although other functional dependencies are also conceivable, as long as the above conditions are met).

Der Antriebsgrößen-Stellwert einer Hydraulikmaschine gibt an, welcher Wert der Antriebsgröße durch Verstellen bzw. Ansteuern der Hydraulikmaschine erreicht werden soll, z.B. durch Verstellen des Schwenkwinkels bzw. der Verdrängung.The drive variable control value of a hydraulic machine indicates which value of the drive variable is to be achieved by adjusting or controlling the hydraulic machine, e.g. by adjusting the swivel angle or the displacement.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät einer mobilen Arbeitsmaschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control unit of a mobile work machine, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is also advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing control unit is also used for other tasks and is therefore already present. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical storage devices, such as hard disks, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically in the drawing using embodiments and is described in detail below with reference to the drawing.

FigurenbeschreibungCharacter description

  • 1 zeigt den Aufbau eines beispielhaften hydraulischen Antriebsystems, bei dem ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren angewendet werden kann. 1 shows the structure of an exemplary hydraulic drive system in which a control method according to the invention can be applied.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. 2 shows a flow chart according to an embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

1 zeigt, stark vereinfacht, den Aufbau eines beispielhaften hydraulischen Antriebsystems, bei dem ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren angewendet werden kann. Das hydraulische Antriebsystem ist etwa in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer mobilen Arbeitsmaschine, z.B. einem Bagger, vorgesehen. 1 shows, in a highly simplified form, the structure of an exemplary hydraulic drive system in which a control method according to the invention can be used. The hydraulic drive system is provided in a work machine, in particular a mobile work machine, e.g. an excavator.

Das Antriebssystem umfasst zwei Hydraulikpumpen bzw. Hydraulikmaschinen, nämlich eine erste verstellbare Hydraulikmaschine 2a und eine zweite verstellbare Hydraulikmaschine 2b, die gemeinsam von einem Motor 4 angetrieben werden. Z.B. ist der Motor 4 über Wellen mit der ersten und der zweiten Hydraulikmaschine gekoppelt, um diese anzutreiben. Optional können ein oder mehrere Getriebe zwischen Motor und/oder den Hydraulikmaschinen vorgesehen sein, insbesondere Übersetzungsgetriebe, so dass die Drehzahlen sich entsprechend jeweiliger Übersetzungsverhältnisse unterscheiden können. Die Hydraulikmaschinen 2a, 2b sind z.B. jeweils eingerichtet, Druckmittel (d.h. Hydraulikflüssigkeit, insbesondere ein Hydrauliköl) aus einem Tank in jeweilige Hydraulikleitungen (erste Hydraulikleitung 6a, zweite Hydraulikleitung 6b) zu fördern, die mit ausgangseitigen Ausgängen bzw. Druckausgängen der Hydraulikmaschinen verbunden sind. Beide Hydraulikmaschinen 2a, 2b sind verstellbar, d.h. ihre Verdrängung (d.h. je Umdrehung gefördertes Volumen an Druckmittel, auch als Schluckvolumen bezeichnet) ist veränderbar bzw. verstellbar, z.B. entsprechend einem Schwenkwinkel. Die Hydraulikmaschinen 2a, 2b können Axialkolbenmaschinen, insbesondere Schrägscheibenmaschine, sein. Der Motor 4 kann ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Dieselmotor, oder ein Elektromotor bzw. eine elektrische Maschine sein.The drive system comprises two hydraulic pumps or hydraulic machines, namely a first adjustable hydraulic machine 2a and a second adjustable hydraulic machine 2b, which are jointly driven by a motor 4. For example, the motor 4 is coupled to the first and second hydraulic machines via shafts in order to drive them. Optionally, one or more gears can be provided between the motor and/or the hydraulic machines, in particular transmission gears, so that the speeds can differ according to the respective transmission ratios. The hydraulic machines 2a, 2b are each set up, for example, to convey pressure medium (i.e. hydraulic fluid, in particular a hydraulic oil) from a tank into respective hydraulic lines (first hydraulic line 6a, second hydraulic line 6b), which are connected to output-side outputs or pressure outputs of the hydraulic machines. Both hydraulic machines 2a, 2b are adjustable, i.e. their displacement (i.e. volume of pressure medium delivered per revolution, also referred to as displacement volume) is changeable or adjustable, e.g. according to a swivel angle. The hydraulic machines 2a, 2b can be axial piston machines, in particular swash plate machines. The motor 4 can be an internal combustion engine, in particular a diesel engine, or an electric motor or an electric machine.

Der Motor 4 stellte eine sogenannte Antriebsgröße bereit, z.B. ein Drehmoment oder eine Leistung. Die bereitgestellte Antriebsgröße wird von den Hydraulikmaschinen (in aufgeteilter Form) in hydraulische Leistungen bzw. hydraulische Größen, z.B. Druck und/oder Volumenstrom, gewandelt. Die vom Motor 4 bereitstellbare Antriebgröße ist nach oben durch ein typischerweise drehzahlabhängiges Antriebsgrößen-Maximum beschränkt.The motor 4 provides a so-called drive variable, e.g. a torque or a power. The drive variable provided is converted by the hydraulic machines (in a split form) into hydraulic power or hydraulic variables, e.g. pressure and/or volume flow. The drive variable that can be provided by the motor 4 is limited upwards by a drive variable maximum that is typically dependent on the speed.

Weiter können Drucksensoren vorgesehen sein, wobei ein erster Drucksensor 8a den Druck (Ausgangsdruck) des Druckmittels am Druckausgang der ersten Hydraulikmaschine 2a (bzw. an der ersten Hydraulikleitung 6a) misst, und ein zweiter Drucksensor 8b den Druck (Ausgangsdruck) des Druckmittels am Druckausgang der zweiten Hydraulikmaschine 2b (bzw. an der zweiten Hydraulikleitung 6b) misst. Auch können Verdrängungssensoren (bzw. Schwenkwinkelsensoren) vorgesehen sein, wobei ein erster Verdrängungssensor 10a die Verdrängung (bzw. den Schwenkwinkel) der ersten Hydraulikmaschine 2a misst oder bestimmt, und ein zweiter Verdrängungssensor 10b die Verdrängung (bzw. den Schwenkwinkel) der zweiten Hydraulikmaschine 2b misst oder bestimmt.Furthermore, pressure sensors can be provided, with a first pressure sensor 8a measuring the pressure (output pressure) of the pressure medium at the pressure outlet of the first hydraulic machine 2a (or at the first hydraulic line 6a), and a second pressure sensor 8b measuring the pressure (output pressure) of the pressure medium at the pressure outlet of the second hydraulic machine 2b (or at the second hydraulic line 6b). Displacement sensors can also be provided (or swivel angle sensors) may be provided, wherein a first displacement sensor 10a measures or determines the displacement (or swivel angle) of the first hydraulic machine 2a, and a second displacement sensor 10b measures or determines the displacement (or swivel angle) of the second hydraulic machine 2b.

Der Druckausgang der ersten Hydraulikmaschine 2a ist (mittels der ersten Hydraulikleitung 6a) mit einer ersten Ventilanordnung 12a verbunden, die den Zu- und Abfluss an Druckmittel zu einem oder mehreren (ersten) hydraulischen Verbrauchern 14a steuert. Hier ist beispielsweise ein Hydraulikzylinder als erster hydraulischer Verbraucher 14a dargestellt. Der Druckausgang der zweiten Hydraulikmaschine 2b ist (mittels der zweiten Hydraulikleitung 6b) mit einer zweiten Ventilanordnung 12b verbunden, die den Zu- und Abfluss an Druckmittel zu einem oder mehreren (zweiten) hydraulischen Verbrauchern 14b steuert. Hier ist beispielsweise ein Hydraulikmotor als zweiter hydraulischer Verbraucher 14b dargestellt. Im Fall eines Baggers, in dem das hydraulischen Antriebsystem vorgesehen ist, könnte z.B. der Hydraulikzylinder die Schwenkbewegung des Baggerarms und der Hydraulikmotor die Drehbewegung des Oberwagens relativ zum Fahrgestell bewirken. Jede der Ventilanordnungen 12a, 12b kann alternativ oder zusätzlich zu den dargestellten hydraulischen Verbrauchern mit anderen bzw. weiteren hydraulischen Verbrauchern verbunden sein, um den Zu- und Abfluss an Druckmittel zu/von diesen zu steuern. Im Allgemeinen ist also jede Ventilanordnung 12a, 12b mit wenigstens einem ersten bzw. zweiten hydraulischen Verbraucher 14a, 14b (z.B. wenigstens einem Hydraulikzylinder und/oder Hydraulikmotor) verbunden, um den Zu- und Abfluss an Druckmittel zu diesem bzw. von diesen zu steuern. Die Ventilanordnungen schließen z.B. jeweils ein oder mehrere Ventile ein, insbesondere Wegeventile, die zumindest teilweise steuerbar sind, um den Zu- und Abfluss an Druckmittel zu steuern. Aus gewünschten Bewegungen der hydraulischen Verbraucher und vorliegenden Belastungen der hydraulischen Verbraucher ergeben sich Anforderungen an den Ausgangsdruck und/oder den Volumenstrom der entsprechenden Hydraulikmaschine.The pressure output of the first hydraulic machine 2a is connected (via the first hydraulic line 6a) to a first valve arrangement 12a, which controls the inflow and outflow of pressure medium to one or more (first) hydraulic consumers 14a. Here, for example, a hydraulic cylinder is shown as the first hydraulic consumer 14a. The pressure output of the second hydraulic machine 2b is connected (via the second hydraulic line 6b) to a second valve arrangement 12b, which controls the inflow and outflow of pressure medium to one or more (second) hydraulic consumers 14b. Here, for example, a hydraulic motor is shown as the second hydraulic consumer 14b. In the case of an excavator in which the hydraulic drive system is provided, the hydraulic cylinder could, for example, cause the swivel movement of the excavator arm and the hydraulic motor could cause the rotational movement of the upper carriage relative to the chassis. Each of the valve arrangements 12a, 12b can be connected to other or additional hydraulic consumers as an alternative or in addition to the hydraulic consumers shown in order to control the inflow and outflow of pressure medium to/from them. In general, each valve arrangement 12a, 12b is therefore connected to at least one first or second hydraulic consumer 14a, 14b (e.g. at least one hydraulic cylinder and/or hydraulic motor) in order to control the inflow and outflow of pressure medium to or from it. The valve arrangements each include, for example, one or more valves, in particular directional valves, which are at least partially controllable in order to control the inflow and outflow of pressure medium. The desired movements of the hydraulic consumers and the existing loads on the hydraulic consumers result in requirements for the output pressure and/or the volume flow of the corresponding hydraulic machine.

Es kann eine elektronische Steuerung 16 (Recheneinheit) vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, die Hydraulikmaschinen 2a, 2b zu steuern, d.h. deren Verdrängung bzw. Schwenkwinkel zu steuern bzw. zu regeln. Die Steuerung 16 kann dazu Sensordaten vom ersten und zweiten Drucksensor 8a, 8b und/oder vom ersten und zweiten Verdrängungssensor 10a, 10b erfassen. Die Steuerung 16 kann weiterhin dazu eingerichtet sein, den Motor 4 zu steuern (z.B. diesen mit einer Solldrehzahl anzusteuern) und/oder eine Drehzahl des Motors 4 zu erfassen. Auch kann die Steuerung 16 dazu eingerichtet sein, die Ventilanordnungen und damit die hydraulischen Verbraucher zu steuern, z.B. basierend auf Bediensignalen, die durch eine Bedieneinrichtung 18 (etwa ein Joystick) erfasst und an die Steuerung übermittelt werden. Jeweilige Steuerleitungen und/oder Signalleitungen (zur Übermittlung von Steuersignalen bzw. Messdaten) sind in der Figur beispielhaft als gestrichelte Linien eingezeichnet. Die elektronische Steuerung 16 ist insbesondere dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsystems durchzuführen.An electronic controller 16 (processing unit) can be provided which is set up to control the hydraulic machines 2a, 2b, i.e. to control or regulate their displacement or swivel angle. The controller 16 can record sensor data from the first and second pressure sensors 8a, 8b and/or from the first and second displacement sensors 10a, 10b. The controller 16 can also be set up to control the motor 4 (e.g. to control it with a target speed) and/or to record a speed of the motor 4. The controller 16 can also be set up to control the valve arrangements and thus the hydraulic consumers, e.g. based on operating signals which are recorded by an operating device 18 (e.g. a joystick) and transmitted to the controller. The respective control lines and/or signal lines (for transmitting control signals or measurement data) are shown in the figure as dashed lines as an example. The electronic control 16 is particularly designed to carry out a method according to the invention for controlling a hydraulic drive system.

Die Steuerung der Hydraulikmaschinen 2a, 2b erfolgt unter Berücksichtigung von Sollvorgaben für die Hydraulikmaschinen, d.h. für jede Hydraulikmaschine wird eine Sollvorgabe bestimmt oder erfasst. Diese Bestimmung bzw. Erfassung kann durch die Steuerung 16, etwa basierend auf Bediensignalen, erfolgen. Sollvorgaben können z.B. Sollvolumenströme, Solldrehmomente, Solldrücke oder Ähnliches sein. Weiter kann die Steuerung der Hydraulikmaschinen 2a, 2b so erfolgen, dass der von jeder der Hydraulikmaschinen aufgenommene bzw. verbrauchte Anteil der Antriebsgröße jeweils möglichst einem bestimmten Wert entspricht, der als Antriebsgrößen-Stellwert bezeichnet wird. Die Hydraulikmaschinen werden also so verstellt bzw. gesteuert (etwa im Rahmen einer Regelung), dass die jeweiligen Antriebsgrößen-Stellwerte erreicht werden. Der tatsächlich aufgenommene Wert bzw. verbrauchte Anteil der Antriebsgröße, der als Antriebsgrößen-Istwert bezeichnet wird und der mittels der Messdaten des entsprechenden Drucksensors und/oder Verdrängungssensors bestimmt werden kann, kann vom Antriebsgrößen-Stellwert abweichen, z.B. in dynamischen Situationen oder wenn dieser nicht erreicht werden kann, etwa aufgrund einer Beschränkung der maximal möglichen Verdrängung und/oder des maximalen Ausgangsdrucks (z.B. Druckabschneidung einer Hydraulikmaschine).The hydraulic machines 2a, 2b are controlled taking into account target specifications for the hydraulic machines, i.e. a target specification is determined or recorded for each hydraulic machine. This determination or recording can be carried out by the controller 16, for example based on operating signals. Target specifications can be, for example, target volume flows, target torques, target pressures or similar. Furthermore, the hydraulic machines 2a, 2b can be controlled in such a way that the proportion of the drive variable taken up or consumed by each of the hydraulic machines corresponds as closely as possible to a specific value, which is referred to as the drive variable control value. The hydraulic machines are therefore adjusted or controlled (for example as part of a control system) in such a way that the respective drive variable control values are achieved. The actual recorded value or consumed portion of the drive variable, which is referred to as the actual drive variable value and which can be determined using the measurement data of the corresponding pressure sensor and/or displacement sensor, can deviate from the drive variable control value, e.g. in dynamic situations or if this cannot be achieved, for example due to a limitation of the maximum possible displacement and/or the maximum output pressure (e.g. pressure cut-off of a hydraulic machine).

In 1 sind beispielhaft zwei Hydraulikmaschinen 2a, 2b gezeigt, die gemeinsam durch den Motor 4 angetrieben werden. Im Allgemeinen können auch mehr als zwei Hydraulikmaschinen vorgesehen sein, die gemeinsam von einem Motor angetrieben werden, wobei jede Hydraulikmaschine entsprechende hydraulische Verbraucher mit Druckmittel versorgt (insbesondere über Ventilanordnungen).In 1 Two hydraulic machines 2a, 2b are shown as examples, which are jointly driven by the motor 4. In general, more than two hydraulic machines can be provided, which are jointly driven by a motor, with each hydraulic machine supplying corresponding hydraulic consumers with pressure medium (in particular via valve arrangements).

2 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, d.h. eines Verfahrens zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsystems, das einen Motor, der eine Antriebsgröße bereitstellt, und mehrere Hydraulikmaschinen aufweist, die durch den Motor mit der Antriebsgröße angetrieben werden (wie z.B. in 1 dargestellt). Die Antriebsgröße, die abhängig von der Drehzahl des Motors sein kann, kann z.B. ein Drehmoment oder eine Leistung sein, wobei in den nachfolgenden Formeln beispielhaft das Drehmoment verwendet wird. 2 shows a flow chart according to an embodiment of the invention, ie a method for controlling a hydraulic drive system comprising a motor providing a drive variable and a plurality of hydraulic machines driven by the motor with the drive variable (as eg in 1 The drive size, which depends on the speed of the engine can be, for example, a torque or a power, whereby the torque is used as an example in the following formulas.

Das Verfahren bzw. die Schritte des Verfahrens können insbesondere durch eine elektronische Steuerung des hydraulischen Antriebssystems durchgeführt werden.The method or the steps of the method can be carried out in particular by an electronic control of the hydraulic drive system.

In Schritt 110 wird für jede der Hydraulikmaschinen eine Sollvorgabe für die jeweilige Hydraulikmaschine erfasst oder bestimmt. Die Sollvorgabe kann z.B. ein Sollvolumenstrom, ein Solldrehmoment oder ein Solldruck sein. In den nachfolgenden Formeln wird beispielhaft der Sollvolumenstrom verwendet, der etwa aus Volumenstromanforderungen, die sich aus Bedienereingaben ergeben, bestimmt werden können.In step 110, a target specification for each of the hydraulic machines is recorded or determined. The target specification can be, for example, a target volume flow, a target torque or a target pressure. The following formulas use the target volume flow as an example, which can be determined from volume flow requirements resulting from operator inputs.

In Schritt 120 wird für jede der Hydraulikmaschinen ein Antriebsgrößen-Istwert bestimmt oder erfasst, der von der jeweiligen Hydraulikmaschine tatsächlich aufgenommen wird, d.h. der Anteil bzw. ein dem Anteil entsprechender Wert der Antriebsgröße, der von der jeweiligen Hydraulikmaschine tatsächlich zum jeweiligen Zeitpunkt der Bestimmung oder Erfassung aufgenommen wird. Dazu können insbesondere von Drucksensoren und Verdrängungssensoren gemessene Ausgangsdrücke bzw. Verdrängungen verwendet werden.In step 120, an actual drive variable value is determined or recorded for each of the hydraulic machines, which is actually recorded by the respective hydraulic machine, i.e. the proportion or a value corresponding to the proportion of the drive variable that is actually recorded by the respective hydraulic machine at the respective time of determination or recording. For this purpose, output pressures or displacements measured by pressure sensors and displacement sensors can be used in particular.

In Schritt 130 wird für jede Hydraulikmaschine ein sogenannter Antriebsgrößen-Grenzwert bestimmt, wobei die Sollvorgaben für die Hydraulikmaschinen berücksichtigt werden und die Bestimmung so erfolgt, dass die Summe aller Antriebsgrößen-Grenzwerte gleich oder kleiner einem Antriebsgrößen-Maximum ist. Der Antriebsgrößen-Grenzwert einer Hydraulikmaschine bezeichnet den maximalen Wert der Antriebsgröße, der dieser zugewiesen werden darf. Das Antriebsgrößen-Maximum kann als Wert der Antriebsgröße angesehen werden, der von den Hydraulikmaschinen insgesamt maximal verbraucht werden darf. Insbesondere können die Antriebsgrößen-Grenzwerte so bestimmt werden, dass die Verhältnisse jeweils zweier Antriebsgrößen-Grenzwerte (für verschiedene Hydraulikmaschinen) gleich den Verhältnissen der entsprechenden beiden Sollvorgaben sind. Für alle Paare von jeweils zwei Hydraulikmaschinen sollte gelten, dass das Verhältnis der Antriebsgrößen-Grenzwerte, die zu den Hydraulikmaschinen eines Paares korrespondieren, gleich ist dem Verhältnis der Sollvorgaben, die zu den Hydraulikmaschinen des Paares korrespondieren.In step 130, a so-called drive size limit value is determined for each hydraulic machine, taking into account the target specifications for the hydraulic machines and making the determination such that the sum of all drive size limit values is equal to or less than a drive size maximum. The drive size limit value of a hydraulic machine designates the maximum value of the drive size that can be assigned to it. The drive size maximum can be viewed as the value of the drive size that can be used by the hydraulic machines as a whole. In particular, the drive size limit values can be determined such that the ratios of two drive size limit values (for different hydraulic machines) are equal to the ratios of the corresponding two target specifications. For all pairs of two hydraulic machines, the ratio of the drive size limit values that correspond to the hydraulic machines in a pair should be equal to the ratio of the target specifications that correspond to the hydraulic machines in the pair.

Das Antriebsgrößen-Maximum kann ein Antriebsgrößen-Maximalwert des Motors, d.h. ein maximaler Wert der Antriebsgröße, der vom Motor bereitstellbar ist, sein, der z.B. von der Drehzahl des Motors abhängig ist. Der Antriebsgrößen-Maximalwert des Motors kann erfasst bzw. bestimmt werden. Z.B. kann der augenblickliche Antriebsgrößen-Maximalwert von einer Motorsteuerung an eine elektronische Steuerung, die ein erfindungsgemäßes Verfahren implementiert, übermittelt werden. Es können auch entsprechende Größen (z.B. Drehzahl des Motors) von einer elektronischen Steuerung, die ein erfindungsgemäßes Verfahren implementiert, erfasst werden, z.B. von einer Motorsteuerung übermittelt werden, und durch die elektronische Steuerung kann der augenblickliche Antriebsgrößen-Maximalwert daraus bestimmt werden (z.B. mittels eines Kennfeldes).The maximum drive variable can be a maximum drive variable value of the engine, i.e. a maximum value of the drive variable that can be provided by the engine, which is dependent on the speed of the engine, for example. The maximum drive variable value of the engine can be recorded or determined. For example, the current maximum drive variable value can be transmitted from an engine control to an electronic control that implements a method according to the invention. Corresponding variables (e.g. speed of the engine) can also be recorded by an electronic control that implements a method according to the invention, e.g. transmitted by an engine control, and the electronic control can determine the current maximum drive variable value from them (e.g. using a characteristic map).

Wenn festgestellt wird, z.B. während oder nach zumindest einmaliger Durchführung des Verfahrens, dass sich der Antriebsgrößen-Maximalwert des Motors ändert, kann vorgesehen sein, dass das Antriebsgrößen-Maximum entsprechend geändert wird (d.h. ein geändertes Antriebsgrößen-Maximum bestimmt wird) und dass das Verfahren mit dem geänderten Antriebsgrößen-Maximum wiederholt wird.If it is determined, e.g. during or after at least one execution of the method, that the maximum drive size value of the motor changes, it can be provided that the maximum drive size is changed accordingly (i.e. a changed maximum drive size is determined) and that the method is repeated with the changed maximum drive size.

Im Falle zweier Hydraulikmaschinen können die Antriebsgrößen-Grenzwerte die, die diese Bedingungen (einschließlich der Bedingung an das Verhältnis) erfüllen, z.B. berechnet werden durch: M l i m ,1 = M m a x Q d e m ,1 Q d e m ,1 + Q d e m ,2

Figure DE102023201817A1_0001
M l i m ,2 = M m a x Q d e m 2 Q d e m ,1 + Q d e m ,2
Figure DE102023201817A1_0002
In the case of two hydraulic machines, the drive size limits that satisfy these conditions (including the ratio condition) can be calculated, for example, by: M l i m ,1 = M m a x Q d e m ,1 Q d e m ,1 + Q d e m ,2
Figure DE102023201817A1_0001
M l i m ,2 = M m a x Q d e m 2 Q d e m ,1 + Q d e m ,2
Figure DE102023201817A1_0002

Dabei bezeichnet Mmax das Antriebsgrößen-Maximum (hier z.B. Drehmoment-Maximum) des Motors, Qdem,1 bezeichnet die Sollvorgabe (hier z.B. Sollvolumenstrom) der ersten Hydraulikmaschine, Qdem,2 bezeichnet die Sollvorgabe (hier z.B. Sollvolumenstrom) der zweiten Hydraulikmaschine, Mlim,1 bezeichnet den Antriebsgrößen-Grenzwert (hier z.B. Drehmoment-Grenzwert) der ersten Hydraulikmaschine und Mlim,2 bezeichnet den Antriebsgrößen-Grenzwert (hier z.B. Drehmoment-Grenzwert) der zweiten Hydraulikmaschine.Here, M max denotes the drive size maximum (here e.g. torque maximum) of the motor, Q dem,1 denotes the target value (here e.g. target volume flow) of the first hydraulic machine, Q dem,2 denotes the target value (here e.g. target volume flow) of the second hydraulic machine, M lim,1 denotes the drive size limit value (here e.g. torque limit value) of the first hydraulic machine and M lim,2 denotes the drive size limit value (here e.g. torque limit value) of the second hydraulic machine.

Entsprechend kann allgemein für jede der Hydraulikmaschinen der Antriebsgrößen-Grenzwert, so dass die obigen Bedingungen (einschließlich der Bedingung an die Verhältnisse) erfüllen sind, berechnet werden als Produkt des Antriebsgrößen-Maximums mit dem Quotienten aus der Sollvorgabe der jeweiligen Hydraulikmaschine und der Summe der Sollvorgaben für alle Hydraulikmaschinen.Accordingly, in general, for each of the hydraulic machines, the drive size limit value such that the above conditions (including the condition on the ratios) are met can be calculated as the product of the drive size maximum with the quotient of the target specification of the respective hydraulic machine and the sum of the target specifications for all hydraulic machines.

Bei der Bestimmung der Antriebsgrößen-Istwerte (Schritt 120) und/oder bei der Bestimmung der Antriebsgrößen-Grenzwerte (Schritt 130) können Wirkungsgrade der Hydraulikmaschinen berücksichtigt werden, die insbesondere von der Drehzahl und/oder der Verdrängung und/oder dem Ausgangsdruck der jeweiligen Hydraulikmaschine abhängig sind. Der Wirkungsgrad einer Hydraulikmaschine bezeichnet insbesondere, inwiefern die eingangsseitig aufgenommene Antriebsgröße (z.B. Drehmoment oder Leistung) von der Hydraulikmaschine in ausgangsseitige Größen umgesetzt wird (z.B. Ausgangsdruck mal Verdrängung oder Ausgangsdruck mal Volumenstrom). Der Wirkungsgrad ist vom Betriebspunkt der jeweiligen Hydraulikmaschine, der z.B. durch die Drehzahl und/oder die Verdrängung und/oder den Ausgangsdruck der jeweiligen Hydraulikmaschine charakterisiert ist, abhängig. Der Betriebspunkt, insbesondere die Drehzahl und/oder die Verdrängung und/oder der Ausgangsdruck, kann aus gemessenen oder erfassten Werten für Drehzahl und/oder Verdrängung und/oder Ausgangsdruck und/oder aus der Sollvorgabe bestimmt werden (zumindest teilweise). Die Wirkungsgrade können z.B. in Form von Kennfeldern in der elektronischen Steuerung gespeichert sein. Bei der Bestimmung des Antriebsgrößen-Grenzwerts kann beispielhaft für jede Hydraulikmaschine statt der Sollvorgabe der Quotient aus Sollvorgabe und Wirkungsgrad verwendet werden (bei entsprechender Definition der Wirkungsgrade).When determining the actual drive values (step 120) and/or when determining the Drive variable limit values (step 130) can take into account the efficiencies of the hydraulic machines, which depend in particular on the speed and/or the displacement and/or the output pressure of the respective hydraulic machine. The efficiency of a hydraulic machine refers in particular to the extent to which the drive variable received on the input side (e.g. torque or power) is converted by the hydraulic machine into output-side variables (e.g. output pressure times displacement or output pressure times volume flow). The efficiency depends on the operating point of the respective hydraulic machine, which is characterized, for example, by the speed and/or the displacement and/or the output pressure of the respective hydraulic machine. The operating point, in particular the speed and/or the displacement and/or the output pressure, can be determined (at least partially) from measured or recorded values for speed and/or displacement and/or output pressure and/or from the target specification. The efficiencies can be stored, for example, in the form of characteristic maps in the electronic control system. When determining the drive size limit value, the quotient of the target value and the efficiency can be used for each hydraulic machine instead of the target value (if the efficiencies are defined accordingly).

In Schritt 140 wird ein Antriebsgrößen-Bedarfswerts für jede der Hydraulikmaschinen aus dem Antriebsgrößen-Istwert und dem Antriebsgrößen-Grenzwert der jeweiligen Hydraulikmaschine bestimmt. Dabei wird der Antriebsgrößen-Bedarfswert jeder der Hydraulikmaschinen insbesondere als gleich dem Minimum Min(Mist,i; Mıim,i) aus dem Antriebsgrößen-Istwert und dem Antriebsgrößen-Grenzwert der jeweiligen Hydraulikmaschine bestimmt, d.h. als kleinerer des Antriebsgrößen-Istwerts und des Antriebsgrößen-Grenzwerts.In step 140, a drive size requirement value is determined for each of the hydraulic machines from the drive size actual value and the drive size limit value of the respective hydraulic machine. The drive size requirement value of each of the hydraulic machines is determined in particular as being equal to the minimum Min(M ist,i ; M ıim,i ) from the drive size actual value and the drive size limit value of the respective hydraulic machine, ie as the smaller of the drive size actual value and the drive size limit value.

Im Allgemeinen wird der Antriebsgrößen-Bedarfswert kleiner-gleich dem Antriebsgrößen-Grenzwert bestimmt und, wenn der Antriebsgrößen-Istwert kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, wird der Antriebsgrößen-Bedarfswert als kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert bestimmt. D.h. neben der Minimumbildung sind auch andere Funktionen denkbar, um den Antriebsgrößen-Bedarfswert zu bestimmen. Z.B. könnte, wenn der Antriebsgrößen-Istwert kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, ein Durchschnitt dieser Größen verwendet werden. In jedem Fall ist der Antriebsgrößen-Bedarfswert kleiner-gleich dem Antriebsgrößen-Grenzwert.In general, the drive size requirement value is determined to be less than or equal to the drive size limit value and, if the drive size actual value is less than the drive size limit value, the drive size requirement value is determined to be less than the drive size limit value. This means that in addition to the minimum calculation, other functions are also conceivable for determining the drive size requirement value. For example, if the drive size actual value is less than the drive size limit value, an average of these values could be used. In any case, the drive size requirement value is less than or equal to the drive size limit value.

In Schritt 150 wird für jede der Hydraulikmaschinen ein Antriebsgrößen-Stellwert bestimmt. Dabei wird für jede Hydraulikmaschine der dieser zugeordnete Antriebsgrößen-Stellwert als gleich oder kleiner als das Antriebsgrößen-Maximum minus die Antriebsgrößen-Bedarfswerte aller anderen Hydraulikmaschinen (bzw. als gleich dem Antriebsgrößen-Maximum minus die Summe der Antriebsgrößen-Bedarfswerte aller anderen Hydraulikmaschinen oder als kleiner diesem Wert) bestimmt.In step 150, a drive size control value is determined for each of the hydraulic machines. For each hydraulic machine, the drive size control value assigned to it is determined to be equal to or less than the drive size maximum minus the drive size requirement values of all other hydraulic machines (or equal to the drive size maximum minus the sum of the drive size requirement values of all other hydraulic machines or less than this value).

Insgesamt (Schritt 140 und Schritt 150) gilt im Fall von lediglich zwei Hydraulikmaschinen also insbesondere: M s e t ,1 = M m a x M i n ( M i s t ,2 ; M l i m ,2 )

Figure DE102023201817A1_0003
M s e t ,2 = M m a x M i n ( M i s t ,1 ; M l i m ,1 )
Figure DE102023201817A1_0004
Overall (step 140 and step 150), in the case of only two hydraulic machines, the following applies in particular: M s e t ,1 = M m a x M i n ( M i s t ,2 ; M l i m ,2 )
Figure DE102023201817A1_0003
M s e t ,2 = M m a x M i n ( M i s t ,1 ; M l i m ,1 )
Figure DE102023201817A1_0004

Dabei bezeichnet Mset,1 den Antriebsgrößen-Stellwert der ersten Hydraulikmaschine, Mset,2 bezeichnet den Antriebsgrößen-Stellwert der zweiten Hydraulikmaschine, Mist,1 bezeichnet den Antriebsgrößen-Istwert der ersten Hydraulikmaschine und Mist,2 bezeichnet den Antriebsgrößen-Istwert der zweiten Hydraulikmaschine. Liegt also der Antriebsgrößen-Istwert oder Antriebsgrößen-Bedarfswert einer der beiden Hydraulikmaschinen unter deren Antriebsgrößen-Grenzwert, d.h. wenn ein Anteil (freiwerdender Anteil) der Antriebsgröße, der dieser Hydraulikmaschine entsprechend dem Antriebsgrößen-Grenzwert zugeordnet ist, nicht von der Hydraulikmaschine genutzt wird, so wird der freiwerdende Anteil (Antriebsgrößen-Grenzwert minus Antriebsgrößen-Istwert dieser Hydraulikmaschine) der anderen Hydraulikmaschine zugewiesen, d.h. der Antriebsgrößen-Stellwert der anderen Hydraulikmaschine ist entsprechend größer. Der Fall, dass der Antriebsgrößen-Istwert unter dem Antriebsgrößen-Grenzwert liegt, kann z.B. auftreten, wenn eine anderweitige Limitierung der aufgenommenen Antriebsgröße der Hydraulikmaschine vorliegt, etwa wegen Druckabschneidung (interne Druckbegrenzung der Hydraulikmaschine) oder in dynamischen Situationen. Die betreffende Hydraulikmaschine kann daher auch als limitierte Hydraulikmaschine bezeichnet werden.Here, M set,1 denotes the drive variable set point of the first hydraulic machine, M set,2 denotes the drive variable set point of the second hydraulic machine, M ist,1 denotes the actual drive variable value of the first hydraulic machine and M ist,2 denotes the actual drive variable value of the second hydraulic machine. If the actual drive variable value or drive variable requirement value of one of the two hydraulic machines is below its drive variable limit value, i.e. if a portion (freed portion) of the drive variable that is assigned to this hydraulic machine according to the drive variable limit value is not used by the hydraulic machine, the freed portion (drive variable limit value minus actual drive variable value of this hydraulic machine) is assigned to the other hydraulic machine, i.e. the drive variable set point of the other hydraulic machine is correspondingly larger. The case that the actual drive size value is below the drive size limit value can occur, for example, if there is another limitation of the recorded drive size of the hydraulic machine, for example due to pressure cut-off (internal pressure limitation of the hydraulic machine) or in dynamic situations. The hydraulic machine in question can therefore also be referred to as a limited hydraulic machine.

Im Fall von mehr als zwei Hydraulikmaschinen kann eine geeignete Aufteilung des freiwerdenden Anteils (einer limitierten der Hydraulikmaschinen) auf die anderen Hydraulikmaschinen gewählt werden. Beispielsweise kann im Fall von mehr als zwei Hydraulikmaschinen, wenn (z.B. in Schritt 140 oder Schritt 150) festgestellt wird, dass für eine (limitierte) der Hydraulikmaschinen der dieser Hydraulikmaschine entsprechende Antriebsgrößen-Istwert oder Antriebsgrößen-Bedarfswert unter dem dieser Hydraulikmaschine entsprechenden Antriebsgrößen-Grenzwert liegt, wie folgt vorgegangen werden:

  • Der Antriebsgrößen-Stellwert für diese (limitierte) Hydraulikmaschine wird als gleich dem Antriebsgrößen-Istwert dieser Hydraulikmaschine bestimmt. Weiter wird ein angepasstes Antriebsgrößen-Maximum als gleich dem (aktuellen) Antriebsgrößen-Maximum minus der Differenz zwischen Antriebsgrößen-Grenzwert und Antriebsgrößen-Istwert dieser (limitierten) Hydraulikmaschine bestimmt. Anschließend werden die Schritte 130 bis 150 eingeschränkt auf die anderen Hydraulikmaschinen (d.h. die von der limitierten Hydraulikmaschine verschiedenen Hydraulikmaschinen) unter Verwendung des angepassten Antriebsgrößen-Maximums erneut durchgeführt.
In the case of more than two hydraulic machines, a suitable distribution of the released portion (of a limited hydraulic machine) to the other hydraulic machines can be selected. For example, in the case of more than two hydraulic machines, if it is determined (e.g. in step 140 or step 150) that for one (limited) hydraulic machine, the actual drive size value or drive size requirement value corresponding to this hydraulic machine is below the drive size limit value corresponding to this hydraulic machine, the following procedure can be followed:
  • The drive size control value for this (limited) hydraulic machine is determined to be equal to the drive size actual value of this hydraulic machine. Furthermore, an adjusted drive size maximum is determined to be equal to the (current) drive size maximum minus the difference between the drive size limit value and the drive size actual value of this (limited) hydraulic machine. Then, steps 130 to 150 are carried out again, restricted to the other hydraulic machines (ie the hydraulic machines other than the limited hydraulic machine), using the adjusted drive size maximum.

In Schritt 160 werden die Hydraulikmaschinen entsprechend den Antriebsgrößen-Stellwerten angesteuert.In step 160, the hydraulic machines are controlled according to the drive variable control values.

Die Schritte des Verfahrens können wiederholt bzw. fortlaufend durchgeführt werden, so dass die Antriebsgrößen-Stellwerte entsprechend geänderter Sollvorgaben und/oder geänderter Antriebsgrößen-Istwerte und/oder eines geänderten Antriebsgrößen-Maximums fortlaufend aktualisiert bzw. angepasst werden.The steps of the method can be carried out repeatedly or continuously so that the drive variable control values are continuously updated or adjusted according to changed target values and/or changed drive variable actual values and/or a changed drive variable maximum.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 4012117 A1 [0003]EP 4012117 A1 [0003]

Claims (14)

Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsystems, das einen Motor (4), der eine Antriebsgröße bereitstellt, und mehrere verstellbare Hydraulikmaschinen (2a, 2b) aufweist, die durch den Motor mit der Antriebsgröße angetrieben werden, umfassend: Erfassen oder Bestimmen (110) einer Sollvorgabe für jede der Hydraulikmaschinen; Erfassen oder Bestimmen (120) für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) eines Werts der Antriebsgröße, der von der jeweiligen Hydraulikmaschine aufgenommen wird, als Antriebsgrößen-Istwert; Bestimmen (130) für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) basierend auf den Sollvorgaben eines Werts der Antriebsgröße, der der jeweiligen Hydraulikmaschine höchstens zur Verfügung gestellt werden soll, als Antriebsgrößen-Grenzwert, so dass die Summe der Antriebsgrößen-Grenzwerte gleich oder kleiner einem Antriebsgrößen-Maximum ist, wobei das Antriebsgrößen-Maximum ein Wert der Antriebsgröße ist, die für die mehreren Hydraulikmaschinen maximal verfügbar ist; Bestimmen (140) eines Antriebsgrößen-Bedarfswerts für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) aus dem Antriebsgrößen-Istwert und dem Antriebsgrößen-Grenzwert der jeweiligen Hydraulikmaschine, wobei, wenn der Antriebsgrößen-Istwert kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, der Antriebsgrößen-Bedarfswert als kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert bestimmt wird; Bestimmen (150) eines Antriebsgrößen-Stellwerts für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) aus dem Antriebsgrößen-Maximum und den Antriebsgrößen-Bedarfswerten der jeweilig anderen Hydraulikmaschinen; und Ansteuern (160) der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) mit den Antriebsgrößen-Stellwerten.Method for controlling a hydraulic drive system having a motor (4) that provides a drive variable and a plurality of adjustable hydraulic machines (2a, 2b) that are driven by the motor with the drive variable, comprising: Detecting or determining (110) a target specification for each of the hydraulic machines; Detecting or determining (120) for each of the hydraulic machines (2a, 2b) a value of the drive variable that is received by the respective hydraulic machine as the actual drive variable value; Determining (130) for each of the hydraulic machines (2a, 2b) based on the target specifications a value of the drive variable that is to be made available to the respective hydraulic machine at most as a drive variable limit value, so that the sum of the drive variable limit values is equal to or less than a drive variable maximum, wherein the drive variable maximum is a value of the drive variable that is maximally available for the plurality of hydraulic machines; Determining (140) a drive size requirement value for each of the hydraulic machines (2a, 2b) from the drive size actual value and the drive size limit value of the respective hydraulic machine, wherein, if the drive size actual value is less than the drive size limit value, the drive size requirement value is determined to be less than the drive size limit value; Determining (150) a drive size control value for each of the hydraulic machines (2a, 2b) from the drive size maximum and the drive size requirement values of the respective other hydraulic machines; and Controlling (160) the hydraulic machines (2a, 2b) with the drive size control values. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für jede Hydraulikmaschine, wenn der Antriebsgrößen-Istwert nicht kleiner als der Antriebsgrößen-Grenzwert ist, der Antriebsgrößen-Bedarfswert als gleich dem Antriebsgrößen-Grenzwert bestimmt wird; und/oder wobei der Antriebsgrößen-Bedarfswert jeder Hydraulikmaschine (2a, 2b) als das Minimum aus dem Antriebsgrößen-Istwert und dem Antriebsgrößen-Grenzwert der jeweiligen Hydraulikmaschine bestimmt wird.Procedure according to Claim 1 , wherein for each hydraulic machine, if the actual drive size value is not less than the drive size limit value, the drive size requirement value is determined to be equal to the drive size limit value; and/or wherein the drive size requirement value of each hydraulic machine (2a, 2b) is determined to be the minimum of the actual drive size value and the drive size limit value of the respective hydraulic machine. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Antriebsgrößen-Grenzwerte so bestimmt werden, dass die Verhältnisse zwischen jeweils zwei Antriebsgrößen-Grenzwerten gleich den Verhältnissen zwischen den entsprechenden Sollvorgaben sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the drive variable limit values are determined such that the ratios between any two drive variable limit values are equal to the ratios between the corresponding target values. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Antriebsgrößen-Stellwert für jede der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) als gleich oder kleiner als das Antriebsgrößen-Maximum minus der Summe der Antriebsgrößen-Bedarfswerte der jeweilig anderen Hydraulikmaschinen bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the drive size control value for each of the hydraulic machines (2a, 2b) is determined to be equal to or less than the drive size maximum minus the sum of the drive size requirement values of the respective other hydraulic machines. Verfahren nach Anspruch 4, wobei im Fall von zwei Hydraulikmaschinen (2a, 2b) der Antriebsgrößen-Stellwert für jede der beiden Hydraulikmaschinen als gleich dem Antriebsgrößen-Maximum minus dem Antriebsgrößen-Bedarfswert der jeweilig anderen Hydraulikmaschine bestimmt wird.Procedure according to Claim 4 , wherein in the case of two hydraulic machines (2a, 2b) the drive size control value for each of the two hydraulic machines is determined as equal to the drive size maximum minus the drive size requirement value of the respective other hydraulic machine. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Antriebsgröße ein Antriebs-Drehmoment ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the drive variable is a drive torque. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sollvorgabe ein Sollvolumenstrom oder ein Solldrehmoment ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the target specification is a target volume flow or a target torque. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Antriebsgrößen-Maximum einem Antriebsgrößen-Maximalwert des Motors (4) entspricht, wobei der Antriebsgrößen-Maximalwert einen maximalen Wert der Antriebsgröße angibt, der von dem Motor bereitstellbar ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the drive variable maximum corresponds to a drive variable maximum value of the motor (4), wherein the drive variable maximum value indicates a maximum value of the drive variable that can be provided by the motor. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Antriebsgrößen-Maximalwert des Motors (4) erfasst oder bestimmt wird und, wenn festgestellt wird, dass sich der Antriebsgrößen-Maximalwert des Motors geändert hat oder sich ändert, der Antriebsgrößen-Maximum entsprechend geändert wird und das Verfahren unter Verwendung des geänderten Antriebsgrößen-Maximums erneut durchgeführt wird.Procedure according to Claim 8 , wherein the maximum drive size value of the motor (4) is detected or determined and, if it is determined that the maximum drive size value of the motor has changed or is changing, the maximum drive size is changed accordingly and the method is carried out again using the changed maximum drive size. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei der Bestimmung der Antriebsgrößen-Istwerte und/oder bei der Bestimmung der Antriebsgrößen-Grenzwerte Wirkungsgrade der Hydraulikmaschinen (2a, 2b) berücksichtigt werden, die vom Betriebspunkt, insbesondere von der Drehzahl und/oder der Verdrängung und/oder dem Ausgangsdruck, der jeweiligen Hydraulikmaschine abhängig sind.Method according to one of the preceding claims, wherein when determining the actual drive variable values and/or when determining the drive variable limit values, efficiencies of the hydraulic machines (2a, 2b) are taken into account, which are dependent on the operating point, in particular on the speed and/or the displacement and/or the output pressure, of the respective hydraulic machine. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Falle von mehr als zwei Hydraulikmaschinen, wenn, insbesondere beim Bestimmen des Antriebsgrößen-Bedarfswerts, für eine limitierte Hydraulikmaschine der mehreren Hydraulikmaschinen festgestellt wird, dass ihr Antriebsgrößen-Istwert unter ihrem Antriebsgrößen-Grenzwert liegt, für die limitierte Hydraulikmaschine der Antriebsgrößen-Stellwert als gleich dem Antriebsgrößen-Istwert dieser Hydraulikmaschine bestimmt wird; ein angepasstes Antriebsgrößen-Maximum als Antriebsgrößen-Maximum minus Differenz zwischen Antriebsgrößen-Grenzwert und Antriebsgrößen-Istwert der limitierten Hydraulikmaschine bestimmt wird; und das Verfahren, insbesondere das Bestimmen von Antriebsgrößen-Grenzwerten und das Bestimmen von Antriebsgrößen-Bedarfswerten, eingeschränkt auf die von der limitierten Hydraulikmaschine verschiedenen der mehreren Hydraulikmaschinen unter Verwendung des angepassten Antriebsgrößen-Maximums erneut durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in the case of more than two hydraulic machines, if, in particular when determining the drive size requirement value, it is determined for a limited hydraulic machine of the plurality of hydraulic machines that its drive size actual value is below its drive size limit value, the drive size control value for the limited hydraulic machine is determined to be equal to the drive size actual value of this hydraulic machine; an adjusted drive size maximum as the drive size maximum minus the difference between drive size limit value and drive size actual value of the limited hydraulic machine are determined; and the method, in particular the determination of drive size limit values and the determination of drive size requirement values, is carried out again restricted to those of the plurality of hydraulic machines other than the limited hydraulic machine using the adjusted drive size maximum. Recheneinheit (160) umfassend einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ausführt.Computing unit (160) comprising a processor configured to carry out the method according to any one of the preceding claims. Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 1 bis 11 auszuführen.Computer program comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to Claim 1 until 11 to execute. Computerlesbarer Datenträger, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.Computer-readable data carrier on which the computer program is Claim 13 is stored.
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