移動工作機控制結構、移動工作機及具有控制結構的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于一移動工作機的控制結構。該控制結構具有消耗器能量協調器，所述消耗器能量協調器分別配設有用于至少一個消耗器的至少一個控制裝置。由一相應的消耗器能量協調器借助于配屬于該消耗器能量協調器的一個或多個控制裝置的額定值獲知一用于一個或多個由所述控制裝置控制的消耗器的功率需求。然后，經由一總能量協調器從由所述消耗器能量協調器所獲知的功率需求中獲知一總功率需求。然后，所述總能量協調器將所提供的功率分配到所述消耗器能量協調器上，所述消耗器能量協調器又將所述功率分配到所述控制裝置或者說所述消耗器上。
【專利說明】移動工作機控制結構、移動工作機及具有控制結構的方法

【技術領域】
[0001]本發明從一種用于移動工作機的控制結構出發。此外，本發明從一種具有這種控制結構的移動工作機以及一種具有這種控制結構的方法出發。

【背景技術】
[0002]從現有技術中已知了用于轎車(PKW)和貨車(LKW)的控制結構或者說能量管理策略。它們基于的是，所述Pkw或Lkw的行駛驅動裝置表現為一主要的功率消耗器。因此，這種能量管理策略具有所謂的動力總成調節器，其調節所述車輛驅動裝置的具有或不具有額外的混合化(Hybridisierung)的動力傳動系。除了所述動力傳動系之外的輔助消耗器通常是一發電機和一用于空調設備的壓縮機。它們通常具有一低于5KW的最大功率且因此需要一內燃機功率的小于5%，當假設該內燃機功率為100KW時。因此，這種能量管理策略集中于所述動力傳動系包括其混合部件的優化。
[0003]相反，在移動工作機中，可以根據工作情況的不同，例如所述行駛驅動裝置，一動力輸出軸或者說一輔助從動裝置或一用于一工作臂或用于一工作功能、例如脫粒或粉碎的工作液壓系統，需要所述內燃機功率的最大部分。例如在具有打包高壓擠壓機的拖拉機的情況下，在擠壓時，所述內燃機功率的直至90%經由所述動力輸出軸被輸出到所述打包高壓擠壓機上。剩余的內燃機功率用于所述行駛驅動裝置以及用于輔助機組。在這種工作情形中，在功率不足的情況下所述擠壓是優選的，因為一“停止的”擠壓容易導致阻塞。此外，例如重要的是，在用于犁田的拖拉機中，一用于犁田的工作液壓系統足以利用內燃機功率來供給，因為經由其調節犁深度且因此調節從動功率。此外，在移動工作機中也可以是如下工作情形，其中，所述行駛驅動裝置是優選的。此外，例如在一以挖掘機為形式的移動工作機的情況下，在挖掘時所述內燃機功率的最大部分由工作臂的工作液壓系統來轉換，其中，所述挖掘機額外地可經由其行駛驅動裝置來行駛，當然利用很小的速度。針對所述挖掘機、尤其一移動挖掘機的更高的速度，設置專門的行駛模式，在所述行駛模式中限制了所述工作臂的功能。
[0004]因此，針對所述移動工作機僅有條件地適用針對Pkw和Lkw的為所述行駛驅動裝置所設計的能量管理策略。如果作為輔助消耗器例如使用所述工作液壓系統和/或所述動力輸出軸，則這在該能量管理策略的情況下導致了復雜的特殊構造，或者所述輔助消耗器無法根據需要地使用。
[0005]此外，例如從DE 197 09 317 B4中公開了一種用于車輛的控制結構，其具有協調器，其管理并且分配能量源和消耗器之間的功率。
[0006]出版物DE 198 57 916 A1公開了一種其它的用于消耗器的控制結構。其具有一上級的消耗器管理機構，該消耗器管理機構由所述消耗器獲知功率需求。經由一調節器來檢測所獲知的功率需求并且相應地由能量源來提供。之后，經由所述消耗器管理機構利用所述消耗器所需的功率來操控所述消耗器。


【發明內容】

[0007]與此相反，本發明的任務在于，提出一種靈活的且簡單設計的用于一移動工作機的控制結構。本發明的另一個任務在于，提出一種具有這種控制結構的移動工作機以及一種具有這種控制結構的方法。
[0008]關于所述控制結構方面的任務根據權利要求1的特征解決，關于所述移動工作機方面的任務根據權利要求14的特征解決，以及關于所述方法方面的任務根據權利要求15的特征解決。
[0009]本發明的其它有利的改進方案是其它的從屬權利要求的主題。
[0010]根據本發明設置一種用于一移動工作機的控制結構。該控制結構具有消耗器能量協調器，它們分別配設有一針對至少一個消耗器的控制裝置或者說管理機構或者說管理組件。一相應的消耗器能量協調器借助于配屬于該消耗器能量協調器的控制裝置的額定值，獲知一針對一個或多個由所述控制裝置控制的消耗器的功率需求。此外，設置一總能量協調器，其與所述消耗器能量協調器通訊并且從由所述消耗器能量協調器所獲知的功率需求中確定一總功率需求。之后，利用所述總能量協調器將可供使用的功率分配到所述消耗器能量協調器上。
[0011]該解決方案具有如下優點，即提出了一種針對一能量管理或者說一能量協調的通用的控制結構。在此情況下，所述消耗器能量協調器形成了一能量協調平面并且所述總能量協調器形成一其它的上級的能量協調平面。因此，利用根據本發明的控制結構將所述消耗器的功能上的控制裝置與所述能量管理機構分開。由一操作人員或者說由一控制裝置獲得針對所述消耗器的功能的額定值，每個消耗器因此具有一消耗器能量協調器和與其分開的控制裝置，所述控制裝置基于所述一個或多個額定值控制或者說調節所述消耗器的功倉泛。
[0012]此外有利的是，所述消耗器能量協調器可以與配屬于它們的控制裝置或者說與配屬于它們的消耗器進行匹配，并且針對所述總能量協調器無需進行匹配。因此，一相應的消耗器能量協調器可以利用配屬于其的控制裝置或者配屬于其的消耗器的物理參量進行工作。因此，所述消耗器能量協調器理解為模塊或方塊的類型，它們與其控制裝置或者說與其消耗器進行匹配，而不必進行所述總能量協調器與不同的控制裝置或者說不同的消耗器的匹配。因此產生了一種用于移動工作機的統一的系統結構。
[0013]移動工作機例如涉及拖拉機、聯合收割機、液壓挖掘機、輪式裝載機、翻斗料車、具有液壓裝載起重機的貨車或涉及市政車輛。
[0014]有利的是設置一種用于一工作液壓系統的消耗器能量協調器，該工作液壓系統通常需要所述移動工作機的內燃機的功率的至少40% (常常大于90%)。所述消耗器能量協調器借助于所述工作液壓系統的壓力和體積流來獲知所述工作液壓系統的功率需求。在此情況下，所述消耗器能量調節器可以從所述工作液壓系統獲得所述壓力和所述體積流的需求。因此，具有最大不同的工作液壓系統的移動工作機可以簡單地經由所述消耗器能量協調器與所述移動工作機的總能量協調器通訊，其方式為，向所述消耗器能量協調器簡單地傳輸所述壓力和所述體積流的需求。因此，其余的消耗器能量協調器或者說所述總能量協調器完全地與所述工作液壓系統的相應的設計無關。
[0015]優選所述工作液壓系統的功率需求由所述消耗器能量協調器作為至少一個液壓泵的轉矩和/或轉速(泵軸上的功率)傳輸到所述總能量協調器上。
[0016]此外，所述移動工作機可以具有一針對一動力輸出軸或者說一輔助從動裝置的消耗器能量協調器。在農業的拖拉機中，一動力輸出軸例如用于驅動最大不同的懸掛式設備。附加地或替選地，一消耗器能量協調器可以設置用于一高伏車載電網和/或一低伏車載電網。在一車載電網上可以聯接最大不同的電消耗器，例如啟動器馬達、玻璃清洗器、馬達控制裝置或車輛發光裝置。附加地或替選地，可以設置一針對一動力傳動系的消耗器能量協調器。
[0017]由所述消耗器能量協調器可以針對所述動力傳動系傳輸以轉矩和/或轉速為形式的功率需求到所述總能量協調器上。該總能量協調器又可以將一傳動比預設值傳輸到所述消耗器能量協調器上。
[0018]針對所述動力輸出軸的消耗器能量協調器可以傳輸以轉矩和/或轉速為形式的功率需求到所述總能量協調器上。該總能量協調器又可以將一針對所述動力輸出軸的變速器的傳動比關系傳輸給所述消耗器能量協調器。
[0019]有利地根據所述總功率需求控制至少一個針對所述消耗器的能量源。作為能量源例如設置一內燃機和/或一電動機。在此情況下，相應的能量源可以具有一控制裝置或者說一管理機構，經由其，所述能量源與所述總能量協調器通訊。內燃機優選涉及柴油機。
[0020]此外，可以設置一發電機，其由所述內燃機驅動，用以例如對一電存儲器進行充電和/或將電能饋入到所述車載電網中。
[0021]針對所述工作液壓系統可以設置至少一個液壓泵，所述液壓泵由所述能量源、尤其由所述內燃機來驅動。
[0022]所述移動工作機的行駛驅動裝置優選具有車輪或鏈條。它們能夠可選地經由一變速器由所述內燃機驅動，或經由由所述液壓泵驅動的液壓馬達來驅動。必要時它們可以由一電動機作為并聯混合動力驅動裝置或串聯混合動力驅動裝置來運行。
[0023]所述工作液壓系統具有至少一個液壓致動器，該液壓致動器例如涉及一液壓缸或一液壓馬達。該液壓致動器可以由所述液壓泵驅動。這樣，所述液壓致動器可以例如作為挖掘機臂、作為翻斗料車的翻斗、作為輪式裝載機的挖斗、作為裝載起重機、作為拖拉機中的或用于抬起工作設備、例如犁或收割機的升降機構來使用。
[0024]此外，可以設置一液壓存儲器，利用該液壓存儲器可以釋放壓力劑，用于驅動所述液壓行駛驅動裝置或用于驅動所述工作液壓系統。
[0025]在本發明的其它設計中，所述一個或多個能量源在其消耗最佳的運行點方面被控制，尤其當所述總功率需求小于所提供的總功率時。在此情況下，所述總能量協調器可以獲知一消耗最佳的轉速和/或所述能量源的其它可選的參數。因此可以以如下方式利用來自最大不同的能量源的功率，使得所述移動工作機在其最佳的、尤其消耗最佳的運行點中使用。此外，一相應的的消耗器能量協調器以如下方式分配提供給該消耗器能量協調器的功率，使得配屬于該消耗器能量協調器的消耗器在該消耗器的最佳的運行點中使用。因此，所述工作機和/或所述消耗器被消耗最佳地和/或效率最佳的運行。因此，相應的消耗器能量協調器負責一針對所述消耗器在其最佳的運行點中的使用。因此，可以簡單地實現所述移動工作機在總車輛平面以及在總線系統平面上的尤其消耗最佳的運行。
[0026]此外，優選的可以是，所述總能量協調器給予針對所述消耗器能量協調器所提供的功率優先權，尤其如果所述總功率需求大于所提供的總功率時。在此所述優先權給予優選以如下方式進行，即所述消耗器能量協調器針對安全相關的消耗器、例如針對制動器和轉向機構獲得足夠的功率。有利的是，當一相應的的消耗器能量協調器給予提供給該消耗器能量協調器的針對配屬于該消耗器能量協調器的消耗器的功率優先權。因此，所述消耗器的優先權給予簡單地通過相應的消耗器能量協調器進行。如果所述總功率需求大于所提供的總功率，則例如在一驅動一高壓打包機的拖拉機的情況下，所述動力輸出軸相對于行駛驅動裝置被給予優先權，由此所述拖拉機先保持不動，所述動力輸出軸后被調小。
[0027]所述消耗器在其最佳的運行點中的控制，以及所述消耗器經由所述消耗器能量協調器的優先權給予尤其在所述工作液壓系統的情況下特別有利。因此通過本發明不再需要所述總能量協調器匹配所述工作液壓系統的復雜結構，用以進行剛剛所述的控制和優先權給予，而是僅須匹配所述消耗器能量協調器。
[0028]在本發明的其它設計中，一相應的消耗器能量協調器與所述總能量協調器經由一統一的接口連接。由此可以以簡單的方式使用所述控制結構用于最大不同的移動工作機。
[0029]如前面已經闡述，一相應的的控制裝置基于所述一個或多個由其檢測到的一個或多個額定值來控制一個或多個配屬于其的消耗器。
[0030]所述總能量協調器可以例如獲知關于所述內燃機的曲軸的總的所需的功率。此夕卜，所述總能量協調器優選不僅獲知所述總功率需求，而且也獲知可供使用的總功率。
[0031]在本發明的其它設計中，由所述總能量協調器和/或由至少一個消耗器能量協調器獲知一功率預存。該功率預存可以用于一液壓制動器或一液壓轉向機構的操作，用于車載電網、用于變速器或壓縮空氣制動器。
[0032]此外可以考慮，所述總能量協調器與一液壓存儲器的加壓調節器和/或一低伏蓄電池的充電調節器和/或一高伏蓄電池的充電調節器通訊，用以在功率分配的情況下考慮它們。
[0033]針對所述工作液壓系統的額定值可以例如由一人機界面和/或由一重疊的控制裝置(例如精細農作)來預設。
[0034]根據本發明，設置一具有根據本發明的控制結構的移動工作機，其包括:
-一內燃機，其功率可由所述總能量協調器確定，
-至少一個由所述內燃機驅動的所述工作液壓系統的液壓泵，
-一行駛驅動裝置，
-至少一個車載電網，
-一由所述內燃機驅動的發電機，用于對一能量存儲器進行充電并且用于供給能量到所述車載電網中，以及
-至少一個能由所述液壓泵驅動的液壓的致動器。
[0035]此外，所述移動工作機可以具有所述動力輸出軸。所述行駛驅動裝置例如可經由一變速器由一內燃機和/或由至少一個液壓馬達和/或由一電動機來驅動。所述液壓馬達可以至少具有一液壓泵。
[0036]此外，所述工作機可以具有一尤其可由所述液壓泵加壓的液壓存儲器。由該液壓存儲器可以釋放壓力劑，用于驅動所述液壓行駛驅動裝置或用于驅動所述工作液壓系統。
[0037]針對所述行駛驅動裝置同樣可以設置一消耗器能量協調器。
[0038]根據本發明，規定一種具有一根據本發明的控制結構的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]下面參照附圖詳細闡述本發明的優選的實施方式。其中:
圖1示出了一根據本發明的控制結構的方塊圖，
圖2示出了所述控制結構的總能量協調器的方塊圖，
圖3在一方塊圖中示出了一用于一工作液壓系統的消耗器能量協調器，
圖4在一方塊圖中示出了一用于一車載電網的消耗器能量協調器，
圖5在一方塊圖中示出了用于一其它的車載電網、例如用于一高伏車載電網的消耗器能量協調器，
圖6在一方塊圖中示出了一用于一動力輸出軸的消耗器能量協調器，
圖7在一方塊圖中示出了一用于一動力傳動系的消耗器能量協調器。

【具體實施方式】
[0040]根據圖1示出了一種根據本發明的用于一移動工作機的控制結構(Steuerungsstruktur) 1。該控制結構具有一總能量協調器(Gesamtenergiekoordinator)2，該總能量協調器的下級是多個消耗器協調器4至12。所述消耗器協調器4至12涉及能量協調器。
[0041]消耗器協調器4設置用于一工作液壓系統。在此情況下，該消耗器協調器與所述工作液壓系統的管理機構或者說控制裝置14通訊。該管理機構或者控制裝置具有額定值16作為輸入參量，其中，所述額定值涉及體積流和/或壓力。所述控制裝置14輸出側地具有一用于消耗器或者說部件的操控18。從所述額定值16中由所述控制裝置14獲知所需的體積流和壓力，所述體積流和壓力經由一接口 20報告給用于所述工作液壓系統的消耗器能量協調器4。該消耗器能量協調器又從所述體積流和壓力中獲知一功率需求并且將該功率需求經由一接口 22傳輸給所述總能量協調器2。
[0042]消耗器能量協調器6設置用于一動力輸出軸。在此情況下，該消耗器能量協調器6配設有一用于所述動力輸出軸的管理機構或者說控制裝置24。該管理機構或者說控制裝置同樣具有額定值16、例如轉速作為輸入值，并且輸出側地具有用于所述動力輸出軸的操控18，例如一傳動比。經由一接口 26，所述動力輸出軸的控制裝置24與所述消耗器能量協調器6連接，該消耗器能量協調器又經由一接口 28與所述總能量協調器2連接。
[0043]消耗器能量協調器8設置用于一動力傳動系。在此情況下，該消耗器能量協調器配設有所述動力傳動系的一管理機構或者說控制裝置30。該管理機構或者說控制裝置具有額定值16作為輸入參量并且具有用于所述動力傳動系的操控18作為輸出。所述控制裝置30在此經由一接口 32與所述消耗器能量協調器8連接。該消耗器能量協調器又經由一接口 34與所述總能量協調器2連接。
[0044]消耗器能量協調器10設置用于一低伏車載電網(NV車載電網)。在此情況下，該消耗器能量協調器配設有一用于低伏消耗器的管理機構或者說控制裝置36，該管理機構或者說控制裝置具有額定值16、例如功率作為輸入參量并且具有所述操控18作為輸出。所述控制裝置36經由一接口 38與所述消耗器能量協調器10連接，該消耗器能量協調器又經由一接口 40與所述總能量協調器2連接。
[0045]此外，消耗器能量協調器12配屬于一高伏車載電網(HV車載電網)。所述消耗器能量協調器12在此情況下與一用于所述高伏消耗器的管理機構或者說控制裝置42配合作用。該管理機構或者說控制裝置42輸入側地具有額定值16、例如功率，并且輸出側地具有所述操控18，利用該操控來控制所述消耗器。經由一接口 44，所述控制裝置42與所述消耗器能量協調器12連接。該消耗器能量協調器又經由一接口 46與所述總能量協調器2連接。
[0046]此外，所述總能量協調器2直接經由一接口 48與一用于一內燃機的管理機構或者說控制裝置連接。該管理機構或者說控制裝置輸出側地具有一操控18，經由該操控來操控聯接到所述控制裝置50上的消耗器，即尤其所述內燃機。
[0047]此外，所述總能量協調器2直接經由一接口 52與一用于一電動機的管理機構或者說控制裝置54連接。該管理機構或者說控制裝置54輸出側地具有一用于聯接到該控制裝置54上的消耗器、即用于至少一個電動機的操控18。
[0048]圖1中的框架56表明，在能量管理機構以外設置一用于消耗器的功能性的控制裝置，其原則上負責轉換駕駛員要求。例如用于所述工作液壓系統的控制裝置14獲得一人機界面或一疊加的控制裝置的額定值，并且從所述額定值中計算所需的體積流和壓力，之后所述體積流和壓力被報告到上級的消耗器能量協調器4處。該消耗器能量協調器從所述體積流和壓力中獲知在一個泵軸或者說在多個泵軸上所需的功率，并且將該功率報告給所述總能量協調器2。其它的消耗器協調器6至12同樣報告為了轉換所述額定值所需的功率需求。之后，所述總能量協調器2從所述功率需求中計算一總功率需求、尤其關于所述內燃機的曲軸方面的總功率需求。
[0049]如果所提供的功率超過了所述總功率需求，則所述總協調器2的運行策略(Betriebsstrategie)獲知一消耗最佳的轉速或者說該系統的用于提供所需的功率需求的其它的可選的參數。此外，通過所述總能量協調器2的運行策略，能夠實現所需的總功率需求與不同的源、例如內燃機和/或具有存儲器的電驅動裝置的消耗最佳的關聯(Bezug)。為此，其規定額定預設值到所述內燃機的控制裝置50上并且用于所述電動機的控制裝置54。其它的消耗器能量協調器4至12本身又可以規定配屬于它們的消耗器的最佳的運行點。因此，該移動工作機的消耗最佳的運行在總車輛平面上并且也在總線系統平面上進行。
[0050]如果所述總功率需求大于所提供的功率，則所述總能量協調器2執行下級的消耗器能量協調器4至12的相應的優先權給予(Pr1risierung)。
[0051]根據圖2展示了所述總能量協調器2的一種示例性的實施方式。在此情況下，經由一方塊56進行一關于所述內燃機的曲軸方面的總功率需求的獲知。作為輸入參量，該方塊56具有例如一空調設備的功率需求58a，和/或一以工作機的輪子的從動力矩為形式的功率需求58b，和/或一以所述動力輸出軸的轉矩為形式的功率需求58c，和/或一以電功率為形式的功率需求58d,和/或一以用于一懸掛式設備(Anbausgerjits)的插座的功率為形式的功率需求58e，和/或一以用于所述工作液壓系統的功率為形式的功率需求58f。作為其它的輸入參量，所述方塊56具有所述工作機的速度實際值60，以及所述內燃機和/或所述電動機和/或所述動力輸出軸的轉速62。所述功率需求58a至58f主要由所述消耗器能量協調器4至12傳輸給所述總能量協調器2。經由一連接裝置64，所述方塊56將所述總功率需求傳輸到一方塊66,該方塊表現為一運行策略(混合策略/換擋策略)。該方塊同樣具有所述轉速62和所述速度實際值60作為輸入參量。此外，該方塊經由所述連接裝置68獲得方塊70的預存的(reservierte)功率。該方塊70在此用于獲知一用于所述工作液壓裝置(制動器/轉向機構)和/或用于一車載電網(12伏車載電網)和/或用于一變速器和/或用于一壓縮空氣制動器的功率預存。此外，該功率預存經由一連接裝置72傳輸給一方塊74，該方塊用于獲知可供使用的功率。該方塊輸入側地獲得一壓力存儲器的功率極值76，和/或一蓄電池的功率極值78，和/或所述內燃機、電動機和/或混合動力馬達80的可能的轉矩。此外，該方塊具有速度實際值60作為輸入參量。由方塊74所獲知的可供使用的功率經由一連接裝置82傳輸給具有所述運行策略的方塊66。作為其它的輸入參量，該方塊66具有一經由所述連接裝置84的一壓力存儲器(液壓存儲器)的壓力加載需求，和/或一經由所述連接裝置86的一低伏蓄電池的充電需求，和/或一經由所述連接裝置88的一高伏蓄電池的充電需求。在此，所述連接裝置84將所述方塊66與一方塊90連接起來，該方塊設置一用于所述液壓存儲器的壓力加載調節器。經由所述連接裝置86，所述方塊66與一方塊92連接，該方塊具有一用于所述低伏蓄電池的充電調節器。用于所述高伏蓄電池的充電調節器通過所述方塊94示出，該方塊經由所述連接裝置88與所述方塊66連接。所述方塊90、即所述液壓存儲器的壓力加載調節器具有所述裝載狀態或者說壓力加載狀態(LadeZUStand)96作為輸入參量。所述方塊92、即所述低伏蓄電池的充電調節器具有所述低伏蓄電池的裝載狀態或者說充電狀態(Ladezustand) 98作為輸入參量,并且用于所述高伏蓄電池的充電調節器、或者說所述方塊94，具有所述高伏蓄電池的裝載狀態或者說充電狀態100作為輸入參量。一其它的針對所述方塊66的運行策略的輸入參量可以是一行駛模式預設值102。所述功率需求58a至58f除了傳輸給所述方塊58之外還傳輸給所述方塊66且因此傳輸給所述運行策略。
[0052]在具有方塊66的運行策略的情況下輸出側地設置額定參量。作為額定參量，規定一針對內燃機的額定轉速104或者說額定轉矩，和/或一針對電動機的額定轉矩106，和/或一針對混合動力馬達的額定轉矩108，和/或一針對變速器110的額定傳動比，和/或一針對所述動力輸出軸的額定傳動比112，和/或一針對DC/DC轉換器和/或發電機114的額定功率。因此，利用這些額定參量尤其控制所述能量源。
[0053]所述總能量協調器2的一其它的方塊116用于獲知一相應的消耗器的允許的最大功率或者說在不足夠的功率的情況下所述消耗器的優先權給予。作為針對方塊116的輸入參量，規定功率需求58a至58f。一其它的輸入參量表現為具有所述連接裝置82的可供使用的功率。此外，利用所述連接裝置118向方塊116傳輸單個的總線系統的預存的功率。在方塊116的輸出側，規定了分配給所述消耗器的功率，所述功率被傳輸給所述消耗器能量協調器4至12。所述功率例如是針對一空調設備的最大功率120、一針對所述工作液壓系統的最大功率122、一針對所述高伏消耗器的最大功率124和一針對所述低伏消耗器的最大功率126。
[0054]根據圖3示例性示出了針對所述工作液壓系統的消耗器能量協調器4。在此情況下，該消耗器能量協調器針對兩個液壓回路使用。經由方塊128獲知第一液壓回路的所需的體積流，并且經由方塊130獲知第二液壓回路的所需的體積流。作為輸入參量，方塊128具有所述第一液壓回路的體積流額定值132a至132d。方塊130具有第二液壓回路的體積流值134a至134d作為輸入參量。此外，向兩個方塊128和130報告可能的超載136a至136d作為其它的輸入參量。之后，所獲知的所述方塊128和130的體積流額定值經由一連接裝置138或者說140報告到一方塊142處，該方塊用作所述液壓回路的連接裝置并且規定所述連接裝置的操控144作為輸出。作為所述方塊142的其它的輸出參量，規定一泵同步化(壓力)，其經由所述連接裝置146報告給所述方塊148和150。之后，在方塊148中獲知第一液壓泵的所需的壓力并且在方塊150中獲知第二液壓泵的所需的壓力。作為針對方塊148和150的其它的輸入參量，設置所述超載136a至136d和壓力實際值152a至152d。在方塊148中獲知的壓力經由一連接裝置152向方塊154傳輸，并且在方塊150中獲知的壓力經由一連接裝置156同樣傳輸給方塊154。方塊154獲得經由所述連接裝置138和140的所述液壓回路的體積流額定值作為其它的輸入參量，該方塊獲知所述液壓泵的額定功率需求。從該額定功率需求中獲得了針對所述液壓泵所需的驅動功率或者說所需的轉矩或者說所需的轉速(可發出的泵功率)，所述驅動功率或者說轉速經由出口 158輸送給所述總能量協調器2。所述消耗器能量協調器4經由輸入或者說入口 160從所述總能量協調器4獲得針對所述液壓泵所提供的驅動功率或者說轉矩或者說轉速，所述驅動功率或者說轉矩或者說轉速被輸送給所述消耗器能量協調器4的方塊162。該消耗器能量協調器規定所述液壓泵的功率極限并且輸入側地經由所述連接裝置152和156具有所需的泵壓力。方塊162的輸出側規定針對所述液壓泵的最大的功率164、166。經由所述消耗器能量協調器4的方塊168，規定可供使用的體積流到所述消耗器上的分配，其中，考慮安全相關的消耗器，例如轉向機構或掛車制動器。作為針對方塊168的輸入參量，規定所述液壓泵的體積流實際值170、172。一其它的輸入參量是一運行模式174的參數。此外，向方塊168輸送體積流額定值176a。此外，作為輸入參量，規定一運行模式預設值178和過渡邊緣條件180。作為輸出參量，方塊168具有針對所述消耗器的最大的體積流182a至182d。
[0055]根據圖4的針對所述低伏車載電網的消耗器能量協調器10在方塊184中規定一消耗器需求的獲知。作為針對方塊184的輸入參量，規定功率186a至186c。方塊184的輸出規定一功率需求188，其中，該功率需求涉及12伏功率要求。所述功率需求被傳輸到所述總能量協調器2上。所述消耗器能量協調器10的方塊190用于獲知可分配的功率。在此情況下，一功率192 (可供使用的低伏消耗器功率)用作輸入參量。此外，由一方塊194經由一連接裝置196向方塊190傳輸一針對安全功能的預存。作為輸出參量，方塊190具有所獲知的可分配的功率，其經由一連接裝置198報告給一方塊200。該方塊用于到所述消耗器上的功率分配，并且作為其它的輸入參量具有所述功率186a至186c以及經由所述連接裝置196的所述方塊194的針對安全功能的預存。作為方塊200的輸出參量，規定針對所述消耗器的可供使用的功率202a至202c。所述消耗器能量協調器10的一其它的方塊204規定一針對DC/DC轉換器或者說發電機的操控208。作為針對方塊204的輸入，規定一針對所述DC/DC轉換器或者說發電機的額定功率206，該額定功率是由所述總能量協調器2傳輸的。
[0056]根據圖5示出了針對所述高伏車載電網的消耗器能量協調器12。在此情況下經由一方塊210獲知一消耗器需求。尤其一針對電的空調壓縮機的功率212,和/或一針對電插座的功率214和/或一針對冷卻器風扇的功率216，用作輸入參量。之后，由方塊210輸出側地將一功率需求218 (高伏車載電網消耗器的功率要求)傳輸到所述總能量協調器2上。之后，一可供使用的功率220由所述總能量協調器2傳輸到所述消耗器能量協調器12的方塊222上。在此情況下，該功率涉及一針對所述高伏消耗器的可供使用的功率220。之后，利用方塊222獲知可分配的功率，該功率之后經由一連接裝置224傳輸給一方塊226，該方塊負責到所述消耗器上的功率分配。方塊228涉及針對安全功能的預存，其經由一連接裝置230傳輸給方塊222和方塊226。作為針對方塊226的其它的輸入參量，規定功率212至216。之后，方塊226輸出側地具有一針對所述空調壓縮機的可供使用的功率232，和/或一針對所述插頭的可供使用的功率234，和/或一針對所述冷卻器風扇的可供使用的功率236。
[0057]根據圖6示出了針對所述動力輸出軸的消耗器能量協調器6。其具有一方塊238作為動力輸出軸轉速調節器。該方塊具有一動力輸出軸轉速240作為輸入參量。作為其它的輸入參量，規定一動力輸出軸額定轉速242。所述動力輸出軸轉速調節器輸出側地經由一連接裝置244與一方塊246連接，該方塊負責所述動力輸出軸的功率需求。該方塊將所述動力輸出軸的功率需求248傳輸到所述總能量協調器2上。經由一方塊250獲知一曲軸額定轉矩。該方塊250在此經由所述連接裝置244同樣與方塊238連接并且輸出側地具有一針對所述總能量協調器2的(關于所述曲軸的)動力輸出軸額定轉矩252。作為針對方塊250的其它的輸入參量，規定一實際傳動比或者說效率，其經由一連接裝置254由一方塊256傳遞到方塊250上。方塊256涉及一傳動比的控制裝置。該控制裝置經由一輸入或者說入口258獲得所述總能量協調器2的傳動比關系的預設值。方塊256的輸出規定一用于所述傳動比的操控信號260。
[0058]在圖7中展示了針對所述動力傳動系的消耗器能量協調器8。其具有一針對一速度控制器的方塊262,該方塊具有一額定速度264和一實際速度266作為輸入參量。該方塊經由一連接裝置268與一方塊270連接。該方塊270獲知一功率需求或者說一轉矩需求(要求功率/要求轉矩)。之后，所述功率需求272或者說轉矩需求被傳輸給所述總能量協調器2。方塊274用于調節一傳動比。其具有一傳動比預設值276作為輸入參量。該方塊274輸出側地經由一連接裝置278與一方塊280連接，并且經由一連接裝置282與一方塊284連接。方塊280表現為針對一流體靜力系統的控制裝置并且方塊284表現為一換檔變速器或者說離合器的控制裝置。作為方塊280的輸出，規定針對一泵或者說一馬達的操控信號286。作為方塊284的輸出，規定針對所述離合器或者說檔位的操控信號288。
[0059]所述消耗器能量協調器8的一其它的方塊290規定一液壓混合動力馬達的操控。在此情況下，作為輸入參量，規定一針對所述液壓混合動力馬達的額定轉矩預設值292。所述方塊290輸出側地經由一連接裝置294與一方塊296連接，該方塊用于閥調節。方塊296輸出側地規定用于所述馬達的操控信號298。
[0060]方塊300用于在全輪驅動或牽引方面的協調。作為針對方塊300的輸入參量，規定一在一車橋上的載荷分配302和/或一在一側面上的載荷分配304。方塊300經由一連接裝置306與一方塊308連接，該方塊用于控制閉鎖裝置或者說離合器。方塊308輸出側地規定用于所述閉鎖裝置或者說離合器的操控信號310。此外，方塊300經由一連接裝置312與一方塊314連接，該方塊用于控制額外的液壓馬達。方塊314輸出側地規定用于所述液壓馬達的操控信號316。
[0061]根據圖1至7的控制結構具有如下優點，即一機器集成商簡單地購買軟件模塊包括所述能量管理系統，或者可以由不同的部門自身來創建。在此情況下統一的接口是有益的。除了所述總能量協調器之外，不同的消耗器能量協調器是領域特定(dom^nenspezifisch)的。如果不開發一領域，則可以將該消耗器能量協調器簡單地移出。針對一消耗器能量協調器的創建僅需要領域特定的專業知識。在每個領域中可以使用統一的、領域特定的物理參量。能夠簡單地實現功能上的控制裝置和能量管理系統的分開。沒有該控制結構幾乎就無法實現的一具有最大不同的工作模式的未來的工作機的全面的能量管理，可以利用邏輯接口分配到合理的可理解的方塊中。
[0062]公開了一種用于一移動工作機的控制結構。該控制結構具有消耗器能量協調器，所述消耗器能量協調器分別配設有至少一個用于至少一個消耗器的控制裝置。由一相應的消耗器協調器借助于配屬于該消耗器協調器的一個或多個控制裝置的額定值，獲知一用于一個或多個由所述控制裝置控制的消耗器的功率需求。然后，經由一總能量協調器從由所述消耗器能量協調器所獲知的功率需求中獲知一總功率需求。然后，所述總能量協調器將所提供的功率分配到所述消耗器能量協調器上，所述消耗器能量協調器又將所述功率分配到所述控制裝置或者說所述消耗器上。
[0063]附圖標記列表 1控制結構
2總能量協調器
4消耗器能量協調器
6消耗器能量協調器
8消耗器能量協調器
10消耗器能量協調器
12消耗器能量協調器
14控制裝置
16額定值
18操控
20接Π
22接Π
24控制裝置
26接Π
28接Π
30控制裝置
32接Π
34接Π
36控制裝置
38接Π
40接Π
42控制裝置
44接Π
46接Π
48接Π50控制裝置52接Π54控制裝置56方塊
58a至58f功率需求60速度實際值62轉速64連接裝置66方塊68預存的功率70方塊72連接裝置74方塊76功率極值78功率極值80轉矩82連接裝置84連接裝置86連接裝置88連接裝置90方塊92方塊94方塊96裝載狀態98裝載狀態100裝載狀態102行駛模式預設值104額定轉速106額定轉矩108額定轉矩110額定傳動比112額定傳動比114額定功率116方塊118連接裝置120功率122功率124功率126功率128方塊130方塊
132a至132d體積流額定值
134a至134d體積流額定值
136a至136d超載
138連接裝置
140連接裝置
142方塊
144操控
146連接裝置
148方塊
150方塊
152連接裝置
154方塊
156連接裝置
158輸出
160輸入
162方塊
164功率
166功率
168方塊
170體積流實際值172體積流實際值174參數
176a至176d體積流額定值178運行模式預設值180過渡條件182a至182d體積流184方塊
186a至186c功率188功率需求190方塊192功率194方塊196連接裝置198連接裝置200方塊
202a至202c功率204方塊206額定功率208輸出210方塊212功率214功率216功率218功率需求220功率222方塊224連接裝置226方塊228方塊230連接裝置232功率234功率236功率238方塊
240動力輸出軸實際轉速242動力輸出軸額定轉速244連接裝置246方塊248功率需求250方塊
252動力輸出軸額定轉矩
254連接裝置
258輸入
260操控信號
262方塊
264額定速度
266實際速度
268連接裝置
270方塊
272功率需求
274方塊
276傳動比預設值278連接裝置280方塊282連接裝置284方塊286操控信號288操控信號290方塊
292額定轉矩預設值294連接裝置296方塊298操控信號300方塊302載荷分配304載荷分配306連接裝置308方塊310操控信號312連接裝置314方塊316操控信號
【權利要求】
1.用于一移動工作機的控制結構，所述控制結構具有消耗器能量協調器(4至12)，所述消耗器能量協調器分別配設有用于至少一個消耗器的至少一個控制裝置，其中，由一相應的消耗器能量協調器(4至12)借助于配屬于該消耗器能量協調器的控制裝置的額定值獲知一用于一個或多個由所述控制裝置控制的消耗器的功率需求，其中，由一總能量協調器(2)從由所述消耗器能量協調器(4至12)所獲知的功率需求中獲知一總功率需求，并且其中，由所述總能量協調器(2)出發，向一相應的消耗器能量協調器(4至12)傳輸一針對該消耗器能量協調器所提供的功率。
2.根據權利要求1所述的控制結構，其中，一消耗器能量協調器(4)設置用于一工作液壓系統，其中，該消耗器能量協調器借助于所述工作液壓系統的壓力和/或體積流的需求來獲知所述功率需求。
3.根據權利要求2所述的控制結構，其中，所述工作液壓系統的功率需求由所述消耗器能量協調器(4)作為至少一個液壓泵的轉矩和/或作為轉速傳輸到所述總能量協調器(2)上。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的控制結構，其中，一消耗器能量協調器(6至12)設置用于一動力輸出軸和/或用于一高伏車載電網和/或用于一低伏車載電網和/或用于一動力傳動系。
5.根據前述權利要求中任一項所述的控制結構，其中，根據所述總功率需求控制至少一個用于所述消耗器的能量源。
6.根據權利要求5所述的控制結構，其中，如果所述總功率需求小于所提供的總功率，則在所述能量源的消耗最佳的運行點方面控制一個或多個能量源。
7.根據權利要求5或6述的控制結構，其中，由所述總能量協調器(2)獲知一內燃機和/或電動機的消耗最佳的轉速和/或其它的能選擇的參數。
8.根據前述權利要求中任一項所述的控制結構，其中，一相應的消耗器能量協調器(4至12)以如下方式分配提供給該消耗器能量協調器的功率，使得配屬于該消耗器能量協調器的消耗器在該消耗器的最佳的運行點中使用。
9.根據前述權利要求中任一項所述的控制結構，其中，如果所述總功率需求大于所提供的總功率，則所述總能量協調器(2)給予針對所述消耗器能量協調器(4至12)所提供的功率優先權。
10.根據權利要求9所述的控制結構，其中，所述優先權的給予以如下方式進行，即所述消耗器能量協調器(4至12)針對安全相關的消耗器獲得足夠的功率。
11.根據前述權利要求中任一項所述的控制結構，其中，一相應的的消耗器能量協調器(4至12)給予提供給該消耗器能量協調器的針對配屬于該消耗器能量協調器的消耗器的功率優先權。
12.根據前述權利要求中任一項所述的控制結構，其中，一相應的消耗器能量協調器(4至12)與所述總能量協調器(2)經由一統一的接口連接。
13.根據前述權利要求中任一項所述的控制結構，其中，所述總能量協調器(2)獲知一能使用的總功率。
14.移動工作機，具有一根據前述權利要求中任一項所述控制結構，所述移動工作機具有: -一內燃機，其功率能由所述總能量協調器(2)確定， -一由所述內燃機驅動的所述工作液壓系統的液壓泵， -一行駛驅動裝置， -一車載電網， -一由所述內燃機驅動的發電機，用于對一能量存儲器進行裝載并且用于供給能量到所述車載電網中以及 -一能由所述液壓泵驅動的液壓的致動器。
15.具有一根據前述權利要求中任一項所述控制結構的方法。
【文檔編號】G06F19/00GK104346519SQ201410361641
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】J.法斯納赫特, M.施萊耶爾, A.洛佩斯龐普洛納 申請人:羅伯特·博世有限公司