WO2016198218A1 - Verfahren zum betreiben eines hydrostatischen fahrantriebs und hydrostatischer fahrantrieb - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines hydrostatischen fahrantriebs und hydrostatischer fahrantrieb Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hydrostatic travel drive, in particular for construction machines, and to a hydrostatic drive which is suitable for carrying out the method.
  • a method for operating a hydrostatic drive with a hydrostatic drive pump and two hydrostatic drive motors is known in which the speed of the drive motor is lowered in the upper driving speed range of the vehicle.
  • a hydrostatic drive pump is briefly called a hydraulic pump
  • a hydrostatic drive motor is called a hydraulic motor.
  • the speed reduction on the drive motor causes a reduced drive speed of the driven by the drive motor hydraulic pump of the hydrostatic drive.
  • it is provided according to DE 1020121 12376 A1 to correspondingly reduce the intake-side absorption volume of a hydraulic motor of this travel drive.
  • the aim is to achieve a quiet and stable ride, but also a quick response of the drive should be maintained at short-term changes in performance requirements.
  • a corresponding hydrostatic drive should be specified.
  • a power saving mode can be activated in certain operating phases.
  • the drive motor is lowered with one Drive speed operated.
  • the drive motor may be operated in an optimal range of its fuel consumption map or at an adjustable engine speed with energy saving mode enabled to save fuel.
  • an output speed gradient is determined according to the invention and taken into account by a controller such that the energy-saving mode can only be activated if the output speed gradient is less than a predetermined first limit value.
  • the output speed gradient is the change in output speed over time and thus substantially corresponds to the acceleration or deceleration of the vehicle driven by the traction drive. It can be measured and indicated in the same way as the first limit, for example in the unit 1 / s 2 .
  • the output speed gradient is taken into account by the controller to determine if lowering the input speed is reasonable at all.
  • the speed of the drive motor should not be lowered because the vehicle is still in an acceleration phase. If the reduction of the speed occurs too early, too early in the performance reduction can lead to a discontinuity in the course of acceleration. Therefore, the reduction of the drive speed should begin only when a stable output speed is reached. A prerequisite for this is that the output speed gradient is smaller than the correspondingly determined first limit value.
  • the said control can be part of a central vehicle control unit or a transmission control unit, for example, so that the described tasks are taken over by an already existing control unit of the vehicle.
  • said control may consist of an electronic control device specially set up for the described tasks.
  • the output speed gradient may be calculated by the controller based on output speeds that occur at regular intervals. Detected distances from an output speed sensor and transmitted to the controller.
  • the energy saving mode before the activation of the energy saving mode by the controller and a speed difference between a requested output speed and an actual output speed is calculated and taken into account that the energy saving mode can only be activated if the speed difference is less than a predetermined second limit.
  • the requested output speed corresponds to a setpoint speed, which is determined by the controller, for example due to an accelerator pedal position and possibly a Kriechpedal too.
  • the actual output speed corresponds to the actual speed, which is detected for example by a speed sensor on an output shaft of the traction drive and transmitted to the controller.
  • the mentioned speed difference is particularly relevant in a driving operation on a slope or under load, as well as in dynamic operations of the driving operation, for example during acceleration.
  • the speed difference and the second limit can be specified in units of 1 / min, for example.
  • the speed difference can be compensated by the controller, for example, by appropriately changing the delivery volume of the hydraulic pump or the intake volume of at least one hydraulic motor.
  • accelerator pedal gradient Another parameter that is determined and taken into account by the controller prior to activation of the power saving mode according to the proposed method is an accelerator pedal gradient.
  • the accelerator pedal gradient is taken into account such that the energy-saving mode can only be activated if the accelerator pedal gradient is less than a predefined third limit value.
  • the accelerator pedal gradient is the change in accelerator pedal position over time. With the help of the accelerator pedal gradient is determined whether the driver operates the accelerator pedal quickly or slowly. A quick press indicates that the driver wants to maximally accelerate. Therefore, in this case the drive speed of the drive motor can not be lowered, ie the energy saving mode must not be activated.
  • the determined value of each said parameter must be less than the respectively associated limit value before the energy-saving mode can be activated or activated by lowering the rotational speed of the drive motor.
  • the driving speed present before activating the energy-saving mode can be maintained during operation in the energy-saving mode by reducing the displacement of at least one hydraulic motor of the hydrostatic drive accordingly. In this way, a quiet and stable ride and responsiveness of the traction drive can be achieved.
  • the energy-saving mode should only be activated if there is no limit load case. Otherwise, the drive motor, which already operates at the limit load, could be completely overloaded or even strangled by lowering the speed.
  • the activated energy-saving mode is deactivated if at least one of the aforementioned conditions exists. Accordingly, the energy saving mode is deactivated when the above-described speed difference between requested output speed and actual output speed is greater than the predetermined second limit, when a limit load case occurs during operation in the energy saving mode, when changing from one normal mode to another mode, or if the Accelerator pedal position during operation in energy saving mode injured at least one adjustable limit.
  • a limit load case exists when the drive motor is overloaded by the applied load torque or when an overload is imminent, because the sum of the demanded by the drive motor power of all consumers exceeds the installed drive power of the drive motor.
  • a limit load control valve via a metering orifice a speed drop of the drive motor, which is referred to as engine return.
  • engine return a speed drop of the drive motor
  • an adjusting pressure in the region of a pump displacement of a hydraulic pump of the hydrostatic drive is reduced in the presence of a Motord and with appropriate design of the control and regulating system of the hydrostatic drive.
  • the reduction of the adjustment pressure in turn causes a pivoting back of the pump device, whereby the power consumption of the hydraulic pump and the engine return are reduced.
  • the energy-saving mode should also be deactivated when switching from normal operation to another operating mode.
  • a change from a normal mode into another mode takes place, for example, in the case of a defective element of the drive train, in which case in an emergency mode, for example, Limp_Home is called, is switched.
  • an emergency mode for example, Limp_Home is called
  • not all otherwise available functions are available. Instead, only the essential functions for driving should be maintained until the defect has been corrected again.
  • the energy-saving mode is not one of these essential functions.
  • Further operating modes that can be switched out of the normal operating mode are called, for example, "Transmission Shutdown" or "TCU Shutdown".
  • the energy-saving mode is to be deactivated even if the accelerator pedal position during operation in energy-saving mode violates at least one adjustable accelerator pedal position limit value.
  • a first pedal position limit value and a second accelerator pedal position limit value are preferably taken into account.
  • the first accelerator pedal position limit value represents a lower limit value which is violated if it is undershot.
  • the first accelerator pedal position limit value represents the limit beyond which the requested input speed falls below the drive speed in energy-saving mode. That is, when the requested based on the accelerator pedal position input speed is below the calculated input speed in energy saving mode.
  • the setting of the first accelerator pedal position limit value depends on the size and the characteristics of the drive motor and may be, for example, approximately 40% of the total accelerator pedal travel.
  • an instantaneous accelerator pedal position of, for example, only 30% of the total accelerator pedal travel would correspond to a requested input speed which is below the input speed in energy-saving mode. Consequently, the activated energy-saving mode should be left or deactivated.
  • the second accelerator pedal position threshold is set near the fully depressed accelerator pedal, for example at 95% of the total accelerator pedal travel.
  • the second accelerator pedal position limit value thus represents an upper limit which is violated when the detected accelerator pedal position exceeds the second accelerator pedal position limit, ie when the driver signals by means of an almost completely depressed accelerator pedal that he requests a strong acceleration of the vehicle. To achieve this requirement, the energy-saving mode is not advantageous and should therefore be deactivated.
  • the energy-saving mode can only be activated if the output speed has previously been stable for a preset period of time, i. that the output speed over the preset period is within a predetermined speed window.
  • a timer can be set in the control to the preset period and started regularly. Only after the expiry of the timer and when the output speed has not left the predetermined speed window during this time, the energy-saving mode should be activated.
  • the energy-saving mode be activated and the speed of the drive motor lowered.
  • the speed reduction as well as the speed increase when deactivating the energy-saving mode preferably takes place along a ramp. This means that the specification of the speed for the drive motor always takes place during the transitions between activation and deactivation via a ramp in order to be able to perform the transitions without noticeable speed changes on the output.
  • the displacement of at least one hydraulic motor of the hydrostatic drive along a ramp is reduced accordingly, so that the reduction in the input speed is compensated and the output speed remains constant.
  • the displacement of at least one hydraulic motor of the hydrostatic drive along a ramp is increased so that the output speed either remains constant, or that a requested output speed is achieved as soon as possible.
  • Such a further reduction of the drive speed is preferably carried out via a ramp function.
  • the function can be used to protect the hydrostatic transmission components, in particular the hydraulic pumps and hydraulic motors, against impermissible volumetric flows.
  • the reduction is to be understood as a speed limit of the drive motor. This limit can be set with parameters via the software and the controller. The drive motor must not exceed the specified speed limit. This behavior is monitored by the software. When exceeding the speed limit by the drive motor, a fault memory entry can be generated and the maximum output speed can be lowered.
  • the invention further comprises a hydrostatic drive which is suitable for carrying out the method described above.
  • a hydrostatic drive comprises a drive motor, a hydraulic pump drivable by the drive motor and at least one hydraulic motor adjustable in its displacement, and a controller.
  • the controller may in particular be designed as an electronic control device and comprise a plurality of control devices, for example a vehicle control device, an engine control device and / or a transmission control device.
  • the various components of the controller are interconnected, for example, via at least one data-transmitting bus system.
  • the controller comprises means for determining various parameters, the parameters comprising at least one output speed gradient, an accelerator pedal gradient and a speed difference between a target output speed and an actual output speed.
  • the parameters for example, speed sensors and position sensors can be used.
  • For calculating said gradient and the speed difference is at least one data processing element, for example, a processor required as a central processing unit of the controller.
  • the controller has means for storing and retrieving limit values associated with the parameters.
  • electronic data storage can be used, in particular permanent or semi-permanent storage media, which are connected to the processor of the controller.
  • the controller comprises means for comparing a plurality of parameters, each with an associated limit value, in order to activate a power-saving mode when the limits of all compared parameters are met, the power-saving mode providing a driving operation with reduced drive speed.
  • the controller comprises means for controlling a drive speed of the drive motor and means for controlling a displacement adjustment of the at least one hydraulic motor so as to be able to reduce the displacement of the hydraulic motor to enable the energy-saving mode simultaneously with the lowering of the drive speed in that the output speed remains the same.
  • the controller may include a timer, with the aid of which it can be checked whether the output speed is within a predetermined speed window before activating the energy-saving mode in a time period preset on the timer. Only if this is the case, the energy-saving mode is activated. Also a stable course of the output speed and thus a quieter driving behavior are achieved.
  • FIG. 1 is a diagram showing the course of a drive speed, an associated output speed and the displacement of two hydraulic motors and
  • Fig. 2 is a diagram showing the course of a drive speed and an associated output speed before, during and after an operation in the energy saving mode.
  • Fig. 1 shows a time-speed diagram with the course of a drive speed, an associated output speed and the displacement of two hydraulic motors.
  • On the horizontal axis is the time t and on the vertical axis, the input speed n A N of a drive motor and an associated output speed n A B of a hydrostatic drive are plotted.
  • the displacement volume q_soii_MA and q_soii_MB of two adjustable hydraulic motors of the corresponding hydrostatic drive are plotted on the vertical axis.
  • the curves of the drive speed n A N and the output speed n A B are plotted as a solid line, while the curves of the displacement q_soii_MA and q_soii_MB are shown as dashed lines.
  • the diagram of FIG. 1 shows nominal values of the mentioned variables, which therefore have an exactly rectilinear, linear course.
  • An essential aspect of the present invention is to obtain a quiet driving behavior of the vehicle, even if it is changed from a normal driving mode in a power-saving mode with lowered input speed, or vice versa. During such a change, therefore, the output speed should, for example, remain the same.
  • Fig. 1 shows a period in which is changed from a normal driving mode in a power saving mode with lowered input speed.
  • this time interval does not change from t 0 to t 3 over the entire period and runs in the diagram along a horizontal, continuous characteristic curve.
  • the drive speed n A N of t 0 to ti is constant and from ti, the drive speed n A N is continuously lowered until the time t 2 , at which the lowered speed of the energy-saving mode is reached. From the time t 2 to the drive speed n A N over the entire further course shown again runs constantly at the lowered speed level, ie here the energy-saving mode is active.
  • the input speed n A N and the output speed n AB are constant. This means that the drive motor rotates at constant speed and that the drive ratio in the hydrostatic drive is not changed in this period, so that the output speed n AB does not change. Accordingly, the swallow volumes q_soii_MA and q_soii_MB remain unchanged in the period between t 0 and ti.
  • the constant output speed n AB from time t 2 is achieved because, parallel to the decreasing input speed n AN between ti and t 2, the displacement volumes q_soii_MA and q _SOII_MB of the hydraulic motors are reduced to the exact extent that the reduced input speed at the hydraulic pump of the hydraulic engine hydrostatic drive system is balanced.
  • the reduced flow rate of the hydraulic pump is thus compensated by the simultaneously reduced displacement of the hydraulic motors.
  • the reduction of the swallow volume is made in this phase mainly to the hydraulic motor A.
  • the displacement volumes q_soii_MA and q _SOII_MB of the hydraulic motors are changed in opposite directions, so that a total displacement of both hydraulic motors remains the same and the ratio of the hydrostatic drive is no longer changed.
  • the swallow volume is menu q_soii_MA of the hydraulic motor A is lowered according to a straight-line curve while the displacement q_soii_MB of the hydraulic motor B is raised in accordance with the corresponding straight-line rising curve.
  • the displacement q_soii_MA of the hydraulic motor A can be lowered to zero, so that the entire drive power of the hydrostatic drive is passed through the hydraulic motor B, or is converted by the hydraulic motor B into mechanical power.
  • the curve of the swallow volume q_soii_MA is drawn only until time t 3 .
  • FIG. 2 shows a time-speed diagram with the course of a drive speed n A N and an associated output speed n AB .
  • On the horizontal axis is the time t and on the vertical axis, the said speeds n of a hydrostatic drive are plotted.
  • the drive speed n A N is in the form of a solid line and the output speed n A B is shown in the form of a dashed line.
  • the state of the energy mode present in the respective time segment is drawn in the form of a dash-dot line, either active or inactive.
  • the input speed n AN is slightly sloping with a variable pitch.
  • the output speed n AB is decreasing in the same period with variable slope.
  • a rotational speed gradient band DG associated with the output rotational speed n AB which initially extends from t 4 to t 5 , indicates that the output rotational speed n AB changes in this period so that it does not lie within the rotational speed gradient band DG long enough.
  • the speed gradient is not below the predetermined first limit.
  • the output speed n AB is slowed down so much in the time interval between t 4 and t 5 that activation of the energy-saving mode is not meaningful.
  • a controller checks this relationship and takes into account the high speed gradient in such a way that the energy-saving mode at the end of this period at t 5 is not activated.
  • a check is made as to whether the speed difference between the requested output speed and the actual output speed is less than a predetermined second threshold, and whether the accelerator pedal gradient is less than a predetermined one third limit, is unnecessary for this period of time, because all of these conditions must be present for the energy-saving mode is activated.
  • the above requirements are all checked again. In this example, these conditions are met, so that the power saving mode is activated at time t 6 .
  • the output speed n A B varies slightly between t 5 and t 6 up and down, but overall it runs in this period at a nearly constant level and is over the entire period t 5 to t 6 within the speed gradient band DG. That is, in the period between t 5 and t 6 , the predetermined first limit value is exceeded and thus complied with.
  • the controller additionally checks this relationship as to whether the speed difference between the requested output speed and the actual output speed is less than a predetermined second threshold, and whether the accelerator pedal gradient is less than a predetermined third threshold. Since these requirements are present in the present example between t 5 and t 6 , the control activates the energy-saving mode at the end of the time segment at t 6 , so that the drive rotational speed n A N is lowered from t 6 .
  • the drive speed n A N is initially lowered by activating the energy saving mode, while the output speed n A B continues to run substantially at the existing speed level. This is achieved as described above by a simultaneous corresponding reduction in the absorption volume of at least one hydraulic motor of the hydrostatic drive.
  • the input speed n AN is gradually lowered via a ramp function, so that the compensation by simultaneously reducing the displacement of the hydraulic motors without noticeable speed changes of the output speed n AB can be made.
  • the increase in the drive speed is preferably made via a ramp function n AN
  • the input rotational speed n AN and the output rotational speed n AB increase again.
  • This is for example by a changed, in this case, an increased, power demand by the driver on the accelerator pedal caused.
  • the changed power demand causes the speed difference between the requested output speed and the actual output speed to be greater than the predetermined second limit and / or the current accelerator pedal position exceeds the second accelerator pedal position limit discussed above and / or a limit load case has been detected.
  • a load limit case usually occurs when the drive speed of the drive motor drops rapidly while the engine load increases. Because at the time t 7, at least one of said limits is violated, the power saving mode at time t 7 is deactivated again.
  • the drive speed n AN and the output speed n A B both continue to increase in the further course. In the present case, the energy-saving mode is therefore activated only between the times t 6 and t 7 .
  • the controller checks the specified conditions or parameters for activating and deactivating the energy-saving mode at regular intervals. As soon as all conditions are met, the energy-saving mode is reactivated or deactivated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs mit einer durch einen Antriebsmotor antreibbaren Hydropumpe und mit zumindest einem Hydromotor, wobei in bestimmten Betriebsphasen ein Energiesparmodus aktivierbar ist, in dem der Antriebsmotor mit einer abgesenkten Antriebsdrehzahl betrieben wird. Dabei werden vor der Aktivierung des Energiesparmodus ein Abtriebsdrehzahlgradient, eine Drehzahldifferenz zwischen einer angeforderten Abtriebsdrehzahl und einer tatsächlichen Abtriebsdrehzahl und ein Fahrpedalgradient ermittelt und von einer Steuerung derart berücksichtigt, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn alle ermittelten Werte kleiner als ein jeweils vorgegebener Grenzwert sind. Ferner wird ein hydrostatischer Fahrantrieb angegeben, der zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs und hydrostatischer
Fahrantrieb
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs, insbesondere für Baumaschinen, sowie einen hydrostatischen Fahrantrieb, der zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
Aus der DE 1020121 12376 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs mit einer hydrostatischen Fahrpumpe und zwei hydrostatischen Fahrmotoren bekannt, bei dem im oberen Fahrgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs die Drehzahl des Antriebsmotors abgesenkt wird. Im Folgenden wird der eine hydrostatische Fahrpumpe kurz Hydropumpe genannt und ein hydrostatischer Fahrmotor wird Hydromotor genannt. Die Drehzahlabsenkung am Antriebsmotor bewirkt eine verringerte Antriebsdrehzahl der von dem Antriebsmotor angetriebenen Hydropumpe des hydrostatischen Fahrantriebs. Um trotz der verringerten Drehzahl der Hydropumpe eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, ist gemäß der DE 1020121 12376 A1 vorgesehen, das zulaufseitige Schluckvolumen eines Hydromotors dieses Fahrantriebs entsprechend zu verringern. Durch die Drehzahlabsenkung am Antriebsmotor, der in der Regel ein Verbrennungsmotor ist, kann dieser über einen längeren Zeitraum in seinem verbrauchsoptimalen Kennfeldbereich betrieben werden. Es ist deshalb im oberen Fahrgeschwindigkeitsbereich ein verringerter Kraftstoffverbrauch und damit ein geringerer Energieverbrauch erzielbar. Ein derartiges Betreiben des hydrostatischen Fahrantriebs mit abgesenkter Drehzahl des Antriebsmotors kann deshalb als Energiesparmodus bezeichnet werden.
Insbesondere bei Baumaschinen mit von dem Antriebsmotor angetriebenen Arbeitsgeräten wird der Antriebsmotor auch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten mithilfe eines Kriechpedals häufig mit hohen Drehzahlen betrieben, um die Arbeitsgeräte mit entsprechenden Drehzahlen anzutreiben. Deshalb wäre es wünschenswert einen oben beschriebenen Energiesparmodus grundsätzlich in einem möglichst großen Fahrgeschwindigkeitsbereich einsetzen zu können. Die Praxis hat gezeigt, dass es beim Betreiben von derartigen herkömmlichen hydrostatischen Fahrantrieben im Zusammenhang mit einem Energiesparmodus, in dem die Drehzahl des Antriebsmotors abgesenkt wird, zu einem unruhigen Fahrverhalten durch Schwingungen der Antriebsdrehzahl und/oder der Abtriebsdrehzahl kommt. Diese werden zumindest teilweise durch Einflüsse aus der Regelung beim Aktivieren, und beim Deaktivieren des Energiesparmodus verursacht und können aufgrund von Verzögerungsgliedern in der Regelstrecke nur schwer und nur mit einer gewissen Zeitverzögerung ausgeregelt werden. Dies kann auch zu einem zu häufigen Aktivieren und Deaktivieren des Energiesparmodus führen, wodurch die Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors so häufig verändert wird, dass dessen Kraftstoffverbrauch dadurch wieder ansteigt. Zudem können kurzfristig geänderte Leistungsanforderungen seitens des Fahrers bei aktiviertem Energiesparmodus häufig nur sehr verzögert umgesetzt werden, sodass der Antriebsmotor in bestimmten Situationen eine angeforderte höhere Leistung nicht so schnell wie gewünscht zur Verfügung stellen kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs anzugeben, bei dem in bestimmten Betriebsphasen ein Energiesparmodus aktivierbar ist, in dem der Antriebsmotor mit einer abgesenkten Antriebsdrehzahl betrieben wird. Dabei soll ein möglichst ruhiges und stabiles Fahrverhalten erreicht werden, wobei jedoch auch eine schnelle Reaktionsfähigkeit des Fahrantriebs auf kurzfristig veränderte Leistungsanforderungen erhalten bleiben soll. Zudem soll ein entsprechender hydrostatischer Fahrantrieb angegeben werden.
Die Lösung dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht und durch einen hydrostatischen Fahrantrieb gemäß Anspruch 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen hervor.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs mit einer durch einen Antriebsmotor antreibbaren Hydropumpe und mit zumindest einem Hydromotor ist in bestimmten Betriebsphasen ein Energiesparmodus aktivierbar. In dem Energiesparmodus wird der Antriebsmotor mit einer abgesenkten Antriebsdrehzahl betrieben. Auf diese Weise kann der Antriebsmotor bei aktiviertem Energiesparmodus in einem optimalen Bereich seines Verbrauchskennfelds oder bei einer einstellbaren Motordrehzahl betrieben werden, um Kraftstoff zu sparen.
Vor der Aktivierung des Energiesparmodus wird gemäß der Erfindung ein Abtriebsdrehzahlgradient ermittelt und von einer Steuerung derart berücksichtigt, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn der Abtriebsdrehzahlgradient kleiner als ein vorgegebener erster Grenzwert ist.
Der Abtriebsdrehzahlgradient ist die Veränderung der Abtriebsdrehzahl über die Zeit und entspricht somit im Wesentlichen der Beschleunigung oder Verzögerung des durch den Fahrantrieb angetriebenen Fahrzeugs. Er kann ebenso wie der erste Grenzwert beispielsweise in der Einheit 1/s2 gemessen und angegeben werden. Der Abtriebsdrehzahlgradient wird von der Steuerung berücksichtigt, um festzustellen, ob das Absenken der Antriebsdrehzahl überhaupt sinnvoll ist. Wenn der Abtriebsdrehzahlgradient über dem ersten Grenzwert liegt, sollte die Drehzahl des Antriebsmotors nicht abgesenkt werden, weil sich das Fahrzeug noch in einer Beschleunigungsphase befindet. Wenn die Absenkung der Drehzahl zu früh erfolgt, kann es durch die zu frühe Leistungsreduzierung zu einer Unstetigkeit im Beschleunigungsverlauf kommen. Deshalb soll die Absenkung der Antriebdrehzahl erst beginnen, wenn eine stabile Abtriebsdrehzahl erreicht ist. Eine Voraussetzung dafür ist, dass der Abtriebsdrehzahlgradient kleiner ist als der entsprechend festgelegte erste Grenzwert.
Die genannte Steuerung kann beispielsweise Teil eines zentralen Fahrzeugsteuergerätes oder eines Getriebesteuergerätes sein, sodass die beschriebenen Aufgaben von einem bereits vorhandenen Steuergerät des Fahrzeugs übernommen werden. Alternativ dazu kann die genannte Steuerung auch aus einer eigens für die beschriebenen Aufgaben eingerichteten elektronischen Steuerungseinrichtung bestehen.
Zur Ermittlung des Abtriebsdrehzahlgradienten sind dem Fachmann Mittel und Verfahren bekannt. Der Abtriebsdrehzahlgradient kann beispielsweise von der Steuerung aufgrund von Abtriebsdrehzahlen berechnet werden, die in regelmäßigen Zeit- abständen von einem Abtriebsdrehzahlsensor erfasst und der Steuerung übermittelt werden.
Um das angestrebte ruhige und stabile Fahrverhalten und eine schnelle Reaktionsfähigkeit des Fahrantriebs zu erreichen, ist des Weiteren vorgesehen, dass vor der Aktivierung des Energiesparmodus von der Steuerung auch eine Drehzahldifferenz zwischen einer angeforderten Abtriebsdrehzahl und einer tatsächlichen Abtriebsdrehzahl berechnet und derart berücksichtigt wird, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn die Drehzahldifferenz kleiner als ein vorgegebener zweiter Grenzwert ist. Die angeforderte Abtriebsdrehzahl entspricht einer Solldrehzahl, die von der Steuerung beispielsweise aufgrund einer Fahrpedalstellung und gegebenenfalls einer Kriechpedalstellung ermittelt wird. Die tatsächliche Abtriebsdrehzahl entspricht der Istdrehzahl, die beispielsweise durch einen Drehzahlsensor an einer Abtriebswelle des Fahrantriebs erfasst und der Steuerung übermittelt wird. Die genannte Drehzahldifferenz ist besonders relevant bei einem Fahrbetrieb am Hang oder unter Last, sowie bei dynamischen Vorgängen des Fahrbetriebes, beispielsweise während des Beschleunigens. Die Drehzahldifferenz sowie der zweite Grenzwert können beispielsweise in der Einheit 1/min angegeben werden. Die Drehzahldifferenz kann von der Steuerung beispielsweise durch entsprechendes Verändern des Fördervolumens der Hydropumpe oder des Schluckvolumens zumindest eines Hydromotors ausgeregelt werden.
Ein weiterer Parameter, der ermittelt und von der Steuerung vor der Aktivierung des Energiesparmodus gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren berücksichtigt wird, ist ein Fahrpedalgradient. Der Fahrpedalgradient wird derart berücksichtigt, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn der Fahrpedalgradient kleiner als ein vorgegebener dritter Grenzwert ist.
Der Fahrpedalgradient ist die Veränderung der Fahrpedalstellung über die Zeit. Mit Hilfe des Fahrpedalgradienten wird festgestellt, ob der Fahrer das Fahrpedal schnell oder langsam betätigt. Ein schnelles Betätigen signalisiert, dass der Fahrer maximal beschleunigen möchte. Deshalb darf in diesem Fall die Antriebsdrehzahl des An- triebsmotors nicht abgesenkt werden, d.h. der Energiesparmodus darf nicht aktiviert werden.
Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren muss demnach der ermittelte Wert jedes genannten Parameters kleiner sein als der jeweils zugeordnete Grenzwert, bevor der Energiesparmodus aktivierbar ist bzw. aktiviert wird, indem die Drehzahl des Antriebsmotors abgesenkt wird. Die vor dem Aktivieren des Energiesparmodus vorliegende Fahrgeschwindigkeit kann während des Betriebs im Energiesparmodus aufrechterhalten werden, indem das Schluckvolumen von zumindest einem Hydromotor des hydrostatischen Fahrantriebes entsprechend verringert wird. Auf diese Weise kann ein ruhiges und stabiles Fahrverhalten und eine schnelle Reaktionsfähigkeit des Fahrantriebs erzielt werden.
Des Weiteren kann vor dem Aktivieren des Energiesparmodus geprüft werden, ob die momentane Antriebsdrehzahl oberhalb der Antriebsdrehzahl im Energiesparmodus liegt. Ansonsten ist das Aktivieren des Energiesparmodus nicht zielführend.
Eine weitere Voraussetzung, die von der Steuerung vor der Aktivierung des Energiesparmodus geprüft werden kann, ist das Vorliegen eines Grenzlastfalles. Der Energiesparmodus soll nur dann aktiviert werden, wenn kein Grenzlastfall vorliegt. Andernfalls könnte der bereits bei Grenzlast arbeitende Antriebsmotor durch das Absenken der Drehzahl völlig überlastet oder sogar abgewürgt werden.
Zur Deaktivierung des Energiesparmodus können beispielsweise vier Größen bzw. Voraussetzungen berücksichtigt werden. Der aktivierte Energiesparmodus wird deaktiviert, wenn zumindest eine der genannten Voraussetzungen vorliegt. Demnach wird der Energiesparmodus deaktiviert, wenn die oben erläuterte Drehzahldifferenz zwischen angeforderter Abtriebsdrehzahl und tatsächlicher Abtriebsdrehzahl größer als der vorgegebene zweite Grenzwert ist, wenn während des Betriebs im Energiesparmodus ein Grenzlastfall eintritt, wenn aus einer Normalbetriebsart heraus in eine andere Betriebsart gewechselt wird, oder wenn die Fahrpedalstellung während des Betriebs im Energiesparmodus zumindest einen einstellbaren Grenzwert verletzt. Ein Grenzlastfall liegt vor, wenn der Antriebsmotor durch das anliegende Lastmoment überlastet ist oder wenn eine Überlastung droht, weil die Summe der am Antriebsmotor nachgefragten Leistung aller Verbraucher die installierte Antriebsleistung des Antriebsmotors übersteigt. Überlastungen des Antriebsmotors von Fahrzeugen, insbesondere bei Baumaschinen, treten beispielsweise während einer Bergauffahrt eines stark beladenen Fahrzeuges, bei einem Einfahren in einen Haufen, bei einer zu hohen Drehmomentaufnahme des Antriebsmotors oder durch eine Zuschaltung einer Vielzahl von Nebenverbrauchern auf, wobei der Antriebsmotor während besonders ungünstiger Betriebszustandsverläufe in unzulässig hohem Umfang belastet und unter Umständen abgewürgt werden kann.
Zur Erkennung solcher Betriebszustände erfasst beispielsweise ein Grenzlast- Regelventil über eine Messblende einen Drehzahlabfall des Antriebsmotors, der als Motord rückung bezeichnet wird. Um ein Abwürgen des Antriebsmotors eines hydrostatischen Antriebes zu vermeiden, wird bei Vorliegen einer Motord rückung und bei entsprechender Ausgestaltung des Steuer- und Regelsystem des hydrostatischen Antriebes ein Verstelldruck im Bereich einer Pumpenverstellung einer Hydropumpe des hydrostatischen Antriebes verringert. Die Herabsetzung des Verstelldruckes bewirkt wiederum ein Zurückschwenken der Pumpeneinrichtung, womit die Leistungsaufnahme der Hydropumpe und auch die Motordrückung reduziert werden.
Zum Prüfen und Erkennen eines Grenzlastfalles sind bereits Verfahren bekannt, beispielsweise aus der DE 102008002384 A1 und aus der EP 0325679 A1 , in denen Verfahren zur Grenzlastregelung im Zusammenhang mit hydrostatischen Fahrantrieben beschrieben sind. Mittels solcher Grenzlastregelungen wird versucht, Antriebsmotoren von hydrostatischen Antriebseinrichtungen in Arbeitsmaschinen wie Baumaschinen oder dergleichen, über den gesamten Betriebsbereich innerhalb ihres optimalen Leistungsbereiches zu betreiben und dabei eine Überlastung und damit ein Abwürgen eines als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmotors zu verhindern. Dies soll beispielsweise auch dann gewährleistet sein, wenn neben dem reinen Fahrbetrieb, während dem das Antriebsmoment des Antriebsmotors im Wesentlichen dem Abtrieb zugeführt wird, zusätzliche Verbraucher mit Antriebsleistung zu versorgen sind. Im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Berücksichtigung eines Grenzlastfalles können auch Informationen zu der am Antriebsmotor anliegenden Last aus einem Motorsteuergerät verwendet werden. Ist die am Antriebsmotor anliegende Last höher als ein vorgegebener Grenzlastwert, so ist der Energiesparmodus nicht aktivierbar.
Wie oben erwähnt soll der Energiesparmodus auch dann deaktiviert werden, wenn aus der Normalbetrieb in eine andere Betriebsart gewechselt wird. Ein Wechsel aus einer Normalbetriebsart heraus in eine andere Betriebsart findet beispielsweise im Fall eines defekten Elementes des Antriebsstrangs statt, wobei dann in eine Notfallbetriebsart, die beispielsweise Limp_Home genannt wird, umgeschaltet wird. In einer solchen Notfallbetriebsart sind nicht mehr alle sonst verfügbaren Funktionen verfügbar. Stattdessen sollen lediglich die für den Fahrbetrieb wesentlichen Funktionen aufrechterhalten werden, bis der Defekt wieder behoben worden ist. Der Energiesparmodus gehört nicht zu diesen wesentlichen Funktionen. Weitere Betriebsarten in die aus der Normalbetriebsart heraus umgeschaltet werden kann nennen sich beispielsweise„Transmission Shutdown" oder„TCU Shutdown".
Schließlich soll der Energiesparmodus auch dann deaktiviert werden, wenn die Fahrpedalstellung während des Betriebs im Energiesparmodus zumindest einen einstellbaren Fahrpedalstellungsgrenzwert verletzt. Bevorzugt werden dazu ein erster Fahr- pedalstellungsgrenzwert und ein zweiter Fahrpedalstellungsgrenzwert berücksichtigt. Der erste Fahrpedalstellungsgrenzwert stellt einen unteren Grenzwert dar, der verletzt wird, wenn er unterschritten wird. Der erste Fahrpedalstellungsgrenzwert stellt die Grenze dar, ab der die angeforderte Antriebsdrehzahl die Antriebsdrehzahl im Energiesparmodus unterschreitet. D.h., wenn die anhand der Fahrpedalstellung angeforderte Antriebsdrehzahl unterhalb der berechneten Antriebsdrehzahl im Energiesparmodus liegt. Die Einstellung des ersten Fahrpedalstellungsgrenzwertes hängt von der Größe und den Eigenschaften des Antriebsmotors ab und kann beispielsweise bei ca. 40% des gesamten Fahrpedalweges liegen. In diesem Fall würde eine momentane Fahrpedalstellung von beispielsweise nur 30% des gesamten Fahrpedalweges einer angeforderten Antriebsdrehzahl entsprechen, die unter der Antriebsdrehzahl im Energiesparmodus liegt. Folglich sollte der aktivierte Energiesparmodus verlassen bzw. deaktiviert werden. Der zweite Fahrpedalstellungsgrenzwert wird nahe dem vollständig durchgedrückten Fahrpedal, beispielsweise bei 95% des gesamten Fahrpedalweges gesetzt. Der zweite Fahrpedalstellungsgrenzwert stellt somit einen oberen Grenzwert dar, der verletzt wird, wenn die erfasste Fahrpedalstellung den zweiten Fahrpedalstellungsgrenzwert überschreitet, d.h. wenn der Fahrer durch ein nahezu vollständig durchgedrücktes Fahrpedal signalisiert, dass er eine starke Beschleunigung des Fahrzeugs anfordert. Zum Erreichen dieser Anforderung ist der Energiesparmodus nicht vorteilhaft und soll deshalb deaktiviert werden.
Zur Entprellung von Abtriebsdrehzahlschwankungen kann ferner vorgesehen sein, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn die Abtriebsdrehzahl davor über einen voreingestellten Zeitraum stabil war, d.h. dass die Abtriebsdrehzahl über den voreingestellten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlfensters liegt. Dazu kann in der Steuerung ein Timer auf den voreingestellten Zeitraum eingestellt und regelmäßig gestartet werden. Erst nach Ablauf des Timers und wenn die Abtriebsdrehzahl während dieser Zeit das vorgegebene Drehzahlfenster nicht verlassen hat, soll der Energiesparmodus aktivierbar sein.
Nur wenn die zu berücksichtigenden Parameter bzw. Voraussetzungen gleichzeitig erfüllt sind, darf der Energiesparmodus aktiviert und die Drehzahl des Antriebsmotors abgesenkt werden. Die Drehzahlabsenkung erfolgt ebenso wie die Drehzahlanhe- bung beim Deaktivieren des Energiesparmodus vorzugsweise entlang einer Rampe. D.h. die Vorgabe der Drehzahl für den Antriebsmotor erfolgt während der Übergänge zwischen Aktivierung und Deaktivierung immer über eine Rampe, um die Übergänge ohne spürbare Drehzahlveränderungen am Abtrieb vollziehen zu können. Beim Aktivieren des Energiesparmodus wird das Schluckvolumen von zumindest einem Hydromotor des hydrostatischen Fahrantriebes entlang einer Rampe entsprechend verringert, sodass die Absenkung der Antriebsdrehzahl kompensiert wird und die Abtriebsdrehzahl konstant bleibt. Beim Deaktivieren des Energiesparmodus wird das Schluckvolumen von zumindest einem Hydromotor des hydrostatischen Fahrantriebes entlang einer Rampe so erhöht, dass die Abtriebsdrehzahl entweder konstant bleibt, oder dass eine angeforderte Abtriebsdrehzahl möglichst zeitnah erreicht wird. Daneben ist es auch möglich die Antriebsdrehzahl ausgehend von dem abgesenkten Drehzahlniveau im Energiesparmodus weiter abzusenken, wenn die jeweilige Betriebssituation bzw. der Fahrerwunsch dies erfordern. Auch eine solche weitere Absenkung der Antriebsdrehzahl wird bevorzugt über eine Rampenfunktion vorgenommen.
Da die Pumpengröße für das Maß der möglichen Absenkung der Drehzahl des Antriebsmotors eine entscheidende Rolle spielt, können auch größere Hydropumpen zum Einsatz kommen. In solchen Fällen kann die Funktion verwendet werden um die hydrostatischen Getriebekomponenten, insbesondere die Hydropumpen und Hydromotoren, vor unzulässigen Volumenströmen zu schützen. Hierbei ist die Absenkung als Drehzahllimit des Antriebsmotors zu verstehen. Dieses Limit kann mit Parametern über die Software und die Steuerung eingestellt werden. Der Antriebsmotor darf das vorgegebene Drehzahllimit nicht überschreiten. Dieses Verhalten wird von der Software überwacht. Bei Überschreitung des Drehzahllimits durch den Antriebsmotors kann ein Fehlerspeichereintrag generiert und die maximale Abtriebsdrehzahl kann abgesenkt werden.
Die Erfindung umfasst ferner einen hydrostatischen Fahrantrieb, der geeignet ist, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Ein solcher hydrostatischer Fahrantrieb umfasst einen Antriebsmotor, eine von dem Antriebsmotor antreibbare Hydropumpe und zumindest einen in seinem Schluckvolumen verstellbaren Hydromotor, sowie eine Steuerung. Die Steuerung kann insbesondere als elektronische Steuereinrichtung ausgebildet sein und mehrere Steuergeräte, beispielsweise ein Fahrzeugsteuergerät, ein Motorsteuergerät und/oder ein Getriebesteuergerät umfassen. Die verschiedenen Komponenten der Steuerung sind beispielsweise über zumindest ein datenübertragendes Bussystem miteinander verbunden.
Die Steuerung umfasst dabei Mittel zum Ermitteln von verschiedenen Parametern, wobei die Parameter zumindest einen Abtriebsdrehzahlgradienten, einen Fahrpedalgradienten und eine Drehzahldifferenz zwischen einer Soll-Abtriebsdrehzahl und einer Ist-Abtriebsdrehzahl umfassen. Zum Ermitteln der Parameter können beispielsweise Drehzahlsensoren und Positionssensoren verwendet werden. Zur Berechnung der genannten Gradienten und der Drehzahldifferenz ist zumindest ein datenverarbeitendes Element, beispielsweise ein Prozessor als zentrale Recheneinheit der Steuerung erforderlich.
Des Weiteren weist die Steuerung Mittel zum Speichern und Abrufen von den Parametern zugeordneten Grenzwerten auf. Dabei können elektronische Datenspeicher verwendet werden, insbesondere permanente oder semi-permanente Speichermedien, die mit dem Prozessor der Steuerung verbunden sind.
Schließlich umfasst die Steuerung Mittel zum Vergleichen mehrerer Parameter mit jeweils einem zugeordneten Grenzwert, um beim Einhalten der Grenzwerte aller verglichenen Parameter einen Energiesparmodus zu aktivieren, wobei der Energiesparmodus einen Fahrbetrieb mit abgesenkter Antriebsdrehzahl vorsieht.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuerung Mittel zum Ansteuern einer Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors und Mittel zum Ansteuern einer Schluckvolumen- verstelleinrichtung des zumindest einen Hydromotors umfasst, um damit zum Aktivieren des Energiesparmodus gleichzeitig mit dem Absenken der Antriebsdrehzahl das Schluckvolumen des Hydromotors in dem Maße verringern zu können, dass die Abtriebsdrehzahl gleich hoch bleibt. Dadurch kann ein ruhiges Fahrverhalten ohne unerwünschte Schwingungen des Abtriebes erzielt werden.
Ferner kann die Steuerung einen Timer umfassen, mit dessen Hilfe geprüft werden kann, ob die Abtriebsdrehzahl vor dem Aktivieren des Energiesparmodus in einem an dem Timer voreingestellten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlfensters liegt. Nur wenn das der Fall ist, wird der Energiesparmodus aktiviert. Auch dadurch werden ein stabilerer Verlauf der Abtriebsdrehzahl und damit ein ruhigeres Fahrverhalten erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 ein Diagramm mit dem Verlauf einer Antriebsdrehzahl, einer dazugehörigen Abtriebsdrehzahl und dem Schluckvolumen zweier Hydromotoren und
Fig. 2 ein Diagramm mit dem Verlauf einer Antriebsdrehzahl und einer dazugehörigen Abtriebsdrehzahl vor, während und nach einem Betrieb im Energiesparmodus.
Die Fig. 1 zeigt ein Zeit-Drehzahl-Diagramm mit dem Verlauf einer Antriebsdrehzahl, einer dazugehörigen Abtriebsdrehzahl und dem Schluckvolumen zweier Hydromotoren. Auf der horizontalen Achse ist die Zeit t und auf der vertikalen Achse sind die Antriebsdrehzahl nAN eines Antriebsmotors und eine dazugehörige Abtriebsdrehzahl nAB eines hydrostatischen Fahrantriebs aufgetragen. Zusätzlich ist auf der vertikalen Achse das Schluckvolumen q_soii_MA und q_soii_MB zweier verstellbarer Hydromotoren des entsprechenden hydrostatischen Fahrantriebs aufgetragen. Die Verläufe der Antriebsdrehzahl nAN und der Abtriebsdrehzahl nAB sind als Volllinie eingezeichnet, während die Verläufe der Schluckvolumen q_soii_MA und q_soii_MB als Strichlinien eingezeichnet sind. Das Diagramm der Fig. 1 zeigt Sollwerte der genannten Größen, die deshalb einen exakt geradlinigen, linearen Verlauf aufweisen.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein ruhiges Fahrverhalten des Fahrzeugs zu erhalten, auch wenn dabei von einem Normalfahrmodus in einen Energiesparmodus mit abgesenkter Antriebsdrehzahl gewechselt wird, oder umgekehrt. Während eines solchen Wechsels soll daher die Abtriebsdrehzahl beispielsweise gleich hoch bleiben. Die Fig. 1 zeigt einen Zeitraum, in dem von einem Normalfahrmodus in einen Energiesparmodus mit abgesenkter Antriebsdrehzahl gewechselt wird.
Entsprechend der oben genannten, angestrebten konstanten Abtriebsdrehzahl nAB verändert sich diese im gesamten dargestellten Zeitraum von t0 bis nach t3 nicht und verläuft im Diagramm entlang einer waagerechten stetigen Kennlinie. Dagegen verläuft die Antriebsdrehzahl nAN von t0 bis ti konstant und ab ti wird die Antriebsdrehzahl nAN kontinuierlich abgesenkt bis zum Zeitpunkt t2, an dem die abgesenkte Drehzahl des Energiesparmodus erreicht ist. Vom Zeitpunkt t2 an verläuft die Antriebsdrehzahl nAN über den gesamten weiteren dargestellten Verlauf wieder konstant auf dem abgesenkten Drehzahlniveau, d.h. hier ist der Energiesparmodus aktiv.
Zwischen dem Zeitpunkt t0 und ti verläuft die Antriebsdrehzahl nAN und die Abtriebsdrehzahl nAB konstant. Das heißt, dass der Antriebsmotor mit konstanter Drehzahl dreht und dass die Antriebsübersetzung in dem hydrostatischen Fahrantrieb in diesem Zeitraum nicht verändert wird, sodass sich auch die Abtriebsdrehzahl nAB nicht verändert. Dementsprechend bleiben die Schluckvolumen q_soii_MA und q_soii_MB in Zeitraum zwischen t0 und ti unverändert.
Die konstant verlaufende Abtriebsdrehzahl nAB ab dem Zeitpunkt t2 wird erreicht, weil parallel zu der absinkenden Antriebsdrehzahl nAN zwischen ti und t2 die Schluckvolumen q_soii_MA und q _SOII_MB der Hydromotoren genau in dem Maße verringert werden, dass die verringerte Antriebsdrehzahl an der Hydropumpe des hydrostatischen Fahrantriebssystems ausgeglichen wird. Die verringerte Förderleistung der Hydropumpe wird also durch das gleichzeitig verringerte Schluckvolumen der Hydromotoren ausgeglichen. Die Verringerung des Schluckvolumens wird in dieser Phase hauptsächlich an dem Hydromotor A vorgenommen.
Ab dem Zeitpunkt t2 ist die Drehzahlabsenkung der Antriebsdrehzahl nAN abgeschlossen, sodass die Antriebsdrehzahl nAN und die Abtriebsdrehzahl nAB konstant weiterlaufen. Dabei ist die Abtriebsdrehzahl nAB unverändert geblieben, während die Antriebsdrehzahl nAN nun mit der für den Energiesparmodus vorgegebenen Drehzahl läuft.
Nach dem Zeitpunkt t2 werden die Schluckvolumen q_soii_MA und q _SOII_MB der Hydromotoren gegenläufig zueinander verändert, sodass ein Gesamtschluckvolumen beider Hydromotoren gleich groß bleibt und sich die Übersetzung des hydrostatischen Fahrantriebs nicht mehr verändert. Im vorliegenden Beispiel wird das Schluckvolu- men q_soii_MA des Hydromotors A gemäß einer geradlinig verlaufenden Kurve abgesenkt während das Schluckvolumen q_soii_MB des Hydromotors B gemäß der entsprechend geradlinig ansteigenden Kurve angehoben wird. Auf diese Weise kann das Schluckvolumen q_soii_MA des Hydromotors A bis auf den Wert Null abgesenkt werden, sodass die gesamte Antriebsleistung des hydrostatischen Fahrantriebes über den Hydromotors B geleitet wird, bzw. durch den Hydromotor B in mechanische Leistung umgewandelt wird. Die Kurve des Schluckvolumens q_soii_MA ist nur bis zum Zeitpunkt t3 eingezeichnet.
Die Fig. 2 zeigt ein Zeit-Drehzahl-Diagramm mit dem Verlauf einer Antriebsdrehzahl nAN und einer dazugehörigen Abtriebsdrehzahl nAB. Auf der horizontalen Achse ist die Zeit t und auf der vertikalen Achse sind die genannten Drehzahlen n eines hydrostatischen Fahrantriebs aufgetragen. Die Antriebsdrehzahl nAN ist in Form einer Volllinie und die Abtriebsdrehzahl nAB ist in Form einer Strichlinie eingezeichnet.
Zusätzlich ist der im jeweiligen Zeitabschnitt vorliegende Status des Energiemodus in Form einer Strich-Punkt-Linie eingezeichnet, entweder aktiv oder inaktiv.
Im Zeitabschnitt zwischen t und t5 ist die Antriebsdrehzahl nAN mit veränderlicher Steigung leicht abfallend. Auch die Abtriebsdrehzahl nAB ist im gleichen Zeitraum mit veränderlicher Steigung abfallend. Ein der Abtriebsdrehzahl nAB zugeordnetes Drehzahlgradientenband DG, das sich zunächst von t4 bis t5 erstreckt, zeigt an, dass sich die Abtriebsdrehzahl nAB in diesem Zeitraum so verändert, dass sie nicht lange genug innerhalb des Drehzahlgradientenbands DG liegt. Somit liegt der Drehzahlgradient nicht unterhalb des vorgegebenen ersten Grenzwerts. Mit anderen Worten wird die Abtriebsdrehzahl nAB im Zeitabschnitt zwischen t4 und t5 so stark abgebremst, dass eine Aktivierung des Energiesparmodus nicht sinnvoll ist. Eine Steuerung prüft diesen Zusammenhang und berücksichtigt den hohen Drehzahlgradienten in der Weise, dass der Energiesparmodus am Ende dieses Zeitabschnittes bei t5 nicht aktiviert wird. Eine Prüfung, ob die Drehzahldifferenz zwischen der angeforderten Abtriebsdrehzahl und der tatsächlichen Abtriebsdrehzahl kleiner als ein vorgegebener zweiter Grenzwert ist, und ob der Fahrpedalgradient kleiner als ein vorgegebener dritter Grenzwert ist, erübrigt sich für diesen Zeitabschnitt, weil alle diese Voraussetzungen vorliegen müssen, damit der Energiesparmodus aktiviert wird.
Im Zeitabschnitt zwischen t5 und t6 werden die oben genannten Voraussetzungen wieder alle geprüft. In diesem Beispiel liegen diese Voraussetzungen vor, sodass der Energiesparmodus zum Zeitpunkt t6 aktiviert wird. Zwar schwankt die Abtriebsdrehzahl nAB zwischen t5 und t6 leicht auf und ab, sie verläuft jedoch in diesem Zeitabschnitt insgesamt auf einer nahezu konstanten Höhe und liegt über den gesamten Zeitabschnitt t5 bis t6 innerhalb des Drehzahlgradientenbands DG. Das heißt, im Zeitabschnitt zwischen t5 und t6 wird der vorgegebene erste Grenzwert unterschritten und somit eingehalten. Die Steuerung prüft diesen Zusammenhang zusätzlich dazu, ob die Drehzahldifferenz zwischen der angeforderten Abtriebsdrehzahl und der tatsächlichen Abtriebsdrehzahl kleiner als ein vorgegebener zweiter Grenzwert ist, und ob der Fahrpedalgradient kleiner als ein vorgegebener dritter Grenzwert ist. Da diese Voraussetzungen im vorliegenden Beispiel zwischen t5 und t6 alle vorliegen, aktiviert die Steuerung am Ende des Zeitabschnittes bei t6 den Energiesparmodus, sodass die Antriebsdrehzahl nAN ab t6 abgesenkt wird.
Im Zeitabschnitt zwischen t6 und t7wird die Antriebsdrehzahl nAN durch das Aktivieren des Energiesparmodus zunächst abgesenkt, während die Abtriebsdrehzahl nAB im Wesentlichen auf dem bestehenden Drehzahlniveau weiter läuft. Dies wird wie oben beschrieben durch eine gleichzeitige entsprechende Verringerung des Schluckvolumens zumindest eines Hydromotors des hydrostatischen Fahrantriebes erreicht. Im Zeitraum direkt nach t6 ist erkennbar, dass die Antriebsdrehzahl nAN über eine Rampenfunktion allmählich abgesenkt wird, sodass der Ausgleich durch das gleichzeitige Verringern des Schluckvolumens der Hydromotoren ohne spürbare Drehzahlveränderungen der Abtriebsdrehzahl nAB vorgenommen werden kann. Auch beim Deaktivieren des Energiesparmodus wird die Erhöhung der Antriebsdrehzahl bevorzugt nAN über eine Rampenfunktion vorgenommen
Gegen Ende des Zeitabschnittes zwischen t6 und t7 steigt die Antriebsdrehzahl nAN und die Abtriebsdrehzahl nAB wieder an. Dies wird beispielsweise durch eine veränderte, in diesem Fall eine erhöhte, Leistungsanforderung seitens des Fahrers am Fahrpedal verursacht. Die veränderte Leistungsanforderung führt dazu, dass die Drehzahldifferenz zwischen der angeforderten Abtriebsdrehzahl und der tatsächlichen Abtriebsdrehzahl größer als der vorgegebene zweite Grenzwert ist und/oder, dass die aktuelle Fahrpedalstellung den oben erläuterten zweiten Fahrpedalstellungsgrenzwert überschreitet und/oder, dass ein Grenzlastfall erkannt wurde. Ein Grenzlastfall tritt in der Regel dann auf, wenn die Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors schnell abfällt während sich die Motorlast erhöht. Da zum Zeitpunkt t7 zumindest einer der genannten Grenzwerte verletzt worden ist, wird der Energiesparmodus zum Zeitpunkt t7 wieder deaktiviert. Die Antriebsdrehzahl nAN und die Abtriebsdrehzahl nAB steigen im weiteren Verlauf beide weiter an. Vorliegend ist der Energiesparmodus daher nur zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 aktiviert.
Von der Steuerung werden die genannten Voraussetzungen bzw. Parameter für das Aktivieren und Deaktivieren des Energiesparmodus in regelmäßigen Abständen geprüft. Sobald alle Voraussetzungen vorliegen wird der Energiesparmodus erneut aktiviert bzw. deaktiviert.
Bezuqszeichen
DG Drehzahlgradientenband
n Drehzahl
nAN Antriebsdrehzahl
nAB Abtriebsdrehzahl
q_soii_MA Schluckvolumen
q_soii_MB Schluckvolumen
t Zeit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs mit einer durch einen Antriebsmotor antreibbaren Hydropumpe und mit zumindest einem Hydromotor, wobei in bestimmten Betriebsphasen ein Energiesparmodus aktivierbar ist, in dem der Antriebsmotor mit einer abgesenkten Antriebsdrehzahl betrieben wird, dadurch gekennzeichnet,
dass vor der Aktivierung des Energiesparmodus ein Abtriebsdrehzahlgradient ermittelt und von einer Steuerung derart berücksichtigt wird, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn der Abtriebsdrehzahlgradient kleiner als ein vorgegebener erster Grenzwert ist,
dass vor der Aktivierung des Energiesparmodus von der Steuerung eine Drehzahldifferenz zwischen einer angeforderten Abtriebsdrehzahl und einer tatsächlichen Abtriebsdrehzahl berechnet und derart berücksichtigt wird, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn die Drehzahldifferenz kleiner als ein vorgegebener zweiter Grenzwert ist, und
dass vor der Aktivierung des Energiesparmodus ein Fahrpedalgradient ermittelt und von der Steuerung derart berücksichtigt wird, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn der Fahrpedalgradient kleiner als ein vorgegebener dritter Grenzwert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuerung geprüft wird, ob ein Grenzlastfall vorliegt, und dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn kein Grenzlastfall vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, der Energiesparmodus deaktiviert wird, wenn während eines Betriebs im Energiesparmodus ein Grenzlastfall eintritt, wenn aus einer Normalbetriebsart heraus in eine andere Betriebsart gewechselt wird, oder wenn die Fahrpedalstellung zumindest einen einstellbaren Grenzwert verletzt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiesparmodus nur dann aktivierbar ist, wenn die Abtriebsdrehzahl über einen voreingestellten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlfensters liegt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlabsenkung entlang einer Rampe erfolgt.
6. Hydrostatischer Fahrantrieb mit einem Antriebsmotor, einer von dem Antriebsmotor antreibbaren Hydropumpe, zumindest einem in seinem Schluckvolumen verstellbaren Hydromotor und mit einer Steuerung, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerung folgende Mittel umfasst,
Mittel zum Ermitteln von verschiedenen Parametern, wobei die Parameter zumindest einen Abtriebsdrehzahlgradienten, einen Fahrpedalgradienten und eine Drehzahldifferenz zwischen einer Soll-Abtriebsdrehzahl und einer Ist-Abtriebsdrehzahl umfassen,
Mittel zum Speichern und Abrufen von den Parametern zugeordneten Grenzwerten, Mittel zum Vergleichen mehrerer Parameter mit jeweils einem zugeordneten Grenzwert, um beim Einhalten der Grenzwerte aller verglichenen Parameter einen Energiesparmodus zu aktivieren, wobei der Energiesparmodus einen Fahrbetrieb mit abgesenkter Antriebsdrehzahl vorsieht.
7. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung Mittel zum Ansteuern einer Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors und Mittel zum Ansteuern einer Schluckvolumenverstelleinrichtung des zumindest einen Hydromotors umfasst.
8. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen Timer umfasst, mit dessen Hilfe geprüft werden kann, ob die Abtriebsdrehzahl vor dem Aktivieren des Energiesparmodus in einem an dem Timer voreingestellten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlfensters liegt.
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