DE102023203371A1 - Method for reducing power losses in an electrohydraulic system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorgabe einer Soll-Motordrehzahl für die Verringerung von Leistungsverlusten in einem elektrohydraulischen System einer mobilen Arbeitsmaschine, das einen elektrischen Antrieb (3) mit wenigstens einer elektrischen Antriebskomponente und wenigstens eine Hydraulikmaschine (8, 10) aufweist, die mit dem elektrischen Antrieb gekoppelt ist und durch diese eine Drehzahl gestellt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:a. Ermitteln einer Soll-Drehzahl für die elektrische Antriebskomponente auf Basis eines Volumenstromwertes;b. Einstellen des elektrischen Antriebes auf Basis der im Schritt a. ermittelten optimalen Motordrehzahldadurch gekennzeichnet, dassfür die Ermittlung von der im Schritt a. beschriebenen Soll-Drehzahl eine vorgespeicherte Funktion benutzt wird, die auf Basis des Volumenstromwertes die optimale Drehzahl ermittelt.The present invention relates to a method for specifying a target engine speed for reducing power losses in an electro-hydraulic system of a mobile work machine, which has an electric drive (3) with at least one electric drive component and at least one hydraulic machine (8, 10) which is coupled to the electric drive and which sets a speed thereby, the method comprising the following steps: a. determining a target speed for the electric drive component on the basis of a volume flow value; b. setting the electric drive on the basis of the optimal engine speed determined in step a., characterized in that a pre-stored function which determines the optimal speed on the basis of the volume flow value is used to determine the target speed described in step a.
Description
TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung von Leistungsverlusten in einem elektrohydraulischen System sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung und ein elektrohydraulisches System.The present invention relates to a method for reducing power losses in an electrohydraulic system as well as a computing unit and a computer program for carrying out the method and an electrohydraulic system.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Hydraulische (mobile) Arbeitsmaschinen werden zunehmend elektrifiziert v.a. aufgrund von immer schärferen Abgasnormen.Hydraulic (mobile) work machines are becoming increasingly electrified, mainly due to increasingly strict emission standards.
Hydraulische Arbeitszylinder, die eine sehr große Kraft ausüben, können dabei nicht direkt durch elektrische Linearmotoren ersetzt werden und bleiben weiterhin erhalten. Sie werden wie bei konventionellen Arbeitsmaschinen mit Hydraulikpumpen versorgt.Hydraulic working cylinders, which exert a very high force, cannot be directly replaced by electric linear motors and will remain in place. They are supplied with hydraulic pumps as with conventional work machines.
In herkömmlichen hydraulischen Antriebssystemen werden diese Pumpen von einem Dieselmotor angetrieben, typischerweise mit konstanter Drehzahl. Volumenstromänderungen werden dabei durch Verstellpumpen (z.B. Axialkolbenpumpen) umgesetzt. Durch Schwenkwinkelverstellung wird das Hubvolumen der Kolben und damit der Volumenstrom bei gegebener Drehzahl verändert.In conventional hydraulic drive systems, these pumps are driven by a diesel engine, typically at a constant speed. Changes in volume flow are implemented by variable displacement pumps (e.g. axial piston pumps). By adjusting the swivel angle, the stroke volume of the pistons and thus the volume flow are changed at a given speed.
Insbesondere kann der Volumenstrom, der von der Hydraulikpumpe gefördert wird, mit der folgenden Formel berechnet werden:
Wobei Q der geforderte Volumenstrom, nPmp die Pumpendrehzahl, Vg das maximale Hubvolumen der Hydraulikpumpe pro Umdrehung und α der Schwenkwinkel der Hydropumpe jeweils sind.Where Q is the required volume flow, n Pmp is the pump speed, Vg is the maximum displacement of the hydraulic pump per revolution and α is the swivel angle of the hydraulic pump.
Diese Formel zeigt auch, dass Drehzahl und Schwenkwinkel gleichermaßen den Volumenstrom bestimmen, d.h. der Volumenstrom ändert sich durch Veränderung des Schwenkwinkels oder der Drehzahl oder von Beiden kombiniert.This formula also shows that speed and swivel angle equally determine the volume flow, i.e. the volume flow changes by changing the swivel angle or the speed or a combination of both.
Im Zuge der Elektrifizierung werden Dieselmotoren nun durch Elektromotoren ersetzt. Die Energiequelle (z.B. Netzanschluss, Batterie oder Brennstoffzelle) spielt hier keine Rolle, solange die geforderte elektrische Leistung bereitgestellt werden kann.As part of electrification, diesel engines are now being replaced by electric motors. The energy source (e.g. grid connection, battery or fuel cell) is not important here, as long as the required electrical power can be provided.
Da Elektromotoren mit ihrer Drehmomentcharakteristik viel dynamischer als Dieselmotoren sind, können Volumenstromänderungen nun mittels Drehzahl oder/und Schwenkwinkeländerung umgesetzt werden. Eine hydraulische Lastanforderung (ÖlVolumenstrom Q bei einem gegebenen Druck Δp) kann also mit unterschiedlichen Kombinationen aus Pumpendrehzahl (npmp) und Schwenkwinkel (α) erzeugt werden. Jede dieser Kombinationen wirkt sich anders auf die Komponenten-Betriebspunkte und damit auch auf ihre Wirkungsgrade aus.Since electric motors with their torque characteristics are much more dynamic than diesel engines, volume flow changes can now be implemented by changing the speed and/or swivel angle. A hydraulic load requirement (oil volume flow Q at a given pressure Δp) can therefore be generated with different combinations of pump speed (n pmp ) and swivel angle (α). Each of these combinations has a different effect on the component operating points and thus also on their efficiency.
In einem elektrifizierten Pumpensystem ergibt sich damit also ein Freiheitsgrad bei der Umsetzung des hydraulischen Betriebspunktes, welcher gezielt zur Erhöhung der Energieeffizienz ausgenutzt werden kann.In an electrified pump system, this results in a degree of freedom in the implementation of the hydraulic operating point, which can be specifically exploited to increase energy efficiency.
Dies kann und sollte gezielt zur Optimierung der Gesamtsystem-Energieeffizienz ausgenutzt werden, um bei jeder Lastanforderung den besten Wirkungsgradkompromiss für alle beteiligten Komponenten zu finden.This can and should be used specifically to optimize the overall system energy efficiency in order to find the best efficiency compromise for all components involved for each load requirement.
Dieselbe Volumenstrom-Anforderung bei einem gegebenen Druck könnte z.B.
- 1. mit einem großen Schwenkwinkel und einer niedrigen Drehzahl (hohes Drehmoment) oder
- 2. mit einem kleineren Schwenkwinkel und einer im Vergleich zu 1. höheren Drehzahl (niedrigeres Drehmoment)
- 1. with a large swivel angle and a low speed (high torque) or
- 2. with a smaller swivel angle and a higher speed (lower torque) compared to 1.
Es kann grundsätzlich einen „Effizienz-Konflikt“ zwischen dem elektrischen Antrieb und der Hydropumpe geben: der Fall 1. ist positiv für den Wirkungsgrad der Pumpe und negativ für den Wirkungsgrad des E-Antriebs, dagegen ist der Fall 2. negativ für den Wirkungsgrad der Pumpe und positiv für den Wirkungsgrad des E-Antriebs.In principle, there can be an “efficiency conflict” between the electric drive and the hydraulic pump: case 1 is positive for the efficiency of the pump and negative for the efficiency of the electric drive, whereas
Hier gilt es, den besten Kompromiss zu finden, also die Drehzahl-Schwenkwinkel-Paarung, die zum besten Gesamtwirkungsgrad führt.The aim here is to find the best compromise, i.e. the speed-swivel angle pairing that leads to the best overall efficiency.
Aus diesem Grund wurde in der Patentanmeldung
Gegeben sind der Druck und ein Soll-Volumenstrom. Eine Betriebsstrategie bestimmt daraus sowohl die Solldrehzahl des E-Motors als auch im zweiten Schritt den Schwenkwinkel für die Pumpe. Eine Drehzahlregelung regelt mithilfe des Motors die Pumpendrehzahl ein, eine Pumpensteuerung ermittelt aus der Vorgabe und der aktuellen Drehzahl den Schwenkwinkel und regelt ihn ein. Dabei wird die Leckage der Pumpe mitberücksichtigt bzw. kompensiert.The pressure and a target volume flow are given. An operating strategy uses this to determine both the target speed of the electric motor and, in a second step, the swivel angle for the pump. A speed control regulates the pump speed using the motor, and a pump control determines the speed from the target and the current speed. the swivel angle and regulates it. The leakage of the pump is taken into account and compensated.
Eine Betriebsstrategie ermittelt fortlaufend z.B. mithilfe aller Komponenten-Verlustkennfelder eine für das Gesamtsystem optimale Drehzahl als Sollwert, welche innerhalb eines Drehzahlintervalls von einer minimalen Drehzahl bis zur Maximaldrehzahl der Pumpe, bzw. der Maximaldrehzahl der Komponente, welche die geringste Maximaldrehzahl hat, liegt.An operating strategy continuously determines, for example, with the help of all component loss maps, an optimal speed for the entire system as a setpoint, which lies within a speed interval from a minimum speed to the maximum speed of the pump, or the maximum speed of the component that has the lowest maximum speed.
Dabei wird das Optimum aus einer Betrachtung der gesamten Verluste gebildet, um bei jeder Lastvorgabe eine maximale Effizienz auf Systemebene sicherzustellen.The optimum is calculated by considering the total losses in order to ensure maximum efficiency at system level for each load specification.
Optimierungsroutinen zur Wahl der effizientesten Drehzahl bei dynamisch wechselnden Lastanforderungen erfordern einen modellbasierten Ansatz in dem online (in jedem Rechenzeitschritt) die auf Gesamtsystemebene günstigste Drehzahl - Schwenkwinkel-Paarung - ermittelt und als Sollwert gestellt wird.Optimization routines for selecting the most efficient speed for dynamically changing load requirements require a model-based approach in which the most favorable speed - swivel angle pairing - at the overall system level is determined online (in each calculation time step) and set as the target value.
Solche Ansätze erfordern eine große Menge an Komponenten-Daten (typischerweise mehrdimensionale Kennfelder) und einen hohen Rechenaufwand.Such approaches require a large amount of component data (typically multidimensional maps) and a high computational effort.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die Wahl der effizientesten Drehzahl mit sehr wenig Rechenaufwand aber gleichzeitig mit einer guten Genauigkeit ermittelt werden kann.In contrast, the invention is based on the object of developing a method in which the selection of the most efficient speed can be determined with very little computational effort but at the same time with good accuracy.
KURZFASSUNGSUMMARY
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Vorgabe einer Soll-Motordrehzahl für die Verringerung von Leistungsverlusten in einem elektrohydraulischen System einer mobilen Arbeitsmaschine beansprucht, das einen elektrischen Antrieb (3) mit wenigstens einer elektrischen Antriebskomponente und wenigstens eine Hydraulikmaschine (8, 10) aufweist, die mit dem elektrischen Antrieb gekoppelt ist und durch diesen eine Drehzahl gestellt wird (bzw. durch diesen angetrieben werden kann), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- a. Ermitteln einer Soll-Drehzahl für die elektrische Antriebskomponente auf Basis eines Volumenstromwertes;
- b. Einstellen des elektrischen Antriebes auf Basis der im Schritt a. ermittelten optimalen Motordrehzahl
dadurch gekennzeichnet, dass
für die Ermittlung von der im Schritt a. beschriebenen Soll-Drehzahl eine vorgespeicherte Funktion benutzt wird, die auf Basis des Volumenstromwertes die optimale Drehzahl ermittelt.According to one embodiment of the present invention, a method is claimed for specifying a target engine speed for reducing power losses in an electrohydraulic system of a mobile work machine, which has an electric drive (3) with at least one electric drive component and at least one hydraulic machine (8, 10) which is coupled to the electric drive and is set to a speed by it (or can be driven by it), the method comprising the following steps:
- a. Determining a target speed for the electric drive component based on a volume flow value;
- b. Adjusting the electric drive based on the optimal engine speed determined in step a.
characterized in that
To determine the target speed described in step a., a pre-stored function is used which determines the optimum speed based on the volume flow value.
Mit dem Wortlaut „einstellen“ kann sowohl „Regeln“ als auch „Steuern“ gemeint werden. Mit dem Wortlaut „vorgespeicherte Funktion“ wird eine Funktion gemeint, die z.B. in einem Steuergerät gespeichert sein kann (d.h. wurde in der Vergangenheit gespeichert). Wie diese Funktion ermittelt wurde, wird in dieser Ausführungsform hier nicht spezifiziert, da diese Funktion durch verschiedene Verfahren ermittelt werden kann (wie in dem Verlauf der Beschreibung klarer wird).The wording "adjust" can mean both "regulate" and "control". The wording "pre-stored function" means a function that can be stored in a control unit (i.e. was stored in the past), for example. How this function was determined is not specified here in this embodiment, since this function can be determined by various methods (as will become clearer as the description progresses).
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENSHORT DESCRIPTION OF THE CHARACTERS
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile und / oder auf ähnliche Teile und / oder auf entsprechende Teile des Systems beziehen. Zu den Figuren:
-
1 zeigt beispielhaft eine Arbeitsmaschine, nämlich einen mobilen Bagger gemäß dem Stand der Technik. -
2 zeigt ein beispielhaftes elektrohydraulisches System mit zwei Kreisen, wie es etwa im Bagger der1 verwendet werden kann, gemäß dem Stand der Technik. -
3 zeigt eine erste Funktion für die Ermittlung einer Soll-Drehzahl für die elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 zeigt eine zweite Funktion für die Ermittlung einer Soll-Drehzahl für die elektrische Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 shows an example of a work machine, namely a mobile excavator according to the state of the art. -
2 shows an exemplary electro-hydraulic system with two circuits, as used in the excavator of1 can be used according to the state of the art. -
3 shows a first function for determining a target speed for the electric machine according to an embodiment of the present invention; -
4 shows a second function for determining a target speed for the electric machine according to another embodiment of the present invention.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wie sie in den beigefügten Figuren gezeigt sind. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt, die in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und in den Figuren gezeigt sind, sondern die beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich einige Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.In the following, the present invention will be described with reference to specific embodiments as shown in the accompanying figures. Nevertheless, the present invention is not limited to the particular embodiments described in the following detailed description and shown in the figures, but the described embodiments merely illustrate some aspects of the present invention, the scope of which is defined by the claims.
Weitere Änderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann klar. Die vorliegende Beschreibung umfasst somit alle Änderungen und / oder Variationen der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.Further changes and variations of the present invention will be apparent to those skilled in the art. The present description thus includes all changes and/or variations of the present invention. application, the scope of protection of which is defined by the claims.
Die Erfindung lässt sich auf unterschiedliche nicht mobile und mobile Arbeitsmaschinen übertragen, wie Bagger, Radlader, Telehandler oder Reachstacker.The invention can be applied to various non-mobile and mobile work machines, such as excavators, wheel loaders, telehandlers or reach stackers.
Es ist eine elektrische Batterie 2 gezeigt, durch die ein elektrischer Antrieb 3 des elektrohydraulischen Systems zum Antreiben von Hydraulikpumpen und ein elektrischer Drehwerksantrieb zum Antreiben eines Drehwerks (nicht dargestellt) mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Batterie 2 kann als Teil des elektrohydraulischen Systems angesehen werden. Alternativ könnte ebenso eine externe Batterie verwendet werden. Statt einer Batterie könnte auch eine andere Stromversorgung vorgesehen sein. Der elektrische Antrieb 3 der Hydraulik weist als elektrische Antriebskomponenten einen Inverter 4 (z.B. DC/AC-Wandler) und eine elektrische Maschine 6 auf. Der elektrische Drehwerksantrieb weist als elektrische Komponenten einen Inverter 5 (z.B. DC/AC-Wandler) und eine elektrische Drehwerksmaschine 7 auf.An
Die elektrische Maschine 6 ist über eine Welle mit einer ersten Hydraulikpumpe 8 (bzw. Hydraulikmaschine) und einer zweiten Hydraulikpumpe 10 gekoppelt. Ein erster Ausgangskanal 14 der ersten Hydraulikpumpe 8 ist mit einem ersten hydraulischen Kreis verbunden, um diesen mit Druckmittel (Hydraulikflüssigkeit, typischerweise ein Hydrauliköl) zu versorgen. Ein zweiter Ausgangskanal 16 der zweiten Hydraulikpumpe 10 ist mit einem zweiten hydraulischen Kreis verbunden, um diesen mit Druckmittel zu versorgen. Über die Welle werden beispielhaft weitere Hydraulikpumpen 12 bzw. Hilfspumpen angetrieben, die etwa dazu dienen, einen Steuerdruck zum Betätigen hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigter Ventile bereitzustellen.The electric machine 6 is coupled via a shaft to a first hydraulic pump 8 (or hydraulic machine) and a second
Es ist beispielhaft ein Summierungsventil 18 vorgesehen, mit dem die beiden Kreise hydraulisch verbunden werden können (etwa, um einer hohen Leistungsanforderung in einem der Kreise zu genügen).By way of example, a summing
Über den ersten Kreis werden als hydraulische Verbraucher zwei Hydraulikzylinder 20 (die z.B. die Bewegung des Auslegers des Baggers der
Über den zweiten Kreis werden als hydraulische Verbraucher zwei Hydraulikzylinder 22, 23 (die z.B. die Bewegung eines mittleren Armelements und der Schaufel des Baggers der
Die Ventilanordnungen umfassen einstellbare bzw. verstellbare Durchgänge, als einstellbare Messblenden dargestellt, so dass entsprechend deren Verstellung der Fluss an Druckmittel zu und von den hydraulischen Verbrauchern gesteuert werden kann. Die Messblenden (Durchgänge) können z.B. in Ventilen und insbesondere Wegeventilen gebildet sein, wobei verschiedene Schaltstellungen, etwa verschiedene Positionen eines Schiebers bzw. Kolbens eines Wegeventils, verschieden großen Querschnitten der Messblenden entsprechen, d.h. die Messblenden bzw. deren Querschnitte können durch Verstellen der (Wege-)Ventile eingestellt werden. Der genaue Aufbau der Ventilanordnungen, der von der spezifischen Anwendung, z.B. der Maschine, in der das elektrohydraulische System verwendet wird, abhängig ist, braucht hier nicht erläutert zu werden und ist dem Fachmann an sich bekannt. Letztendlich entsprechen Einstellungen der Ventilanordnungen bestimmten hydraulischen Leistungsanforderungen, z.B. ein geforderter Druck und/oder Volumenstrom, die von den Hydraulikpumpen 8, 10 bzw. dem elektrischen Antrieb (Inverter 4, elektrische Maschine 6) erfüllt werden müssen.The valve arrangements comprise adjustable or adjustable passages, shown as adjustable metering orifices, so that the flow of pressure medium to and from the hydraulic consumers can be controlled according to their adjustment. The metering orifices (passages) can be formed, for example, in valves and in particular directional control valves, whereby different switching positions, such as different positions of a slide or piston of a directional control valve, correspond to different sized cross sections of the metering orifices, i.e. the metering orifices or their cross sections can be adjusted by adjusting the (directional control) valves. The exact structure of the valve arrangements, which depends on the specific application, e.g. the machine in which the electro-hydraulic system is used, does not need to be explained here and is known to the person skilled in the art. Ultimately, settings of the valve arrangements correspond to certain hydraulic performance requirements, e.g. a required pressure and/or volume flow, which are to be met by the hydraulic pumps. pens 8, 10 or the electric drive (
Mit Bezug auf die
Der Erfinder ist zu der Idee gekommen, eine Funktion zu entwickeln, die ermöglicht, eine Soll-Drehzahl für die elektrische Maschine zu bestimmen, sodass mit wenig Rechenaufwand eine Soll-Drehzahl ermittelt wird, die sich nicht im Wesentlichen von einer optimalen Drehzahl (die z.B. mit einem Modell berechnet wird, das die Energieverluste berücksichtigt) unterscheidet.The inventor came up with the idea of developing a function that makes it possible to determine a target speed for the electric machine, so that with little computational effort a target speed is determined that does not differ significantly from an optimal speed (which is calculated, for example, using a model that takes energy losses into account).
In
Der Grund dafür ist, dass aus der Volumenstrombilanz, unter Vernachlässigung der Leckageverluste, die Pumpendrehzahl wie folgt berechnet wird:
Das bedeutet, dass je größer der Schwenkwinkel ist, bei gleichem Volumenstrom Q, desto kleiner wird die Drehzahl sein. Das bedeutet einfach, wie schon erwähnt, dass für größere Schwenkwinkel die Pumpe unter perfekten Arbeitsbedingungen arbeiten wird und dagegen die elektrische Maschine unter schlechten Arbeitsbedingungen (niedrigen Drehzahlen, hohem Drehmoment) arbeiten wird.This means that the larger the swivel angle, for the same flow rate Q, the lower the speed will be. This simply means, as already mentioned, that for larger swivel angles the pump will work under perfect working conditions and, on the other hand, the electric machine will work under poor working conditions (low speeds, high torque).
Der Erfinder hat eine gewisse Linearität bei den optimalen Drehzahlen (die z.B. mit einem Modell ermittelt wurden) beobachtet und ist daher auf die Idee gekommen, dass um Rechenaufwand zu sparen das Modell mit einer Funktion ersetzt werden kann, die sich an die optimalen Drehzahlwerte annähert.The inventor observed a certain linearity in the optimal speeds (which were determined, for example, using a model) and therefore came up with the idea that, in order to save computational effort, the model could be replaced with a function that approximates the optimal speed values.
Diese Funktion kann z.B. aus der Kurve mit der minimalen Drehzahl unter Berücksichtigung eines Multiplikationsfaktors ermittelt werden, der vorzugsweise direkt mit dem Schwenkwinkel α multipliziert wird. Der Multiplikationsfaktor kann z.B. gleich 0.9 sein, und ist abhängig von verschiedenen Faktoren wie Maschinenart, Anwendung, Größe der Hydropumpen und/oder der elektrischen Maschine. Ein Beispiel ist in
Es ist dem Fachmann klar, dass die Darstellung in
Eine andere Funktion, die noch besser eine optimale Soll-Drehzahl ermittelt, kann weiterhin einen Druck berücksichtigen. Der Erfinder hat beobachtet, dass unter Berücksichtigung eines Drucks, wie ein Delta Druck an der Hydropumpe, die Funktion Ergebnisse ermitteln kann, die sich mehr an die optimalen Drehzahlen annähern.Another function that is even better at determining an optimal target speed can also take pressure into account. The inventor has observed that by taking pressure into account, such as a delta pressure on the hydraulic pump, the function can determine results that are closer to the optimal speeds.
Aus diesem Grund kann die in der
Wobei k1 und k2 jeweils ein erster und ein zweiter Multiplikationsfaktor ist, Q der Volumenstrom und P ein Druckwert (wie z.B. der Delta Druck an der Hydropumpe).Where k1 and k2 are a first and a second multiplication factor respectively, Q is the volume flow and P is a pressure value (such as the delta pressure at the hydraulic pump).
Der erste und der zweite Faktor können jeweils entweder geschätzt werden oder abhängig von Komponenteneigenschaften ermittelt sein (z.B. Faktor für Volumenstromwert vom Schluckvolumen). Der erste und/oder der zweite Faktor können abhängig von dem Volumenstromwert und/oder von dem Druckwert sein.The first and second factors can either be estimated or determined depending on component properties (e.g. factor for volume flow value of displacement volume). The first and/or the second factor can be dependent on the volume flow value and/or the pressure value.
Nur als Beispiel werden nun zwei Werte für den ersten und den zweiten Faktor genannt. Der erste Faktor k1 kann gleich 28 sein, sodass sich bei 100 I/min eine Solldrehzahl von 2800 Umdrehungen pro Minuten ergibt. Der zweite Faktor k2 kann gleich 3 sein, sodass bei einem Druckwert von 300 bar 900 Umdrehungen pro Minuten an die Solldrehzahl hinzugefügt werden. Das bedeutet, dass in diesem Beispiel bei einem Volumenstrom von 100 I/min und einem Druckwert von 300 bar eine Soll-Drehzahl von 3700 Umdrehungen pro Minute ermittelt wird.Just as an example, two values are given for the first and second factors. The first factor k1 can be equal to 28, so that at 100 l/min a target speed of 2800 revolutions per minute is obtained. The second factor k2 can be equal to 3, so that at a pressure value of 300 bar 900 revolutions per minute are added to the target speed. This means that in this example, at a volume flow of 100 l/min and a pressure value of 300 bar, a target speed of 3700 revolutions per minute is determined.
Auch wenn in der Beschreibung immer von einer linearen Funktion gesprochen wurde, ist dem Fachmann klar, dass diese Funktion durch eine beliebige stetige Funktion (z.B. eine Freihandlinie) ersetzt werden kann. Alternativ kann die lineare Funktion durch eine Kennlinie (die natürlich auch unter die Definition von Funktion fällt) ersetzt werden. Die Funktion kann selbstverständlich auch ein ein- oder mehrdimensionales Lookup Table in Abhängigkeit von Volumenstrom oder Druck oder beidem sein.Even if the description always refers to a linear function, it is clear to the expert that this function can be replaced by any continuous function (e.g. a freehand line). Alternatively, the linear function can be replaced by a characteristic curve (which of course also falls under the definition of function). The function can of course also be a single- or multidimensional lookup table depending on volume flow or pressure or both.
Eine andere Funktion, die noch besser eine optimale Soll-Drehzahl ermittelt, kann weiterhin einen Offset berücksichtigen. Der Erfinder hat beobachtet, dass unter Berücksichtigung eines Offsets, der konstant oder variabel sein kann, können durch die Funktion Ergebnisse ermittelt werden, die sich mehr an die optimalen Drehzahlen annähern. Wenn der Offset variabel ist, kann dieser Offset z.B. von Druck oder Volumenstrom abhängig sein. In
Es ist dem Fachmann klar, dass alle in dieser Beschreibung genannten Faktoren und Offsets (bzw. alle Gleichungsgrößen oder Polynomen) mit einem „Gain-scheduling“ -Verfahren bestimmt werden können. Durch die Gain-Schedulings wird ermöglicht auf Basis der linearen Systemtheorie, einfache Regelungen für nichtlineare Regelstrecken zu entwerfen.It is clear to the person skilled in the art that all factors and offsets (or all equation variables or polynomials) mentioned in this description can be determined using a "gain scheduling" method. Gain scheduling makes it possible to design simple controls for non-linear control systems on the basis of linear system theory.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, dass es möglich ist, verschiedene Modifikationen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben beschriebenen Lehre und innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche zu realisieren, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.While the present invention has been described with reference to the embodiments described above, it will be apparent to those skilled in the art that it is possible to make various modifications, variations and improvements to the present invention in light of the above teachings and within the scope of the appended claims without departing from the scope of the invention.
Darüber hinaus wurden die Bereiche, auf denen Fachleute kundig sein dürften, hier nicht beschrieben, um die beschriebene Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.Furthermore, the areas in which those skilled in the art would be knowledgeable have not been described here in order not to unnecessarily obscure the invention described.
Dementsprechend soll die Erfindung nicht durch die spezifischen veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt sein, sondern nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.Accordingly, the invention should not be limited to the specific illustrative embodiments, but only by the scope of the appended claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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