移动工作机控制结构、移动工作机及具有控制结构的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于一移动工作机的控制结构。该控制结构具有消耗器能量协调器，所述消耗器能量协调器分别配设有用于至少一个消耗器的至少一个控制装置。由一相应的消耗器能量协调器借助于配属于该消耗器能量协调器的一个或多个控制装置的额定值获知一用于一个或多个由所述控制装置控制的消耗器的功率需求。然后，经由一总能量协调器从由所述消耗器能量协调器所获知的功率需求中获知一总功率需求。然后，所述总能量协调器将所提供的功率分配到所述消耗器能量协调器上，所述消耗器能量协调器又将所述功率分配到所述控制装置或者说所述消耗器上。
【专利说明】移动工作机控制结构、移动工作机及具有控制结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明从一种用于移动工作机的控制结构出发。此外，本发明从一种具有这种控制结构的移动工作机以及一种具有这种控制结构的方法出发。
【背景技术】
[0002]从现有技术中已知了用于轿车(PKW)和货车(LKW)的控制结构或者说能量管理策略。它们基于的是，所述Pkw或Lkw的行驶驱动装置表现为一主要的功率消耗器。因此，这种能量管理策略具有所谓的动力总成调节器，其调节所述车辆驱动装置的具有或不具有额外的混合化(Hybridisierung)的动力传动系。除了所述动力传动系之外的辅助消耗器通常是一发电机和一用于空调设备的压缩机。它们通常具有一低于5KW的最大功率且因此需要一内燃机功率的小于5%，当假设该内燃机功率为100KW时。因此，这种能量管理策略集中于所述动力传动系包括其混合部件的优化。
[0003]相反，在移动工作机中，可以根据工作情况的不同，例如所述行驶驱动装置，一动力输出轴或者说一辅助从动装置或一用于一工作臂或用于一工作功能、例如脱粒或粉碎的工作液压系统，需要所述内燃机功率的最大部分。例如在具有打包高压挤压机的拖拉机的情况下，在挤压时，所述内燃机功率的直至90%经由所述动力输出轴被输出到所述打包高压挤压机上。剩余的内燃机功率用于所述行驶驱动装置以及用于辅助机组。在这种工作情形中，在功率不足的情况下所述挤压是优选的，因为一“停止的”挤压容易导致阻塞。此外，例如重要的是，在用于犁田的拖拉机中，一用于犁田的工作液压系统足以利用内燃机功率来供给，因为经由其调节犁深度且因此调节从动功率。此外，在移动工作机中也可以是如下工作情形，其中，所述行驶驱动装置是优选的。此外，例如在一以挖掘机为形式的移动工作机的情况下，在挖掘时所述内燃机功率的最大部分由工作臂的工作液压系统来转换，其中，所述挖掘机额外地可经由其行驶驱动装置来行驶，当然利用很小的速度。针对所述挖掘机、尤其一移动挖掘机的更高的速度，设置专门的行驶模式，在所述行驶模式中限制了所述工作臂的功能。
[0004]因此，针对所述移动工作机仅有条件地适用针对Pkw和Lkw的为所述行驶驱动装置所设计的能量管理策略。如果作为辅助消耗器例如使用所述工作液压系统和/或所述动力输出轴，则这在该能量管理策略的情况下导致了复杂的特殊构造，或者所述辅助消耗器无法根据需要地使用。
[0005]此外，例如从DE 197 09 317 B4中公开了一种用于车辆的控制结构，其具有协调器，其管理并且分配能量源和消耗器之间的功率。
[0006]出版物DE 198 57 916 A1公开了一种其它的用于消耗器的控制结构。其具有一上级的消耗器管理机构，该消耗器管理机构由所述消耗器获知功率需求。经由一调节器来检测所获知的功率需求并且相应地由能量源来提供。之后，经由所述消耗器管理机构利用所述消耗器所需的功率来操控所述消耗器。
【发明内容】
[0007]与此相反，本发明的任务在于，提出一种灵活的且简单设计的用于一移动工作机的控制结构。本发明的另一个任务在于，提出一种具有这种控制结构的移动工作机以及一种具有这种控制结构的方法。
[0008]关于所述控制结构方面的任务根据权利要求1的特征解决，关于所述移动工作机方面的任务根据权利要求14的特征解决，以及关于所述方法方面的任务根据权利要求15的特征解决。
[0009]本发明的其它有利的改进方案是其它的从属权利要求的主题。
[0010]根据本发明设置一种用于一移动工作机的控制结构。该控制结构具有消耗器能量协调器，它们分别配设有一针对至少一个消耗器的控制装置或者说管理机构或者说管理组件。一相应的消耗器能量协调器借助于配属于该消耗器能量协调器的控制装置的额定值，获知一针对一个或多个由所述控制装置控制的消耗器的功率需求。此外，设置一总能量协调器，其与所述消耗器能量协调器通讯并且从由所述消耗器能量协调器所获知的功率需求中确定一总功率需求。之后，利用所述总能量协调器将可供使用的功率分配到所述消耗器能量协调器上。
[0011]该解决方案具有如下优点，即提出了一种针对一能量管理或者说一能量协调的通用的控制结构。在此情况下，所述消耗器能量协调器形成了一能量协调平面并且所述总能量协调器形成一其它的上级的能量协调平面。因此，利用根据本发明的控制结构将所述消耗器的功能上的控制装置与所述能量管理机构分开。由一操作人员或者说由一控制装置获得针对所述消耗器的功能的额定值，每个消耗器因此具有一消耗器能量协调器和与其分开的控制装置，所述控制装置基于所述一个或多个额定值控制或者说调节所述消耗器的功倉泛。
[0012]此外有利的是，所述消耗器能量协调器可以与配属于它们的控制装置或者说与配属于它们的消耗器进行匹配，并且针对所述总能量协调器无需进行匹配。因此，一相应的消耗器能量协调器可以利用配属于其的控制装置或者配属于其的消耗器的物理参量进行工作。因此，所述消耗器能量协调器理解为模块或方块的类型，它们与其控制装置或者说与其消耗器进行匹配，而不必进行所述总能量协调器与不同的控制装置或者说不同的消耗器的匹配。因此产生了一种用于移动工作机的统一的系统结构。
[0013]移动工作机例如涉及拖拉机、联合收割机、液压挖掘机、轮式装载机、翻斗料车、具有液压装载起重机的货车或涉及市政车辆。
[0014]有利的是设置一种用于一工作液压系统的消耗器能量协调器，该工作液压系统通常需要所述移动工作机的内燃机的功率的至少40% (常常大于90%)。所述消耗器能量协调器借助于所述工作液压系统的压力和体积流来获知所述工作液压系统的功率需求。在此情况下，所述消耗器能量调节器可以从所述工作液压系统获得所述压力和所述体积流的需求。因此，具有最大不同的工作液压系统的移动工作机可以简单地经由所述消耗器能量协调器与所述移动工作机的总能量协调器通讯，其方式为，向所述消耗器能量协调器简单地传输所述压力和所述体积流的需求。因此，其余的消耗器能量协调器或者说所述总能量协调器完全地与所述工作液压系统的相应的设计无关。
[0015]优选所述工作液压系统的功率需求由所述消耗器能量协调器作为至少一个液压泵的转矩和/或转速(泵轴上的功率)传输到所述总能量协调器上。
[0016]此外，所述移动工作机可以具有一针对一动力输出轴或者说一辅助从动装置的消耗器能量协调器。在农业的拖拉机中，一动力输出轴例如用于驱动最大不同的悬挂式设备。附加地或替选地，一消耗器能量协调器可以设置用于一高伏车载电网和/或一低伏车载电网。在一车载电网上可以联接最大不同的电消耗器，例如启动器马达、玻璃清洗器、马达控制装置或车辆发光装置。附加地或替选地，可以设置一针对一动力传动系的消耗器能量协调器。
[0017]由所述消耗器能量协调器可以针对所述动力传动系传输以转矩和/或转速为形式的功率需求到所述总能量协调器上。该总能量协调器又可以将一传动比预设值传输到所述消耗器能量协调器上。
[0018]针对所述动力输出轴的消耗器能量协调器可以传输以转矩和/或转速为形式的功率需求到所述总能量协调器上。该总能量协调器又可以将一针对所述动力输出轴的变速器的传动比关系传输给所述消耗器能量协调器。
[0019]有利地根据所述总功率需求控制至少一个针对所述消耗器的能量源。作为能量源例如设置一内燃机和/或一电动机。在此情况下，相应的能量源可以具有一控制装置或者说一管理机构，经由其，所述能量源与所述总能量协调器通讯。内燃机优选涉及柴油机。
[0020]此外，可以设置一发电机，其由所述内燃机驱动，用以例如对一电存储器进行充电和/或将电能馈入到所述车载电网中。
[0021]针对所述工作液压系统可以设置至少一个液压泵，所述液压泵由所述能量源、尤其由所述内燃机来驱动。
[0022]所述移动工作机的行驶驱动装置优选具有车轮或链条。它们能够可选地经由一变速器由所述内燃机驱动，或经由由所述液压泵驱动的液压马达来驱动。必要时它们可以由一电动机作为并联混合动力驱动装置或串联混合动力驱动装置来运行。
[0023]所述工作液压系统具有至少一个液压致动器，该液压致动器例如涉及一液压缸或一液压马达。该液压致动器可以由所述液压泵驱动。这样，所述液压致动器可以例如作为挖掘机臂、作为翻斗料车的翻斗、作为轮式装载机的挖斗、作为装载起重机、作为拖拉机中的或用于抬起工作设备、例如犁或收割机的升降机构来使用。
[0024]此外，可以设置一液压存储器，利用该液压存储器可以释放压力剂，用于驱动所述液压行驶驱动装置或用于驱动所述工作液压系统。
[0025]在本发明的其它设计中，所述一个或多个能量源在其消耗最佳的运行点方面被控制，尤其当所述总功率需求小于所提供的总功率时。在此情况下，所述总能量协调器可以获知一消耗最佳的转速和/或所述能量源的其它可选的参数。因此可以以如下方式利用来自最大不同的能量源的功率，使得所述移动工作机在其最佳的、尤其消耗最佳的运行点中使用。此外，一相应的的消耗器能量协调器以如下方式分配提供给该消耗器能量协调器的功率，使得配属于该消耗器能量协调器的消耗器在该消耗器的最佳的运行点中使用。因此，所述工作机和/或所述消耗器被消耗最佳地和/或效率最佳的运行。因此，相应的消耗器能量协调器负责一针对所述消耗器在其最佳的运行点中的使用。因此，可以简单地实现所述移动工作机在总车辆平面以及在总线系统平面上的尤其消耗最佳的运行。
[0026]此外，优选的可以是，所述总能量协调器给予针对所述消耗器能量协调器所提供的功率优先权，尤其如果所述总功率需求大于所提供的总功率时。在此所述优先权给予优选以如下方式进行，即所述消耗器能量协调器针对安全相关的消耗器、例如针对制动器和转向机构获得足够的功率。有利的是，当一相应的的消耗器能量协调器给予提供给该消耗器能量协调器的针对配属于该消耗器能量协调器的消耗器的功率优先权。因此，所述消耗器的优先权给予简单地通过相应的消耗器能量协调器进行。如果所述总功率需求大于所提供的总功率，则例如在一驱动一高压打包机的拖拉机的情况下，所述动力输出轴相对于行驶驱动装置被给予优先权，由此所述拖拉机先保持不动，所述动力输出轴后被调小。
[0027]所述消耗器在其最佳的运行点中的控制，以及所述消耗器经由所述消耗器能量协调器的优先权给予尤其在所述工作液压系统的情况下特别有利。因此通过本发明不再需要所述总能量协调器匹配所述工作液压系统的复杂结构，用以进行刚刚所述的控制和优先权给予，而是仅须匹配所述消耗器能量协调器。
[0028]在本发明的其它设计中，一相应的消耗器能量协调器与所述总能量协调器经由一统一的接口连接。由此可以以简单的方式使用所述控制结构用于最大不同的移动工作机。
[0029]如前面已经阐述，一相应的的控制装置基于所述一个或多个由其检测到的一个或多个额定值来控制一个或多个配属于其的消耗器。
[0030]所述总能量协调器可以例如获知关于所述内燃机的曲轴的总的所需的功率。此夕卜，所述总能量协调器优选不仅获知所述总功率需求，而且也获知可供使用的总功率。
[0031]在本发明的其它设计中，由所述总能量协调器和/或由至少一个消耗器能量协调器获知一功率预存。该功率预存可以用于一液压制动器或一液压转向机构的操作，用于车载电网、用于变速器或压缩空气制动器。
[0032]此外可以考虑，所述总能量协调器与一液压存储器的加压调节器和/或一低伏蓄电池的充电调节器和/或一高伏蓄电池的充电调节器通讯，用以在功率分配的情况下考虑它们。
[0033]针对所述工作液压系统的额定值可以例如由一人机界面和/或由一重叠的控制装置(例如精细农作)来预设。
[0034]根据本发明，设置一具有根据本发明的控制结构的移动工作机，其包括:
-一内燃机，其功率可由所述总能量协调器确定，
-至少一个由所述内燃机驱动的所述工作液压系统的液压泵，
-一行驶驱动装置，
-至少一个车载电网，
-一由所述内燃机驱动的发电机，用于对一能量存储器进行充电并且用于供给能量到所述车载电网中，以及
-至少一个能由所述液压泵驱动的液压的致动器。
[0035]此外，所述移动工作机可以具有所述动力输出轴。所述行驶驱动装置例如可经由一变速器由一内燃机和/或由至少一个液压马达和/或由一电动机来驱动。所述液压马达可以至少具有一液压泵。
[0036]此外，所述工作机可以具有一尤其可由所述液压泵加压的液压存储器。由该液压存储器可以释放压力剂，用于驱动所述液压行驶驱动装置或用于驱动所述工作液压系统。
[0037]针对所述行驶驱动装置同样可以设置一消耗器能量协调器。
[0038]根据本发明，规定一种具有一根据本发明的控制结构的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]下面参照附图详细阐述本发明的优选的实施方式。其中:
图1示出了一根据本发明的控制结构的方块图，
图2示出了所述控制结构的总能量协调器的方块图，
图3在一方块图中示出了一用于一工作液压系统的消耗器能量协调器，
图4在一方块图中示出了一用于一车载电网的消耗器能量协调器，
图5在一方块图中示出了用于一其它的车载电网、例如用于一高伏车载电网的消耗器能量协调器，
图6在一方块图中示出了一用于一动力输出轴的消耗器能量协调器，
图7在一方块图中示出了一用于一动力传动系的消耗器能量协调器。
【具体实施方式】
[0040]根据图1示出了一种根据本发明的用于一移动工作机的控制结构(Steuerungsstruktur) 1。该控制结构具有一总能量协调器(Gesamtenergiekoordinator)2，该总能量协调器的下级是多个消耗器协调器4至12。所述消耗器协调器4至12涉及能量协调器。
[0041]消耗器协调器4设置用于一工作液压系统。在此情况下，该消耗器协调器与所述工作液压系统的管理机构或者说控制装置14通讯。该管理机构或者控制装置具有额定值16作为输入参量，其中，所述额定值涉及体积流和/或压力。所述控制装置14输出侧地具有一用于消耗器或者说部件的操控18。从所述额定值16中由所述控制装置14获知所需的体积流和压力，所述体积流和压力经由一接口 20报告给用于所述工作液压系统的消耗器能量协调器4。该消耗器能量协调器又从所述体积流和压力中获知一功率需求并且将该功率需求经由一接口 22传输给所述总能量协调器2。
[0042]消耗器能量协调器6设置用于一动力输出轴。在此情况下，该消耗器能量协调器6配设有一用于所述动力输出轴的管理机构或者说控制装置24。该管理机构或者说控制装置同样具有额定值16、例如转速作为输入值，并且输出侧地具有用于所述动力输出轴的操控18，例如一传动比。经由一接口 26，所述动力输出轴的控制装置24与所述消耗器能量协调器6连接，该消耗器能量协调器又经由一接口 28与所述总能量协调器2连接。
[0043]消耗器能量协调器8设置用于一动力传动系。在此情况下，该消耗器能量协调器配设有所述动力传动系的一管理机构或者说控制装置30。该管理机构或者说控制装置具有额定值16作为输入参量并且具有用于所述动力传动系的操控18作为输出。所述控制装置30在此经由一接口 32与所述消耗器能量协调器8连接。该消耗器能量协调器又经由一接口 34与所述总能量协调器2连接。
[0044]消耗器能量协调器10设置用于一低伏车载电网(NV车载电网)。在此情况下，该消耗器能量协调器配设有一用于低伏消耗器的管理机构或者说控制装置36，该管理机构或者说控制装置具有额定值16、例如功率作为输入参量并且具有所述操控18作为输出。所述控制装置36经由一接口 38与所述消耗器能量协调器10连接，该消耗器能量协调器又经由一接口 40与所述总能量协调器2连接。
[0045]此外，消耗器能量协调器12配属于一高伏车载电网(HV车载电网)。所述消耗器能量协调器12在此情况下与一用于所述高伏消耗器的管理机构或者说控制装置42配合作用。该管理机构或者说控制装置42输入侧地具有额定值16、例如功率，并且输出侧地具有所述操控18，利用该操控来控制所述消耗器。经由一接口 44，所述控制装置42与所述消耗器能量协调器12连接。该消耗器能量协调器又经由一接口 46与所述总能量协调器2连接。
[0046]此外，所述总能量协调器2直接经由一接口 48与一用于一内燃机的管理机构或者说控制装置连接。该管理机构或者说控制装置输出侧地具有一操控18，经由该操控来操控联接到所述控制装置50上的消耗器，即尤其所述内燃机。
[0047]此外，所述总能量协调器2直接经由一接口 52与一用于一电动机的管理机构或者说控制装置54连接。该管理机构或者说控制装置54输出侧地具有一用于联接到该控制装置54上的消耗器、即用于至少一个电动机的操控18。
[0048]图1中的框架56表明，在能量管理机构以外设置一用于消耗器的功能性的控制装置，其原则上负责转换驾驶员要求。例如用于所述工作液压系统的控制装置14获得一人机界面或一叠加的控制装置的额定值，并且从所述额定值中计算所需的体积流和压力，之后所述体积流和压力被报告到上级的消耗器能量协调器4处。该消耗器能量协调器从所述体积流和压力中获知在一个泵轴或者说在多个泵轴上所需的功率，并且将该功率报告给所述总能量协调器2。其它的消耗器协调器6至12同样报告为了转换所述额定值所需的功率需求。之后，所述总能量协调器2从所述功率需求中计算一总功率需求、尤其关于所述内燃机的曲轴方面的总功率需求。
[0049]如果所提供的功率超过了所述总功率需求，则所述总协调器2的运行策略(Betriebsstrategie)获知一消耗最佳的转速或者说该系统的用于提供所需的功率需求的其它的可选的参数。此外，通过所述总能量协调器2的运行策略，能够实现所需的总功率需求与不同的源、例如内燃机和/或具有存储器的电驱动装置的消耗最佳的关联(Bezug)。为此，其规定额定预设值到所述内燃机的控制装置50上并且用于所述电动机的控制装置54。其它的消耗器能量协调器4至12本身又可以规定配属于它们的消耗器的最佳的运行点。因此，该移动工作机的消耗最佳的运行在总车辆平面上并且也在总线系统平面上进行。
[0050]如果所述总功率需求大于所提供的功率，则所述总能量协调器2执行下级的消耗器能量协调器4至12的相应的优先权给予(Pr1risierung)。
[0051]根据图2展示了所述总能量协调器2的一种示例性的实施方式。在此情况下，经由一方块56进行一关于所述内燃机的曲轴方面的总功率需求的获知。作为输入参量，该方块56具有例如一空调设备的功率需求58a，和/或一以工作机的轮子的从动力矩为形式的功率需求58b，和/或一以所述动力输出轴的转矩为形式的功率需求58c，和/或一以电功率为形式的功率需求58d,和/或一以用于一悬挂式设备(Anbausgerjits)的插座的功率为形式的功率需求58e，和/或一以用于所述工作液压系统的功率为形式的功率需求58f。作为其它的输入参量，所述方块56具有所述工作机的速度实际值60，以及所述内燃机和/或所述电动机和/或所述动力输出轴的转速62。所述功率需求58a至58f主要由所述消耗器能量协调器4至12传输给所述总能量协调器2。经由一连接装置64，所述方块56将所述总功率需求传输到一方块66,该方块表现为一运行策略(混合策略/换挡策略)。该方块同样具有所述转速62和所述速度实际值60作为输入参量。此外，该方块经由所述连接装置68获得方块70的预存的(reservierte)功率。该方块70在此用于获知一用于所述工作液压装置(制动器/转向机构)和/或用于一车载电网(12伏车载电网)和/或用于一变速器和/或用于一压缩空气制动器的功率预存。此外，该功率预存经由一连接装置72传输给一方块74，该方块用于获知可供使用的功率。该方块输入侧地获得一压力存储器的功率极值76，和/或一蓄电池的功率极值78，和/或所述内燃机、电动机和/或混合动力马达80的可能的转矩。此外，该方块具有速度实际值60作为输入参量。由方块74所获知的可供使用的功率经由一连接装置82传输给具有所述运行策略的方块66。作为其它的输入参量，该方块66具有一经由所述连接装置84的一压力存储器(液压存储器)的压力加载需求，和/或一经由所述连接装置86的一低伏蓄电池的充电需求，和/或一经由所述连接装置88的一高伏蓄电池的充电需求。在此，所述连接装置84将所述方块66与一方块90连接起来，该方块设置一用于所述液压存储器的压力加载调节器。经由所述连接装置86，所述方块66与一方块92连接，该方块具有一用于所述低伏蓄电池的充电调节器。用于所述高伏蓄电池的充电调节器通过所述方块94示出，该方块经由所述连接装置88与所述方块66连接。所述方块90、即所述液压存储器的压力加载调节器具有所述装载状态或者说压力加载状态(LadeZUStand)96作为输入参量。所述方块92、即所述低伏蓄电池的充电调节器具有所述低伏蓄电池的装载状态或者说充电状态(Ladezustand) 98作为输入参量,并且用于所述高伏蓄电池的充电调节器、或者说所述方块94，具有所述高伏蓄电池的装载状态或者说充电状态100作为输入参量。一其它的针对所述方块66的运行策略的输入参量可以是一行驶模式预设值102。所述功率需求58a至58f除了传输给所述方块58之外还传输给所述方块66且因此传输给所述运行策略。
[0052]在具有方块66的运行策略的情况下输出侧地设置额定参量。作为额定参量，规定一针对内燃机的额定转速104或者说额定转矩，和/或一针对电动机的额定转矩106，和/或一针对混合动力马达的额定转矩108，和/或一针对变速器110的额定传动比，和/或一针对所述动力输出轴的额定传动比112，和/或一针对DC/DC转换器和/或发电机114的额定功率。因此，利用这些额定参量尤其控制所述能量源。
[0053]所述总能量协调器2的一其它的方块116用于获知一相应的消耗器的允许的最大功率或者说在不足够的功率的情况下所述消耗器的优先权给予。作为针对方块116的输入参量，规定功率需求58a至58f。一其它的输入参量表现为具有所述连接装置82的可供使用的功率。此外，利用所述连接装置118向方块116传输单个的总线系统的预存的功率。在方块116的输出侧，规定了分配给所述消耗器的功率，所述功率被传输给所述消耗器能量协调器4至12。所述功率例如是针对一空调设备的最大功率120、一针对所述工作液压系统的最大功率122、一针对所述高伏消耗器的最大功率124和一针对所述低伏消耗器的最大功率126。
[0054]根据图3示例性示出了针对所述工作液压系统的消耗器能量协调器4。在此情况下，该消耗器能量协调器针对两个液压回路使用。经由方块128获知第一液压回路的所需的体积流，并且经由方块130获知第二液压回路的所需的体积流。作为输入参量，方块128具有所述第一液压回路的体积流额定值132a至132d。方块130具有第二液压回路的体积流值134a至134d作为输入参量。此外，向两个方块128和130报告可能的超载136a至136d作为其它的输入参量。之后，所获知的所述方块128和130的体积流额定值经由一连接装置138或者说140报告到一方块142处，该方块用作所述液压回路的连接装置并且规定所述连接装置的操控144作为输出。作为所述方块142的其它的输出参量，规定一泵同步化(压力)，其经由所述连接装置146报告给所述方块148和150。之后，在方块148中获知第一液压泵的所需的压力并且在方块150中获知第二液压泵的所需的压力。作为针对方块148和150的其它的输入参量，设置所述超载136a至136d和压力实际值152a至152d。在方块148中获知的压力经由一连接装置152向方块154传输，并且在方块150中获知的压力经由一连接装置156同样传输给方块154。方块154获得经由所述连接装置138和140的所述液压回路的体积流额定值作为其它的输入参量，该方块获知所述液压泵的额定功率需求。从该额定功率需求中获得了针对所述液压泵所需的驱动功率或者说所需的转矩或者说所需的转速(可发出的泵功率)，所述驱动功率或者说转速经由出口 158输送给所述总能量协调器2。所述消耗器能量协调器4经由输入或者说入口 160从所述总能量协调器4获得针对所述液压泵所提供的驱动功率或者说转矩或者说转速，所述驱动功率或者说转矩或者说转速被输送给所述消耗器能量协调器4的方块162。该消耗器能量协调器规定所述液压泵的功率极限并且输入侧地经由所述连接装置152和156具有所需的泵压力。方块162的输出侧规定针对所述液压泵的最大的功率164、166。经由所述消耗器能量协调器4的方块168，规定可供使用的体积流到所述消耗器上的分配，其中，考虑安全相关的消耗器，例如转向机构或挂车制动器。作为针对方块168的输入参量，规定所述液压泵的体积流实际值170、172。一其它的输入参量是一运行模式174的参数。此外，向方块168输送体积流额定值176a。此外，作为输入参量，规定一运行模式预设值178和过渡边缘条件180。作为输出参量，方块168具有针对所述消耗器的最大的体积流182a至182d。
[0055]根据图4的针对所述低伏车载电网的消耗器能量协调器10在方块184中规定一消耗器需求的获知。作为针对方块184的输入参量，规定功率186a至186c。方块184的输出规定一功率需求188，其中，该功率需求涉及12伏功率要求。所述功率需求被传输到所述总能量协调器2上。所述消耗器能量协调器10的方块190用于获知可分配的功率。在此情况下，一功率192 (可供使用的低伏消耗器功率)用作输入参量。此外，由一方块194经由一连接装置196向方块190传输一针对安全功能的预存。作为输出参量，方块190具有所获知的可分配的功率，其经由一连接装置198报告给一方块200。该方块用于到所述消耗器上的功率分配，并且作为其它的输入参量具有所述功率186a至186c以及经由所述连接装置196的所述方块194的针对安全功能的预存。作为方块200的输出参量，规定针对所述消耗器的可供使用的功率202a至202c。所述消耗器能量协调器10的一其它的方块204规定一针对DC/DC转换器或者说发电机的操控208。作为针对方块204的输入，规定一针对所述DC/DC转换器或者说发电机的额定功率206，该额定功率是由所述总能量协调器2传输的。
[0056]根据图5示出了针对所述高伏车载电网的消耗器能量协调器12。在此情况下经由一方块210获知一消耗器需求。尤其一针对电的空调压缩机的功率212,和/或一针对电插座的功率214和/或一针对冷却器风扇的功率216，用作输入参量。之后，由方块210输出侧地将一功率需求218 (高伏车载电网消耗器的功率要求)传输到所述总能量协调器2上。之后，一可供使用的功率220由所述总能量协调器2传输到所述消耗器能量协调器12的方块222上。在此情况下，该功率涉及一针对所述高伏消耗器的可供使用的功率220。之后，利用方块222获知可分配的功率，该功率之后经由一连接装置224传输给一方块226，该方块负责到所述消耗器上的功率分配。方块228涉及针对安全功能的预存，其经由一连接装置230传输给方块222和方块226。作为针对方块226的其它的输入参量，规定功率212至216。之后，方块226输出侧地具有一针对所述空调压缩机的可供使用的功率232，和/或一针对所述插头的可供使用的功率234，和/或一针对所述冷却器风扇的可供使用的功率236。
[0057]根据图6示出了针对所述动力输出轴的消耗器能量协调器6。其具有一方块238作为动力输出轴转速调节器。该方块具有一动力输出轴转速240作为输入参量。作为其它的输入参量，规定一动力输出轴额定转速242。所述动力输出轴转速调节器输出侧地经由一连接装置244与一方块246连接，该方块负责所述动力输出轴的功率需求。该方块将所述动力输出轴的功率需求248传输到所述总能量协调器2上。经由一方块250获知一曲轴额定转矩。该方块250在此经由所述连接装置244同样与方块238连接并且输出侧地具有一针对所述总能量协调器2的(关于所述曲轴的)动力输出轴额定转矩252。作为针对方块250的其它的输入参量，规定一实际传动比或者说效率，其经由一连接装置254由一方块256传递到方块250上。方块256涉及一传动比的控制装置。该控制装置经由一输入或者说入口258获得所述总能量协调器2的传动比关系的预设值。方块256的输出规定一用于所述传动比的操控信号260。
[0058]在图7中展示了针对所述动力传动系的消耗器能量协调器8。其具有一针对一速度控制器的方块262,该方块具有一额定速度264和一实际速度266作为输入参量。该方块经由一连接装置268与一方块270连接。该方块270获知一功率需求或者说一转矩需求(要求功率/要求转矩)。之后，所述功率需求272或者说转矩需求被传输给所述总能量协调器2。方块274用于调节一传动比。其具有一传动比预设值276作为输入参量。该方块274输出侧地经由一连接装置278与一方块280连接，并且经由一连接装置282与一方块284连接。方块280表现为针对一流体静力系统的控制装置并且方块284表现为一换档变速器或者说离合器的控制装置。作为方块280的输出，规定针对一泵或者说一马达的操控信号286。作为方块284的输出，规定针对所述离合器或者说档位的操控信号288。
[0059]所述消耗器能量协调器8的一其它的方块290规定一液压混合动力马达的操控。在此情况下，作为输入参量，规定一针对所述液压混合动力马达的额定转矩预设值292。所述方块290输出侧地经由一连接装置294与一方块296连接，该方块用于阀调节。方块296输出侧地规定用于所述马达的操控信号298。
[0060]方块300用于在全轮驱动或牵引方面的协调。作为针对方块300的输入参量，规定一在一车桥上的载荷分配302和/或一在一侧面上的载荷分配304。方块300经由一连接装置306与一方块308连接，该方块用于控制闭锁装置或者说离合器。方块308输出侧地规定用于所述闭锁装置或者说离合器的操控信号310。此外，方块300经由一连接装置312与一方块314连接，该方块用于控制额外的液压马达。方块314输出侧地规定用于所述液压马达的操控信号316。
[0061]根据图1至7的控制结构具有如下优点，即一机器集成商简单地购买软件模块包括所述能量管理系统，或者可以由不同的部门自身来创建。在此情况下统一的接口是有益的。除了所述总能量协调器之外，不同的消耗器能量协调器是领域特定(dom^nenspezifisch)的。如果不开发一领域，则可以将该消耗器能量协调器简单地移出。针对一消耗器能量协调器的创建仅需要领域特定的专业知识。在每个领域中可以使用统一的、领域特定的物理参量。能够简单地实现功能上的控制装置和能量管理系统的分开。没有该控制结构几乎就无法实现的一具有最大不同的工作模式的未来的工作机的全面的能量管理，可以利用逻辑接口分配到合理的可理解的方块中。
[0062]公开了一种用于一移动工作机的控制结构。该控制结构具有消耗器能量协调器，所述消耗器能量协调器分别配设有至少一个用于至少一个消耗器的控制装置。由一相应的消耗器协调器借助于配属于该消耗器协调器的一个或多个控制装置的额定值，获知一用于一个或多个由所述控制装置控制的消耗器的功率需求。然后，经由一总能量协调器从由所述消耗器能量协调器所获知的功率需求中获知一总功率需求。然后，所述总能量协调器将所提供的功率分配到所述消耗器能量协调器上，所述消耗器能量协调器又将所述功率分配到所述控制装置或者说所述消耗器上。
[0063]附图标记列表 1控制结构
2总能量协调器
4消耗器能量协调器
6消耗器能量协调器
8消耗器能量协调器
10消耗器能量协调器
12消耗器能量协调器
14控制装置
16额定值
18操控
20接Π
22接Π
24控制装置
26接Π
28接Π
30控制装置
32接Π
34接Π
36控制装置
38接Π
40接Π
42控制装置
44接Π
46接Π
48接Π50控制装置52接Π54控制装置56方块
58a至58f功率需求60速度实际值62转速64连接装置66方块68预存的功率70方块72连接装置74方块76功率极值78功率极值80转矩82连接装置84连接装置86连接装置88连接装置90方块92方块94方块96装载状态98装载状态100装载状态102行驶模式预设值104额定转速106额定转矩108额定转矩110额定传动比112额定传动比114额定功率116方块118连接装置120功率122功率124功率126功率128方块130方块
132a至132d体积流额定值
134a至134d体积流额定值
136a至136d超载
138连接装置
140连接装置
142方块
144操控
146连接装置
148方块
150方块
152连接装置
154方块
156连接装置
158输出
160输入
162方块
164功率
166功率
168方块
170体积流实际值172体积流实际值174参数
176a至176d体积流额定值178运行模式预设值180过渡条件182a至182d体积流184方块
186a至186c功率188功率需求190方块192功率194方块196连接装置198连接装置200方块
202a至202c功率204方块206额定功率208输出210方块212功率214功率216功率218功率需求220功率222方块224连接装置226方块228方块230连接装置232功率234功率236功率238方块
240动力输出轴实际转速242动力输出轴额定转速244连接装置246方块248功率需求250方块
252动力输出轴额定转矩
254连接装置
258输入
260操控信号
262方块
264额定速度
266实际速度
268连接装置
270方块
272功率需求
274方块
276传动比预设值278连接装置280方块282连接装置284方块286操控信号288操控信号290方块
292额定转矩预设值294连接装置296方块298操控信号300方块302载荷分配304载荷分配306连接装置308方块310操控信号312连接装置314方块316操控信号
【权利要求】
1.用于一移动工作机的控制结构，所述控制结构具有消耗器能量协调器(4至12)，所述消耗器能量协调器分别配设有用于至少一个消耗器的至少一个控制装置，其中，由一相应的消耗器能量协调器(4至12)借助于配属于该消耗器能量协调器的控制装置的额定值获知一用于一个或多个由所述控制装置控制的消耗器的功率需求，其中，由一总能量协调器(2)从由所述消耗器能量协调器(4至12)所获知的功率需求中获知一总功率需求，并且其中，由所述总能量协调器(2)出发，向一相应的消耗器能量协调器(4至12)传输一针对该消耗器能量协调器所提供的功率。
2.根据权利要求1所述的控制结构，其中，一消耗器能量协调器(4)设置用于一工作液压系统，其中，该消耗器能量协调器借助于所述工作液压系统的压力和/或体积流的需求来获知所述功率需求。
3.根据权利要求2所述的控制结构，其中，所述工作液压系统的功率需求由所述消耗器能量协调器(4)作为至少一个液压泵的转矩和/或作为转速传输到所述总能量协调器(2)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制结构，其中，一消耗器能量协调器(6至12)设置用于一动力输出轴和/或用于一高伏车载电网和/或用于一低伏车载电网和/或用于一动力传动系。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制结构，其中，根据所述总功率需求控制至少一个用于所述消耗器的能量源。
6.根据权利要求5所述的控制结构，其中，如果所述总功率需求小于所提供的总功率，则在所述能量源的消耗最佳的运行点方面控制一个或多个能量源。
7.根据权利要求5或6述的控制结构，其中，由所述总能量协调器(2)获知一内燃机和/或电动机的消耗最佳的转速和/或其它的能选择的参数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的控制结构，其中，一相应的消耗器能量协调器(4至12)以如下方式分配提供给该消耗器能量协调器的功率，使得配属于该消耗器能量协调器的消耗器在该消耗器的最佳的运行点中使用。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制结构，其中，如果所述总功率需求大于所提供的总功率，则所述总能量协调器(2)给予针对所述消耗器能量协调器(4至12)所提供的功率优先权。
10.根据权利要求9所述的控制结构，其中，所述优先权的给予以如下方式进行，即所述消耗器能量协调器(4至12)针对安全相关的消耗器获得足够的功率。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制结构，其中，一相应的的消耗器能量协调器(4至12)给予提供给该消耗器能量协调器的针对配属于该消耗器能量协调器的消耗器的功率优先权。
12.根据前述权利要求中任一项所述的控制结构，其中，一相应的消耗器能量协调器(4至12)与所述总能量协调器(2)经由一统一的接口连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的控制结构，其中，所述总能量协调器(2)获知一能使用的总功率。
14.移动工作机，具有一根据前述权利要求中任一项所述控制结构，所述移动工作机具有: -一内燃机，其功率能由所述总能量协调器(2)确定， -一由所述内燃机驱动的所述工作液压系统的液压泵， -一行驶驱动装置， -一车载电网， -一由所述内燃机驱动的发电机，用于对一能量存储器进行装载并且用于供给能量到所述车载电网中以及 -一能由所述液压泵驱动的液压的致动器。
15.具有一根据前述权利要求中任一项所述控制结构的方法。
【文档编号】G06F19/00GK104346519SQ201410361641
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】J.法斯纳赫特, M.施莱耶尔, A.洛佩斯庞普洛纳 申请人:罗伯特·博世有限公司