用于求取液靜式液壓運行傳動裝置的隨時間改變的參數的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于求取液靜式運行傳動裝置的隨時間改變的參數的方法，所述液靜式運行傳動裝置包括至少一個初級側(1)液壓調節器及至少一個次級側(2)液壓調節器。為了簡化和/或改進液靜式液壓調節器的運行，在液靜式液壓調節器的運行中識別所述參數。
【專利說明】
用于求取液靜式液壓運行傳動裝置的隨時間改變的參數的方 法和系統
技術領域
[0001] 本發明涉及一種用于求取液靜式運行傳動裝置的隨時間改變的參數的方法，所述 液靜式運行傳動裝置包括至少一個初級側液壓調節器及至少一個次級側液壓調節器。
【背景技術】
[0002] 對于液靜式運行傳動裝置，例如初級側軸向活塞機和次級側軸向活塞機串聯。在 斜盤結構方式的軸向活塞機的情況下，可以通過調節斜盤的擺動角度來調節輸送體積流。 因此，這種軸向活塞機也稱為調節機。根據軸向活塞機是作為栗還是馬達工作，軸向活塞機 也稱為調節栗或者調節馬達。例如由內燃機驅動的初級側軸向活塞機一一當它作為栗、尤 其調節栗工作時一一在驅動側上將機械能轉化成液壓能。在輸出側上，次級側軸向活塞 機一一當其作為栗、尤其調節栗工作時一一將液壓能轉化成機械能。這個過程也可以反過 來，從而通過次級側軸向活塞機在輸出側上制動。初級側軸向活塞機和次級側軸向活塞機 的連接既可以在開放回路中進行，其中，兩個軸向活塞機的低壓側與壓力補償的箱連接，也 可以在閉合回路中進行，其中，兩個軸向活塞機的低壓偵埴接相互連接。兩種連接都可以通 過限壓閥保護免受過高的壓力。在運行中，初級側軸向活塞機和次級側軸向活塞機或者分 開地或者耦合地調節。

【發明內容】

[0003] 本發明的任務在于，簡化和/或改進液靜式運行傳動裝置的運行，所述液靜式運行 傳動裝置包括至少一個初級側液壓調節器和至少一個次級側液壓調節器。
[0004] 在用于求取液靜式運行傳動裝置的隨時間改變的參數的方法中，所述液靜式運行 傳動裝置包括至少一個初級側液壓調節器和至少一個次級側液壓調節器，該任務由此解 決，在所述液靜式運行傳動裝置運行時識別所述參數。針對液靜式運行傳動裝置的動態運 行行為，例如預先給定和調節次級側輸出力矩。在使用斜盤結構方式的軸向活塞單元作為 液壓調節器的情況下，初級側和次級側的擺動角度作為調節量以供使用。出于這個目的，可 以使用基于模型的壓力調節。例如由于封入空氣或者溫度變化以及老化影響，參數如液靜 式運行傳動裝置的液壓系統的泄漏和壓縮模量遭受劇烈波動。為了在所有運行點上確保壓 力調節的良好表現，根據本發明的一方面，在液靜式運行傳動裝置運行時或者說運行到期 期間識別隨時間改變的參數。變量或者參數然后可以例如供基于模型的調節所使用或者用 于監控和診斷。原則上，所述方法也能夠應用于系統，所述系統在初級側和/或次級側上包 括多于一個的液壓調節器，如兩個或者更多的次級側液壓調節器。
[0005] 所述方法的優選實施例的特征在于，在運行中識別所述液靜式運行傳動裝置的液 壓介質的壓縮模量和/或液壓系統的泄漏。替代地或附加地，可以識別另外的參數、尤其物 理量。
[0006] 所述方法的另一優選實施例的特征在于，通過初級側液壓調節器和次級側液壓調 節器的體積流基于每轉進液量、轉速以及標準化擺動角度來描述。例如，作為每轉進液量指 的是液壓調節器每轉排出的液壓介質量。單位時間內的轉數被稱為轉速。術語擺動角度涉 及擺動搖臺或者斜盤，其在軸向活塞機中用于調節輸送體積流。
[0007] 所述方法的另一優選實施例的特征在于，控制體積流通過液壓調節裝置的幾何結 構尺寸來確定。例如，可以用簡單的方式方法通過調節缸和/或對應缸的幾何結構尺寸來計 算控制體積流。
[0008] 所述方法的另一優選實施例的特征在于，所識別的參數通過可信性實例來確認。 在可信性檢驗中，例如可以通過與所保存或者說存儲的參數相比較來驗證，當前識別的參 數是否會是正確的。
[0009] 所述方法的另一優選實施例的特征在于，在基于模型的壓力調節中使用所識別的 參數，以適應性地調節次級側液壓調節器的輸出力矩。通過在基于模型的壓力調節中使用 所識別的參數，可以與環境影響、公差、老化現象無關地、有利地調節次級側上的壓力進而 以及輸出力矩。基于模型的壓力調節包括例如預控制和調節回路。
[0010]所述方法的另一優選實施例的特征在于，用于壓力調節的模型通過壓力測量來校 正。在壓力測量時，例如由至少一個壓力傳感器感測測量值。
[0011] 所述方法的另一優選實施例的特征在于，所識別的參數用于診斷目的。替代地或 附加地，可將所識別的參數用于其他的目的。
[0012] 在用于調節液靜式運行傳動裝置的壓力的系統中，所述液靜式運行傳動裝置包括 至少一個初級側液壓調節器和至少一個次級側液壓調節器，以上提出的任務替代地或附加 地由此解決，在液靜式運行傳動裝置的運行中識別隨時間改變的參數，尤其按照前述方法 來識別。
[0013] 本發明另外還涉及具有計算機程序的計算機程序產品，其具有軟件器件，用于當 在計算機上實施該計算機程序時執行前述方法。
[0014] 本發明的另外優點、特征以及細節將以下說明中得知，在以下說明中參考附圖對 不同實施例分別描述。
【附圖說明】
[0015] 唯一的附圖描述了一種液靜式運行傳動裝置的液壓等效連接圖，所述液靜式運行 傳動裝置包括初級側液壓調節器和次級測液壓調節器。
【具體實施方式】
[0016] 在唯一的附圖中以液壓連接圖的形式簡化地示出一種液靜式運行傳動裝置。這種 液靜式運行傳動裝置包括初級測液壓調節器(HydrostatenH和次級側液壓調節器2。這兩 個液壓調節器1和2實施為液壓機(辦扣811111〇11&8〇11；[11611)，尤其以帶斜盤的斜盤結構方式實 施為軸向活塞機，所述液壓機也可以被稱為擺動搖臺（Schwenkwiege)。
[0017] 可以改變斜盤或者擺動搖臺的的擺動角度，以調節液壓機或者液壓調節器的輸送 體積流。因此，液壓機也稱為調節機。根據其功能，液壓機1也被稱為調節栗。類似地，液壓機 2也被稱為調節馬達。
[0018] 具有有初級側液壓調節器1的、圖1中的左側也被簡稱為初級側1。類似地，具有次 級側液壓調節器2的、圖1中的右側也被稱為為次級側2。初級側的液壓調節器1也簡稱為初 級單元。類似地，次級側的液壓調節器2也簡稱為次級單元。
[0019] 這兩個實施為液壓機的液壓調節器1和2在輸入側連接在低壓區域4。在輸出側，兩 個液壓調節器1和2連接在高壓區域上。低壓區域4包括儲備6的被壓力補償的液壓介質，該 儲備也稱作低壓存儲器。液壓介質例如涉及液壓油。
[0020] 通過高壓區域5中的回路10表明連接容積，連接容積將液壓機1的輸出側與液壓機 2的輸出側連接。因為連接容積10處于高壓區域5中，連接容積為高壓容積。
[0021] 為了回收制動能量和在能量優化狀態下運行，在高壓區域5中有利地布置有液壓 存儲器，該液壓存儲器也稱為高壓存儲器。然而，在這種也稱為回收狀態的運行狀態下，高 壓側上的壓力與液壓存儲器的液位直接耦合并且僅相對緩慢地改變。
[0022] 未來能夠使初級側上的機械功率盡可能直接傳遞到次級側，使液壓存儲器脫耦。 這樣，保留附圖中所示的部分系統，通過根據本發明的方法可以在運行到期期間識別該部 分系統。
[0023] 壓力進而次級側上的輸出力矩(Abtriebsmoment)可以通過基于模型的調節器利 用被識別的參數與環境影響、公差和老化作用的影響無關地被調節，這將在下文中詳細闡 述。
[0024] 通過箭頭11表明高壓管道，高壓管道將初級側液壓機1的輸出端與高壓容積或者 連接容積10連接。通過箭頭12表明另外的液壓管道，所述另外的液壓管道將次級側液壓機2 的輸出端與高壓容積或者連接容積1 〇連接。
[0025] 低壓管道13將初級側液壓機1的輸入端與液壓介質儲備6連接。低壓管道14將初級 側液壓機2的輸入端與液壓介質儲備6連接。具有液壓阻18的連接管道16將低壓區域4與高 壓容積或者連接容積10連接。連接容積10不僅涉及真實的連接管道，也涉及一連接裝置的 等效連接圖，該連接裝置例如可以借助于高壓和低壓之間的密封部間隙或者說密封間隙實 現。
[0026] 圖1中為了描述液靜式運行傳動裝置，初級調節栗1和次級調節馬達2串聯。例如由 內燃機驅動的初級單元1將機械能轉化為液壓能。因此，初級偵也被稱為驅動側。次級單元 2在輸出側上將液壓能轉化成為機械能。這個過程也可以反過來，從而通過次級單元2在前 面所述的回收運行中在輸出側上制動。
[0027] 按照本發明的一方面，通過模型描述初級單元和次級單元之間的容積10中的壓力 建立。為了識別模型中所包含的、隨時間緩慢變化的參數壓縮模量和泄漏，通過壓力測量來 校正模型。這些參數借助參數識別方法、例如最小二乘回歸(RLS)過濾來在線識別。如此估 計的參數然后被使用在基于模型的調節器中用于壓力調節。
[0028] 為了識別未知參數，需要一模型用于初級單元和次級單元之間的連接容積V中的 壓力建立P點(P Punkt)。該模型可如下述所示：
[0029]
(1)
[0030]其中，β為壓縮模量，q為所有已知體積流之和，ki為層流流動的泄漏系數，kt為湍流 流動的泄漏系數，高壓側和低壓側的壓差為A P = P-PND。在此，公式（1)僅示例性地理解，也 可以考慮任意其他的、用于泄漏的、經驗得出的項，例如壓力作用。通過變量q考慮了所有已 知的、進出V容積的體積流。基本上為初級單元和次級單元的體積流qi和qi，但是也為其他的 體積流、如對于調節液壓調節器所必需的控制油體積流qi, st和q2, st。q的可能計算公式例如 可以如下所示：
[0031] q = qi+qi,st+q2+q2,st (2)
[0032] 針對第i個（i-te)機器，通過初級單元和次級單元間的體積流的描述可以基于每 轉進液量C q, i，轉速ω i，標準化擺動角度ai來說明
[0033] qi = Cq,ic〇iai. (3)
[0034] 替代地，體積流也可以通過特性曲線qi = qi( c〇i，ai...)描述。對于調節所述單元 所需要的控制油體積流可以簡單地通過調節缸和對應缸以及標準化擺動角度a的幾何形狀 來計算。
[0035] 接下來由模型列式如方程（1)中所定義地出發。然而，要再次指出的是，下述列式 對于任意模型結構都適用，所述模型結構可以轉化為方程(7)。方程（1)可以解出q，并描述 為矢量積。
[0036] (4)
[0037] (5)
[0038] 如果針對q采用具有η個測量點的測量描述量(Messschriebe)，則得出下述線性方 程組：
(6)
[0039]
[0044]
(街
[0045] 其中，遺忘因子0 < κ< 1，P是協變矩陣。為了初始化，必須為PQ和θ〇選擇合適的初 值。通過遺忘因子的合適選擇也可以補償轉速對泄漏的影響，從而通過所述方法估計出即 使在非常小轉速下也有意義的平均泄漏系數。
[0046] 通過所述能在線進行的參數識別和基于模型的、例如包括預控制和調節回路的壓 力調節的組合，闡釋了適應性的基于模型的壓力調節。在此，特別將所識別的參數提供給預 控制和調節器。在基于模型的壓力調節的構思中要考慮，所有驅動狀態下待預期的參數波 動導致預期的調節行為、尤其是穩定性。所識別的參數仍可事先通過可信化實例確認。 [0047] 適應性壓力調節的功能可以通過觀察不同運行條件下的壓力變化曲線來確定，這 些運行調節影響系統的泄漏和等效壓縮模量。
[0048]所述方法可以用于具有液壓功率傳遞的液壓驅動裝置，如一般性地在附圖中所示 的那樣。這例如是在液壓混合驅動中的情況，在液壓混合驅動中至少部分功率通過液壓途 徑傳遞。
【主權項】
1. 用于求取液靜式運行傳動裝置的隨時間改變的參數的方法，所述液靜式運行傳動裝 置包括至少一個初級側（1)液壓調節器和至少一個次級側(2)液壓調節器，其特征在于，在 所述液靜式運行傳動裝置運行時識別所述參數。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在運行中識別所述液靜式運行傳動裝置的 液壓介質的壓縮模量和/或液壓系統的泄漏。3. 根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，通過初級側液壓調節器和次級側液壓 調節器的體積流基于每轉進液量、轉速以及標準化擺動角度來描述。4. 根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，控制體積流通過液壓調節裝置的幾何 結構尺寸來求取。5. 根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，所識別的參數通過可信性實例來確認。6. 根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，在基于模型的壓力調節中使用所識別 的參數，以適應性地調節次級側液壓調節器的輸出力矩。7. 根據權利要求6的方法，其特征在于，用于壓力調節的模型通過壓力測量來校正。8. 根據前述權利要求之一的方法，其特征在于，所識別的參數用于診斷目的。9. 用于調節液靜式運行傳動裝置的壓力的系統，所述液靜式運行傳動裝置包括至少一 個初級側（1)液壓調節器和至少一個次級側(2)液壓調節器，其特征在于，在液靜式運行傳 動裝置的運行中識別隨時間改變的參數，尤其按照根據前述權利要求之一的方法來識別。10. 具有計算機程序的計算機程序產品，其具有軟件器件，用于當在計算機上實施該計 算機程序時執行根據權利要求1至8之一的方法。
【文檔編號】F16H61/42GK105960553SQ201480066515
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2014年11月13日
【發明人】A·特拉赫特, A·瓦格納, D·塞勒圖爾, C·帕森貝格
【申請人】羅伯特·博世有限公司