CN112041596B - 用于流体静力的行驶驱动装置的电子的监控系统和具有电子的监控系统的行驶驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于行驶驱动装置的监控系统以及一种具有监控系统的行驶驱动装置。借助于流体静力的马达的转速传感器来获取加速度，并且还额外地对至少一个压力传感器进行测评，所述压力传感器被安装在至少一条将所述流体静力的行驶驱动装置的泵与马达连接起来的工作管路上。优选所述压力传感器布置在所述泵的至少一个工作接头上。借助于额外的压力信号，能够可靠地评估所述流体静力的行驶驱动装置是否产生不期望的驱动的驱动转矩。

Description

用于流体静力的行驶驱动装置的电子的监控系统和具有电子 的监控系统的行驶驱动装置

技术领域

本公开文件涉及一种用于车辆用的流体静力的行驶驱动装置的、用于实现安全功能的电子的监控系统以及一种相应的行驶驱动装置。

背景技术

DE 10 2008 021 313 A1公开了一种液压组件-控制器和一种用于对液压组件、像比如可移动的做功机械的行驶驱动装置进行操控方法。在此，控制功能和监控功能相互监控。

此外，由现有技术已知电子的监控系统，对于所述电子的监控系统来说通过流体静力的马达的转速信号对相关的流体静力的行驶驱动装置进行监控，以用于实现安全功能。此外已知以下行驶驱动装置，对于所述行驶驱动装置来说对用于流体静力的泵的操控电流进行监控。相近的监控方案在汽车领域内在名称“EGAS-监控方案”或者“3-层面-方案”下已知。

对于也能够被称为安全的无驱动性的、标准化的安全功能“安全的停止状态”来说，要对驾驶员输入参量、比如行驶踏板位置和所选择的行驶方向进行测评。在驾驶员在车辆停止时比如通过加速踏板的松开或者通过对于行驶方向“中性”的选择来要求停止状态或者无驱动性之后，流体静力的行驶驱动装置不得产生任何主动的驱动力矩，以便车辆不会不期望地开动。

在上面所提到的解决方案中，仅仅将流体静力的马达的转速信号用于监控。但是，用这个信号不能区分：车辆是否不期望地运动，因为所述流体静力的行驶驱动装置产生主动的驱动转矩，这应该被识别为故障状态；或者车辆是否仅仅由于外部的力、比如斜坡输出力或者惯性而以原则上允许的方式运动，这不代表着故障状态。由此，对于来自现有技术的监控系统来说，对于故障状态的识别受到了限制并且只能在特定的车型中有意义地使用（比如具有停车制动器的市政公用汽车）。此外，不能用于动力很大的车辆、像比如矸石场中的轮式装载机，因为不能区分有故障的状态和没有故障的状态。

发明内容

本发明应该如此改进行驶驱动装置的电子的监控系统，使得其也在迄今成问题的行驶情况中、比如在坡度上溜坡时并且在车辆的动态的行驶策略中、比如在让轮式装载机缓缓滑行到停止时可靠地并且稳健地识别故障状态。

该任务通过一种按照本发明的电子的监控系统并且通过一种按照本发明的流体静力的车辆驱动装置来解决。

根据本发明的电子的监控系统被设计用于对车辆的流体静力的行驶驱动装置进行监控。所述流体静力的行驶驱动装置具有操作元件，通过该操作元件能够将停止状态-信号或者无驱动性-信号传送给监控系统的电子的控制单元。此外，所述行驶驱动装置具有流体静力的泵和流体静力的马达。所述监控系统拥有用于对马达转速进行直接或者间接的检测的转速传感器，从所述马达转速中按照本发明能够通过控制单元来获取马达和/或车辆的加速度。此外，所述监控系统按照本发明具有至少一个第一转速传感器，通过所述第一转速传感器能够将所述行驶驱动装置的第一工作管路的第一压力信号传送给控制单元。由此，能够获取相关的行驶驱动装置的驱动-状态和/或无驱动-状态。所述驱动-状态也能够被称为行驶驱动装置的主动的状态并且所述无驱动-状态也能够被称为行驶驱动装置的被动的状态。由此，来自现有技术的电子的监控系统如此得到改进，使得其也在迄今成问题的行驶情况中、比如在坡度上溜坡时并且在相关的车辆的动态的行驶策略中、比如在让轮式装载机缓缓滑行到停止时可靠地并且稳健地识别故障状态。

假设驾驶员将车辆停在陡坡上并且此外要求停止状态或者无驱动性。如果所述车辆通过斜坡输出力又被置于运动之中，那么所述按本发明的监控系统就能够借助于显著的加速度和用作通往马达的入口的工作管路的、非显著的压力信号来识别，在此不存在所述流体静力的行驶驱动装置的故障，因为该流体静力的行驶驱动装置没有引起车辆的运动。迄今为止的解决方案只能在停车制动器阻止这样的情况时使用。

在迄今为止的解决方案中对用于流体静力的泵的操控电流进行监控，对于所述迄今为止的解决方案来说此外存在以下缺点，即：其不能识别在电子控制机构的外部、也就是比如在泵的操控设备中存在的故障。通过所述按本发明的监控系统，也能够识别通过电子控制机构外部的故障所引起的故障状态。

泵操控机构内部的缺陷使所述泵向外摆动并且产生不期望的驱动转矩，所述缺陷也能够通过对于至少一个压力传感器的测评来识别，因为在这种情况下识别出用作用于通往马达的入口的工作管路的显著的压力信号。在仅仅对操控电流进行监控的迄今为止的解决方案中，无法识别这样的故障。

如上面所提到的那样，对于马达转速的检测也能够通过转速传感器来间接地进行。如果在流体静力的马达与差速机构之间还安装有机械的换挡变速器，那比如就是这种情况。比如经常存在两个机械的挡位、运输挡（快速）和工作挡（慢速），能够在停止状态中在所述运输挡与所述工作挡之间切换（停止状态换挡变速器）。但是，也存在机械的变速器，用所述机械的变速器能够在行驶的期间来换挡（比如“shift-on-fly”变速器）。于是也能够将所述转速传感器安装在所述换挡变速器的输出轴上或者安装在变速器中。而后，虽然所述转速传感器没有测量流体静力的马达的转速、而是比如测量变速器输出转速，但是本发明还总是一样地发挥功能，如果通过变速器输出转速来取代马达转速的话。

此外，也能够将两个流体静力的马达与机械的总和变速器联接起来（“2+1总和变速器”）。所述转速传感器也能够在这里被安装在换挡变速器的输出轴上或者被安装在变速器中。如果取代马达转速而使用变速器输出转速，则也能够在这里运用本发明。所述两个流体静力的马达与总和变速器可以有效地像一个单个的流体静力的马达那样来处理。

最后还有一些变型方案，在所述变型方案中流体静力的马达直接被安装在车辆的车轮上。而后在这里原则上仅仅取消轴变速器。

在一种特别优选的改进方案中，所述按本发明的监控系统具有第二压力传感器，通过该第二压力传感器能够将第二工作管路的第二压力信号传送给所述控制单元。由此，能够用所述按本发明的监控系统对具有闭合的液压回路的双向的行驶驱动装置进行监控。所述监控系统能够确定，所述第二工作管路处于显著的压力之下并且就这样也识别有待监控的行驶驱动装置的主动的倒行。如果在此由驾驶员通过操作元件来要求停止状态或者无驱动性，则识别出故障。

优选也能够由所述操作元件将前行信号和倒行信号传送给电子的控制单元。而后，用所述第二工作管路上的第二压力传感器也能够在存在操作元件的前行信号时识别出主动的倒行或者在存在操作元件的倒行信号时识别出主动的前行。由此，所述按本发明的监控系统也提供“Safe Direction（安全方向）”“Safe Reversing（安全倒行）”功能。

根据本发明的、用于车辆的流体静力的行驶驱动装置具有操作元件，通过该操作元件能够将停止状态-信号或者无驱动-信号传送给电子的监控系统的电子的控制单元。所述行驶驱动装置具有流体静力的泵和流体静力的马达。所述监控系统具有用于对马达转速进行检测的转速传感器，按照本发明从所述马达转速中通过所述控制单元能够获取马达和/或车辆的加速度。按照本发明，所述监控系统具有第一压力传感器，通过该第一压力传感器能够将行驶驱动装置的第一工作管路的第一压力信号传送给控制单元。由此，能够获取所述行驶驱动装置的驱动-状态和/或无驱动-状态。所述驱动-状态也能够被称为所述按本发明的行驶驱动装置的主动的状态并且所述无驱动-状态也能够被称为所述按本发明的行驶驱动装置的被动的状态。所述按本发明的行驶驱动装置的优点相应于前面所描述的监控系统的优点。

在一种特别优选的双向的改进方案中，所述按本发明的行驶驱动装置具有带有第二工作管路的闭合的液压回路。而后所述监控系统具有第二压力传感器，通过该第二压力传感器能够将所述第二工作管路的第二压力信号传送给控制单元。由此，所述监控系统也是双向的并且能够确定所述第二工作管路处于显著的压力之下并且就这样比如识别所述按本发明的行驶驱动装置的主动的倒行。如果在此由驾驶员通过操作元件来要求停止状态或者无驱动性，则识别出故障。

对于所述按本发明的监控系统和所述按本发明的行驶驱动装置来说，优选能够由所述控制单元来获取第一与第二压力信号之间的压差。而后能够由所述控制单元获取故障，如果由所述操作单元将停止状态-信号或者无驱动-信号传送给了控制单元并且如果额外地满足了以下三项条件：

马达转速大于零，由此推断出前行，并且

压差大于或者等于用于压差的参考值，并且

（马达或者车辆的）加速度大于用于加速度的参考值。

对于所述按本发明的监控系统和所述按本发明的行驶驱动装置来说，也能够获取故障，如果由所述操作单元将停止状态-信号或者无驱动-信号传送给了控制单元并且如果额外地满足了以下三项条件：

马达转速小于零，由此能够推断出倒行，并且

压差小于或者等于上面所提到的、但是负的用于压差的参考值，并且

加速度小于上面所提到的、但是负的用于加速度的参考值。

对于所述按本发明的监控系统和所述按本发明的行驶驱动装置来说，所述操作元件（由该操作元件将停止状态-信号或者无驱动-信号传送给了控制单元）比如是处于中性位置中的行驶方向操纵杆或者处于零位中的加速踏板或者处于最大位置中的微动踏板（Inch-Pedal）。

对于所述按本发明的监控系统和所述按本发明的行驶驱动装置来说，所述泵能够是ET泵。而后优选通过控制压力对所述ET泵进行非僵硬的并且非踏板操纵的操控。其他的操控方式、比如EP泵也是可能的。

附图说明

图1示出了用于可移动的做功机械的按本发明的行驶驱动装置的实施例，所述可移动的做功机械比如能够是轮式装载机。

具体实施方式

所述可移动的做功机械具有柴油马达1，能够在其排量方面调节的轴向活塞泵2被耦合在所述柴油马达的（未详细示出的）曲轴上。所述轴向活塞泵在闭合的回路中通过两条工作管路4_A、4_B来向马达6供给，所述马达的输出轴通过差速机构8被耦合在两个轮子10上。所述泵2、两条工作管路4_A、4_B和马达6应该列入到所述按本发明的行驶驱动装置中。

在所示出的实施例中，加速踏板12机械地被耦合到柴油马达1上。

此外，所述按本发明的行驶驱动装置具有中心的数据线14，电子的控制单元15被连接到所述中心的数据线上。通过所述中心的数据线14来传送加速踏板12、行驶方向操纵杆11和微动踏板17的位置数据或者位置信号。所述微动踏板17用于相对于行驶驱动装置来优待可移动的做功机械的负载。

此外，通过所述中心的数据线14来将第一压力传感器16_A和第二压力传感器16_B的压力信号传输给控制单元15。所述两个压力传感器16_A、16_B布置在泵2的两个主接头上并且检测相应的工作管路4_A、4_B的工作压力。

此外，由（未示出的）转速传感器将泵转速n_P传输给控制单元15并且由转速传感器18_M将马达转速n_M传输给控制单元。

由所述控制单元15通过中心的数据线14来传输控制压力信号p_St，其中所述泵2被构造为ET泵。

在一种优选的作为替代方案的实施例中，所述泵2不是通过中心的数据线14来操控，而是通过两条单独的电线（未详细示出）来操控，通过所述电线来传输用于所述泵2的电磁阀的控制电流信号。

作为实例，对所述按本发明的行驶驱动装置的所示出的实施例的安全功能“安全的停止状态”或者安全的无驱动性进行解释。所述安全功能防止所述可移动的做功机械的通过行驶驱动装置引起的、由驾驶员不期望的主动的加速度。

由所述控制单元15对驾驶员的以下操作元件进行测评：

·行驶方向操纵杆11，

·加速踏板12和

·微动踏板17。

驾驶员要求停止状态或者无驱动性，如果满足了以下条件中的至少一项条件：

·行驶方向操纵杆11处于位置“中性”，

·加速踏板12处于零位中或者

·微动踏板17处于最大位置中。

其他的操作元件、像比如蠕变电位计以及对其的测评也是可能的。

尤其而后对以下传感器进行测评：

·所述流体静力的马达6上的转速传感器18_M（用于马达转速的符号：n_M），

·所述流体静力的泵2或者第一工作管路4_A上的第一压力传感器16_A（用于第一压力的符号：p_A）以及

·所述流体静力的泵2或者第二工作管路4_B上的第二压力传感器16_B（用于第二压力的符号：p_B）。

此外，从转速信号n_M中以用数字表示的方式来计算加速度a。详细来讲，求取所述马达6的旋转加速度并且从中必要时以用数字表示的方式算出所述可移动的做功机械的加速度。还从所述两个压力信号p_A和p_B中形成压差Δp。

总是通过约定来如此计算所述压差Δp，使得正压差Δp意味着朝前行方向的主动的驱动转矩。这一点对用于压差Δp的故障条件的表述来说是重要的。按所述压力传感器16_A、16_B的安装位置和所述流体静力的行驶驱动装置的管路连接，也就是说Δp= p_A-p_B或者Δp=p_B-p_A。

如果驾驶员通过上面所提到的操作元件之一来要求停止状态或者无驱动性并且满足了以下两项条件之一，

1.（n_M＞0）并且（Δp＞＝Δp_Ref）并且（a＞-a_Ref）

2.（n_M＜0）并且（Δp＜＝-Δp_Ref）并且（a＜a_Ref）

则存在由所述按本发明的监控系统识别的故障。

Δp_Ref和a_Ref是也能够取决于时间的、用于压差和加速度的参考值。第一项条件意味着，所述可移动的做功机械向前行驶，并且在此存在显著的或者太大的压差Δp（相对于参考值Δp_Ref），从所述压差中推断出向前的、显著的或者太大的驱动的转矩（相对于参考值），并且在此向前的加速度a是显著的或者太大（相对于参考值-a_Ref）。

就在图1中所示出的、具有闭合回路的双向的行驶驱动装置而言，第二项条件类似地适用于倒行。因此，第二项条件意味着，所述可移动的做功机械向后行驶，并且在此存在显著的或者太大的压差Δp（相对于参考值-Δp_Ref）。从中推断出向后的显著的或者太大的驱动的转矩（相对于参考值）。在此，向后的加速度a是显著的或者太大（相对于参考值a_Ref）。

如果通过这种方式由所述监控系统识别出故障，则所述电子的控制单元15就切断所有电输出端，以用于最终切断所述行驶驱动装置并且将所述可移动的做功机械置于安全的状态中。

公开了一种用于行驶驱动装置的监控系统和一种具有监控系统的行驶驱动装置。借助于流体静力的马达的转速传感器来获取加速度并且还额外地对至少一个压力传感器进行测评，所述压力传感器被安装在至少一条将所述流体静力的行驶驱动装置的泵与马达连接起来的工作管路上。优选所述压力传感器布置在所述泵的至少一个工作接头上。借助于额外的压力信号，能够可靠地评估所述流体静力的行驶驱动装置是否产生不期望的驱动的驱动转矩。

Claims (10)

1.用于流体静力的行驶驱动装置的电子的监控系统，所述流体静力的行驶驱动装置具有操作元件，通过所述操作元件能够将停止状态-信号或者无驱动-信号传送给所述监控系统的电子的控制单元（15），并且所述流体静力的行驶驱动装置具有流体静力的泵（2）和流体静力的马达（6），其中所述监控系统具有用于对马达转速（n_M）进行检测的转速传感器（18_M），其特征在于，从所述马达转速（n_M）中通过所述控制单元（15）能够获取所述马达（6）的加速度（a），并且所述监控系统具有第一压力传感器（16_A），通过所述第一压力传感器能够将所述行驶驱动装置的第一工作管路（4_A）的第一压力（p_A）传送给所述控制单元（15），由此能够获取所述行驶驱动装置的驱动-状态和/或无驱动-状态。

2.根据权利要求1所述的监控系统，具有第二压力传感器（16_B），通过该第二压力传感器能够将第二工作管路（4_B）的第二压力（p_B）传送给所述控制单元（15）。

3.根据权利要求2所述的监控系统，其中能够由所述控制单元（15）来获取所述第一压力（p_A）与所述第二压力（p_B）之间的压差Δp，并且其中，

如果由所述操作元件将所述停止状态-信号或者所述无驱动-信号传送给了所述控制单元并且如果额外地满足了以下三项条件：

马达转速（n_M）＞0并且

压差（Δp）＞＝Δp_Ref并且

加速度（a）＞-a_Ref，则能够由所述控制单元（15）获取故障，

其中，Δp_Ref是用于压差的参考值并且a_Ref是用于加速度的参考值。

4.根据权利要求2或3所述的监控系统，其中能够由所述控制单元来获取所述第一压力（p_A）与所述第二压力（p_B）之间的压差Δp，并且其中，

如果由所述操作元件将所述停止状态-信号或者所述无驱动-信号传送给了所述控制单元并且如果额外地满足了以下三项条件：

马达转速（n_M）＜0并且

压差（Δp）＜＝-Δp_Ref并且

加速度（a）＜a_Ref，则能够由所述控制单元（15）获取故障，

其中，Δp_Ref是用于压差的参考值并且a_Ref是用于加速度的参考值。

5.具有操作元件的流体静力的行驶驱动装置，通过所述操作元件能够将停止状态-信号或者无驱动-信号传送给电子的监控系统的电子的控制单元（15），其中所述行驶驱动装置具有流体静力的泵（2）和流体静力的马达（6），并且其中所述监控系统具有用于对马达转速（n_M）进行检测的转速传感器（18_M），其特征在于，从所述马达转速（n_M）中通过所述控制单元（15）能够获取所述马达（6）的加速度（a），并且所述监控系统具有第一压力传感器（16_A），通过该第一压力传感器能够将所述行驶驱动装置的第一工作管路（4_A）的第一压力（p_A）传送给所述控制单元（15），由此能够获取所述行驶驱动装置的驱动-状态和/或无驱动-状态。

6.根据权利要求5所述的行驶驱动装置，该行驶驱动装置具有带有第二工作管路（4_B）的闭合的回路，其中所述监控系统具有第二压力传感器（16_B），通过该第二压力传感器能够将所述第二工作管路（4_B）的第二压力（p_B）传送给所述控制单元（15）。

7.根据权利要求6所述的行驶驱动装置，其中能够由所述控制单元（15）来获取所述第一压力（p_A）与所述第二压力（p_B）之间的压差Δp，并且其中，

如果由所述操作元件将所述停止状态-信号或者所述无驱动-信号传送给了所述控制单元（15）并且如果额外地满足了以下三项条件：

马达转速（n_M）＞0并且

压差（Δp）＞＝Δp_Ref并且

加速度（a）＞-a_Ref，则能够由所述控制单元（15）获取故障，

其中，Δp_Ref是用于压差的参考值并且a_Ref是用于加速度的参考值。

8.根据权利要求6或7所述的行驶驱动装置，其中能够由所述控制单元（15）来获取所述第一压力（p_A）与所述第二压力（p_B）之间的压差Δp，并且其中，如果由所述操作元件将所述停止状态-信号或者所述无驱动-信号传送给了所述控制单元并且如果额外地满足了以下三项条件：

马达转速（n_M）＜0并且

压差（Δp）＜＝-Δp_Ref并且

加速度（a）＜a_Ref，则能够由所述控制单元（15）获取故障，

其中，Δp_Ref是用于压差的参考值并且a_Ref是用于加速度的参考值。

9.根据权利要求5到7中任一项所述的行驶驱动装置，其中所述操作元件是处于中性位置中的行驶方向操纵杆（11），或者其中所述操作元件是处于零位中的加速踏板（12），或者其中所述操作元件是处于最大位置中的微动踏板（17）。

10.根据权利要求5到7中任一项所述的行驶驱动装置，其中所述泵（2）是ET泵，并且其中设置了通过控制压力（p_St）对所述ET泵进行的非僵硬的并且非踏板操纵的操控。

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