DE102014119469A1

DE102014119469A1 - Method for hydraulic pressure measurement in an industrial truck

Info

Publication number: DE102014119469A1
Application number: DE102014119469.1A
Authority: DE
Inventors: Kai Haake
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-06-23
Also published as: EP3037378A9; EP3037378A1; EP3037378B1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Messung des Drucks in einem Hydrauliksystem einer Arbeitsvorrichtung bei einem Flurförderzeug, bei dem durch einen Pumpenmotor (2) eine Hydraulikpumpe (3) zur Druckerzeugung angetrieben wird und durch eine Fahrzeugsteuerung ein Antriebsdrehmoment des Pumpenmotors (2) erfasst werden kann, wird von der Fahrzeugsteuerung als Druck das Antriebsdrehmoment multipliziert mit einem Proportionalitätsfaktor zuzüglich eines Korrekturfaktors bestimmt.In a method for measuring the pressure in a hydraulic system of a working device in an industrial truck in which by a pump motor (2) a hydraulic pump (3) is driven to generate pressure and a drive torque of the pump motor (2) can be detected by a vehicle control, is from the vehicle control as pressure, the drive torque multiplied by a proportionality factor plus a correction factor determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydraulikdruck Messung bei einem Flurförderzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung des Drucks in einem Hydrauliksystem einer Arbeitsvorrichtung bei einem Flurförderzeug, bei dem durch einen Pumpenmotor eine Hydraulikpumpe zur Druckerzeugung angetrieben wird und durch eine Fahrzeugsteuerung ein Antriebsdrehmoment des Pumpenmotors erfasst werden kann. The invention relates to a method for hydraulic pressure measurement in a truck. In particular, the invention relates to a method for measuring the pressure in a hydraulic system of a working device in an industrial truck in which a hydraulic pump for generating pressure is driven by a pump motor and a drive torque of the pump motor can be detected by a vehicle controller.

Flurförderzeuge, darunter insbesondere alle Formen von Gabelstaplern, weisen Arbeitsvorrichtungen auf, die zur Handhabung der zu transportierenden Lasten dienen. Im Regelfall sind diese Arbeitsvorrichtungen hydraulisch betrieben, da durch ein Hydrauliksystem eine große Leistungsdichte sowie große Kräfte erreicht werden können. Beispiele hierfür sind Hubmasten, an denen eine Lastaufnahmevorrichtung, etwa eine Lastgabel, höhenbeweglich geführt ist und bei denen die Hubbewegung durch einen hydraulischen Hubzylinder bewirkt wird sowie gegebenenfalls eine Neigung des Hubmastes durch einen Neigezylinder eingestellt wird. Forklifts, including in particular all forms of forklifts, have working devices that serve to handle the loads to be transported. As a rule, these working devices are hydraulically operated, since a large power density and large forces can be achieved by a hydraulic system. Examples include masts on which a load receiving device, such as a fork, is guided vertically movable and in which the lifting movement is effected by a hydraulic lifting cylinder and optionally an inclination of the mast is adjusted by a tilting cylinder.

Das Hydrauliksystem wird dabei durch eine Hydraulikpumpe mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid versorgt, die durch einen Elektromotor oder im Falle eines durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Flurförderzeugs auch durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird. Zur Steuerung des Hydrauliksystems, aber auch aus Sicherheitsgründen zur Überwachung sowie zur Erfassung von Betriebsparametern, beispielsweise einer auf einer Lastaufnahmevorrichtung aufliegenden Last, wird der Druck in dem Hydrauliksystem oftmals durch einen Drucksensor erfasst und an eine Fahrzeugsteuerung weitergeleitet. Ein typisches Ausführungsbeispiel eines solchen Drucksensors sind Membransensoren. The hydraulic system is supplied by a hydraulic pump with pressurized hydraulic fluid, which is also driven by an electric motor or in the case of an engine driven by an industrial truck by the internal combustion engine. For controlling the hydraulic system, but also for safety reasons for monitoring and for detecting operating parameters, for example a load resting on a load receiving device, the pressure in the hydraulic system is often detected by a pressure sensor and forwarded to a vehicle control system. A typical embodiment of such a pressure sensor are diaphragm sensors.

Dabei ist oftmals eine Redundanz erforderlich oder erwünscht. Der Einsatz eines zweiten Drucksensors mit identischer oder gleicher Technik birgt jedoch einige Nachteile. So entsteht zunächst die Gefahr von Common-Cause-Fehlern, dass folglich derselbe Fehler bei einer Falschmessung identisch auftritt. Auch entstehen zusätzlicher Aufwand aufgrund der erforderlichen weiteren Verkabelung, einer notwendigen Einbauposition wie auch eine Halterung für den Drucksensor sowie die damit verbundenen Kosten. Diese Probleme können sich multiplizieren, wenn mehrere Sensoren für verschiedene Teilkreise oder Abschnitte des Hydrauliksystems vorhanden sind, die dann jeweils redundant ausgelegt werden sollen. Redundancy is often required or desired. However, the use of a second pressure sensor with identical or the same technology has some disadvantages. This initially creates the danger of common cause errors that consequently the same error occurs identically in a false measurement. Also incurred additional effort due to the required additional wiring, a necessary installation position as well as a holder for the pressure sensor and the associated costs. These problems can multiply if there are several sensors for different sub-circuits or sections of the hydraulic system, which should then each be configured redundantly.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Druckmessung in einem Hydrauliksystem eines Flurförderzeugs zur Verfügung zu stellen, das die zuvor genannten Nachteile vermeidet und mit dem mit geringem Aufwand eine Druckerfassung möglich ist, insbesondere als redundantes System zur Überprüfung einer Druckmessung durch einen Drucksensor. The present invention is therefore an object of the invention to provide a method for pressure measurement in a hydraulic system of a truck available, which avoids the aforementioned disadvantages and with which a pressure detection is possible with little effort, especially as a redundant system for checking a pressure measurement by a pressure sensor.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features of independent patent claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Messung des Drucks in einem Hydrauliksystem einer Arbeitsvorrichtung bei einem Flurförderzeug, bei dem durch einen Pumpenmotor eine Hydraulikpumpe zur Druckerzeugung angetrieben wird und durch eine Fahrzeugsteuerung ein Antriebsdrehmoment des Pumpenmotors erfasst werden kann, von der Fahrzeugsteuerung als Druck das Antriebsdrehmoment multipliziert mit einem Proportionalitätsfaktor zuzüglich eines Korrekturfaktors bestimmt wird. The object is achieved in that in a method for measuring the pressure in a hydraulic system of a working device in a truck in which is driven by a pump motor, a hydraulic pump for generating pressure and by a vehicle control, a drive torque of the pump motor can be detected by the vehicle control as a pressure, the drive torque multiplied by a proportionality factor plus a correction factor is determined.

Vorteilhaft kann ein Drucksensor bei nicht sicherheitsrelevanten Systemen bzw., soweit dies zulässig ist, vollständig entfallen für die Überwachung des Hydrauliksystems und es werden Kosten und Bauraum eingespart. Soweit eine redundante Überprüfung eines Drucksensors gewünscht wird, ist hierfür kein zweiter Drucksensor erforderlich. Insbesondere erfolgt die Erfassung des Drucks auch durch ein gänzlich abweichendes System und ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens desselben Fehlers gering. Das äußere Drehmoment M, das an dem Pumpenmotor anliegt ist ideal betrachtet proportional zum Druck P_p und es gilt: P_p = k₁·M + k₂ (1) Advantageously, a pressure sensor for non-safety-related systems or, if this is permissible, completely eliminated for the monitoring of the hydraulic system and it costs and space is saved. If a redundant check of a pressure sensor is desired, no second pressure sensor is required for this purpose. In particular, the detection of the pressure is also by a completely different system and the likelihood of the same error is low. The external torque M applied to the pump motor is ideally proportional to the pressure P _p, and the following applies: P _p = k ₁ * M + k ₂ (1)

Wobei k₁ sowie k₂ Konstanten sind, die von der Drehzahl und weiteren Randgrößen abhängen können. Da beispielsweise bei Elektromotoren aus Sensorwerten wie insbesondere dem Motorstrom das Antriebsdrehmoment durch eine Fahrzeugsteuerung gut zu bestimmen ist, aber auch zumeist bei Verbrennungsmotoren aus einer Motorsteuerung Werte des Antriebsdrehmoments ausgelesen werden können, lässt sich folglich gut ein Druckwert bestimmen. Where k ₁ and k _{2 are} constants that may depend on the speed and other boundary sizes. Since, for example, in electric motors from sensor values such as, in particular, the motor current, the drive torque can be well determined by a vehicle control, but also for internal combustion engines, values of the drive torque can be read from a motor control, a pressure value can thus be determined well.

Vorteilhaft ist der Pumpenmotor ein Elektromotor und wird das Antriebsdrehmoment aus Strom und/oder Spannung bestimmt. Advantageously, the pump motor is an electric motor and the drive torque is determined from current and / or voltage.

Bei einem Elektromotor als Pumpenmotor lässt sich das Antriebsmoment sehr gut aus dem Strom bestimmen, solange die Spannung relativ konstant ist. Für eine genauere Bestimmung kann auch noch die Änderung der Spannung, insbesondere ein Spannungseinspruch bei hohem Strom berücksichtigt werden. In an electric motor as a pump motor, the drive torque can be very well determined from the current, as long as the voltage is relatively constant. For a more accurate determination, it is also possible to take into account the change in the voltage, in particular a voltage load at high current.

In den Korrekturfaktor kann eine Druckdifferenz für einen Druckabfall bis zu einem Ort der Druckbestimmung eingerechnet werden. In the correction factor, a pressure difference for a pressure drop up to a place of pressure determination can be calculated.

Zwischen der Hydraulikpumpe und den Hydraulikfluid aufnehmenden Arbeitselementen bzw. einem Ort der Druckbestimmung, beispielsweise durch einen Drucksensor, liegt eine ein gewisser Abstand, der durch Hydraulikschläuche, Leitungen sowie dazwischen liegende Ventilblöcke zur Aufteilung des Hydrauliksystems in Teilzweige sowie zur Regelung des Zustroms des Hydraulikfluids bei mehreren Verbrauchern verbunden ist. Für den stationären Fall eines konstanten Flusses des Hydraulikfluids kann dieser Druckabfall wie folgt berücksichtigt werden für einen Druck am Ort der Druckbestimmung P_S: P_S = P_p + ∆P (2) und entsprechend: P_S = k₁·M + k₃ (3) wobei durch = k₂ + ∆P der Druckabfall durch die Strecke in dem Korrekturfaktor berücksichtigt ist. Dieser Ansatz kann auch näherungsweise im quasi stationären Fall mit als zeitunabhängig vorausgesetzten Konstanten k₁ und k₃ gewählt werden, wenn der Druckabfall über die Leitungsstrecke, der in k₃ enthalten ist, als klein gegenüber dem stationären Druck am Ort der Druckbestimmung angesehen werden kann: P_S >> k₃ (4). Between the hydraulic pump and the hydraulic fluid receiving working elements or a place of pressure determination, for example by a pressure sensor, there is a certain distance, the hydraulic hoses, lines and intervening valve blocks for dividing the hydraulic system into sub-branches and for controlling the inflow of the hydraulic fluid at several Connected to consumers. For the stationary case of a constant flow of hydraulic fluid, this pressure drop can be considered as follows for a pressure at the location of the pressure determination P _S : P _S = P _p + ΔP (2) and accordingly: P _S = k ₁ × M + k ₃ (3) where by = k ₂ + ΔP the pressure drop through the path is taken into account in the correction factor. This approach can also be chosen approximately in the quasi-stationary case with constants k ₁ and k ₃ assumed to be independent of time, if the pressure drop over the line, which is contained in k ₃ , can be considered small compared to the steady state pressure at the location of the pressure determination: P _S >> k ₃ (4).

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird zur Bestimmung der Druckdifferenz von der Fahrzeugsteuerung erfasst, welche Teilzweige des Hydrauliksystems durch Ventileinrichtungen mit der Hydraulikpumpe verbunden sind. In a further embodiment of the method, to determine the pressure difference of the vehicle control detects which partial branches of the hydraulic system are connected by valve means to the hydraulic pump.

Die zuvor genannten Gleichungen gehen von der Annahme aus, dass die Hydraulikpumpe nur einen Hydraulikzweig versorgt, in dem sich der Ort der Druckbestimmung befindet. Da jedoch oft von einer Hydraulikpumpe mehrere Verbraucher über entsprechende Ventileinrichtungen angesteuert und versorgt werden, beispielsweise eine Neigevorrichtung neben einer Hubvorrichtung, ist es vorteilhaft, wenn die Fahrzeugsteuerung erfasst, welcher der Teilzweige des Hydrauliksystems mit der Hydraulikpumpe verbunden ist und daher gerade mit dem Druck beaufschlagt wird, den die Hydraulikpumpe erzeugt. Gegebenenfalls lässt sich über Ventilstellungen sowie eine Förderleistung der Hydraulikpumpe der Durchfluss des Hydraulikfluids abschätzen und damit der Druckabfall genauer erfassen, der die Größe der Konstante k₃ bestimmt. Damit kann eine zusätzliche Abschätzung und Verifizierung der obigen Gleichung (4) erfolgen. The aforementioned equations are based on the assumption that the hydraulic pump only supplies a hydraulic branch in which the location of the pressure determination is located. However, since multiple consumers are often controlled and supplied by a hydraulic pump via corresponding valve devices, for example, a tilting device next to a lifting device, it is advantageous if the vehicle control detects which of the sub-branches of the hydraulic system is connected to the hydraulic pump and is therefore being acted upon with the pressure that the hydraulic pump generates. Optionally, the flow rate of the hydraulic fluid can be estimated via valve positions and a delivery rate of the hydraulic pump, and thus more accurately detect the pressure drop, which determines the size of the constant k ₃ . Thus, an additional estimation and verification of the above equation (4) can be made.

Der Proportionalitätsfaktor kann abhängig von einer Drehzahl der Hydraulikpumpe bestimmt werden. The proportionality factor can be determined depending on a rotational speed of the hydraulic pump.

Vorteilhaft werden für den Proportionalitätsfaktor Werte in einer Messserie bestimmt und sind in der Fahrzeugsteuerung abgespeichert. Advantageously, values for the proportionality factor are determined in a measurement series and stored in the vehicle control system.

Durch eine geeignete Messserie, beispielsweise bei einem Elektromotor als Pumpenmotor des Motorstroms, kann auf einfache Art und Weise empirisch die Größe des Proportionalitätsfaktors in der Abhängigkeit von den Randparametern, insbesondere der Drehzahl bestimmt werden. By a suitable measurement series, for example in an electric motor as a pump motor of the motor current, the size of the proportionality factor in dependence on the edge parameters, in particular the rotational speed can be determined empirically in a simple manner.

Der Korrekturfaktor kann abhängig von einer Drehzahl der Hydraulikpumpe und/oder einem Ort der Druckbestimmung bestimmt wird. The correction factor may be determined depending on a rotational speed of the hydraulic pump and / or a location of the pressure determination.

Für den Korrekturfaktor können Werte in einer Messserie bestimmt werden und in der Fahrzeugsteuerung abgespeichert sein. For the correction factor, values can be determined in a measurement series and stored in the vehicle control system.

Durch eine geeignete Messserie kann auch auf einfache Art und Weise empirisch die Größe des Korrekturfaktors in der Abhängigkeit von den Randparametern, insbesondere der Drehzahl bestimmt werden. Solche geeignete Messserien liegt dann vor, wenn sie zeitlich zusammenhängen, keine „ausreißenden“ Werte bzw. Signalspitzen zeigen, einen plausiblen quasi-stationären Bereich des Hydraulikfluids-Flusses bzw. eine relative Konstanz von k₁ und k₃ aufweisen und eine ausreichend große Signaländerung über der Zeit und somit einen Informationsgehalt aufweisen. By means of a suitable measurement series, the size of the correction factor in dependence on the edge parameters, in particular the rotational speed, can also be determined empirically in a simple manner. Such suitable series of measurements are present if they are related in time, show no "outlier" values or signal peaks, have a plausible quasi-stationary range of hydraulic fluid flow or a relative constancy of k ₁ and k ₃ , and have a sufficiently large signal change the time and thus have an information content.

Es kann am Ort der Druckbestimmung ein Drucksensor angeordnet sein. It can be arranged at the location of the pressure determination, a pressure sensor.

Dadurch wird eine Überprüfung der Funktion des Drucksensors und von dessen Sensorwerten möglich. Es kann eine Redundanz der Druckmessung erreicht werden. Dabei kann eine Differenzmessung ∆P = |P_p – P_S| bei Kenntnis des Proportionalitätsfaktors k₁ und Korrekturfaktors k₃ erfolgen. Für eine Überprüfung des Drucksensors kann diese Differenz ∆P auf einen zulässigen Wert überwacht werden, der beispielsweise durch eine Selbstkalibrierung zunächst bestimmt wird. Dabei kann eine Minimal- und Maximalmessung des Differenzwertes, aber auch beispielsweise eine Bestimmung des Durchschnittswertes erfolgen. This makes it possible to check the function of the pressure sensor and its sensor values. It can be achieved a redundancy of the pressure measurement. In this case, a difference measurement .DELTA.P = | P _P - P _S | with knowledge of the proportionality factor k ₁ and correction factor k ₃ done. For a review of the pressure sensor, this difference .DELTA.P can be monitored to an allowable value, which is first determined for example by a self-calibration. In this case, a minimum and maximum measurement of the difference value, but also, for example, a determination of the average value take place.

Vorteilhaft führt die Fahrzeugsteuerung zur Überprüfung des Drucksensors eine Korrelationsmessung durch. Advantageously, the vehicle control performs a correlation measurement to check the pressure sensor.

Zur Überprüfung der Funktion des Drucksensors kann eine Korrelationsmessung als Kreuzkorrelation über die Messreihen aufgenommen werden. Dabei sollte diese Kreuzkorrelation unabhängig sein von einer Streckung a und einer Verschiebung b und es sollte gelten: Corr(P_S, P_P) = corr(P_S, a·P_P + b) (5) Wenn k₁ und k₂ über das Messintervall ausreichend konstant bleiben, gilt dieser Zusammenhang. Durch ein zeitlich veränderliches Signal kann dann eine Aussage über die Signalverwandtschaft getroffen werden und die Funktion des Drucksensors überprüft werden. To check the function of the pressure sensor, a correlation measurement can be recorded as cross-correlation over the measurement series. Here, this cross-correlation should be independent of a stretch a and a shift b and it should apply: Corr (P _S , P _P ) = corr (P _s , a * P _P + b) (5) If k ₁ and k ₂ remain sufficiently constant over the measurement interval, this relationship applies. By a time-varying signal then a statement about the signal kinship can be made and the function of the pressure sensor to be checked.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt die Figur ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Elektromotor 1 als Pumpenmotor 2 treibt eine Hydraulikpumpe 3 an, die über eine Leitung 4 und eine Ventileinrichtung 5 in einem Teilzweig 6 Hydraulikfluid unter Druck einem Ort der Druckbestimmung 7 zuführt. In dem Teilzweig 6 befindet sich ein hydraulischer Verbraucher 8, in dem Beispielsfall ein Hydraulikzylinder 9, wie er etwa für eine Hubeinrichtung eines Hubmastes eingesetzt wird. Durch die Ventileinrichtung 5 können weitere Teilzweige 10 des Hydrauliksystems mit Hydraulikfluid beaufschlagt werden. Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the schematic figures. Here, the figure shows a scheme of the method according to the invention. An electric motor 1 as a pump motor 2 drives a hydraulic pump 3 on, over a line 4 and a valve device 5 in a sub-branch 6 Hydraulic fluid under pressure a location of pressure determination 7 supplies. In the sub-branch 6 there is a hydraulic consumer 8th , in the example case a hydraulic cylinder 9 as it is used for a lifting device of a lifting mast. Through the valve device 5 can further sub-branches 10 be charged with hydraulic fluid of the hydraulic system.

Aus einem Motorstrom des Elektromotors 1 kann über einen Proportionalitätsfaktor k₁ ein Druckwert P_p bestimmt werden. Durch einen Korrekturfaktor k₃ wird insbesondere ein Druckabfall ∆P bis zu dem Ort der Druckbestimmung 7 korrigiert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, einen an dem Ort der Druckbestimmung 7 angeordneten Drucksensor 12 in seiner Funktion zu überwachen, beispielsweise indem der Differenzwert zwischen bestimmtem Druck P_p und dem von dem Drucksensor erfassten Druck P_S überwacht wird. Alternativ oder daneben ist es auch denkbar, durch eine Kreuzkorrelationsbestimmung die Funktion des Drucksensors 12 zu überwachen. From a motor current of the electric motor 1 can be determined via a proportionality factor k _1, a pressure value P _p . By a correction factor k ₃ is in particular a pressure drop .DELTA.P up to the location of the pressure determination 7 corrected. By the method according to the invention it is possible to have one at the location of the pressure determination 7 arranged pressure sensor 12 in its function, for example by monitoring the difference value between the determined pressure P _p and the pressure P _S detected by the pressure sensor. Alternatively or in addition, it is also conceivable, by a cross-correlation determination, the function of the pressure sensor 12 to monitor.

Claims

Method for measuring the pressure in a hydraulic system of a working device in an industrial truck, in which by a pump motor ( 2 ) a hydraulic pump ( 3 ) is driven to generate pressure and by a vehicle control a drive torque of the pump motor ( 2 ), characterized in that the driving torque multiplied by a proportionality factor plus a correction factor is determined by the vehicle controller as pressure.

Method according to claim 1, characterized in that the pump motor ( 2 ) an electric motor ( 1 ) and the drive torque is determined from current and / or voltage.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that in the correction factor, a pressure difference for a pressure drop (ΔP) up to a location of the pressure determination ( 7 ) is included.

A method according to claim 3, characterized in that is detected to determine the pressure difference from the vehicle control, which sub-branches ( 6 ) of the hydraulic system by valve devices ( 5 ) with the hydraulic pump ( 3 ) are connected.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the proportionality factor depends on a rotational speed of the hydraulic pump ( 3 ) is determined.

A method according to claim 3, characterized in that for the proportionality factor values are determined in a measurement series and stored in the vehicle control.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the correction factor depends on a rotational speed of the hydraulic pump ( 3 ) and / or a location of pressure determination ( 7 ) is determined.

A method according to claim 7, characterized in that values are determined in a measurement series for the correction factor and stored in the vehicle control.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at the location of the pressure determination ( 7 ) a pressure sensor ( 12 ) is arranged.

A method according to claim 9, characterized in that the vehicle control for checking the pressure sensor ( 12 ) performs a correlation measurement.