用於操作工程機械的方法和工程機械的製作方法

2023-05-09 04:28:01

專利名稱：用於操作工程機械的方法和工程機械的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於操作工程機械的方法和工程機械。本發明適用於工業建築機領域內的工程機械，尤其是輪式裝載機。 因而，將參照輪式裝載機來描述本發明。然而，本發明決不限於特定 的工程機械。相反，本發明可用於多種重型工程機械，例如鉸鏈式貨 車、卡車、推土機和挖掘機。
背景技術：
輪式裝載機通常設有內燃機、傳動系、變速箱、驅動輪和工作液 壓系統。內燃機向輪式裝載機的不同功能提供動力。具體地，內燃機向輪 式裝載機的傳動系和工作液壓系統提供動力。傳動系將扭矩從內燃機傳遞到變速箱，該變速箱轉而又將扭矩提 供給裝載機的驅動輪。具體地，變速箱提供不同的齒輪比，以用於改 變驅動輪的速度以及用於在該輪的向前和向後驅動方向之間變化。工作液壓系統用於提升操作和/或用於使輪式裝載機轉向。為此， 在輪式裝載機中布置有用於提升和降低提升臂單元的至少一個液壓工 作缸，伊鬥或其它類型的附加裝置或工具例如叉鏟安裝在該提升臂單 元上。通過使用另一液壓工作缸，鏟鬥還能傾斜或樞轉。此外，稱為 轉向助力缸的液壓缸布置為通過輪式裝載機的前體部和後體部的相對 運動來使輪式裝載機轉向。變速箱和驅動輪的工作狀況的突 然快速變化的影響，通常為傳動系提供液力變矩器等，該液力變矩器 布置在內燃機與變速箱之間。液力變矩器提供彈性，使輸出扭矩能夠 非常迅速地適應變速箱和驅動輪的工作狀況的變化。此外，在特別沉 重的工作運行期間，例如在輪式裝載機的加速期間，變矩器提供增加 的扭矩。例如，如果不具有變矩器等的彈性的輪式裝載機駛入障礙中，使 得車輛的驅動輪停止，則這也將使內燃機停機，因為在這種設計中， 發動機剛性且不可屈服地連接到驅動輪的旋轉。然而，如果變矩器等 布置在發動機與驅動輪之間或者更優選地在發動機與變速箱之間，則 這種情形將不會發生。相反，如果輪式裝載機的驅動輪停止，則這導 致該變矩器(渦輪側)的輸出側(渦輪側)停止，而輸入側(泵側) 繼續與發動機一起旋轉。發動機將經受來自變矩器的較大內阻力，但 它將不會停機。然而，在工作液壓系統與內燃機之間不存在液力變矩器等的彈性。 相反，內燃機例如通過連接在發動機的輸出軸與一個或多個泵的輸入 軸之間的機械式齒輪傳動裝置以程度不同的直接方式向工作液壓系統 的一個或多個液壓泵提供動力。換句話說，工作液壓系統上負載的快 速增加被無任何明顯減弱地傳遞到內燃機。當然，這可導致內燃機停 機或導致由內燃機提供的動力被液壓系統完全消耗，而未給傳動系留 下大量動力。這可能給輪式裝載機的操作者留下非常不希望的印象 發動機已變得無力以可操作的方式使輪式裝載機移動。解決應對工作液壓系統上負載的突然快速增大的問題的一種方法 是使輪式裝載機的內燃機運行在其速度範圍的較高端處。這提供了動 力裕度(margin)，該動力裕度使內燃機更容易應對液壓系統上的快速負 載增加，例如通過增大油門來恢復的時間。然而，通常較高的旋轉速 度導致明顯增加的損失和因此增加的燃料消耗。因此，關於燃料消耗，同樣快速，即為了 確保在較低旋轉速度下的相同液壓流量，必須使用具有更高排量的更 大的泵。更大的泵排量需要來自驅動該泵的源、即來自內燃機的更大 扭矩。換句話說，如果我們從較高的旋轉速度朝著較低的旋轉速度移 動以減小損失和燃料消耗，則我們將需要具有更高排量的液壓泵，而 這轉而又導致內燃機上的更高的扭矩負載。處於較低旋轉速度下的內 燃機上的更高的扭矩負載意味著發動機被加劇使用。因此，與在較高 旋轉速度下用於向具有較低排量的液壓泵提供動力的使用相比，對於 內燃機來說現在已變得更難以從工作液壓系統上負載的快速增加中恢 復。因此，當為諸如輪式裝載機的工程機械設計現代內燃機時，希望 在低旋轉速度下獲得高輸出扭矩並獲得對工作液壓系統上負載的突然 快速增大的迅速反應。為此，通常採用各種渦輪增壓器或空氣壓縮機。 然而，用於增強內燃機性能的這些和其它方案通常與愈加嚴格的排放 法規、特別是與響應於工作液壓系統上負載的突然快速增大而從發動 機排出的廢氣和可見煙相關的排放法規相衝突。考慮到上述內容，明顯存在著對如下工程機械的需求，該工程機 械具有提高的且更靈活的應對工程機械內的各種功率需求和/或扭矩需 求子系統上負載的突然快速增大的能力。發明內容本發明的目的是提供一種用於以提高的且更靈活的能力操作工程 機械的方法，以平衡工程機械內的各種功率需求和/或扭矩需求子系統 上的負載的突然快速增大。通過用於操作如下工程機械的方法實現了此目的，該工程機械設 有提供動力的動力源和連接到該動力源的多個動力消耗系統，其特 徵在於如下步驟提供用於預測動力消耗系統中的至少一個所需的功 率的模型；檢測表示功率需求的至少一個運行參數；在該預測模型中 使用所檢測的運行參數；以及根據該預測模型將所提供的功率平衡至 所需的功率。根據優選實施例，該方法包括將所提供的功率平衡至所 需的功率，從而減小動力源上的負載。預測模型可包括動力源與動力消耗系統之間的操作性相互作用的 特性表示，例如高級動態仿真模型和/或簡單的方程或方程組形式的數 學模型。本發明的方法優選用在諸如輪式裝載機的工程機械中，其中不同 的動力消耗系統同時運行。尤其是在這種應用中，優選該方法包括同 時監視多個動力消耗系統的所需的功率並相應地平衡該功率。優選地，動力消耗系統包括傳動系，該傳動系布置在工程機械的 動力源與驅動輪之間，用於將扭矩從動力源傳遞到驅動輪。此外，動 力消耗系統優選包括工作液壓系統，該工作液壓系統包括由動力源提 供動力的至少一個液壓泵，用於移動工程機械上的器具和/或用於使該 工程機械轉向。根據優選實施例，該方法包括檢測表示動力源和/或動力消耗系統 中的至少一個的當前工作狀況的至少一個運行參數。與檢測針對求和 點的運行參數相比，檢測針對這些子系統(即，動力源、傳動系和工 作液壓系統)的運行參數形成了用於為求和點處的功率平衡或即將到 來的功率平衡提供更早指示的條件，特別是如果該求和點是飛輪。根據又一優選實施例，該方法包括通過檢測來自工程機械操作者 的至少一個輸入指令來檢測至少一個運行參數。檢測給予子系統的指來的功率平衡提供更早的指示。此 外，通過檢測操作者指令，可對動力源和動力消耗系統的工況進行精 確的預測。優選地，該方法既包括對表示動力源和/或動力消耗系統中的至少 一個的當前工作狀況的至少一個運行參數的檢測又包括對來自工程機 械操作者的至少一個輸入指令的檢測。根據本發明方法的又一優選實施例，動力消耗系統經由分支部連 接到動力源，並且預測模型包括表示該分支部的功率求和點。因而， 預測模型中的求和點對應於其中將來自動力源的功率分給不同的動力 消耗系統的實際點。換句話說，根據該預測模型，將所預測的到動力 消耗系統的功率從所預測的由動力源提供的功率中減去。該方法優選 包括當預測模型指示在求和點處，在動力源和動力消耗系統之間交 換的功率小於或將要小於零時，平衡功率。此外，該方法優選包括如下步驟暫時調節該平衡，直至預測模型指示如下的平衡條件，即求 和點處的所述功率等於或大於零。所述功率平衡可以用多種替代和/或有利的方式進行，例如通過借 助外部動力源(例如電機)向傳動系增加扭矩，通過影響動力源和/或 動力消耗系統中的至少一個，以及通過相對於所需的功率來減少(例 如通過按比例減少)向動力消耗系統中的至少一個提供的實際功率。使用外部動力源是特別有利的，因為這減少了對降低工程機械內 的功率需求子系統和/或扭矩需求子系統的性能的需求。此外，能放寬對工程機械的主動力源的要求。使用至少一個電機是有利的，因為這能實現靈活而緊湊的設計。 電機還能通過多個動力源(例如，電池、發電機、燃料電池等)提供 動力，這提供了增加的設計自由度。此外，電機對指令反應快速並且可能必須相當快速地供給 相當大的扭矩，這是有益的。優選將電機布置在可能的傳動單元上遊或可能的變速箱上遊，該 傳動單元布置在傳動系中，並且該變速箱布置在傳動系中。這樣，電 機不必既沿順時針方向又沿逆時針方向工作以適應通過變速箱選擇的 向前和向後驅動。此外，將電機布置在傳動單元上遊能向分支部提供 更直接的扭矩支持，在大多數情形中，該分支部實際定位在位於可能 的傳動單元上遊的點處。本發明的又一目的是提供一種具有提高的且更靈活的能力的工程 機械，以平衡工程機械內的各種功率需求和/或扭矩需求子系統上負載 的突然快速增大。通過如下工程機械實現了此目的，該工程機械設有適於提供動 力的動力源和連接到該動力源的多個動力消耗系統，其特徵在於控 制單元，其適合基於表示功率需求的至少一個運行參數來預測動力消 耗系統中的至少一個所需的功率；用於檢測所述至少一個運行參數的 裝置，其中該檢測裝置連接到控制單元；以及用於根據預測模型來將 所提供的功率平衡至所需功率的裝置，其中所述平衡裝置連接到控制 單元。該工程機械顯示了與上述方法相同或相似的優點。在下面的描述和從屬權利要求中公開了本發明的其他優點和有利 特徵。定義術語"電機"應被理解為用於電動機和/或發電機的術語。電機能 由電驅動以向軸供給輸出扭矩，或者通過接收軸上的扭矩來被機械地14動諸如車履(tracks)、履帶等的地面接合構件的車輪。


下面將參照如附圖中所示的多個示例性實施例來給出本發明的更詳細的描述，在附圖中圖1是示出輪式裝載機的側視圖，該輪式裝載機具有用於裝載操 作的鏟鬥以及用於操作該鏟鬥和使輪式裝載機轉向的工作液壓系統，圖2是用於輪式裝載機的工作液壓系統的示意圖，圖3是根據本發明實施例的輪式裝載機的i.a.傳動系的示意圖，圖4是示意性示出在如圖3所示的輪式裝載機的單元之間的功率交換的示意性框圖。圖5是示意性地示出了示例性內燃機在不同旋轉速度下產生的扭矩的圖。圖6是根據本發明另一實施例的輪式裝載機的i.a.傳動系的示意圖，圖7是示出在如圖6所示的輪式裝載機的單元之間的功率交換的 示意性框圖。
具體實施方式
優選實施例的結構 工程機械圖1是輪式裝載機1形式的示例性工程機械的圖示，該輪式裝載 機1具有鏟鬥3形式的器具2。,產鬥3布置在用於提升和降低鏟鬥3的臂單元4上。鏟鬥3還能相對於臂單元4傾斜或樞轉。為此，輪式裝載機1設有工作液壓系統140，該工作液壓系統140包括至少一個液壓 泵(圖1中未示出)和用於提升和降低臂單元4以及用於使鏟鬥3傾 斜或樞轉的工作缸5a、 5b、 6。此外，該工作液壓系統包括用於通過前 體8和後體9的相對運動來轉動輪式裝載機1的工作缸7a、 7b。輪式 裝載機1的這些特徵及其變化已為本領域中的技術人員所熟知，無需 對其進行進一步說明。液壓系統圖2是示例性工作液壓系統140的示意圖。圖2所示的實施例包 括被稱為提升缸5a、 5b的兩個工作缸。提升缸5a、 5b被布置用於提升 和降低臂單元4。被稱為傾斜缸6的另一工作缸被布置用於使鏟鬥3相 對於臂單元4向內或向外傾斜。此外，被稱為轉向助力缸7a、 7b的兩 個工作缸被布置用於使輪式裝載機1轉向。三個液壓泵142、 144、 146 向液壓缸供給液壓油。更具體地，設置單獨的泵，用於經由獨立迴路 向每個功能(提升、傾斜、轉向)的液壓缸供給油。輪式裝載機1的 操作者能通過連接到控制單元的裝置(未示出)來控制工作缸。優選 地，在圖2中示意性示出的缸5a、 5b、 6、 7a和7b對應於圖1中所示 的缸5a、 5b、 6、 7a和7b。傳動系圖3是根據本發明實施例的輪式裝載機1的U.傳動系110的示意 圖。內燃機120形式的動力源布置在傳動系110的一端處，而輪式裝 載機1的驅動輪130布置在傳動系110的另一端處。換句話說，內燃 機120布置為經由傳動系110向驅動輪130供給扭矩。優選地，傳動 系IIO包括變速箱118，用於改變輪式裝載機1的驅動輪130的速度以 及用於在輪130的向前和向後驅動方向之間變化。變速箱118可以例 如是自動變速箱，意味著在變速箱118與驅動輪130之間不一定必須 有離合器(未示出)，這在手動變速箱的情形中是普遍的。傳動系110還設有傳動單元114，用於減小內燃機120與驅動輪 130之間的機械相互作用，即用於提供滑動或打滑或者甚至用於使內燃 機120與驅動輪130暫時脫離。主要目的是要保護髮動機120免於變 速箱118和驅動輪130的工作狀況的突然快速變化的影響。傳動單元 114優選是稱為液力變矩器的類型的液壓離合器。眾所周知，變矩器適 於增加被施加到該變矩器的輸入扭矩。輸出扭矩能在輸入扭矩的例如1 至3倍的區間內。變矩器還可具有在無任何增加的扭矩的情況下提供 直接操作的自由輪功能和/或鎖止功能。在鎖止功能的情形中，優選的 是，鎖止狀態提供基本為l: l的固定傳動比。當然，可構思其它類型 的傳動單元，例如沒有任何扭矩增加能力的滑動離合器，用於提供內 燃機120與驅動輪130之間的減小的機械相互作用。傳動單元114在 傳動系110內的確切位置不是決定性的。然而，優選將傳動單元114 定位在內燃機120之後(即下遊)而在變速箱118之前(即上遊)。
此外，傳動系IIO設有動力傳送單元116，用於驅動液壓系統140 的液壓泵142、 144、 146，從而能夠進行上述的提升、傾斜和轉向操作。 動力傳送單元116可以是例如齒輪或一些其它合適的動力傳送裝置， 其布置為與傳動系IIO相互作用，用於將動力從內燃機120傳送到液 壓泵142、 144、 146。動力傳送裝置116優選布置為在變速箱118上遊 的位置並且更優選在內燃機120與傳動單元114之間的位置與傳動系 IIO相互作用。換句話說，動力傳送單元116形成分支部，用於將來自 動力源120的動力分給傳動系110和液壓系統140形式的動力消耗系 統。
應補充的是，內燃機120能用其它動力源、例如燃氣輪機或甚至 燃料電池裝置形式的動力源代替。此外，傳動系110可全部或至少部 分地用液壓傳動裝置或電傳動裝置代替。電傳動裝置可例如通過電纜 等來實施，其將來自電源的動力供給到一個或多個電動機，用於可操 作地推進驅動輪130。同樣，動力傳送單元116可全部或至少部分地用 基於液壓或電原理的另一動力傳送單元代替。例如，可通過電動機向液壓泵142、 i44、 146提供動力，該電動機經由發電機裝置等接收來 自內燃機120的動力。
功率交換和扭矩控制單元
現在將注意力指向圖4，圖4是如前文參照圖1至3描述的輪式 裝載機1的傳動系110、內燃機120和工作液壓系統140之間的功率交 換的示意性框圖。傳動系IIO至少連接到該輪式裝載機的驅動輪130， 而工作液壓系統140至少連接到器具2。
如圖4中可見，傳動系110、內燃機120和液壓系統140連接到扭 矩控制單元200或類似的控制單元，該控制單元布置為可操作地控制 在傳動系110、內燃機120和液壓系統140之間交換的功率/扭矩。
扭矩控制單元200優選實施為一個或多個硬體單元，該硬體單元 布置在輪式裝載機1的一個或多個位置處並且設有實現必要功能所需 的適當電路和軟體，例如用於處理和存儲的電路，以及用於執行和控 制任何必要處理和存儲的軟體。具體地，優選的是，扭矩控制單元200 具有強大的處理能力和先進的功能，用於根據基於從控制單元和/或布 置在輪式裝載機1內的傳感器等接收的數據運行的算法等來控制在傳 動系110、內燃機120和液壓系統140之間交換的功率/扭矩。
優選的是，扭矩控制單元200通過CAN總線連接到子單元110、 120、 140，或者可能地連接到用於連接輪式裝載機1內的各個單元的 MOST網絡或任何其它的通信裝置。這在圖4中通過連接子單元110、 120、 140的虛線示意性示出。實際上，扭矩控制單元200優選經由布 置在子單元110、 120、 140中用於可操作地監視所述子單元的運行的 控制單元和/或傳感器等連接到子單元110、 120、 140。
因此，扭矩控制單元200優選通過發動機ECU 129 (電子控制單 元，ECU)等連接到內燃機120。有多種被本領域技術人員經常用來控ECU，例如用於監視和控制諸如由發動
機提供的扭矩和旋轉速度的參數。這些眾所周知的ECU無需進一步描述。
類似地，扭矩控制單元200優選通過用於控制例如變速箱118的 傳動系ECU 119連接到傳動系110。該ECU 119連接到布置用於監視 和控制傳動系110的運行的傳感器等。該傳感器可以是例如用於測量 與傳動系110有關的扭矩和旋轉速度。傳動系ECU 119還可包括或連 接到制動ECU，例如用於ABS (防抱死制動系統，ABS)的ECU的形 式。
同樣地，扭矩控制單元200優選通過液壓系統ECU 149連接到液 壓系統140，該液壓系統ECU 149包括或連接到布置用於監視和控制 液壓系統140的運行的傳感器。該傳感器可以是例如用於測量由液壓 系統140中的液壓泵142、 144、 146提供的液壓力和流量的傳感器。
如下文將更詳細討論的，使用來自如上所述的ECU和/或傳感器 的信息使扭矩控制單元200能監視輪式裝載機1中的子單元110、 120、 140的當前工作狀況。
此外(或替代地)，用於控制子系統IIO、 120、 140的裝置220通 常布置在輪式裝載機1的駕駛室中。這些裝置優選經由CAN總線連接 到扭矩控制單元200或可能連接到MOST網絡或任何其它合適的通信 裝置。這使扭矩控制單元200能監視從該裝置給予子系統110、 120、 140的指令並處理信號。
裝置220能例如是用於控制聯接到如上所述的提升和傾斜缸5a、 5b和6的液壓泵142和144的一個或多個操縱杆等。裝置220還能是 方向盤等，用於控制連接到如上所述的轉向助力缸7a和7b的泵146。 此外，裝置220可以是用於控制內燃機120的加速踏板或用於控制輪式裝載機1的制動動作的制動踏板。當然，顯然也可構思用於控制子
系統110、 120、 140的其它裝置。
優選將來自裝置220的指令傳送到被布置用以控制子系統110、 120、 140的ECU等。如上所示，優選經由與扭矩控制單元200相連的 CAN總線或MOST網絡或任何其它合適的通信裝置來傳送指令。例如， 從制動踏板到制動ECU (例如，ABS防抱死制動系統，ABS)的指令 影響作用於輪式裝載機1的驅動輪130的制動，這轉而又影響傳動系 110。類似地，從加速踏板到發動機ECU的指令可影響燃料噴射和渦輪 增壓系統，這轉而又影響內燃機120。從操縱杆或方向盤等到液壓ECU 的指令可影響液壓泵142、 144、 148和/或可能地影響液壓系統140中 的閥門，這轉而又總體上影響液壓系統140。
如果子系統110、 120、 140的特性是已知的，則了解子系統110、 120、 140的當前工作狀況和/或給予該子系統110、 120、 140的指令能 夠預測子系統110、 120、 140的工作狀況的變化。因此，優選扭矩控 制單元200設有與傳動系110、內燃機120和液壓系統140的特性有關 的合適信息。提供預測模型，該預測模型包括隱式或顯式方程或査找 表或任何其它理論或經驗獲得的表示的形式的特性。將在下文對其進 行更詳細地描述。
功率交換和求和點
圖4中的示意性框圖示出了求和點150，輪式裝載機1的傳動系 110、內燃機120和液壓系統140示意性地連接到該求和點150。
求和點150表示發動機120和傳動系110以及液壓系統140之間 的分支部116。根據一個示例，該分支部是飛輪，子系統110、 120、 140 機械聯接到該飛輪。這在圖4中通過連接子系統110、 120、 140的實 線示出。求和點150通過由扭矩控制單元200基於從連接到或布置在 子系統110、 120、 140中的傳感器和/或ECU等接收的測量值等執行的計算和/或估計等來形成或表示。
實際上，幾乎每個工程機械均包括必須被平衡的各種扭矩供應者 和扭矩消耗者。圖4中所示的求和點150是這樣的點，其中能夠有利 地平衡輪式裝載機1的扭矩供應者和扭矩消耗者。
只要子系統110、 120、 140在靜態條件下運行，那麼向求和點150 增加和從求和點150減去的功率/扭矩之和等於零。大於零的和導致內 燃機120的旋轉速度增加，而小於零的和導致發動機120的旋轉速度 減小。
向求和點150增加和從求和點150減去的功率能通過如下關係式
說明
其中
p是功率(W) T是扭矩(Nm) "是角速度(rad/s)
眾所周知，角速度"(rad/s)對應於與常量相乘的旋轉速度n(rpm)。 關於圖4中的子系統110、 120、 140的功率/扭矩由如下的扭矩和
旋轉速度表示
Te是當前由內燃機120提供的扭矩， Ile是當前由內燃機120提供的旋轉速度，
Th是工作液壓系統140當前所需的扭矩， nh是工作液壓系統140當前所需的旋轉速度， Tt是傳動系110當前所需的扭矩， nt是傳動系110當前所需的旋轉速度。最普通的情形可能是求和點150表示機械飛輪等，子系統110、
120、 140機械聯接到該機械飛輪。這裡，不同子系統110、 120、 140 的旋轉速度相對於彼此具有固定的關係。子系統110、 120、 140甚至 可具有相同的旋轉速度n。因此，在此情形中，在靜態條件下的運行期 間，向求和點150增加和從求和點150減去的所有扭矩之和等於零。 大於零的和導致內燃機120的旋轉速度增加，而小於零的和導致發動 機120的旋轉速度減小。
優選實施例的功能
上文我們已經討論了在示例性輪式裝載機1形式的工程機械中實 施的優選實施例的結構。該示例性輪式裝載機1包括i.a.傳動系110、 內燃機120和工作液壓系統140。
如果子系統110、 120、 140的特性是已知的，則通過監視子系統 110、 120、 140的當前工作狀況以及通過監視給予該子系統110、 120、 140的指令，能夠預測當前工作狀況的任何變化。將在下面對其進行更 詳細的描述。
監視當前工作狀況
通過例如測量上文參照圖4所述的扭矩Tt和旋轉速度nt，能獲得 傳動系110的當前工作狀況。這能通過扭矩傳感器和用於測量旋轉速 度等的傳感器來實現。然而，在替代實施例中，可基於與傳動系110 所包括的單元的當前運行、例如傳動單元114的當前運行有關的了解 來估計和/或計算要獲得傳動系110的當前工作狀況所需的變量中的至 少一些。
通過例如測量上文參照圖4所述的扭矩Te和旋轉速度ne，能獲得 內燃機120的當前工作狀況。然而，在替代實施例中，可基於與內燃 機120等的燃料噴射裝置和/或渦輪增壓器的當前運行有關的了解來估 計和/或計算要獲得發動機120的當前工作狀況所需的變量中的至少一些。這種了解通常能從上述發動機ECU129獲得。
通過例如測量上文參照圖4所述的扭矩Th和旋轉速度nh，能獲得 工作液壓系統140的當前工作狀況。然後假定傳動系110設有用於驅 動液壓系統140的液壓泵142、 144、 146的旋轉式動力傳送裝置116， 或者至少液壓泵142、 144、 146設有旋轉軸等，該旋轉軸具有能被測 量的扭矩和旋轉速度。然而，如果不是這樣，則替代地能夠通過例如 測量由液壓泵142、 144、 146提供的液壓力和流量來獲得液壓系統140 的當前工作狀況。這從如下事實得出由普通液壓泵產生的功率與由 該泵產生的壓力和流量密切相關。此外，通過測量泵142、 144、 146 的壓力和旋轉速度並估計泵142、 144、 146的流量或排量，可獲得液 壓系統140的當前工作狀況。然而，在替代實施例中，可計算和/或估 計要獲得發動機120的當前工作狀況所需的變量中的至少一些。
監視指令
從操作者到諸如子系統110、 120、 140的普通機械系統的指令總 是有延遲地執行。該延遲可例如由於指令的傳輸，由於指令通過子系 統中的機械部件和其它單元的執行，以及由於子系統等中的固有慣性 等而引起。因此，通過監視從輪式裝載機1的操作者到子系統110、 120、 140的指令，能夠在通過子系統IIO、 120、 140中的傳感器能實際測量 子系統110、 120、 140的未來工作狀況之前對子系統110、 120、 140 的未來工作狀況進行預測。如上所述，此處所討論的指令通常由使用 布置在輪式裝載機1的駕駛室中的各種裝置的輪式裝載機1操作者給 出。
子系統的特性一預測工作狀況
我們現已討論了對子系統110、 120、 140的當前工作狀況的監視 以及對給予子系統110、 120、 140的指令的監視。為了能夠預測當前 工作狀況的任何變化，我們將還需要子系統110、 120、 140的特性。 下文將對此進行更詳細的討論。內燃機120的特性能例如通過由發動機120產生的扭矩和旋轉速
度來表示。這在顯示曲線圖的圖5中示出，該曲線圖示意性示出了在 不同旋轉速度ne (rpm)處產生的扭矩Te (Nm)。根據如上文的關係式 (1)中給出的一般和眾所周知的關係式P-T'①，扭矩Te和旋轉速度ne 對應於在此特定旋轉速度ne下來自內燃機120的最大可用輸出功率Pe， 其中角速度"(rad/s)等於每分鐘轉數(rpm)與常量的乘積。
例如，輪式裝載機1的操作者可使發動機120在給出最大可用輸 出扭矩Tx (Nm)和當前可用的最大輸出功率Pe的旋轉速度nx (rpm) 下運行。然而，發動機120上的當前負載P^d可能僅僅是最大可用輸 出功率Pe的一部分，即發動機120僅向子系統110和140提供最大輸 出功率Pe的一部分P!。ad。當然，在旋轉速度nx (rpm)下的功率P1ad 對應幹由發動機120提供的扭矩丁1(^。這使發動機120能在 Pdiff=Pe-hoad的負載裕度內響應所增加的負載而無需提高旋轉速度 nx (rpm)。換句話說，如圖5中所示，這使發動機120能在 Tdiff-Tx-Tload的負載裕度內響應所增加的負載而無需提高旋轉速度
nx(rpm)。如果需要更多的功率和扭矩，則這能夠通過提高內燃機120 的旋轉速度ne來實現。然而，這僅能夠在達到位於圖5中的曲線的頂 部處的最大扭矩之前成功進行，在此最大扭矩之後，來自內燃機120 的輸出扭矩下降。通常，不能在相同的旋轉速度下得到發動機的最大 扭矩和最大功率。對於大部分發動機，用於最大功率輸出的旋轉速度 高於用於最大扭矩的旋轉速度。這意味著即使在發動機扭矩的峰值和 隨後的下降之後，發動機功率仍將提高，直至發動機功率達到峰值， 之後也開始下降。
從上文中可以得出通過監視給內燃機120的指令(即，通常為 從加速踏板到發動機ECU 129的指令)，該指令例如包括由內燃機120 產生的旋轉速度ne等，將能夠預測在下一時刻將可從發動機120得到
大扭矩Te,^d和最大功率Pe,d。應當補充的是，給內燃機的指令(即，通常為從加速踏板到發動機ECU 129的指令)可替代地包括要
由內燃機120產生的扭矩Te或功率Pe。
現在將注意力指向液壓系統140的特性。此特性能例如通過由液 壓系統140中的液壓泵在不同旋轉速度下產生的壓力和流量來表示。
對於普通的液壓泵，這可例如通過如下關係式描述:
屍。=rn'",
其中
Tp表示泵所需的輸入扭矩
Pp表示由泵產生的壓力
Dp表示由泵 產生的排量
表示液壓機械效率
Qp表示由泵產生的流量 np表示泵的旋轉速度 rui表示容積效率 Pp表示泵所需的功率
(2)
(3)
(4)
由此得出包括泵142、 144、 148的液壓系統140上增加的負載 將需要增加的壓力Pp，和/或增加的流量需求將需要泵142、 144、 148 中的至少一個的增加的排量Dp。而增加的壓力pp和增加的排量Dp轉 而又需要所述泵的增加的輸入扭矩Tp和/或增加的旋轉速度np，即增加
的輸入功率Pp。對於所述泵，液壓機械效率Tlhm和容積效率Tlv。i主要取
決於壓力、旋轉速度和排量(還取決於油的粘度、溫度等)，並且它們 能例如通過存儲在扭矩控制單元200中的查找表來表示。
因此，通過監視給泵142、 144、 148的指令，該指令直接或間接 地包括例如要由所述泵產生的壓力Pp、排量Dp或流量Qp這些變量中的至少一個，將能夠預測液壓系統140所需的功率Ph,ed和/或扭矩
Th，p「ed。此外，在傳動系110設有用於驅動液壓泵142、 144、 146的旋 轉式動力傳送裝置116的情況下，將還能夠預測液壓系統140所需的
旋轉速度 nh，pred 0
現在將注意力指向傳動系110的特性。此特性能例如通過布置在
傳動系110中的傳動單元114的特性來表示。表示傳動單元114的特性
的示例表可例如包括以下變量
Tin表示到傳動單元的輸入扭矩 nin表示到傳動單元的輸入旋轉速度 T。ut表示來自傳動單元的輸出扭矩 n。ut表示來自傳動單元的輸出旋轉速度
這說明輸入到傳動單元114的特定扭矩Th和特定旋轉速度Ilin對 應於從傳動單元114輸出的特定扭矩T。ut和特性旋轉速度n。ut。這種表 能包括用於特定傳動單元的所有相關的負載情形，例如在實驗室條件 下測量和/或在真實生活使用中取樣的情形。
替代地或另外地，能通過一個或多個數學表達式等來表示傳動單 元114的特性。例如，通過下面的兩個數學關係式給出簡化的模型。 該模型通常用來描述液力變矩器形式的傳動單元的特性。當然，根據 傳動單元的性質，明顯地存在其它的能用來描述特定傳動單元的特性 的數學關係式或表達式等。
上述的簡化模型基於兩個簡單的關係式:
w、 w(v)
m 、 乂 J"，這裡 "飢,re/ (6)
(7)
其中Tin表示輸入扭矩
T^ef表示在確定的參考輸入旋轉速度下的輸入扭矩 T。ut表示可用的輸出扭矩
nm表示輸入旋轉速度
n^ef表示確定的參考輸入旋轉速度
k(v)表示在不同輸入和輸出旋轉速度下所述變換器的吸收係數 p(v)表示在不同輸入和輸出旋轉速度下所述變換器的放大係數 v表示輸入旋轉速度nin除以輸出旋轉速度n。ut。
通過在參考輸入旋轉速度nin，ref下(例如，在1000 rpm下)運行 變換器，並同時改變輸出旋轉速度，能獲得關於特定變矩器的係數k(v) 和jii(v)的值。通過上文的關係式6、 7描述的簡化變換器模型以及獲得
係數k(V)和)!(A/)的方式是本領域中技術人員所公知的並且無需對它們
進行進一步說明。
由此得出在將傳動單元114實施為液力變矩器的情形中，能夠
通過測量輸入旋轉速度nin和通過得知兩個係數k(v)和p(v)來計算來自 傳動單元114的可用輸出扭矩T。ut。當然，對於通用的傳動單元114， 通過搜索如上所述的描述傳動單元114特性的査找表，能夠實現相同
或相似的功能。
現在，通過監視到達影響傳動系110的工作狀況的單元和系統的 指令，將能夠預測在下一時刻將從傳動單元114需要的輸出扭矩和輸 出旋轉速度。然後，使用如上所述的傳動單元114的特性，能夠預測 在下一時刻傳動單元114和傳動系110將從內燃機120需要的扭矩 Tt,^d和旋轉速度nt，pred， S卩，將能夠預測在下一時刻將從內燃機120需
要的功率p^ed。
特別地，優選監視從制動踏板到制動ECU (例如，到防抱死制動 系統，ABS)的指令，該指令包括要施加在驅動輪130上並因而施加在傳動系110上的制動扭矩等的大小。然而，扭矩控制單元200可能需
要査找表等，用於轉換給制動ECU的指令，從而該指令對應於將在下 一時刻施加在傳動系110上的扭矩等。這種表能例如通過在實驗室環
境中的經驗測試或者通過實際生活的駕駛期間的測量值等來獲得。 對子系統上負載的快速增加的響應
上文我們已經討論了子系統110、 120、 140的當前工作狀況和給 予該子系統110、 120、 140的指令。我們也已經討論了基於當前工作 狀況、所監視的指令和子系統110、 120、 140的特性對工作狀況的任 何變化的預測。
如將在下文更詳細討論的，關於求和點150的預測使得能夠平衡 扭矩供應者和扭矩消耗者，從而以更主動和靈敏的方式應對子系統 110、 120、 140上負載的突然快速增大。
如前所述，只要子系統110、 120、 140在靜態條件下運行，那麼 向求和點150增加和從求和點150減去的功率之和等於零。換句話說， 在靜態條件下，我們具有
P!oad + Pt + Ph - 0 (8)
如果子系統IIO、 120、 140連接到表示飛輪的求和點150，該飛輪 使該子系統以相同的旋轉速度運行，則我們具有
丁load + 丁t + 丁h = 0 (9)
現在，如果所預測的內燃機 120 上的負載 (Pload，pred-Pt,pred + Ph，pred)超過所預測的可從發動機120得到的功率
Pe,pred，則我們將具有這樣的情形，其中求和點150中的功率之和小於
零，這可通過如下的關係式表示
Pe,pred + Pt,pred + Ph,pred < 0 (i o)如果子系統110、 120、 140連接到表示飛輪的求和點150，該飛輪
使子系統以相同的旋轉速度運行，則我們具有
丁e,pred + 丁t,pred + 丁h,pred < 0 (11)
如前所述
Te是當前可從內燃機120得到的扭矩， T!。ad是當前由內燃機120提供的扭矩Te的一部分，
Th是工作液壓系統140當前所需的扭矩， Tt是傳動系110當前所需的扭矩，
Pe是當前可從內燃機120得到的功率， P^d是當前由內燃機120提供的功率Pe的一部分，
Ph是工作液壓系統140當前所需的功率， Pt是傳動系110當前所需的功率， Te，pKd是所預測的可從內燃機120得到的扭矩， Th，pw是預測的工作液壓系統14 0所需的扭矩， Tt,^d是預測的傳動系IIO所需的扭矩， Pe，^d是所預測的可從內燃機120得到的功率， Ph,pred是預測的工作液壓系統140所需的功率，
Pt，pred是預測的傳動系IIO所需的功率。
如通過上述的關係式10和11示出的，在所預測的內燃機120上 的負載(:Pload，pred = Pt,pred + Ph,pred)超過所預測的可從內燃機120得到
的功率Pe,p^i的情形中，我們將收到內燃機120的減小的旋轉速度，並 明顯存在使發動機120過載和可能停機的風險。當然，如作必要的變
更，對於所預測的扭矩Te，pred、 Tt,pred和Th，pred也同樣有效。
要降低使發動機120過載和可能停機的風險，優選的是， 一檢測 到所預測的內燃機120上的負載(Pt，p^ + Ph,p^)將超過所預測的可從發
動機120得到的功率(Pe,pred),就提高內燃機120的旋轉速度ne。這能例如通過扭矩控制單元200實現，該扭矩控制單元200將消息經由CAN 總線傳送到用於控制輪式裝載機1中的內燃機120的發動機ECU等， 以提高發動機120的旋轉速度。
然而，更優選的是， 一檢測到所預測的內燃機120上負載的增加 將超過或變得等於已在上文參照圖5討論的當前負載裕度 Pdiff- Pe -Pbad，就提高內燃機120的旋轉速度ne。
這能例如通過如下的關係式表示
(Pt.ored + Ph'Dred) - (Pt + Ph)》Pdiff (11)
甚至更優選的是， 一檢測到所預測的內燃機120上負載的增加將 超過當前負載裕度Pdiff的一定百分比，例如在當前負載裕度Pdiff的大約 50%-90%的區間內的百分比，就提高內燃機120的旋轉速度ne。這是 為了確保仍具有充足的裕度，用於由輪式裝載機1內的其它系統引起 的內燃機120上負載的另外增加。
然而，為避免與愈加嚴格的排放法規、特別是與響應於發動機120 上負載的增加而從內燃機120排出的廢氣和可見煙相關的排放法規相 衝突，優選當響應於增加的負載時，發動機120的旋轉速度ne以受控 方式提高。特別優選的是，如果必要，在一時段內將旋轉速度ne提高 到所需的等級。
示例性輪式裝載機1中的內燃機120的旋轉速度ne的受控增加能 例如通過暫時降低工作液壓系統140中的泵142、 144、 148的排量Dp 來實現。排量Dp能例如直接通過步進電機、液壓活塞等，或者間接地 例如通過布置為減少液壓流體到泵142、 144、 148的負載感測信號流 量的液壓閥來調節。這導致液壓系統140中的泵142、 144、 148所需的功率的暫時減 少，因此導致內燃機120所需的功率的暫時減少。由此給予內燃機120 延長的時段來達到所需的旋轉速度。
另外的實施例 輔助動力源
通過如上文提出的暫時降低工作液壓系統140中的泵142、 144、 148的排量Dp來實現內燃機120的旋轉速度的受控增加具有如下缺點 輪式裝載機1的操作者將經歷性能降低的液壓系統140。
因此，在本發明的另一實施例中，通過使用電機112形式的輔助 動力源為發動機120達到所需的旋轉速度創造延長的時段來實現內燃 機120的旋轉速度ne的受控增加。這避免了必須降低子系統110、 120、 140中的任一個的性能的缺陷，從下文的描述中這將是明顯的。
圖6示出了設有至少一個電機112的傳動系110。電機112布置為 在內燃機120下遊的合適位置處可操作地向傳動系110增加扭矩。優 選地，電機112布置在內燃機120和傳動單元114之間的位置中。電機 112應能夠在至少一個象限(quadrant)中運行，即作為沿至少一個旋 轉方向的電動機運行。電機112聯接到傳動系110，從而能夠在傳動系 110和電機112之間交換扭矩。這能通過本領域技術人員所公知的多種 方式和功能來實現，例如通過將傳動系110中的一個或多個軸機械聯 接到電機112的輸出軸。
圖7是示意性框圖，示意性示出了如圖6所示的輪式裝載機的單 元之間的功率交換。
優選的是，電機112連接到扭矩控制單元200，該扭矩控制單元 200布置為可操作控制在傳動系110與電機112之間交換的扭矩。扭矩 控制單元200優選布置為向電機112可操作地提供來自電源210的電力。這使扭矩控制單元200能夠把電機112作為向傳動系110增加扭矩 以減小內燃機120上的負載的電動機來運行。
電源210能以很多不同的方式設計，只要它能向電機112供電。 一種替代方案是使用由單獨的內燃機等提供動力的發電機。然而，更 優選的是使用在無任何單獨的內燃機等的情況下運行的電池或超級電 容器或者甚至燃料電池等的替代方案。這裡，應補充的是，電機112 能布置成作為發電機工作，用於在內燃機上的通常負載允許時為電源 210充電。當然，除了在此描述的其它功能之外，還提供電機112的充 電功能。
在本發明的一個實施例中，電機112由扭矩控制單元200操作以 向傳動系IIO增加預定量的扭矩，從而減小內燃機120上的負載。該 預定量可以例如是電機112的最大功率或該功率的預定的一部分。這 類似於或等於全有或全無功能或者開/關功能。該功能的簡單性是明顯 的優點。然而，缺點在於扭矩的增加量與內燃機120上的負載沒有任 何明顯的相關性。因此，扭矩的增加量可能太小或太大。小的量可能 不會給予內燃機120足夠的支持。大的量可能干擾輪式裝載機1中的 其它功能。
因此，在本發明的另一實施例中，優選的是，電機112由扭矩控 制單元200操作以向傳動系110增加一定量的扭矩，從而將抵消或至 少基本抵消所預測的內燃機120上負載的增加。這能通過增加等於或 對應於所預測的發動機120上負載的增加的一定量的功率來實現。在 一個實施例中，這通過增加等於或對應於發動機120上負載的一階時 間導數的一定量的功率來實現。替代地，這可通過增加等於或對應於 發動機120上負載的增加速率的一定量的功率來實現。在一個實施例 中，這通過增加等於或對應於發動機120上負載的二階時間導數的一 定量的功率來實現。然而，在上述實施例中，通過電機112向傳動系110增加的扭矩
的量基於這樣的值，即該值本質上依賴於內燃機120上負載的增加。 換句話說，所增加的扭矩與內燃機120的當前工作點沒有任何明顯的 相關性。
因此，假設對於處在x(rpm)的旋轉速度下的內燃機120，當前 工作點從內燃機120提供x (Nm)的可用輸出扭矩和可用輸出功率Pe， 如上文參照圖5所討論的。那麼，向傳動系110增加的扭矩的量應為 這樣的量，使得所預測的內燃機120上負載的增加不超過當前負載裕 度Pd,替代地，向傳動系110增加的扭矩的量應為這樣的量，使得所 預測的發動機120上負載的增加不超過當前負載裕度Pdiff的預定百分 比，例如在當前負載裕度Pdiff的大約50%-80%的區間內的百分比。
此外，因為發動機120的增加的旋轉速度導致與發動機過載和可 能停機等有關的增加的裕度，所以當以受控方式增加內燃機120的旋 轉速度以應對所預測的發動機120上負載的增加時，扭矩控制單元200 優選布置為減少通過電機112向傳動系110增加的扭矩的量。
另外的液壓裝置和替代器具
儘管圖2至3所示的示例性液壓系統140具有三個液壓泵142、 144、 146，但其它實施例可具有一個、兩個、四個或更多液壓泵。在 本發明的優選實施例中，工程機械具有至少兩個器具和/或轉向功能， 並且為每個器具和/或轉向功能布置至少一個所述液壓泵。
如結合圖1所描述的，工程機械1能具有鏟鬥3形式的器具2， 該鏟鬥3通過液壓系統140來操作。然而，應當強調的是，可使用其 它器具。當將本發明應用於諸如鉸鏈式貨車或卡車的工程機械時，代 替地，該器具能例如是翻鬥車身。通常，液壓泵和工作缸用於在傾卸 期間操作翻鬥車身。應該理解，本發明不限於上文所述和圖中所示的實施例，而是， 本領域技術人員將認識到，在所附權利要求的範圍內可作出許多變化 和修改。
權利要求
1.一種用於操作工程機械(1)的方法，所述工程機械設有提供動力的動力源(120)和連接到所述動力源(120)的多個動力消耗系統(110、140)，該方法的特徵在於如下步驟提供用於預測所述動力消耗系統(110、140)中的至少一個所需的功率的模型；檢測表示功率需求的至少一個運行參數；在所述預測模型中使用所檢測到的運行參數；以及根據所述預測模型將所提供的功率平衡至所需的功率。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於如下步驟將所提供 的功率平衡至所需的功率，從而減小所述動力源上的負載。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於如下步驟檢測 表示所述動力源(120)和/或所述動力消耗系統(110、 140)中的至少一個 的當前工作狀況的至少一個運行參數。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於如下步驟通過測量旋轉速度和測量或估計扭矩來檢測表示當前工作狀況的至少一個運行 參數。
5. 根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於如下步驟通過 測量液壓力和測量或估計由所述動力消耗系統中的一個(140)中的液壓 泵(142、 144、 146)提供的流量來檢測表示當前工作狀況的至少一個運 行參數。
6. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於如下步 驟通過檢測來自工程機械操作者的至少一個輸入指令來檢測至少一個運行參數。
7. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所述動力消耗系統(110、 140)經由分支部連接到所述動力源(120)，並且所述預 測模型包括表示所述分支部的功率求和點(150)。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於如下步驟當所述預 測模型指示在所述求和點(150)處，在所述動力源(120)和所述動力消耗 系統(IIO、 140)之間交換的功率小於或將要小於零時，平衡所述功率。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於如下步驟暫時調節 所述平衡，直至所述預測模型指示如下的平衡條件，即所述求和點(150) 處的所述功率等於或大於零。
10. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所 述預測模型適於預測全部的所述動力消耗系統(IIO、 140)所需的總功率。
11. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所述預測模型適於預測所述動力消耗系統中的每一個的個體功率需求。
12. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所述預測模型包括第一部分，所述第一部分是所述動力源的工況的特性。
13. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所 述預測模型包括第二部分，所述第二部分是所述動力消耗系統中的第 一個的工況的特性。
14. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所 述預測模型包括第三部分，所述第三部分是所述動力消耗系統中的第 二個的工況的特性。
15. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於如下 步驟通過藉助外部動力源(112)增加扭矩來將所提供的功率平衡至所需的功率。
16. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於如下 步驟通過藉助至少一個電機(112)增加扭矩來將所提供的功率平衡至 所需的功率。
17. 根據權利要求15或16所述的方法，其特徵在於如下步驟 向所述動力消耗系統中的第一個增加所述扭矩。
18. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於如下步驟在確定需要與功率有關的調節的情況下，通過影響所述動力源(120)和/或所述動力消耗系統(110、 140)中的至少一個來將所提供的功率平衡至所需的功率。
19. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於如下步驟通過相對於所需的功率減少向所述動力消耗系統中的至少一個 提供的實際功率來平衡所述功率。
20. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於如下步驟通過相對於所需的功率按比例減少向所述動力消耗系統中的至 少一個提供的實際功率來平衡所述功率。
21. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於如下 步驟同時監視多個所述動力消耗系統的所需的功率並相應地平衡所 述功率。
22. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所述動力消耗系統包括工作液壓系統(140)，所述工作液壓系統包括由所 述動力源(120)提供動力的至少一個液壓泵(142、 144、 146)，用於移動 所述工程機械(1)上的器具(3)和/或用於使所述工程機械(1)轉向。
23. 根據權利要求22所述的方法，其特徵在於如下步驟通過暫 時降低布置在所述工作液壓系統(140)中的所述泵(142、 144、 146)中的 至少一個的排量(Dp)來調節所述功率平衡。
24. 根據權利要求22或23所述的方法，其特徵在於如下步驟 通過影響布置在所述工作液壓系統(140)中的至少一個液壓闊來調節所 述功率平衡。
25. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所 述動力消耗系統包括傳動系(IIO)，所述傳動系布置在所述工程機械的 所述動力源(120)與所述驅動輪(130)之間，用於將扭矩從所述動力源 (120)傳遞到所述驅動輪(130)。
26. 根據權利要求16和25所述的方法，其特徵在於如下步驟 使用布置在傳動單元(114)上遊或變速箱(118)上遊的所述電機(112)，所 述傳動單元和所述變速箱布置在所述傳動系(110)中。
27. 根據權利要求22和26所述的方法，其特徵在於所述動力 源(120)機械連接到所述傳動系(110)和所述工作液壓系統(140)。
28. 根據權利要求7和27所述的方法，其特徵在於所述分支部 由布置在所述動力源(120)的輸出軸上的飛輪形成。
29. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於如下步驟通過影 響所述傳動系(110)中的可控變速箱(118)來調節所述功率平衡。
30. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所 述動力源(120)是內燃機。
31. 根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於所 操作的工程機械是輪式裝載機(l)。
32. —種工程機械(l),設有適於提供動力的動力源(120)和連接 到所述動力源(120)的多個動力消耗系統(110、 140)，該工程機械的特徵 在於控制單元(200)，該控制單元適合基於表示功率需求的至少一個運行參數來預測所述動力消耗系統(IIO、 140)中的至少一個所需的功率；用於檢測所述至少一個運行參數的裝置(119、 149、 220)，其中所 述檢測裝置(119、 149、 220)連接到所述控制單元(200);以及用於根據預測模型來將所提供的功率平衡至所需的功率的裝置 (112、 119、 149、 142、 144、 146)，其中所述平衡裝置(112、 119、 149、 142、 144、 146)連接到所述控制單元(200)。
33. 根據權利要求32所述的工程機械，其特徵在於所述檢測裝 置(119、 149)適於檢測表示所述動力源(120)和/或所述動力消耗系統 (110、 140)中的至少一個的當前工作狀況的至少一個運行參數。
34. 根據權利要求33所述的工程機械，其特徵在於所述檢測裝 置(119)適於通過測量旋轉速度和測量或估計扭矩來檢測表示當前工作 狀況的至少一個運行參數。
35. 根據權利要求33或34所述的工程機械，其特徵在於所述 檢測裝置(149)適於通過測量液壓力和測量或估計由所述動力消耗系統 中的一個(140)中的液壓泵(142、 144、 146)提供的流量來檢測表示當前 工作狀況的至少一個運行參數。
36. 根據權利要求32至35中的任一項所述的工程機械，其特徵 在於所述檢測裝置(220)適於通過檢測來自工程機械操作者的至少一 個輸入指令來檢測至少一個運行參數。
37. 根據權利要求32至36中的任一項所述的工程機械，其特徵 在於所述動力消耗系統(110、140)經由分支部連接到所述動力源(120)。
38. 根據權利要求32至37中的任一項所述的工程機械，其特徵 在於外部動力源(112)適於通過增加扭矩來提供功率。
39. 根據權利要求32至38中的任一項所述的工程機械，其特徵 在於至少一個電機(112)適於通過增加扭矩來提供功率。
40. 根據權利要求32至39中的任一項所述的工程機械，其特徵 在於用於功率平衡的所述裝置(112、 119、 149、 142、 144、 146)適於 影響所述動力源(120)和/或所述動力消耗系統(110、 140)中的至少一個。
41. 根據權利要求32至40中的任一項所述的工程機械，其特徵 在於所述動力消耗系統包括工作液壓系統(140)，所述工作液壓系統 包括由所述動力源(120)提供動力的至少一個液壓泵(142、 144、 146)， 用於移動所述工程機械(1)上的器具(3)和/或用於使所述工程機械(1)轉向。
42. 根據權利要求41所述的工程機械，其特徵在於用於功率平 衡的所述裝置(149)適於暫時降低布置在所述工作液壓系統(140)中的所 述泵(142、 144、 146)中的至少一個的排量(Dp)。
43. 根據權利要求41或42所述的工程機械，其特徵在於用於 功率平衡的所述裝置(149)適於影響布置在所述工作液壓系統(140)中的 至少一個液壓閥。
44. 根據權利要求32至43中的任一項所述的工程機械，其特徵在於所述動力消耗系統包括傳動系(110)，所述傳動系布置在所述工程機械的所述動力源(120)與所述驅動輪(130)之間，用於將扭矩從所述動力源(120)傳遞到所述驅動輪(130)。
45. 根據權利要求39和44所述的工程機械，其特徵在於所述電機(112)布置在傳動單元(114)上遊或變速箱(118)上遊，所述傳動單元和所述變速箱布置在所述傳動系(110)中。
46. 根據權利要求40和43所述的工程機械，其特徵在於所述動力源(120)機械連接到所述傳動系(110)和所述工作液壓系統(140)。
47. 根據權利要求36所述的工程機械，其特徵在於所述分支部由布置在所述動力源(120)的輸出軸上的飛輪形成。
48. 根據權利要求31至46中的任一項所述的工程機械，其特徵在於所述動力源(120)是內燃機。
49. 根據權利要求31至47中的任一項所述的方法，其特徵在於工程機械是輪式裝載機(l)。
全文摘要
本發明涉及一種用於操作工程機械的方法，該工程機械設有提供動力的動力源(120)和連接到該動力源(120)的多個動力消耗系統(110、140)，其特徵在於如下步驟提供用於預測動力消耗系統(110、140)中的至少一個所需的功率的模型；檢測表示功率需求的至少一個運行參數；在該預測模型中使用所檢測的運行參數；以及根據該預測模型將所提供的功率平衡至所需的功率。
文檔編號E02F9/22GK101542048SQ200680056039
公開日2009年9月23日 申請日期2006年10月25日 優先權日2006年10月6日
發明者雷諾·費拉 申請人:沃爾沃建築設備公司