WO2002098697A1 - Antriebsregelung - Google Patents

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    • F16H59/72—Inputs being a function of gearing status dependent on oil characteristics, e.g. temperature, viscosity

Definitions

  • the present invention relates to a drive control for controlling and / or regulating a transmission connected to a motor.
  • Gearboxes are currently often controlled by means of a higher-level control, which acts on power and control electronics and controls the motor by influencing the power supply.
  • the motor in turn mostly acts on a machine via a gearbox.
  • a gearbox connected to a motor has one or more sensors for detecting operating-specific parameters of the drive.
  • sensors can be, for example, tilting torque sensors, leakage sensors, torque sensors, temperature sensors or speed sensors.
  • the sensor system of the gearbox allows information of the gearbox, such as tilting moment, torque, temperature, leakage, forces, crash or service life, to be recognized and recorded.
  • Each sensor of the drive in particular of the transmission, is connected to a decentralized sensor evaluation unit, which is preferably located spatially on the motor or the transmission or at least in closer spatial proximity to it.
  • the sensor evaluation unit independently evaluates the information supplied by the sensor or sensors. The information evaluated in this way can then, for example, also be queried by a central control.
  • the sensor evaluation unit together with the sensor or sensors represents a decentralized, intelligent information collection and evaluation unit, which makes it possible, for example, to set up an information flow from the transmission to the central control system, the control system in turn then being able to use the information thus obtained for the motor control.
  • the invention thus differs from conventional engine controls, in which information flows unilaterally from the central control in the direction of the engine, but no information flows back.
  • the sensor evaluation unit also has a control unit which allows the sensor evaluation unit to act directly on and / or to control the transmission. If, for example, a sealing ring or Simmerring leaks, a second Simmerring can automatically be added locally and independently using the control unit of the sensor evaluation unit.
  • the sensor evaluation unit can independently regulate and control the transmission or a combination of motor and transmission through the sensor evaluation unit and, for example, be designed for different forces, undesired or specific torques during operation.
  • the sensor evaluation unit preferably has a communication unit which allows the sensor evaluation unit to carry out data communication with external devices, such as the central control, and / or which allows such external devices to access the sensor evaluation unit.
  • Any suitable communication path can be used for data communication, such as wireless or wired transmission, for example using a mobile radio system, hardwiring, a data network such as a Local Area Network (LAN), BlueTooth or other transmission protocols.
  • LAN Local Area Network
  • BlueTooth or other transmission protocols.
  • Figure 1 is a schematic block diagram of an engine control according to the present invention.
  • a motor 10 is connected to a transmission 20.
  • Control and power electronics 30 allow the electronic control and regulation of the motor 10 either directly on the device or via a communication path 40 from an external device 50, such as a central control.
  • the transmission 20 also has one or more sensors 60, which are either located on or on the transmission 20 or are connected thereto. For the sake of simplicity, it is assumed below that there are several sensors 60.
  • the sensors 60 are connected to an evaluation unit 70, as is symbolized in FIG. 1 by the arrows.
  • the evaluation unit 70 has a control unit 80 which, on the one hand, receives information from the sensors 60 and, on the other hand, allows it to react to them.
  • the sensor evaluation unit 70 also has a communication unit 90 which allows the sensor evaluation unit 70 to carry out data communication.
  • the communication unit 90 is connected to the communication path 40 either directly or via a bus 100 of the control and power electronics 30.
  • the communication unit 90 allows for one that the sensor evaluation unit 70 automatically makes contact with the external device 50, for example for the routine transmission of collected data or also for signaling an alarm.
  • the external device 50 can establish and carry out data communication with the sensor evaluation unit 70 via the communication unit 90, for example insofar as this is necessary for an external central control.
  • the invention When using torque sensors, the invention thus allows feedback of moments measured on the output and / or drive side, for example as disturbance variables, in a control loop. As a result, the dynamics of the engine can be increased, decay times can be reduced or regulation can be carried out adaptively. Furthermore, sensor signals can be used as control variables, which can lead to an optimization, control or diagnosis of a manufacturing process. Finally, the decentralized sensor system and evaluation according to the invention allows information about the actual state of the machine to be obtained.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsregelung zur Steuerung eines mit einem Motor (10) verbundenen Getriebes (20). Die Antriebsregelung weist einen oder mehrere Sensoren (60) zur Erfassung betriebsspezifischer Parameter des Getriebes (20), und eine dezentrale Sensorauswerteeinheit (70) auf. Der oder jeder Sensor (60) ist mit der dezentralen Sensorauswerteeinheit (70) verbunden zur eingeständigen Auswertung von Informationen, die von dem Sensor oder den Sensoren geliefert werden.

Description

Antriebsregelung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsregelung zur Steuerung und/oder Regelung eines mit einem Motor verbundenen Getriebes.
Die Steuerung von Getrieben erfolgt derzeit vielfach mittels einer übergeordneten Steuerung, die auf eine Leistungs- und Steuerelektronik wirkt und durch Einflussnahme auf die Kraftversorgung den Motor steuert. Der Motor wiederum wirkt zumeist über ein Getriebe auf eine Maschine.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung und Regelung von Antrieben bzw. von Motoren und/oder Getrieben zu verbessern. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein mit einem Motor verbundenes Getriebe einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung betriebsspezifischer Parameter des Antriebes auf. Derartige Sensoren können bspw. Kippmomentsensoren, Leckagesensoren, Drehmomentensensoren, Temperatursensoren oder Drehzahlsensoren sein. Die Sensorik des Getriebes erlaubt es Informationen des Getriebes, wie beispielsweise Kippmoment, Drehmoment, Temperatur, Leckagen, Kräfte, Crash oder Lebensdauer, zu erkennen und aufzunehmen.
Jeder Sensor des Antriebes, insbesondere des Getriebes ist mit einer dezentralen Sensorauswerteeinheit verbunden, die sich vorzugsweise räumlich an dem Motor oder dem Getriebe oder zumindest in engerer räumlicher Nähe hierzu befindet. Die Sensorauswerteeinheit wertet eigenständig die von dem oder den Sensoren gelieferten Informationen aus. Die so ausgewerteten Informationen können dann beispielsweise auch von einer zentralen Steuerung abgefragt werden.
Die Sensorauswerteeinheit zusammen mit dem oder den Sensoren stellt eine dezentrale intelligente Informationssammlungs- und Auswerteeinheit dar, die es beispielsweise ermöglicht einen Informationsfluss vom Getriebe hin zu der zentralen Steuerung aufzubauen, wobei die Steuerung dann wiederum die so erhaltenen Informationen für die Motorsteuerung verwenden kann. Die Erfindung unterscheidet sich somit von herkömmlichen Motorsteuerungen, bei denen ein Informationsfluss einseitig von der zentralen Steuerung in Richtung des Motors stattfindet, jedoch keine Informationen zurückfließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Sensorauswerteeinheit ferner eine Steuerungseinheit auf, die es der Sensorauswerteeinheit erlaubt unmittelbar auf das Getriebe einzuwirken und/oder dieses zu steuern. Wird beispielsweise ein Dichtring bzw. Simmerring undicht, so kann automatisch dezentral und eigenständig mittels der Steuerungseinheit der Sensorauswerteeinheit ein zweiter Simmerring dazugeschaltet werden.
Auf diese Weise läßt sich durch die Sensorauswerteeinheit eigenständig das Getriebe oder eine Kombination aus Motor und Getriebe durch die Sensorauswerteeinheit regeln und steuern und beispielsweise im Betrieb auf unterschiedliche Kräfte, ungewünschte oder bestimmte Drehmomente auslegen.
Die Sensorauswerteeinheit weist bevorzugt eine Kommunikationseinheit auf, die es der Sensorauswerteeinheit erlaubt eine Datenkommunikation mit externen Geräten, wie z.B. der zentralen Steuerung, durchzuführen, und/oder die es solchen externen Geräten erlaubt Zugriff auf die Sensorauswerteeinheit zu nehmen. Dabei kann jeder adäquate Kommunikationspfad für die Datenkommunikation verwendet werden, wie z.B. eine drahtlose oder drahtgebundene Übertragung beispielsweise mittels eines Mobilfunksystems, einer Festverdrahtung, eines Datennetzes wie eines Local Area Networks (LAN) , BlueTooth oder anderer Übertragungsprotokolle .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand dessen Zeichnung; diese zeigt in:
Figur 1 in einem schematischen Blockschaltbild eine Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Motor 10 ist in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 mit einem Getriebe 20 verbunden. Eine Steuerungs- und Leistungselektronik 30 erlaubt die elektronische Steuerung und Regelung des Motors 10 entweder unmittelbar am Gerätoder über einen Kommunikationspfad 40 von einem externen Gerät 50 wie beispielsweise einer zentralen Steuerung.
Das Getriebe 20 weist ferner einen oder mehrere Sensoren 60 auf, die sich entweder auf oder an dem Getriebe 20 befinden oder damit verbunden sind. Der Einfachheit halber soll im Folgenden davon ausgegangen werden, dass es sich um mehrere Sensoren 60 handelt.
Die Sensoren 60 sind mit einer Auswerteeinheit 70 verbunden, wie dies in Figur 1 über die Pfeile symbolisiert ist. Die Auswerteeinheit 70 weist hierfür eine Steuerungseinheit 80 auf, die zum einen Informationen von den Sensoren 60 empfängt und zum anderen es erlaubt auf diese zurückzuwirken.
Die Sensorauswerteeinheit 70 weist ferner eine Kommunikationseinheit 90 auf, die es der Sensorauswerteeinheit 70 erlaubt eine Datenkommunikation durchzuführen. Die Kommunikationseinheit 90 ist hierfür entweder direkt oder über einen Bus 100 der Steuerungs- und Leistungselektronik 30 mit dem Kommunikationspfad 40 verbunden. Die Kommunikationseinheit 90 erlaubt es zum einen, dass die Sensorauswerteeinheit 70 von sich aus Kontakt mit dem externen Gerät 50 aufnimmt, beispielsweise zur routinemäßigen Übertragung gesammelter Daten oder aber auch zur Signalisierung eines Alarms. Auf der anderen Seite kann das externe Gerät 50 über die Kommunikationseinheit 90 eine Datenkommunikation mit der Sensorauswerteeinheit 70 aufbauen und durchführen, beispielsweise insoweit dies für eine externe zentrale Steuerung erforderlich ist.
Bei Verwendung von Momentensensoren erlaubt die Erfindung so eine Rückführung von abtriebs- und/oder antriebsseitig gemessenen Momenten, beispielsweise als Störgrößen in einen Regelkreis. Hierdurch kann die Dynamik des Motors erhöht, Ausschwingzeiten verringert werden oder eine Regelung adaptiv erfolgen. Ferner lassen sich Sensorsignale als Steuergrößen verwenden, was zu einer Optimierung, Steuerung oder Diagnose eines Fertigungsprozesses führen kann. Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße dezentrale Sensorik und Auswertung Informationen über den wirklichen Zustand der Maschine zu erhalten. Dies macht beispielsweise einen Teleservice is in die Maschine hin" möglich, erlaubt die Berechnung von Restlebensdauer, Black Box Betrachtungen (z.B. "Was geschah in den letzten 5 Minuten"') , den Nachweis eines Maschinencrashs, Service on De and, Ermittlung kundenspezifischer Lastprofile, die Zustandsanalyse von Prototypmaschinen, usw.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Eine Antriebsregelung zur Steuerung und/oder Regelung eines mit einem Motor (10) verbundenen Getriebes (20), aufweisend:
einen oder mehrere Sensoren (60) zur Erfassung betriebsspezifischer Parameter des Getriebes (20) , und
eine dezentrale Sensorauswerteeinheit (70) , mit der der oder jeder Sensor (60) verbunden ist, zur eigenständigen Auswertung von Informationen, die von dem Sensor oder den Sensoren geliefert werden.
2. Die Antriebsregelung zur Steuerung und/oder Regelung eines mit einem Motor (10) verbundenen Getriebes (20), aufweisend eine Sensorauswerteeinheit (70), die mit einer Leistungselektronik (30) an den Motor (10) und/oder an das Getriebe (20) anschliesst, wobei Motor (10) und Getriebe (20) eine Einheit bilden, wobei der zumindest eine Sensor (60) mit der Sensorauswerteeinheit (70) in Verbindung steht.
3. Die Antriebsregelung nach Anspruch 1 oder 2, worin der oder die Sensoren ( 60 ) zumindest einen aus Kippmomentsensor, Leckagesensor, Drehmomentsensor, Temperatursensor oder Drehzahlsensoren, Schwingungssensoren oder Ölstandssensoren aufweist.
4. Die Antriebsregelung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, worin sich der Sensor oder die Sensoren (60) und/oder die dezentrale Sensorauswerteeinheit (70) räumlich an dem Motor (10) oder dem Getriebe (20) oder zumindest in engerer räumlicher Nähe hierzu befinden/befindet.
5. Die Antriebsregelung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Sensorauswerteeinheit (70) zusammen mit dem Sensor oder den Sensoren (60) eine dezentrale intelligente Informationssammlungsund Auswerteeinheit darstellt.
6. Die Antriebsregelung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, worin die Sensorauswerteeinheit (70) eine Steuerungseinheit (80) aufweist, die es der Sensorauswerteeinheit (70) erlaubt unmittelbar auf das Getriebe (20) einzuwirken und/oder dieses zu steuern.
7. Die Antriebsregelung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, worin die Sensorauswerteeinheit (70) eine Kommunikationseinheit (90) aufweist, die es der Sensorauswerteeinheit (70) erlaubt eine Datenkommunikation mit einem externen Gerät (50) durchzuführen.
8. Die Antriebsregelung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Sensorauswerteeinheit (70) eine
Kommunikationseinheit (90) aufweist, die es einem externen Gerät (50) erlaubt eine Datenkommunikation mit der Sensorauswerteeinheit (70) durchzuführen.
9. Die Antriebsregelung nach Anspruch 8, worin die
Kommunikationseinheit (90) es der
Sensorauswerteeinheit (70) ferner erlaubt eine
Datenkommunikation mit dem externen Gerät (50) durchzuführen.
0. Die Antriebsregelung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die denzentrale Sensorauswerteeinheit (70) direkt mit Motor (10) und/oder Getriebe (20) eine Einheit bildet und eine eigenständige Regelung von Motor (10) und/oder Getriebe (20) auf bestimmte Signale des zumindest einen Sensors ( 60 ) ermöglicht.
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