CN113597382A - 用于操作工作机器的驱动系的方法、用于工作机器的驱动系以及工作机器 - Google Patents

用于操作工作机器的驱动系的方法、用于工作机器的驱动系以及工作机器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于操作工作机器的驱动系(1)的方法，其中驱动系(1)的牵引驱动器(8)由电动牵引马达(2)经由变速器(4)驱动，并且其中，当变速器(8)的齿轮级变化时，牵引马达(2)的转速与正被接合的齿轮级同步。根据本发明的方法的特征在于，牵引马达(2)的计算模型用于转速同步，该模型考虑了牵引马达(2)的转动惯量，描述了将被传递的用于转速同步的扭矩。本发明进一步涉及一种对应的驱动系(1)并且涉及一种工作机器。

Description

用于操作工作机器的驱动系的方法、用于工作机器的驱动系 以及工作机器
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于操作工作机器的驱动系的方法、一种根据权利要求12的前序部分所述的用于工作机器的驱动系以及一种相应的工作机器。
现有技术中已知电驱动工作机器，例如轮式装载机、小型装载机、伸缩式搬运机、自卸车或挖掘机。这种电驱动工作机器要么是纯电驱动的，即它们仅具有电池或蓄电池来为其供应能量，要么是柴油-电驱动的，即由柴油驱动发电机供应所需的能量，通常结合电缓冲存储器，例如，相应尺寸的电容器。在所有情况中，牵引驱动器和工作驱动器所需的机械动力由一个或多个电动马达产生。此外，已知的还有混合电动工作机器，其中所需的机械动力主要由燃烧发动机(通常为柴油机)产生。附加地设置的电动马达由电池或蓄电池供电，并且在这里通常执行所谓的助力功能。
用于工作机器的可动力换挡变速器同样是已知的，其中在换挡操作期间，在驱动单元的速度与要接合的齿轮级的速度之间执行速度同步。在升挡操作的情况下，驱动单元的速度对应地降低，并且在降挡操作的情况下，驱动单元的速度对应地提高。
在此背景下，DE 20 2014 000 738 U1描述了一种纯电动驱动的轮式装载机，该轮式装载机具有用于牵引驱动器的第一电动马达和用于工作驱动器的第二电动马达。
从EP 0 962 597 A2中已知一种以电池操作的工作机器，该工作机器具有用于牵引驱动器的两个电动马达和用于工作驱动器的另一电动马达。用于牵引驱动器的两个电动马达整合到前车轿中，其中这两个电动马达各自驱动车轮。
然而，已知的电力驱动的工作机器的缺点在于，与由燃烧发动机驱动的工作机器中的相同操作相比，换挡操作中涉及的齿轮级的速度同步更加困难。这样的原因一方面是与燃烧发动机相比，电动马达的转动惯量相对较大，另一方面是电动马达的速度谱相对较大，因此也可能对应地有较大的速度差需要被均衡。这通常需要在电力驱动的工作机器中对应地更大且更强有力的离合器设计，以避免不期望地延长同步操作和因此延长换挡操作。然而，这种相对更大和更强有力的离合器设计需要增加安装空间，并且导致重量增加和生产成本增加。此外，相对更大的离合器还具有相对更大的拖曳扭矩和摩擦损失。
本发明的目的是提出一种用于操作工作机器的驱动系的改进的方法。
根据本发明，该目的通过如权利要求1所述的用于操作工作机器的驱动系的方法来实现。本发明的有利实施例和进一步发展从从属权利要求得出。
本发明涉及一种用于操作工作机器的驱动系的方法，其中所述驱动系的牵引驱动器由电动牵引马达经由牵引变速器驱动，并且其中，在所述牵引变速器的齿轮级变化期间，执行所述牵引马达与要接合的齿轮级的速度同步。根据本发明的方法的特征在于，为所述速度同步使用所述牵引马达的计算模型，所述计算模型在考虑所述牵引马达的转动惯量的同时，确定将被施加用于所述速度同步的扭矩。
在从较低齿轮级到较高齿轮级的齿轮级变化期间，牵引马达必须在齿轮级变化的持续时间内将牵引马达的速度降低到较高齿轮级的速度，该持续时间通常小于1s。相反，在从较高齿轮级到较低齿轮级的齿轮级变化期间，牵引马达必须将牵引马达的速度提高到较低齿轮级的速度。由于已经提到的电动马达的可能的高速度以及由于它们相对较大的转动惯量，这里可能需要非常高的扭矩来在短时间内进行速度同步。
根据本发明的方法有利地允许在执行速度同步之前在齿轮级变化开始时确定要施加的扭矩。与由燃烧发动机驱动的驱动系不同，电动驱动系中施加的用于速度同步的扭矩可能非常大，以至于不能仅经由常规设置的离合器提供。在这种情况下，为了能够省去尺寸过大的、特别强有力的并且因此也是昂贵的离合器，必须根据需要采取附加的措施。因为模型预先确定了要施加的扭矩，所以任何可能必要的附加的措施都能够提前计划和准备，并且最终得到执行。该确定经由牵引马达的计算模型发生，该计算模型在计算方面(也就是说，基于数学公式和物理关系)考虑了牵引马达及其转动惯量。例如，可以经由牵引马达在向前方向或相反方向上的激励来执行速度同步，这种激励对应地在正向方向或反向方向上产生附加的扭矩。
计算模型优选地由控制单元实施，该控制单元因此被配置为具有必要的计算装置，比如微处理器和电子存储器。
该模型不仅可以永久地(即在每种运行情况下)确定对于到相邻的齿轮级的速度同步要施加到中的扭矩，而且还可以在各自的情况下仅在开始齿轮级变化时确定从接合的齿轮级到要接合的齿轮级的要施加的扭矩。
代替确定要施加的扭矩，该模型还可以确定要施加的角加速度、要施加的动力或要施加的能量。这些参数仅构成确定要施加的扭矩的等效参数，这些等效参数具有相同的效果并且能够根据牵引马达或驱动系的公式和具体特性经由已知的关系进行计算。
还可以设想并且优选的是，不是仅设置一个电动牵引马达，而是设置多个电动牵引马达，这些电动牵引马达能够例如经由叠加齿轮彼此联接，或者可以就驱动而言经由单独的驱动连接可分离地连接到牵引变速器。
牵引变速器优选地具有多个前进挡形式的齿轮级和至少一个倒挡形式的齿轮级。特别优选地，前进挡的数量对应于倒挡的数量。然而，由于电动马达能够改变它们的旋转方向，设置一个或多个倒挡并不总是必要的。
牵引变速器的全部或至少一些齿轮级优选地被配置成可动力切换的。因此，所描述的由根据本发明的方法操作的驱动系特别适用于在工作机器中使用。
根据本发明的优选实施例，提供的是，所述速度同步根据所述模型由所述牵引马达的激励或所述牵引马达的发电机模式辅助。也就是说，根据该模型，通过激励或通过发电机模式来施加附加的扭矩。通常经由离合器中的摩擦功来实现的速度同步由此可以有利地得以辅助。激励可以发生在向前方向和相反方向上，并且因此作为加速或制动力矩作用在牵引马达上。发电机模式在任何情况下都会产生制动力矩。
根据本发明的另外的优选实施例，提供的是，所述模型考虑了接合的齿轮的离合器的在所述齿轮级变化的持续时间内降低的扭矩传递能力以及所述要接合的齿轮的离合器的在所述齿轮级变化的所述持续时间内提高的扭矩传递能力。在齿轮级变化期间，接合的齿轮的离合器中的压力降低，使得它的扭矩传递能力降低。牵引驱动器经由接合的齿轮的离合器作用在牵引马达上的扭矩对应地变弱。相反，在齿轮级变化期间，要接合的齿轮的离合器中的压力增加，使得它的扭矩传递能力在齿轮级变化持续时间内增加。通过考虑这些因素，可以更快、更精确、也更灵敏地执行速度同步。
根据本发明的另外的优选实施例，提供的是，要施加的所述扭矩是能够由所述模型指定的在所述齿轮级变化的持续时间内的扭矩曲线。通过将要施加的扭矩描述为在齿轮级变化的持续时间内要施加的扭矩曲线，能够再次更灵敏地执行齿轮级变化，并且特别是对于工作机器的驾驶员或操作者来说更舒适。例如，在齿轮级变化开始时，可以施加相对较低的扭矩，该扭矩随着齿轮级变化的进行而增加，并且最终在齿轮级变化结束时再次减小。因此避免了扭矩的突然跳跃。仅需确保积分的扭矩曲线在齿轮级变化期间在牵引马达的整个旋转角度上提供速度同步所需的总能量。
根据本发明的特别优选的实施例，提供的是，所述扭矩曲线根据可指定的速度斜坡来实现。例如，模型能够确定速度斜坡，该速度斜坡的起始速度是接合的齿轮级的速度，并且该速度斜坡的最终速度是要接合的齿轮级的速度。速度斜坡不必始终是线性的，而是能够具有或多或少陡峭地下降和/或上升的线性斜坡部分。因此，能够以简单的方式相对灵敏地实现速度同步。
根据本发明的特别优选的实施例，提供的是，所述扭矩曲线的最终扭矩被指定成使得当所述齿轮级变化完成时，在考虑所述要接合的齿轮级的传动比与所述接合的齿轮级的传动比的同时，在所述牵引驱动器的输出处提供与所述齿轮级变化之前相同的输出扭矩。这具有的优点是，对于工作机器的驾驶员或操作者来说，齿轮级变化尽可能舒适地发生，特别是在工作机器的开始和结束时。
根据本发明的另外的优选实施例，提供的是，向所述模型供送所述接合的齿轮级的传动速度和/或所述要接合的齿轮级的传动速度和/或所述工作机器的车轮速度和/或所述牵引变速器的输出速度和/或所述牵引变速器的输出扭矩和/或接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力和/或所述接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力。此信息能够由传感器检测或算术地确定，其中，此信息特别是部分地由传感器检测，并且基于由传感器检测的信息，算术地确定其他信息。通过将此信息供应到模型，并且特别是由于模型考虑此信息，模型能够很大程度上最优地确定要施加的扭矩，特别是要施加的扭矩曲线。例如，牵引变速器处的输出扭矩能够被用于指定扭矩曲线，使得在齿轮级变化之后在牵引变速器处输出与齿轮级变化之前相同的输出扭矩。
根据本发明的另外的优选实施例，提供的是，所述驱动系的工作驱动器由电动工作马达经由工作变速器驱动，其中在所述工作驱动器与所述牵引驱动器之间建立驱动连接，使得所述牵引驱动器由所述工作马达以支持的方式驱动。这具有的优点是可以从工作马达向牵引驱动器供送附加的驱动动力。这又使得牵引马达的更紧凑、更轻且更便宜但同时较不强有力的设计成为可能。然而，牵引马达的较不强有力的设计不一定会导致缺点，因为如果需要，牵引驱动器能够由工作马达以支持的方式驱动。因此，在需要时，驱动马达和工作马达的组合动力可用于牵引驱动器。另一方面，更紧凑和更轻的设计具有另外的优点，即牵引马达的转动惯量能够显著减小。基本上圆柱形的电动马达的转动惯量受该电动马达的圆柱半径的平方的影响，并且因此，即使整体大小的微小减小也会引起转动惯量的较大减小。这又简化了齿轮级变化期间的速度同步。如果工作马达的速度同步也是必要的，工作马达和工作马达的特性，特别是工作马达的转动惯量，优选地也被模型考虑在内。
根据本发明的特别优选的实施例，提供的是，与所述牵引驱动器仅由所述牵引马达驱动时相比，无论何时能够通过由所述工作马达以支持的方式驱动所述牵引驱动器来实现提高所述驱动系的整体效率，就由所述工作马达以支持的方式来驱动所述牵引驱动器。这使得可以总体上降低工作机器的能量需求，并且因此在充电操作变得必要之前延长工作机器的操作时间。这又意味着CO2排放的减少，因为充电操作的一定比例的电力通常仍由燃烧化石燃料产生。可以看出另外的优点是牵引马达的负载可以减少，因为它在高负载模式下操作的频率较低。相反，尽管工作马达的负载更高，但是在中等负载范围中操作牵引马达和工作马达两者总体上比单独的牵引马达的高负载模式涉及显著更少的磨损。
根据本发明的另外特别优选的实施例，提供的是，如果所述工作马达必须提供多于所述工作驱动器所需的阈值工作动力，则不以所述工作马达驱动所述牵引驱动器。因此，确保了工作驱动器总是能够可靠地被提供有其操作所需的机械动力。因此，可以避免突然的动力下降，特别是对于工作机器的操作者来说不可预料的动力下降。否则，这种不可预料的动力下降会导致危险的情况，例如，如果由工作驱动器操作的工作机器的提升设备不再接收必要的工作动力来保持提升的负载。
阈值动力能够例如以固定的方式指定，并且例如是工作马达的最大动力的15％。然而，阈值动力特别优选地取决于工作驱动器的操作参数，例如取决于工作驱动器的液压泵的速度和扭矩。
重要的是，工作马达完全满足工作驱动器的工作动力要求，特别是当牵引驱动器和工作驱动器都有相对较高的动力要求时，工作马达不能再提供全部动力。因此，最晚当所需的总动力超过工作马达能够提供的最大动力时，首先完全满足工作驱动器的要求。然后，工作马达的仍能够被提供的其余剩余动力能够用于牵引驱动器。
然而，特别提供的是，至少在确保向牵引变速器和工作变速器的离合器供送压力油以及向牵引变速器和工作变速器供送润滑油的情况下，工作马达始终驱动工作驱动器。为此目的，工作马达优选地经由刚性的、不可分离的机械驱动连接与对应的泵联接。
根据本发明的另外的特别优选的实施例，提供的是，所述工作驱动器包括液压泵，所述液压泵能够由所述工作马达驱动并且具有可调节的活塞冲程高度，其中所述活塞冲程高度首先增加，并且仅在这时所述工作马达的速度才提高，以便提供所述工作驱动器所需的工作动力。特别有利的是，液压泵是所谓的可变轴向活塞泵的形式。液压泵的冲程容积能够经由活塞冲程高度来控制或调节。活塞冲程高度的增加使得产生相对较高的液压动力，而较小的活塞高度对应地导致相对较低的液压动力。当设定最大活塞冲程高度时，泵通常显示出其最大效率。除了最大可能的效率之外，这具有附加的优点，即液压泵的对应于可变泵活塞高度的速度能够与工作马达的速度解耦。
特别优选地，活塞冲程高度适应于所需的工作动力，使得工作马达和液压泵一起具有最大可能的效率。也就是说，为了实现工作驱动器的特定操作点，因此泵的速度和活塞冲程高度的组合被选择成使得工作驱动器以最大可能的联合效率提供所需的工作动力。工作马达和泵的效率能够从例如电子存储在存储器中的特性曲线或表格中读出。
本发明进一步涉及一种用于工作机器的驱动系，所述驱动系包括牵引驱动器和工作驱动器，所述牵引驱动器具有电动牵引马达和牵引变速器，所述工作驱动器具有电动工作马达和工作变速器，其中，所述牵引驱动器能够由所述牵引马达经由所述牵引变速器驱动，并且其中，所述工作驱动器能够由所述工作马达经由所述工作变速器驱动，并且其中，在所述牵引变速器的齿轮级变化期间，执行所述牵引马达与所述要接合的齿轮级的速度同步。根据本发明的驱动系的特征在于，驱动系进一步包括电子控制单元，该电子控制单元被配置成计算驱动马达的计算模型，该计算模型在考虑驱动马达的转动惯量的同时，确定将被施加用于速度同步的扭矩。因此，根据本发明的驱动系有利地包括能够实施根据本发明的方法的所有必要设备和装置。这又得到了已经结合根据本发明的方法描述的优点。
为了控制或调节牵引马达和工作马达的速度或扭矩或者要由牵引马达和工作马达供送的电力，驱动系在各自的情况下优选地进一步包括各自的功率电子装置或单个共用的功率电子装置。同样优选地，驱动系包括电子马达控制单元，该电子马达控制单元经由相应的各自的功率电子装置或经由公共功率电子装置来控制或调节牵引马达和工作马达。马达控制单元能够与对模型进行计算的控制单元相同，和/或在结构和功能上整合在该控制单元中。
牵引变速器和/或工作变速器可以是行星式的或中间轴式的，并且能够具有正齿轮级和任何其他形式的变速器。
牵引变速器优选地被配置成在所有齿轮级上都可动力换挡。
工作变速器优选地被配置成在所有齿轮级上都可换挡，特别是还可动力换挡。
根据本发明的优选实施例，提供的是，所述驱动系包括连接离合器，能够经由所述连接离合器在所述牵引驱动器与所述工作驱动器之间建立驱动连接。这有利地允许工作马达至少在选择的情况下支持牵引驱动器。然而，相反地，还可以设想，工作驱动器在选择的情况下由牵引马达经由驱动连接支持。
根据本发明的优选实施例，提供的是，所述驱动连接从所述工作驱动器通向所述牵引变速器的输入侧。这具有的优点是，工作马达能够在牵引驱动器的所有齿轮级中以支持的方式驱动牵引驱动器。
优选地提供的是，工作马达和/或牵引马达被配置成在工作机器的制动操作中回收动能。藉由经由连接离合器在工作驱动器与牵引驱动器之间建立的驱动连接，可以有利地由工作马达和牵引马达两者回收动能。为此，驱动系还有利地包括电能存储器，由回收操作供应的电能可以供应到电能存储器。在回收操作中，工作马达和/或牵引马达作为发电机工作，并且将机械能(即动能)转换成电能。如果需要，该电能随后可以再次从电能存储器中提取，以便为工作马达或牵引马达供电。此外，还可以提供的是，电能存储器可以经由充电电缆或其他合适的充电装置(例如感应式充电装置)利用外部电能充电。使用工作马达和/或牵引马达进行回收附加地减少了机械摩擦制动器的磨损，因为在回收期间制动力矩是有效的。
根据本发明的另一优选实施例，提供的是，驱动系被配置成实施根据本发明的方法。
本发明还涉及一种包括根据本发明的驱动系的工作机器。根据本发明的工作机器也具有已经描述的与根据本发明的驱动系相关的优点。
根据本发明的另外的优选实施例，提供的是，工作机器是轮式装载机、翻斗车、挖掘机、伸缩式装卸机或拖拉机的形式。
下面将参考附图中所示的实施例通过示例解释本发明。
在附图中：
图1通过举例方式示意性地示出了根据本发明的驱动系的可能实施例，
图2通过举例方式示意性地示出了根据本发明的驱动系的牵引驱动器中的齿轮级变化，
图3通过举例方式示意性地示出了根据本发明的驱动系的牵引驱动器中的另外的齿轮级变化，
图4通过举例方式示意性地示出了根据本发明的驱动系的牵引驱动器中的另外的齿轮级变化，以及
图5通过举例方式示意性地示出了根据本发明的驱动系的牵引驱动器中的另外的齿轮级变化。
在所有附图中，相同的对象、功能单元和类似的部件用相同的附图标记表示。这些对象、功能单元和类似部件在其技术特征方面形式上是相同的，除非描述中明确地或隐含地显示出不同。
图1通过举例方式示意性地示出了根据本发明的用于工作机器(在图1中未示出)的驱动系1的可能实施例。通过举例方式示出的驱动系1包括电动牵引马达2和电动工作马达3、以及牵引变速器4和工作变速器5。牵引变速器4和工作变速器5均具有减速级4'、5'，分别用于降低工作马达3或牵引马达2的输出速度。牵引变速器4进一步具有动力换挡部件4"，根据示例，该动力换挡部件可在三个齿轮级上动力换挡。另一方面，工作变速器5仅有单个可动力换挡离合器5"。在输出轴6处提供牵引变速器4的输出速度。在动力输出轴7处提供工作变速器5的输出速度。牵引马达2、牵引变速器4和输出轴6根据示例与驱动系1的牵引驱动器8相关联，而工作马达3、工作变速器5和动力输出轴7根据示例与驱动系1的工作驱动器9相关联。工作驱动器9和牵引驱动器8中的动力流方向分别由虚线箭头表示。可以经由连接离合器10附加地在工作驱动器9与牵引驱动器8之间建立驱动连接。可以看出，驱动连接从可动力换挡离合器5"经由连接离合器10延伸到牵引变速器4，即动力换挡部件4"的输入侧。因此，可以通过工作驱动器9以支持的方式驱动牵引驱动器8的所有齿轮级。在牵引变速器8的齿轮级变化期间，必须执行牵引马达2的速度同步，以便将牵引马达2的速度从当前接合的齿轮级的速度匹配到要接合的齿轮级的速度。由于牵引马达2是电动马达的形式并且电动马达具有相对较高的转动惯量，因此牵引马达2的计算模型被用于牵引马达2的速度同步，其中该模型特别考虑了牵引马达2的转动惯量。藉由该模型，可以确定速度同步所必须要施加的力矩的大小和必须施加力矩的时间段、以及此扭矩是否可以仅通过动力换挡部件4"中的摩擦产生、或者是否有必要通过牵引马达2的激励或发电机模式来施加附加的扭矩。因此，驱动系1进一步还包括电子控制单元11，该电子控制单元被配置成对模型进行计算。
图2通过举例方式示意性地示出了通过根据本发明的方法在根据本发明的驱动系1的牵引驱动器8中的齿轮级变化。根据示例，齿轮级变化是从接合的较高齿轮级到在工作机器的滑行模式中要接合的较低齿轮级。因此，以坐标系的形式示出了接合的齿轮级的离合器中的压力曲线20和要接合的齿轮级的离合器中的压力曲线21。同样可以看到牵引马达2的速度曲线23。图2中的x轴示出了离合器中的压力和牵引马达2的速度。y轴示出了时间。可以看出，在齿轮级变化开始时，接合的齿轮级的离合器中的压力初始时处于填充压力。另一方面，要接合的齿轮级的离合器中的压力初始时为零。在时间t1处，接合的齿轮级的离合器中的压力以斜坡状方式降低，使得接合的齿轮级的离合器与牵引马达2之间的扭矩传递能力降低。同时，要接合的齿轮级的离合器中的压力突然增加，因此要接合的齿轮级的离合器与牵引马达2之间的扭矩传递能力突然增加。在时间t2时，接合的齿轮级的离合器中的斜坡状压降停止。然后，接合的齿轮级的离合器中的压力保持恒定，直到时间t3。另一方面，在要接合的齿轮级的离合器中，压力在时间t2再次被降低，并且在时间t3之前保持恒定水平。这是为了在要接合的齿轮级的离合器中进行填充补偿。从时间t3开始，然后要接合的齿轮级的离合器中的压力以斜坡状方式增加，并且接合的齿轮级的离合器中的压力以斜坡状方式进一步被减小，使得在时间t4时，要接合的齿轮级的离合器中的压力大于接合的齿轮级的离合器中的压力。因此，在时间t4，要接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力大于接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力。牵引马达2的速度曲线23在时间t4之前是恒定的。然而，由于要接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力现在大于接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力，因此牵引马达2的速度同步从这里开始。牵引马达2的速度已经仅由于与要接合的齿轮级的离合器的摩擦而增加。根据示例，由于为速度同步使用了牵引马达2的计算模型，该计算模型在考虑牵引马达2的转动惯量的同时确定将被施加用于速度同步的扭矩，因此根据示例可以认识到，仅经由摩擦不可能为速度同步施加足够的扭矩。因此，根据示例，从时间t4开始，附加地发生对牵引马达2在向前方向上的激励，以便通过附加的扭矩使速度同步加快，并且能够在必要的时间内完成速度同步。然后，要接合的齿轮级的离合器中的压力以斜坡状方式缓慢地进一步增加直到时间t5，因此要接合的齿轮级的离合器与牵引马达2之间的摩擦也进一步增加，这因此对应地影响了用于速度同步的施加扭矩的增加。因此，根据示例，随着与要接合的齿轮级的离合器的摩擦产生的扭矩增加，通过激励附加地施加的扭矩减小相同的程度。因此，发生了速度的均匀均衡或者速度相对平缓地增加直到达到最终速度。另一方面，从时间t4开始，接合的齿轮级的离合器中的压力保持恒定。根据示例，在时间t5时，速度同步完成。牵引马达2已达到其最终速度。然后，接合的齿轮级的离合器中的压力降低到零，并且要接合的齿轮级的离合器中的压力增加到填充压力。在时间t6时，齿轮级变化完成。
图3通过举例方式示意性地示出了通过根据本发明的方法在根据本发明的驱动系1的牵引驱动器8中的另外的齿轮级变化。然而，与图2所示的齿轮级变化相反，图3示出了在工作机器的牵引模式下从接合的较低齿轮级到要接合的较高齿轮级的齿轮级变化。要接合的齿轮级的离合器中的压力曲线21和接合的齿轮级的离合器中的压力曲线20与图2的图示相比没有变化。仅牵引马达2的速度曲线23与图2的速度曲线23的不同之处在于，在图3中执行了速度降低形式的速度同步。根据示例，还在图3中使用牵引马达2的计算模型来再次执行速度同步，该计算模型在考虑牵引马达2的转动惯量的同时，确定将被施加用于速度同步的扭矩。在这种情况下，根据示例可以认识到，仅经由要接合的齿轮级的离合器中的摩擦不能为速度同步施加足够的扭矩。速度同步的起始再次从时间t4开始。为了辅助速度同步，根据图3也发生牵引马达2的激励，但是这一次是在相反方向上，因为速度降低是速度同步所必须的。牵引马达2的速度对应地下降，直到速度同步在时间t5完成。
图4通过举例方式示意性地示出了通过根据本发明的方法在根据本发明的驱动系1的牵引驱动器8中的另外的齿轮级变化。图4示出了在工作机器的滑行模式中从接合的较低齿轮级到要接合的较高齿轮级的齿轮级变化。图4示出了牵引马达2的速度曲线23、接合的齿轮级的离合器中的压力曲线20以及要接合的齿轮级的离合器中的压力曲线21。可以看出，在齿轮级变化开始时，这里接合的齿轮级的离合器中的压力初始时也处于填充压力。另一方面，要接合的齿轮级的离合器中的压力初始时再次为零。在时间t7处，接合的齿轮级的离合器中的压力以斜坡状方式降低，使得接合的齿轮级的离合器与牵引马达2之间的扭矩传递能力降低。同时，要接合的齿轮级的离合器中的压力突然增加，因此要接合的齿轮级的离合器与牵引马达2之间的扭矩传递能力也对应地增加。要接合的齿轮级的离合器中的压力保持恒定，直到时间t8，然后突然再次部分降低，以实现填充补偿。接合的齿轮级的离合器中的斜坡状压力降低持续到时间t9。在此期间，要接合的齿轮级离合器中的压力保持在恒定水平，直到时间t10。从时间t9到时间t10，接合的齿轮级的离合器中的斜坡状压力降低持续进行，但速度减慢。在时间t10时，一方面，接合的齿轮级的离合器中的压力降低进一步减慢，另一方面，要接合的齿轮级的离合器中的压力略增加，并且然后保持恒定。从时间t10开始，牵引马达2的速度同步也以速度降低形式发生。根据示例，还在图4中使用牵引马达2的计算模型来再次执行速度同步，该计算模型在考虑牵引马达2的转动惯量的同时，确定将被施加用于速度同步的扭矩。在这种情况下，根据示例可以认识到，仅经由摩擦不能为速度同步施加足够的扭矩。因此，速度同步既受到牵引马达2与要接合的齿轮级的离合器之间的摩擦所施加的扭矩的影响，也受到牵引马达2激励所施加的扭矩的影响。因此，牵引马达2的激励在相反方向上发生，以便使必须的速度降低加快。在时间t11时，速度同步完成，并且要接合的齿轮级的离合器中的压力发生斜坡状上升，同时，接合的齿轮级的离合器中的压力发生斜坡状下降。由于要接合的齿轮级的离合器中的压力现在超过了接合的齿轮级的离合器中的压力，所以要接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力也超过了接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力。在时间t12处，接合的齿轮级的离合器中的压力最终降低到零，并且在时间t13处，接合的齿轮级的离合器中的压力最终突然增加到填充压力。齿轮级变化因此完成。
图5通过举例方式示意性地示出了通过根据本发明的方法在根据本发明的驱动系1的牵引驱动器8中的另外的齿轮级变化。然而，与图4所示的齿轮级变化相反，图5示出了在工作机器的牵引模式下从接合的较高齿轮级到接合的较低齿轮级的齿轮级变化。因此，要接合的齿轮级的离合器中的压力曲线21和接合的齿轮级的离合器中的压力曲线20与图4的图示相比没有变化。仅牵引马达2的速度曲线23与图4的速度曲线23的不同之处在于，在图5中执行了速度增加形式的速度同步。根据示例，还在图5中使用牵引马达2的计算模型来执行速度同步，该计算模型在考虑牵引马达2的转动惯量的同时，确定将被施加用于速度同步的扭矩。根据示例，根据该模型，因此经由牵引马达2在向前方向上的激励来施加附加的扭矩。速度同步再次从时间t10开始。牵引马达2的速度对应地增加，直到速度同步在时间t11完成。
附图标记
1 驱动系
2 电动牵引马达
3 电动工作马达
4 牵引变速器
4' 减速级
4" 动力换挡部件
5 工作变速器
5' 减速级
5" 可动力换挡离合器
6 输出轴
7 动力输出轴
8 牵引驱动器
9 工作驱动器
10 连接离合器
11 控制单元
20 接合的齿轮级的离合器中的压力曲线
21 要接合的齿轮级的离合器中的压力曲线
23 速度曲线
t1、t2、t3、t4、t5、t6 时间
t7、t8、t9、t10、t11 时间

Claims (16)

1.一种用于操作工作机器的驱动系(1)的方法，其中所述驱动系(1)的牵引驱动器(8)由电动驱动马达(2)经由牵引变速器(8)驱动，并且其中，在所述牵引变速器(8)的齿轮级变化期间，执行所述牵引马达(2)与所述要接合的齿轮级的速度同步，
其特征在于，为所述速度同步使用所述牵引马达(2)的计算模型，所述计算模型在考虑所述牵引马达(2)的转动惯量的同时，确定将被施加用于所述速度同步的扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述速度同步是根据所述模型通过对所述牵引马达(2)的激励或所述牵引马达(2)的发电机模式来加以辅助的。
3.如权利要求1和2中至少一项所述的方法，
其特征在于，所述模型考虑了接合的齿轮的离合器的在所述齿轮级变化的持续时间内降低的扭矩传递能力以及所述要接合的齿轮的离合器的在所述齿轮级变化的所述持续时间内提高的扭矩传递能力。
4.如权利要求1至3中至少一项所述的方法，
其特征在于，要施加的所述扭矩是可由所述模型指定的在所述齿轮级变化的持续时间内的扭矩曲线。
5.如权利要求4所述的方法，
其特征在于，所述扭矩曲线根据可指定的速度斜坡来实现。
6.如权利要求4和5中至少一项所述的方法，
其特征在于，所述扭矩曲线的最终扭矩被指定成使得当所述齿轮级变化完成时，在考虑所述要接合的齿轮级的传动比与所述接合的齿轮级的传动比的同时，在所述牵引变速器的输出侧处提供与所述齿轮级变化之前相同的输出扭矩。
7.如权利要求1至6中至少一项所述的方法，
其特征在于，向所述模型供送所述接合的齿轮级的传动速度和/或所述要接合的齿轮级的传动速度和/或所述工作机器的车轮速度和/或所述牵引变速器(8)的输出速度和/或所述牵引变速器(8)的输出扭矩和/或接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力和/或所述要接合的齿轮级的离合器的扭矩传递能力。
8.如权利要求1至7中至少一项所述的方法，
其特征在于，所述驱动系(1)的工作驱动器(9)由电动工作马达(3)经由工作变速器(5)驱动，其中在所述工作驱动器与所述牵引驱动器之间建立驱动连接，使得所述牵引驱动器(8)由所述工作马达(3)以支持的方式驱动。
9.如权利要求8所述的方法，
其特征在于，与所述牵引驱动器(8)仅由所述牵引马达(2)驱动时相比，无论何时能够通过由所述工作马达(3)以支持的方式驱动所述牵引驱动器(8)来实现提高所述驱动系(1)的整体效率，就由所述工作马达以支持的方式来驱动所述牵引驱动器。
10.如权利要求9所述的方法，
其特征在于，然而，如果所述工作马达(3)必须提供多于所述工作驱动器(9)所需的阈值工作动力，则不以所述工作马达(3)驱动所述牵引驱动器(8)。
11.如权利要求10所述的方法，
其特征在于，所述工作驱动器(9)包括液压泵，所述液压泵能够由所述工作马达(3)驱动并且具有可调节的活塞冲程高度，其中所述活塞冲程高度首先增加，并且仅在这时所述工作马达(3)的速度才提高来提供所述工作驱动器(9)所需的工作动力。
12.一种用于工作机器的驱动系(1)，所述驱动系包括牵引驱动器(8)和工作驱动器(9)，所述牵引驱动器具有电动牵引马达(2)和牵引变速器(4)，所述工作驱动器具有电动工作马达(3)和工作变速器(5)，其中，所述牵引驱动器(8)能够由所述牵引马达(2)经由所述牵引变速器(4)驱动，并且其中，所述工作驱动器(9)能够由所述工作马达(3)经由所述工作变速器(5)驱动，并且其中，在所述牵引变速器(4)的齿轮级变化期间，执行所述牵引马达(2)与所述要接合的齿轮级的速度同步，
其特征在于，
所述驱动系(1)进一步包括电子控制单元(11)，所述电子控制单元被配置成计算所述牵引马达(2)的计算模型，所述计算模型在考虑所述牵引马达(2)的转动惯量的同时，描述了将被施加用于所述速度同步的扭矩。
13.如权利要求11所述的驱动系(1)，
其特征在于，所述驱动系(1)包括连接离合器(10)，能够经由所述连接离合器在所述牵引驱动器(8)与所述工作驱动器(9)之间建立驱动连接。
14.如权利要求12和13中至少一项所述的驱动系(1)，
其特征在于，所述驱动连接从所述工作驱动器(9)通向所述牵引变速器(4)的输入侧。
15.如权利要求6至8中至少一项所述的驱动系(1)，
其特征在于，所述驱动系(1)被配置成实施如权利要求1至11中的至少一项所述的方法。
16.一种工作机器，所述工作机器包括如权利要求12至15中至少一项所述的驱动系(1)。
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