DE102014118785A1

DE102014118785A1 - Drive system for a soil tillage machine, in particular soil compactor, and method for operating a tillage machine

Info

Publication number: DE102014118785A1
Application number: DE102014118785.7A
Authority: DE
Inventors: Werner Völkel; Andreas Baumann; Sebastian Villwock
Original assignee: Hamm AG
Current assignee: Hamm AG
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-06-16
Also published as: EP3034700A1; EP3034700B1

Abstract

Ein Antriebssystem für eine Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere Bodenverdichter, umfasst eine Brennkraftmaschine (26), durch die Brennkraftmaschine (26) in einem Generatorbetrieb antreibbare Generatoranordnung (28), eine im Generatorbetrieb durch die Generatoranordnung (28) aufladbare Energiespeicheranordnung (30), eine Mehrzahl von ausschließlich durch die Energiespeicheranordnung (30) mit Energie zu versorgenden Energieverbrauchern (M), eine Ansteuereinheit (44) zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine (26) zum Antreiben der Generatoranordnung (28) im Generatorbetrieb auf Grundlage eines Leistungsbedarfs der Energieverbraucher (M).A drive system for a soil cultivation machine, in particular a soil compactor, comprises an internal combustion engine (26), a generator arrangement (28), a generator assembly (28), a generator assembly (28) can be charged in the generator assembly (28) energy storage device (30), a plurality of exclusively by the internal combustion engine by the energy storage device (30) to be supplied with energy consumers (M), a drive unit (44) for controlling the internal combustion engine (26) for driving the generator assembly (28) in generator mode based on a power requirement of the energy consumer (M).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine Bodenbearbeitungsmaschine, wie z.B. einen Bodenverdichter. The present invention relates to a drive system for a tillage machine, such as a tillage machine. a soil compactor.

Aus der EP 2 662 496 A1 ist eine als Bodenverdichter ausgebildete Bodenbearbeitungsmaschine bekannt, welche durch ein Hybrid-Antriebssystem angetrieben wird. Dieses Hybrid-Antriebssystem umfasst eine Brennkraftmaschine und einen durch diesen anzutreibenden Generator. Die im Betrieb der Brennkraftmaschine vom Generator bereitgestellte elektrische Energie kann über eine Ansteueranordnung wahlweise zu einer Energiespeicheranordnung oder/und zu den in der Bodenbearbeitungsmaschine vorgesehenen Energieverbrauchern, wie z.B. den Fahrantriebsmotoren bzw. den Motoren zum Bewegen einer Unwuchtmasse, geleitet werden. From the EP 2 662 496 A1 is a trained as a soil compactor tillage machine is known, which is driven by a hybrid drive system. This hybrid drive system includes an internal combustion engine and a generator to be driven by this. The electrical energy supplied by the generator during operation of the internal combustion engine can be routed via a drive arrangement optionally to an energy storage arrangement and / or to the energy consumers provided in the soil cultivation machine, such as the traction drive motors or the motors for moving an imbalance mass.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem für eine Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere Bodenverdichter, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Bodenbearbeitungsmaschine vorzusehen, mit welchen ein effizienter Betrieb der verschiedenen Systembereiche, insbesondere der Brennkraftmaschine, gewährleistet werden kann. It is the object of the present invention to provide a drive system for a soil cultivation machine, in particular soil compactors, and a method for operating a soil cultivation machine, with which an efficient operation of the various system areas, in particular the internal combustion engine, can be ensured.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Antriebssystem für eine Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere Bodenverdichter, umfassend eine Brennkraftmaschine, eine durch die Brennkraftmaschine in einem Generatorbetrieb antreibbare Generatoranordnung, eine im Generatorbetrieb durch die Generatoranordnung aufladbare Energiespeicheranordnung eine Mehrzahl von ausschließlich durch die Energiespeicheranordnung mit Energie zu versorgenden Energieverbrauchern, sowie eine Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine zum Antreiben der Generatoranordnung im Generatorbetrieb auf Grundlage eines Leistungsbedarfs der Energieverbraucher. According to a first aspect of the present invention, this object is achieved by a drive system for a soil cultivation machine, in particular soil compactor, comprising an internal combustion engine, a generator arrangement which can be driven by the internal combustion engine in generator operation, an energy storage arrangement which can be charged by the generator arrangement in generator operation, a plurality exclusively by the energy storage arrangement Energy consumers to be supplied with energy, as well as a drive unit for controlling the internal combustion engine for driving the generator assembly in generator mode based on a power requirement of the energy consumer.

Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist vorgesehen, dass die Energieverbraucher ausschließlich durch die Energiespeicheranordnung gespeist werden. Eine direkte Einleitung der von der Brennkraftmaschine oder der Generatoranordnung bereitgestellten Energie in die Energieverbraucher ist bei dem erfindungsgemäßen System nicht vorgesehen. Dies stellt sicher, dass dann, wenn im Bereich der Energieverbraucher Variationen in der Leistungsanforderung auftreten, zum Abfangen von Leistungsspitzen nicht spontan eine Anpassung des Betriebs der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Da grundsätzlich jedoch die Brennkraftmaschine angepasst an den Leistungsbedarf der Energieverbraucher betrieben wird, um über die Generatoranordnung die Energiespeicheranordnung zu laden bzw. in einem vorbestimmten Ladezustand zu halten, ist gleichwohl gewährleistet, dass auch beim Auftreten von Spitzen im Leistungsbedarf diese durch die aus der Energiespeicheranordnung heraus bereitgestellte Energie- bzw. Leistungsversorgung der Energieverbraucher abgefangen werden können. In the drive system according to the invention it is provided that the energy consumers are fed exclusively by the energy storage device. A direct introduction of the energy provided by the internal combustion engine or the generator arrangement into the energy consumers is not provided in the system according to the invention. This ensures that, when variations in the power demand occur in the area of the energy consumers, an adaptation of the operation of the internal combustion engine is not spontaneously required for catching power peaks. Since, in principle, however, the internal combustion engine is operated in accordance with the power requirement of the energy consumer in order to charge the energy storage arrangement via the generator arrangement or to maintain it in a predetermined state of charge, it is nevertheless ensured that even when peaks occur in the power requirement, they emerge from the energy storage arrangement provided energy or power supply of energy consumers can be intercepted.

Da bei einer Bodenbearbeitungsmaschine im Allgemeinen bekannt ist, welchen Leistungsbedarf die für einen Bodenbearbeitungsbetrieb zu aktivierenden Energieverbraucher haben, kann gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Ansteuereinheit dazu ausgebildet ist, die Brennkraftmaschine auf Grundlage eines erwarteten Leistungsbedarfs der für einen vorgesehenen Bodenbearbeitungsbetrieb aktivierten oder zu aktivierenden Energieverbraucher anzusteuern. Hier wird also in einer den durchzuführenden Betrieb antizipierenden Art und Weise der Leistungsbedarf auf der Grundlage der Kenntnis des bei den jeweils zu aktivierenden Energieverbrauchern entstehenden Einzelleistungsbedarfs bestimmt und beruhend darauf die Brennkraftmaschine angesteuert, um zu gewährleisten, dass die Energiespeicheranordnung dazu in der Lage ist, den Energiebedarf auch zu decken. Since it is generally known in a tillage machine which power requirements the energy consumers to be activated for a tillage operation have, it can be provided according to a particularly advantageous aspect of the present invention that the drive unit is designed to power the internal combustion engine for an intended power requirement Tillage operation activated or to be activated energy consumers to control. Here, therefore, in a manner anticipating the operation to be carried out, the power requirement is determined on the basis of the knowledge of the individual power requirement arising from the respective energy consumers to be activated, and the internal combustion engine is driven based thereon to ensure that the energy storage arrangement is capable of Energy needs also to cover.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Ansteuereinheit dazu ausgebildet ist, die Brennkraftmaschine auf Grundlage des in einem Bodenbearbeitungsbetrieb ermittelten Leistungsbedarfs der für den Bodenbearbeitungsbetrieb aktivierten Energieverbraucher anzusteuern. Hier kann also unter Berücksichtigung des tatsächlich durchgeführten Bodenbearbeitungsbetriebs und der dabei auftretenden Leistungsanforderung gewährleistet werden, dass in der Energiespeicheranordnung ausreichend Energie gespeichert ist bzw. gespeichert wird, um den Bodenbearbeitungsbetrieb durchführen zu können. Alternatively or additionally, it can be provided that the drive unit is designed to control the internal combustion engine on the basis of the determined in a tillage operation power requirements of the activated for the tillage operation energy consumers. Thus, taking into account the tillage operation actually carried out and the power requirement occurring, it is thus possible to ensure that sufficient energy is stored or stored in the energy storage arrangement in order to be able to carry out the tillage operation.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Ansteueranordnung dazu ausgebildet ist, die Brennkraftmaschine zum Betrieb mit einer dem Leistungsbedarf zugeordneten Antriebsdrehzahl anzusteuern. Mit dem Einstellen einer derartigen Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine wird gewährleistet, dass auch die Generatoranordnung mit einer entsprechenden Drehzahl im Generatorbetrieb betrieben wird und dementsprechend auch dazu in der Lage ist, die Energiespeicheranordnung zu laden. For example, it can be provided that the drive arrangement is designed to control the internal combustion engine for operation with a drive speed assigned to the power requirement. With the setting of such a drive speed of the internal combustion engine is ensured that the generator assembly is operated at a corresponding speed in the generator mode and, accordingly, also in a position to load the energy storage device.

Eine eine ständige Variation der Drehzahl der Brennkraftmaschine vermeidende Ansteuerung derselben kann vorsehen, dass jedem Leistungsbedarfsbereich einer Mehrzahl von Leistungsbedarfsbereichen eine Antriebsdrehzahl zugeordnet ist, wobei die Ansteuereinheit dazu ausgebildet ist, dann, wenn der Leistungsbedarf in einem der Leistungsbedarfsbereiche liegt, die Brennkraftmaschine zum Betrieb mit der diesem Leistungsbedarfsbereich zugeordneten Antriebsdrehzahl anzusteuern. An activation of the same which avoids constant variation of the engine speed can provide that a drive speed is assigned to each power demand range of a plurality of power demand ranges, wherein the drive unit is designed to, when the power requirement in one of the power units Power requirement ranges is to control the internal combustion engine to operate with the drive speed associated with this power demand range.

Die Energiespeicheranordnung kann wenigstens eine Batterieeinheit umfassen, welche im Wesentlichen dafür vorgesehen sein kann, die für einen jeweiligen Bearbeitungsbetrieb zu erwartende Grundlast abzudecken. Ferner kann die Energiespeicheranordnung wenigstens eine Kondensatoreinheit aufweisen, deren primäre Aufgabe darin besteht, bei kurzfristig auftretenden Spitzenlasten die erforderliche Energie bereitzustellen. The energy storage arrangement may comprise at least one battery unit, which may essentially be provided to cover the expected base load for a respective processing operation. Furthermore, the energy storage arrangement may have at least one capacitor unit, the primary task of which is to provide the energy required for short-term peak loads.

Um die in der Energiespeicheranordnung gespeicherte Energie in Form von elektrischer Energie zu den Energieverbrauchern abgeben zu können, wird vorgeschlagen, dass eine Gleichstrom/Wechselstrom-Wandleranordnung zum Speisen wenigstens eines Teils der, vorzugsweise aller Energieverbraucher aus der Energiespeicheranordnung vorgesehen ist. Insbesondere dann, wenn der Leistungsbedarf während des durchgeführten Bodenbearbeitungsbetriebs bestimmt werden soll, ist es dabei vorteilhaft, diesen an der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandleranordnung zu ermitteln. In order to be able to deliver the stored energy in the energy storage device in the form of electrical energy to the energy consumers, it is proposed that a DC / AC converter arrangement is provided for feeding at least a portion of, preferably all energy consumers from the energy storage device. In particular, when the power requirement is to be determined during the tillage operation carried out, it is advantageous to determine this at the DC / AC converter arrangement.

Die bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem vorgesehenen Energieverbraucher können umfassen:

– wenigstens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Fahrantriebsmotoren, oder/und
– wenigstens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Unwuchtmassenantriebsmotoren, oder/und
– wenigstens einen Lenkantriebsmotor, oder/und
– wenigstens einen Kühlergebläseantriebsmotor, oder/und
– wenigstens einen Zusatzaggregatantriebsmotor.

The energy consumers provided in the drive system according to the invention can comprise:

- At least one, preferably a plurality of traction drive motors, and / or
- At least one, preferably a plurality of imbalance mass drive motors, and / or
- At least one steering drive motor, and / or
At least one radiator fan drive motor, and / or
- At least one Zusatzaggregatantriebsmotor.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Maßnahmen:

a) Bestimmen eines Leistungsbedarfs von ausschließlich durch eine Energiespeicheranordnung zu speisenden Energieverbrauchern,
b) Betreiben einer Brennkraftmaschine zum Aufladen der Energiespeicheranordnung in Abhängigkeit von dem bei der Maßnahme a) bestimmten Leistungsbedarf.

According to another aspect, the object mentioned at the outset is achieved by a method for operating a soil cultivation machine, in particular according to one of the preceding claims, comprising the measures:

a) determining a power requirement of energy consumers to be exclusively supplied by an energy storage device,
b) operating an internal combustion engine for charging the energy storage device as a function of the power consumption determined in the measure a).

Bei diesem Verfahren kann in einer den in einem durchzuführenden Bodenbearbeitungsbetrieb zu erwartenden Leistungsanforderung antizipierenden Art und Weise vorgesehen sein, dass der Leistungsbedarf als zu erwartender Leistungsbedarf der für einen Bodenbearbeitungsbetrieb aktivierten oder zu aktivierenden Energieverbraucher bestimmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Leistungsbedarf als Ist-Leistungsbedarf der bei einem Bodenbearbeitungsbetrieb aktivierten Energieverbraucher bestimmt wird. In this method, it can be provided in a manner anticipating the performance requirement to be anticipated in a soil tillage operation to be performed that the power requirement is determined as the expected power requirement of the energy consumer activated or to be activated for a tillage operation. Alternatively or additionally, it can be provided that the power requirement is determined as the actual power requirement of the energy consumer activated in a soil cultivation operation.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigt: The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 einen selbstfahrenden Bodenverdichter 10 als Beispiel einer Bodenbearbeitungsmaschine; 1 a self-propelled soil compactor 10 as an example of a tillage machine;

2 eine Prinzipdarstellung eines Antriebssystems des Bodenverdichters 10; 2 a schematic diagram of a drive system of the soil compactor 10 ;

3 ein Diagramm, welches den Betrieb des Antriebssystems der 2 für einen Bodenbearbeitungsbetrieb veranschaulicht; 3 a diagram showing the operation of the drive system of 2 for a tillage operation illustrated;

4 ein Diagramm, welches den Betrieb des Antriebssystems der 2 für zwei verschiedene Arten von Bodenbearbeitungsbetrieben mit unterschiedlichem Leistungsbedarf veranschaulicht. 4 a diagram showing the operation of the drive system of 2 for two different types of tillage plants with different power requirements.

Der in 1 als Beispiel einer Bodenbearbeitungsmaschine dargestellte Bodenverdichter 10 umfasst einen Vorderwagen 12 und einen Hinterwagen 14. Am Vorderwagen 12 ist eine allgemein mit 16 bezeichnete Verdichterwalze vorgesehen, während am Hinterwagen 14 die den Bodenverdichter 10 auf einem zu bearbeitenden Untergrund 18 voran bewegenden Antriebsräder 20 vorgesehen sind. Am Hinterwagen 14 ist neben einer Fahrerkabine 22 ein nachfolgend detaillierter beschriebenes Antriebssystem 24 vorgesehen. Durch dieses Antriebssystem 24 werden die verschiedenen mit Energie zu speisenden Systembereiche des Bodenverdichters 12 versorgt. The in 1 soil compactor shown as an example of a tillage machine 10 includes a front end 12 and a rear car 14 , At the front 12 is a common with 16 designated compressor roller provided while at the rear 14 the the soil compactor 10 on a substrate to be processed 18 advancing drive wheels 20 are provided. At the rear 14 is next to a driver's cab 22 a drive system described in more detail below 24 intended. Through this drive system 24 become the various energetic system areas of the soil compactor 12 provided.

Es sei hier darauf hingewiesen, dass der in 1 gezeigte Bodenverdichter 10 nur beispielhaft steht für eine Vielzahl verschiedenst gestalteter Bodenbearbeitungsmaschine. Beispielsweise könnte eine als Bodenverdichter ausgeführte Bodenbearbeitungsmaschine auch am Hinterwagen 14 eine Verdichterwalze aufweisen, wobei dann zumindest eine der beiden Verdichterwalzen auch zum Voranbewegen des Bodenverdichters 10 auf dem Untergrund 18 angetrieben wird. Ferner könnte zumindest eine Verdichterwalze an ihrem Außenumfang mit Walzenwerkzeugen, beispielsweise Stampffüßen oder Meißeln, versehen sein, um den zu bearbeitenden Untergrund nicht oder nicht nur zu verdichten, sondern beispielsweise einen steinigen Untergrund auch aufzubrechen. It should be noted here that the in 1 shown soil compactors 10 only by way of example stands for a variety of differently shaped tillage machine. For example, a soil tillage implement designed as a soil compactor could also be used on the rear 14 have a compressor roller, in which case at least one of the two compressor rollers and also for advancing the soil compactor 10 on the ground 18 is driven. Furthermore, at least one compressor roller on its outer circumference with rolling tools, such as tamping feet or chisels, be provided to not or not only to compact the substrate to be processed, but also break up a stony ground, for example.

Das in 2 prinzipartig dargestellte Antriebssystem 24 umfasst eine Brennkraftmaschine 26 als Antriebsaggregat. Diese Brennkraftmaschine 26 ist antriebsmäßig gekoppelt mit einer Generatoranordnung 28. Die Generatoranordnung 28 kann im Generatorbetrieb, angetrieben durch die Brennkraftmaschine 26, elektrische Energie bereitstellen und diese in eine Energiespeicheranordnung 30 einspeisen. Die Energiespeicheranordnung 30 umfasst im dargestellten Beispiel zur Abdeckung einer Grundlast eine oder mehrere Batterieeinheiten 32 sowie zur Abdeckung von Spitzenlasten eine oder mehrere Kondensatoreinheiten 34. Die in der Energiespeicheranordnung 30 gespeicherte elektrische Energie kann bei entsprechender Anforderung über eine Gleichstrom/Wechselstrom-Wandleranordnung 36 zu verschiedenen, allgemein mit M bezeichneten Energieverbrauchern geleitet werden. Dabei kann beispielsweise eine erste Gruppe 38 der Energieverbraucher M die für die Voranbewegung des Bodenverdichters 10 zu aktivierenden Fahrantriebsmotoren umfassen. Eine zweite Gruppe 40 von Energieverbrauchern M kann die zum Antreiben von Unwuchtmassen beispielsweise zur Erlangung einer Vibrationsbewegung der Verdichterwalze 16 oder/und einer Oszillationsbewegung der Verdichterwalze 16 vorgesehenen Unwuchtmassenantriebsmotoren umfassen. Eine dritte Gruppe 42 von Energieverbrauchern M kann verschiedene Antriebsmotoren beispielsweise für eine Lenkung, für ein Kühlergebläse oder sonstige am Bodenverdichter 10 vorgesehene Aggregate bzw. Zusatzaggregate umfassen. This in 2 principle illustrated drive system 24 includes an internal combustion engine 26 as a drive unit. This internal combustion engine 26 is drivingly coupled to a generator assembly 28 , The generator arrangement 28 can in generator mode, driven by the internal combustion engine 26 to provide electrical energy and this in an energy storage device 30 feed. The energy storage arrangement 30 In the illustrated example, to cover a base load, one or more battery units 32 and one or more capacitor units to cover peak loads 34 , The in the energy storage device 30 stored electrical energy can, with appropriate request via a DC / AC converter assembly 36 to various energy consumers generally designated M. In this case, for example, a first group 38 the energy consumer M for the advancement of the soil compactor 10 To include activating traction drive motors. A second group 40 of energy consumers M can be used to drive imbalance masses, for example, to obtain a vibratory movement of the compacting roller 16 and / or an oscillatory movement of the compactor roller 16 include imbalance mass drive motors provided. A third group 42 of energy consumers M can different drive motors, for example, for a steering, for a radiator fan or other on the soil compactor 10 include proposed aggregates or auxiliary units.

Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten Antriebssystem sind alle Energieverbraucher M so konzipiert, dass sie durch Speisung mit elektrischer Energie erregt bzw. aktiviert werden können. Dies schließt selbstverständlich nicht aus, dass einer der Energieverbraucher M beispielsweise ein Pumpenantriebsmotor ist, durch welchen ein Hydraulikmotor zum Fördern eines Hydraulikmediums angetrieben werden kann. In the drive system constructed according to the invention, all energy consumers M are designed such that they can be energized or activated by being supplied with electrical energy. Of course, this does not exclude that one of the energy consumers M is for example a pump drive motor, by means of which a hydraulic motor for conveying a hydraulic medium can be driven.

Die 2 veranschaulicht, dass alle Energieverbraucher M des Antriebssystems 24 ausschließlich aus der Energiespeicheranordnung 30, hier also einer elektrischen Energiespeicheranordnung, mit Energie gespeist werden. Eine direkte Wechselwirkung der Energieverbraucher mit der Generatoranordnung 28 oder/und der Brennkraftmaschine 26 zur Speisung mit Energie besteht nicht. Das Antriebssystem 24 umfasst ferner eine Ansteuereinheit 44. Diese steht in Ansteuerwechselwirkung bzw. in Informationsaustauschverbindung mit der Brennkraftmaschine 26, der Energiespeicheranordnung 30, also beispielsweise der wenigstens einen Batterieeinheit 32 oder/und der wenigstens einen Kondensatoreinheit 34, sowie mit der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandleranordnung 36. Die Ansteuereinheit 44 ist dazu vorgesehen und ausgebildet, die Brennkraftmaschine 26 derart anzusteuern, dass im Bodenbearbeitungsbetrieb des Bodenverdichters 10 ausreichend Energie bereitgestellt bzw. in der Energiespeicheranordnung 30 gespeichert wird The 2 illustrates that all energy consumers M of the drive system 24 exclusively from the energy storage arrangement 30 , so here an electric energy storage device to be powered with energy. A direct interaction of the energy consumers with the generator arrangement 28 and / or the internal combustion engine 26 to power with energy does not exist. The drive system 24 further comprises a drive unit 44 , This is in driving interaction or in information exchange connection with the internal combustion engine 26 , the energy storage device 30 , So for example, the at least one battery unit 32 or / and the at least one capacitor unit 34 , as well as with the DC / AC converter arrangement 36 , The drive unit 44 is intended and designed, the internal combustion engine 26 in such a way that in the soil working operation of the soil compactor 10 provided sufficient energy or in the energy storage device 30 is stored

Dies wird nachfolgend mit Bezug auf die 3 und 4 erläutert. This will be described below with reference to the 3 and 4 explained.

Die 4 zeigt für zwei verschiedene Bodenbearbeitungsbetriebe B₁ und B₂ über der Zeit aufgetragen jeweils den Leistungsbedarf P der für diese Bodenbearbeitungsbetriebe B₁ und B₂ benötigten bzw. zu aktivierenden Energieverbraucher M. Dieser deutlich unterschiedliche Leistungsbedarf kann beispielsweise daraus resultieren, dass beim Bodenbearbeitungsbetrieb B₁ mehr Antriebsmotoren zum Antreiben von Unwuchten erforderlich sind, als bei dem Bodenbearbeitungsbetrieb B₂. The 4 shows for two different tillage operations B ₁ and B ₂ plotted over time respectively the power requirement P required for this tillage operations B ₁ and B ₂ or to be activated energy consumers M. This significantly different power requirements may result, for example, that the tillage operation B ₁ more Drive motors are required for driving imbalances, as in the tillage operation B ₂ .

Wie in 4 weiter zu erkennen, ist eine Mehrzahl von Leistungsbedarfsbereichen P_B1, P_B2 definiert. Jedem Leistungsbedarfsbereich P_B1, P_B2 ist eine Antriebsdrehzahl n₁, n₂ der Brennkraftmaschine 26 zugeordnet. Liegt der tatsächliche oder der erwartete Leistungsbedarf bzw. mittlere Leistungsbedarf der Energieverbraucher M beispielsweise im Leistungsbedarfsbereich P_B1, so wird durch die Ansteuereinheit 44 die Brennkraftmaschine 26 so angesteuert, dass sie mit der Drehzahl n₁ dreht und mit einer entsprechenden Drehzahl die Generatoranordnung 28 antreibt. Wie in 3 veranschaulicht, arbeitet in diesem Zustand die Brennkraftmaschine 26 mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl. Dementsprechend arbeitet die Generatoranordnung 28 mit im Wesentlichen konstanter Ladeleistung und speist somit elektrische Energie in die Energiespeicheranordnung 30 ein. Da diese mit einem Leistungsbedarf P belastet wird, welcher im Wesentlichen auch der Ladeleistung der Generatoranordnung 28 entspricht, ist somit gewährleistet, dass der Ladezustand der Energiespeicheranordnung 30 beibehalten bleibt. As in 4 Further, a plurality of power demand areas P _B1 , P _{B2 is} defined. Each power requirement range P _B1 , P _B2 is a drive speed n ₁ , n _{2 of} the internal combustion engine 26 assigned. If the actual or the expected power requirement or the average power requirement of the energy consumer M is, for example, in the power requirement range P _B1 , then the control unit will 44 the internal combustion engine 26 so driven that it rotates at the speed n ₁ and with a corresponding speed, the generator assembly 28 drives. As in 3 illustrates, the internal combustion engine operates in this state 26 at substantially constant speed. Accordingly, the generator arrangement operates 28 with substantially constant charging power and thus feeds electrical energy into the energy storage device 30 one. Since this is charged with a power requirement P, which essentially also the charging power of the generator assembly 28 corresponds, it is thus ensured that the state of charge of the energy storage device 30 maintained.

Die Bestimmung des Leistungsbedarfs P kann beispielsweise auf der Grundlage der für einen durchzuführenden Bodenbearbeitungsbetrieb zu aktivierenden Energieverbraucher M erfolgen. Diese werden durch eine Bedienperson zugeschaltet bzw. aktiviert. Dieses Aktivieren von Energieverbrauchern M kann in der Ansteuereinheit 44 erkannt bzw. erfasst werden, so dass diese entsprechend dem einen Bodenbearbeitungsbetrieb antizipierenden Leistungsbedarf die Brennkraftmaschine 26 zum Betrieb mit der zugeordneten Antriebsdrehzahl ansteuern kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass während der Durchführung eines Bodenbearbeitungsbetriebs der tatsächlich auftretende Leistungsbedarf P_B1, P_B2 beispielsweise an der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandleranordnung 36 erfasst wird und beruhend auf diesem Ist-Leistungsbedarf die Ansteuereinheit 44 die Brennkraftmaschine 26 zum Betrieb mit einer zugeordneten Antriebsdrehzahl ansteuert. Auch eine Überlagerung dieser beiden Betriebsarten ist möglich. So kann einen Bodenbearbeitungsbetrieb antizipierend zunächst ein erwarteter Leistungsbedarf bestimmt werden und als Grundlage für die Ansteuerung der Brennkraftmaschine 26 genutzt werden. Nachfolgend während des Bodenbearbeitungsbetriebs kann der Leistungsbedarf dann überwacht werden. Wechselt dieser beispielsweise in einen anderen Leistungsbedarfsbereich, so kann ein entsprechender Ansteuerbefehl generiert werden, um die Brennkraftmaschine 26 zum Betrieb mit einer diesem neuen Leistungsbedarfsbereich zugeordneten Antriebsdrehzahl anzusteuern. The determination of the power requirement P can be made, for example, on the basis of the energy consumer M to be activated for a tillage operation to be carried out. These are activated or activated by an operator. This activation of energy consumers M can in the drive unit 44 be detected or detected, so that these according to the one tillage operation anticipating power requirements, the internal combustion engine 26 can operate for operation with the assigned drive speed. Alternatively it can be provided that, during the execution of a soil working operation, the actually occurring power requirement P _B1 , P _B2, for example, at the DC / AC converter arrangement 36 is detected and based on this actual power requirement, the drive unit 44 the internal combustion engine 26 to the Operation with an assigned drive speed controls. A superimposition of these two modes is possible. Thus, a tillage operation anticipating an expected power demand can first be determined and as a basis for the control of the internal combustion engine 26 be used. Subsequently, during the tillage operation, the power demand can then be monitored. If this changes, for example, into another power requirement range, then a corresponding activation command can be generated in order to power the internal combustion engine 26 to operate with a drive speed assigned to this new power demand range.

Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen System bzw. bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, dass die Brennkraftmaschine 26 im Wesentlichen mit konstanter Drehzahl betrieben werden kann, was zu einem effizienten, energiesparenden Betrieb derselben führt. Eine Anpassung der Drehzahl ist nur erforderlich, wenn eine starke Variation im Leistungsbedarf auftritt, was jedoch insbesondere bei Bodenverdichtungsvorgängen grundsätzlich nicht zu erwarten ist. Eine vergleichsweise starke Variation im Leistungsbedarf könnte beispielsweise auftreten, wenn ein Bodenbearbeitungsvorgang an einem bergauf liegenden Untergrund durchzuführen ist, beispielsweise eine bergauf führende Straße zu asphaltieren und der Asphalt zu verdichten ist. Bewegt sich der Bodenverdichter bergauf, wird insbesondere bei den Antriebsmotoren derselben ein deutlich größerer Leistungsbedarf entstehen, als dann, wenn der Bodenverdichter sich bergab bewegt. Dies kann Anlass für eine Variation der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine während des Betriebs sein. It is essential in the system according to the invention or in the procedure according to the invention that the internal combustion engine 26 can be operated at a substantially constant speed, which leads to an efficient, energy-saving operation of the same. An adaptation of the rotational speed is only necessary if a strong variation in the power requirement occurs, which, however, is not to be expected in particular in soil compaction processes. For example, a relatively large variation in power demand could occur when a tillage operation is to be performed on an uphill ground, for example, to asphalt an uphill road and to compact the asphalt. If the soil compactor moves uphill, a significantly greater power requirement will arise, especially in the case of the drive motors thereof, than when the soil compactor moves downhill. This can give rise to a variation of the drive speed of the internal combustion engine during operation.

Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem vorgesehen sein, dass im Bremsbetrieb bzw. allgemein im Energierückgewinnungsbetrieb zumindest einige der Energieverbraucher nicht als Motoren, sondern als Generatoren arbeiten und Energie in die Energiespeicheranordnung rückspeisen. Furthermore, it can be provided in the drive system according to the invention that in braking mode or generally in energy recovery operation, at least some of the energy consumers do not work as motors, but as generators and feed energy back into the energy storage device.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2662496 A1 [0002]

Claims

Drive system for a soil cultivation machine, in particular a soil compactor, comprising: - an internal combustion engine ( 26 ), - one by the internal combustion engine ( 26 ) in a generator operation drivable generator arrangement ( 28 ), - in the generator mode by the generator arrangement ( 28 ) rechargeable energy storage device ( 30 ), - a plurality of exclusively by the energy storage device ( 30 ) Energy consumers to be supplied with energy (M), - a drive unit ( 44 ) for controlling the internal combustion engine ( 26 ) for driving the generator assembly ( 28 ) in generator mode based on a power requirement (P) of the energy consumer (M).

Drive system according to claim 1, characterized in that the drive unit ( 44 ) is adapted to the internal combustion engine ( 26 ) based on an expected power requirement (P) of the intended for a tillage operation (B ₁ , B ₂ ) activated or activated energy consumers (M) to control.

Drive system according to claim 1 or 2, characterized in that the drive unit ( 44 ) is adapted to the internal combustion engine ( 26 ) on the basis of the determined in a tillage operation (B ₁ , B ₂ ) power requirements (P ₁ , P ₂ ) of the tillage operation (B ₁ , B ₂ ) activated energy consumers (M) to control.

Drive system according to claim 2 or 3, characterized in that the drive unit ( 44 ) is adapted to the internal combustion engine ( 26 ) for operation with a power demand (P ₁ , P ₂ ) associated drive speed (n ₁ , n ₂ ) to control.

Drive system according to Claim 4, characterized in that a drive rotational speed (n ₁ , n ₂ ) is assigned to each power requirement range (P _B1 , P _B2 ) of a plurality of power requirement ranges (P _B1 , P _B2 ), the drive unit ( 44 ) is designed, then, when the power requirement (P) is in one of the power demand ranges (P _B1 , P _B2 ), the internal combustion engine ( 26 ) for operation with the said power demand range (P _B1 , P _B2 ) associated drive speed (n ₁ , n ₂ ) to control.

Drive system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the energy storage arrangement ( 30 ) at least one battery unit ( 32 ) and at least one capacitor unit ( 34 ).

Drive system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a DC / AC converter arrangement ( 36 ) for feeding at least part of, preferably all energy consumers (M) from the energy storage arrangement ( 30 ) is provided.

Drive system according to Claim 7, characterized in that the power requirement at the DC / AC converter arrangement ( 36 ) is determined.

Drive system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the energy consumers (M) comprise: - at least one, preferably a plurality of traction drive motors, and / or - at least one, preferably a plurality of imbalance mass drive motors, and / or - at least one steering drive motor , and / or - at least one radiator fan drive motor, and / or - at least one accessory drive motor.

Method for operating a soil cultivation machine, in particular according to one of the preceding claims, comprising the measures: a) Determining a power requirement (P) exclusively by means of an energy storage arrangement ( 30 ) to be fed energy consumers (M), b) operating an internal combustion engine ( 26 ) for charging the energy storage device ( 30 ) depending on the power requirement (P) determined in measure a).

Method according to claim 10, characterized in that the power requirement (P) is determined as the expected power requirement of the energy consumer (M) activated or to be activated for a tillage operation.

Method according to claim 10 or 11, characterized in that the power requirement (P) is determined as the actual power requirement (P _B1 , P _B2 ) of the energy consumer (M) activated in a soil cultivation operation.