DE102017216429A1 - Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine und mit einer von der Antriebsmaschine antreibbaren Arbeitshydraulik - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine und mit einer von der Antriebsmaschine antreibbaren Arbeitshydraulik Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine beschrieben. Im Betrieb der Arbeitsmaschine (1) wird sowohl eine Soll-Drehzahl als auch eine Ist-Drehzahl einer Antriebsmaschine (2) ermittelt. In Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) und/oder in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) wird ein Faktor ermittelt, über den eine aktuelle Leistungsaufnahme einer Arbeitshydraulik (5) zumindest zur Begrenzung einer Drehzahldrückung der Antriebsmaschine (2) variierbar ist. In Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) wird ein Faktor (PAHP) ermittelt, über den eine aktuelle Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik (5) zumindest zur Begrenzung einer Drehzahldrückung der Antriebsmaschine (2) variierbar ist. Zusätzlich dazu oder alternativ hierzu wird die Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik (5) in Abhängigkeit von zukünftig erwarteten Betriebszustandsverläufen, wie eines Reversiervorganges der Arbeitsmaschine (1), variiert und/oder ein der Arbeitshydraulik (5) seitens der Antriebsmaschine (2) aktuell zur Verfügung stellbares Drehmoment in Abhängigkeit eines Drehmomentes der Antriebsmaschine (2) und eines im Bereich des Getriebeeingangs zur Verfügung zu stellenden Drehmomentes bestimmt und das der Arbeitshydraulik (5) zur Verfügung gestellte Drehmoment auf das zur Verfügung stellbare Drehmoment begrenzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, einem damit wirkverbundenen und im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine und einem Abtrieb angeordneten Getriebe sowie mit einer von der Antriebsmaschine im Bereich zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe antreibbaren Arbeitshydraulik gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Bei aus der Praxis bekannten Arbeitsmaschinen sind der Fahrantrieb und eine Arbeitshydraulik bzw. eine Hubhydraulik üblicherweise an eine Antriebsmaschine des Fahrzeugantriebsstranges gekoppelt. Dabei treibt die Antriebsmaschine beispielsweise eine Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik an, über die der für die Betätigung verschiedener hydraulischer Komponenten erforderliche Arbeitsdruck zur Verfügung gestellt wird. Sind sowohl der Fahrantrieb bzw. der Fahrzeugantriebsstrang als auch die Arbeitshydraulik gleichzeitig von der Antriebsmaschine bzw. dem Fahrzeugmotor mit Antriebsleistung zu versorgen, besteht während ungünstiger Betriebszustandsverläufe die Möglichkeit, dass ein Fahrverhalten nachteilig beeinflussende Leistungseinbußen auftreten. Während solcher Betriebszustandsverläufe sind einzelne oder mehrere Fahrzeugfunktionen aufgrund der nicht ausreichend von der Antriebsmaschine zur Verfügung stellbaren Antriebsleistung nicht mehr in gewünschtem Umfang darstellbar.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen, mittels welchem der Fahrantrieb nahezu über den gesamten Betriebsbereich einer Arbeitsmaschine im gewünschten Umfang darstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, mit einem damit wirkverbundenen und im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine und einem Abtrieb angeordneten Getriebe sowie mit einer von der Antriebsmaschine im Bereich zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe antreibbaren Arbeitshydraulik wird im Betrieb der Arbeitsmaschine sowohl eine Soll-Drehzahl als auch eine Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine ermittelt.
  • Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine und/oder in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine ein Faktor vorzugsweise mit Werten zwischen 0 und 1 bzw. zwischen 0 und 100% ermittelt, über den eine aktuelle Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik zumindest zur Begrenzung einer Drehzahldrückung der Antriebsmaschine variierbar ist, wobei vorliegend unter dem Begriff Drehzahldrückung positive Abweichungen der Soll-Drehzahl von der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine größer als ein definierter Schwellwert subsumiert werden.
  • Zusätzlich dazu oder alternativ hierzu wird die Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik in Abhängigkeit von zukünftig erwarteten Betriebszustandsverläufen, wie beispielsweise eines Brems- und/oder Reversiervorganges der Arbeitsmaschine variiert. Damit sind wiederum auf einfache Art und Weise zu hohe Belastungen der Antriebsmaschine durch die Arbeitshydraulik bereits im Vorfeld abfangbar, wenn bekannt ist, dass ein bevorstehendes Fahrszenario von der Antriebsmaschine eine hohe Antriebsleistung anfordern wird. Während eines solchen Betriebszustandsverlaufes einer Antriebsmaschine besteht somit auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die von der Arbeitshydraulik angeforderte Antriebsleistung bereits vor dem eigentlichen Ereignis zu reduzieren und eine Motordrückung während eines Reversiervorganges einer Arbeitsmaschine zu reduzieren oder im besten Fall sogar vollständig zu vermeiden.
  • Wiederum zusätzlich zu wenigstens einer der beiden vorgenannten Vorgehensweisen oder alternativ hierzu wird ein der Arbeitshydraulik seitens der Antriebsmaschine aktuell zur Verfügung stellbares Drehmoment in Abhängigkeit eines Drehmomentes der Antriebsmaschine und eines im Bereich des Getriebeeingangs zur Verfügung zu stellenden Drehmomentes bestimmt und das der Arbeitshydraulik zur Verfügung gestellte Drehmoment auf das zur Verfügung stellbare Drehmoment begrenzt.
  • Den erfindungsgemäßen Vorgehensweisen liegt jeweils die Kenntnis zugrunde, dass Arbeitshydrauliken von Arbeitsmaschinen bzw. Hubhydrauliken von Baumaschinen elektronisch ansteuerbar sind und eine Regelung oder Begrenzung der hydraulischen Leistungsaufnahme durch eine Arbeitshydraulik mit geringem Aufwand möglich ist. Über die erfindungsgemäßen Vorgehensweisen ist die Belastung der Antriebsmaschine bzw. des Fahrzeugmotors der Arbeitsmaschine jeweils durch entsprechendes Betreiben der Arbeitshydraulik betriebszustandsabhängig einstellbar und damit ein unerwünschtes Drehzahldrücken der Arbeitsmaschine, während welchem beispielsweise eine Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine in nicht vernachlässigbarem Umfang von der Soll-Drehzahl abweicht, mit geringem Aufwand vermeidbar. Damit ist insbesondere während ungünstiger Betriebszustandsverläufe ein sogenanntes Ausdrücken der Antriebsmaschine, während welchem die Antriebsmaschine aufgrund der anliegenden hohen Last nachteilhafterweise in einen abgeschalteten Betriebszustand übergeht, vermeidbar und ein Fahrantrieb trotz hoher Belastung der Antriebsmaschine in gewünschtem Umfang umsetzbar.
  • Das bedeutet auch, dass durch Reduzieren der arbeitshydraulikseitigen Belastung der Antriebsmaschine trotz einer bedienelementseitigen hohen Leistungsanforderung für die Arbeitshydraulik die Belastung der Antriebsmaschine reduziert wird und der Fahrantrieb einer Arbeitsmaschine wenigstens annähernd in gewünschtem Umfang darstellbar ist.
  • Des Weiteren ist über die erfindungsgemäßen Vorgehensweisen jeweils auf besonders einfache Art und Weise wenigstens ein Signal erzeugbar, welches beispielsweise durch ein Getriebesteuergerät vorgegeben und über einen Fahrzeug-CAN-Bus zur weiteren Verwendung dem Steuersystem der Arbeitsmaschine zuführbar ist. Dabei wird die Information darüber, ob und in welcher Weise die Vorgabe der Arbeitshydraulikleistung tatsächlich angepasst wird, nicht benötigt.
  • Mit den erfindungsgemäßen Vorgehensweisen ist des Weiteren auf einfache Art und Weise eine gezielte Reaktion auf aktuelle Umgebungsbedingungen einer Arbeitsmaschine in der Form vorsehbar, dass die Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik bei festgestellter Motordrückung in geeignetem Umfang reduziert wird.
  • Das beispielsweise vom Getriebesteuergerät zur Verfügung gestellte Signal bzw. der ermittelte Faktor, in dessen Abhängigkeit betriebszustandsabhängig ggf. eine Limitierung der Leistung der Arbeitshydraulik bzw. der Hubhydraulik bedarfsweise durchführbar ist, kann beispielsweise als prozentualer Wert vorgegeben werden, dessen Wertebereich zwischen 0 und 100% liegt. Dabei besteht die Möglichkeit, wenn keine Limitierung aktiviert ist, das Signal bzw. den Faktor auf 100% zu setzen.
  • Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Limitierungsfunktion fahrsituationsabhängig aktivierbar, mittels der sowohl der Wert des Faktors als auch der Gradient einer Änderung des Faktors über der Betriebszeit begrenzbar sind. Damit ist auf einfache Art und Weise vermeidbar, dass sprunghafte Änderungen des für den Antrieb der Arbeitshydraulik zur Verfügung stehenden Drehmomentes ein für eine Bedienperson der Arbeitsmaschine schlagartig unerwartetes Verhalten der Arbeitsmaschine bzw. der Arbeitshydraulik bewirken.
  • Wird die Begrenzung des Wertes des Faktors und des Wertes des Gradienten in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine durchgeführt, sind einem Ausdrücken entgegenwirkende Maßnahmen bei niedrigen Ist-Motordrehzahlen der Antriebsmaschine innerhalb kurzer Betriebszeiten umsetzbar. Das bedeutet, dass der Wert des Faktors und auch der Gradient der Änderung des Faktors über der Betriebszeit bei Vorliegen niedrigen Drehzahlen der Antriebsmaschine, vorzugsweise im Bereich einer sogenannten Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine, in stärkerem Umfang und innerhalb kürzerer Betriebszeiten als bei Vorliegen höherer Drehzahlen, vorzugsweise nahe einer maximalen Drehzahl der Antriebsmaschine reduziert wird, um ein plötzliches Abschalten der Antriebsmaschine bei niedrigen Drehzahlen der Antriebsmaschine vermeiden zu können. Im Gegensatz dazu sind damit sowohl der Wert als auch der Gradient der Änderung des Wertes des Faktors bei höheren Drehzahlen der Antriebsmaschine in geringerem Umfang reduzierbar bzw. mit kleinerem Gradienten absenkbar, um einen Fahrbetrieb und auch eine Funktion der Arbeitshydraulik in einem für einen Fahrer erwartbaren Umfang an den aktuellen Betriebszustandsverlauf anpassen zu können.
  • Wird der Wert des Faktors und der Wert des Gradienten in Abhängigkeit der Drehzahldrückung der Antriebsmaschine begrenzt, sind wiederum die ein Ausdrücken der Antriebsmaschine vermeidenden Maßnahmen bei höheren Abweichungen zwischen der Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine in stärkerem Umfang und innerhalb kürzerer Betriebszeiten vollständig aktivierbar und durchführbar, um ein Abschalten der Antriebsmaschine zu vermeiden, während bei geringeren Soll-Ist-Abweichungen der Drehzahl der Antriebsmaschine die der Motordrückung entgegenwirkenden Maßnahmen in geringerem Umfang vorgesehen sein können und deren vollumfängliche Wirkungsweise erst nach Ablauf längerer Betriebszeiten eingestellt sein kann, womit ein aktueller Betriebszustandsverlauf einer Arbeitsmaschine mit höherem Komfort beeinflussbar ist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Limitierung des Wertes des Faktors und des Gradienten in Abhängigkeit einer im Getriebe eingelegten Ist-Übersetzung bestimmt, womit die jeweils aktuell im Fahrzeugantriebsstrang der Arbeitsmaschine geführte Last mit geringem Aufwand bei der Bestimmung des Faktors und auch des Gradienten berücksichtigt werden kann.
  • Wird die Drehzahl des Abtriebs bei der Limitierung des Wertes des Faktors und des Wertes des Gradienten berücksichtigt, ist wiederum die Art und Weise, in welchem Umfang und innerhalb welcher Betriebszeiten die in der Arbeitshydraulik angeforderte Leistung in einem die Motordrückung der Antriebsmaschine reduzierenden Umfang verändert wird, mit geringem Aufwand betriebszustandsabhängig einstellbar.
  • Der Wert des Faktors und der Wert des Gradienten und/oder die Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik und/oder das der Arbeitshydraulik zur Verfügung gestellte Drehmoment werden bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitshydraulik begrenzt, um eine Funktionsweise der Arbeitshydraulik während definierter Betriebszustandsverläufe der Arbeitshydraulik in erforderlichem Umfang aufrechterhalten zu können. Beispielsweise wird der Betriebszustand der Arbeitshydraulik über ein Bedienelement des Fahrers/Bedieners vorgegeben bzw. verändert. Aber auch sich ändernde Belastungen, beispielsweise durch eine Veränderung der Beladung (Ablassen von Schüttgut) beeinflussen den Betriebszustand einer Arbeitshydraulik.
  • Wird das jeweils von der Antriebsmaschine aktuell zur Verfügung stellbare Drehmoment auf einen vordefinierten und im Wesentlichen von der Drehzahl der Antriebsmaschine unabhängigen Referenzwert festgelegt, der vorzugsweise jeweils innerhalb eines Drehmomentbereiches um einen maximal von der Antriebsmaschine erzeugbaren Drehmomentwert liegt, ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise unabhängig von sich im Betrieb der Antriebsmaschine aufgrund von Funktionen veränderten Motorkennlinien bzw. Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbar.
  • Zusätzlich oder alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, das aktuelle Antriebsmoment der Antriebsmaschine mittels einer Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine möglichst exakt in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebspunktes des Arbeitsmaschine zu ermitteln und durch Abzug des getriebeeingangsseitig zur Verfügung zu stellenden Drehmomentes das im aktuellen Betriebspunkt der Antriebsmaschine für die Betätigung der Arbeitshydraulik zu bestimmen, um während ungünstiger Betriebszustandsverläufe eine unerwünschte Motordrückung vermeiden zu können.
  • Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Es zeigt:
    • 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, mit einem Getriebe und mit einem Abtrieb sowie mit einer Arbeitshydraulik;
    • 2 den Verlauf eines Faktors über der Betriebszeit der Arbeitsmaschine gemäß 1, der sich während eines beispielhaften Betriebszustandsverlaufes der Arbeitsmaschine zur Begrenzung einer Drehzahldrückung der Antriebsmaschine aufgrund der erfindungsgemäßen Vorgehensweise einstellt;
    • 3 eine 2 entsprechende Darstellung eines Verlaufes des Faktors über der Betriebszeit, der sich während eines weiteren Betriebszustandsverlaufes der Arbeitsmaschine gemäß 1 einstellt; und
    • 4 einen Drehmoment-Drehzahl-Verlauf der Antriebsmaschine.
  • In 1 ist eine stark schematisierte Darstellung einer Arbeitsmaschine 1 mit einer Antriebsmaschine 2, mit einem damit wirkverbundenen und im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und einem Abtrieb 3 angeordneten Getriebe 4 sowie mit einer von der Antriebsmaschine 2 im Bereich zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe 4 antreibbaren Arbeitshydraulik 5 gezeigt. In Abhängigkeit der jeweiligen Ausführung der Arbeitsmaschine 1 als Baumaschine, Radlader, Grader oder dergleichen umfasst die Arbeitshydraulik 5 verschiedenste zur Betätigung mit hydraulischem Druck zu versorgende Komponenten.
  • Unabhängig davon sind im Betrieb der Arbeitsmaschine 1 sowohl der Fahrantrieb der Arbeitsmaschine 1 als auch die Arbeitshydraulik 5 von der Antriebsmaschine 2 mit Drehmoment zu versorgen. Die Arbeitshydraulik 5 selbst ist elektronisch ansteuerbar, womit eine Regelung oder Begrenzung der hydraulischen Leistungsaufnahme durch die Arbeitshydraulik 5 möglich ist und die Belastung des Fahrzeugmotors bzw. der Antriebsmaschine 2 durch die Arbeitshydraulik veränderbar ist. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Arbeitshydraulik 5 lediglich eine geringe Belastung bzw. ein geringes Drehmoment von der Antriebsmaschine 2 anfordert, obwohl Bedienelemente für die Arbeitshydraulik fahrerseitig voll betätigt sind und vom Fahrer oder von einer Bedienperson der Arbeitsmaschine 1 ein hohes Drehmoment für die Betätigung der Arbeitshydraulik 5 von der Antriebsmaschine 2 gewünscht wird.
  • Fordern sowohl der Fahrantrieb der Arbeitsmaschine 1 als auch die Arbeitshydraulik 5 gleichzeitig Leistung von der Antriebsmaschine 2 an, besteht die Möglichkeit, dass das von der Antriebsmaschine 2 aktuell zur Verfügung gestellte Antriebsmoment nicht ausreichend ist, um die fahrantriebsseitige und arbeitshydraulikseitige Leistungsanforderung in ausreichendem Umfang erfüllen zu können. Dies führt dazu, dass entweder der Fahrantrieb oder die Arbeitshydraulik 5 nicht den angeforderten Leistungsumfang umsetzen können. Während besonders ungünstiger Betriebszustandsverläufe einer Arbeitsmaschine besteht auch die Möglichkeit, dass sowohl fahrantriebsseitig als auch arbeitshydraulikseitig nicht der kommandierte Funktionsumfang darstellbar ist, was im Allgemeinen von einer Bedienperson nicht akzeptiert wird und zusätzlich eine Produktivität einer Arbeitsmaschine 1 in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt.
  • Des Weiteren bewirken unzulässig hohe Belastungen der Antriebsmaschine 2, dass die Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 in nicht vernachlässigbarem Umfang von einer Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 abweicht, was besonders bei Unterschreiten einer Leerlaufdrehzahl einer als Brennkraftmaschine, beispielsweise als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine 2 ein sogenanntes Ausdrücken der Antriebsmaschine 2 bewirkt und die Antriebsmaschine 2 dann in einen abgeschalteten Betriebszustand übergeht. In einem solchen Betriebszustand der Antriebsmaschine 2 ist die Arbeitsmaschine 1 vollständig außer Betrieb, was wiederum unerwünscht ist.
  • Um die vorbeschriebenen Nachteile in wesentlichem Umfang vermeiden zu können, wird im Betrieb der Arbeitsmaschine 1 sowohl die Soll-Drehzahl als auch die Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 ermittelt. Im Anschluss daran wird in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 und auch in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine ein Faktor PAHP in einem Getriebesteuergerät 6 bestimmt und an ein Fahrzeugsteuergerät 7 und/oder an ein Steuergerät 8 der Arbeitshydraulik 5 und einen Fahrzeug-CAN-Bus übermittelt. Mit Hilfe des Faktors PAHP ist die jeweils von der Arbeitshydraulik 5 angeforderte Antriebsleistung in Abhängigkeit von aktuellen Randbedingungen limitierbar, um eine aktuelle Drehzahldrückung der Antriebsmaschine 2 zu begrenzen, zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden.
  • Dabei stellt der an das Fahrzeugsteuergerät 7 und/oder an das Steuergerät 8 der Arbeitshydraulik 5 übertragene Faktor PAHP lediglich einen Vorschlag dar, der in Abhängigkeit einer übergeordneten Betriebsstrategie der Arbeitsmaschine 1 betriebszustandsabhängig umsetzbar ist oder nicht.
  • Grundsätzlich besteht die Möglichkeit den Faktor PAHP in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 vorzugeben. Bei der Ausführung der Antriebsmaschine 2 als Dieselbrennkraftmaschine, die durch einen begrenzten Drehzahlbetriebsbereich vorzugsweise zwischen 600 U/min und etwa 3500 U/min gekennzeichnet ist, kann es vorgesehen sein, dass der Faktor PAHP ohne Motordrückung bei einem Drehzahlwert von 600 U/min einen Wert von 10% aufweist und mit steigender Ist-Drehzahl sukzessive angehoben wird und beispielsweise oberhalb von 1.200 U/min konstant einen Wert von 100% zugewiesen bekommt. Ausgehend von diesen Werten ist es denkbar, dass der Faktor jeweils bei diesen Soll-Drehzahlwerten mit zunehmender Drehzahldrückung sukzessive in Richtung 0% abwärts skaliert wird.
  • 2 zeigt einen Verlauf des Faktors PAHP während eines nachfolgend näher beschriebenen Betriebszustandsverlaufes der Arbeitsmaschine 1 über der Betriebszeit t, der sich jeweils in einem Wertebereich von 0 bis 100% einstellt, um während des Betriebes der Arbeitsmaschine 1 eine unerwünschte Drehzahldrückung der Antriebsmaschine 2 zu verhindern bzw. zumindest zu begrenzen.
  • Zu einem Zeitpunkt T0 ist die Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 größer als ein Schwellwert und eine Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 kleiner als ein weiterer Schwellwert. Aus diesem Grund wird vom Getriebesteuergerät 6 für den Faktor PAHP der Wert 100% ausgegeben. In dem zum Zeitpunkt T0 vorliegenden Betriebszustand der Arbeitsmaschine 1 wird keine Limitierung der von der Arbeitshydraulik 5 angeforderten Leistung durchgeführt, da die Antriebsmaschine 2 im aktuellen Betriebspunkt für den Fahrantrieb der Arbeitsmaschine 1 und auch die Arbeitshydraulik 5 ausreichend Antriebsleistung zur Verfügung stellt.
  • Zu einem Zeitpunkt T1 wird anhand der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 und/oder in Abhängigkeit der Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 2 festgestellt, dass die vom Fahrantrieb und von der Arbeitshydraulik 5 angeforderten Antriebsleistungen in Summe die von der Antriebsmaschine 2 zur Verfügung gestellte Antriebsleistung übersteigen, woraus eine unzulässige Drehzahldrückung der Arbeitsmaschine 2 resultiert. Um die Drehzahldrückung der Antriebsmaschine 2 zu begrenzen, zu reduzieren oder bestenfalls sogar zu egalisieren, wird der Faktor PAHP im dargestellten Umfang rampenförmig mit definiertem Gradient ausgehend vom Wert 100% reduziert. Das Absenken des Faktors PAHP ab dem Zeitpunkt T1 bewirkt, dass die von der Arbeitshydraulik 5 angeforderte Leistung limitiert wird und die an der Antriebsmaschine 2 anliegende Last zurückgeht. Dies führt wiederum dazu, dass die Drehzahldrückung der Antriebsmaschine 2 zumindest begrenzt wird und ein unerwünschtes Ausdrücken der Antriebsmaschine 2 sicher vermieden wird.
  • Ab einem Zeitpunkt T2 wird festgestellt, dass die Limitierung der von der Arbeitshydraulik 5 angeforderten und dieser letztendlich auch zur Verfügung gestellten Antriebsleistung ausreichend ist, um die Antriebsmaschine 2 und den Fahrantrieb der Arbeitsmaschine 1 anforderungsgemäß betreiben zu können. Zu einem Zeitpunkt T3 wird wiederum festgestellt, dass die von der Antriebsmaschine 2 zur Verfügung gestellte Antriebsleistung wieder hoch genug ist, um den Fahrantrieb und auch die Arbeitshydraulik 5 im angeforderten Umfang mit Antriebsleistung zu versorgen, ohne dabei überlastet zu werden. Aus diesem Grund wird der Faktor PAHP ab dem Zeitpunkt T3 wiederum rampenförmig mit definiertem Gradient auf 100% angehoben und bis zu einem weiteren Zeitpunkt T4 auf diesem Wert belassen.
  • Zum Zeitpunkt T4 wird wiederum ein Betriebspunkt der Arbeitsmaschine 1 ermittelt, zu dem die fahrantriebsseitige und die arbeitshydraulikseitige Leistungsanforderung die aktuell von der Antriebsmaschine 2 zur Verfügung gestellte Antriebsleistung in nicht vernachlässigbarem Umfang übersteigt. Da die zum Zeitpunkt T4 von der Antriebsmaschine 2 zur Verfügung zu stellende Antriebsleistung höher als zum Zeitpunkt T1 ist, wird der Faktor PAHP ab dem Zeitpunkt T4 in stärkerem Umfang und mit wesentlich größerem Gradienten innerhalb kürzerer Betriebszeiten bis zum einem Zeitpunkt T5 im dargestellten Umfang reduziert, um eine unzulässige Belastung der Antriebsmaschine 2 und ein ggf. daraus resultierendes Ausdrücken der Antriebsmaschine 2 vermeiden zu können.
  • Ein eine solche Änderung des Faktors PAHP auslösendes Ereignis kann beispielsweise eine Haufeneinfahrt sein, wenn die Arbeitsmaschine 1 als Radlader ausgebildet ist, da während eines solchen Betriebszustandsverlaufes die am Abtrieb 3 anliegende Last innerhalb kurzer Betriebszeiten stark ansteigt.
  • Im Anschluss daran wird der Faktor PAHP bis zu einem Zeitpunkt T6 im Wesentlichen konstant gehalten und mit zunehmender Betriebszeit t im dargestellten Umfang wieder in Richtung 100% angehoben.
  • Grundsätzlich wird der jeweils eingestellte Wert des Faktors PAHP sowie der Gradient des Verlaufes des Faktors PAHP in Abhängigkeit verschiedener Betriebszustandsgrößen der Arbeitsmaschine 1, wie der Drehzahl der Antriebsmaschine 2, einer aktuellen Motordrückung der Antriebsmaschine 2, einer an der Antriebsmaschine 2 anliegenden Last, der im Bereich des Getriebes 4 aktuell eingestellten Übersetzung, der Leistungsaufnahme des Fahrantriebes der Arbeitsmaschine 1, der Abtriebsdrehzahl und bei der Ausführung der Arbeitsmaschine 1 als Radlader in Abhängigkeit der Stellung eines Hubgerüstes und einer Schaufel eingestellt bzw. limitiert.
  • Grundsätzlich wird die kommandierte Arbeitshydraulikleistung vom Steuergerät 8, welches die Arbeitshydraulik 5 ansteuert, in Abhängigkeit des zur Verfügung gestellten Faktors PAHP limitiert, wenn die übergeordnete Betriebsstrategie der Arbeitsmaschine 1 dies zulässt bzw. für notwendig erachtet.
  • Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Limitierung des Gradienten des Verlaufes des Faktors PAHP deaktiviert wird, wenn dies gewünscht ist. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Limitierung des Gradienten des Verlaufes des Faktors PAHP in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Fahrsituation der Arbeitsmaschine situationsgerecht zu aktivieren und zu deaktivieren.
  • Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass über die vorbeschriebene Vorgehensweise zu hohe Belastungen der Antriebsmaschine 2 durch die Arbeitshydraulik 5 bereits im Vorfeld zukünftiger Ereignisse in nachfolgend näher beschriebenem Umfang abgefangen werden oder entsprechend entgegenzutreten. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn bekannt ist, dass ein bevorstehendes Fahrszenario nur mit einer hohen antriebsmaschinenseitigen Antriebsleistung durchführbar ist. In diesem Fall wird die von der Arbeitshydraulik 5 kommandierte Antriebsleistung bzw. Hydraulikleistung bereits vor Eintritt des Ereignisses in erforderlichem Umfang reduziert.
  • 3 zeigt eine 2 entsprechende Darstellung eines Verlaufes des Faktors PAHP, der zum Zeitpunkt T7 wiederum den Wert 100% aufweist. Spätestens zu einem Zeitpunkt T8 wird erkannt, dass zwischen weiteren Zeitpunkten T9 und T10 ein Reversiervorgang der Arbeitsmaschine 1 durchzuführen ist, während dem der Fahrtrichtungswechsel unter Zuhilfenahme von sogenannten Fahrtrichtungskupplungen des als Stufenlosgetriebe ausgeführten Getriebes 4 durchzuführen ist. Während eines solchen Power-Reversiervorganges steigt die Belastung der Antriebsmaschine 2 erheblich an, weshalb der für den Fahrantrieb der Arbeitsmaschine 1 und der für die Arbeitshydraulik 5 zur Verfügung zu stellende Drehmomentanteil die aktuell von der Antriebsmaschine 2 zur Verfügung gestellte Antriebsleistung übersteigt und die Antriebsmaschine 2 in unerwünschtem Umfang gedrückt wird. Um diese Drückung vermeiden zu können, wird der Faktor PAHP zum Zeitpunkt T8 im dargestellten Umfang auf definierte Art und Weise, das heißt mit definiertem Gradienten, auf einen vordefinierten Wert abgesenkt und bis zum einem Zeitpunkt T10, zu dem der Power-Reversiervorgang beendet ist, konstant auf diesem Wert belassen, zu dem wiederum eine Drehzahldrückung der Antriebsmaschine 2 zumindest auf einen zulässigen Umfang begrenzt wird oder vollständig vermieden ist. Im Anschluss daran wird der Faktor PAHP ausgehend vom Zeitpunkt T10 bis zu einem darauf folgenden Zeitpunkt T11 wieder in Richtung 100% angehoben, da die von der Antriebsmaschine 2 zum Zeitpunkt T11 zur Verfügung gestellte Antriebsleistung wieder ausreichend ist, um den Fahrantrieb der Arbeitsmaschine 1 und auch die Arbeitshydraulik 5 im angeforderten Umfang mit Drehmoment zu versorgen, ohne eine Drehzahldrückung der Antriebsmaschine 2 auszulösen.
  • Während eines von weiteren Zeitpunkten T12 und T13 begrenzten Zeitfensters wird wiederum eine Drehzahldrückung der Antriebsmaschine 2 ermittelt, weshalb der Faktor PAHP im dargestellten Umfang mit definierten Gradienten abgesenkt und anschließend wieder angehoben wird.
  • In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht die Möglichkeit, den Faktor PAHP bzw. die damit verbundene Information in Form von zwei unterschiedlichen Signalen zur Verfügung zu stellen. Dabei wird ein erstes Signal auf Basis eines prozentualen Wertes bestimmt, der in Abhängigkeit eines im aktuellen Arbeitspunkt der Antriebsmaschine 2 maximal zur Verfügung stehenden Drehmomentwertes steht und in Abhängigkeit einer in 4 dargestellten Kennlinie K bestimmbar ist. Die Kennlinie K stellt eine Abhängigkeit des jeweils von der Antriebsmaschine 2 zur Verfügung gestellten Drehmomentes m2 über der Drehzahl n2 der Antriebsmaschine 2 dar. Das zweite Signal des Faktors PAHP entspricht einem prozentualen Wert, der mithilfe eines definierten Referenzpunktes R ermittelt wird, der beispielsweise einem Maximalwert der von der Arbeitshydraulik 5 kommandierten Leistung entspricht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Arbeitsmaschine
    2
    Antriebsmaschine
    3
    Abtrieb
    4
    Getriebe
    5
    Arbeitshydraulik
    6
    Getriebesteuergerät
    7
    Fahrzeugsteuergerät
    8
    Steuergerät der Arbeitshydraulik
    K
    Kennlinie
    m2
    Drehmoment der Antriebsmaschine
    n2
    Drehzahl der Antriebsmaschine
    R
    Referenzpunkt
    PAHP
    Faktor
    T1 bis T13
    diskreter Zeitpunkt
    t
    Betriebszeit

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine (1) mit einer Antriebsmaschine (2), einem damit wirkverbundenen und im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine (2) und einem Abtrieb (3) angeordneten Getriebe (4) sowie mit einer von der Antriebsmaschine (2) antreibbaren Arbeitshydraulik (5), welche zwischen Antriebsmaschine (2) und Getriebe (4) angeordnet ist, wobei im Betrieb der Arbeitsmaschine (1) sowohl eine Soll-Drehzahl als auch eine Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) und/oder in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) ein Faktor (PAHP) ermittelt wird, über den eine aktuelle Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik (5) zumindest zur Begrenzung einer Drehzahldrückung der Antriebsmaschine (2) variierbar ist und/oder die Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik (5) in Abhängigkeit von zukünftig erwarteten Betriebszustandsverläufen variiert wird und/oder ein der Arbeitshydraulik (5) seitens der Antriebsmaschine (2) aktuell zur Verfügung stellbares Drehmoment in Abhängigkeit eines Drehmomentes der Antriebsmaschine (2) und eines am Getriebeeingang zur Verfügung zu stellenden Drehmomentes bestimmt wird, wobei das der Arbeitshydraulik (5) zur Verfügung gestellte Drehmoment auf das am Getriebeeingang zur Verfügung stellbare Drehmoment begrenzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Limitierungsfunktion fahrsituationsabhängig aktivierbar ist, mittels der sowohl der Wert des Faktors (PAHP) als auch der Gradient einer Änderung des Faktors (PAHP) über der Betriebszeit (t) begrenzbar sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Wertes des Faktors (PAHP) und des Wertes des Gradienten in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Faktors (PAHP) und der Wert des Gradienten in Abhängigkeit der Drehzahldrückung der Antriebsmaschine (2) begrenzt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Limitierung des Wertes des Faktors (PAHP) und des Gradienten in Abhängigkeit einer im Getriebe (4) eingelegten Ist-Übersetzung bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Abtriebs (3) bei der Limitierung des Wertes des Faktors (PAHP) und des Wertes des Gradienten berücksichtigt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Faktors (PAHP) und der Wert des Gradienten und/oder die Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik (5) und/oder das der Arbeitshydraulik (5) zur Verfügung gestellte Drehmoment in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitshydraulik (5) begrenzt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (m2) der Antriebsmaschine (2) auf einen vordefinierten und von der Drehzahl der Antriebsmaschine (2) unabhängigen Referenzwert (R) festgelegt wird, der jeweils innerhalb eines Drehmomentbereiches um einen maximal von der Antriebsmaschine (2) erzeugbaren Drehmomentwert liegt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment (m2) der Antriebsmaschine (2) mittels einer Drehmoment-Drehzahlkennlinie (K) in Abhängigkeit der Drehzahl (n2) der Antriebsmaschine (2) ermittelt wird.
  10. Vorrichtung zum Betreiben einer Arbeitsmaschine (1), wenigstens umfassend ein Getriebesteuergerät (6) das dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
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