DE102018218024A1

DE102018218024A1 - Control structure for a mobile work machine, method and mobile work machine

Info

Publication number: DE102018218024A1
Application number: DE102018218024.5A
Authority: DE
Inventors: Steffen Mutschler; Alejandro Lopez Pamplona; Nils Steker; Markus Schleyer; Norman Brix
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Die Erfindung offenbart eine Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine, wobei die Steuerungsstruktur zumindest zwei Leistungsteilnehmer, die ein jeweiliges Steuermodul aufweisen, und eine Leistungsverwaltungseinrichtung aufweist. Die Leistungsverwaltungseinrichtung ist mit den jeweiligen Steuermodulen verbindbar und tauscht mit diesen Leistungsdaten der Leistungsteilnehmer aus. Des Weiteren ist ein Verfahren mit dieser Steuerungsstruktur gegeben und eine mobile Arbeitsmaschine mit dieser Steuerungsstruktur geschaffen.The invention discloses a control structure for a mobile work machine, the control structure having at least two power users, each having a respective control module, and a power management device. The performance management device can be connected to the respective control modules and exchanges the performance participants with these performance data. Furthermore, there is a method with this control structure and a mobile machine with this control structure is created.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung und eine mobile Arbeitsmaschine.The invention relates to a control structure for a mobile machine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for control and a mobile machine.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Bei einer mobilen Arbeitsmaschine kann die von beispielsweise einem Motor erzeugte Leistung nicht hauptsächlich für den Fahrantrieb genutzt werden, sondern diese kann außerdem zum Ausführen einer Arbeitsfunktion genutzt werden. Beispielsweise kann die mobile Arbeitsmaschine ein Bagger sein und somit die Arbeitsfunktion das Baggern. Daher muss die Leistung, die der Motor erzeugt, auf das Baggern, sowie das Fahren aufgeteilt werden, wenn der Führer der mobilen Arbeitsmaschine gleichzeitig die Arbeitsfunktion Baggern ausführen möchte und auch die mobile Arbeitsmaschine bewegen möchte. Die Leistungsaufteilung kann vorzugsweise derart erfolgen, dass sowohl die Arbeitsfunktion und auch der Fahrantrieb ausgeführt werden können. Ist die Leistung des Motors beispielsweise nicht ausreichend, um beide Funktionen auszuführen, so ist es notwendig, eine Funktion, beispielsweise dem Fahrantrieb, während des Baggerns, eine geringere Leistung zur Verfügung zu stellen. Mit anderen Worten kann eine mobile Arbeitsmaschine eine Steuerungsstruktur aufweisen, um eine Leistung verschiedenen Arbeits-/Fahrfunktionen der mobilen Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen.In the case of a mobile work machine, the power generated by a motor, for example, cannot be used primarily for the travel drive, but can also be used to carry out a work function. For example, the mobile work machine can be an excavator and thus the work function of excavating. Therefore, the power that the engine generates must be divided between excavating and driving when the operator of the mobile work machine wants to perform the excavator work function at the same time and also wants to move the mobile work machine. The power distribution can preferably be carried out in such a way that both the work function and the travel drive can be carried out. If, for example, the power of the engine is not sufficient to carry out both functions, it is necessary to provide a function, for example the traction drive, with less power during excavation. In other words, a mobile work machine can have a control structure in order to provide a power to various work / driving functions of the mobile work machine.

Aus der EP 2 840 452 A2 ist beispielsweise eine Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine bekannt. Diese weist Verbraucherenergiekoordinatoren auf, die einem Verbraucher zugeordnet sind und die beispielsweise einen Leistungsbedarf an einen Gesamtenergiekoordinator übermitteln, der die Leistung, die ein Motor erzeugt, auf die verschiedenen Verbraucher aufteilt.From the EP 2 840 452 A2 For example, a control structure for a mobile machine is known. This has consumer energy coordinators which are assigned to a consumer and which, for example, transmit a power requirement to an overall energy coordinator which distributes the power that an engine generates to the various consumers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine effektive, vorrichtungstechnisch einfache und kostengünstige Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur Steuerung einer mobilen Arbeitsmaschine mit dieser Steuerungsstruktur und eine mobile Arbeitsmaschine mit dieser Steuerungsstruktur zu schaffen, die effektiv einsetzbar ist und vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig ausgestaltet ist.The object of the invention is to create an effective, simple and inexpensive control structure for a mobile machine. Another object of the invention is to provide a simple method for controlling a mobile work machine with this control structure and a mobile work machine with this control structure that can be used effectively and is designed in a simple and inexpensive manner in terms of device technology.

Die Aufgabe hinsichtlich der Steuerungsstruktur wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13 und hinsichtlich der Arbeitsmaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.The object with regard to the control structure is achieved according to the features of claim 1, with regard to the method according to the features of claim 13 and with regard to the working machine according to the features of claim 15.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine vorgesehen, wobei die Steuerungsstruktur zumindest zwei Leistungsteilnehmer, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, oder Elektromotor und einen Fahrantrieb, aufweist. Des Weiteren ist die Steuerungsstruktur vorzugsweise derart ausgestaltet, dass ein jeweiliger Leistungsteilnehmer ein Steuermodul aufweist und/oder mit einem Steuermodul verbunden ist. Die Steuerungsstruktur weist außerdem eine Leistungsverwaltungseinrichtung auf. Diese ist mit den Steuermodulen der Leistungsteilnehmer, insbesondere zum Datenaustausch, verbindbar. Die jeweiligen Steuermodule der jeweiligen Leistungsteilnehmer tauschen dabei Leistungsdaten mit der Leistungsverwaltungseinrichtung aus. Mit anderen Worten steht die Leistungsverwaltungseinrichtung mit den jeweiligen Steuermodulen in Verbindung und der Leistungsverwaltungseinrichtung kann beispielsweise die momentane Leistungsabgabe eines Leistungsteilnehmers, beispielsweise eines Dieselmotors, bekannt sein, und/oder die Leistungsverwaltungseinrichtung kann beispielsweise eine bevorzugte Leistungsaufnahme, die von den Steuermodulen der jeweiligen Leistungsteilnehmer angefordert wird, verwalten. Die Leistungsverwaltungseinrichtung kann auch direkt mit den Leistungsteilnehmern verbunden sein.According to the invention, a control structure for a mobile work machine is provided, the control structure having at least two power users, for example an internal combustion engine, in particular a diesel engine, or an electric motor and a travel drive. Furthermore, the control structure is preferably configured such that a respective power user has a control module and / or is connected to a control module. The control structure also has a power management facility. This can be connected to the control modules of the power users, in particular for data exchange. The respective control modules of the respective power participants exchange performance data with the power management device. In other words, the power management device is connected to the respective control modules and the power management device can be known, for example, the current power output of a power user, for example a diesel engine, and / or the power management device can, for example, a preferred power consumption that is requested by the control modules of the respective power users , manage. The service management device can also be connected directly to the service participants.

Ein Vorteil dieser Erfindung ist es, dass die Leistungsverwaltungseinrichtung der Steuerungsstruktur eine zentrale Leistungssteuerung ermöglicht. Somit ist beispielsweise eine bedarfsgerechte Leistungsaufteilung auf die jeweiligen Leistungsteilnehmer über die Steuermodule möglich, wenn beide Leistungsteilnehmer gleichzeitig eine Leistungsaufnahme anfordern. Mit anderen Worten kann die Gesamteffizienz der mobilen Arbeitsmaschine verbessert werden. Steht keine zentrale Leistungsverwaltungseinrichtung zur Verfügung, so ist die Leistungsaufnahme der jeweiligen Leistungsteilnehmer nur bedingt limitierbar. Die Leistungslimitierung erfolgt ohne Leistungsverwaltungseinrichtung beispielsweise durch eine nichtkoordinierte Leistungsreduzierung des jeweiligen Leistungsteilnehmers, das heißt, die Leistung wird einem jeweiligen Leistungsteilnehmer pauschal und/oder unabhängig vom eigenen aktuellen Bedarf zur Verfügung gestellt und die Leistungslimitierung erfolgt durch den einzelnen Leistungsteilnehmer. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.An advantage of this invention is that the power management device of the control structure enables central power control. Thus, for example, a needs-based distribution of power to the respective power users is possible via the control modules if both power users request power consumption at the same time. In other words, the overall efficiency of the mobile work machine can be improved. If no central power management facility is available, the power consumption of the respective power participants can only be limited to a limited extent. The service is limited without a service management device, for example, by a non-coordinated power reduction of the respective service participant, that is, the service is made available to each service participant at a flat rate and / or independently of their own current needs, and the performance is limited by the individual Service participants. This problem is solved by the present invention.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass durch die bedarfsgerechte Leistungsaufteilung auf die verschiedenen Leistungsteilnehmer eine Leistungslimitierung einzelner Leistungsteilnehmer geringer ist und/oder nicht notwendig ist im Gegensatz zu einer pauschalisierten Leistungsverteilung. Zum Beispiel wird einer Arbeitshydraulik, als ein erster Leistungsteilnehmer in der mobilen Arbeitsmaschine, und einem Fahrantrieb, als ein zweiter Leistungsteilnehmer der Arbeitsmaschine, die Leistung bedarfsgerecht zugewiesen. Durch die Leistungsverwaltungseinrichtung der Steuerungsstruktur ist es in diesem Beispiel möglich, das eine Limitierung der Leistung des Fahrantriebs beispielsweise nur dann notwendig ist, wenn die Arbeitshydraulik zeitweise viel Leistung benötigt. Dies hat die Folge, dass beispielsweise Arbeitsaufträge schneller und effizienter durchgeführt werden können.Another advantage of the invention is that due to the need-based distribution of power among the various power users, a power limitation of individual power users is less and / or is not necessary in contrast to a generalized power distribution. For example, a work hydraulics, as a first power user in the mobile work machine, and a traction drive, as a second power user in the work machine, are assigned the power as required. In this example, the power management device of the control structure makes it possible to limit the power of the travel drive, for example, only when the working hydraulics temporarily require a lot of power. As a result, work orders can be carried out faster and more efficiently, for example.

Ein weiterer Vorteil ist es außerdem, dass durch die Leistungsverwaltungseinrichtung, wenn ein Leistungsteilnehmer Leistung abgibt, zum Beispiel, wenn ein Leistungsteilnehmer ein Motor, insbesondere ein Dieselmotor, ist, beispielsweise der Energieverbrauch des Leistungsteilnehmers, der ein Motor ist, reduziert werden kann. Die Leistungsverwaltungseinrichtung kann beispielsweise die Leistungsabgabe des Leistungsteilnehmers, der ein Motor ist, derart steuern, dass der Leistungsteilnehmer so viel Leistung abgibt und/oder zur Verfügung stellt, wie insgesamt angefordert wird. Der Leistungsteilnehmer, der ein Motor ist, kann so beispielsweise in der Leerlaufdrehzahl laufen oder abgeschaltet werden, wenn kein Leistungsteilnehmer eine Leistung anfordert. Somit kann Energie oder Kraftstoff, beispielsweise Diesel, eingespart werden und außerdem ist es möglich, dass der Motor mehr Arbeitsstunden ableisten kann, da die Komponenten somit geschont werden.Another advantage is that the power management device, when a power user outputs power, for example when a power user is an engine, in particular a diesel engine, can, for example, reduce the energy consumption of the power user, which is a motor. The power management device can, for example, control the power output of the power user, which is a motor, in such a way that the power user delivers and / or provides as much power as is requested overall. The power participant, which is a motor, can thus run at idling speed, for example, or can be switched off if no power participant is requesting power. This saves energy or fuel, for example diesel, and it is also possible that the engine can work more hours, since the components are thus protected.

Auch andere Leistungsteilnehmer, wie beispielsweise der Fahrantrieb, können Leistung abgeben, auch wenn sie hauptsächlich Leistung aufnehmen. Beispielsweise kann der Leistungsteilnehmer, der ein Fahrantrieb ist, bei einem Bremsvorgang Leistung abgeben, beispielsweise durch Rekuperation. Die Leistungsverwaltungseinrichtung ermöglicht eine effiziente Nutzung dieser Leistung und kann diese mitberücksichtigen, wenn ein anderer Leistungsteilnehmer Leistung anfordert. Mit anderen Worten, muss beispielsweise ein Dieselmotor, der ein Leistungsteilnehmer ist, zum Zeitpunkt des Bremsvorgangs weniger Leistung zur Verfügung stellen, da die Leistung, die durch Rekuperation durch den Bremsvorgang gewonnen werden kann, benutzt wird. Dies steigert die Gesamteffizienz der Arbeitsmaschine.Other power participants, such as the traction drive, can also output power, even if they mainly draw power. For example, the power user, which is a traction drive, can output power during a braking operation, for example by recuperation. The service management facility enables efficient use of this service and can take this into account when another service subscriber requests service. In other words, for example, a diesel engine that is a power participant has to provide less power at the time of the braking process, since the power that can be obtained by recuperation from the braking process is used. This increases the overall efficiency of the machine.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn mindestens einer der Leistungsteilnehmer hauptsächlich Leistung abgibt, das heißt ein Hauptleistungsgeber ist. Dieser kann insbesondere ein Diesel- und/oder ein Elektromotor sein, oder auch ein anderer Motor, wie beispielsweise ein Ottomotor. Somit steht der Steuerungsstruktur immer genügend Leistung zur Verfügung.It is also advantageous if at least one of the power participants mainly delivers power, that is to say is a main power provider. This can in particular be a diesel and / or an electric motor, or another motor, such as a gasoline engine. This means that the control structure always has enough power available.

Mit anderen Worten ist eine modulare Struktur einer Steuerung oder Fahrzeugsteuerung einer mobilen Arbeitsmaschine geschaffen. Steuermodule können dabei als Hardwaremodule oder Softwaremodule in der Steuerung vorgesehen sein. Zumindest das Steuermodul oder Motorsteuergerät des Leistungsteilnehmers in Form des Motors (Engine ECU) und die Eingabegeräte und Displays (HMI) sind vorzugsweise als Hardwaremodule ausgebildet.In other words, a modular structure of a control or vehicle control of a mobile work machine is created. Control modules can be provided in the controller as hardware modules or software modules. At least the control module or engine control unit of the power user in the form of the engine (engine ECU) and the input devices and displays (HMI) are preferably designed as hardware modules.

Des Weiteren weist die Steuerungsstruktur vorzugsweise zumindest drei Leistungsteilnehmer auf, wobei insbesondere mindestens zwei Leistungsteilnehmer hauptsächlich Leistungsnehmer sind, das heißt Leistung aufnehmen, und zumindest ein Leistungsteilnehmer der Hauptleistungsgeber ist.Furthermore, the control structure preferably has at least three power users, in particular at least two power users are mainly power users, that is to say take up power, and at least one power user is the main power provider.

Vorzugsweise können die Leistungsdaten, die insbesondere zwischen den Steuermodulen mit der Leistungsverwaltungseinrichtung ausgetauscht werden, Leistungsanforderungsdaten und/oder Leistungsbegrenzungsdaten und/oder Leistungspotentialdaten und/oder Drehzahldaten sein.The performance data, which are exchanged in particular between the control modules with the performance management device, can preferably be performance request data and / or performance limitation data and / or performance potential data and / or speed data.

Leistungsanforderungsdaten können von Leistungsteilnehmern angefordert werden und die Leistungsanforderungsdaten können insbesondere eine Leistungsanforderung und/oder eine statische Leistungsanforderung und/oder eine statische Leistungsreserve und/oder eine dynamische Leistungsanforderung und/oder eine dynamische Leistungsreserve aufweisen. Dabei kann die Leistungsanforderung beispielsweise eine aktuelle Leistungsanforderung sein, das heißt die Leistungsanforderung zum aktuellen Zeitpunkt t. Die statische Leistungsanforderung kann beispielsweise eine Leistungsanforderung sein, die eine minimale Leistung darstellt, die für einen Leistungsteilnehmer zusätzlich vorgehalten wird für unvorhersehbare äußere Einflüsse, und kann als Reserve dienen. Die dynamische Leistungsanforderung kann je nach Arbeits-/Fahrfunktion vorgehalten werden und berücksichtigt eine Leistungsanforderung, welche in den nächsten Zeitschritten absehbar angefordert werden wird. So können träge Leistungsteilnehmer, wie beispielsweise Verbrennungsmotoren, entsprechend vorgesteuert werden. Zum Beispiel kann eine dynamische Leistungsanforderung und/oder eine dynamische Leistungsreserve angelegt werden, wenn ein Fahrer beispielsweise maximal Beschleunigen möchte. Der Fahrantrieb, der die Arbeitsmaschine beschleunigt, kann dann über die Leistungsverwaltungseinrichtung eine dynamische Leistungsanforderung und/oder eine dynamische Leistungsreserve anfordern, die besagt, dass zeitnah eine hohe Leistung benötigt wird. Mit anderen Worten, sobald ein Fahrpedal betätigt ist, bekommt der Verbrennungsmotor Informationen - vom Fahrantrieb über die Leistungsverwaltungseinrichtung - über die Leistungsanforderungsschnittstelle, dass sehr zeitnah hohe Leistung benötigt wird. Somit kann der Leistungsteilnehmer, der Leistung abgibt, in diesem Fall der Verbrennungsmotor, sich auf die hohe Leistungsanfrage vorbereiten, um schneller Leistung bereitstellen zu können. Mit andere Worten, während der Fahrantrieb in den ersten Zeitschritten der Beschleunigung noch nicht viel Leistung benötigt, kann der Verbrennungsmotor den Zeitvorsprung nutzen, um beispielsweise sein Luftsystem bereits zu beschleunigen und sich auf die hohe Leistungsanfrage vorzubereiten. Im Gegensatz dazu reagiert ein heutiger Dieselmotor erst auf eine eingetretene Belastung (ausregeln einer Drehzahldrückung). Die dynamische Leistungsanforderung und/oder dynamische Leistungsreserve und/oder die statische Leistungsanforderung und/oder die statische Leistungsreserve sind Leistungsreserven, die angelegt werden, damit die mobile Arbeitsmaschine ohne Verzögerung bedient werden kann. Liegt keine dynamische und/oder statische Leistungsanforderung an, so kann es beispielsweise vorkommen, dass der Leistungsteilnehmer nicht schnell genug Leistung abgeben kann, beispielsweise muss ein Dieselmotor zuerst eine geeignete Kraftstoffmengenzufuhr aufweisen um eine bestimmte Leistung abzugeben (beim Elektromotor wäre es Strom). Die Leistungsanforderungsdaten können außerdem sowohl positiv als auch negativ sein. Das heißt ein Leistungsteilnehmer kann sowohl eine Leistungsaufnahmeanforderung als auch eine Leistungsabgabeanforderung über das jeweilige Steuermodul kommunizieren. Eine Leistungsabgabeanforderung kann beispielsweise der Fahrantrieb bei einem Bremsvorgang kommunizieren.Service request data can be requested by service participants and the service request data can in particular have a service request and / or a static service request and / or a static service reserve and / or a dynamic service request and / or a dynamic service reserve. The performance requirement can be, for example, a current performance requirement, that is to say the performance requirement at the current time t . The static performance requirement can be, for example, a performance requirement that represents a minimum performance that is additionally held for a performance participant for unpredictable external influences, and can serve as a reserve. The dynamic performance requirement can be maintained depending on the work / driving function and takes into account a performance requirement that will foreseeably be requested in the next time steps. In this way, slow power users, such as internal combustion engines, can be piloted accordingly. For example, a dynamic power request and / or a dynamic power reserve can be created if, for example, a driver wants to accelerate to the maximum. The traction drive that accelerates the work machine can then request a dynamic performance request and / or a dynamic performance reserve via the performance management device, which states that high performance is required promptly. In other words, as soon as an accelerator pedal is actuated, the internal combustion engine receives information - from the traction drive via the power management device - via the power request interface that very high power is required very promptly. Thus, the power participant, which outputs power, in this case the internal combustion engine, can prepare for the high power request in order to be able to provide power more quickly. In other words, while the traction drive does not require a lot of power in the first time steps of acceleration, the internal combustion engine can use the time advantage to accelerate its air system, for example, and to prepare for the high power request. In contrast, today's diesel engine only reacts to a load (regulating a speed reduction). The dynamic power requirement and / or dynamic power reserve and / or the static power requirement and / or the static power reserve are power reserves that are created so that the mobile work machine can be operated without delay. If there is no dynamic and / or static power requirement, it can happen, for example, that the power participant cannot deliver power quickly enough, for example, a diesel engine must first have a suitable fuel supply in order to deliver a certain power (it would be electricity for an electric motor). The performance request data can also be both positive and negative. This means that a power user can communicate both a power consumption request and a power output request via the respective control module. For example, the drive system can communicate a power output request during a braking operation.

Die Leistungsbegrenzungsdaten sind vorzugsweise eine obere Leistungsbegrenzung und/oder eine untere Leistungsbegrenzung, insbesondere für einen Leistungsteilnehmer als Antwort der Leistungsverwaltungseinrichtung auf eine Anforderung oder eine Aufforderung einen Betriebspunkt einzustellen, welcher den Leistungsbegrenzungen entspricht. Die untere und die obere Leistungsbegrenzung für einen jeweiligen Leistungsteilnehmer können einen Bereich aufspannen, in dem die Leistungsteilnehmer ihren Betriebspunkt verschieben können. Die obere Leistungsbegrenzung kann beispielsweise die maximale Leistung beschreiben, die ein Leistungsteilnehmer aufnehmen darf. Die untere Leistungsbegrenzung dagegen kann beschreiben wieviel Leistung ein Leistungsteilnehmer aufnehmen muss.The power limit data are preferably an upper power limit and / or a lower power limit, in particular for a power user, in response to a request or request from the power management device to set an operating point which corresponds to the power limits. The lower and the upper power limit for a respective power user can span a range in which the power users can shift their operating point. The upper power limit can, for example, describe the maximum power that a power user can consume. The lower power limit, on the other hand, can describe how much power a power user must consume.

Die Leistungspotentialdaten sind insbesondere Leistungsaufnahmepotentiale und/oder Leistungsabgabepotentiale. Ein Leistungsabgabepotential beschreibt beispielsweise die maximale Leistung, die ein Leistungsteilnehmer abgeben kann und/oder die maximale Leistung, die ein Leistungsteilnehmer, insbesondere zusätzlich zu der Leistung, die er bereits abgibt, abgeben kann. Das Leistungsaufnahmepotential beschreibt beispielsweise die Leistung, die ein Leistungsteilnehmer maximal aufnehmen kann und/oder zusätzlich zu der Leistung, die er bereits aufnimmt, aufnehmen kann. Ein Leistungsteilnehmer kann sowohl ein Leistungsaufnahmepotential, als auch ein Leistungsabgabepotential aufweisen und dieses über das Steuermodul an die Leistungsverwaltungseinrichtung kommunizieren. Ein Beispiel für einen Leistungsteilnehmer, der sowohl ein Leistungsaufnahmepotential, also auch ein Leistungsabgabepotential aufweist kann ein Elektromotor sein, der insbesondere mit einem Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator, verbunden ist. Der Elektromotor kann sowohl als Generator, der Leistung aufnimmt, als auch als Motor, der Leistung abgibt, eingesetzt werden. Somit ist das Leistungsaufnahmepotential das Potential, das der Energiespeicher und/oder der Elektromotor aufnehmen kann/können, beispielsweise während eines Bremsvorganges der Arbeitsmaschine, und/oder eine Leistung die der Elektromotor zusätzlich, zu der Leistung die er bereits aufnimmt, aufnehmen kann. Gleichzeitig kann der Elektromotor auch ein Leistungsabgabepotential aufweisen und dieses der Leistungsverwaltungseinrichtung über das Steuermodul kommunizieren, um einen Übergang in den motorischen Betrieb zu ermöglichen. Somit kann beispielsweise im Verzögerungsfall die vom Fahrantrieb eingespeiste Leistung im Fahrzeug verteilt werden, insbesondere an die Leistungsteilnehmer, die ein zu diesem Zeitpunkt großes Leistungsaufnahmepotential aufweisen. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn die Arbeitsmaschine einen Hybridantrieb aufweist und neben dem Elektromotor als Leistungsteilnehmer einen Verbrennungsmotor als Leistungsteilnehmer und als weiteren Hauptleistungsgeber, aufweist. Somit kann dieser hinsichtlich seiner Leistung, während des Bremsvorgangs, entlastet werden. Es kann dann durch das Kommunizieren der Leistungspotentialdaten die Gesamteffizienz der Arbeitsmaschine, insbesondere wenn die Arbeitsmaschine einen Hybridantrieb aufweist, erhöht werden.The performance potential data are, in particular, power consumption potentials and / or power output potentials. A power output potential describes, for example, the maximum power that a power user can output and / or the maximum power that a power user can output, in particular in addition to the power that he is already delivering. The power consumption potential describes, for example, the power that a power user can take up to a maximum and / or in addition to the power that he is already consuming. A power subscriber can have both a power consumption potential and a power output potential and can communicate this to the power management device via the control module. An example of a power participant that has both a power consumption potential and thus a power output potential can be an electric motor that is connected in particular to an energy store, for example an accumulator. The electric motor can be used both as a generator that consumes power and as a motor that outputs power. The power consumption potential is thus the potential that the energy store and / or the electric motor can / can take up, for example during a braking operation of the working machine, and / or a power that the electric motor can take up in addition to the power that it is already consuming. At the same time, the electric motor can also have a power output potential and communicate this to the power management device via the control module in order to enable a transition to motor operation. Thus, for example, in the event of a deceleration, the power fed in by the traction drive can be distributed in the vehicle, in particular to the power participants who have a large power consumption potential at this time. This is particularly advantageous if the working machine has a hybrid drive and, in addition to the electric motor as the power participant, has an internal combustion engine as the power participant and as a further main power generator. Thus, its performance can be relieved during the braking process. The overall efficiency of the work machine, in particular if the work machine has a hybrid drive, can then be increased by communicating the power potential data.

Vorzugsweise sind die Drehzahldaten eine minimale Drehzahlanforderung des jeweiligen Leistungsteilnehmers und/oder eine maximale Drehzahlanforderung des jeweiligen Leistungsteilnehmers und/oder eine aktuelle Drehzahl des jeweiligen Leistungsteilnehmers, die der Leistungsverwaltungseinrichtung durch die Steuermodule kommuniziert werden können. Die untere Drehzahlanforderung kann die Drehzahl sein, die minimal anliegen muss, damit die Arbeitsfunktion des Leistungsteilnehmers ausgeführt werden kann. Beispielsweise gibt es Arbeitsmaschinen, die eine Zapfwelle oder Triebwelle aufweisen, an die ein Arbeitsgerät angeschlossen werden kann. Die Zapfwelle kann dabei direkt mit einer Kurbelwelle des Hauptleistungsgebers und/oder eines Leistungsteilnehmers, der insbesondere ein Motor ist, verbunden sein und somit kann die Zapfwelle die gleiche Drehzahl aufweisen, wie der Leistungsteilnehmer. Wird für das Ausführen einer Arbeitsfunktion also eine bestimmte Drehzahl benötigt, so kann diese auch am Hauptleistungsgeber, insbesondere an einem Motor, anliegen. Diesen Wert beschreibt die untere Drehzahlanforderung. Die untere Drehzahlanforderung kann außerdem dem Komponentenschutz dienen. Es kann beispielsweise eine bestimmte untere Drehzahl notwendig sein, damit ein Schmierfilm aufgebaut wird. Die obere Drehzahlanforderung beschreibt eine obere Drehzahl, die anliegen darf, damit der jeweilige Leistungsteilnehmer nicht durch eine überhöhte Drehzahl geschädigt werden kann, das heißt die obere Drehzahlanforderung dient besonders dem Komponentenschutz der Leistungsteilnehmer. Ist ein Getriebe zwischen dem Hauptleistungsgeber, der beispielsweise ein Verbrennungsmotor ist, und einem Teil der oder dem jeweiligen Leistungsteilnehmer vorgesehen, so wird die Drehzahl entsprechend umgerechnet. Außerdem kann eine feste Drehzahl gefordert werden, wenn obere und untere Drehzahlanforderung identisch gewählt werden. Die Drehzahl des Hauptleistungsgebers steht außerdem in engen Zusammenhang mit der Leistung, die dieser in das Gesamtsystem einspeisen kann. Am Beispiel eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, muss eine bestimmte Drehzahl anliegen, damit der Verbrennungsmotor eine bestimmte Leistung erbringt. Mit anderen Worten bestimmt die momentane Motordrehzahl, das momentane Leistungspotential des Verbrennungsmotors. Damit der Leistungsverwaltungseinrichtung die Leistung des Hauptleistungsgebers, der insbesondere ein Verbrennungsmotor ist, bekannt ist, kann beispielsweise eine Kennlinie in der Leistungsverwaltungseinrichtung hinterlegt sein, die beschreibt, wie der Zusammenhang zwischen Drehzahl und Leistungsabgabe des Hauptleistungsgebers ist, und/oder ein Teil der oder der jeweilige Leistungsteilnehmer kann die Kennlinie der Leistungsverwaltungseinrichtung kommunizieren. Zusammengefasst kann die Drehzahl der Kurbelwelle, die von der Leistungsverwaltungseinrichtung gesteuert werden kann, abhängig sein, von den Leistungsanforderungen der Leistungsteilnehmer und/oder den Drehzahlanforderungen der Leistungsteilnehmer und/oder der Kennlinie, die besagt wieviel Leistung der Hauptleistungsgeber bei einer bestimmten Drehzahl abgeben kann.The speed data are preferably a minimum speed request of the respective power user and / or a maximum speed request of the respective power user and / or a current speed of the respective power user, which can be communicated to the power management device by the control modules. The lower speed requirement can be the speed that must be minimal so that the work function of the service participant can be carried out. For example, there are machines that have a PTO shaft or drive shaft to which an implement can be connected. The PTO shaft can be connected directly to a crankshaft of the main power generator and / or a power user, which is in particular an engine, and thus the PTO shaft can have the same speed as the power user. If a certain speed is required to carry out a work function, this can also be applied to the main power generator, in particular to an engine. This value describes the lower speed requirement. The lower speed requirement can also be used for component protection. For example, a certain lower speed may be necessary so that a lubricating film is built up. The upper speed requirement describes an upper speed that may be present so that the respective power user cannot be damaged by an excessive speed, that is, the upper speed requirement is particularly used to protect the components of the power user. If a transmission is provided between the main power generator, which is, for example, an internal combustion engine, and part of the power participant or power participants, the speed is converted accordingly. A fixed speed can also be required if the upper and lower speed requirements are selected identically. The speed of the main power generator is also closely related to the power that it can feed into the overall system. Using the example of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, a certain speed must be present so that the internal combustion engine produces a certain output. In other words, the current engine speed determines the current performance potential of the internal combustion engine. So that the power management device is aware of the power of the main power generator, which is in particular an internal combustion engine, a characteristic curve can be stored in the power management device, for example, which describes how the relationship between the speed and power output of the main power generator is, and / or a part of the respective one Service participants can communicate the characteristic of the service management facility. In summary, the speed of the crankshaft, which can be controlled by the power management device, may depend on the power requirements of the power users and / or the speed requirements of the power users and / or the characteristic curve, which states how much power the main power generator can deliver at a specific speed.

Es ist denkbar, dass ein Komponentenschutz bezüglich der Drehzahl für alle Komponenten oder Leistungsteilnehmer dadurch erreicht werden kann, dass zuerst jeder Leistungsteilnehmer an die Leistungsverwaltungseinrichtung meldet, welchen Drehzahlbereich er benötigt oder wie er ausgelegt ist, die Leistungsverwaltungseinrichtung dann entscheidet, welcher Leistungsteilnehmer welche Grenzen bekommt und drittens, dass jeder Leistungsteilnehmer die Grenzen einhält.It is conceivable that component protection with regard to the speed for all components or service participants can be achieved in that each power user first reports to the power management device which speed range he needs or how it is designed, the power management device then decides which power user gets which limits and third, that every service participant adheres to the limits.

Die Leistungsverwaltungseinrichtung ist vorzugsweise über eine jeweilige einheitliche und/oder normierte Schnittstelle mit dem jeweiligen Steuermodul und/oder den Leistungsteilnehmern verbunden. Über die Schnittstelle können beispielsweise normierte Daten und/oder normierte Kennfelder ausgetauscht werden. Durch den Austausch von normierten Daten und/oder normierten Kennfeldern ist ein flexibler Einsatz der Steuerungsstruktur und/oder der mobilen Arbeitsmaschine möglich, ohne dass ein hoher Aufwand zur Anpassung vorgenommen wird. Beispielsweise kann die Steuerungsstruktur in verschiedenen mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden und die gleiche Leistungsverwaltungseinrichtung aufweisen, da die verschiedenen Leistungsteilnehmer jeweilige Steuermodule aufweisen, die die Werte und/oder Kennfelder normieren und mit einer jeweiligen einheitlichen Schnittstelle mit der Leistungsverwaltungseinrichtung verbunden sind. Dies kann beispielsweise den Parametrisierungsaufwand für eine jeweilige mobile Arbeitsmaschine verkleinern und somit auch die Kosten. Ein weiterer Vorteil ist es, dass bei einem Defekt einer Komponente, die Komponente ohne einen hohen Parametrisierungsaufwand ausgetauscht werden kann. Außerdem ist es denkbar die Schnittstellen vorrichtungstechnisch zu vereinheitlichen und/oder zu normieren, um eine einfache und kostengünstige Herstellung zu ermöglichen.The power management device is preferably connected to the respective control module and / or the power users via a respective uniform and / or standardized interface. For example, standardized data and / or standardized maps can be exchanged via the interface. The exchange of standardized data and / or standardized maps enables the control structure and / or the mobile machine to be used flexibly without a great deal of effort being required for adaptation. For example, the control structure can be used in different mobile work machines and have the same power management device, since the different power users have respective control modules that standardize the values and / or characteristic maps and are connected to the power management device with a respective uniform interface. This can, for example, reduce the parameterization effort for a respective mobile work machine and thus also the costs. Another advantage is that if a component is defective, the component can be replaced without a high level of parameterization. In addition, it is conceivable to standardize and / or standardize the interfaces in terms of device technology in order to enable simple and inexpensive production.

Vorzugsweise weist das jeweilige Steuermodul eine jeweilige Regelkette und/oder eine jeweilige Steuerkette auf. Das heißt, der jeweilige Leistungsteilnehmer ist durch eine jeweilige Regelkette und/oder jeweilige Steuerkette gesteuert. Mit anderen Worten kann ein jeweiliger Leistungsteilnehmer durch seine jeweilige Regelkette und/oder jeweilige Steuerkette individuell gesteuert sein und eine Normierung und/oder Vereinheitlichung der Daten kann sich auf einen Austausch von Daten über die Schnittstelle beschränken. Durch die Zuordnung eines jeweiligen Steuermoduls, das eine jeweilige Regelkette und/oder eine jeweilige Steuerkette aufweist, zu einem jeweiligen Leistungsteilnehmer können Leistungsteilnehmer, die dieses Steuermodul aufweisen, leicht in verschiedene mobile Arbeitsmaschinen integriert werden, die beispielsweise unterschiedliche Antriebe und/oder unterschiedliche sonstige Arbeitsfunktionen aufweisen, da keine zusätzliche Programmierung und/oder Normierung und/oder Vereinheitlichung einer zentralen Steuerung vorgenommen werden muss, sondern die Steuerkette und/oder Regelkette dem jeweiligen Leistungsteilnehmer zuordenbar ist/sind.The respective control module preferably has a respective control chain and / or a respective control chain. This means that the respective power user is controlled by a respective control chain and / or respective control chain. In other words, a respective service participant can be individually controlled by their respective control chain and / or respective control chain, and standardization and / or standardization of the data can be limited to an exchange of data via the interface. By assigning a respective control module, which has a respective control chain and / or a respective control chain, to a respective power user, power users who have this control module can be easily integrated into different mobile work machines, which have different drives and / or different other work functions, for example , since no additional programming and / or standardization and / or standardization of a central control has to be carried out, but the control chain and / or Rule chain can be assigned to the respective service participant.

Die jeweilige Steuerkette und/oder die jeweilige Regelkette weisen vorzugsweise verschiedene Steuer- und/oder Regelglieder auf, insbesondere eine Eingabevorrichtung und/oder eine Sollwertgenerierung und/oder eine Steuerung und/oder eine Regelungsvorrichtung. Als Beispiel für die Eingabevorrichtung kann ein Fahrpedal (HMI) vorgesehen sein. Eine Fahrantriebssteuerung (Transmission Control) wäre ein Beispiel für eine Steuerung. Als Beispiel der Regelungsvorrichtung kann ein Regler einer Hydromaschine (Pumpe/Motor Control) angesehen werden. Die einzelnen Glieder der Steuerkette und/oder Regelkette können in Reihe angeordnet sein, wobei die Reihe dann nacheinander die Eingabevorrichtung und/oder die Sollwertgenerierung und/oder die Steuerung und/oder die Regelungsvorrichtung aufweist.The respective control chain and / or the respective control chain preferably have different control and / or regulating elements, in particular an input device and / or a setpoint generation and / or a control and / or a regulating device. An accelerator pedal (HMI) can be provided as an example of the input device. A transmission control would be an example of a control. A controller of a hydraulic machine (pump / motor control) can be regarded as an example of the control device. The individual links of the control chain and / or control chain can be arranged in a row, the row then in succession having the input device and / or the setpoint value generation and / or the control and / or the control device.

Die Eingabevorrichtung, auch Human Maschine Interface (HMI), kann eine Schnittstelle zwischen einem Bediener und/oder Fahrer der Arbeitsmaschine und der Arbeitsmaschine sein. Beispielsweise kann die Eingabevorrichtung ein Fahrpedal sein. Dieses wird zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrantriebs genutzt, das heißt eine Beschleunigung der Arbeitsmaschine kann durch eine Betätigung des Fahrpedals gesteuert werden. Des Weiteren kann die Eingabevorrichtung ein Steuerknüppel und/oder Joystick zur Steuerung der Arbeitshydraulik sein. Mit anderen Worten kann durch die Eingabevorrichtung ein Eingangssignal, beispielsweise der Winkel eines Fahrpedals, der Steuerungsstruktur bereitgestellt sein. Die jeweilige Eingabevorrichtung kann dabei Teil einer Eingabevorrichtungsschicht sein, die alle Eingabevorrichtungen zusammenfasst.The input device, also known as a human machine interface (HMI), can be an interface between an operator and / or driver of the work machine and the work machine. For example, the input device can be an accelerator pedal. This is used to control and / or regulate the travel drive, that is to say acceleration of the working machine can be controlled by actuating the accelerator pedal. Furthermore, the input device can be a joystick and / or joystick for controlling the working hydraulics. In other words, the input device can provide an input signal, for example the angle of an accelerator pedal, to the control structure. The respective input device can be part of an input device layer that combines all the input devices.

Das Eingangssignal kann durch die Sollwertgenerierung, die Teil einer Sollwertgenerierungsschicht ist, in eine Stellgröße und/oder in einen Sollwert umgewandelt werden. Beispielsweise wird der Winkel des Fahrpedals, also der Beschleunigungswunsch des Fahrers und/oder des Bedieners, in eine Drehmomentanforderung als Stellgröße und/oder als Sollwert übersetzt. Das Drehmoment, das angefordert wird, wird benötigt, um die von dem Fahrpedal angezeigte Beschleunigung zu erreichen.The input signal can be converted into a manipulated variable and / or into a setpoint by the setpoint generation that is part of a setpoint generation layer. For example, the angle of the accelerator pedal, that is to say the driver and / or operator's request for acceleration, is translated into a torque request as a manipulated variable and / or as a setpoint. The torque that is requested is required to achieve the acceleration indicated by the accelerator pedal.

Eine Steuerung der jeweiligen Steuerkette und/oder der jeweiligen Regelkette kann in Verbindung mit der Leistungsverwaltungseinrichtung sein. Mit anderen Worten, die Steuerung kann, insbesondere normierte, Leistungsdaten mit der Leistungsverwaltungseinrichtung austauschen. Die Leistungsdaten sind beispielsweise Leistungsanforderungsdaten, welche die Leistungsanforderung des Leistungsteilnehmers beschreiben, in Abhängigkeit des Sollwerts und/oder der Stellgröße. Des Weiteren tauscht die Steuerung Daten mit der Leistungsverwaltungseinrichtung aus, die beschreiben wieviel Leistung dem jeweiligen Leistungsteilnehmer von der Leistungsverwaltungseinrichtung zugeordnet wird. Mit anderen Worten, werden die in der Sollwertgenerierungsschicht generierten Sollwerte von der Steuerung in Form von Leistungsanforderungen (Leistungsanforderungsdaten) an die Leistungsverwaltungseinrichtung weitergegen und anschließend werden von der Steuerung die ursprünglichen Sollwerte an die von der Leistungsverwaltungseinrichtung an einen jeweiligen Leistungsteilnehmer kommunizierten Leistungsbegrenzungen (Leistungsbegrenzungsdaten) angepasst, sodass die angepassten Sollwerte weitergegeben werden können an eine Regelungsvorrichtungsschicht. Die Steuerung ist Teil einer Steuerungsschicht.Control of the respective control chain and / or the respective control chain can be in connection with the power management device. In other words, the controller can exchange, in particular standardized, performance data with the performance management device. The performance data are, for example, performance requirement data, which describe the performance requirement of the performance participant, as a function of the setpoint and / or the manipulated variable. Furthermore, the control system exchanges data with the power management device, which describe how much power is allocated to the respective power user by the power management device. In other words, the setpoints generated in the setpoint generation layer are passed on by the control in the form of performance requests (performance request data) to the performance management device, and the control then adjusts the original setpoints to the performance limits (performance limitation data) communicated by the performance management device to a respective service participant, so that the adjusted setpoints can be passed on to a control device layer. The control is part of a control layer.

Eine jeweilige Regelungsvorrichtung der jeweiligen Steuerkette und/oder der jeweiligen Regelkette, die Teil einer Regelungsvorrichtungsschicht ist, kann die Leistung umsetzten, die der jeweiligen Steuerung von der Leistungsverwaltungseinrichtung vorgeben werden kann. Beispielsweise kann eine Regelungsvorrichtung den Fahrantrieb, das heißt die Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine, als Leistungsteilnehmer, ansteuern. Stellt das Gesamtsystem ausreichend Leistung bereit, so ist es möglich, dass der Leistungsteilnehmer, in diesem Fall der Fahrantrieb, die Geschwindigkeit umsetzt, die die Eingabevorrichtung bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, dass beispielsweise die Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine gedrosselt wird, wenn nicht genug Leistung im Gesamtsystem Arbeitsmaschine zur Verfügung steht und/oder wenn ein anderer Leistungsteilnehmer zu diesem Zeitpunkt eine höhere Priorität hat. Beispielsweise kann bei der Ausführung einer Arbeitsfunktion Graben der Fahrantrieb gedrosselt sein, da die Arbeitsfunktion Graben zu diesem Zeitpunkt höher priorisiert ist und die Gesamtleistungsanforderung der Arbeitsfunktion Graben und der Fahrfunktion Fahrantrieb die Leistung, die das Gesamtsystem, insbesondere der Hauptleistungsgeber, bereitstellen kann, übersteigt.A respective control device of the respective control chain and / or the respective control chain, which is part of a control device layer, can implement the power that can be specified by the power management device for the respective control. For example, a control device can control the travel drive, that is, the speed of the mobile work machine, as a power user. If the overall system provides sufficient power, it is possible for the power user, in this case the drive, to implement the speed that the input device determines. However, it is also possible, for example, to reduce the speed of the mobile work machine if there is not enough power available in the overall work machine system and / or if another power user has a higher priority at this time. For example, when executing a digging work function, the traction drive can be throttled, since the digging work function has a higher priority at this point in time and the total power requirement of the digging work function and the traction drive travel function exceeds the power that the overall system, in particular the main power generator, can provide.

Die Leistungsverwaltungseinrichtung vergleicht vorzugsweise die jeweiligen Leistungsanforderungsdaten und/oder die gesamten Leistungsanforderungsdaten mit den Leistungspotentialdaten. In einem Ausführungsbeispiel können insbesondere die jeweiligen Leistungsteilnehmer mit einer Welle verbunden sein, das heißt die Leistungsteilnehmer können über eine Welle in einer Wirkverbindung stehen. Diese kann beispielsweise eine Kurbelwelle eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors, sein. Wird Leistung aus dem System entnommen, mit anderen Worten wird die Kurbelwelle abgebremst und/oder soll die Kurbelwelle in Folge der Leistungsanforderung abgebremst werden, so kann dieser Leistungsanforderung beispielsweise ein negatives Vorzeichen gegeben werden. Wird Leistung zu dem System hinzugefügt, mit anderen Worten, wird die Kurbelwelle angetrieben, so kann das Leistungsabgabepotential beispielsweise ein positives Vorzeichen aufweisen. Dies gilt für alle Leistungsdaten. Das heißt, es gibt beispielsweise sowohl positive als auch negative Leistungsanforderungsdaten. Negative Leistungsanforderungsdaten fordern Leistung an und positive Leistungsanforderungsdaten bieten Leistung an, was beispielsweise als Konvention für alle Anforderungen dienen kann, wie beispielsweise Potentiale, Limitierungen. Das Leistungsaufnahmepotential und die Leistungsbegrenzungsdaten eines Leistungsteilnehmers können ebenfalls sowohl negativ als auch positiv sein. Somit kann die Leistungsverwaltungseinrichtung die Leistungsanforderungsdaten und die Leistungspotentialdaten einfach und effizient miteinander vergleichen.The performance management device preferably compares the respective performance request data and / or the entire performance request data with the performance potential data. In one exemplary embodiment, the respective power users can in particular be connected to a shaft, that is to say the power users can be operatively connected via a shaft. This can be, for example, a crankshaft of an engine, in particular an internal combustion engine. If power is withdrawn from the system, in other words the crankshaft is braked and / or if the crankshaft is to be braked as a result of the power request, this power request can be implemented, for example negative sign. If power is added to the system, in other words, if the crankshaft is driven, the power output potential can have a positive sign, for example. This applies to all performance data. That is, there is, for example, both positive and negative performance request data. Negative performance request data request performance and positive performance request data offer performance, which can serve, for example, as a convention for all requirements, such as potentials, limitations. The power consumption potential and the power limitation data of a power user can also be both negative and positive. Thus, the performance management device can compare the performance request data and the performance potential data with one another simply and efficiently.

Die Leistungspotentialdaten sind vorzugsweise Leistungsabgabepotentiale und Leistungsaufnahmepotentiale, wobei Leistungsabgabepotentiale der Leistungsteilnehmer bestimmt werden können und/oder Leistungsaufnahmepotentiale der Leistungsteilnehmer. Das Leistungsabgabepotential kann beispielsweise die maximale Leistung eines Leistungsteilnehmers sein, der ein Hauptleistungsgeber ist, der beispielsweise ein Motor ist. Das Leistungsabgabepotential eines jeweiligen Leistungsteilnehmers kann beispielsweise eine kinetische Energie sein, die beispielsweise über einen kurzen Zeitraum abgegeben werden kann. Ist der jeweilige Leistungsteilnehmer beispielsweise eine Zapfwelle, so weist diese eine kinetische Energie auf, wenn sie rotiert. Wird die Energie, die in der Rotation der Zapfwelle gespeichert ist, benötigt, so kann die Zapfwelle durch eine Energieentnahme in einer kurzen Zeitspanne abgebremst werden und somit ihre in der Rotation gespeicherte Energie als Leistung abgeben. Ein Leistungsabgabepotential kann auch ein Elektromotor mit einem Energiespeicher, wie bspw. einer Batterie, aufweisen. Der Hauptleistungsgeber kann beispielsweise auch kinetische Energie aufnehmen. Beispielsweise kann der Hauptleistungsgeber, beispielsweise ein Motor, Energie bei einer Verzögerung der mobilen Arbeitsmaschine aufnehmen. Dazu kann beispielsweise die Kraftstoffzufuhr für den Motor abgestellt werden und die kinetische Energie, die benötigt wird, um den Motor weiterhin zu drehen, kann das Fahrzeug beispielsweise abbremsen; somit kann der Motor Energie aufnehmen. Die Steuerungsstruktur kann des Weiteren Leistungsteilnehmer aufweisen, die ein Leistungsaufnahmepotential aufweisen und die teilweise nicht über eine Eingabevorrichtung verfügen. Dies kann beispielsweise eine in der mobilen Arbeitsmaschine integrierte Wirbelstrombremse sein, die Leistung aufnehmen kann, aber Leistung nicht speichern und dementsprechend später nicht mehr abgeben kann. Die Wirbelsturmbremse kann beispielsweise bei einer Verzögerung der Arbeitsmaschine Leistung aufnehmen und ist dabei weniger verschleißanfällig, wie beispielsweise eine hydraulische Scheibenbremsanlage. Retardersysteme, beispielsweise hydraulisch, sind als Systeme bekannt, die ausschließlich als Leistungsnehmer dienen.The power potential data are preferably power output potentials and power consumption potentials, power output potentials of the power users being able to be determined and / or power consumption potentials of the power users. The power output potential can be, for example, the maximum power of a power participant who is a main power generator, which is an engine, for example. The power output potential of a respective power user can be, for example, a kinetic energy that can be delivered, for example, over a short period of time. If the respective power user is, for example, a power take-off, it has kinetic energy when it rotates. If the energy stored in the rotation of the power take-off is required, the power take-off can be braked in a short period of time by extracting energy and thus deliver its energy stored in the rotation as power. An electric motor with an energy store, such as a battery, can also have a power output potential. The main power generator can also absorb kinetic energy, for example. For example, the main power generator, for example a motor, can absorb energy when the mobile work machine is decelerated. For this purpose, for example, the fuel supply for the engine can be switched off and the kinetic energy required to continue rotating the engine can, for example, brake the vehicle; thus the motor can absorb energy. The control structure can furthermore have power users that have a power consumption potential and some of which do not have an input device. This can be, for example, an eddy current brake integrated in the mobile work machine, which can take up power but cannot store power and, accordingly, cannot release it later. The cyclone brake, for example, can take up power when the working machine is decelerated and is less susceptible to wear, such as a hydraulic disc brake system. Retarder systems, for example hydraulic, are known as systems that only serve as power consumers.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der jeweilige Leistungsteilnehmer einen jeweiligen Energiespeicher aufweisen. Ein Energiespeicher kann beispielsweise ein Akkumulator sein. Der Akkumulator kann beispielsweise mit einem Leistungsteilnehmer, der ein Elektromotor ist, der ebenfalls in der mobilen Arbeitsmaschine integriert ist, verbindbar sein. Der Elektromotor kann beispielsweise als Hauptleistungsgeber dienen, und elektrische Energie aus dem Energiespeicher entnehmen und gleichzeitig kann der Elektromotor auch als Generator, verwendet werden und beispielsweise kinetische Energie in elektrische Energie umwandeln und diese kann in dem Akkumulator gespeichert werden.In a further exemplary embodiment, the respective power user can have a respective energy store. An energy store can be an accumulator, for example. The accumulator can be connectable, for example, to a power user that is an electric motor that is also integrated in the mobile machine. The electric motor can serve as the main power generator, for example, and can draw electrical energy from the energy store, and at the same time the electric motor can also be used as a generator, for example converting kinetic energy into electrical energy, and this can be stored in the accumulator.

Die Leistungsteilnehmer die keine Eingabevorrichtung aufweisen, können ihre jeweiligen Leistungspotentialdaten ebenfalls über eine einheitliche und/oder normierte Schnittstelle an die Leistungsverwaltungseinrichtung kommunizieren. Mit anderen Worten kann der Fahrer über eine Leistungsaufnahme und/oder Leistungsabgabe dieser Leistungsteilnehmer nicht bestimmen. Die Leistungsteilnehmer ohne Eingabevorrichtung können Leistungspotentialdaten und/oder Leistungsanforderungen selbständig kommunizieren. Insbesondere Systeme ohne ein Human Interface (HMI) können nicht nur Potentiale kommunizieren, sondern auch Anforderungen. Zum Beispiel kann der Akkumulator seinen Ladungszustand der Leistungsverwaltungseinrichtung kommunizieren und/oder der Akkumulator kann Leistung anfordern - insbesondere ohne ein Zutun eines Fahrers -, wenn beispielsweise ein kritisch niedriger Ladezustand erreicht ist und der Akkumulator sonst Schaden nehmen könnte. Auch ein Ventilator, der ein Leistungsteilnehmer ist, der beispielsweise einen Motorkühlkreislauf kühlen kann, kann bei einer zu hohen Temperatur des Motors Leistung anfordern.The power participants who have no input device can also communicate their respective performance potential data to the power management device via a uniform and / or standardized interface. In other words, the driver cannot determine the power consumption and / or power output of these power participants. The performance participants without an input device can communicate performance potential data and / or performance requirements independently. Systems without a human interface (HMI) in particular can not only communicate potential, but also requirements. For example, the battery can communicate its state of charge to the power management device and / or the battery can request power - in particular without the intervention of a driver - if, for example, a critically low state of charge has been reached and the battery could otherwise be damaged. A fan, which is a power participant that can cool an engine cooling circuit, for example, can request power if the temperature of the engine is too high.

Die Leistungsverwaltungseinrichtung kann durch das Einbeziehen dieser Leistungspotentialdaten beispielsweise Leistungsspitzen der Arbeitsmaschine über eine Speicherentladung abfangen und/oder die Rekuperation der Bremsleistung zur Speicherladung nutzen. Dabei kann die Schnittstelle des Leistungsteilnehmers über das Steuermodul mit der Leistungsverwaltungseinrichtung das Gesamtleistungspotential des Energiespeichers und des Leistungsteilnehmers austauschen. Das heißt, der Energiespeicher und der Leistungsteilnehmer bilden eine Einheit. Beispielsweise kann die mobile Arbeitsmaschine ein hydrostatisches Getriebe mit einem Energiespeicher aufweisen. Der Energiespeicher des Getriebes kann von der Steuerung des hydrostatischen Getriebes verwaltet werden und somit hat die Leistungsverwaltungseinrichtung keine direkte Schnittstelle zu diesem Energiespeicher. Mit anderen Worten kann der Energiespeicher des hydrostatischen Getriebes ein Subsystem von diesem sein. Eine andere Möglichkeit ist es, dass die jeweiligen Einzelleistungspotentiale des Energiespeichers und des Leistungsteilnehmers mit der Leistungsverwaltungseinrichtung ausgetauscht werden. Dabei kann der Energiespeicher beispielsweise über ein Steuermodul oder direkt mit der Leistungsverwaltungseinrichtung kommunizieren. Somit erhält die Leistungsverwaltungseinrichtung die Einzelleistungspotentiale des hydrostatischen Getriebes und des Energiespeichers. Durch die Integration von Leistungsteilnehmern mit einem Energiespeicher kann die Gesamteffizienz der mobilen Arbeitsmaschine erhöht werden, und somit ein Energieverbrauch dieser reduziert werden und/oder die Spitzenleistung der Arbeitsmaschine, das heißt die maximale Leistung der Arbeitsmaschine über einen kurzen Zeitraum, und/oder die maximale Leistung, die über einen längeren Zeitraum genutzt werden kann, erhöht werden.By including this power potential data, the power management device can intercept, for example, power peaks of the working machine by means of a memory discharge and / or use the recuperation of the braking power to charge the memory. The interface of the power user can exchange the total power potential of the energy store and the power user via the control module with the power management device. This means that the energy storage device and the power device form a single unit. For example, the mobile work machine can have a hydrostatic transmission with an energy store. The energy storage of the transmission can be controlled by the hydrostatic transmission are managed and thus the power management device has no direct interface to this energy storage. In other words, the energy store of the hydrostatic transmission can be a subsystem thereof. Another possibility is that the respective individual power potentials of the energy store and the power user are exchanged with the power management device. The energy store can communicate, for example, via a control module or directly with the power management device. The power management device thus receives the individual power potentials of the hydrostatic transmission and the energy store. By integrating power users with an energy storage device, the overall efficiency of the mobile working machine can be increased, and thus energy consumption can be reduced and / or the peak performance of the working machine, i.e. the maximum performance of the working machine over a short period of time, and / or the maximum performance that can be used over a longer period of time can be increased.

Es ist vorzuziehen, dass die Leistungsverwaltungseinrichtung die Leistungsaufnahme und/oder die Leistungsabgabe eines Teils der Leistungsteilnehmer oder aller Leistungsteilnehmer steuert. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Leistungsverwaltungseinrichtung die Arbeitsfunktionen und/oder die Fahrfunktion der Leistungsteilnehmer oder zumindest eines Teiles der Leistungsteilnehmer priorisiert. Mit anderen Worten ist es vorzuziehen, wenn die Leistungsverwaltungseinrichtung ein zentraler Leistungsmanager für zumindest einen Teil der Leistungsteilnehmer und/oder die Leistungsteilnehmer ist. Die Leistungsverwaltungseinrichtung kann beispielsweise eine Arbeitsfunktion und/oder eine Fahrfunktion höher priorisieren als eine andere Arbeitsfunktion und/oder Fahrfunktion, das heißt beispielsweise kann die Fahrfunktion Fahren des Fahrantriebs am höchsten priorisiert werden und somit kann der Fahrantrieb, auch wenn die Gesamtleistungsanforderung der Leistungsteilnehmer größer ist als die Leistungsabgabe des Gesamtsystems, ausreichend Leistung erhalten, um die Fahrfunktion Fahren auszuführen. Um die Priorisierung der jeweiligen Arbeitsfunktionen und/oder der Fahrfunktion festzulegen können beispielsweise verschiedene Arbeitsmodi in der Arbeitsmaschine festgelegt sein. Diese können beispielsweise durch den Fahrer und/oder automatisiert festgelegt werden. Der Fahrer kann beispielsweise durch eine weitere Eingabevorrichtung die Priorisierung festlegen und ändern. Durch die Priorisierung kann die zu einem Zeitpunkt höher priorisierte Arbeitsfunktion oder Fahrfunktion ausgeführt werden. Dies führt zu einer höheren Effizienz und zu einem besseren Gesamtwirkungsgrad der Arbeitsmaschine und dies steigert die Gesamteffizienz der mobilen Arbeitsmaschine.It is preferable that the power management device controls the power consumption and / or the power output of some or all of the power users. Furthermore, it is advantageous if the power management device prioritizes the work functions and / or the driving function of the power users or at least some of the power users. In other words, it is preferable if the performance management device is a central performance manager for at least some of the performance participants and / or the performance participants. The power management device can, for example, prioritize a work function and / or a driving function higher than another work function and / or driving function, that is to say, for example, the driving function driving of the driving drive can be given the highest priority, and thus the driving drive can, even if the total power requirement of the power participants is greater than the power output of the overall system, enough power to carry out the driving function driving. In order to determine the prioritization of the respective work functions and / or the driving function, different work modes can be defined in the work machine, for example. These can be determined, for example, by the driver and / or automatically. The driver can, for example, set and change the prioritization using a further input device. Prioritization enables the work function or driving function to be prioritized at a time. This leads to a higher efficiency and to a better overall efficiency of the work machine and this increases the overall efficiency of the mobile work machine.

Die jeweiligen Leistungsteilnehmer sind vorzugsweise verbunden. Dies kann vorzugsweise eine mechanische Verbindung und/oder eine elektrische Verbindung sein. Die mechanische Verbindung kann beispielsweise die Kurbelwelle sein. Mit anderen Worten können die jeweiligen Leistungsteilnehmer mit der Kurbelwelle verbunden sein. Ist die Kurbelwelle die Verbindung zwischen den Leistungsteilnehmern so treiben die Leistungsteilnehmer die Leistung abgeben, insbesondere der Hauptleistungsgeber, die Kurbelwelle an und die Leistungsteilnehmer, die Leistung verbrauchen und/oder entnehmen, bremsen die Kurbelwelle ab.The respective power participants are preferably connected. This can preferably be a mechanical connection and / or an electrical connection. The mechanical connection can be, for example, the crankshaft. In other words, the respective power participants can be connected to the crankshaft. If the crankshaft is the connection between the power participants, the power participants drive the power, in particular the main power generator, the crankshaft and the power participants who consume and / or take power brake the crankshaft.

Ein Verfahren zur Steuerung einer mobilen Arbeitsmaschine mit der oben beschriebenen Steuerungsstruktur, die zumindest zwei Leistungsteilnehmer, und die Leistungsverwaltungseinrichtung aufweist, wobei die Leistungsteilnehmer ein jeweiliges Steuermodul aufweisen, und die Leistungsteilnehmer über das jeweilige Steuermodul mit der Leistungsverwaltungseinrichtung Leistungsdaten austauschen, kann die folgenden Schritte aufweisen. Zuerst kann das jeweilige Steuermodul des jeweiligen Leistungsteilnehmers eine Leistungsanforderung, die sowohl positiv als auch negativ sein kann, an die Leistungsverwaltungseinrichtung richten. Das heißt ein Leistungsteilnehmer kann sowohl eine Leistungsabgabeanforderung als auch eine Leistungsaufnahmeanforderung stellen. Danach werden die Leistungsanforderungsdaten der Leistungsteilnehmer mit den Leistungspotentialdaten der Leistungsteilnehmer, die ebenfalls sowohl positiv als auch negativ sein können, verglichen. Der Vergleich findet durch die Leistungsverwaltungseinrichtung statt. Die Leistungsverwaltungseinrichtung kann danach die Leistungsaufnahme bzw. -abgabe der Leistungsteilnehmer steuern. Die Leistungsaufnahme durch die Leistungsteilnehmer kann beispielsweise durch eine vorherige Priorisierung der Leistungsteilnehmer, die eine jeweilige Arbeitsfunktion und/oder die Fahrfunktion ausführen, beeinflusst sein. Des Weiteren kann auch die Leistungsabgabe der Leistungsteilnehmer, insbesondere von dem Hauptleistungsgeber, von Faktoren abhängig gemacht werden, beispielsweise des Energieverbrauchs und/oder der Gesamteffizienz und/oder der zur Verfügung stehenden Leistung.A method for controlling a mobile work machine with the control structure described above, which has at least two power users and the power management device, the power users having a respective control module and the power users exchanging power data with the power management device via the respective control module, can have the following steps. First, the respective control module of the respective power user can make a power request, which can be both positive and negative, to the power management device. That is, a service participant can make both a power delivery request and a power consumption request. The performance requirement data of the performance participants are then compared with the performance potential data of the performance participants, which can also be both positive and negative. The comparison takes place through the performance management facility. The power management device can then control the power consumption or output of the power participants. The power consumption by the power participants can be influenced, for example, by prior prioritization of the power participants who perform a respective work function and / or the driving function. Furthermore, the power output of the power participants, in particular of the main power provider, can be made dependent on factors, for example the energy consumption and / or the overall efficiency and / or the power available.

Das Verfahren zur Steuerung von einem jeweiligen Leistungsteilnehmer mit dem Steuermodul, das vorzugsweise eine Regelkette und/oder eine Steuerkette aufweist, die eine Eingabevorrichtung aufweisen kann, kann folgendermaßen beschrieben werden. Zuerst kann über die Eingabevorrichtung ein Zustandsänderungswunsch der mobilen Arbeitsmaschine durch den Fahrer eingegeben werden. Dies kann beispielsweise die Beschleunigung sein, die ein Fahrer durch die Stellung eines Fahrpedals eingeben kann. Die Eingabevorrichtung kann dabei Teil der Eingabevorrichtungsschicht sein. Danach kann ein Sollwert und/oder eine Stellgröße über eine Sollwertgenerierung generiert werden, die Teil der Sollwertgenerierungsschicht ist. Aus der gewünschten Beschleunigung, die der Fahrer durch die Fahrpedalstellung des Fahrpedals eingegeben hat, kann beispielsweise in der Sollwertgenerierungsschicht durch die Sollwertgenerierung ein Drehmomentwunsch ermittelt werden, der die Arbeitsmaschine wie gewünscht beschleunigen kann. Der Sollwert und/oder die Stellgröße können dann durch die Steuerung der Steuerungsschicht in eine Leistungsanforderung umgerechnet werden. Mit anderen Worten wird der Drehmomentwunsch, also der Sollwert und/oder die Stellgröße, in eine Leistung umgerechnet, damit die Arbeitsmaschine die notwendige Beschleunigung oder Geschwindigkeit erreicht. Die Steuerung kann außerdem diese Leistungsanforderung an die Leistungsverwaltungseinrichtung kommunizieren. Gegebenenfalls kann die Steuerung auch beispielsweise eine Priorisierung kommunizieren. Die Steuerung kann danach von der Leistungsverwaltungseinrichtung eine Leistungszuweisung und/oder eine Leistungsbegrenzung erhalten. Falls genug Leistung vorhanden ist und/oder beispielsweise der Fahrantrieb in diesem Fall am höchsten oder hoch priorisiert ist, kann beispielsweise der Leistungsanforderung der Steuerung entsprochen werden und somit kann die gewünschte Beschleunigung erreicht werden. Ist der Fahrantrieb nicht priorisiert und/oder das Leistungsabgabepotential des Gesamtsystems nicht ausreichend, so kann dem Beschleunigungswunsch nicht entsprochen werden und dem Beschleunigungswunsch des Fahrers kann nicht stattgegeben werden. Im nächsten Schritt kann die Regelungsvorrichtung des Steuermoduls den Leistungsteilnehmer, in diesem Beispiel den Fahrantrieb, entsprechend der Leistungszuweisung der Leistungsverwaltungseinrichtung steuern.The method for controlling a respective power user with the control module, which preferably has a control chain and / or a control chain, which can have an input device, can be described as follows. First, the driver can input a change in state of the mobile work machine via the input device. This can be, for example, the acceleration that a driver can enter through the position of an accelerator pedal. The input device can be part of the input device layer. After that, a Setpoint and / or a manipulated variable are generated via a setpoint generation that is part of the setpoint generation layer. From the desired acceleration, which the driver has entered due to the accelerator pedal position of the accelerator pedal, a desired torque can be determined in the target value generation layer by the target value generation, which can accelerate the machine as desired. The setpoint and / or the manipulated variable can then be converted into a power requirement by the control of the control layer. In other words, the torque request, that is to say the setpoint and / or the manipulated variable, is converted into an output so that the working machine achieves the necessary acceleration or speed. The controller can also communicate this performance request to the performance management facility. If necessary, the controller can also communicate a prioritization, for example. The controller can then receive a service allocation and / or a service limit from the service management device. If there is enough power and / or, for example, the traction drive is the highest or highest priority in this case, the power requirement of the controller can be met, for example, and the desired acceleration can thus be achieved. If the travel drive is not prioritized and / or the power output potential of the overall system is insufficient, the acceleration request cannot be met and the driver's acceleration request cannot be granted. In the next step, the control device of the control module can control the power user, in this example the travel drive, in accordance with the power allocation of the power management device.

FigurenlisteFigure list

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematisch dargestellte Kurbelwelle mit einem Hauptleistungsgeber und Leistungsteilnehmern gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer Steuerungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3a ein Diagramm einer Leistungsanforderung eines Leistungsteilnehmers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3b eine Leistungsabgabe eines Leistungsteilnehmers über der Zeit gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3c eine Drehzahl einer Kurbelwelle über der Zeit gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
4 ein Ablaufdiagramm, der Leistungszuweisung der Leistungsteilnehmer durch die Leistungsverwaltungseinrichtung und der Bestimmung der Drehzahl der Kurbelwelle.

Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. Show it:

1 2 shows a schematically illustrated crankshaft with a main power generator and power participants according to an exemplary embodiment,
2nd 1 shows a schematic representation of a control structure according to an exemplary embodiment,
3a 1 shows a diagram of a performance requirement of a performance participant according to an exemplary embodiment,
3b a power output of a power user over time according to an embodiment,
3c a speed of a crankshaft over time according to an embodiment, and
4th a flowchart, the power allocation of the power participants by the power management device and the determination of the speed of the crankshaft.

1 zeigt ein Teilstück einer Kurbelwelle 1, die bei Betrieb einer Arbeitsmaschine rotiert. Die Kurbelwelle 1 wird von einem Leistungsteilnehmer, der insbesondere ein Hauptleistungsgeber ist, angetrieben, der beispielsweise ein Motor 2 sein kann. Mit anderen Worten ist eine Leistung 4, die der Motor 2 auf die Kurbelwelle 1 aufbringt hauptsächlich positiv, sie kann jedoch auch negativ sein. Mit der Kurbelwelle 1 sind außerdem andere Leistungsteilnehmer verbunden. Die Leistungsteilnehmer können beispielsweise ein Fahrantrieb 6 und eine Arbeitshydraulik 8 sein. Diese bremsen die Kurbelwelle 1 hauptsächlich ab, das heißt eine Leistung, die der Fahrantrieb 6 und die Arbeitshydraulik 8 jeweils auf die Kurbelwelle 1 ausüben, ist hauptsächlich negativ, das heißt eine Bremsleistung 10, sie kann aber auch in kurzen Zeiträumen positiv sein. Alternativ oder zusätzlich kann mit der Kurbelwelle 1 beispielsweise ein Elektromotor 12 verbunden sein. Dieser kann gleichermaßen die Kurbelwelle 1 sowohl mit einer negativen Leistung oder Bremsleistung 10 als auch mit einer positiven Leistung 4 beaufschlagen und somit die Kurbelwelle 1 entweder antreiben oder abbremsen. Des Weiteren kann der Elektromotor 12 mit einem Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie 14, verbunden sein. Diese kann elektrische Energie speichern und somit kann der Elektromotor 12 als Generator die Batterie 14 entweder mit Leistung speisen und/oder die Batterie 14 kann den Elektromotor 12 mit elektrischer Leistung speisen. 1 shows a section of a crankshaft 1 which rotates when operating a work machine. The crankshaft 1 is driven by a power participant, which is in particular a main power generator, for example a motor 2nd can be. In other words, it is an achievement 4th who the engine 2nd on the crankshaft 1 is mainly positive, but it can also be negative. With the crankshaft 1 other service participants are also connected. The power participants can, for example, a traction drive 6 and working hydraulics 8th his. These brake the crankshaft 1 mainly from, that is, a performance that the drive 6 and the working hydraulics 8th each on the crankshaft 1 exercise is mainly negative, that is braking performance 10th , but it can also be positive in short periods of time. Alternatively or additionally you can use the crankshaft 1 for example an electric motor 12th be connected. This can equally be the crankshaft 1 both with a negative power or braking power 10th with a positive performance as well 4th act and thus the crankshaft 1 either drive or brake. Furthermore, the electric motor 12th with an energy store, for example a battery 14 , be connected. This can store electrical energy and thus the electric motor 12th the battery as a generator 14 either power and / or the battery 14 can the electric motor 12th dine with electrical power.

2 ist ein Schaubild einer Steuerungsstruktur 16, die verschiedene Schichten oder Ebenen aufweist. Die Steuerungsstruktur 16 weist beispielsweise eine Eingabevorrichtungsschicht 18 oder eine Eingabevorrichtungsebene oder eine Human Machine Interface-Ebene auf. Diese hat verschiedene Eingabevorrichtungen oder Human Machine Interfaces von verschiedenen Steuermodulen. Beispielsweise hat die Eingabevorrichtungsschicht 18 eine Drehzahleingabevorrichtung 20 oder Human Machine Interface Engine eines Steuermoduls 21, das ein Engine Control System sein kann. Des Weiteren ein Fahrpedal 22 oder Human Machine Interface Drive eines Steuermoduls 23, das ein Drive Control System sein kann, sowie eine Arbeitshydraulikeingabevorrichtung 24 oder Human Machine Interface Work eines Steuermoduls 25, das ein Implement Control System sein kann. Durch diese kann ein Fahrer der Arbeitsmaschine diese lenken und steuern und verschiedene Arbeitsfunktionen damit ausführen. Mit der Drehzahleingabevorrichtung 20 kann der Fahrer beispielsweise eine bestimmte Drehzahl, also eine Drehzahlanforderung, vorgeben. Mit dem Fahrpedal 22 kann der Fahrer beispielsweise eine Beschleunigung und/oder eine Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine bestimmen. Durch die Arbeitshydraulikeingabevorrichtung 24 kann der Fahrer beispielsweise eine Arbeitshydraulik steuern, beispielsweise die Bewegung einer Baggerschaufel. 2nd is a diagram of a control structure 16 that has different layers or levels. The control structure 16 has, for example, an input device layer 18th or an input device level or a human machine interface level. This has different input devices or human machine interfaces from different control modules. For example, the input device layer 18th a speed input device 20th or human machine interface engine of a control module 21 which can be an engine control system. Furthermore an accelerator pedal 22 or Human Machine Interface Drive of a control module 23 which can be a drive control system, as well as a working hydraulic input device 24th or human machine interface work of a control module 25th which can be an implement control system. This enables a driver of the work machine to steer and control it and to perform various work functions with it. With the speed input device 20th For example, the driver can specify a certain speed, that is, a speed requirement. With the accelerator pedal 22 the driver can, for example, accelerate and / or determine a speed of the working machine. Through the working hydraulic input device 24th For example, the driver can control working hydraulics, for example the movement of an excavator bucket.

Die Daten der Eingabevorrichtungsschicht 18 werden teilweise an eine Sollwertgenerierungsschicht 26 oder Vehicle Layer weitergegeben. In einer Regelungskette 28 des Steuermoduls 23 für einen Fahrantrieb werden die Daten, die durch das Fahrpedal 22 eingegeben wurden, an eine Drehmomentanforderungsrechner 30 oder Target Torque Planner oder eine Sollwertgenerierung für den Fahrantrieb weitergegeben, der aus den Daten des Fahrpedals 22 eine Drehmomentanforderung berechnet. Auch die Daten der Arbeitshydraulikeingabevorrichtung 24 können in die Sollwertgenerierungsschicht 26 weitergegeben werden. Im Falle einer Regelkette 32 des Steuermoduls 25, die die Arbeitshydraulik steuert, werden Arbeitshydraulikeingabedaten der Arbeitshydraulikeingabevorrichtung 24 an einen Kraftanforderungsrechner 34 oder Target Motion Planner oder eine Sollwertgenerierung für die Arbeitshydraulik weitergegeben, der aus den Arbeitshydraulikeingabedaten die Kraft, die zur Bewegung gebraucht wird, berechnen kann. Die Daten der Drehzahleingabevorrichtung 20 können direkt an eine Steuerungsschicht 36 weitergegeben werden, denn eine Berechnung des Sollwerts und/oder der Stellgröße ist nicht notwendig in einer Regelkette 38 des Steuermoduls 21, da die Drehzahlanforderung der Drehzahleingabevorrichtung 20 eine eindeutige Drehzahl beinhaltet. Die Daten der Drehzahleingabevorrichtung 20 können direkt an eine Motorsteuerung 40 oder einen Diesel Engine Manager der Steuerungsschicht 36 weitergegeben werden, wenn der Hauptleistungsgeber beispielsweise ein Dieselmotor ist. Liegt eine Drehzahlanforderung vor, das heißt der Fahrer hat durch die Drehzahleingabevorrichtung 20 eine Drehzahl vorgegeben, so kann die Motorsteuerung 40 die Drehzahl entsprechend einstellen. Die Motorsteuerung 40, der Kraftanforderungsrechner 34, und der Drehmomentanforderungsrechner 30 sind mit einer oder jeweils einer Anzeige 42 verbunden, die dem Fahrer beispielsweise die aktuelle Motordrehzahl anzeigt. Der Drehmomentanforderungsrechner 30 der Regelungskette 28 und der Kraftanforderungsrechner 34 der Regelungskette 32 geben jeweils ihre Daten an eine jeweilige Steuerung 44 und 46 weiter. Die Steuerung 44 der Regelkette 28 kann auch eine Transmission Control sein.The input device layer data 18th are partially sent to a setpoint generation layer 26 or vehicle layer passed. In a regulatory chain 28 of the control module 23 For a traction drive, the data is generated by the accelerator pedal 22 were entered to a torque request calculator 30th or Target Torque Planner or a setpoint generation for the traction drive, which is based on the accelerator pedal data 22 calculates a torque request. Also the data of the working hydraulic input device 24th can in the setpoint generation layer 26 be passed on. In the case of a rule chain 32 of the control module 25th that controls the working hydraulics becomes working hydraulics input data of the working hydraulics input device 24th to a force requirement calculator 34 or Target Motion Planner or a setpoint generation for the working hydraulics, which can calculate the force required for the movement from the working hydraulic input data. The speed input device data 20th can go directly to a control layer 36 be passed on, because a calculation of the setpoint and / or the manipulated variable is not necessary in a control chain 38 of the control module 21 , because the speed requirement of the speed input device 20th includes a clear speed. The speed input device data 20th can directly to an engine control 40 or a control layer diesel engine manager 36 be passed on if the main power generator is, for example, a diesel engine. If there is a speed request, that is to say the driver has the speed input device 20th a motor speed can be specified 40 adjust the speed accordingly. The engine control 40 , the force requirement calculator 34 , and the torque request calculator 30th are with one or one ad each 42 connected, which shows the driver the current engine speed, for example. The torque requirement calculator 30th the regulatory chain 28 and the force requirement calculator 34 the regulatory chain 32 pass their data on to a respective controller 44 and 46 further. The control 44 the rule chain 28 can also be a transmission control.

Die jeweiligen Steuerungen 44, 46 und die Motorsteuerung 40 der Steuerungsschicht 36 sind jeweils über eine jeweilige einheitliche und/oder normierte Schnittstelle 47 in Verbindung mit einer Leistungsverwaltungseinrichtung 48. Die Motorsteuerung 40 der Regelkette 38 kommuniziert an die Leistungsverwaltungseinrichtung 48 ein Leistungsabgabepotential des Leistungsteilnehmers, der insbesondere der Hauptleistungsgeber ist. Die Steuerung 44, 46 kommunizieren der Leistungsverwaltungseinrichtung 48 Leistungsanforderungsdaten. Die Leistungsverwaltungseinrichtung 48 gleicht die Leistungsabgabepotentialdaten des Motors mit den Gesamtleistungsanforderungsdaten der Steuerungen 44, 46 ab und weist jeweilige Leistungen den jeweiligen Steuerungen 44 und 46 zu und gibt der Motorsteuerung 40, eine Leistungsabgabe vor, wenn keine Drehzahlanforderung vorliegt. Mit anderen Worten werden die Vorgaben der Sollwertgenerierungsschicht 26 in der Steuerungsschicht 36 entsprechend den Vorgaben der Leistungsverwaltungseinrichtung 48 angepasst, damit sie weitergeben werden können.The respective controls 44 , 46 and the engine control 40 the control layer 36 are each via a respective uniform and / or standardized interface 47 in connection with a performance management facility 48 . The engine control 40 the rule chain 38 communicates with the service management facility 48 a power output potential of the power user, which is in particular the main power provider. The control 44 , 46 communicate with the service administration facility 48 Performance request data. The performance management facility 48 matches the power output potential data of the engine with the total power requirement data of the controls 44 , 46 and assigns the respective services to the respective controls 44 and 46 to and gives the engine control 40 , a power output if there is no speed requirement. In other words, the specifications of the setpoint generation layer 26 in the control layer 36 according to the specifications of the performance management institution 48 adjusted so that they can be passed on.

Die Leistungsdaten aus der Steuerungsschicht 36 werden an eine Regelungsvorrichtungsschicht 50 weitergegeben. Die Motorsteuerung 40 gibt ein Motorsteuerungsbefehl an ein Motorsteuergerät 52 oder an eine ECU (Engine Control Unit) weiter, das einen Motor steuert und ein Teil der Regelungsvorrichtungsschicht 50 ist. Mit anderen Worten stellt das Motorsteuergerät 52 eine geforderte Drehzahl an dem Motor ein, falls eine Drehzahlforderung vorliegt, oder das Motorsteuergerät steuert den Motor entsprechend der Leistungsdaten der Leistungsverwaltungseinrichtung. Die Steuerung 44 gibt die Leistungsdaten an eine Hydraulikmotorsteuerung 54 oder Motor Control, die die Leistungsaufnahme eines Hydraulikmotors steuern kann, und an eine Pumpensteuerung 56 oder Pump Control, die die Leistungsaufnahme einer Pumpe steuern kann. Die Hydraulikmotorsteuerung 54 und die Pumpensteuerung 56 regeln die Leistungsaufnahme, die eine Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine bestimmt. Die Steuerung 46 gibt die Leistungsdaten einer Pumpensteuerung 58 oder Pump Control weiter, die die Leistungsaufnahme einer Pumpe der Arbeitshydraulik steuert, und einer Ventilsteuerung 60 oder Valve Control, die die Ventilstellung steuern kann. Mit anderen Worten regeln die Pumpensteuerung 58 und die Ventilsteuerung 60 die Leistungsaufnahme der Arbeitshydraulik. Die Hydraulikmotorsteuerung 54, die Pumpensteuerung 56, die Pumpensteuerung 58 und die Ventilsteuerung 60 sind ein Teil der Regelungsvorrichtungsschicht 50.The performance data from the control layer 36 are going to a control device layer 50 passed on. The engine control 40 issues an engine control command to an engine control unit 52 or to an ECU (Engine Control Unit) that controls an engine and is part of the control device layer 50 is. In other words, the engine control unit 52 a required speed at the engine if there is a speed requirement, or the engine control unit controls the engine according to the performance data of the power management device. The control 44 gives the performance data to a hydraulic motor control 54 or Motor Control, which can control the power consumption of a hydraulic motor, and to a pump control 56 or Pump Control, which can control the power consumption of a pump. The hydraulic motor control 54 and the pump control 56 regulate the power consumption, which determines an acceleration and / or speed of the working machine. The control 46 gives the performance data of a pump control 58 or Pump Control, which controls the power consumption of a pump of the working hydraulics and a valve control 60 or Valve Control, which can control the valve position. In other words, control the pump control 58 and the valve control 60 the power consumption of the working hydraulics. The hydraulic motor control 54 who have favourited Pump Control 56 who have favourited Pump Control 58 and the valve control 60 are part of the control device layer 50 .

3a zeigt ein Diagramm 62, dass die Leistungsanforderung LF eines Leistungsteilnehmers beispielhaft über der Zeit t darstellt, das heißt die Leistungsanforderung, die beispielsweise die Steuerung 44 der Regelkette 28 an die Leistungsverwaltungseinrichtung 48 kommuniziert. Das Diagramm 62 zeigt drei verschiedene Leistungsanforderungen. Die statische Leistungsanforderung 64 verändert sich nicht über der Zeit, sie kann jedoch einstellbar und/oder veränderbar sein. Dies kann eine Leistung sein, die beispielsweise zur Lenkung benötigt wird, und deshalb als Leistungsreserve vorrätig und/oder im System anliegen kann. Eine dynamische Leistungsanforderung 66 wird zum Zeitpunkt T₀ angefordert. T₀ kann beispielsweise ein Zeitpunkt sein in dem eine Arbeitsfunktion eingeschaltet wird. Beispielsweise kann zum Zeitpunkt T₀ der Fahrantrieb beginnen das Fahrzeug nach vorne zu beschleunigen, das heißt ein Fahrer kann das Fahrpedal 22 betätigen, und um flexibel zu reagieren, kann die dynamische Leistungsanforderung 66 vorliegen. Diese steigt zum Zeitpunkt T₀ sehr stark an, da sie eine zukünftige steigende Leistungsanforderung 68 voraussieht. Eine Leistungsanforderung 68 kann ein Geschwindigkeitswunsch des Fahrers, das heißt die Stellung des Fahrpedals 22 beschreiben. Ist ein Maximum der Leistungsanforderung 68 oder eine Sollgeschwindigkeit erreicht, so kann die dynamische Leistungsanforderung 66 gegen 0 gehen, da zu diesem Beispiel eine gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist und es zu diesem Zeitpunkt nicht notwendig ist, beispielsweise einen Motor auf eine erhöhte Belastung vorzubereiten und/oder die Leistungsbereitsteller dann den Leistungsbedarf decken. Während die dynamische Leistungsanforderung absinkt durch Erreichen eines gewünschten Betriebspunkts, muss oder kann entsprechend die „normale“ Leistungsanforderung gegensätzlich dazu erhöht werden. Die Leistungsanforderung 68 kann sowohl positiv als auch negativ sein. Beispielsweise kann der Fahrer durch das Fahrpedal 22 einen Verzögerungswunsch, also eine positive Leistungsanforderung 68, also eine Leistungsabgabeanforderung, fordern, dies ist beispielhaft zum Zeitpunkt T₁ dargestellt. Mit dem Beginn der Verzögerung zum Zeitpunkt T₁ kann beispielsweise auch die dynamische Leistungsanforderung 66 positiv werden, da nun beispielsweise das Gesamtsystem auf eine erhöhte Leistungsaufnahme vorzubereiten ist. Zu dem Zeitpunkt T₂ , der in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise einen Beschleunigungswunsch durch das Fahrpedal 22 anzeigt, also eine negative Leistungsanforderung 68, kann die dynamische Leistungsanforderung 66 wieder anliegen. Die statische Leistungsanforderung 64 kann sowohl positiv als auch negativ sein. Des Weiteren sind in dem Diagramm ein unteres Leistungslimit 70 und ein oberes Leistungslimit 72 eingetragen. Das obere Leistungslimit 72 stellt eine Begrenzung der maximalen Leistung dar, die der Leistungsteilnehmer zurückspeisen darf, dies kann sowohl positiv als auch negativ sein. Ist das obere Leistungslimit negativ, darf der Leistungsteilnehmer nicht nur keine Leistung zurückspeisen, sondern muss Leistung verbrauchen. Das untere Leistungslimit 70, das ebenfalls positiv oder negativ sein kann, stellt die minimale Leistung dar, also die Leistung die der Leistungsteilnehmer maximal verbrauchen darf. Ist das untere Leistungslimit positiv, darf der Leistungsteilnehmer nicht nur keine Leistung verbrauchen, sondern muss Leistung zurückspeisen. Dadurch, dass auch beide Limits dasselbe Vorzeichen haben können, kann eine Komponente durch die Leistungsverwaltungseinrichtung in einen Betriebsbereich gezwungen werden, das heißt dazu gezwungen werden Leistung aufzunehmen oder Leistung abzugeben. Die dynamische Leistungsanfrage ist für eine Vorsteuerung gedacht, um dynamischer agieren zu können. 3a shows a diagram 62 that the performance requirement LF of a service participant over time, for example t represents, that is, the power requirement, for example, the controller 44 the rule chain 28 to the performance management institution 48 communicates. The diagram 62 shows three different performance requirements. The static performance requirement 64 does not change over time, but it can be adjustable and / or changeable. This can be a power that is required for steering, for example, and therefore available as a power reserve and / or in System. A dynamic performance requirement 66 will at the time T ₀ requested. T ₀ can be, for example, a time at which a work function is switched on. For example, at the time T ₀ the traction drive begin to accelerate the vehicle forward, which means a driver can use the accelerator pedal 22 actuate, and to react flexibly, the dynamic performance requirement 66 available. This increases at the time T ₀ very strongly as it has a future increasing performance requirement 68 anticipates. A performance requirement 68 can be a speed request of the driver, that is, the position of the accelerator pedal 22 describe. Is a maximum of the performance requirement 68 or a target speed is reached, the dynamic performance requirement 66 go towards 0, because in this example a desired speed has been reached and it is not necessary at this point in time, for example, to prepare an engine for an increased load and / or the service providers then cover the power requirement. While the dynamic power requirement decreases when a desired operating point is reached, the “normal” power requirement must or can be increased accordingly. The performance requirement 68 can be both positive and negative. For example, the driver can use the accelerator pedal 22 a delay request, i.e. a positive performance request 68 , that is, a requirement to submit a service, this is exemplary at the time T ₁ shown. With the beginning of the delay at the time T ₁ can for example also the dynamic performance requirement 66 become positive because now, for example, the entire system has to be prepared for increased power consumption. At the time T ₂ , which in this embodiment, for example, an acceleration request by the accelerator pedal 22 indicates a negative performance requirement 68 , the dynamic performance requirement 66 again. The static performance requirement 64 can be both positive and negative. Furthermore, there is a lower performance limit in the diagram 70 and an upper performance limit 72 registered. The upper power limit 72 represents a limitation of the maximum power that the power user can feed back, this can be both positive and negative. If the upper power limit is negative, the service participant must not only feed back no power, but must consume power. The lower power limit 70 , which can also be positive or negative, represents the minimum power, i.e. the power that the power user may consume as a maximum. If the lower power limit is positive, the service participant must not only consume no power, but must feed back power. Because both limits can also have the same sign, a component can be forced into an operating area by the power management device, that is to say forced to take up power or to deliver power. The dynamic performance request is intended for feedforward control in order to be able to act more dynamically.

3b ist ein Diagramm 74 dass eine Leistungsaufnahme/Leistungsabgabe LA eines Leistungsteilnehmers, der insbesondere ein Hauptleistungsgeber ist, über der Zeit t beschreibt. Dies ist ein Leistungsteilnehmer, der sowohl Leistung abgeben kann, als auch Leistung aufnehmen kann, mit anderen Worten hat der Leistungsteilnehmer sowohl ein Leistungsaufnahme-, als auch ein Leistungsabgabepotential. Die Leistungsaufnahme und Leistungsabgabe kann beispielsweise von der Leistungsverwaltungseinrichtung 48 über die Motorsteuerung 40 und das Motorsteuergerät 52 gesteuert werden. Bis Zeitpunkt T₀ ist eine Leistungsabgabe 76 positiv, das heißt der Leistungsteilnehmer gibt Leistung an beispielsweise eine Kurbelwelle ab und beschleunigt sie. Eine obere Linie im Diagramm 74 beschreibt das Leistungsabgabepotential 78, das heißt sie beschreibt die maximale Leistung, die der Leistungsteilnehmer abgeben kann. Ist der Leistungsteilnehmer beispielsweise ein Elektromotor mit einem Energiespeicher so kann das Leistungsabgabepotential 78 beispielsweise anzeigen wie viel Energie und/oder Leistung der Energiespeicher abgeben kann. Eine untere Linie im Diagramm 74 stellt dar, wieviel Leistung der Leistungsgeber maximal aufnehmen kann, also wie viel Energie und/oder Leistung der Energiespeicher noch aufnehmen kann, bis er voll ist und beschreibt somit das Leistungsaufnahmepotential 82 des Leistungsteilnehmers. Zum Zeitpunkt T₀ kann beispielsweise der Fahrantrieb beginnen Leistung abzugeben, das heißt, der Leistungsteilnehmer kann Leistung aufnehmen und die Leistungsabgabe 76 wird negativ. Gleichzeitig steigt das Leistungsabgabepotential 78 an, denn der Energiespeicher wird geladen. Das Leistungsaufnahmepotential 82 sinkt gleichzeitig ab. 3b is a diagram 74 that a power consumption / power output LA of a service participant, who is in particular a main service provider, over time t describes. This is a power participant who can both output and absorb power, in other words, the power subscriber has both a power consumption and a power output potential. The power consumption and power output can, for example, from the power management facility 48 via the engine control 40 and the engine control unit 52 to be controlled. See you T ₀ is a performance fee 76 positive, that is, the power participant delivers power to, for example, a crankshaft and accelerates it. An upper line in the diagram 74 describes the output potential 78 , that is, it describes the maximum power that the power participant can deliver. If the power participant is, for example, an electric motor with an energy store, the power output potential can 78 For example, display how much energy and / or power the energy store can deliver. A bottom line in the diagram 74 represents how much power the power generator can consume, that is, how much energy and / or power the energy store can still consume until it is full, and thus describes the power consumption potential 82 of the service participant. At the time T ₀ For example, the traction drive can start to deliver power, that is, the power user can take up power and the power output 76 becomes negative. At the same time, the power output potential increases 78 on, because the energy storage is being charged. The power consumption potential 82 sinks at the same time.

Das Diagramm 86 der 3c stellt beispielhaft eine Drehzahl n einer Kurbelwelle über der Zeit t dar. Des Weiteren sind Linien in das Diagramm 86 eingebracht. Die gestrichelten Linien sind eine untere Drehzahlbegrenzung 90 eines ersten Leistungsteilnehmers und eine obere Drehzahlbegrenzung 92 des ersten Leistungsteilnehmers. Des Weiteren stellen die nicht gestrichelten, also durchgehenden Linien eine untere Drehzahlbegrenzung 94 und eine obere Drehzahlbegrenzung 96 eines zweiten Leistungsteilnehmers dar. Eine Drehzahl 88 der Kurbelwelle ist bis zum Zeitpunkt T₀ in einem Bereich zwischen der unteren Drehzahlbegrenzung 90 und der oberen Drehzahlbegrenzung 92 des ersten Leistungsteilnehmers, zum Beispiel ist bis zu dem Zeitpunkt T₀ nur der erste Leistungsteilnehmer angeschaltet. Zum Zeitpunkt T₀ wird der zweite Leistungsteilnehmer eingeschaltet und die Drehzahl 88 ist in einem Drehzahlbereich, der sich sowohl zwischen der unteren Drehzahlbegrenzung 90 und der oberen Drehzahlbegrenzung 92 des ersten Leistungsteilnehmers, als auch zwischen der unteren Drehzahlbegrenzung 94 und der oberen Drehzahlbegrenzung 96 des zweiten Leistungsteilnehmers befindet. Zum Zeitpunkt T₁ wird der erste Leistungsteilnehmer ausgeschaltet und somit kann die Drehzahl 88 der Kurbelwelle auf einen Bereich ansteigen, der oberhalb der oberen Drehzahlbegrenzung 92 des ersten Leistungsteilnehmers ist. Mit anderen Worten wird die Drehzahl 88 der Kurbelwelle derart gesteuert, so dass möglichst die untere Drehzahlbegrenzung 90, 94, als auch die obere Drehzahlbegrenzung 92, 96 eines jeweiligen Leistungsteilnehmers nicht unter oder überschritten wird. Sollte es hierbei zu nicht erfüllbaren Konflikten kommen, sind Prioritäten für die Komponenten festzulegen.The diagram 86 of the 3c provides an example of a speed n a crankshaft over time t There are also lines in the diagram 86 brought in. The dashed lines are a lower speed limit 90 of a first power participant and an upper speed limit 92 of the first service participant. Furthermore, the non-dashed, i.e. continuous lines, represent a lower speed limit 94 and an upper speed limit 96 of a second power participant. A speed 88 the crankshaft is up to date T ₀ in a range between the lower speed limit 90 and the upper speed limit 92 of the first service participant, for example, up to the point in time T ₀ only the first power participant switched on. At the time T ₀ becomes the second service participant turned on and the speed 88 is in a speed range that is between the lower speed limit 90 and the upper speed limit 92 of the first power participant, as well as between the lower speed limit 94 and the upper speed limit 96 of the second service participant. At the time T ₁ the first power participant is switched off and thus the speed 88 the crankshaft rise to a range that is above the upper speed limit 92 of the first service participant. In other words, the speed 88 the crankshaft is controlled in such a way that the lower speed limit is possible 90 , 94 , as well as the upper speed limit 92 , 96 of a respective service participant is not under or exceeded. If there are conflicts that cannot be fulfilled, priorities for the components must be defined.

In 4 ist ein Ablaufdiagramm 98 gegeben, das beschreibt, wie die Leistungsverwaltungseinrichtung 48, aus 2, die Drehzahl der Kurbelwelle 1, s. 1, bestimmt und steuert hinsichtlich der Leistungsanforderungen und Leistungspotentiale der Leistungsteilnehmer und den Drehzahlanforderungen der Leistungsteilnehmer. Zuerst kommunizieren zwei Leistungsteilnehmer, beispielsweise der Fahrantrieb 6 der 1 und die Arbeitshydraulik 8 der 1, jeweils eine Leistungsanforderung LF, die sowohl positiv als auch negativ sein kann. In Schritt 100 werden dann die Leistungsanforderungen LF addiert zu einer Gesamtleistungsanforderung GLF.In 4th is a flow chart 98 given that describes how the performance management facility 48 , out 2nd , the speed of the crankshaft 1 , s. 1 , determines and controls with regard to the performance requirements and performance potential of the performance participants and the speed requirements of the performance participants. First, two power participants communicate, for example the drive system 6 of the 1 and the working hydraulics 8th of the 1 , one performance requirement each LF that can be both positive and negative. In step 100 then become the performance requirements LF added to an overall performance requirement GLF .

Gleichzeitig kommunizieren Hauptleistungsgeber, in diesem Ausführungsbeispiel zwei, beispielsweise der Motor 2 und der Elektromotor 12 der 1, ein jeweiliges Leistungspotential bei der aktuellen Drehzahl der Leistungsverwaltungseinrichtung 48, wobei beide jeweils einen unteren und einen oberen Wert kommunizieren. Mit anderen Worten kommunizieren beide Hauptleistungsgeber 2, 12 ein Leistungsabgabepotential +LP und ein Leistungsaufnahmepotential -LP. Diese Leistungspotentiale +LP, -LP sind kein Wertebereich, sondern ein jeweiliger Leistungspotentialwert bei der aktuellen Drehzahl. In Schritt 102 wird die Summe gebildet wieviel Leistung die Hauptleistungsgeber 2, 12 zusammen aufnehmen und abgeben können. Das heißt es wird ein Gesamtleistungsaufnahmepotential -GLP und ein Gesamtleistungsabgabepotential +GLP gebildet.At the same time, main power transmitters, in this exemplary embodiment two, communicate, for example the motor 2nd and the electric motor 12th of the 1 , a respective performance potential at the current speed of the performance management device 48 , both of which communicate a lower and an upper value. In other words, both major providers communicate 2nd , 12th a potential output + LP and a power consumption potential -LP . This performance potential + LP , -LP are not a range of values, but a respective performance potential value at the current speed. In step 102 the sum is formed how much power the main power providers 2nd , 12th can record and deliver together. That means it becomes a total power consumption potential -GLP and a total power delivery potential + GLP educated.

In Schritt 104 werden die Gesamtleistungsanforderung GLF mit den Gesamtleistungspotentialen +GLP, -GLP verglichen und die Leistung wird aufgeteilt, das heißt die Leistungsaufnahme der verschiedenen Leistungsteilnehmer 6, 8 wird entsprechend der Gesamtleistungspotentialen +GLP, -GLP zu diesem Zeitpunkt limitiert. Zusätzlich kann die Limitierung der einzelnen Leistungsteilnehmer 6, 8 auch abhängig von einer Priorisierung sein.In step 104 become the total performance requirement GLF with the overall performance potential + GLP , -GLP compared and the power is divided, i.e. the power consumption of the various power participants 6 , 8th will correspond to the overall performance potential + GLP , -GLP limited at this time. In addition, the limitation of the individual service participants 6 , 8th also be dependent on prioritization.

Zusätzlich kommunizieren die Hauptleistungsgeber 2, 12 ihre Leistungspotentiale abhängig von der Drehzahl an die Leistungsverwaltungseinrichtung 48. Mit anderen Worten senden sie eine jeweilige Kennlinie an die Leistungsverwaltungseinrichtung 48, die beschreibt bei welcher jeweiligen Drehzahl sie ein jeweiliges Leistungsaufnahmepotential und ein jeweiliges Leistungsabgabepotential aufweisen. Sie kommunizieren also eine jeweilige Kennlinie K_+LP , die die Abhängigkeit des Leistungsabgabepotentials von der Drehzahl beschreibt, und eine jeweilige Kennlinie
K_-LP , die die Abhängigkeit des Leistungsaufnahmepotential von der Drehzahl beschreibt.The main service providers also communicate 2nd , 12th their performance potentials depending on the speed to the power management facility 48 . In other words, they send a respective characteristic to the power management facility 48 , which describes at which particular speed they have a respective power consumption potential and a respective power output potential. So you communicate a respective characteristic K _{+ LP} , which describes the dependency of the power output potential on the speed, and a respective characteristic curve
K _-LP , which describes the dependence of the power consumption potential on the speed.

In Schritt 106 wird aus diesen jeweiligen Kennlinien der jeweiligen Hauptleistungsgeber 2, 12 zwei Kennlinien K_+GLP , K_-GLP gebildet, wobei die Kennlinie K_+GLP , das Gesamtleistungsabgabepotential der Hauptleistungsgeber 2, 12 zusammen in Abhängigkeit der Drehzahl beschreibt. Entsprechend beschreibt die Kennlinie K_-GLP das Gesamtleistungsaufnahmepotential der Hauptleistungsgeber 2, 12.In step 106 becomes the respective main service provider from these respective characteristics 2nd , 12th two characteristics K _{+ GLP} , K _-GLP formed, the characteristic K _{+ GLP} , the total power output potential of the main power providers 2nd , 12th together depending on the speed. The characteristic describes accordingly K _-GLP the total power consumption potential of the main power providers 2nd , 12th .

Außerdem werden von den Leistungsteilnehmern 6, 8 jeweilige statische Leistungsanforderungen sLF und dynamische Leistungsanforderungen dLF an die Leistungsverwaltungseinrichtung 48 kommuniziert. Die jeweiligen statischen Leistungsanforderungen sLF werden im Schritt 108 zu einer gesamten statischen Leistungsanforderung GsLF summiert oder einer maximalen statischen Leistungsanforderung MsLF zusammengerechnet. Die dynamischen Leistungsanforderungen LG der jeweiligen Leistungsteilnehmer 6, 8 werden in Schritt 110 entsprechend in eine gesamte dynamische Leistungsanforderung GdLF oder einer maximalen dynamischen Leistungsanforderung MdLF berechnet.In addition, by the service participants 6 , 8th respective static performance requirements sLF and dynamic performance requirements dLF to the performance management institution 48 communicates. The respective static performance requirements sLF be in step 108 to an overall static performance requirement GsLF summed up or added up to a maximum static power requirement MsLF. The dynamic performance requirements LG of the respective service participants 6 , 8th are in step 110 accordingly in an overall dynamic performance requirement GdLF or a maximum dynamic performance requirement MdLF is calculated.

In Schritt 112 wird unter Berücksichtigung der Gesamtleistungsanforderung GLF der Leistungsteilnehmer 6, 8, der Kennlinien K_+GLP , K_-GLP , die die Gesamtleistungspotentiale über der Drehzahl der Hauptleistungsgeber 2, 12 beschreiben, den gesamten dynamische Leistungsanforderung GdLF oder den maximalen dynamischen Leistungsanforderung MdLF und den gesamten statischen Leistungsanforderung GsLF oder den maximalen statischen Leistungsanforderung MsLF ein Drehzahlsollbereich DSB bestimmt, in dem eine ausgeglichene Leistungsbilanz möglich ist. Mit anderen Worten wird in Schritt 112 ein Drehzahlsollbereich DSB bestimmt, in dem die jeweiligen Leistungsanforderungen LG, sLF, dLF der Leistungsteilnehmer durch die +LP, -LP der Hauptleistungsgeber 2, 12 erfüllt wird.In step 112 is taking into account the overall performance requirement GLF the service participant 6 , 8th , the characteristic curves K _{+ GLP} , K _-GLP that show the total power potential over the speed of the main power generator 2nd , 12th describe the overall dynamic performance requirement GdLF or the maximum dynamic performance requirement MdLF and the total static performance requirement GsLF or the maximum static power requirement MsLF a target speed range DSB determined in which a balanced current account is possible. In other words, in step 112 a target speed range DSB determined in which the respective performance requirements LG , sLF , dLF the service participants through the + LP , -LP the main provider 2nd , 12th is fulfilled.

Der Drehzahlsollbereich DSB kann in Schritt 114 weiter eingeschränkt werden, da die Leistungsteilnehmer 6, 8 einen Wunschdrehzahlbereich WDB an die Leistungsverwaltungseinrichtung 48 kommunizieren können. Auch ein Wunschdrehzahlbereich, der durch einen Fahrer über die Drehzahleingabevorrichtung 20, s. 2, kann der Leistungsverwaltungseinrichtung 48 kommuniziert werden. Mit diesen Informationen kann die Leistungsverwaltungseinrichtung 48 im Schritt 114 einen optimalen Drehzahlbereich oDB bestimmen, der alle Leistungsanforderungen LF, sLF, dLF, alle Kennlinien K_+GLP , K_-GLP , sowie die Wunschdrehzahlbereiche WDB der Leistungsteilnehmer und der Hauptleistungsgeber berücksichtigt. The target speed range DSB can in step 114 be further restricted because the service participants 6 , 8th a desired speed range WDB to the performance management institution 48 to be able to communicate. Also a desired speed range that is set by a driver via the speed input device 20th , s. 2nd , the benefit management facility 48 be communicated. The service management facility can use this information 48 in step 114 an optimal speed range oDB determine of all performance requirements LF , sLF , dLF , all characteristics K _{+ GLP} , K _-GLP , as well as the desired speed ranges WDB the service participant and the main service provider are taken into account.

In Schritt 116, der ein optionaler Schritt ist, kann aus den optimalen Drehzahlbereich oDB eine optimale Drehzahl oD bestimmt werden unter Berücksichtigung weiterer Informationen I, wie beispielsweise die Verbrauchskennfelder der Hauptleistungsgeber. Die optimale Drehzahl oD kann von der Leistungsverwaltungseinrichtung 48 dann an die Leistungsteilnehmer 6, 8 und die Hauptleistungsgeber 2, 12, insbesondere über die Steuermodule weitergegeben werden. Die optimale Drehzahl oD kann auch beispielsweise von dem jeweiligen Hauptleistungsgeber selbst ermittelt werden, vorzugsweise in dessen Motorsteuergerät 52, s. 2.In step 116 , which is an optional step, can be from the optimal speed range oDB an optimal speed oD are determined taking into account further information I. , such as the consumption maps of the main service providers. The optimal speed oD can from the performance management facility 48 then to the service participants 6 , 8th and the main providers 2nd , 12th , in particular passed on via the control modules. The optimal speed oD can also be determined, for example, by the respective main power generator itself, preferably in its engine control unit 52 , s. 2nd .

BezugszeichenlisteReference list

11: Kurbelwellecrankshaft
22nd: Motorengine
44th: positive Antriebsleistungpositive drive power
66: Fahrantriebtraction drive
88th: ArbeitshydraulikWorking hydraulics
1010th: BremsleistungBraking power
1212th: ElektromotorElectric motor
1414: Batteriebattery
1616: SteuerungsstrukturControl structure
1818th: EingabevorrichtungsschichtInput device layer
2020th: DrehzahleingabevorrichtungSpeed input device
21, 23, 2521, 23, 25: SteuermodulControl module
2222: FahrpedalAccelerator pedal
2424th: ArbeitshydraulikeingabevorrichtungWorking hydraulic input device
2626: SollwertgenerierungsschichtSetpoint generation layer
28, 32, 3828, 32, 38: RegelungsketteRegulatory chain
3030th: DrehmomentanforderungsrechnerTorque request calculator
3434: KraftanforderungsrechnerForce requirement calculator
3636: SteuerungsschichtControl layer
4040: MotorsteuerungEngine control
4242: Anzeigedisplay
44, 4644, 46: Steuerungcontrol
4848: LeistungsverwaltungseinrichtungPerformance management facility
5050: RegelungsvorrichtungsschichtControl device layer
5252: MotorsteuergerätEngine control unit
5454: HydraulikmotorsteuerungHydraulic motor control
56, 5856, 58: PumpensteuerungPump control
6060: VentilsteuerungValve control
62, 74, 8662, 74, 86: Diagrammdiagram
6464: statische Leistungsanforderungstatic power requirement
6666: dynamische Leistungsanforderungdynamic performance requirement
6868: LeistungsanforderungPerformance requirement
7070: untere Leistungsbegrenzunglower power limit
7272: obere Leistungsbegrenzungupper power limit
7676: LeistungsabgabePower delivery
7878: LeistungsabgabepotentialPower output potential
8282: LeistungsaufnahmepotentialPower consumption potential
8888: Drehzahlnumber of revolutions
90, 9490, 94: untere Drehzahlbegrenzunglower speed limit
92, 9692, 96: obere Drehzahlbegrenzungupper speed limit
9898: AblaufdiagrammFlow chart
100 bis 116100 to 116: Schrittesteps
dLFdLF: dynamische Leistungsanforderungdynamic performance requirement
DSBDSB: DrehzahlsollbereichSet speed range
GdLFGdLF: gesamte dynamische Leistungsanforderungtotal dynamic performance requirement
GLFGLF: GesamtleistungsanforderungOverall performance requirement
GLPGLP: GesamtleistungspotentialOverall performance potential
GsLF GsLF: gesamte statische Leistungsanforderungtotal static power requirement
II.: Informationeninformation
LALA: Leistungsabgabe/LeistungsaufnahmePower output / power consumption
LFLF: LeistungsanforderungPerformance requirement
LPLP: LeistungspotentialPerformance potential
oDBoDB: optimaler Drehzahlbereichoptimal speed range
oDoD: optimale Drehzahloptimal speed
KK: Kennliniecurve
nn: Drehzahlnumber of revolutions
sLFsLF: statische Leistungsanforderungstatic power requirement
tt: Zeittime
WDBWDB: WunschdrehzahlbereichDesired speed range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2840452 A2 [0003]

Claims

Control structure for a mobile work machine, the control structure (16) comprising at least two power users (2, 6, 8, 12), at least two control modules (21, 23, 35), a respective control module for a respective power user (2, 6, 8 , 12) is provided, and has a power management device (48) which can be connected to a respective control module (21, 23, 35), characterized in that the respective control modules (21, 23, 35) provide performance data of the power participants (2 , 6, 8, 12) with the power management device (48).

Control structure according to Claim 1 , wherein at least one power participant 2, 6, 8, 12) is a main power participant that mainly delivers power.

Control structure according to Claim 1 or 2nd , wherein the performance data are performance request data and / or performance limitation data and / or performance potential data and / or speed data.

Control structure according to one of the Claims 1 to 3rd The power management device (48) is connected to the respective control module (21, 23, 25) via a respective uniform and / or standardized interface (47).

Control structure according to one of the Claims 1 to 4th The control modules (21, 23, 25) have a respective control chain (28, 32, 38) and / or a respective control chain (28, 32, 38).

Control structure according to Claim 5 , the respective control chain (28, 32, 38) and / or the respective control chain (28, 32, 38) having an input device (20, 22, 24) and / or a setpoint generation (30, 34) and / or a controller ( 40, 44, 46) and / or a control device (52, 54, 56, 58, 60).

Control structure according to one of the Claims 4 to 6 , wherein the power management device (48) is connected to the respective controller (40, 44, 46) via the interface (47).

Control structure according to one of the Claims 3 to 7 , wherein the performance management device (48) compares the performance request data and performance potential data with one another.

Control structure according to one of the Claims 3 to 8th , the power potential data being a respective power output potential of the power users (2, 6, 8, 12) and / or a respective power consumption potential of the power users (2, 6, 8, 12).

Control structure according to one of the Claims 1 to 9 , wherein the power management device (48) controls a power output and / or a power consumption of the respective power participants (2, 6, 8, 12).

Control structure according to one of the Claims 1 to 10th , wherein the respective power participants (2, 6, 8, 12) are connected.

Control structure according to one of the Claims 1 to 11 , wherein at least one power participant (2, 6, 8, 12) has at least one respective energy store (14).

Method for controlling a mobile work machine with a control structure (16) according to one of the preceding claims, comprising the steps: - Communicating a performance request by the performance participants (2, 6, 8, 12) and / or communicating performance potential by the performance participants (2, 6, 8, 12) via the respective control module (21, 23, 25) to the performance management device (48) , Comparing the performance requirements and / or the performance potentials of the performance participants (2, 6, 8, 12) by the performance management device (48), - Control of the respective power participants (2, 6, 8, 12) via the respective control modules (21, 23, 25) according to the comparison of the power management device (48).

Procedure according to Claim 13 , The control of a respective power user (6, 8) by the respective control module (21, 23, 25) has the following steps: - Entering a desired change of state via an input device (20, 22, 24), - Setpoint determination and / or manipulated variable determination via a setpoint generation (30, 34) for generating a setpoint and / or a manipulated variable from the change in state, - calculation of the power request from the setpoint by the controller (40, 44, 46), - request for the power via the controller (40, 44, 46) from the power management device (48), - assigning power limits via the power management device (48) to the controller (40, 44, 46), - power consumption of the power users (6, 8) via a control device (52, 54, 56, 58 , 60) according to the power limits.

Mobile work machine with a control structure (16) according to one of the Claims 1 to 12th .