DE102019109314A1 - Method for controlling a travel drive of a mobile work machine - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines in einer mobilen Arbeitsmaschine vorgesehenen Fahrantriebs vorgeschlagen, der einen Antriebsmotor, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, sowie ein Getriebe umfasst, das dazu ausgebildet ist, ein von dem Antriebsmotor ausgegebenes Antriebsmoment stufenlos variabel modifiziert auszugeben. Das Verfahren umfasst, dass zumindest ein aktueller Zustand außerhalb des Fahrantriebs erfasst wird, der keiner unmittelbaren Leistungsanforderung entspricht, dass unter Berücksichtigung des erfassten aktuellen Zustands eine Vorhersage über eine zukünftige Leistungsanforderung getroffen wird, und dass in Abhängigkeit von der Vorhersage der Fahrantrieb verstellt wird, insbesondere der Antriebsmotor, das Getriebe und gegebenenfalls ein Zusatzmotor verstellt werden. A method for controlling a travel drive provided in a mobile work machine is proposed, which comprises a drive motor, in particular an internal combustion engine, as well as a transmission, which is designed to output a drive torque output by the drive motor in a continuously variably modified manner. The method includes detecting at least one current state outside the travel drive that does not correspond to an immediate power demand, making a prediction about a future power demand taking into account the detected current state, and, in particular, adjusting the propulsion depending on the prediction the drive motor, the gearbox and possibly an additional motor are adjusted.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines in einer mobilen Arbeitsmaschine vorgesehenen Fahrantriebs, der einen Antriebsmotor, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, sowie ein Getriebe umfasst, das dazu ausgebildet ist, ein von dem Antriebsmotor ausgegebenes Antriebsmoment stufenlos variabel modifiziert auszugeben. Beispielsweise kann das Getriebe dazu ausgebildet sein, das von dem Antriebsmotor ausgegebene Antriebsmoment stufenlos variabel zu übersetzen und/oder mit einem von einem Zusatzmotor, insbesondere einem Elektromotor, ausgegebenen Antriebsmoment zu summieren, wobei der Zusatzmotor und/oder die Summierung stufenlos variabel ist/sind. Auf diese verschiedenen Weisen kann der Fahrantrieb zum Ausgeben eines zumindest innerhalb gewisser Grenzen stufenlos variablen Antriebsmoments angesteuert werden, das nicht mehr direkt und ausschließlich von dem Antriebsmotor abhängt, sondern aufgrund der Übersetzung durch das Getriebe und/oder der Summierung mit einem weiteren Antriebsmoment modifiziert ist.The present invention relates to a method for controlling a drive provided in a mobile work machine, comprising a drive motor, in particular an internal combustion engine, and a transmission, which is adapted to output a outputted from the drive motor drive torque continuously variable modified. For example, the transmission may be configured to continuously variably translate the drive torque output by the drive motor and / or to sum with a drive torque output by an auxiliary motor, in particular an electric motor, the additional motor and / or the summation being infinitely variable. In these various ways, the traction drive for outputting a drive torque which is infinitely variable within certain limits can be actuated, which no longer depends directly and exclusively on the drive motor, but is modified by a further drive torque due to the transmission ratio and / or summation.
Wenn das Getriebe eine stufenlos variable Übersetzung aufweist, kann es sich bei diesem Getriebe beispielsweise um ein leistungsverzweigtes Getriebe handeln, das einen ersten Leistungszweig und einen zweiten Leistungszweig umfasst, wobei der erste Leistungszweig eine feste Übersetzung aufweist oder zwischen mehreren festen Übersetzungen schaltbar ist und wobei der zweite Leistungszweig einen verstellbaren Variator aufweist, über den die Übersetzung des zweiten Leistungszweigs stufenlos veränderbar ist. Dabei ist das Getriebe zwischen verschiedenen Fahrbereichen schaltbar, in denen jeweils durch Verstellen des Variators die Gesamtübersetzung des Getriebes stufenlos innerhalb eines dem jeweiligen Fahrbereich zugeordneten Übersetzungsbereichs veränderbar ist.If the transmission has a continuously variable transmission, this transmission may be, for example, a power-split transmission comprising a first power branch and a second power branch, wherein the first power branch has a fixed ratio or is switchable between a plurality of fixed ratios and wherein second power branch has an adjustable variator over which the translation of the second power branch is continuously variable. In this case, the transmission between different driving ranges is switchable, in each of which by adjusting the variator, the total ratio of the transmission is infinitely variable within a transmission range associated with the respective driving range.
Die stufenlose Modifikation des Antriebsmoments ermöglicht eine besonders flexible Anpassbarkeit des Fahrantriebs an die jeweilige Betriebssituation der mobilen Arbeitsmaschine. Bei einem leistungsverzweigten Getriebe können beispielsweise Drehzahlen und Drehmomente innerhalb eines jeweiligen Fahrbereichs, in dem zumindest ein Teil der Leistung über den variablen zweiten Leistungszweig übertragen wird, mit stufenlos verstellbarer Übersetzung übertragen werden. Wenn mehrere solcher Fahrbereiche einander überlappen oder zumindest aneinander angrenzen, kann die Übersetzung auch über mehrere Fahrbereiche hinweg stufenlos verstellbar sein. Es können aber nicht nur Fahrbereiche vorgesehen sein, in denen die Leistung teilweise durch den ersten und teilweise durch den zweiten Leistungszweig übertragen wird, sondern auch Fahrbereiche, in denen nur durch den ersten Leistungszweig oder nur durch den zweiten Leistungszweig Leistung übertragen wird. Durch Einstellen der jeweiligen Verteilung auf die Leistungszweige und der jeweiligen Übersetzung in den beiden Leistungszweigen, kann der Fahrantrieb, insbesondere im Hinblick auf einen möglichst hohen Wirkungsgrad, an verschiedene Betriebssituationen angepasst betrieben werden. In ähnlicher Weise kann bei einem Fahrantrieb mit einem Zusatzmotor, beispielsweise bei einem dieselelektrischen Antriebsstrang, durch Verstellen des Zusatzmotors oder der Summierung der Antriebsmomente beider Motoren das insgesamt ausgegebene Antriebsmoment modifiziert und der Fahrantrieb dadurch, insbesondere im Hinblick auf einen möglichst hohen Wirkungsgrad, an verschiedene Betriebssituationen angepasst betrieben werden.The stepless modification of the drive torque allows a particularly flexible adaptability of the travel drive to the respective operating situation of the mobile work machine. In a power-split transmission, for example, rotational speeds and torques within a respective driving range in which at least part of the power is transmitted via the variable second power branch can be transmitted with continuously variable transmission. If a plurality of such driving ranges overlap one another or at least adjoin one another, the ratio can also be steplessly adjustable over a plurality of driving ranges. However, not only driving ranges can be provided in which the power is partly transmitted by the first and partly by the second power branch, but also driving ranges in which power is transmitted only by the first power branch or only by the second power branch. By adjusting the respective distribution to the power branches and the respective gear ratio in the two power branches, the travel drive, in particular with regard to the highest possible efficiency, can be operated adapted to different operating situations. Similarly, in a traction drive with an additional motor, for example, in a diesel-electric drive train, by adjusting the additional motor or the summation of the drive torque of both engines modified the total output drive torque and the traction drive characterized, in particular with regard to the highest possible efficiency, to different operating situations be operated appropriately.
Dabei erfolgt vorzugsweise eine optimierte Abstimmung, d.h. ein koordiniertes Verstellen, des Antriebsmotors und des Getriebes sowie gegebenenfalls des Zusatzmotors. Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass eine jeweilige Fahrgeschwindigkeit aufgrund der stufenlosen Verstellbarkeit bei verschiedenen Drehzahlen des Antriebsmotors erreicht werden kann, aus denen dann die im Hinblick auf die gewünschte Optimierung günstigste Drehzahl ausgewählt werden kann. Typischerweise wird dabei eine möglichst geringe Motordrehzahl angestrebt.An optimized tuning, i. a coordinated adjustment of the drive motor and the transmission and optionally the additional motor. This ensures, for example, that a respective driving speed can be achieved due to the stepless adjustability at different rotational speeds of the drive motor, from which then the most favorable in terms of the desired optimization speed can be selected. Typically, the aim is the lowest possible engine speed.
Wenn der Fahrantrieb ein leistungsverzweigtes Getriebe umfasst, kann es sich bei dem ersten Leistungszweig insbesondere um einen Leistungszweig mit rein mechanischer Leistungsübertragung handeln. Der zweite Leistungszweig kann insbesondere dazu ausgebildet sein, Antriebsmoment hydrostatisch zu übertragen, wobei der Variator dann vorzugsweise durch einen, insbesondere verstellbaren, Hydromotor sowie eine, insbesondere verstellbare, Hydropumpe gebildet wird. Grundsätzlich kann der zweite Leistungszweig aber auch zu einer andersartigen Leistungsübertragung ausgebildet sein und beispielsweise einen mechanischen, einen hydrodynamischen oder einen elektrischen Variator aufweisen. Die von dem ersten und dem zweiten Leistungszweig jeweils übertragenen Leistungsanteile werden vorzugsweise an einem Summierelement des Getriebes zusammengeführt und letztlich ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Verzweigungselement vorgesehen sein, an dem die Leistung auf die beiden Leistungszweige verteilt wird. Bei dem Summierelement oder dem Verzweigungselement kann es sich beispielsweise um ein Planetengetriebe handeln.If the traction drive comprises a power-split transmission, the first power branch may in particular be a power branch with purely mechanical power transmission. The second power branch can in particular be designed to transmit drive torque hydrostatically, wherein the variator is then preferably formed by a, in particular adjustable, hydraulic motor and a, in particular adjustable, hydraulic pump. In principle, however, the second power branch can also be designed for a different type of power transmission and have, for example, a mechanical, a hydrodynamic or an electrical variator. The power components respectively transmitted by the first and second power branches are preferably combined at a summation element of the transmission and ultimately output. Alternatively or additionally, it is also possible to provide a branching element, at which the power is distributed to the two power branches. The summing element or the branching element may be, for example, a planetary gear.
Der erste Leistungszweig kann zwischen verschiedenen festen Übersetzungen schaltbar sein. Dabei kann der erste Leistungszweig auch eine Reversierstufe aufweisen, durch die eine Antriebsrichtungsumkehr, vorzugsweise bei zumindest im Wesentlichen betragsmäßig gleicher Übersetzung, erreicht werden kann. Außerdem kann etwa mittels einer Kupplung eine Möglichkeit vorgesehen sein, den ersten Leistungszweig vollständig zu unterbrechen. Insbesondere kann durch das Schalten zwischen den verschiedenen Übersetzungen und/oder durch das Unterbrechen bzw. Schließen des ersten Leistungszweigs zwischen den verschiedenen Fahrbereichen umgeschaltet werden, in denen die Gesamtübersetzung des Getriebes dann jeweils über den Variator stufenlos veränderbar ist.The first power branch can be switched between different fixed translations. In this case, the first power branch can also have a reversing stage, by which a drive direction reversal, preferably with at least substantially the same amount of translation, can be achieved. In addition, a possibility can be provided by means of a clutch, for example, to completely interrupt the first power branch. In particular, can be switched by switching between the various translations and / or by the interruption or closing of the first power branch between the different driving ranges in which the overall ratio of the transmission is then continuously variable via the variator.
Für eine effiziente Nutzung des Fahrantriebs ist es wichtig, jeweils den für die aktuelle Betriebssituation geeignetsten Fahrbereich auszuwählen und einzustellen. Das kann grundsätzlich manuell erfolgen. Beispielsweise können an der mobilen Arbeitsmaschine Bedienelemente vorgesehen sein, über die der Fahrer oder ein sonstiger Nutzer der Arbeitsmaschine eine jeweilige Leistungsanforderung, insbesondere eine jeweilige Momentenanforderung, manuell vorgeben kann. Bei einem solchen Bedienelement kann es sich beispielsweise um ein Gaspedal handeln, durch das eine Drehzahl des Antriebsmotors des Fahrantriebs verändert werden kann, wobei diese Veränderung dann auch für die Steuerung des Getriebes berücksichtigt werden kann. Alternativ oder zusätzlich können auch sonstige manuell zu betätigende Bedienelemente vorgesehen sein, durch die das Getriebe direkt verstellt, insbesondere zwischen verschiedenen Übersetzungen oder Fahrbereichen geschaltet, werden kann, beispielsweise ein Schalthebel oder Schaltknopf oder dergleichen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Fahrer oder Nutzer der mobilen Arbeitsmaschine über Bedienmittel manuell zwischen verschiedenen, insbesondere unterschiedlich dynamischen, Betriebsmodi des Fahrantriebs auswählen kann.For efficient use of the traction drive, it is important to select and set the most suitable driving range for the current operating situation. This can basically be done manually. For example, operating elements can be provided on the mobile work machine via which the driver or another user of the work machine can manually specify a respective power requirement, in particular a respective torque request. Such an operating element can be, for example, an accelerator pedal, by which a rotational speed of the drive motor of the traction drive can be changed, wherein this change can then also be taken into account for the control of the transmission. Alternatively or additionally, other manually operated controls can be provided by the gear directly adjusted, in particular between different translations or driving ranges, can be, for example, a shift lever or switch button or the like. Furthermore, it can be provided that a driver or user of the mobile work machine can manually select via operating means between different, in particular different dynamic, operating modes of the travel drive.
Bei einer manuellen Vorgabe jeweiliger Betriebsarten oder direkter Leistungsanforderungen an den Fahrantrieb besteht das Problem, dass die mobile Arbeitsmaschine möglicherweise in hinsichtlich der Effizienz oder in anderer Hinsicht ungeeigneter oder zumindest nicht idealer Weise betrieben wird. Aus diesem Grund oder auch zur Steigerung des Komforts kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest gewisse Einstellungen des Fahrantriebs automatisiert erfolgen. Beispielsweise können Drehzahlen in dem Getriebe überwacht und in Abhängigkeit davon Schaltvorgänge zwischen verschiedenen Fahrbereichen ausgelöst werden. Dabei wird durch den automatischen Betrieb nicht ausgeschlossen, dass gegebenenfalls zusätzlich manuelle Betätigungen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann das Schalten des jeweils geeigneten Fahrbereichs unter anderem auch von einer unmittelbaren Leistungsanforderung abhängig sein, etwa davon, wie stark oder schnell ein Gaspedal getreten wird.When manually specifying respective modes of operation or direct drive power requirements, there is the problem that the mobile work machine may be operated improperly or at least not ideally in terms of efficiency or otherwise. For this reason or to increase the comfort, it may be useful if at least certain settings of the drive are automated. For example, speeds can be monitored in the transmission and depending on switching operations between different driving ranges are triggered. It is not excluded by the automatic operation that, if necessary, additional manual operations are taken into account. For example, the switching of the respectively suitable driving range can also be dependent, inter alia, on an immediate power requirement, for example on how strongly or quickly an accelerator pedal is stepped on.
Derartige Automatiken berücksichtigen in der Regel aber lediglich Zustände innerhalb des Antriebsmotors und gegebenenfalls des Zusatzmotors bzw. des Getriebes selbst, etwa die Drehzahlen von Getriebeelementen oder den Leistungsfluss durch das Getriebe, und/oder unmittelbare Leistungsanforderungen, durch die dem Antriebsmotor und gegebenenfalls dem Zusatzmotor bzw. dem Getriebe, insbesondere von einem Nutzer, typischerweise manuell, eine gewünschte Einstellung zumindest teilweise vorgegeben werden kann. Zudem kann eine solche Automatik auf eine veränderte Betriebssituation, durch die sich eine veränderte Leistungsanforderung ergibt, lediglich reagieren, d.h. eine geeignete Anpassung an die veränderte Leistungsanforderung erst dann herbeiführen, wenn sich die Betriebssituation bereits geändert hat. Bis die Anpassung vollzogen ist, wird der Fahrantrieb daher nicht optimal angesteuert, was zu einer Überbelastung des Getriebes, des Antriebsmotors und/oder anderer Elemente des Fahrantriebs führen kann.Such automatic systems usually only take into account conditions within the drive motor and possibly the additional motor or the transmission itself, such as the rotational speeds of transmission elements or the power flow through the transmission, and / or immediate power requirements, by the drive motor and optionally the auxiliary motor or the transmission, in particular by a user, typically manually, a desired setting can be at least partially specified. In addition, such an automatic system can only react to a changed operating situation, which results in a changed power requirement, i. to bring about a suitable adaptation to the changed power requirement only when the operating situation has already changed. Until the adaptation is completed, the traction drive is therefore not optimally driven, which can lead to an overload of the transmission, the drive motor and / or other elements of the traction drive.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbessertes Verfahren zur Steuerung eines Fahrantriebs der genannten Art bereitzustellen, das auch motor- und getriebeferne Parameter berücksichtigt und durch das eine vorausschauende und somit besonders effiziente sowie den Fahrantrieb bei schlagartigen Wechseln der jeweiligen Leistungsanforderung, insbesondere der jeweiligen Momentenanforderung, schonende Ansteuerung des Fahrantriebs erreicht werden kann.It is an object of the invention to provide an improved method for controlling a traction drive of the type mentioned, which also takes into account motor- and transmission-remote parameters and by a forward-looking and thus particularly efficient and the traction drive in sudden changes of the respective power requirement, in particular the respective torque request , gentle control of the traction drive can be achieved.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Fahrantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 21 und durch ein leistungsverzweigtes Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 22. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung, den abhängigen Ansprüchen sowie der Figur.The object is achieved by a method having the features of claim 1, by a traction drive with the features of
Anspruchsgemäß umfasst das Verfahren, dass zumindest ein aktueller Zustand außerhalb des Fahrantriebs erfasst wird, der keiner unmittelbaren Leistungsanforderung entspricht, dass unter Berücksichtigung des erfassten aktuellen Zustands eine Vorhersage über eine zukünftige Leistungsanforderung getroffen wird, und dass in Abhängigkeit von der Vorhersage der Fahrantrieb verstellt wird. Insbesondere werden dazu der Antriebsmotor, das Getriebe und gegebenenfalls der Zusatzmotor verstellt. Wenn der Fahrantrieb ein leistungsverzweigtes Getriebe mit Variator umfasst, wird in Abhängigkeit von der Vorhersage vorzugsweise der Antriebsmotor verstellt, das Getriebe geschaltet und/oder der Variator verstellt. Es erfolgt also in Abhängigkeit von der Vorhersage eine Anpassung des Fahrantriebs, die vorteilhafterweise ein koordiniertes Einstellen der genannten Elemente des Fahrantriebs umfasst. Dabei müssen nicht zwangsläufig stets sowohl der Antriebsmotor und gegebenenfalls der Zusatzmotor als auch das Getriebe verstellt werden. sondern jedes Element wird vorzugsweise nur verstellt, sofern eine Änderung des jeweiligen Elements zur Anpassung des Betriebs an die jeweilige Vorhersage erforderlich ist.According to the claim, the method comprises detecting at least one current state outside the travel drive that does not correspond to an immediate power requirement, making a prediction about a future power requirement taking into account the detected current state, and adjusting the travel drive depending on the prediction. In particular, the drive motor, the gearbox and possibly the auxiliary motor are adjusted. If the traction drive comprises a power-split transmission with variator, depending on the prediction, preferably the drive motor is adjusted, the transmission is switched and / or the variator is adjusted. Thus, depending on the prediction, an adaptation of the traction drive, which advantageously comprises a coordinated setting of the said elements of the traction drive, takes place. there It is not always necessary to adjust both the drive motor and, if necessary, the auxiliary motor and the gearbox. but each element is preferably only adjusted if a change of the respective element to adapt the operation to the respective prediction is required.
Wenn der Fahrantrieb ein leistungsverzweigtes Getriebe mit Variator umfasst, wird in Abhängigkeit von der Vorhersage insbesondere der Antriebsmotor verstellt, das Getriebe geschaltet und/oder der Variator verstellt. Vorzugsweise wird dabei sowohl das Getriebe in Abhängigkeit von der Vorhersage geschaltet als auch der Variator in Abhängigkeit von der Vorhersage verstellt.If the traction drive comprises a power-split transmission with a variator, in particular the drive motor is adjusted, the transmission is switched and / or the variator is adjusted, depending on the prediction. Preferably, both the transmission is switched as a function of the prediction and the variator is adjusted as a function of the prediction.
Für die Ansteuerung des Fahrantriebs wird also anstelle von Parametern des Antriebsmotors bzw. des Getriebes oder zusätzlich zu solchen Parameter zumindest ein Zustand berücksichtigt, der weder ein Zustand des Antriebsmotors oder des Getriebes selbst oder eines ihrer Teile ist, noch einer unmittelbaren, beispielsweise von einem Nutzer der mobilen Arbeitsmaschine durch Betätigung eines dazu vorgesehen Bedienelements vorgegebenen, Leistungsanforderung entspricht. Auf diese Weise können für die Ansteuerung des Fahrantriebs auch Umstände in die Entscheidung über ein Verstellen des Fahrantriebs einbezogen werden, die sich aus dem Zustand des Fahrantriebs selbst oder von dessen Teilen nicht ableiten lassen. Bei dem erfassten aktuellen Zustand kann es sich insofern insbesondere um einen Zustand der mobilen Arbeitsmaschine handeln, wobei aber auch Informationen über eine Umgebung der Arbeitsmaschine in den aktuellen Zustand eingehen können.For the control of the traction drive so at least one state is considered instead of parameters of the drive motor or the transmission or in addition to such parameters, which is neither a state of the drive motor or the transmission itself or one of its parts, nor an immediate, for example by a user the mobile work machine by pressing an operating element provided for this purpose, corresponds to the power requirement. In this way, circumstances in the decision about an adjustment of the traction drive can be included for the control of the traction drive, which can not be derived from the state of the traction drive itself or parts thereof. In the case of the detected current state, it may be a state of the mobile work machine, in particular, but also information about an environment of the work machine can enter into the current state.
Das Verstellen des Fahrantriebs erfolgt dabei nicht oder zumindest nicht ausschließlich in direkter Abhängigkeit von dem erfassten aktuellen Zustand. Vielmehr wird der erfasste aktuelle Zustand dazu herangezogen, eine Vorhersage über eine zukünftige Leistungsanforderung, insbesondere eine zukünftige Momentenanforderung, zu treffen. Mit anderen Worten dient der erfasste aktuelle Zustand als wesentliches Indiz dafür, in welcher Weise der Fahrantrieb, insbesondere hinsichtlich der Übertragung von Leistung durch das Getriebe, als nächstes zumindest voraussichtlich betrieben werden soll. Dadurch wird eine vorausschauende Ansteuerung des Fahrantriebs realisiert, die es ermöglicht, den Fahrantrieb auf eine zu erwartende zukünftige Leistungsanforderung bereits vorab so vorzubereiten, dass nicht erst in dem Moment, in dem sich die Anforderung konkret ergibt, begonnen wird, den Fahrantrieb zur Erfüllung dieser Anforderung entsprechend anzusteuern, sondern dass die neue Leistungsanforderung idealerweise in diesem Moment bereits erfüllt wird.The adjustment of the traction drive is not or at least not exclusively in direct dependence on the detected current state. Rather, the detected current state is used to make a prediction about a future power request, in particular a future torque request. In other words, the detected current state serves as an essential indication of how the travel drive, in particular with regard to the transmission of power through the transmission, is to be operated next at least presumably. As a result, a forward-looking control of the traction drive is realized, which makes it possible to prepare the traction drive to an expected future power requirement in advance so that not only in the moment in which the requirement is concretely started, the traction drive to meet this requirement to control accordingly, but that the new power requirement is ideally already met at this moment.
Der zu erfassende aktuelle Zustand, aus dem die zukünftige Leistungsanforderung abgeleitet wird, ist dabei von solchen Zuständen zu unterscheiden, die einer unmittelbaren Leistungsanforderung entsprechen. Beispielsweise entsprechen die Stellung sowie das Verstellen eines Gaspedals, eines Schalthebels oder eines Schaltknopfes jeweils einer unmittelbaren Leistungsanforderung. Vorzugsweise entsprechen grundsätzlich die Stellung sowie das Verstellen eines jeden manuell zu betätigenden Bedienelements, das dazu dient, den Antriebsmotor, gegebenenfalls den Zusatzmotor oder einen Betriebsmodus des Getriebes direkt zu verändern oder vorzugeben, einer unmittelbaren Leistungsanforderung und kommen somit als Grundlage für die Vorhersage eine zukünftigen Leistungsanforderung nicht in Betracht. Dadurch wird allerdings nicht ausgeschlossen, dass derartige Zustände für die Vorhersage über die zukünftige Leistungsanforderung ergänzend berücksichtigt werden. Da solche Zustände aber dazu dienen, eine jeweilige Leistungsanforderung an das Getriebe insbesondere manuell zu einem bestimmten Zeitpunkt konkret und unmittelbar vorzugeben, ist es zweckmäßig, wenn die Steuerung auf solche Leistungsanforderungen unmittelbar reagiert und der Vorhersage möglicher zukünftiger Leistungsanforderungen andere Faktoren zugrunde legt.The current state to be detected, from which the future power requirement is derived, is thereby to be distinguished from those states which correspond to an immediate power demand. For example, the position and the adjustment of an accelerator pedal, a shift lever or a switch button each correspond to an immediate power requirement. Preferably, in principle, the position and the adjustment of each manually operated control element, which serves to directly change or specify the drive motor, possibly the auxiliary motor or an operating mode of the transmission, an immediate power requirement and thus come as a basis for the prediction of a future power demand not considered. However, this does not preclude such conditions from being additionally taken into account for the prediction of the future performance requirement. However, since such states serve to specifically and directly predetermine a respective power demand on the transmission, in particular manually at a specific point in time, it is expedient for the control to respond directly to such power requirements and for the prediction of possible future power requirements to be based on other factors.
Die Vorhersage kann insbesondere auf eine zukünftige Leistungsanforderung gerichtet sein, die in einem Zeitraum von wenigen Minuten nach dem aktuellen Zeitpunkt zu erwarten ist. Dieser Zeitraum kann beispielsweise höchstens fünf Minuten, insbesondere höchstens zwei Minuten, bevorzugt höchstens eine Minute betragen und/oder zumindest zehn Sekunden, insbesondere zumindest zwanzig Sekunden, bevorzugt zumindest dreißig Sekunden betragen.In particular, the prediction may be directed to a future performance request expected within a few minutes of the current time. This period may for example be at most five minutes, in particular at most two minutes, preferably at most one minute and / or at least ten seconds, in particular at least twenty seconds, preferably at least thirty seconds.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Getriebe eine Steuervorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Vorhersage den Fahrantrieb zu verstellen. Insbesondere kann somit vorgesehen sein, dass das genannte Verfahren durch die Steuervorrichtung ausgeführt wird. In der Steuervorrichtung geht dann die Information über den erfassten aktuellen Zustand ein und erfolgt anhand dieser Information die Vorhersage über die zukünftige Leistungsanforderung, gemäß welcher die Steuervorrichtung dann den Fahrantrieb verstellt, z.B. den Antriebsmotor verstellt, das Getriebe schaltet und/oder verstellt, einen Variator des Getriebes verstellt und/oder gegebenenfalls den Zusatzmotor verstellt. Vorzugsweise ist für das Verstellen der verschiedenen Elemente des Fahrantriebs eine gemeinsame Steuervorrichtung vorgesehen.According to an advantageous embodiment, the transmission has a control device which is designed to adjust the travel drive in dependence on the prediction. In particular, it can thus be provided that the said method is carried out by the control device. In the control device then enters the information about the detected current state and is based on this information, the prediction of the future power requirement, according to which the control device then adjusts the traction drive, e.g. the drive motor adjusted, the transmission switched and / or adjusted, adjusted a variator of the transmission and / or optionally adjusted the auxiliary motor. Preferably, a common control device is provided for adjusting the various elements of the traction drive.
Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn die Steuervorrichtung den erfassten aktuellen Zustand als zumindest einen Parameter empfängt, welcher der Steuervorrichtung über einen CAN-Bus der mobilen Arbeitsmaschine bereitgestellt wird. Beispielsweise kann der jeweilige Parameter, der den erfassten aktuellen Zustand repräsentiert, für andere Zwecke der mobilen Arbeitsmaschine ohnehin erhoben und über den CAN-Bus bereitgestellt werden. Dadurch, dass die Steuervorrichtung vorteilhafterweise an den CAN-Bus angeschlossen ist, kann die Steuervorrichtung den Parameter einfach auslesen, um ihn für die Vorhersage der zukünftigen Leistungsanforderung zu berücksichtigen.In this case, it is also advantageous if the control device receives the detected current state as at least one parameter, which of the Control device is provided via a CAN bus of the mobile machine. For example, the respective parameter, which represents the detected current state, for any other purpose of the mobile machine anyway collected and provided via the CAN bus. By virtue of the fact that the control device is advantageously connected to the CAN bus, the control device can simply read out the parameter in order to take it into account for the prediction of the future power requirement.
Der für die Vorhersage zu berücksichtigende aktuelle Zustand kann auf verschiedene Weisen erfasst werden. Grundsätzlich kann das Erfassen auch umfassen, dass der aktuelle Zustand aus verschiedenen Werten, wie z.B. Messwerten, lediglich abgeleitet wird. Unabhängig davon, ob der aktuelle Zustand unmittelbar erfasst oder abgeleitet wird, kann der aktuelle Zustand gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform insbesondere mittels zumindest eines außerhalb des Antriebsmotors und des Getriebes, insbesondere außerhalb des gesamten Fahrantriebs, an der mobilen Arbeitsmaschine vorgesehenen Sensors erfasst werden. Der oder die Messwerte eines oder mehrerer solcher Sensoren können dann insbesondere von der genannten Steuervorrichtung empfangen und ausgewertet werden. Die Sensoren können an der mobilen Arbeitsmaschine zu sonstigen Zwecken, beispielsweise als Teil eines ABS-Systems, ohnehin vorgesehen sein und Zustände der Arbeitsmaschine erfassen. Die Sensoren können aber auch dazu dienen, Zustände außerhalb der mobilen Arbeitsmaschine zu erfassen, beispielsweise eine Außentemperatur oder eine Fahrbahnbeschaffenheit. Weitere Beispiele für Sensoren sind Beschleunigungs- und Lagesensoren sowie Positionssensoren, wie etwa GPS-Sensoren. Aber nicht jeder Parameter, der in den für die Vorhersage zukünftiger Leistungsanforderungen berücksichtigten aktuellen Zustand einfließt, muss zwangsläufig mittels eines Sensors erfasst werden. Beispielsweise kann auch die Uhrzeit in den aktuellen Zustand einfließen.The current state to be taken into account for the prediction can be captured in various ways. Basically, the detection may also include that the current state is made up of different values, such as e.g. Measured values, only derived. Regardless of whether the current state is detected directly or derived, the current state can be detected according to an advantageous embodiment, in particular by means of at least one outside of the drive motor and the transmission, in particular outside the entire traction drive provided on the mobile machine sensor. The one or more measured values of one or more such sensors can then be received and evaluated in particular by the said control device. The sensors can be provided on the mobile work machine for other purposes, for example as part of an ABS system, anyway and detect conditions of the work machine. The sensors can also serve to detect conditions outside the mobile work machine, such as an outside temperature or a road surface. Other examples of sensors include acceleration and attitude sensors and position sensors, such as GPS sensors. However, not every parameter that is included in the current state taken into account for the prediction of future performance requirements must necessarily be detected by means of a sensor. For example, the time can also be included in the current state.
Bei der mobilen Arbeitsmaschine kann es sich beispielsweise um ein landwirtschaftliches Fahrzeug handeln, insbesondere um einen Traktor, an dem verschiedene Arbeitsgeräte und Anbaugeräte, wie etwa ein Pflug oder eine Sämaschine, angeschlossen und betrieben werden können. Andere mobile Arbeitsmaschinen sind z.B. Transportgeräte, wie etwa angetriebene Flurförderfahrzeuge, insbesondere Radlader oder Muldenkipper, oder mobile Baumaschinen. Ferner stellen auch Einsatzfahrzeuge, beispielsweise speziell ausgerüstete Feuerwehr-, Rettungs- oder Unfallhilfsfahrzeuge, z.B. Gerätekraftwagen, mobile Arbeitsmaschinen dar.The mobile work machine may be, for example, an agricultural vehicle, in particular a tractor to which various implements and implements, such as a plow or a seeder, can be connected and operated. Other mobile work machines are e.g. Transport equipment, such as powered industrial trucks, especially wheel loaders or dump trucks, or mobile construction machinery. Furthermore, emergency vehicles, for example specially equipped fire brigade, rescue or accident assistance vehicles, e.g. Equipment motor vehicles, mobile machines.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Erfassen des aktuellen Zustands zumindest das Erfassen eines Typs, einer Stellung und/oder eines Verstellens eines Arbeitsgeräts und/oder eines Anbaugeräts der mobilen Arbeitsmaschine. Denn die Stellung eines Arbeits- bzw. Anbaugeräts der mobilen Arbeitsmaschine und insbesondere das Verstellen des Arbeits- bzw. Anbaugeräts in eine spezielle Stellung kann als Indiz für einen bevorstehenden Wechsel der Betriebsart der mobilen Arbeitsmaschine dienen, mit dem eine Veränderung der Leistungsanforderung an den Fahrantrieb einhergeht. Dabei kann zwar die Stellung des Arbeits- bzw. Anbaugeräts mittels eines Bedienelements manuell verstellbar sein. Ein solches Verstellen stellt aber dennoch keine unmittelbare Leistungsanforderung an den Fahrantrieb dar, da das Bedienelement primär dazu dient, die einzunehmende Stellung des Arbeits- bzw. Anbaugeräts vorzugeben, was aber keine unmittelbare Auswirkung auf die vom Fahrantrieb zu erbringende Leistung hat. Erst dadurch, dass die Stellung bzw. das Verstellen des Arbeits- bzw. Anbaugeräts als Indiz für eine Leistungsanforderung, noch dazu eine nicht unmittelbar vorliegende, sondern erst bevorstehende Leistungsanforderung, gewertet wird, ergibt sich über die Vorhersage dieser zukünftigen Leistungsanforderung ein Zusammenhang zur Ansteuerung des Fahrantriebs. Grundsätzlich besteht dabei natürlich das Risiko einer Fehlinterpretation, wenn etwa eine eigentlich für eine bestimmte zukünftige Leistungsanforderung typische Stellung oder ein dafür typisches Verstellen des Arbeits- bzw. Anbaugeräts eine untypische Ursache hat. Dennoch kann sich aus einer speziellen Stellung des Arbeits- bzw. Anbaugeräts der mobilen Arbeitsmaschine bzw. aus dem Verstellen des Arbeits- bzw. Anbaugeräts in eine spezielle Stellung zumindest mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eine zukünftige Leistungsanforderung, insbesondere eine zukünftige Momentenanforderung, ableiten lassen.According to a preferred embodiment, the detection of the current state comprises at least detecting a type, a position and / or an adjustment of a working device and / or an attachment of the mobile work machine. For the position of a working or attachment of the mobile machine and in particular the adjustment of the working or attachment in a special position can serve as an indication of an imminent change in the mode of operation of the mobile machine, with which a change in the power requirement is associated with the drive , Although the position of the working or attachment can be manually adjusted by means of a control element. However, such adjustment does not constitute an immediate power requirement on the traction drive, since the control element primarily serves to specify the position of the working or attachment to be taken, but this has no direct effect on the performance to be provided by the traction drive. Only by the fact that the position or the adjustment of the work or attachment as an indication of a power requirement, in addition to a not immediately available, but only imminent power requirement is evaluated, resulting from the prediction of this future power demand, a relationship for driving the travel drive. In principle, of course, there is the risk of a misinterpretation, if, for example, a position that is actually typical for a certain future performance requirement or a typical adjustment of the work or attachment for this purpose has an untypical cause. Nevertheless, at least with a certain probability, a future power requirement, in particular a future torque requirement, can be derived from a specific position of the work implement or attachment of the mobile work machine or from the adjustment of the work implement or attachment to a specific position.
Beispielsweise kann gemäß einer Weiterbildung der vorstehenden Ausführungsform die mobile Arbeitsmaschine ein Radlader, insbesondere ein Fahrlader für den Untertagebau, sein und das Erfassen des aktuellen Zustands zumindest das Erfassen einer Stellung und/oder eines Verstellens einer Schaufel des Radladers umfassen. Dabei ist die Bezeichnung Radlader nicht auf ein Fahrzeug mit Rädern eingeschränkt zu verstehen, sondern kann auch Laderaupen bzw. Raupenlader sowie dergleichen Fahrzeuge umfassen. Speziell bei einem Radlader kann insbesondere die Bewegung bzw. Stellung der Schaufel eines Radladers ein zuverlässiges Indiz für eine bevorstehende Änderung der Leistungsanforderung an das Getriebe des Radladers sein.For example, according to a development of the preceding embodiment, the mobile work machine may be a wheel loader, in particular a loader for underground mining, and the detection of the current state may comprise at least detecting a position and / or an adjustment of a bucket of the wheel loader. The term wheel loader is not limited to a vehicle with wheels to understand, but may also include crawler loaders or tracked loaders and the like vehicles. Especially with a wheel loader, in particular the movement or position of the blade of a wheel loader can be a reliable indication of an imminent change in the power requirement to the gearbox of the wheel loader.
Beispielsweise werden oftmals Radlader und insbesondere Fahrlader im Untertagebau dazu verwendet, Haufwerk mit der Schaufel aufzunehmen, an eine andere Stelle zu transportieren und dort auszuschütten. Da die Schaufel dabei nur ein begrenztes Volumen aufnehmen kann und gegebenenfalls kontinuierlich neues Haufwerk anfällt, kehrt der Radlader in der Regel anschließend zurück, um erneut Haufwerk aufzunehmen, an die andere Stelle zu transportieren und dort auszuschütten. Während der Leerfahrt ist die Schaufel dabei typischerweise angehoben, um Kontakt zum Boden zu vermeiden. Kurz vor dem Erreichen des Haufwerks aber wird die Schaufel gesenkt, um mit gesenkter Schaufel in das Haufwerk einzufahren. Anhand dieses Senkens der Schaufel lässt sich daher feststellen, dass das Einfahren des Radladers in das Haufwerk kurz bevorsteht, womit dann ein schlagartiger Wechsel der Leistungsanforderungen an den Fahrantrieb einhergeht.For example, wheel loaders and in particular loaders in underground mining are often used to pick up debris with the shovel, to transport it to another location and to dump it there. Because the blade is only a limited Volume can accommodate and possibly continuously new heap accumulates, the wheel loader usually returns then to again take up heap, to transport to the other place and distribute there. During empty travel, the blade is typically raised to avoid contact with the ground. Shortly before reaching the pile but the blade is lowered to retract with lowered blade in the heap. Based on this lowering of the blade can therefore be determined that the retraction of the wheel loader is imminent in the heap, which is then accompanied by a sudden change in the power requirements of the drive.
Denn da die Leerfahrt möglichst zügig erfolgen soll, werden dabei hohe Drehzahlen bei vergleichsweise geringen Drehmomenten benötigt. Dagegen erfolgt das Einfahren in das Haufwerk mit wesentlich reduzierter Geschwindigkeit, erfordert aber wesentlich höhere Kräfte. Durch einen derart abrupten Wechsel von hohen zu niedrigen Drehzahlen und von niedrigen zu hohen Drehmomenten werden der Antriebsstrang und der Antriebsmotor der mobilen Arbeitsmaschine stark belastet. Zugleich muss möglichst zügig, insbesondere durch einen Fahrbereichswechsel, auf die schlagartig veränderte Leistungsanforderung reagiert werden. Es ist daher zweckmäßig, wenn der Fahrantrieb bereits kurz vor dem Einfahren in das Haufwerks vorausschauend im Hinblick auf die zu erwartende Änderung der Leistungsanforderung angesteuert wird, um den Antriebsstrang und den Antriebsmotor der mobilen Arbeitsmaschine zu schonen und die Anpassung an die geänderte Leistungsanforderung zu beschleunigen.For since the empty drive should be as quick as possible, while high speeds are required at relatively low torques. In contrast, the retraction into the heap at a significantly reduced speed, but requires much higher forces. By such an abrupt change from high to low speeds and from low to high torques, the drive train and the drive motor of the mobile machine are heavily loaded. At the same time, as quickly as possible, in particular by a change of driving range, the abruptly changed power requirement must be reacted. It is therefore expedient if the travel drive is already anticipated shortly before entering the heap in anticipation of the expected change in the power requirement, to protect the drive train and the drive motor of the mobile machine and to accelerate the adaptation to the changed power requirement.
Insbesondere kann, sowohl bei Radladern als auch bei sonstigen mobilen Arbeitsmaschinen, bereits kurz von einer zu erwartenden Änderung der Leistungsanforderung an den Fahrantrieb ein Fahrbereichswechsel vorgenommen, eingeleitet oder zumindest vorbereitet werden. Das kann beispielsweise umfassen, dass ein Steuerdruck für Aktuatoren, mittels welcher ein leistungsverzweigtes Getriebe der jeweiligen Arbeitsmaschine, insbesondere ein erster Leistungszweig, geschaltet und/oder ein Variator eines zweiten Leistungszweigs des Getriebes verstellt werden kann, bereits erhöht wird, um den Schaltvorgang bzw. das Verstellen zu beschleunigen, da das Schalten bzw. das Verstellen anschließend lediglich vervollständigt werden muss. Es kann auch vorgesehen sein, dass zur Vorbereitung des Schließens einer Kupplung oder einer Bremse des Getriebes deren Lüftspiel bereits vorab überwunden wird. Insbesondere können reibschlüssige Kupplungen oder Bremsen oder sonstige Elemente des Getriebes mit variabler Drehmomentübertragung in Antizipation der zukünftigen Leistungsanforderung auch schon teilweise geöffnet bzw. geschlossen werden, bevor sie anschließend, wenn die Leistungsanforderung aktuell geworden ist, für die tatsächliche Umsetzung der Leistungsanforderung vollständig geöffnet bzw. geschlossen werden.In particular, both in wheel loaders as well as in other mobile machines, a change of driving range may already be made, initiated or at least prepared for a short time by an expected change in the power demand on the drive. This may include, for example, that a control pressure for actuators, by means of which a power-split transmission of the respective work machine, in particular a first power branch, connected and / or a variator of a second power branch of the transmission can be adjusted is already increased to the switching process or the Adjusting to accelerate, as the switching or adjustment must then be completed only. It can also be provided that in preparation for the closing of a clutch or a brake of the transmission whose clearance is already overcome in advance. In particular, frictional clutches or brakes or other elements of the variable torque transmission transmission may already be partially opened or closed in anticipation of the future power demand before being fully opened or closed for the actual implementation of the power request when the power request has become current become.
Gemäß einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der mobilen Arbeitsmaschine um ein landwirtschaftliches Fahrzeug, insbesondere um einen Traktor, und umfasst das Erfassen des aktuellen Zustands zumindest das Erfassen eines Typs und/oder einer Stellung eines Anbaugeräts des landwirtschaftlichen Fahrzeugs. Denn anhand des Typs eines jeweiligen an dem landwirtschaftlichen Fahrzeug angeschlossenen Anbaugeräts lässt sich eine Vorhersage über die mittels eines solchen Anbaugeräts auszuführende Arbeit und somit über eine damit verbundene Leistungsanforderung treffen. Beispielsweise ist bei einem angeschlossenen Pflug mit einem Pflügbetrieb und bei einer angeschlossenen Sämaschine mit einem Säbetrieb des landwirtschaftlichen Fahrzeugs zu rechnen. Die konkrete Ansteuerung des Fahrantriebs für einen solchen anbaugerätespezifischen Betrieb kann dabei beispielsweise dadurch vorausschauend ausgelöst werden, dass das jeweilige Anbaugerät in eine Arbeitsstellung verstellt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu können in die Vorhersage auch, insbesondere mittels GPS erfasste, Ortsdaten einfließen, wobei z.B. bekannte Informationen über die Lage und die Größe eines zu bearbeitenden Feldes berücksichtigt werden können. Auf diese Weise kann der Fahrantrieb eines Traktors, an den ein Pflug angeschlossen ist, automatisch und vorausschauend anhand des erfassten Anbaugerätetyps sowie des erfassten Orts des Traktors derart angesteuert werden, dass er mit Erreichen des zu pflügenden Feldes optimal im Hinblick auf die durch das Pflügen gestellte Leistungsanforderung angepasst ist.According to another embodiment, the mobile work machine is an agricultural vehicle, in particular a tractor, and detecting the current state comprises at least detecting a type and / or a position of an implement of the agricultural vehicle. Because of the type of each attached to the agricultural vehicle attachment can make a prediction on the work to be performed by means of such an attachment and thus on a related performance requirement. For example, in a connected plow with a plowing operation and in a connected seed drill with a sowing operation of the agricultural vehicle to be expected. The concrete control of the traction drive for such an implement-specific operation can be triggered, for example, thereby anticipating that the respective attachment is adjusted to a working position. Alternatively or additionally, the prediction may also include location data acquired, in particular by means of GPS, whereby e.g. known information about the location and size of a field to be processed can be considered. In this way, the traction drive of a tractor to which a plow is connected, automatically and predictively based on the detected attachment type and the detected location of the tractor are controlled such that it optimally Asked upon reaching the field to be plowed in terms of the plowing Performance requirement is adjusted.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der mobilen Arbeitsmaschine um ein Transportgerät, insbesondere um einen Muldenkipper, und umfasst das Erfassen des aktuellen Zustands zumindest das Erfassen eines Beladungszustands des Transportgeräts. Über Sensoren kann etwa das Gewicht der Beladung des Transportgeräts erfasst und daraus auch auf das Gesamtgewicht des Transportgeräts geschlossen werden. Anhand der erfassten Information und gegebenenfalls weiterer Parameter kann dann eine Vorhersage über die bei einer Fahrt des derart beladenen Transportgeräts zu erwartende Leistungsanforderung getroffen werden und der Fahrantrieb insbesondere im Hinblick auf eine effiziente Fahrweise vorteilhafterweise entsprechend angepasst werden.According to a further advantageous embodiment, the mobile work machine is a transport device, in particular a dump truck, and the detection of the current state comprises at least the detection of a loading state of the transport device. About sensors can be detected about the weight of the load of the transport device and concluded therefrom on the total weight of the transport device. On the basis of the detected information and possibly further parameters, a prediction can then be made about the power requirement to be expected during a journey of the transport device loaded in this way, and the travel drive can advantageously be adapted accordingly, in particular with regard to an efficient driving style.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der mobilen Arbeitsmaschine um ein Einsatzfahrzeug und umfasst das Erfassen des aktuellen Zustands zumindest das Erfassen des Vorliegens eines Einsatzes, insbesondere anhand des Erfassens eines Betriebszustands eines Blaulichts des Einsatzfahrzeugs. Beispielsweise kann bei einem Einsatzfahrzeug mit Blaulicht aus einem ausgeschalteten Blaulicht geschlossen werden, dass kein Einsatz vorliegt und das Einsatzfahrzeug daher in einer verbrauchsoptimierten Weise betrieben werden soll, wohingegen aus einem eingeschalteten Blaulicht geschlossen werden kann, dass ein Einsatz vorliegt und das Einsatzfahrzeug daher in einer dynamischeren Weise betrieben werden soll. Daher kann infolge eines erfassten Einschaltens des Blaulichts eine Vorhersage über eine bevorstehende, einer dynamischen Fahrweise entsprechende Leistungsanforderung getroffen und der Fahrantrieb des Einsatzfahrzeugs automatisch im Hinblick auf diese Fahrweise vorausschauend angepasst werden.According to a further advantageous embodiment, the mobile work machine is an emergency vehicle and the detection of the current state comprises at least detecting the presence of an insert, in particular based on the detection of an operating state of a blue light of the emergency vehicle. For example, in an emergency vehicle with blue light from an off blue light can be concluded that there is no use and the emergency vehicle should therefore be operated in a consumption-optimized manner, whereas it can be concluded from a switched on blue light that an application is present and the emergency vehicle in a more dynamic Way to be operated. Therefore, as a result of a detected switching on of the blue light, a prediction about an imminent power requirement corresponding to a dynamic driving style can be made and the travel drive of the emergency vehicle can be automatically adjusted with regard to this driving style.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Erfassen des aktuellen Zustands zumindest das Erfassen des Orts, der Lage, der Beschleunigung und/oder einer Drehzahl der mobilen Arbeitsmaschine oder eines, außerhalb des Motors und des Getriebes befindlichen, Teils der mobilen Arbeitsmaschine. In ähnlicher Weise wie die Stellung einer Schaufel ein Indiz für das unmittelbar bevorstehende Einfahren in ein Haufwerk sein kann, kann etwa auch das Erreichen eines bestimmten Ortes, an dem beispielsweise bekanntermaßen ein Arbeits- und/oder Anbaugerät der mobilen Arbeitsmschine zum Einsatz kommt, ein Hinweis darauf sein, dass ein Wechsel der Betriebsart, etwa von einer Transportbetriebsart zu einer Arbeitsbetriebsart, der mobilen Arbeitsmaschine ansteht, der mit einer veränderten Leistungsanforderung einhergeht, so dass aus diesem Zusammenhang eine Vorhersage über eine bevorstehende zukünftige Leistungsanforderung abgeleitet werden kann. In entsprechender Weise können, anstelle des Ortes oder zusätzlich dazu, auch die Lage, z.B. die Neigung, die Beschleunigung und/oder eine Drehzahl, aus der sich auch die Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine ableiten lässt, als Parameter für die Vorhersage berücksichtigt werden.According to a further advantageous embodiment, the detection of the current state comprises at least the detection of the location, the position, the acceleration and / or a rotational speed of the mobile work machine or of a part of the mobile work machine located outside the engine and the transmission. In a similar way as the position of a blade can be an indication of the imminent entry into a pile, for example, the reaching of a specific location, where, for example, a working and / or attachment of the mobile working machine is used, is an indication be responsive to a change in operating mode, such as from a transport mode to a work mode, of the mobile work machine associated with a changed power demand so that a prediction of an upcoming future power request may be derived from this context. Similarly, instead of or in addition to the location, the location, e.g. the inclination, the acceleration and / or a speed from which also the speed of the mobile work machine can be derived are taken into account as parameters for the prediction.
Die Vorhersage ist in der Regel desto zuverlässiger, je mehr verschiedene Parameter in den erfassten aktuellen Zustand eingehen, aus dem sich dann eine zukünftige Leistungsanforderung oder zumindest eine gewisse Wahrscheinlichkeit für eine oder mehrere mögliche zukünftige Leistungsanforderungen ableiten lässt. Insofern ist es ferner bevorzugt, wenn das Erfassen des aktuellen Zustand das Erfassen zumindest zweier, insbesondere zumindest dreier, verschiedener Parameter der mobilen Arbeitsmaschine umfasst.The prediction is typically more reliable as more and more parameters enter the sensed current state, from which a future power demand or at least some probability of one or more possible future power demands can be derived. In this respect, it is further preferred if the detection of the current state comprises the detection of at least two, in particular at least three, different parameters of the mobile work machine.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner, dass der erfasste aktuelle Zustand mit einem gespeicherten Satz von Zuständen verglichen wird, denen jeweils zumindest eine zukünftige Leistungsanforderung zugeordnet ist, und dass für das genannte Treffen der Vorhersage das Ergebnis des Vergleichs berücksichtigt wird. Dabei kann der Satz grundsätzlich auch lediglich einen einzigen gespeicherten Zustand umfassen. Vorzugsweise umfasst der Satz aber mehrere gespeicherte Zustände, die als Referenz für den erfassten aktuellen Zustand herangezogen werden können. Für den Vergleich kann dann geprüft werden, ob der aktuelle Zustand einem der gespeicherten Zustände vollständig entspricht, oder auch lediglich, ob der aktuelle Zustand einem der gespeicherten Zustände, insbesondere im Rahmen einer Schwellenwert- und/oder Wahrscheinlichkeitsbetrachtung, zumindest ähnlich ist. Ist dies der Fall, kann dann als Vorhersage diejenige zukünftige Leistungsanforderung bestimmt werden, die diesem gespeicherten Zustand zugeordnet ist.According to a further advantageous embodiment, the method further comprises comparing the detected current state with a stored set of states, each associated with at least one future power request, and taking into account the result of the comparison for said meeting of the prediction. In principle, the sentence may also comprise only one stored state. Preferably, however, the set comprises a plurality of stored states that can be used as a reference for the detected current state. For the comparison, it can then be checked whether the current state completely corresponds to one of the stored states, or else only whether the current state is at least similar to one of the stored states, in particular within the framework of a threshold and / or probability consideration. If this is the case, then the future power request associated with this stored state can then be determined as a prediction.
Der genannte Satz kann dabei vorzugsweise durch Einlernen eines oder mehrerer Zustände und jeweils einer dem jeweiligen Zustand zugeordneten zukünftigen Leistungsanforderung gebildet und/oder ergänzt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Nutzer der mobilen Arbeitsmaschine ein derartiges Einlernen manuell auslösen kann, woraufhin dann ein aktueller Zustand sowie eine, insbesondere innerhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitfensters, daran anschließende veränderte Leistungsanforderung an den Fahrantrieb erfasst werden und in dem Satz gespeichert werden. Auf diese Weise kann die Ansteuerung des Fahrantriebs einen Zustand sozusagen wiedererkennen und anhand der gespeicherten Zuordnung die zu erwartende zukünftige Leistungsanforderung ermitteln, um den Fahrantrieb anschließend in entsprechender Weise vorausschauend anzusteuern.The named sentence can preferably be formed and / or supplemented by teaching in one or more states and in each case one future power request assigned to the respective state. For example, it can be provided that a user of the mobile work machine can manually initiate such teaching, whereupon a current state and a, in particular within a predetermined or predeterminable time window, subsequent change in power demand to the drive are detected and stored in the sentence. In this way, the control of the traction drive can recognize a state so to speak, and determine the expected future power requirement based on the stored assignment in order to subsequently drive the traction drive in a corresponding manner in a predictive manner.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner, dass unter Berücksichtigung einer zeitlichen Abfolge jeweiliger erfasster aktueller Zustände ein repetitives Muster identifiziert wird, und dass für das genannte Treffen der Vorhersage das identifizierte repetitive Muster berücksichtigt wird. Bei dieser Ausführungsform wird also nicht lediglich der gerade aktuelle Zustand berücksichtigt, sondern eine ganze Abfolge solcher Zustände, also zusätzlich zu dem aktuellen Zustand auch Zustände, die zu einem früheren Zeitpunkt aktuell waren und erfasst worden sind. Das ermöglicht es, in der Abfolge Muster zu erkennen, gemäß denen sich Zustände in gleicher oder zumindest ähnlicher Weise wiederholen. Wenn ein solches repetitives Muster identifiziert werden konnte und außerdem bei einem früheren Durchlauf, vorzugsweise bei mehreren, insbesondere allen früheren Durchläufen, des repetitiven Musters an einer bestimmten Stelle des Musters jeweils eine spezielle Änderung der Leistungsanforderung an den Fahrantrieb vorgelegen hat, deutet dies darauf hin, dass bei einem erneuten Durchlaufen des Musters an der entsprechenden Stelle dieselbe Änderung der Leistungsanforderung erneut vorliegen wird. Dieser Zusammenhang kann somit dazu genutzt werden, eine entsprechende Vorhersage über die zu erwartende Leistungsanforderung zu treffen und den Fahrantrieb vorausschauend im Hinblick auf die Leistungsanforderung anzusteuern.According to a preferred embodiment, the method further comprises identifying a repetitive pattern taking into account a time sequence of respective detected current states, and taking into account the identified repetitive pattern for said meeting of the prediction. In this embodiment, therefore, not only the current state is taken into account, but a whole sequence of such states, ie, in addition to the current state, also states which were up-to-date at an earlier point in time and have been detected. This makes it possible to recognize, in the sequence, patterns according to which states repeat in the same or at least a similar way. In addition, if such a repetitive pattern could be identified and, in addition, a specific change in the power request to the propulsion system occurred at a particular point in the pattern during a previous pass, preferably at several, in particular all previous, runs of the repetitive pattern at a particular location of the pattern, this indicates that that at a renewed Passing the pattern at the appropriate location will be the same change in the power request again. This relationship can thus be used to make a corresponding prediction of the expected power requirement and to anticipate the propulsion drive with regard to the power requirement.
Wenn dabei vorgesehen ist, dass in der Abfolge von erfassten aktuellen Zuständen repetitive Muster autonom identifiziert werden, kann das Verfahren somit vorteilhafterweise selbstlernend sein. Nachdem die mobile Arbeitsmaschine eine bestimmte Abfolge von Zuständen mehrfach durchlaufen hat, können dann bei weiteren Durchläufen zuverlässige Vorhersagen über jeweilige Änderungen der Leistungsanforderung an den Fahrantrieb getroffen werden.If it is provided that repetitive patterns are identified autonomously in the sequence of detected current states, the method can thus advantageously be self-learning. After the mobile work machine has passed through a certain sequence of states several times, reliable predictions about respective changes in the power requirement to the travel drive can be made on further runs.
Das ist insbesondere für mobile Arbeitsmaschinen nützlich, die zur Ausführung in regelmäßigen Zyklen ablaufender Arbeiten eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Baumaschine zum Laden und Transportieren eines Gutes von einem ersten zu einem zweiten Ort eingesetzt werden, wobei beim Laden, beim Transportieren, beim Abladen und/oder bei der Rückkehr unterschiedliche Leistungsanforderungen an den Fahrantrieb gestellt werden. Diese wiederholt aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte und die jeweiligen Leistungsanforderungen können, beispielsweise direkt anhand von z.B. mittels GPS erfassten jeweiligen Orts- und/ oder Geschwindigkeitsverläufen der mobilen Arbeitsmaschine, automatisch erfasst werden, so dass sich in der Abfolge der so erfassten Daten ein repetitives Muster identifiziert lässt, das dann für die Vorhersage zukünftiger Leistungsanforderungen berücksichtigt werden kann. Wird dieselbe Arbeitsmaschine noch zu einem anderen Zweck eingesetzt, wofür eine abweichende Zustandsabfolge wiederholt durchlaufen wird, kann erneut ein repetitives Muster automatisch in der Zustandsabfolge erkannt und für die vorausschauende Ansteuerung des Fahrantriebs herangezogen werden. Auf diese Weise wird vorteilhafterweise eine automatische Anpassbarkeit der Steuerung an verschiedene Arbeitsabläufe realisiert.This is particularly useful for mobile work machines that are used to run in regular cycles of ongoing work. For example, a construction machine can be used for loading and transporting a good from a first to a second location, whereby different performance requirements are placed on the traction drive when loading, transporting, unloading and / or returning. These repeated successive operations and the respective performance requirements can be determined, for example, directly from e.g. detected by GPS respective location and / or speed profiles of the mobile work machine, are automatically detected, so that in the sequence of data thus acquired a repetitive pattern can be identified, which can then be considered for the prediction of future performance requirements. If the same work machine is still used for another purpose, for which a different state sequence is repeated, a repetitive pattern can be automatically recognized in the state sequence and used for the anticipatory control of the travel drive. In this way, advantageously, an automatic adaptability of the controller to different workflows is realized.
In diesem Zusammenhang ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das genannte Treffen der Vorhersage umfasst, dass anhand des erfassten aktuellen Zustands eine aktuelle Position innerhalb des identifizierten repetitiven Musters ermittelt wird, dass für eine auf die aktuelle Position folgende Folgeposition des identifizierten repetitiven Musters eine in einem vorangehenden Zyklus des identifizierten repetitiven Musters an der Folgeposition erbrachte oder angeforderte Leistung ermittelt wird, und dass aus der so ermittelten Leistung eine zukünftige Leistungsanforderung abgeleitet wird, um in Abhängigkeit von dieser zukünftigen Leistungsanforderung den Fahrantrieb zu verstellen. Der Abstand der Folgeposition von der aktuellen Position entspricht dabei beispielsweise weniger als 50%, insbesondere höchstens 30%, vorzugsweise höchstens 20% und besonders bevorzugt höchstens 10% eines Zyklus des identifizierten repetitiven Musters.In this context, according to an advantageous development, it is provided that said meeting comprises the prediction that, based on the detected current state, a current position within the identified repetitive pattern is determined that for a subsequent position following the current position of the identified repetitive pattern determining a requested or requested power at a preceding cycle of the identified repetitive pattern, and deriving a future power demand from the power thus determined to disable the travel drive in response to said future power request. The distance of the sequential position from the current position corresponds for example to less than 50%, in particular at most 30%, preferably at most 20% and particularly preferably at most 10% of a cycle of the identified repetitive pattern.
Im Zusammenhang mit einer zeitlichen Abfolge erfasster aktueller Zustände, insbesondere im Rahmen wiederholt durchgeführter Arbeitszyklen, kann es auch zweckmäßig sein, den Fahrantrieb nicht oder zumindest nicht nur an ein darin identifiziertes Muster anzupassen, sondern (auch) an den jeweiligen Fahrer der mobilen Arbeitsmaschine anzupassen. Insofern ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei der vorgesehen ist, dass anhand einer zeitlichen Abfolge jeweiliger erfasster aktueller Zustände, insbesondere einer Abfolge, welcher wiederholt durchgeführte Arbeitszyklen zugrundeliegen, ein Fahrstil identifiziert und für das Treffen der Vorhersage über eine zukünftige Leistungsanforderung berücksichtigt wird. Der Fahrstil kann insbesondere anhand manuell von dem jeweiligen Fahrer vorgenommener Betätigungen der Arbeitsmaschine identifiziert werden, wobei vorzugsweise zumindest solche Betätigungen berücksichtigt werden, die in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen jeweils an zumindest annähernd derselben Stelle erfolgt sind, so dass sich daraus eine für einen jeweiligen Fahrer typische Art der Betätigung der Arbeitsmaschine ableiten lässt. Der Fahrstil kann für einen jeweiligen Fahrer individuell definiert werden. Es ist aber auch denkbar, dass dem jeweiligen Fahrer ein Fahrstil aus einem vorgegebenen Satz verschiedener Fahrstile zugeordnet wird, nämlich jeweils derjenige Fahrstil, der die größte Übereinstimmung mit der erfassten Fahrweise des Fahrers aufweist. Somit kann für die Vorhersagen über zukünftige Leistungsanforderungen der Fahrstil des jeweils aktuellen Fahrers berücksichtigt werden, um eine fahrerspezifisch optimierte Ansteuerung des Fahrantriebs zu erreichen.In connection with a chronological sequence of detected current conditions, in particular in the context of repeatedly performed work cycles, it may also be appropriate not to adapt the travel drive or at least not only to a pattern identified therein, but (also) to adapt to the respective driver of the mobile machine. In this respect, an embodiment is advantageous in which it is provided that a driving style is identified on the basis of a temporal sequence of respective detected current states, in particular a sequence which is based on repeatedly executed working cycles, and taken into account for making the prediction about a future power requirement. The driving style can be identified, in particular, by means of operations of the working machine that are carried out manually by the respective driver, wherein preferably at least those operations are taken into account, which are carried out in successive working cycles at at least approximately the same point, so that a type of vehicle is provided which is typical for a particular driver Derive actuation of the working machine. The driving style can be defined individually for each driver. However, it is also conceivable that the respective driver is assigned a driving style from a predefined set of different driving styles, namely in each case that driving style which has the greatest correspondence with the detected driving style of the driver. Thus, the driving style of the respective current driver can be taken into account for the forecasts of future power requirements in order to achieve driver-specific optimized control of the travel drive.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen Fahrantrieb mit einem Antriebsmotor, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, einem Getriebe, das dazu ausgebildet ist, ein von dem Antriebsmotor ausgegebenes Antriebsmoment stufenlos variabel modifiziert auszugeben, sowie einer Steuervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere ein Verfahren nach zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, auszuführen. Außerdem wird die Aufgabe der Erfindung auch gelöst durch ein leistungsverzweigtes Getriebes mit einem ersten Leistungszweig und einem zweiten Leistungszweig, wobei der erste Leistungszweig eine feste Übersetzung aufweist oder zwischen mehreren festen Übersetzungen schaltbar ist und wobei der zweite Leistungszweig einen verstellbaren Variator aufweist, über den die Übersetzung des zweiten Leistungszweigs stufenlos veränderbar ist. Dabei ist das Getriebe zwischen verschiedenen Fahrbereichen schaltbar, in denen jeweils durch Verstellen des Variators die Gesamtübersetzung des Getriebes stufenlos innerhalb eines dem jeweiligen Fahrbereich zugeordneten Übersetzungsbereichs veränderbar ist. Ferner weist das Getriebe eine Steuervorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere ein Verfahren nach zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, auszuführen. Die Vorteile dieses Fahrantriebs und dieses leistungsverzweigten Getriebes ergeben sich jeweils in entsprechender Weise wie für die jeweilige Ausführungsform des von der Steuervorrichtung des Fahrantriebs bzw. des leistungsverzweigten Getriebes ausgeführten Verfahrens.The object of the invention is further achieved by a travel drive with a drive motor, in particular an internal combustion engine, a transmission which is designed to output a drive torque output by the drive motor continuously variably modified, and a control device which is adapted to the inventive method, in particular, a method according to at least one of the embodiments described above, perform. In addition, the object of the invention is also achieved by a power-split transmission with a first power branch and a second power branch, wherein the first power branch has a fixed ratio or between a plurality of fixed ratios switchable and wherein the second power branch has an adjustable variator on the translation of second power branch is infinitely variable. In this case, the transmission between different driving ranges is switchable, in each of which by adjusting the variator, the total ratio of the transmission is infinitely variable within a transmission range associated with the respective driving range. Furthermore, the transmission has a control device which is designed to carry out the method according to the invention, in particular a method according to at least one of the embodiments described above. The advantages of this traction drive and this power-split transmission arise in each case in a corresponding manner as for the respective embodiment of the executed by the control device of the traction drive or the power-split transmission method.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figur weiter erläutert.
-
1 zeigt in schematischer Darstellung den Antriebsstrang einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem leistungsverzweigten Getriebe, das gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angesteuert wird.
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1 shows a schematic representation of the drive train of a mobile machine with a power-split transmission, which is controlled according to an embodiment of the method according to the invention.
Von der mobilen Arbeitsmaschine
Bei dem Getriebe
Der von dem ersten Leistungszweig
Das Getriebe
Auf diese Weise kann nicht nur der Antriebsmotor
Für die Ansteuerung des Antriebsmotors
Die Ansteuerung des Fahrantriebs
Wie in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1111
- mobile Arbeitsmaschinemobile work machine
- 1313
- erste Achsefirst axis
- 1515
- zweite Achsesecond axis
- 1717
- Radwheel
- 1919
- Differentialdifferential
- 2121
- Antriebsmotordrive motor
- 2323
- Getriebetransmission
- 2424
- Fahrantriebtraction drive
- 2525
- erster Leistungszweigfirst power branch
- 2727
- zweiter Leistungszweigsecond power branch
- 2929
- Variatorvariator
- 3131
- Summierelementsumming
- 3333
- Steuervorrichtungcontrol device
- 3535
- Sensorsensor
- 3737
- Arbeits- bzw. AnbaugerätWork or attachment
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018108507 | 2018-04-10 | ||
DE102018108507.9 | 2018-04-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019109314A1 true DE102019109314A1 (en) | 2019-10-10 |
Family
ID=67991248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019109314.7A Pending DE102019109314A1 (en) | 2018-04-10 | 2019-04-09 | Method for controlling a travel drive of a mobile work machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019109314A1 (en) |
-
2019
- 2019-04-09 DE DE102019109314.7A patent/DE102019109314A1/en active Pending
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