DE102020201497A1 - Method for operating an electrified drive train for a work machine, electrified drive train for a work machine and work machine - Google Patents

Method for operating an electrified drive train for a work machine, electrified drive train for a work machine and work machine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine, wobei über eine triebliche Kopplung eines Elektromotors des Antriebsstrangs mit mindestens einem Rad der Arbeitsmaschine- ein vom Elektromotor erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des mindestens einen Rads führt,- ein vom Elektromotor erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des mindestens einen Rads führt,- ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des Elektromotors führt und- ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des Elektromotors führt.Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch Mittel zur Erkennung eines Gefälles in Verbindung mit Mitteln zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wird (12), dass durch Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl eine Raddrehzahl des mindestens einen Rads erfasst wird (13) und mit einem Raddrehzahlschwellwert verglichen wird (14) und/oder dass durch Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl eine Motordrehzahl (n) des Elektromotors erfasst wird und mit einem Motordrehzahlschwellwert verglichen wird und dass der Elektromotor in einem Rekuperationsbetrieb betrieben wird (15), wenn der Raddrehzahlschwellwert oder der Motordrehzahlschwellwert (ns) überschritten wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine sowie eine entsprechende Arbeitsmaschine.The invention relates to a method for operating an electrified drive train for a work machine, wherein via a drive coupling of an electric motor of the drive train to at least one wheel of the work machine - an acceleration torque generated by the electric motor leads to an increase in the speed of the at least one wheel, - a braking torque generated by the electric motor leads to a speed reduction of the at least one wheel, - an acceleration torque generated by at least one wheel leads to an increase in the speed of the electric motor and - a braking torque generated by at least one wheel leads to a speed reduction of the electric motor. The method according to the invention is characterized in that by means to detect a gradient in connection with means for detecting the movement of the work machine, a downhill slope of the work machine is detected (12) that a wheel speed of the at least one is detected by means for detecting a wheel speed nen wheel is detected (13) and compared with a wheel speed threshold value (14) and / or that an engine speed (n) of the electric motor is detected by means for detecting an engine speed and is compared with an engine speed threshold value and that the electric motor is operated in a recuperation mode (15) if the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value (ns) is exceeded. The invention also relates to a corresponding drive train for a work machine and a corresponding work machine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen elektrifizierter Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11 sowie eine entsprechende Arbeitsmaschine.The present invention relates to a method for operating an electrified drive train for a work machine according to the preamble of claim 1, an electrified drive train for a work machine according to the preamble of claim 11 and a corresponding work machine.

Im Stand der Technik sind bereits elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen, wie etwa Radlader, Kompaktlader, Teleskoplader, Dumper oder Bagger bekannt. Derartige Arbeitsmaschinen sind entweder rein elektrisch angetrieben, d.h. sie verfügen als Energiespeicher ausschließlich über eine elektrische Batterie bzw. eine Brennstoffzelle zur Erzeugung von Elektrizität aus Wasserstoff. Oder aber sie sind dieselelektrisch angetrieben, was bedeutet, dass die benötigte Energie von einem dieselgetriebenen Generator sowie ggf. von einem elektrischen Pufferspeicher, wie z.B. einem entsprechend dimensionierten Kondensator oder einer vergleichsweise kleinen Batterie, bereitgestellt wird. In beiden Fällen wird die für den Fahrantrieb und den Arbeitsantrieb benötigte mechanische Leistung von einem oder mehreren Elektromotoren erbracht. Weiterhin ist es bekannt, die Elektromotoren von elektrischen Antrieben bei Bremsvorgängen im Generatorbetrieb zum Rekuperieren von elektrischer Leistung zu verwenden. Zusätzlich ist dabei stets eine mechanische Reibungsbremse vorgesehen, damit aus Sicherheitsgründen jederzeit eine ausreichend große Bremsleistung bereitgestellt werden kann.In the prior art, electrically driven machines such as wheel loaders, compact loaders, telescopic loaders, dumpers or excavators are already known. Such work machines are either purely electrically driven, i.e. they only have an electric battery or a fuel cell to generate electricity from hydrogen as an energy storage device. Or they are diesel-electric, which means that the required energy is provided by a diesel-powered generator and, if necessary, by an electrical buffer storage device, such as a suitably dimensioned capacitor or a comparatively small battery. In both cases, the mechanical power required for the travel drive and the work drive is provided by one or more electric motors. It is also known to use the electric motors of electric drives during braking operations in generator mode to recuperate electrical power. In addition, a mechanical friction brake is always provided so that a sufficiently high braking power can be provided at any time for safety reasons.

In diesem Zusammenhang beschreibt die EP 0962 597 A2 eine batteriebetriebene Arbeitsmaschine, welche für den Fahrantrieb zwei Elektromotoren aufweist und einen weiteren Elektromotor für den Arbeitsantrieb aufweist.In this context, describes the EP 0962 597 A2 a battery-powered work machine, which has two electric motors for the drive and a further electric motor for the work drive.

Die WO 2008/128674 A1 offenbart eine Arbeitsmaschine mit einem Hybridantriebsstrang, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Elektromaschine. Zur Energieversorgung der Elektromaschine ist ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen, der rekuperativ geladen werden kann, indem der Elektromotor bei einem Bremsvorgang der Arbeitsmaschine im Generatorbetrieb betrieben wird.the WO 2008/128674 A1 discloses a work machine with a hybrid drive train comprising an internal combustion engine and an electric machine. To supply energy to the electric machine, an electric energy store is provided, which can be charged recuperatively by operating the electric motor in generator mode when the machine is braking.

Weiterhin ist der Anmelderin unter dem Namen „Rigitrac EWD120“ eine dieselelektrisch angetriebene landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bekannt, die einen dieselgetriebenen Generator zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung sowie vier in die Radfelgen integrierte, als Radnabenantriebe ausgebildete, elektrische Einzelradanriebe umfasst. Die vom Generator erzeugte elektrische Leistung wird den Radnabenantrieben zur Verfügung gestellt. Durch die Einzelradanriebe wird eine individuelle Steuerung und Regelung der Antriebsräder ermöglicht. Weiterhin verfügt der „Rigitrac EWD120“ über einen elektrischen Bremswiderstand, der im Generatorbetrieb der Elektromotoren eine elektrische Last darstellt, welche die Elektromotoren belastet und bremst.Furthermore, the applicant is known under the name "Rigitrac EWD120" a diesel-electric driven agricultural machine which comprises a diesel-driven generator for providing electrical power and four electric single wheel drives integrated into the wheel rims and designed as wheel hub drives. The electrical power generated by the generator is made available to the wheel hub drives. The individual wheel drives enable individual control and regulation of the drive wheels. Furthermore, the "Rigitrac EWD120" has an electrical braking resistor, which represents an electrical load in generator mode of the electric motors, which loads and brakes the electric motors.

Die bekannten elektrischen Antriebsstränge für Arbeitsmaschinen sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass sie bei einer Hangabfahrt mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit oftmals kein ausreichend großes Rekuperationsmoment und damit Bremsmoment mehr aufbringen können, um eine weitere ungewollte Beschleunigung der Arbeitsmaschine aufgrund der Hangabtriebskraft in einen für die Arbeitsmaschine unzulässig hohen Geschwindigkeitsbereich zu verhindern. Die Ursache für dieses unzureichende Rekuperationsmoment liegt im prinzipbedingten Verhalten eines Elektromotors, der in seinem oberen Drehzahlbereich und somit bei hohen Geschwindigkeiten nur noch eine vergleichsweise geringe Leistungsfähigkeit aufweist, was wiederum auch nur noch ein vergleichsweise geringes Rekuperationsmoment zulässt. Somit ist in einer derartigen Fahrsituation ein beständiges Eingreifen eines Fahrers der Arbeitsmaschine notwendig, um über eine zusätzliche hydraulische Reibungsbremse ein weiteres ungewolltes Beschleunigen der Arbeitsmaschine bei der Hangabfahrt zu verhindern. Dies kann zu einer Überlastung der Reibungsbremse führen und sogar zu einer Beschädigung des Antriebsstrangs, sofern die Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine einen kritischen Geschwindigkeitswert überschreitet.The known electrical drive trains for work machines are, however, disadvantageous in that they can often no longer generate a sufficiently large recuperation torque and thus braking torque when driving down a slope at a comparatively high speed to prevent further unwanted acceleration of the work machine due to the downhill force to an unacceptably high level for the work machine To prevent speed range. The cause of this inadequate recuperation torque lies in the principle-related behavior of an electric motor, which in its upper speed range and thus at high speeds only has a comparatively low performance, which in turn only allows a comparatively low recuperation torque. In such a driving situation, constant intervention by a driver of the work machine is therefore necessary in order to prevent further unwanted acceleration of the work machine when descending a slope via an additional hydraulic friction brake. This can overload the friction brake and even damage the drive train if the speed of the working machine exceeds a critical speed value.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine vorzuschlagen.It is an object of the invention to propose an improved method for operating an electrified drive train for a work machine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.This object is achieved according to the invention by the method for operating an electrified drive train for a work machine according to claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine, wobei über eine triebliche Kopplung eines Elektromotors des Antriebsstrangs mit mindestens einem Rad der Arbeitsmaschine

  • - ein vom Elektromotor erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des mindestens einen Rads führt,
  • - ein vom Elektromotor erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des mindestens einen Rads führt,
  • - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des Elektromotors führt und
  • - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des Elektromotors führt.
The invention relates to a method for operating an electrified drive train for a work machine, wherein an electric motor of the drive train is coupled to at least one wheel of the work machine via a drive coupling
  • - an acceleration torque generated by the electric motor leads to an increase in the speed of the at least one wheel,
  • - a braking torque generated by the electric motor leads to a reduction in the speed of the at least one wheel,
  • - an acceleration torque generated by the at least one wheel leads to an increase in the speed of the electric motor and
  • - A braking torque generated by at least one wheel leads to a reduction in the speed of the electric motor.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch Mittel zur Erkennung eines Gefälles in Verbindung mit Mitteln zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wird, dass durch Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl eine Raddrehzahl des mindestens einen Rads erfasst wird und mit einem Raddrehzahlschwellwert verglichen wird und/oder dass durch Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl eine Motordrehzahl des Elektromotors erfasst wird und mit einem Motordrehzahlschwellwert verglichen wird und dass der Elektromotor in einem Rekuperationsbetrieb betrieben wird, wenn der Raddrehzahlschwellwert oder der Motordrehzahlschwellwert überschritten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Leistung nach Maßgabe eines Zustands des Energiespeichers vollständig oder teilweise dem Energiespeicher und/oder dem zweiten Elektromotor zugeführt wird.The method according to the invention is characterized in that by means for detecting a gradient in connection with means for detecting the movement of the work machine a downhill slope of the work machine is detected, that by means for detecting a wheel speed a wheel speed of the at least one wheel is detected and with a Wheel speed threshold value is compared and / or that an engine speed of the electric motor is detected by means for detecting an engine speed and is compared with an engine speed threshold value and that the electric motor is operated in a recuperation mode if the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value is exceeded. The method according to the invention is characterized in that the electrical power is supplied completely or partially to the energy store and / or the second electric motor in accordance with a state of the energy store.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, welches das Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine und in einer Arbeitsmaschine erlaubt. Ein Elektromotor des Antriebsstrangs ist dabei mit mindestens einem Rad der Arbeitsmaschine trieblich gekoppelt, beispielsweise über eine lösbare Kupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung. Aus der trieblichen Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem mindestens einen Rad folgt, dass ein vom Elektromotor erzeugtes Beschleunigungsmoment auch zu einer Drehzahlerhöhung des mindestens einen Rads führt. Die Drehzahlerhöhung des mindestens einen Rads entspricht dabei der Drehzahlerhöhung des Elektromotors unter Berücksichtigung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Elektromotor und dem mindestens einen Rad. In analoger Weise führt ein vom Elektromotor erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des mindestens einen Rads. Umgekehrt führt auch ein Beschleunigungsmoment des mindestens einen Rads, welches beispielsweise aus einer Hangabfahrt der Arbeitsmaschine resultieren kann, zu einer Drehzahlerhöhung des Elektromotors. Ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Bremsmoment, welches sich beispielsweise aus einer Hangauffahrt der Arbeitsmaschine ergeben kann, führt entsprechend zu einer Drehzahlreduzierung des Elektromotors. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine automatisiert erkannt wird. Dazu sind Mittel zur Erkennung eines Gefälles vorgesehen, welche dazu ausgebildet sind, zu erkennen, ob sich die Arbeitsmaschine in einer Hanglage befindet. Ebenso sind Mittel zur Erfassung einer Fortbewegung einer der Arbeitsmaschine vorgesehen, welche beispielsweise als Raddrehzahlsensoren ausgebildet seien können. Sofern also die Mittel zur Erkennung eines Gefälles erkennen, dass die Arbeitsmaschine in Frontrichtung hangabwärts ausgerichtet ist und gleichzeitig die Mittel zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine erkennen, dass sich die Arbeitsmaschine fortbewegt, so kann auf eine Hangabfahrt erkannt werden. Weiterhin sind auch Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl vorgesehen, welche eine Raddrehzahl des mindestens einen Rads erfassen. Sofern eine Hangabfahrt erkannt wurde, vergleichen die Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl die erfasste Raddrehzahl mit einem Raddrehzahlschwelwert. Alternativ oder zusätzlich sind Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl des Elektromotors vorgesehen, welche eine Motordrehzahl des Elektromotors erfassen und die erfasste Motordrehzahl mit einem Motordrehzahlschwellwert vergleichen, sofern zuvor eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wurde. Sowohl die Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl als auch die Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl umfassen jeweils ein elektronisches Rechenwerk, welches einen Softwarealgorithmus ausführt, mittels dessen die erfasste Raddrehzahl bzw. die erfasste Motordrehzahl mit dem Raddrehzahlschwellwert bzw. dem Motordrehzahlschwellwert verglichen wird. Wenn nun die Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl bzw. die Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl erkennen, dass die erfasste Raddrehzahl den Raddrehzahlschwellwert überschreitet bzw. die erfasste Motordrehzahlschwellwert überschreitet wird der Elektromotor in einem Rekuperationsbetrieb betrieben. Das im Rekuperationsbetrieb des Elektromotors entstehende Rekuperationsmoment wirkt einer Beschleunigung der Arbeitsmaschine entgegen und ist somit ein Bremsmoment.According to the invention, a method is therefore provided which allows an electrified drive train to be operated for a work machine and in a work machine. An electric motor of the drive train is drivingly coupled to at least one wheel of the work machine, for example via a releasable clutch, in particular a multi-disc clutch. From the drive coupling between the electric motor and the at least one wheel it follows that an acceleration torque generated by the electric motor also leads to an increase in the speed of the at least one wheel. The speed increase of the at least one wheel corresponds to the speed increase of the electric motor taking into account a gear ratio between the electric motor and the at least one wheel. In an analogous manner, a braking torque generated by the electric motor leads to a speed reduction of the at least one wheel. Conversely, an acceleration torque of the at least one wheel, which can result, for example, from the work machine descending a slope, also leads to an increase in the speed of the electric motor. A braking torque generated by at least one wheel, which can result, for example, from the work machine driving up a slope, leads to a corresponding reduction in the speed of the electric motor. According to the invention, it is now provided that a downhill slope of the working machine is automatically recognized. To this end, means are provided for recognizing a slope, which are designed to recognize whether the work machine is on a slope. Means are also provided for detecting the movement of one of the working machines, which can be designed as wheel speed sensors, for example. So if the means for detecting a slope recognize that the work machine is oriented downhill in the front direction and at the same time the means for detecting the movement of the work machine recognize that the work machine is moving, then a downhill slope can be detected. Furthermore, means for detecting a wheel speed are also provided, which detect a wheel speed of the at least one wheel. If a downhill slope has been detected, the means for detecting a wheel speed compare the detected wheel speed with a wheel speed threshold value. Alternatively or additionally, means for detecting an engine speed of the electric motor are provided, which detect an engine speed of the electric motor and compare the detected engine speed with an engine speed threshold value, provided that a downhill slope of the work machine was detected beforehand. Both the means for detecting a wheel speed and the means for detecting an engine speed each comprise an electronic arithmetic unit which executes a software algorithm by means of which the detected wheel speed or the detected engine speed is compared with the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value. If the means for detecting a wheel speed or the means for detecting an engine speed recognize that the detected wheel speed exceeds the wheel speed threshold value or exceeds the detected engine speed threshold value, the electric motor is operated in a recuperation mode. The recuperation torque that arises in the recuperation operation of the electric motor counteracts an acceleration of the work machine and is therefore a braking torque.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu dem Vorteil, dass eine ungewollte Beschleunigung der Arbeitsmaschine bei einer Hangabfahrt automatisiert verhindert werden kann. Dazu wird insbesondere bei einer Hangabfahrt der Arbeitsmaschine kontinuierlich die Raddrehzahl des mindestens einen Rads erfasst bzw. die Motordrehzahl des Elektromotors erfasst. Sowohl die Raddrehzahl als auch die Motordrehzahl sind dabei, unter Berücksichtigung eines entsprechenden Umrechnungsfaktors, ein Maß für die tatsächliche Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine. Somit kann über den Raddrehzahlschwellwert bzw. den Motordrehzahlschwellwert ein Geschwindigkeitsschwellwert für die Arbeitsmaschine definiert werden. Wenn die Arbeitsmaschine nun bei einer Hangabfahrt den Geschwindigkeitsschwellwert überschreitet, so wird der Elektromotor automatisiert in den Rekuperationsbetrieb versetzt. Dadurch erzeugt der Elektromotor ein Bremsmoment, welches zu einer Drehzahlreduzierung des mindestens einen Rads führt oder zumindest einem Beschleunigungsmoment des mindestens einen Rads dahingehend entgegenwirkt, dass keine weitere, ungewollte Beschleunigung erfolgt. Ein weiteres ungewolltes Beschleunigen der Arbeitsmaschine aufgrund der Hangabfahrt kann also vorteilhaft verhindert werden. Insbesondere ist ein manuelles Eingreifen eines Fahrers der Arbeitsmaschine, beispielsweise durch Betätigen einer hydraulischen Reibungsbremse der Arbeitsmaschine, nicht erforderlich. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren automatisiert verhindern, dass die Arbeitsmaschine bei einer Hangabfahrt eine unzulässig hohe Geschwindigkeit erreicht. Eine unzulässig hohe Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine könnte zu einer Beschädigung des Antriebsstrangs führen oder eine kritische Fahrsituation hervorrufen, in welcher die Arbeitsmaschine z.B. nicht mehr kontrollierbar ist. Entsprechend werden der Raddrehzahlschwellwert bzw. der Motordrehzahlschwellwert bevorzugt derart festgelegt, dass eine ihnen zugeordnete Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine noch im oberen Bereich der zulässigen Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine liegt. Das Versetzen des Elektromotors in den Rekuperationsbetrieb bei Erreichen des Raddrehzahlschwellwerts bzw. des Motordrehzahlschwellwerts führt weiterhin zu dem Vorteil, dass der Elektromotor in diesem Drehzahlbereich noch innerhalb seines zulässigen Drehzahlspektrums betrieben wird, und somit eine vergleichsweise hohe Leistung aufweist. Somit kann auch eine entsprechend hohe Rekuperationsleistung bzw. Bremsleistung durch den Elektromotor bereitgestellt werden. Oberhalb des Motordrehzahlschwellwerts bzw. des Raddrehzahlschwellwerts jedoch befindet sich der Elektromotor außerhalb des vorgesehenen Drehzahlspektrums. In diesem Betriebsbereich weist er nur noch eine vergleichsweise geringe Leistung auf. Entsprechend kann oberhalb des Motordrehzahlschwellwerts bzw. des Raddrehzahlschwellwerts nur noch ein vergleichsweise geringes Bremsmoment des Elektromotors bereitgestellt werden, welches in der Regel nicht ausreicht, um eine weitere und ungewollte Beschleunigung der Arbeitsmaschine bei einer Hangabfahrt zu verhindern. In anderen Worten ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren also das Heranziehen des Elektromotors zum Bereitstellen eines Bremsmoments im Rekuperationsbetrieb, solange die Arbeitsmaschine sich noch im zulässigen Fahrgeschwindigkeitsbereich befindet und der Elektromotor entsprechend ein ausreichend großes Beschleunigungsmoment bzw. Bremsmoment bereitstellen kann. Somit kann wirkungsvoll verhindert werden, dass die Arbeitsmaschine ungewollt die zulässige Höchstgeschwindigkeit bei einer Hangabfahrt überschreitet. Damit kann die Sicherheit im Fahrbetrieb der Arbeitsmaschine erhöht werden.The method according to the invention thus leads to the advantage that an undesired acceleration of the working machine when descending a slope can be prevented in an automated manner. For this purpose, the wheel speed of the at least one wheel is continuously recorded or the motor speed of the electric motor is recorded, in particular when the machine is descending a slope. Both the wheel speed and the engine speed are, taking into account a corresponding conversion factor, a measure of the actual speed of the work machine. A speed threshold value for the work machine can thus be defined via the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value. If the work machine exceeds the speed threshold when descending a slope, the electric motor is automatically switched to recuperation mode. As a result, the electric motor generates a braking torque, which leads to a speed reduction of the at least guides one wheel or at least counteracts an acceleration torque of the at least one wheel to the effect that no further, unwanted acceleration occurs. A further unintentional acceleration of the working machine due to the downhill slope can thus be advantageously prevented. In particular, manual intervention by a driver of the work machine, for example by actuating a hydraulic friction brake of the work machine, is not required. The method according to the invention can thus automatically prevent the work machine from reaching an impermissibly high speed when descending a slope. An impermissibly high speed of the work machine could damage the drive train or cause a critical driving situation in which the work machine can no longer be controlled, for example. Accordingly, the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value are preferably set in such a way that a driving speed of the working machine assigned to them is still in the upper range of the permissible driving speed of the working machine. Switching the electric motor to recuperation mode when the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value is reached also has the advantage that the electric motor is still operated within its permissible speed range in this speed range, and thus has a comparatively high output. A correspondingly high recuperation power or braking power can thus also be provided by the electric motor. Above the engine speed threshold value or the wheel speed threshold value, however, the electric motor is outside the intended speed spectrum. In this operating range, it only has a comparatively low performance. Correspondingly, above the engine speed threshold value or the wheel speed threshold value, only a comparatively low braking torque of the electric motor can be provided, which is generally not sufficient to prevent further and unwanted acceleration of the work machine when descending a slope. In other words, the method according to the invention enables the electric motor to be used to provide a braking torque in recuperation mode as long as the machine is still in the permissible driving speed range and the electric motor can accordingly provide a sufficiently large acceleration torque or braking torque. In this way, it can be effectively prevented that the work machine unintentionally exceeds the permissible maximum speed when descending a slope. In this way, the safety when the machine is being driven can be increased.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Raddrehzahlschwellwert 10 %, 15 % oder 20 % geringer ist als die der zulässigen Höchstgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine entsprechende Raddrehzahl.It is preferably provided that the wheel speed threshold value is 10%, 15% or 20% lower than the wheel speed corresponding to the maximum permissible speed of the work machine.

Ebenso ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Rotordrehzahlschwellwert 10 %, 15 % oder 20 % geringer ist als die der zulässigen Höchstgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine entsprechende Motodrehzahl.Likewise, it is preferably provided that the rotor speed threshold value is 10%, 15% or 20% lower than the engine speed corresponding to the maximum permissible speed of the working machine.

Daraus ergeben sich entsprechende Sicherheitsreserven im Leistungsspektrum des Elektromotors, also im bereitstellbaren Bremsmoment durch den Rekuperationsbetrieb des Elektromotors, so dass auch bei einer Hangabfahrt mit einem vergleichsweise steilen Gefälle, also einer entsprechend großen Hangabtriebskraft, welche als Beschleunigung auf die Arbeitsmaschine wirkt, zuverlässig ein ungewolltes Beschleunigen der Arbeitsmaschine verhindert werden kann.This results in corresponding safety reserves in the power spectrum of the electric motor, i.e. in the braking torque that can be provided by the recuperation operation of the electric motor, so that even when descending a slope with a comparatively steep gradient, i.e. a correspondingly large downhill force that acts as an acceleration on the work machine, unintentional acceleration can be reliably achieved the working machine can be prevented.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Neigungssensor ausgebildet sind. Der Neigungssensor wird dabei in einer vorgegebenen Ausrichtung und Neigung an einer ebenfalls vorgegebenen Position in der Arbeitsmaschine oder an der Arbeitsmaschine angeordnet. Eine Neigung der Arbeitsmaschine, beispielsweise aufgrund eines Gefälles, führt somit zu einer entsprechenden Neigung des Neigungssensors. Der Neigungssensor erfasst diese Neigung und erkennt daran, dass sich die Arbeitsmaschine an einem Gefälle befindet. Anhand der bekannten Ausrichtung des Neigungssensors in der Arbeitsmaschine oder an der Arbeitsmaschine erkennt der Neigungssensor darüber hinaus, ob sich die Arbeitsmaschine seitlich, in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung am Gefälle befindet. Der Neigungssensor kann beispielsweise als zweiachsiger Neigungssensor ausgebildet sein, der Neigungen sowohl in Longitudinalrichtung als auch in Lateralrichtung der Arbeitsmaschine erkennt. Ebenso können auch zwei oder drei jeweils einachsige Neigungssensoren orthogonal zueinander in der Arbeitsmaschine oder an der Arbeitsmaschine angeordnet werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the means for detecting a slope are designed as an inclination sensor. The inclination sensor is arranged in a predetermined orientation and inclination at a likewise predetermined position in the work machine or on the work machine. An inclination of the work machine, for example due to a slope, thus leads to a corresponding inclination of the inclination sensor. The inclination sensor detects this inclination and uses it to recognize that the work machine is on a slope. On the basis of the known alignment of the inclination sensor in the work machine or on the work machine, the inclination sensor also detects whether the work machine is on the side, in the direction of travel or against the direction of travel on a slope. The inclination sensor can be designed, for example, as a two-axis inclination sensor which detects inclinations both in the longitudinal direction and in the lateral direction of the work machine. Likewise, two or three inclination sensors, each uniaxial, can also be arranged orthogonally to one another in the work machine or on the work machine.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Satellitennavigationssystem ausgebildet sind. Bei dem Satellitennavigationssystem kann es sich beispielsweise um GPS, Galileo oder Glonass handeln. Das Satellitennavigationssystem umfasst weiterhin einen digitalen Speicher, in welchem digitale Kartendaten abgelegt sind. Diese digitalen Kartendaten umfassen vorteilhaft topographische Daten, d.h. Höhenangaben und Höhenänderungen. Somit kann auch anhand des Satellitennavigationssystems, nämlich durch Bestimmung einer aktuellen Position der Arbeitsmaschine sowie Auslesen der topographischen Kartendaten an der festgestellten Positionsarbeitsmaschine ein Gefälle erkannt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the means for recognizing a slope are designed as a satellite navigation system. The satellite navigation system can be GPS, Galileo or Glonass, for example. The satellite navigation system also includes a digital memory in which digital map data are stored. These digital map data advantageously include topographical data, ie altitude information and altitude changes. Thus, using the satellite navigation system, namely by determining a current position of the work machine and reading out the topographical map data the detected position work machine a slope can be recognized.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Vergleichsmittel zum Vergleich eines erfassten Beschleunigungsverhaltens mit einer erwarteten Beschleunigungskurve ausgebildet sind. Die erwartete Beschleunigungskurve beschreibt dabei ein Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine in der Ebene in Abhängigkeit eines vom Elektromotor aufgebrachten Beschleunigungsmoments bzw. in Abhängigkeit einer Gaspedalstellung der Arbeitsmaschine und ist in einem digitalen Speicher der Mittel zur Erkennung eines Gefälles abgelegt. Vorteilhaft sind unterschiedliche Beschleunigungskurven in den Mitteln zur Erkennung eines Gefälles abgelegt. Beispielsweise kann eine erste Beschleunigungskurve das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine in der Ebene im beladenen Zustand beschreiben, während eine zweite Beschleunigungskurve das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine in der Ebene in unbeladenen Zustand beschreibt.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the means for recognizing a gradient are designed as comparison means for comparing a detected acceleration behavior with an expected acceleration curve. The expected acceleration curve describes an acceleration behavior of the work machine in the plane as a function of an acceleration torque applied by the electric motor or as a function of an accelerator pedal position of the work machine and is stored in a digital memory of the means for recognizing a gradient. Different acceleration curves are advantageously stored in the means for recognizing a gradient. For example, a first acceleration curve can describe the acceleration behavior of the work machine in the plane in the loaded state, while a second acceleration curve describes the acceleration behavior of the work machine in the plane in the unloaded state.

Besonders bevorzugt kann die Beschleunigungskurve auch als Beschleunigungsfeld ausgebildet sein. Das Beschleunigungsfeld beschreibt dabei beladungsabhängigkontinuierlich das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine in der Ebene, enthält also für jeden möglichen Bleadungszustand der Arbeitsmaschine die zugehörige Beschleunigungskurve. Sofern die Vergleichsmittel zum Vergleich eines erfassten Beschleunigungsverhaltens mit einer erwarteten Beschleunigungskurve eine Abweichung des erfassten Beschleunigungsverhaltens von der erwarteten Beschleunigungskurve feststellen, so wird darauf erkannt, dass sich die Arbeitsmaschine an einem Gefälle fortbewegt. Wenn das erfasste Beschleunigungsverhalten größer ist als die erwartete Beschleunigungskurve, so kann auf eine Hangabfahrt erkannt werden. Umgekehrt kann auf eine Hangauffahrt erkannt werden, wenn das erfasste Beschleunigungsverhalten geringer ist als eine erwartete Beschleunigungskurve. Auch dies ermöglicht eine zuverlässige Erkennung einer Hangabfahrt einer Arbeitsmaschine.Particularly preferably, the acceleration curve can also be designed as an acceleration field. The acceleration field continuously describes the acceleration behavior of the work machine in the plane as a function of the load, i.e. it contains the associated acceleration curve for every possible load condition of the work machine. If the comparison means for comparing a detected acceleration behavior with an expected acceleration curve determine a discrepancy between the detected acceleration behavior and the expected acceleration curve, then it is recognized that the work machine is moving on a slope. If the detected acceleration behavior is greater than the expected acceleration curve, a downhill slope can be detected. Conversely, it can be recognized when the ascending slope is the detected acceleration behavior is less than an expected acceleration curve. This also enables a reliable detection of a downhill slope of a work machine.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Füllstandssensoren von Fluidbehältnissen der Arbeitsmaschine ausgebildet sind. Geeignete Fluidbehältnisse der Arbeitsmaschine können etwa ein ggf. vorgesehener Treibstofftank, ein Kühlwassertank, ein Scheibenwischwassertank oder ein Ausgleichsbehälter für Hydraulikfluid eines Arbeitsantriebs der Arbeitsmaschine sein. Je nach ihrer spezifischen Anordnung in den Fluidbehältnissen der Arbeitsmaschine können die Füllstandssensoren dadurch eine Neigung der Arbeitsmaschine erkennen, und anhand der erkannten Neigung der Arbeitsmaschine wiederum kann erkannt werden, dass sich die Arbeitsmaschine an einem Gefälle befindet. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Füllstandssensor im Kühlwasserbehälter, welcher den Kühlwasserfüllstand erfasst, bei einer Neigung der Arbeitsmaschine in Frontrichtung, was einer Hangabfahrt der Arbeitsmaschine entspricht, eine vermeintliche Zunahme des Kühlwasserstands erfasst. Umgekehrt würde dieser Füllstandssensor bei einer Hangauffahrt der Arbeitsmaschine eine plötzliche vermeintliche Abnahme des Kühlwasserstands erfassen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the means for detecting a slope are designed as filling level sensors of fluid containers of the work machine. Suitable fluid containers of the work machine can be, for example, a possibly provided fuel tank, a cooling water tank, a windshield wiper water tank or a compensation container for hydraulic fluid of a work drive of the work machine. Depending on their specific arrangement in the fluid containers of the work machine, the filling level sensors can thereby detect an inclination of the work machine, and on the basis of the recognized inclination of the work machine it can in turn be recognized that the work machine is on a slope. For example, it is possible that a level sensor in the cooling water tank, which detects the cooling water level, detects an assumed increase in the cooling water level when the working machine is inclined in the front direction, which corresponds to a downhill slope of the working machine. Conversely, this fill level sensor would detect a sudden, supposed decrease in the cooling water level when the work machine drives up a slope.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles mehrere der zuvor genannten Ausbildungsformen gleichermaßen umfassen. Dies ermöglicht vorteilhaft eine gegenseitige Plausibilisierung der erfassten Informationen und damit eine Absicherung der Erkennung eines Gefälles bzw. einer Hangabfahrt der Arbeitsmaschine. Eine fehlerhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne das tatsächliche Vorliegen einer Hangabfahrt der Arbeitsmaschine kann somit nahezu ausgeschlossen werden.It is preferably provided that the means for recognizing a gradient equally comprise several of the aforementioned forms of embodiment. This advantageously enables a mutual plausibility check of the recorded information and thus a safeguarding of the detection of a gradient or a downhill slope of the work machine. A faulty execution of the method according to the invention without the actual presence of a downhill descent of the work machine can thus be almost ruled out.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mittel zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine als Raddrehzahlsensoren und/oder als Satellitennavigationssystem und/oder als Beschleunigungssensor und/oder als Mittel zur Erfassung einer Drehzahl des Elektromotors ausgebildet sind. Bei den Raddrehzahlsensoren handelt es sich bevorzugt um sogenannte ABS-Sensoren. Die ABS-Sensoren ermöglichen das zuverlässige Erkennen der Raddrehzahl, wobei aus dem Vorliegen einer Raddrehzahl stets auf eine entsprechende Fortbewegung der Arbeitsmaschine geschlossen werden kann. Das Satellitennavigationssystem kann wiederum GPS-basierend, Galileo-basierend oder Glonass-basierend ausgebildet sein. Da ein derartiges Satellitennavigationssystem kontinuierlich eine aktuelle Position der Arbeitsmaschine bestimmt, kann aus einer Änderung der Position der Arbeitsmaschine auf eine Fortbewegung der Arbeitsmaschine geschlossen werden. Als Beschleunigungssensoren können üblicherweise die in einem herkömmlichen ESP-System enthaltenen Beschleunigungssensoren herangezogen werden. Aus einer von den Beschleunigungssensoren erfassten Beschleunigung und einer zeitlichen Dauer der Beschleunigung kann wiederum auf eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine erkannt werden. Die Mittel zur Erfassung einer Drehzahl des Elektromotors können z.B. als herkömmlicher Drehzahlsensor ausgebildet sein, welche eine Drehzahl der Motorwelle oder eines auf der Motorwelle angeordneten Antriebsritzels erfassen. Die solcherart erfasste Motordrehzahl kann dann über ein bekanntes Übersetzungsverhältnis und den bekannten Abrollumfang der Räder in eine Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine umgerechnet werden, insbesondere mittels eines hierzu ausgebildeten elektronischen Rechenwerks. Sofern die Arbeitsmaschine eine Fahrgeschwindigkeit aufweist, kann auf eine Fortbewegung der Arbeitsmaschine geschossen werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the means for detecting locomotion of the work machine are designed as wheel speed sensors and / or as satellite navigation systems and / or as acceleration sensors and / or as means for detecting a speed of the electric motor. The wheel speed sensors are preferably so-called ABS sensors. The ABS sensors enable the wheel speed to be reliably detected, and the presence of a wheel speed can always be used to infer that the machine is moving. The satellite navigation system can in turn be GPS-based, Galileo-based or Glonass-based. Since such a satellite navigation system continuously determines a current position of the work machine, a change in the position of the work machine can be used to infer that the work machine is moving. The acceleration sensors contained in a conventional ESP system can usually be used as acceleration sensors. From an acceleration detected by the acceleration sensors and a time duration of the acceleration, a current travel speed of the work machine can in turn be recognized. The means for detecting a speed of the electric motor can be designed, for example, as a conventional speed sensor which detects a speed of the motor shaft or of a drive pinion arranged on the motor shaft. The engine speed detected in this way can then use a known gear ratio and the known rolling circumference of the wheels are converted into a speed of the work machine, in particular by means of an electronic arithmetic unit designed for this purpose. If the work machine has a travel speed, it is possible to shoot forward movement of the work machine.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfndung ist es vorgesehen, dass die Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl als ABS-Sensoren ausgebildet sind. Aufgrund von Sicherheitserwägungen Rechnung tragendenr gesetzlichen Vorschriften sind ABS-Sensoren stets in der Arbeitsmaschine vorgeschrieben. Zudem sind ABS-Sensoren aufgrund ihrer hohen Stückzahlen vergleichsweise kostengünstig, technisch ausgereift und zuverlässig. ABS-Sensoren ermöglichen jederzeit ein zuverlässiges Erfassen der ihnen zugeordneten Raddrehzahlen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the means for detecting a wheel speed are designed as ABS sensors. Due to legal regulations taking into account safety considerations, ABS sensors are always required in the machine. In addition, due to their high number of units, ABS sensors are comparatively inexpensive, technically mature and reliable. ABS sensors enable the wheel speeds assigned to them to be reliably recorded at any time.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl als Drehzahlsensor am Motor und/oder als Berechnungsmittel zum Berechnen der Motordrehzahl ausgebildet sind. Der Drehzahlsensor kann beispielsweise direkt an einer Motorwelle angeordnet sein und so die Drehzahl der Motorwelle erfassen oder aber der Drehzahlsensor kann am Gehäuse des Elektromotors angeordnet sein und beispielsweise eine Drehzahl des Rotors des Elektromotors erfassen. Die Berechnungsmittel zum Berechnen der Motordrehzahl können beispielsweise einen Stromsensor und einen Spannungssensor umfassen, wobei der Stromsensor eine Stromzufuhr zum Elektromotor erfasst und der Spannungssensor eine Spannungsversorgung des Elektromotors erfasst. Weiterhin kann die Berechnungsmittel zum Berechnen der Motordrehzahl eines elektronisches Rechenwegs erfassen, welches aus der erfassten Spannung und dem erfassten Strom rechnerisch die Motordrehzahl bestimmt, insbesondere unter Berücksichtigung einer Motorlast, d. h. unter Berücksichtigung eines vom Elektromotor aufzubringenden Drehmoments. In beiden Fällen kann vergleichsweise einfach und zuverlässig die Motordrehzahl des Elektromotors bestimmt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the means for detecting an engine speed are designed as a speed sensor on the engine and / or as a calculation means for calculating the engine speed. The speed sensor can for example be arranged directly on a motor shaft and thus detect the speed of the motor shaft, or the speed sensor can be arranged on the housing of the electric motor and, for example, detect a speed of the rotor of the electric motor. The calculation means for calculating the engine speed can for example comprise a current sensor and a voltage sensor, the current sensor detecting a current supply to the electric motor and the voltage sensor detecting a voltage supply of the electric motor. Furthermore, the calculation means for calculating the engine speed can detect an electronic computation path which computationally determines the engine speed from the detected voltage and the detected current, in particular taking into account an engine load, d. H. taking into account a torque to be applied by the electric motor. In both cases, the motor speed of the electric motor can be determined comparatively easily and reliably.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Reibungsbremse des Antriebsstrangs automatisiert aktiviert wird, wenn das im Rekuperationsbetrieb erzeugbare Bremsmoment des Elektromotors zu gering ist, um eine ungewollte Beschleunigung zu verhindern. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine ungewollte Beschleunigung bei einer Hangabfahrt der Arbeitsmaschine in jedem Falle verhindert werden kann. Beispielsweise kann es passieren, dass ein Gefälle derart steil ist, dass die Arbeitsmaschine bei einer Hangabfahrt immer weiter beschleunigt wird, obwohl der Elektromotor in den Rekuperationsbetrieb versetzt wurde und ein Bremsmoment bereitstellt. Wenn nun selbst im optimalen Leistungsbereich des Elektromotors kein ausreichendes Bremsmoment zur Verfügung gestellt werden kann, so wird die Reibungsbremse des Antriebsstrangs aktiviert, um ein weiteres ungewolltes Beschleunigen zu verhindern. Insofern stellt das Aktiveren der Reibungsbremse eine Sicherheitsmaßnahme bzw. Auffangmaßnahme dar, falls die ungewollte Beschleunigung bei der Hangabfahrt nicht alleine durch den Rekuperationsbetrieb des Elektromotors verhindert werden kann.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that a friction brake of the drive train is automatically activated when the braking torque of the electric motor that can be generated in recuperation mode is too low to prevent undesired acceleration. This results in the advantage that unwanted acceleration when the work machine is descending a slope can be prevented in any case. For example, it can happen that a slope is so steep that the machine is accelerated further and further when descending a slope, although the electric motor has been switched to recuperation mode and is providing a braking torque. If no sufficient braking torque can now be made available even in the optimum power range of the electric motor, the friction brake of the drive train is activated in order to prevent further unwanted acceleration. In this respect, activating the friction brake represents a safety measure or a safety measure if the undesired acceleration when descending a slope cannot be prevented by the recuperation operation of the electric motor alone.

Die Erfindung betrifft außerdem einen elektrifizierten Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine, umfassend einen Elektromotor und mindestens ein Antriebsrad, wobei der Elektromotor und das mindestens eine Antriebsrad trieblich gekoppelt sind, so dass

  • - ein vom Elektromotor erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des mindestens einen Rads führt,
  • - ein vom Elektromotor erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des mindestens einen Rads führt,
  • - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des Elektromotors führt und
  • - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des Elektromotors führt.
The invention also relates to an electrified drive train for a work machine, comprising an electric motor and at least one drive wheel, the electric motor and the at least one drive wheel being drive-coupled so that
  • - an acceleration torque generated by the electric motor leads to an increase in the speed of the at least one wheel,
  • - a braking torque generated by the electric motor leads to a reduction in the speed of the at least one wheel,
  • - An acceleration torque generated by at least one wheel leads to an increase in the speed of the electric motor and
  • - A braking torque generated by at least one wheel leads to a reduction in the speed of the electric motor.

Der elektrifizierte Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsstrang weiterhin Mittel zur Erkennung eines Gefälles, Mittel zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine, Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl oder Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl umfasst, wobei der Antriebsstrang derart ausgebildet ist, dass durch die Mittel zur Erkennung eines Gefälles in Verbindung mit Mitteln zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wird, dass durch die Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl eine Raddrehzahl des mindestens einen Rads erfasst wird und mit einem Raddrehzahlschwellwert verglichen wird und/oder dass durch die Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl eine Motordrehzahl des Elektromotors erfasst wird und mit einem Motordrehzahlschwellwert verglichen wird und dass der Elektromotor in einem Rekuperationsbetrieb betrieben wird, wenn der Raddrehzahlschwellwert oder der Motordrehzahlschwellwert überschritten wird.The electrified drive train is characterized in that the drive train further comprises means for detecting a gradient, means for detecting the movement of the work machine, means for detecting a wheel speed or means for detecting an engine speed, the drive train being designed in such a way that the means to detect a gradient in connection with means for detecting the movement of the work machine, a downhill run of the work machine is recognized that a wheel speed of the at least one wheel is detected by the means for detecting a wheel speed and is compared with a wheel speed threshold value and / or that the means for detecting an engine speed, an engine speed of the electric motor is detected and compared with an engine speed threshold value and that the electric motor is operated in a recuperation mode when the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value is exceeded earth.

Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang.This already results in connection with the method according to the invention described advantages also for the drive train according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrang dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Dazu verfügt der Antriebsstrang über alle notwendigen Vorrichtungen und Mittel.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the drive train is designed to carry out the method according to the invention. The drive train has all the necessary devices and resources for this.

Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Arbeitsmaschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang beschriebenen Vorteile auch für die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine.Finally, the invention also relates to a work machine comprising a drive train according to the invention. This also results in the advantages already described in connection with the drive train according to the invention for the work machine according to the invention.

Bei der Arbeitsmaschine handelt es sich bevorzugt um einen Radlader. Es kann sich aber auch um einen Kompaktlader, Teleskoplader, Dumper, Bagger oder Traktor handeln.The working machine is preferably a wheel loader. But it can also be a skid steer loader, telehandler, dumper, excavator or tractor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example with the aid of embodiments shown in the figures.

Es zeigen:

  • 1 beispielhaft und schematisch ein Drehzahlspektrum des Elektromotors der Arbeitsmaschine im Drehzahlbereich von 0 bis n und
  • 2 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
Show it:
  • 1 exemplarily and schematically a speed spectrum of the electric motor of the machine in the speed range from 0 to n and
  • 2 by way of example and schematically a possible embodiment of the method according to the invention in the form of a flowchart.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.The same objects, functional units and comparable components are denoted by the same reference symbols in all the figures. These objects, functional units and comparable components are designed identically with regard to their technical features, unless the description explicitly or implicitly states otherwise.

1 zeigt beispielhaft und schematisch ein Drehzahlspektrum des Elektromotors der Arbeitsmaschine im Drehzahlbereich von 0 bis n. Im Drehzahlbereich 1, 2 von 0 bis nmax weist der Elektromotor im Wesentlichen seine volle Leistung auf. Für diesen Drehzahlbereich 1, 2 wurde der Elektromotor ausgelegt und konzipiert. Die Drehzahl des Elektromotors wird durch Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl kontinuierlich erfasst. Wenn festgestellt wird, dass die erfasste Motordrehzahl n den Motordrehzahlschwellwert ns überschreitet, also den Drehzahlbereich 1 verlässt, wird der Elektromotor automatisiert in einen Rekuperationsbetrieb versetzt, sofern zusätzlich von Mitteln zur Erkennung eines Gefälles in Verbindung mit Mitteln zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wird. Wie in 1 weiterhin zu sehen ist, ist der Motordrehzahlschwellwert ns um etwa 15 % geringer als die maximal zulässige Motordrehzahl nmax des Elektromotors. Im Drehzahlbereich 2 weist der Elektromotor eine Drehzahl zwischen nS und nmax auf. Somit hält das erfindungsgemäße Verfahren eine Sicherheitsreserve von etwa 15 % der maximal zulässigen Motordrehzahl nmax vor, um beispielsweise bei einer Hangabfahrt mit besonders steilem Gefälle, welche in Folge zu einem hohen Beschleunigungsmoment an mindestens einem Rad der Arbeitsmaschine und somit auch am Elektromotor führt, eine weitere Drehzahlerhöhung in den Drehzahlbereich 3 zu vermeiden. Dadurch wird auch das Auftreten einer gefährlichen Fahrsituation oder einer Beschädigung des Antriebsstrangs, insbesondere eines Getriebes des Antriebsstrangs, vermieden. Sofern das vom Elektromotor durch den Rekuperationsbetrieb bereite Bremsmoment nicht ausreicht, um eine zusätzliche ungewollte Beschleunigung der Arbeitsmaschine aufgrund der Hangabfahrt zu verhindern, wird beispielsgemäß eine hydraulische Bremse aktiviert. Diese hydraulische Bremse erzeugt ein direkt an den Rädern der Arbeitsmaschine wirkendes Bremsmoment, welches das vom Elektromotor durch den Rekuperationsbetrieb aufgebrachte Bremsmoment unterstützt. 1 shows an example and schematically a speed spectrum of the electric motor of the machine in the speed range from 0 to n. In the speed range 1 , 2 from 0 to nmax, the electric motor is essentially at full power. For this speed range 1 , 2 the electric motor was designed and designed. The speed of the electric motor is continuously detected by means for detecting a motor speed. If it is found that the detected engine speed n the engine speed threshold n s exceeds, i.e. the speed range 1 leaves, the electric motor is automatically switched to a recuperation mode, provided that means for detecting a slope in conjunction with means for detecting the movement of the working machine a descent of the working machine is detected. As in 1 can still be seen is the engine speed threshold n s about 15% lower than the maximum permissible engine speed n max of the electric motor. In the speed range 2 the electric motor has a speed between n S and n max on. The method according to the invention thus maintains a safety reserve of approximately 15% of the maximum permissible engine speed n max before, for example, when driving down a slope with a particularly steep gradient, which leads to a high acceleration torque on at least one wheel of the work machine and thus also on the electric motor, a further increase in speed in the speed range 3 to avoid. This also avoids the occurrence of a dangerous driving situation or damage to the drive train, in particular a transmission of the drive train. If the braking torque provided by the electric motor through the recuperation operation is not sufficient to prevent additional undesired acceleration of the work machine due to the descent, a hydraulic brake is activated, for example. This hydraulic brake generates a braking torque which acts directly on the wheels of the work machine and which supports the braking torque applied by the electric motor through the recuperation operation.

2 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem elektrifizierten Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine ausgeführt. In einem ersten Verfahrensschritt 10 wird durch Mittel zur Erkennung eines Gefälles erkannt, ob sich die Arbeitsmaschine an einem Gefälle befindet. Zeitgleich zum Verfahrensschritt 10 wird in Schritt 11 durch Mittel zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine erkannt, ob sich die Arbeitsmaschine fortbewegt, also eine Fahrgeschwindigkeit aufweist. Im folgenden Verfahrensschritt 12 wird abhängig vom Erkennen auf das Vorliegen eines Gefälles und abhängig vom Erkennen auf eine Fortbewegung der Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt bzw. nicht erkannt. Sofern nämlich im Schritt 10 erkannt wurde, dass sich die Arbeitsmaschine in einem Gefälle befindet, und im Schritt 11 erkannt wurde, dass die Arbeitsmaschine eine Fahrgeschwindigkeit aufweist, so wird im Schritt 12 erkannt, dass die Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt ausführt. Sofern jedoch im Schritt 10 nicht das Vorliegen eines Gefälles erkannt wurde bzw. sofern in Schritt 11 nicht das Vorliegen einer Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine erkannt wurde, so wird in Schritt 12 auch nicht auf eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt. Im folgenden Schritt 13 wird nun durch Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl eine Raddrehzahl mindestens einer Rads der Arbeitsmaschine erfasst. Sofern im Schritt 12 das Vorliegen einer Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wurde wird im nun folgenden Schritt 14 die in Schritt 13 erfasste Raddrehzahl des mindestens einen Rads mit einem Raddrehzahlschwellwert verglichen. Falls in Schritt 14 erkannt wird, dass die erfasste Raddrehzahl dem vorgegebenen Raddrehzahlschwellwert überschreitet, so wird in Schritt 15 der Elektromotor in einen Rekuperationsbetrieb versetzt. Dadurch erzeugt er ein Bremsmoment, welches eine weitere und ungewollte Beschleunigung der Arbeitsmaschine aufgrund der Hangabfahrt verhindert. Sofern die erfasste Motordrehzahl im Schritt 14 jedoch nicht den Motordrehzahlschwellwert überschreitet, wird das Verfahren ausgehend von Schritt 10 erneut ausgeführt. 2 shows by way of example and schematically a possible embodiment of the method according to the invention in the form of a flowchart. The method according to the invention is carried out in an electrified drive train for a work machine. In a first process step 10 it is recognized by means for detecting a slope whether the work machine is on a slope. At the same time as the process step 10 will be in step 11 recognized by means for detecting a movement of the work machine whether the work machine is moving, that is, has a driving speed. In the following process step 12th depending on the detection of the presence of a slope and depending on the detection of a movement of the work machine, a downhill slope of the work machine is recognized or not recognized. If namely in the crotch 10 it was recognized that the work machine is on a slope, and in step 11 it was recognized that the machine is at a driving speed, then in step 12th recognized that the work machine is descending a slope. However, if in step 10 the existence of a slope was not recognized or if in step 11 the presence of a driving speed of the working machine was not recognized, then in step 12th also not recognized on a slope of the machine. In the next step 13th a wheel speed of at least one wheel of the work machine is now detected by means for detecting a wheel speed. Unless in crotch 12th the presence of a downhill slope of the machine was recognized in now following step 14th the in step 13th compared detected wheel speed of the at least one wheel with a wheel speed threshold value. If in step 14th it is recognized that the detected wheel speed exceeds the predetermined wheel speed threshold value, then in step 15th the electric motor is put into recuperation mode. As a result, it generates a braking torque that prevents further and unwanted acceleration of the work machine due to the downhill slope. If the detected engine speed in step 14th but does not exceed the engine speed threshold value, the method is based on step 10 run again.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Beginn des BremsvorgangsStart of braking
22
Erfassen des Zustands des EnergiespeichersDetecting the state of the energy storage
33
Bewerten des Zustands des EnergiespeichersAssessment of the state of the energy store
1010
Erkennung, ob sich die Arbeitsmaschine an einem Gefälle befindetDetection of whether the work machine is on a slope
1111
Erkennung, ob sich die Arbeitsmaschine fortbewegtDetection of whether the work machine is moving
1212th
Erkennung, ob eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine vorliegtDetection of whether the work machine is descending on a slope
1313th
Erfassen einer Drehzahl mindestens einer Rads der ArbeitsmaschineDetecting a speed of at least one wheel of the work machine
1414th
Vergleichen der erfassten Raddrehzahl mit einem RaddrehzahlschwellwertCompare the detected wheel speed with a wheel speed threshold value
1515th
Versetzen des Elektromotors in einen RekuperationsbetriebPut the electric motor in recuperation mode
nn
MotordrehzahlEngine speed
nSnS
MotordrehzahlschwellwertEngine speed threshold
nmaxnmax
maximal zulässige Motordrehzahlmaximum permissible engine speed

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (13)

Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine, wobei über eine triebliche Kopplung eines Elektromotors des Antriebsstrangs mit mindestens einem Rad der Arbeitsmaschine - ein vom Elektromotor erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des mindestens einen Rads führt, - ein vom Elektromotor erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des mindestens einen Rads führt, - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des Elektromotors führt und - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des Elektromotors führt dadurch gekennzeichnet, dass durch Mittel zur Erkennung eines Gefälles in Verbindung mit Mitteln zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wird (12), dass durch Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl eine Raddrehzahl des mindestens einen Rads erfasst wird (13) und mit einem Raddrehzahlschwellwert verglichen wird (14) und/oder dass durch Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl eine Motordrehzahl (n) des Elektromotors erfasst wird und mit einem Motordrehzahlschwellwert verglichen wird und dass der Elektromotor in einem Rekuperationsbetrieb betrieben wird (15), wenn der Raddrehzahlschwellwert oder der Motordrehzahlschwellwert (ns) überschritten wird.Method for operating an electrified drive train for a work machine, wherein via a drive coupling of an electric motor of the drive train to at least one wheel of the work machine - an acceleration torque generated by the electric motor leads to an increase in the speed of the at least one wheel, - a braking torque generated by the electric motor leads to a speed reduction of the at least one wheel leads, - an acceleration torque generated by at least one wheel leads to an increase in the speed of the electric motor and - a braking torque generated by at least one wheel leads to a speed reduction of the electric motor, characterized in that means for detecting a gradient in conjunction with means for detection When the work machine is moving, a downhill slope of the work machine is detected (12) that a wheel speed of the at least one wheel is detected by means for detecting a wheel speed (13) and with a wheel speed threshold ellwert is compared (14) and / or that an engine speed (n) of the electric motor is detected by means for detecting an engine speed and is compared with an engine speed threshold value and that the electric motor is operated in a recuperation mode (15) when the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value (ns) is exceeded. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raddrehzahlschwellwert geringer ist als eine der zulässigen Höchstgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine entsprechende Raddrehzahl und/oder dass der Motordrehzahlschwellwert (ns) geringer ist als eine der zulässigen Höchstgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine entsprechende Motordrehzahl.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the wheel speed threshold value is lower than a wheel speed corresponding to the maximum permissible speed of the working machine and / or that the engine speed threshold value (ns) is lower than an engine speed corresponding to the maximum permissible speed of the working machine. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Neigungssensor ausgebildet sind.Method according to at least one of the Claims 1 and 2 , characterized in that the means for detecting a slope are designed as an inclination sensor. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Satellitennavigationssystem ausgebildet sind.Method according to at least one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the means for detecting a slope are designed as a satellite navigation system. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Vergleichsmittel zum Vergleich eines erfassten Beschleunigungsverhaltens mit einer erwarteten Beschleunigungskurve ausgebildet sind.Method according to at least one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the means for recognizing a gradient are designed as comparison means for comparing a detected acceleration behavior with an expected acceleration curve. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung eines Gefälles als Füllstandssensoren von Fluidbehältnissen der Arbeitsmaschine ausgebildet sind.Method according to at least one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the means for detecting a slope are designed as level sensors of fluid containers of the machine. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine als Raddrehzahlsensoren und/oder als Satellitennavigationssystem und/oder als Beschleunigungssensor und/oder als Mittel zur Erfassung einer Drehzahl des Elektromotors ausgebildet sind.Method according to at least one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the means for detecting a movement of the work machine are designed as wheel speed sensors and / or as satellite navigation systems and / or as acceleration sensors and / or as means for detecting a speed of the electric motor. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl als ABS-Sensoren ausgebildet sind.Method according to at least one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the means for detecting a wheel speed are designed as ABS sensors. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl als Drehzahlsensor am Motor und/oder als Berechnungsmittel zum Berechnen der Motordrehzahl ausgebildet sind.Method according to at least one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the means for detecting an engine speed are designed as a speed sensor on the engine and / or as a calculation means for calculating the engine speed. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibungsbremse des Antriebsstrangs automatisiert aktiviert wird, wenn das im Rekuperationsbetrieb erzeugbare Bremsmoment des Elektromotors zu gering ist, um eine ungewollte Beschleunigung zu verhindern.Method according to at least one of the Claims 1 until 9 , characterized in that a friction brake of the drive train is automatically activated when the braking torque of the electric motor that can be generated in recuperation mode is too low to prevent unwanted acceleration. Elektrifizierter Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine, umfassend einen Elektromotor und mindestens ein Antriebsrad, wobei der Elektromotor und das mindestens eine Antriebsrad trieblich gekoppelt sind, so dass - ein vom Elektromotor erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des mindestens einen Rads führt, - ein vom Elektromotor erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des mindestens einen Rads führt, - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Beschleunigungsmoment zu einer Drehzahlerhöhung des Elektromotors führt und - ein vom mindestens einen Rad erzeugtes Bremsmoment zu einer Drehzahlreduzierung des Elektromotors führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang weiterhin Mittel zur Erkennung eines Gefälles, Mittel zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine, Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl oder Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl umfasst, wobei der Antriebsstrang derart ausgebildet ist, dass durch die Mittel zur Erkennung eines Gefälles in Verbindung mit Mitteln zur Erfassung einer Fortbewegung der Arbeitsmaschine eine Hangabfahrt der Arbeitsmaschine erkannt wird, dass durch die Mittel zum Erfassen einer Raddrehzahl eine Raddrehzahl des mindestens einen Rads erfasst wird und mit einem Raddrehzahlschwellwert verglichen wird und/oder dass durch die Mittel zum Erfassen einer Motordrehzahl eine Motordrehzahl (n) des Elektromotors erfasst wird und mit einem Motordrehzahlschwellwert (ns) verglichen wird und dass der Elektromotor in einem Rekuperationsbetrieb betrieben wird, wenn der Raddrehzahlschwellwert oder der Motordrehzahlschwellwert (ns) überschritten wird.Electrified drive train for a work machine, comprising an electric motor and at least one drive wheel, the electric motor and the at least one drive wheel being drive-coupled so that - an acceleration torque generated by the electric motor leads to an increase in the speed of the at least one wheel, - a braking torque generated by the electric motor a speed reduction of the at least one wheel, - an acceleration torque generated by the at least one wheel leads to an increase in the speed of the electric motor and - a braking torque generated by the at least one wheel leads to a speed reduction of the electric motor, characterized in that the drive train also has means for detecting a gradient , Means for detecting a locomotion of the work machine, means for detecting a wheel speed or means for detecting an engine speed, wherein the drive train is designed in such a way that the means for detecting a vessel älles in connection with means for detecting a movement of the work machine, a slope of the work machine is recognized that by the means for detecting a wheel speed a wheel speed of the at least one wheel is detected and compared with a wheel speed threshold value and / or that an engine speed (n) of the electric motor is detected by the means for detecting an engine speed and is compared with an engine speed threshold value (ns) and that the electric motor is in a recuperation mode is operated when the wheel speed threshold value or the engine speed threshold value (ns) is exceeded. Antriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.Powertrain after Claim 11 , characterized in that the drive train is designed to perform a method according to at least one of Claims 1 until 10 to execute. Arbeitsmaschine, umfassend einen Antriebsstrang nach mindestens einem der Ansprüche 11 und 12.Work machine, comprising a drive train according to at least one of Claims 11 and 12th .
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