DE102020215334A1

DE102020215334A1 - Method and computing unit for operating a power take-off unit of a machine

Info

Publication number: DE102020215334A1
Application number: DE102020215334.5A
Authority: DE
Inventors: Sven Faehnle; Michael Wilhelm Haas; Alexander Walter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betreiben eines Nebenabtriebsaggregats (30) einer Maschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Empfangen einer Einschaltanforderung (110); ein Ermitteln eines Betriebsparameters (120) eines Hauptabtriebsaggregats (20); und ein Einschalten (160) des Nebenabtriebaggregats (30), wenn der Betriebsparameter des Hauptabtriebsaggregats (20) eine Einschaltbedingung erfüllt, wobei die Einschaltbedingung insbesondere umfasst, dass der Betriebsparameter einen vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet (130). Ferner werden eine Recheneinheit (50) und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorgeschlagen.

The invention relates to a method (100) for operating an auxiliary drive unit (30) of a machine (1), in particular a motor vehicle, comprising receiving a switch-on request (110); determining an operating parameter (120) of a main output unit (20); and switching on (160) the auxiliary drive unit (30) when the operating parameter of the main output unit (20) meets a switch-on condition, the switch-on condition including in particular that the operating parameter does not exceed a predetermined threshold value (130). A computing unit (50) and a computer program product for carrying out such a method are also proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Nebenabtriebsaggregats einer Maschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for operating a power take-off unit of a machine, as well as a computing unit and a computer program for carrying it out.

Stand der TechnikState of the art

Eine Möglichkeit zur Absicherung von Steuerbefehlen, die eine Maschine von einer Eingabeschnittstelle empfängt, ist eine Hardware-Redundanz. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zum Auslösen einer Funktion zwei Stellhebel gleichzeitig oder nacheinander so eingestellt werden müssen, dass sie die Auslösung der Funktion fordern, um sicherzustellen, dass keine Fehlfunktion einer Eingabeschnittstelle vorliegt. Dies kann beispielsweise bei Nutzfahrzeugen vorgesehen sein, um ein Nebenabtriebsaggregat in ein Getriebe einzukoppeln. Dadurch können Gefährdungen von Personen durch unbeabsichtigtes Einschalten des Nebenabtriebsaggregats verhindert werden.Hardware redundancy is one way to protect control commands that a machine receives from an input interface. For example, it can be provided that, in order to trigger a function, two control levers must be set simultaneously or one after the other in such a way that they require the function to be triggered in order to ensure that there is no malfunction of an input interface. This can be provided, for example, in commercial vehicles in order to couple a power take-off assembly into a transmission. This can prevent people from being endangered by the power take-off unit being switched on unintentionally.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Nebenabtriebsaggregats einer Maschine wie z.B. eines Fahrzeugs sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for operating a power take-off assembly of a machine such as a vehicle, as well as a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Nebenabtriebsaggregats einer Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfasst ein Empfangen einer Einschaltanforderung, ein Ermitteln eines Betriebsparameters eines Hauptabtriebsaggregats; und ein Einschalten des Nebenabtriebaggregats, wenn der Betriebsparameter des Hauptabtriebsaggregats eine vorgegebene Einschaltbedingung erfüllt. Dadurch kann die Sicherheitslast für eine Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats von einer Bedieneinheit, also letztlich einem Nutzer der Maschine, auf eine andere Entität, nämlich eine Ermittlungseinheit, die den Betriebsparameter ermittelt, übertragen werden. Eine solche Ermittlungseinheit kann beispielsweise ein Drehzahlsensor des Hauptabtriebsaggregats, beispielsweise eines Fahrgetriebes eines Fahrzeugs, sein.A method according to the invention for operating an auxiliary drive unit of a machine, in particular a motor vehicle, includes receiving a switch-on request, determining an operating parameter of a main output unit; and switching on the power take-off unit when the operating parameter of the main power take-off unit satisfies a predetermined switch-on condition. As a result, the safety load for starting up the power take-off unit can be transferred from an operating unit, ie ultimately a user of the machine, to another entity, namely a determination unit that determines the operating parameter. Such a determination unit can be, for example, a speed sensor of the main output unit, for example a transmission of a vehicle.

Der Betriebsparameter umfasst bevorzugt eine Drehzahl des Hauptabtriebsaggregats und die vorgegebene Einschaltbedingung umfasst bevorzugt, dass die Drehzahl einen vorgegeben Schwellwert unterschreitet oder nicht überschreitet. Dadurch kann das Nebenabtriebsaggregat nur bei Unterschreiten einer Höchstdrehzahl eingeschaltet werden, also beispielsweise bei Unterschreiten einer maximal zulässigen Geschwindigkeit eines entsprechenden Fahrzeugs.The operating parameter preferably includes a speed of the main output unit and the specified switch-on condition preferably includes that the speed falls below or does not exceed a specified threshold value. As a result, the power take-off unit can only be switched on when the engine speed falls below a maximum speed, for example when the speed of a corresponding vehicle falls below a maximum permissible speed.

Dabei ist der Schwellwert vorzugsweise so ausgewählt, dass die Drehzahl des Hauptabtriebsaggregats zum Unterschreiten des Schwellwerts beziehungsweise zum Erfüllen der Einschaltbedingung weniger als 10/min, 5/min, 2/min 1/min oder 0,1/min beträgt. Insbesondere ist der Schwellwert null, d.h. ein Einschalten ist nur im Stillstand des Hauptabtriebsaggregats bzw. des Antriebs möglich. Dadurch kann das Nebenabtriebsaggregat nur eingeschaltet werden, wenn sich das Hauptabtriebsaggregat nicht oder nicht wesentlich bewegt, also beispielsweise ein entsprechendes Fahrzeug steht.The threshold value is preferably selected such that the speed of the main output unit is less than 10/min, 5/min, 2/min, 1/min or 0.1/min to fall below the threshold value or to meet the switch-on condition. In particular, the threshold value is zero, i.e. switching on is only possible when the main output unit or the drive is at a standstill. As a result, the power take-off unit can only be switched on when the main power take-off unit is not moving or is not moving significantly, for example when a corresponding vehicle is stationary.

Der Betriebsparameter kann auch ein Einschaltzustand des Nebenabtriebsaggregats sein, so dass beispielsweise erfasst werden kann, ob ein mechanischer Abgriff des Nebenabtriebsaggregats bestimmungsgemäß mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einer Welle des Hauptabtriebs, verbunden ist.The operating parameter can also be a switched-on state of the power take-off unit, so that it can be detected, for example, whether a mechanical pickup of the power take-off unit is intended to be connected to a drive unit, for example a shaft of the main drive.

In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst das Verfahren ferner ein Plausibilisieren der Ermittlung des Betriebsparameters vor dem Einschalten des Nebenabtriebsaggregats und Einschalten des Nebenabtriebsaggregats nur bei positivem Ergebnis der Plausibilisierung.In advantageous refinements, the method also includes a plausibility check of the determination of the operating parameter before switching on the power take-off unit and switching on the power take-off unit only if the result of the plausibility check is positive.

Dabei umfasst das Plausibilisieren vorteilhafterweise ein Überprüfen, ob das Nebenabtriebsaggregat bestimmungsgemäß mit dem Hauptabtriebsaggregat gekoppelt wurde. Beispielsweise kann dazu ein weiterer Betriebsparameter, insbesondere einer des Nebenabtriebsaggregats, mit funktionaler Sicherheit ermittelt werden. Bei positivem Plausibilisierungsergebnis kann eine Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats freigegeben werden.In this case, the plausibility check advantageously includes a check as to whether the power take-off unit has been coupled to the main power take-off unit as intended. For example, a further operating parameter, in particular one of the power take-off unit, can be determined with functional safety. If the result of the plausibility check is positive, the power take-off assembly can be started up.

Vorteilhafterweise wird auch die Funktion einer Ermittlungseinheit, die den Betriebsparameter ermittelt, z.B. misst, überwacht. Dazu kann eine Kommunikation zwischen der Ermittlungseinheit und einer Prüfeinheit, die eine fehlerfreie Funktionsweise der Ermittlungseinheit überprüft, verwendet werden. Insbesondere kann die Kommunikation ein Senden einer Frage von der Prüfeinheit an die Ermittlungseinheit und ein Senden einer Antwort von der Ermittlungseinheit an die Prüfeinheit umfassen. Die Überprüfung kann dementsprechend ein Ermitteln eines Fehlers in der Antwort umfassen. Ein Fehler kann beispielsweise vorliegen, wenn die Antwort falsch ist und/oder zu einem falschen Zeitpunkt an die Prüfeinheit gesendet wird, und das Vorliegen eines Fehlers kann ausgeschlossen werden, wenn die Antwort korrekt ist und zu einem richtigen Zeitpunkt an die Prüfeinheit geschickt wird. Dadurch kann eine korrekte Funktionsweise der Ermittlungseinheit einerseits und der Prüfeinheit andererseits sichergestellt werden, so dass das Nebenabtriebsaggregat nur dann eingeschaltet werden kann, wenn alle Systeme fehlerfrei zusammenwirken. Wird hingegen ein Fehler ermittelt, kann die Prüfeinheit mit hoher funktionaler Sicherheit die Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats verhindern und/oder das Nebenabtriebsaggregat bzw. die Maschine außer Betrieb setzen.Advantageously, the function of a determination unit that determines, eg measures, the operating parameter is also monitored. For this purpose, communication between the determination unit and a checking unit, which checks that the determination unit is functioning correctly, can be used. In particular, the communication can include sending a question from the test unit to the determination unit and sending a response from the determination unit to the test unit. The check can accordingly include determining an error in the response. An error can exist, for example, if the answer is wrong and/or sent to the checking unit at a wrong time, and the existence of an error can be ruled out if the answer is correct and sent to the checking unit at a right time. Thereby correct functioning of the determination unit on the one hand and the test unit on the other hand can be ensured, so that the power take-off unit can only be switched on when all systems work together correctly. If, on the other hand, an error is determined, the test unit can prevent the start-up of the power take-off assembly and/or put the power take-off assembly or the machine out of operation with a high degree of functional reliability.

Insgesamt kann somit durch die Übertragung der Sicherheitslast von der Bedieneinheit auf die Ermittlungseinheit und die gegenseitige Überwachung von Ermittlungseinheit und Prüfeinheit ein (in der Praxis bereits lange erprobtes) 3-Ebenen-Sicherheitskonzept realisiert werden. Dabei kann in der Erfassung des Betriebsparameters und/oder der eigentlichen Ansteuerung des Nebenabtriebsaggregats die erste Ebene gesehen werden. Die Überprüfung der Erfüllung der Einschaltbedingung sowie die Plausibilisierung stellt demgemäß die zweite Ebene dar. Die dritte Ebene stellt die Integrität der Überwachungsebene (zweite Ebene) über konkrete Hardwaremechanismen der Prüfeinheit (i.d.R. ein Mikrocontroller) sicher. So kann sichergestellt werden, dass die Ermittlungseinheit (zweite Ebene) fehlerfrei arbeitet, was die Sicherheit des Verfahrens erhöht. Wird die Plausibilisierung nicht positiv abgeschlossen, kann eine entsprechende Nachricht an die Prüfeinheit ausgegeben werden, die in einem derartigen Fall ebenfalls eine Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats verhindert bzw. die Maschine und/oder das Nebenabtriebsaggregat abschaltet. In einem solchen Fall kann dabei erkannt werden, dass der Fehler nicht in der Ermittlungseinheit liegt, was für eine anschließende Behebung des Fehlers eine entscheidende Erlewichterung darstellt. Nur wenn folglich auf allen drei Ebenen positiv entschieden wird, dass eine Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats kein Sicherheitsrisiko darstellt, wird dieses gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eingeschaltet.Overall, a 3-level security concept (already tried and tested in practice for a long time) can thus be implemented by transferring the safety load from the operating unit to the determination unit and mutual monitoring of the determination unit and test unit. The first level can be seen in the detection of the operating parameter and/or the actual activation of the power take-off assembly. The verification of the fulfillment of the switch-on condition as well as the plausibility check represents the second level. The third level ensures the integrity of the monitoring level (second level) via specific hardware mechanisms of the test unit (usually a microcontroller). In this way it can be ensured that the determination unit (second level) works error-free, which increases the security of the method. If the plausibility check is not completed positively, a corresponding message can be output to the test unit, which in such a case also prevents the power take-off unit from being started up or switches off the machine and/or the power take-off unit. In such a case, it can be recognized that the error is not in the determination unit, which represents a crucial advantage for a subsequent correction of the error. According to this advantageous embodiment of the invention, it is only switched on if a positive decision is made on all three levels that the activation of the power take-off assembly does not represent a safety risk.

Eine derartige Betriebsweise eines Nebenabtriebsaggregats ist insbesondere vorteilhaft, da in vielen Fahrzeugen und Maschinen bereits Steuergeräte mit entsprechender funktionaler Sicherheit implementiert sind, so dass keine bzw. nur in sehr geringem Umfang zusätzliche Hardware vonnöten ist. Beispielsweise bei einer bei Kraftfahrzeugen üblichen 3-Ebenen-Überwachung beinhaltet eine erste Ebene, die sog. Funktionsebene, Steuerungsfunktionen, Komponentenüberwachungen, die Diagnose der Ein- und Ausgangsgrößen, sowie die Steuerung der Systemreaktionen im erkannten Fehlerfall. Eine zweite Ebene, die Funktions-Überwachungsebene, erkennt den fehlerhaften Ablauf überwachungsrelevanter Umfänge der Funktionssoftware in Ebene 1 u.a. durch die Überwachung der Berechnung oder des Fahrzeugverhaltens. Im Fehlerfall erfolgt die Auslösung von Systemreaktionen. Eine dritte Ebene, die Rechner-Überwachungsebene, kontrolliert u.a. durch eine Frage-Antwort-Kommunikation, Speicherüberwachung usw., ob die zweite Ebene korrekt arbeitet. Im Fehlerfall erfolgt die Auslösung von Systemreaktionen unabhängig vom Funktionsrechner.Such an operating mode of a power take-off unit is particularly advantageous since control units with appropriate functional safety are already implemented in many vehicles and machines, so that no additional hardware is required, or only to a very small extent. For example, in a 3-level monitoring system that is customary in motor vehicles, a first level, the so-called functional level, contains control functions, component monitoring, the diagnosis of the input and output variables, and the control of the system reactions in the event of a fault being detected. A second level, the function monitoring level, detects the faulty process of monitoring-relevant scopes of the function software in level 1 by monitoring the calculation or the vehicle behavior, among other things. In the event of an error, system reactions are triggered. A third level, the computer monitoring level, uses question-answer communication, memory monitoring, etc. to check whether the second level is working correctly. In the event of an error, system reactions are triggered independently of the function computer.

Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner ein Durchführen einer Maßnahme, insbesondere ein Beeinflussen des Betriebsparameters dergestalt, dass der Betriebsparameter durch die Maßnahme näher an die Einschaltbedingung geführt wird, und/oder ein Ausgeben einer Fehlermeldung und/oder ein Abschalten der Maschine, wenn der Betriebsparameter die Einschaltbedingung nicht erfüllt und/oder wenn das Plausibilisieren nicht zu einem positiven Ergebnis führt. Dadurch kann, insbesondere in Abhängigkeit davon, welche Ursache das Nichteinschalten des Nebenabtriebsaggregats ausgelöst hat, sichergestellt werden, dass der Betrieb des Nebenabtriebsaggregats nur in sicheren Situationen gestartet wird und in anderen Fällen ein Fehler in einem der Systeme erkannt werden kann.The method preferably also includes carrying out a measure, in particular influencing the operating parameter in such a way that the operating parameter is brought closer to the switch-on condition by the measure, and/or outputting an error message and/or switching off the machine if the operating parameter exceeds the switch-on condition not fulfilled and/or if the plausibility check does not lead to a positive result. In this way, it can be ensured, in particular depending on the cause of the non-switching on of the power take-off unit, that the operation of the power take-off unit is only started in safe situations and in other cases a fault in one of the systems can be detected.

Eine Maschine, insbesondere ein Fahrzeug, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, umfasst typischerweise eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe sowie einen Nebenabtrieb, der durch Steller an das Getriebe, das den Hauptabtrieb der Maschine darstellt, angekoppelt werden kann. Der Steller wird insbesondere in Reaktion auf eine Anforderung, die beispielsweise durch einen Nutzer über ein Bedienelement, beispielsweise einen Hebel, einen Drücker, einen Knopf oder auch ein elektronisches Bedienelement, wie ein berührungssensitives Anzeigemittel oder einen Taster, eingegeben werden kann, gesteuert. Typischerweise wird ein derartiger Steller pneumatisch, hydraulisch, hebelmechanisch, elektrisch, magnetisch, rotationsmechanisch, schraubmechanisch oder durch eine Kombination aus den genannten Möglichkeiten angetrieben bzw. gesteuert.A machine, in particular a vehicle, that is set up to carry out a method according to the invention typically includes an internal combustion engine and a transmission as well as a power take-off that can be coupled by actuators to the transmission that represents the main drive of the machine. The controller is controlled in particular in response to a request that can be entered, for example, by a user via an operating element, for example a lever, a pusher, a button or an electronic operating element, such as a touch-sensitive display or a button. Typically, such an actuator is driven or controlled pneumatically, hydraulically, lever-mechanically, electrically, magnetically, rotationally mechanically, screw-mechanically or by a combination of the options mentioned.

Nebenabtriebe, wie sie im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind insbesondere Teil von Nutzfahrzeugen, beispielsweise Lastkraftwagen, Landmaschinen, Baumaschinen, Bergbaumaschinen oder ähnlichen, und können zum Antrieb von Zusatzgeräten, beispielsweise Vorrichtungen zur Landarbeit, wie Mähwerke, Heuwender, Ladewagen, Düngevorrichtungen, Holzspalter, Greifzangen, Hebezeuge u.Ä., Vorrichtungen zur Wegepflege, beispielsweise Straßenmarkiergeräte, Randstreifenmäher usw. oder Vorrichtungen für Bauarbeiten, beispielsweise Fräsen, Abrissgeräte, Pumpen, Mischer usw. vorgesehen sein.Power take-offs, as can be used in connection with the present invention, are in particular part of commercial vehicles, for example trucks, agricultural machinery, construction machinery, mining machinery or the like, and can be used to drive additional equipment, for example devices for agricultural work such as mowers, tedders, loader wagons, Fertilizer devices, log splitters, grippers, hoists, etc., devices for path maintenance, such as road markers, verge mowers, etc. or devices for construction work, such as milling machines, demolition equipment, pumps, mixers, etc. can be provided.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is advantageous because this causes particularly low costs, especially if an executing control device is also used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described below with reference to the drawing.

Figurenlistecharacter list

1 shows a vehicle that is set up to carry out an embodiment of a method according to the invention, in a schematic representation.
2 shows an advantageous embodiment of the invention in a schematic representation.
3 Figure 1 shows an embodiment of a 3-layer security architecture in connection with the present invention.

Ausführungsform(en) der Erfindungembodiment(s) of the invention

In 1 ist ein Fahrzeug, das zur Durchführung einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, schematisch dargestellt und insgesamt mit 1 bezeichnet.In 1 1 is a vehicle that is set up to carry out an embodiment of a method according to the invention, shown schematically and denoted overall by 1 .

Das Fahrzeug 1 weist eine Brennkraftmaschine 10, beispielsweise einen Dieselmotor, eine Kupplung 15, die beispielsweise als Schleifkupplung oder als Lamellenkupplung ausgebildet sein kann, ein Getriebe 20, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Hauptabtriebsaggregat 20 bezeichnet wird, und ein Nebenabtriebsaggregat 30 auf. Ferner sind eine Bedieneinheit 60, ein Steuergerät 50, eine Ermittlungseinheit 22, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Betriebsparameter des Hauptabtriebsaggregats 20 zu ermitteln, sowie ein Steller 25 zum Koppeln des Nebenabtriebsaggregats 30 mit dem Hauptabtriebsaggregat 20 vorgesehen. Das Steuergerät ist datenleitend mit der Brennkraftmaschine 10, der Kupplung 15, dem Nebenabtriebsaggregat 30, dem Steller 25, der Bedieneinheit 60 sowie der Ermittlungseinheit 22, beispielsweise einem Drehzahlsensor 22, verbunden und empfängt bzw. sendet im Betrieb Signale von und/oder an diese Komponenten.Vehicle 1 has an internal combustion engine 10, for example a diesel engine, a clutch 15, which can be embodied, for example, as a slip clutch or as a multi-plate clutch, a transmission 20, which is also referred to as main output unit 20 in the context of the present invention, and an auxiliary output unit 30. Furthermore, an operating unit 60, a control unit 50, a determination unit 22, which is set up to determine at least one operating parameter of the main output unit 20, and an actuator 25 for coupling the auxiliary output unit 30 to the main output unit 20 are provided. The control unit is connected in a data-conducting manner to the internal combustion engine 10, the clutch 15, the power take-off unit 30, the actuator 25, the operating unit 60 and the determination unit 22, for example a speed sensor 22, and receives or sends signals from and/or to these components during operation .

Der Hauptabtrieb 20 des Fahrzeugs 1 ist mechanisch mit zumindest einer Antriebsachse 40 gekoppelt, um das Fahrzeug 1 zu lateralen Bewegungen anzutreiben.The main drive 20 of the vehicle 1 is mechanically coupled to at least one drive axle 40 in order to drive the vehicle 1 to move laterally.

Das Nebenabtriebsaggregat ist vorteilhafterweise dazu eingerichtet, ausgangsseitig ein oder mehrere Zusatzgeräte aufzunehmen und anzutreiben, beispielsweise Zusatzgeräte für Land- und/oder Forstwirtschaft, (Straßen-)Bau, Bergbau o.Ä. Eine entsprechende Einrichtung zur Aufnahme von Zusatzgeräten kann beispielsweise in Form einer Zapfwelle bereitgestellt sein. Auch eine Ausgestaltung in Form einer oder mehrerer Hydraulikkupplungen kann ggf. vorteilhaft sein.The power take-off unit is advantageously set up to receive and drive one or more additional devices on the output side, for example additional devices for agriculture and/or forestry, (road) construction, mining, etc. A corresponding device for receiving additional devices can, for example, be in the form of a power take-off shaft be provided. An embodiment in the form of one or more hydraulic clutches can also be advantageous.

Der Steller 25 kann dabei grundsätzlich, wie bereits erwähnt, in beliebiger geeigneter Form bereitgestellt sein, beispielsweise in Form einer Kupplung, oder hydraulisch, pneumatisch, hebelmechanisch, schraubmechanisch, elektromagnetisch, magnetisch oder anderweitig angetriebener Aktuatoren.As already mentioned, the actuator 25 can in principle be provided in any suitable form, for example in the form of a clutch, or hydraulically, pneumatically, lever-mechanically, screw-mechanically, electromagnetically, magnetically or otherwise driven actuators.

In 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Nebenabtriebsaggregats schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Verweise auf Bezugszeichen in der Beschreibung von 2 können sich auch auf Bezugszeichen in 1 beziehen.In 2 an advantageous embodiment of a method according to the invention for operating a power take-off unit is shown schematically and denoted overall by 100 . References to numerals in the description of 2 can also refer to reference symbols in 1 relate.

In einem ersten Schritt 110 wird eine Anforderung zum Einschalten des Nebenabtriebsaggregats 30 empfangen. Dazu kann, zum Beispiel über eine Bedieneinheit 60, eine Eingabe eines Nutzers der Maschine, die das Nebenabtriebsaggregat 30 umfasst, erfasst werden. Die Eingabe an der Bedieneinheit 60 kann beispielsweise in Form eines elektrischen oder elektromagnetischen Signals an eine Steuereinheit 50 weitergegeben werden.In a first step 110, a request to switch on the power take-off assembly 30 is received. For this purpose, an input from a user of the machine, which includes the power take-off unit 30, can be recorded, for example via an operating unit 60. The input at the operating unit 60 can be forwarded to a control unit 50 in the form of an electrical or electromagnetic signal, for example.

In einem zweiten Schritt 120 wird daraufhin ein Betriebsparameter eines Hauptabtriebsaggregats, beispielsweise eines Fahrgetriebes 20 der Maschine bestimmt. Dazu kann beispielsweise das erwähnte Steuergerät 50 als Antwort auf die Anforderung zum Einschalten des Nebenabtriebsaggregats 30 beispielsweise ein Signal eines Drehzahlsensors 22 auslesen, der eine Drehzahl des Hauptabtriebsaggregats 20 erfasst. Der Drehzahlsensor 22 fungiert somit als eine Ermittlungseinheit zur Ermittlung des Betriebsparameters.In a second step 120, an operating parameter of a main output unit, for example a drive transmission 20 of the machine, is then determined. For this purpose, for example, the aforementioned control unit 50 can read out a signal from a speed sensor 22 in response to the request to switch on the power take-off unit 30 , which detects a speed of the main power take-off unit 20 . The speed sensor 22 fun thus acts as a determination unit for determining the operating parameter.

In einem dritten Schritt 130 wird überprüft, ob der Betriebsparameter des Hauptabtriebsaggregats 20 eine Einschaltbedingung erfüllt. Im vorliegenden Fall wird der ermittelte Betriebsparameter mit einem Schwellwert verglichen. Abhängig von dem Vergleichsergebnis fährt das Verfahren 100 in dem gezeigten Beispiel entweder mit einem Schritt 140 oder einem Schritt 145 fort. Mit dem Schritt 145 fährt das Verfahren in einem Fall fort, in dem der Schwellwert überschritten bzw. nicht unterschritten wird. In diesem Fall ist insbesondere die Drehzahl des Hauptgetriebes 20 zu hoch, als dass eine sichere Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats 30 gewährleistet wäre. Daher kann in dem Schritt 145, der auf die Feststellung einer Überschreitung bzw. Nichtunterschreitung des Schwellwerts durch den Betriebsparameter hin eingeleitet wird, vorgesehen sein, die Drehzahl bzw. den Betriebsparameter zu senken. Beispielsweise kann ein zu hoher Betriebsparameter dadurch verursacht werden, dass eine Kupplung 15 eine Brennkraftmaschine 10 oder einen anderweitigen Antrieb des Hauptabtriebsaggregats 20 nicht oder nicht ausreichend von dem Hauptabtriebsaggregat 20 trennt. In einem solchen Fall kann in dem Schritt 145 vorgesehen sein, die Kupplung 15 dergestalt zu betätigen, dass der Antrieb von dem Hauptabtriebsaggregat 20 vollständig getrennt wird und somit die Drehzahl des Hauptabtriebsaggregats 20 gesenkt wird. Alternativ oder zusätzlich kann dazu vorgesehen sein, dass eine Bremse, die ein Verzögerungsmoment auf das Hauptabtriebsaggregat 20 ausüben kann, betätigt wird, um die Drehzahl des Hauptabtriebsaggregats 20 zu senken.In a third step 130, it is checked whether the operating parameter of the main output unit 20 satisfies a switch-on condition. In the present case, the determined operating parameter is compared with a threshold value. Depending on the result of the comparison, the method 100 continues with either a step 140 or a step 145 in the example shown. The method continues with step 145 in a case in which the threshold value is exceeded or not fallen below. In this case, in particular, the speed of the main transmission 20 is too high to ensure that the power take-off unit 30 can be put into operation safely. Therefore, in step 145, which is initiated upon the determination that the operating parameter has exceeded or not fallen below the threshold value, provision can be made to reduce the rotational speed or the operating parameter. For example, an operating parameter that is too high can be caused by the fact that a clutch 15 does not separate an internal combustion engine 10 or another drive of the main output unit 20 from the main output unit 20 or not sufficiently. In such a case, it can be provided in step 145 to actuate the clutch 15 in such a way that the drive is completely separated from the main output unit 20 and the speed of the main output unit 20 is thus reduced. Alternatively or additionally, it can be provided that a brake, which can exert a deceleration torque on the main output unit 20, is actuated in order to reduce the speed of the main output unit 20.

Das Verfahren 100 kann nach dem Schritt 145 wieder zu dem Schritt 120 zurückkehren und ermitteln, ob der Betriebsparameter nun den Schwellwert unterschreitet.After step 145, the method 100 can return to step 120 and determine whether the operating parameter now falls below the threshold value.

Wird in dem Schritt 130 hingegen festgestellt, dass der Betriebsparameter den Schwellwert unterschreitet bzw. nicht überschreitet, also insbesondere, dass die Maschine 1 steht bzw. sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die eine sichere Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats 30 nicht gefährdet, fährt das Verfahren 100 mit dem Schritt 140 fort, um die Bestimmung des Betriebsparameters zu plausibilisieren. In dem Schritt 140 wird überprüft, ob die Ermittlungseinheit 22 fehlerfrei funktioniert. Dazu kann in diesem Schritt 140 durch eine Prüfeinheit, die insbesondere ein gesonderter Teil des Steuergeräts 50 sein kann, beispielsweise eine Frage an die Ermittlungseinheit 22 geschickt werden, z.B. eine Anforderung zur Berechnung einer Prüfzahl. Die Ermittlungseinheit, in dem hier verwendeten Beispiel der Drehzahlsensor 22 bzw. das Steuergerät, das die Drehzahlermittlung durchführt, sendet daraufhin eine Antwort auf die Frage, berechnet also beispielsweise die Prüfzahl und schickt das Ergebnis an die Prüfeinheit. Die Prüfeinheit überprüft in einem Schritt 150 die Antwort (z.B. das Ergebnis der Berechnung) und entscheidet auf deren Basis, ob die Ermittlungseinheit korrekt funktioniert. Ist dies der Fall, fährt das Verfahren 100 mit einem Schritt 160 fort, in dem das Nebenabtriebsaggregat 30 freigegeben wird bzw. eingeschaltet wird. Somit müssen Systeme auf drei voneinander unabhängigen Ebenen fehlerfrei zusammenwirken, um eine Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats 30 freizugeben, wodurch das Verfahren 100 insgesamt eine hohe Betriebssicherheit garantiert.If, on the other hand, it is determined in step 130 that the operating parameter falls below or does not exceed the threshold value, i.e. in particular that machine 1 is stationary or moving at a speed that does not endanger safe commissioning of power take-off assembly 30, method 100 continues to step 140 to check the determination of the operating parameter for plausibility. In step 140 it is checked whether the determination unit 22 is functioning correctly. For this purpose, in this step 140 a test unit, which can in particular be a separate part of control unit 50, can send a question to determination unit 22, for example a request to calculate a check number. The determination unit, in the example used here the speed sensor 22 or the control unit that carries out the determination of the speed, then sends an answer to the question, for example calculates the check number and sends the result to the check unit. In a step 150, the checking unit checks the answer (e.g. the result of the calculation) and on the basis of this decides whether the determination unit is functioning correctly. If this is the case, the method 100 continues with a step 160 in which the power take-off unit 30 is enabled or switched on. Thus, systems on three levels that are independent of one another must interact without error in order to enable the power take-off unit 30 to be put into operation, as a result of which the method 100 overall guarantees a high level of operational reliability.

Andernfalls fährt das Verfahren 100 mit einem Schritt 165 fort, in dem eine Maßnahme durchgeführt wird, beispielsweise ein Ausgeben einer Fehlermeldung, die die ermittelte Fehlfunktion der Ermittlungseinheit 22 beschreibt, oder ein Abschalten der Maschine 1, um Gefahrensituationen durch die nicht fehlerfrei arbeitende Maschine 1 zu verhindern. In jedem Fall wird in dem gezeigten Verfahren 100 das Nebenabtriebsaggregat 30 nicht eingeschaltet, wenn die Prüfeinheit 50 nicht ermittelt hat, dass die Ermittlungseinheit 22 korrekt funktioniert. Dadurch kann auch gleichzeitig ausgeschlossen werden, dass das Verfahren 100 fortgesetzt wird, wenn die Prüfeinheit 50 einen Fehler aufweist, da auch in diesem Fall die Plausibilisierung in Schritt 140 ein negatives Ergebnis in Schritt 150 verursachen würde.Otherwise, method 100 continues with step 165, in which a measure is carried out, for example outputting an error message that describes the detected malfunction of determination unit 22, or shutting down machine 1 in order to avoid dangerous situations caused by machine 1 that is not working properly impede. In any case, in the method 100 shown, the power take-off unit 30 is not switched on if the checking unit 50 has not determined that the determination unit 22 is functioning correctly. At the same time, it can also be ruled out that the method 100 is continued if the checking unit 50 has an error, since the plausibility check in step 140 would also cause a negative result in step 150 in this case.

Es versteht sich, dass manche der in Bezug auf 2 erläuterten Schritte auch zusammengefasst werden können oder gegebenenfalls in anderer, beispielsweise umgekehrter, Reihenfolge stattfinden können. Beispielsweise kann eine Drehzahlerfassung in einem Getriebe 20 im Wesentlichen kontinuierlich durchgeführt werden, so dass Schritt 120 auch vor oder parallel zu Schritt 110 durchgeführt werden kann. Ähnliches gilt auch für eine Funktionsüberprüfung der Ermittlungseinheit 22, so dass beispielsweise die Schritte 140 und/oder 150 und/oder 165 unabhängig von der Anforderung der Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats 30 durchgeführt werden können.It is understood that some of the regarding 2 The steps explained can also be combined or can take place in a different order, for example in reverse order. For example, a speed detection in a transmission 20 can be carried out essentially continuously, so that step 120 can also be carried out before or parallel to step 110 . The same applies to a functional check of determination unit 22, so that steps 140 and/or 150 and/or 165, for example, can be carried out independently of the request to start up power take-off assembly 30.

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer 3-Ebenen Sicherheitsarchitektur in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Dabei symbolisieren L1 eine erste, L2 eine zweite und L3 eine dritte Sicherheitsebene.In 3 an embodiment of a 3-layer security architecture in connection with the present invention is shown schematically. L1 symbolizes a first, L2 a second and L3 a third security level.

In der ersten Sicherheitsebene L1 sind insbesondere Funktionen der Ansteuerung von Hardware HW zusammengefasst, während in der zweiten Sicherheitsebene L2 Überwachungs- und Steuerfunktionen zusammengefasst sind. In dem in 3 gezeigten Beispiel wird eine Ermittlung eines Betriebsparameters ST mit funktionaler Sicherheit in der zweiten Sicherheitsebene L2 durchgeführt. Der Betriebsparameter kann dabei, wie bereits mehrfach beschrieben, insbesondere eine Drehzahl ST des Hauptabtriebsaggregats umfassen. In einer Nebenabtriebssteuereinheit L2A in der zweiten Sicherheitsebene L2 werden eine Anforderung zum Einschalten SP des Nebenabtriebsaggregats erfasst und der ermittelte Betriebsparameter ST mit einer Vorbedingung PREC für eine Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats verglichen. Sind sowohl Einschaltanforderung SP und Einhaltung der Vorbedingung PREC erfüllt (AND) wird ein Einschaltsignal REL in der zweiten Sicherheitsebene L2 erzeugt. Dieses Einschaltsignal REL wird an die erste Sicherheitsebene L1 übermittelt und dort mit einer Einschaltbedingung SET verglichen. Wenn Einschaltsignal REL und Einschaltbedingung SET übereinstimmen, wird das Nebenabtriebsaggregat, beispielsweise unter Verwendung eines Stellers, wie bereits in Bezug auf 1 erläutert, mit dem Hauptabtriebsaggregat bzw. einem Antrieb gekoppelt. Diese Vorgänge in der ersten Sicherheitsebene L1 sind in 3 mit I F (Vergleich Signal-Bedingung) und HW (Stelleraktivität) bezeichnet.In particular, functions for controlling hardware HW are combined in the first security level L1, while monitoring and control functions are combined in the second security level L2. in the in 3 example shown is a determination of a Operating parameter ST carried out with functional safety in the second safety level L2. As has already been described several times, the operating parameter can include in particular a rotational speed ST of the main output unit. In a power take-off control unit L2A in the second security level L2, a request to turn on SP the power take-off assembly is detected and the determined operating parameter ST is compared with a precondition PREC for starting up the power take-off assembly. If both switch-on request SP and compliance with the precondition PREC are met (AND), a switch-on signal REL is generated in the second security level L2. This switch-on signal REL is transmitted to the first safety level L1 and compared there with a switch-on condition SET. If switch-on signal REL and switch-on condition SET match, the power take-off assembly is activated, for example using an actuator, as already referred to in FIG 1 explained, coupled to the main output unit or a drive. These operations in the first level of security L1 are in 3 denoted by IF (signal-condition comparison) and HW (actuator activity).

Parallel dazu wird in der zweiten Sicherheitsebene L2 die Funktion der ersten Sicherheitsebene L1 überwacht. Dazu wird in dem dargestellten Beispiel nach Übermittlung des Einschaltsignals REL an die erste Sicherheitsebene L1 eine vorbestimmte Zeitspanne dt abgewartet und mit einem Rückmeldesignal FBS verglichen. Beispielsweise kann dazu ein Sensorsignal verwendet werden, das eine fehlerfreie Funktion des Stellers HW anzeigt. Stimmen Rückmeldesignal FBS und Einschaltsignal REL als die hier erwartete Rückmeldung überein (beispielsweise beide „high“), gibt die zweite Sicherheitsebene eine Inbetriebnahme des Nebenabtriebsaggregats frei (SREL). Beispielsweise kann diese Freigabe SREL ein Signal an die in Bezug auf 1 beschriebene Hauptkupplung 15 umfassen, so dass die Brennkraftmaschine 10 wieder mit dem Hauptgetriebe 20 gekoppelt werden kann.In parallel, the function of the first security level L1 is monitored in the second security level L2. For this purpose, in the example shown, after the switch-on signal REL has been transmitted to the first safety level L1, a predetermined period of time dt is awaited and compared with a feedback signal FBS. A sensor signal can be used for this purpose, for example, which indicates that the actuator HW is functioning correctly. If the feedback signal FBS and switch-on signal REL match as the feedback expected here (e.g. both "high"), the second safety level releases activation of the power take-off unit (SREL). For example, this release can send a signal to the SREL relating to 1 include main clutch 15 described so that the internal combustion engine 10 can be coupled to the main transmission 20 again.

Wird hingegen festgestellt, dass das Rückmeldesignal FBS nicht mit dem Einschaltsignal übereinstimmt und somit eine Fehlfunktion des Stellers HWangenommen werden muss, wird in der zweiten Sicherheitsebene L2 ein Fehlersignal ERR erzeugt und an eine Abschalteinrichtung DA der dritten Sicherheitsebene L3 übermittelt. Die dritte Sicherheitsebene L3 deaktiviert daraufhin mit hoher funktionaler Sicherheit das Nebenabtriebsaggregat 30 und/oder das Hauptabtriebsaggregat 20 und/oder die Brennkraftmaschine 10.If, on the other hand, it is determined that the feedback signal FBS does not match the switch-on signal and a malfunction of the controller HW must therefore be assumed, an error signal ERR is generated in the second safety level L2 and transmitted to a shutdown device DA of the third safety level L3. The third security level L3 then deactivates the power take-off assembly 30 and/or the main power take-off assembly 20 and/or the internal combustion engine 10 with a high level of functional safety.

Die dritte Sicherheitsebene L3 überwacht parallel dazu stets die Funktion der zweiten Sicherheitsebene L2, insbesondere durch ein Austauschen von Nachrichten. Beispielsweise kann eine Prüfeinheit CU in der dritten Sicherheitsebene L3 der Nebenabtriebssteuereinheit L2A der zweiten Sicherheitsebene L2 in vorbestimmten Zeitintervallen Nachrichten mit einer Rechenaufgabe senden, die die Nebenabtriebssteuereinheit L2A beantworten muss. Die Prüfeinheit überprüft die Antworten auf Fehler und aktiviert die Abschalteinrichtung DA, wenn ein Fehler erkannt wird. Dadurch kann die zweite Sicherheitsebene L2 einerseits aktiv ein Abschalten des Nebenabtriebsaggregats veranlassen, wenn sie eine Fehlfunktion ERR erkennt, andererseits kann auf der dritten Sicherheitsebene L3 eine Abschaltung veranlasst werden, wenn auf der zweiten Sicherheitsebene L2 ein Fehler vorliegt. Somit kann auch zwischen den verschiedenen Fehlern unterschieden werden, was eine anschließende Fehlerbehebung erheblich erleichtern kann.Parallel to this, the third security level L3 always monitors the function of the second security level L2, in particular by exchanging messages. For example, a test unit CU in the third security level L3 of the power take-off control unit L2A of the second security level L2 can send messages at predetermined time intervals with an arithmetic task that the power take-off control unit L2A must answer. The test unit checks the responses for errors and activates the shutdown device DA if an error is detected. As a result, the second safety level L2 can, on the one hand, actively switch off the power take-off unit if it detects a malfunction ERR, and on the other hand, a switch-off can be initiated on the third safety level L3 if there is an error on the second safety level L2. It is thus also possible to differentiate between the various errors, which can make subsequent troubleshooting considerably easier.

Claims

Method (100) for operating a power take-off unit (30) of a machine (1), in particular a motor vehicle, comprising receiving a power on request (110); Determining an operating parameter (120) of a main output unit (20); and Switching on (160) the power take-off unit (30) when the operating parameters of the main power take-off unit (20) meet a switch-on condition (130).

Method (100) according to claim 1 , wherein the operating parameter describes a speed of the main output unit (20) and / or wherein the switch-on condition includes that the operating parameter does not exceed a predetermined threshold value.

Method (100) according to claim 2 , wherein the speed of the main output unit (20) to meet the switch-on condition is at most or less than 10/min, 5/min, 2/min, 1/min or 0.1/min or is exactly 0/min.

Method (100) according to one of the preceding claims, further comprising a plausibility check (140) of the determination of the operating parameter before switching on (160) the power take-off unit (30) and switching on the power take-off unit (30) only if the result (150) of the plausibility check ( 140).

Method (100) according to claim 4 , wherein the plausibility check (140) comprises a comparison of a feedback signal (FBS) with an expected feedback.

Method according to one of the preceding claims, which additionally monitors the function of the determination unit, in particular via communication between a determination unit (22), which determines the operating parameter, and a checking unit (50, CU), which checks that the determination unit (22, L2A) is functioning correctly.

Method (100) according to claim 6 , wherein the communication includes sending a question from the test unit (50, CU) to the determination unit (22, L2A) and sending a response from the determination unit (22, L2A) to the test unit (50, CU), and the function monitoring further comprises detecting an error (150) in the response.

Method (100) according to claim 7 , where there is an error if the answer is wrong and/or is sent to the checking unit (50, CU) at a wrong time, and where there is no error if the answer is correct and is sent to the checking unit at a right time .

Method (100) according to any one of the preceding claims, further comprising performing an action (145, 165) if the operating parameter does not meet the switch-on condition (130) and/or if in return reference to one of the Claims 4 until 8th the plausibility check (140) and/or the function monitoring does not lead to a positive result (150).

Method (100) according to claim 9 , wherein the measure (145, 165) comprises at least one from the group: influencing the operating parameter of the main output unit (20) in such a way that the operating parameter is brought closer to the switch-on condition (145), outputting an error message (165, ERR) and switching off ( 165, DA) of the machine (1).

Arithmetic unit (50) which is set up to carry out all method steps of a method (100) according to one of the preceding claims.

Computer program that causes a computing unit to perform all method steps of a method (100) according to one of Claims 1 until 10 to be performed when it is executed on the computing unit.

Machine-readable storage medium with a computer program stored on it claim 12 .