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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 sowie eine entsprechende Arbeitsmaschine.
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Im Stand der Technik sind elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen, wie etwa Radlader, Kompaktlader, Teleskoplader, Dumper und Bagger, bekannt. Diese elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen sind dabei entweder rein elektrisch angetrieben, d.h. sie verfügen für ihre Leistungsversorgung ausschließlich über eine elektrische Batterie bzw. einen elektrischen Akkumulator, oder aber sie sind diesel-elektrisch angetrieben, was bedeutet, dass die benötigte Leistung von einem dieselgetriebenen Generator, üblicherweise in Verbindung mit einem elektrischen Pufferspeicher, wie z.B. einem entsprechend dimensionierten Kondensator, bereitgestellt wird. In allen Fällen wird die für den Fahrantrieb und den Arbeitsantrieb benötigte mechanische Leistung von einem oder mehreren Elektromotoren erbracht.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 20 2014 000 738 U1 einen rein elektromotorisch angetriebener Radlader, der einen ersten Elektromotor für einen Fahrantrieb und einen zweiten Elektromotor für einen Arbeitsantrieb aufweist.
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Aus der
DE 10 2019 203 726 A1 ist darüber hinaus bekannt, dass eine Arbeitsmaschine mit einem elektrischen Antriebsstrang bei einem Bremsvorgang zumindest einen Anteil der erforderlichen Bremsleistung bereitstellen kann, indem sie den zum Antrieb vorgesehenen Elektromotor in einen Generatorbetrieb versetzt. Die rekuperierte Energie wird dann einer Batterie zugeführt und kann später wieder zum Antreiben der Arbeitsmaschine über den Elektromotor herangezogen werden.
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Die
DE 35 06 261 A1 offenbart ein Verfahren zur Ladesteuerung von Akkumulatoren. Dabei wird die Zellenspannung eines Akkumulators überwacht und abhängig von der erfassten Zellenspannung der Hauptladevorgang gestartet, der Nachladevorgang gestartet bzw. der Ladevorgang beendet.
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Die bekannten elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen sind dahingehend nachteilbehaftet, als dass sie beispielsweise im Rekuperationsbetrieb nur ein vergleichsweise geringes Maß an Schutz für ihre Batterie gegen Beschädigungen durch Überladung oder zu hohe Ladeströme bieten. insbesondere bei einem Inverter, dessen Regelung ausgefallen ist, wird im Rekuperationsbetrieb kein ausreichender Schutz der Batterie mehr gewährleistet, da der Inverter in diesem Fall als passiver Gleichrichter wirkt, wodurch ein ungeregelter Ladestrom in die Batterie fließt, sobald die induzierte Spannung größer als die Batteriespannung ist.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine, wobei der Antriebsstrang einen Fahrantrieb mit mindestens einem dem Fahrantrieb zugeordneten Elektromotor und mindestens einem dem Fahrantrieb zugeordneten Inverter sowie einen Arbeitsantrieb mit mindestens einem dem Arbeitsantrieb zugeordneten Elektromotor und mindestens einem dem Arbeitsantrieb zugeordneten Inverter umfasst, wobei der Antriebsstrang weiterhin einen Energiespeicher zur Versorgung des Fahrantriebs und des Arbeitsantriebs mit elektrischer Leistung umfasst, wobei der Fahrantrieb in einem Rekuperationsbetrieb zum Rekuperieren elektrischer Leistung betrieben wird und wobei die rekuperierte elektrische Leistung dem Energiespeicher zugeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Spannung der dem Energiespeicher zugeführten elektrischen Leistung gegen eine Grenzspannung verglichen wird und/oder ein Strom der dem Energiespeicher zugeführten elektrischen Leistung gegen einen Grenzstrom verglichen wird und dass die rekuperierte elektrische Leistung zusätzlich dem Arbeitsantrieb zugeführt wird, wenn die Grenzspannung und/oder der Grenzstrom überschritten werden.
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Die Erfindung beschreibt also ein Verfahren, nach dem ein Antriebsstrang betrieben werden kann. Der Antriebsstrang ist dabei zum Antreiben einer Arbeitsmaschine geeignet. Da Arbeitsmaschinen in der Regel die meiste Zeit unter hohen Antriebsauslastungen betrieben werden und insbesondere auch absolut gesehen vergleichsweise hohe Arbeitsleistungen erbringen müssen, unterscheidet sich der erfindungsgemäße Antriebsstrang in seiner Auslegung beispielsweise von einem PKW-Antriebsstrang, der typischerweise in einem Auslastungsbereich von 5 % bis 10 % der Maximalleistung betrieben wird sowie insbesondere vergleichsweise geringere absolute Arbeitsleistungen erbringt
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Der erfindungsgemäße Antriebsstrang umfasst für den Fahrantrieb und den Arbeitsantrieb jeweils mindestens einen Elektromotor sowie jeweils mindestens einen Inverter zur Ansteuerung des bzw. der Elektromotoren.
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Denkbar und bevorzugt ist auch das Bereitstellen mehrerer dem Fahrantrieb zugeordneter Elektromotoren bzw. Bereitstellen mehrerer dem Arbeitsantrieb zugeordneter Elektromotoren, die z.B. jeweils über ein Summiergetriebe miteinander gekoppelt sein können oder über jeweils einzelne Triebanbindungen mit dem Fahrantrieb bzw. dem Arbeitsantrieb gekoppelt sein können.
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Insbesondere ist es bevorzugt, jedem einzelnen Elektromotor einen Inverter zuzuordnen.
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Bei den Elektromotoren handelt es sich bevorzugt um permanenterregte Elektromotoren.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrang auch einen Energiespeicher umfasst, der beispielsweise als wiederaufladbare Li-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann. Der Energiespeicher bevorratet die elektrische Leistung, die zum Betreiben des Fahrantriebs und des Arbeitsantriebs erforderlich ist und stellt sie dem Fahrantrieb und dem Arbeitsantrieb jeweils im erforderlichen Maße und innerhalb der Leistungsgrenzen des Energiespeichers zur Verfügung. Auch weitere elektrische Verbraucher, wie beispielsweise Scheinwerfer, Leuchten, Klimatisierungsvorrichtungen, elektrische Steuergeräte und Sensoren werden vorteilhaft vom Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgt.
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Die Leistungsgrenzen des Energiespeichers sind dabei einerseits eine Kurzschlussspannung des Energiespeichers, welche die maximale bereitstellbare elektrische Spannung definiert, und ein Kurzschlussstrom des Energiespeichers, welcher den maximal bereitstellbaren elektrischen Strom des Energiespeichers definiert.
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Der Fahrantrieb kann zudem in einem Rekuperationsbetrieb zum Rekuperieren elektrischer Leistung betrieben werden. In diesem auch als Generatormodus bekannten Betriebsmodus wandelt der Fahrantrieb über seinen mindestens einen Elektromotor kinetische Energie der Arbeitsmaschine in elektrische Energie um, die dem Energiespeicher zugeführt wird, um diesen zu laden. Vom diesem aktiven Rekuperationsbetrieb abzugrenzen ist ein passiver Rekuperationsbetrieb, welcher bei einem Ausfall der Regelung des Inverters auftreten kann und bei dem ein ungeregelter Ladestrom in die Batterie fließt, sobald die induzierte Spannung größer als die Batteriespannung ist.
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Diese elektrische Leistung kann dem Energiespeicher später im Bedarfsfalle wieder entnommen werden, um den Fahrantrieb und den Arbeitsantrieb zu versorgen. Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher über ein Ladekabel oder eine sonstige geeignete Ladevorrichtung, beispielsweise eine Induktionsladevorrichtung, mit externer elektrischer Energie ladbar ist.
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Die Verwendung des Fahrmotors zum Rekuperieren reduziert außerdem den Verschleiß einer mechanischen Reibungsbremse, da während der Rekuperation ein Bremsmoment wirkt.
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Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass eine Spannung der dem Energiespeicher zugeführten elektrischen Leistung gegen eine Grenzspannung verglichen wird und/oder ein Strom der dem Energiespeicher zugeführten elektrischen Leistung gegen einen Grenzstrom verglichen wird.
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Bei der Grenzspannung handelt es sich vorteilhaft um eine maximal zulässige Ladespannung, mit der der Energiespeicher während eines Ladevorgangs beaufschlagt werden darf, ohne eine Beschädigung des Energiespeichers durch die Spanungsbeaufschlagung zu riskieren. Dabei ist es unerheblich, ob die Spannung von einer externen Spannungsquelle bei einem externen Laden des Energiespeichers oder durch einen Rekuperationsvorgang herrührt.
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Ebenso handelt es sich bei dem Grenzstrom vorteilhaft um einen maximal zulässigen Ladestrom, mit dem der Energiespeicher während eines Ladevorgangs beaufschlagt werden darf, ohne eine Beschädigung des Energiespeichers durch die Strombeaufschlagung zu riskieren. Dabei ist es unerheblich, ob der Strom von einer externen Stromquelle bei einem externen Laden des Energiespeichers oder durch einen Rekuperationsvorgang herrührt.
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Sofern erkannt wird, dass die Grenzspannung von einer aktuell anliegenden Ladespannung bzw. der Grenzstrom von einem aktuell anliegenden Ladestrom überschritten werden, wird die elektrische Leistung, welche dem Energiespeicher zugeführt wird, zusätzlich dem Arbeitsantrieb zugeführt.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, dass sich die dem Energiespeicher zugeführte elektrische Leistung auf mehrere Verbraucher, nämlich den Energiespeicher und den Arbeitsantrieb, verteilt. In der Folge reduzieren sich der dem Energiespeicher zugeführte Strom und die den Energiespeicher beaufschlagende Spannung. Somit kann u.U. ein Ladestrom bzw. eine Ladespannung wieder unterhalb den Grenzstrom bzw. die Grenzspannung reduziert werden, so dass eine Beschädigung des Energiespeichers vermieden werden kann.
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Sofern ein dem Energiespeicher zugeordneter elektrischer Schütz vorgesehen ist, kann der Schütz u.U. den Energiespeicher zwar vor einer Beschädigung bzw. Zerstörung bewahren, wird dabei ggf. jedoch selbst durch den zu hohen Ladestrom bzw. die zu hohe Ladespannung zerstört.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spannung der dem Energiespeicher zugeführten elektrischen Leistung und der Strom der dem Energiespeicher zugeführten elektrischen Leistung in Stromflussrichtung zwischen dem dem Fahrantrieb zugeordneten Inverter und dem Energiespeicher erfasst werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Spannung und der Strom unmittelbar dort erfasst werden, von wo aus sie dem Energiespeicher zugeführt werden. Insbesondere sind keine weiteren Bauteile, welche den Strom oder die Spannung beeinflussen, mehr zwischen den Messpunkten der Spannung bzw. des Stroms und dem Energiespeicher.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Arbeitsantrieb einen hydraulischen Druck in einem hydraulischen System erzeugt, wenn die Grenzspannung und/oder der Grenzstrom überschritten werden. Oftmals umfasst der Arbeitsantrieb einer Arbeitsmaschine ohnehin ein hydraulisches System, welches mittels einer hydraulischen Pumpe einen hydraulischen Druck erzeugen kann. Indem der Arbeitsantrieb nun einen hydraulischen Druck erzeugt, weist er einen mit dem Druck steigenden Leistungbedarf, insbesondre Strombedarf auf. Somit kann ein wesentlicher Anteil der rekuperierten Leistung vom Arbeitsantrieb aufgenommen und vom Energiespeicher ferngehalten werden, so dass eine Beschädigung des Energiespeichers vorteilhaft vermieden werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die elektrische Leistung weiteren elektrischen Verbrauchern zugeführt wird, wenn die Grenzspannung und/oder der Grenzstrom überschritten werden. Weitere elektrische Verbraucher können beispielsweise Scheinwerfer oder Klimatisierungsvorrichtungen sein. Auch diese Verbraucher können einen Teil der rekuperierten Leistung aufnehmen und somit vom Energiespeicher fernhalten, um eine Beschädigung des Energiespeichers zu vermeiden.
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Obwohl das Aktivieren von Scheinwerfern ebenso wie das Aktivieren einer Klimatisierungsvorrichtung der Arbeitsmaschine in der Regel nicht ohne Bestätigung bzw. ausschließlich auf Wunsch eines Fahrers der Arbeitsmaschine erfolgen sollte, ist in einer derartigen Situation dem Schutz des Energiespeichers Vorrang zu geben, da eine Reparatur des Energiespeichers üblicherweise nicht möglich ist, so dass nur ein Austausch bleibt. Die Kosten für den Energiespeicher betragen typischerweise jedoch einen hohen Anteil an den Gesamtkosten der Arbeitsmaschine.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine optische, akustische und/oder haptische Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn die Grenzspannung und/oder der Grenzstrom überschritten werden. Somit wird der Fahrer darüber informiert, dass ein Betriebsfehler vorliegt und eine Beschädigung des Energiespeichers droht. Der Fahrer kann gleichzeitig z.B. zum Anhalten und Stillsetzen der Arbeitsmaschine aufgefordert werden, um eine Beschädigung des Energiespeichers zuverlässig zu vermeiden. Anschließend kann im Rahmen einer Wartung bzw. Reparatur der Arbeitsmaschine der zugrunde liegende Fehler identifiziert und behoben werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass auf einen Defekt des dem Fahrantrieb zugeordneten Inverters geschlossen wird, wenn die Grenzspannung und/oder der Grenzstrom überschritten werden. Da die dem Energiespeicher zugeführte, rekuperierte Leistung üblicherweise von dem dem Fahrantrieb zugeordneten Inverter gleichgerichtet wird und hinsichtlich Spannung und Stromstärke an die zulässigen Belastbarkeiten des Energiespeichers angepasst wird, kann bei einem Überschreiten der Grenzspannung bzw. des Grenzstroms zunächst von einem Defekt des dem Fahrantrieb zugeordneten Inverters ausgegangen werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine, wobei der Antriebsstrang einen Fahrantrieb mit mindestens einem dem Fahrantrieb zugeordneten Elektromotor und mindestens einem dem Fahrantrieb zugeordneten Inverter sowie einen Arbeitsantrieb mit mindestens einem dem Arbeitsantrieb zugeordneten Elektromotor und mindestens einem dem Arbeitsantrieb zugeordneten Inverter umfasst und wobei der Antriebsstrang weiterhin einen Energiespeicher zur Versorgung des Fahrantriebs und des Arbeitsantriebs mit elektrischer Leistung umfasst. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsstrang dazu ausgebildet ist, erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der mindestens eine dem Fahrantrieb zugeordnete Elektromotor und der mindestens eine dem Arbeitsantrieb zugeordnete Elektromotor jeweils als permanenterregte Elektromotoren ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Arbeitsantrieb ein hydraulisches System umfasst, das zumindest aus einer hydraulischen Pumpe zum Erzeugen eines hydraulischen Volumenstroms und eines hydraulischen Drucks sowie aus hydraulischen Ventilen zum Begrenzen des Volumenstroms und Erhöhen des Drucks besteht. Damit wird es vorteilhaft ermöglicht, dass die Ventile beispielsweise komplett oder weitgehend geschlossen werden, so dass der Volumenstrom vergleichsweise gering oder sogar Null ist, während der hydraulische Druck dementsprechend groß wird. Das Aufrechterhalten eines großen Drucks im hydraulischen System benötigt dabei wiederum vergleichsweise hohe Ströme, ohne dass jedoch tatsächlich große Arbeit vom hydraulischen System verrichtet wird. Somit wird es vorteilhaft möglich, große Teile der rekuperierten Leistung im Arbeitsantrieb bzw. im hydraulischen System des Arbeitsantriebs zu verbrauchen, ohne dass der Arbeitsantrieb tatsächlich nennenswert Arbeit verrichtet. Das ermöglicht es, auch bei vergleichsweise schneller Fahrt im Rekuperationsbetrieb der Arbeitsmaschine vergleichsweise große Leistungen im Arbeitsantrieb zu verbrauchen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die hydraulische Pumpe als Verschwenkpumpe ausgebildet ist. Bei einer Verschwenkpumpe kann üblicherweise ein Wirkungsgrad der Pumpe über den Verschwenkwinkel eingestellt werden. Indem ein geringer Wirkungsgrad eingestellt wird, kann die Pumpe bzw. kann der Arbeitsantrieb vergleichsweise mehr Leistung aufnehmen und vom Energiespeicher fernhalten.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Arbeitsmaschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang beschriebenen Vorteile auch für die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Arbeitsmaschine als Radlader, Dumper, Bagger, Teleskoplader, Kommunalfahrzeug, Müllfahrzeug, Minenfahrzeug, Kompaktlader, Flugzeugschlepper oder Traktor ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigt:
- 1 zeigt beispielhaft und stark schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines im Stand der Technik bekannten Antriebsstrangs für eine in 1 nicht dargestellte Arbeitsmaschine,
- 2 beispielhaft und stark schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs für eine in 2 nicht dargestellte Arbeitsmaschine und
- 3 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
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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.
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1 zeigt beispielhaft und stark schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines im Stand der Technik bekannten Antriebsstrangs 10 für eine in 1 nicht dargestellte Arbeitsmaschine. Der Antriebsstrang 10 umfasst beispielsgemäß zwei Elektromotoren 21, 31, wobei ein Elektromotor 21 einem Fahrantrieb 20 zugeordnet ist und ein Elektromotor 31 einem Arbeitsantrieb 30 zugeordnet ist. Beispielsgemäß handelt es sich bei den Elektromotoren 21, 31 um dreiphasige permanenterregte Elektromotoren. Weiterhin umfasst der Antriebsstrang 10 einen als wiederaufladbare Li-lonen-Batterie 11 ausgebildeten elektrischen Energiespeicher 11, welcher dazu ausgebildet ist, die Elektromotoren 21, 31 mit elektrischer Leistung zu versorgen. Elektrisch zwischen dem Energiespeicher 11 und dem Elektromotor 21 ist ein Inverter 22 angeordnet, der vom Energiespeicher 11 bereitgestellten Gleichstrom in Wechselstrom umrichtet, wie er zum Betrieb des Elektromotors 21 benötigt wird. In analoger Weise ist zwischen dem Energiespeicher 11 und dem Elektromotor 31 ist ein Inverter 32 angeordnet, der ebenfalls vom Energiespeicher 11 bereitgestellten Gleichstrom in Wechselstrom umrichtet, wie er zum Betrieb des Elektromotors 31 benötigt wird. Der Inverter 21 ist dem Fahranrieb 20 zugeordnet und der Inverter 31 ist dem Arbeitsantrieb 30 zugeordnet.
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Bei einem Bremsvorgang der in 1 nicht dargestellten Arbeitsmaschine wird der Elektromotor 21 in einen Rekuperationsbetrieb versetzt, so dass er kinetische Energie der Arbeitsmaschine in elektrische Energie umwandelt. Da es sich um einen dreiphasigen permanenterregten Elektromotor handelt, wird die elektrische Leistung dementsprechend dreiphasig vom Elektromotor 21 ausgegeben. Der Inverter 22 wandelt die dreiphasige Spannung und den dreiphasigen Strom nun in eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom, welche dann dem Energiespeicher 11 zugeführt werden können, um diesen zu laden. Dabei begrenzt der Inverter 22 auch eine maximale dem Energiespeicher 11 zugeführte Spannung auf einen Wert unterhalb einer Grenzspannung und einen maximalen dem Energiespeicher 11 zugeführten Strom auf einen Wert unterhalb eines Grenzstroms.
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Sofern der Inverter 22 jedoch einen Defekt aufweist, kann er weder die dem Energiespeicher 11 zugeführte Spannung auf einen Wert unterhalb der Grenzspannung noch den dem Energiespeicher 11 zugeführten Strom auf einen Wert unterhalb des Grenzstroms begrenzen. Die dem Energiespeicher 11 zugeführte Spannung sowie der dem Energiespeicher 11 zugeführte Strom steigen dann mit der Drehzahl des Elektromotors 21, auch über die Grenzspannung bzw. den Grenzstrom hinaus. Dadurch kann es zu einer Beschädigung bzw. Zerstörung des Energiespeichers 11 kommen.
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2 zeigt beispielhaft und stark schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 10 für eine in 2 nicht dargestellte Arbeitsmaschine.
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Der Antriebsstrang 10 der 2 unterscheidet sich vom Antriebsstrang 10 der 1 durch das Vorhandensein von Spannungsmessmitteln 23, Strommessmitteln 24 sowie von Vergleichsmitteln 25. Die Spannungsmessmittel 23 erfassen eine elektrische Spannung, die zwischen dem Inverter 22 und dem Energiespeicher 11 anliegt. Die Strommessmittel 24 erfassen einen elektrischen Strom, der vom Inverter 22 zum Energiespeicher 11 fließt. Die Vergleichsmittel 25 vergleichen die Spannung und den Strom, die gemeinsam die elektrische Leistung darstellen, jeweils gegen eine Grenzspannung und gegen einen Grenzstrom. Wenn die Spannung die Grenzspannung übersteigt oder wenn der Strom den Grenzstrom übersteigt, besteht das Risiko einer Beschädigung oder gar Zerstörung des Energiespeichers 11. Um eine Beschädigung oder Zerstörung des Energiespeichers 11 zu vermeiden, wird nun der Elektromotor 31 des Arbeitsantriebs 30 aktiviert, um einen möglichst großen Anteil der dem Energiespeicher 11 zugeführten Leistung zu verbrauchen und somit vom Energiespeicher 11 fernzuhalten. Die Leistung wird dabei direkt von den elektrischen Kontakten des Energiespeichers 11, mit denen beispielsgemäß sowohl der Inverter 22 als auch der Inverter 32 verbunden sind, vom Energiespeicher 11 abgezogen.
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3 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In einem ersten Verfahrensschritt 100 bewegt sich eine Arbeitsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang 10 hangabwärts. Um eine weitere Beschleunigung der Arbeitsmaschine aufgrund der Hangabtriebskraft zu vermeiden, betätigt ein Fahrer in Schritt 101 eine Bremse des Fahrantriebs 20 des Antriebsstrangs 10. Dabei wird in Schritt 102 auch der Elektromotor 21 des Fahrantriebs 20 in einen Rekuperationsbetrieb versetzt. In Schritt 103 erzeugt der Elektromotor 21 dementsprechend eine elektrische Leistung, bestehend aus einem elektrischen Strom und einer elektrischen Spannung. Der elektrische Strom und die elektrische Spannung werden in Schritt 104 vom Inverter 21 in einen Gleichstrom und eine Gleichspannung umgerichtet und in Schritt 105 dem Energiespeicher zugeführt. Gleichzeitig werden die Spannung und der Strom in Schritt 106 auch von den Spannungsmessmitteln 23 und den Strommessmitteln 24 erfasst und den Vergleichsmitteln 25 zugeführt. Von den Vergleichsmitteln 25 werden der Strom und die Spannung jeweils gegen eine Grenzspannung und gegen einen Grenzstrom verglichen. Sofern die Spannung bzw. der Strom geringer sind als die Grenzspannung bzw. der Grenzstrom, wird in Schritt 107 der Energiespeicher 11 geladen. Sofern die Spannung bzw. der Strom jedoch größer sind als die Grenzspannung bzw. der Grenzstrom, wird in Schritt 108 der Arbeitsantrieb 30 aktiviert, um möglichst viel der rekuperierten Leistung im Arbeitsantrieb 30 zu verbrauchen und den Energiespeicher 11 vor Beschädigung zu schützen. Somit wird ein Anteil der elektrischen Leistung also dem Arbeitsantrieb 30 zugeführt. Zusätzlich wird in Schritt 109 eine optische und akustische Fehlermeldung an den Fahrer ausgegeben. Somit wird der Fahrer darüber informiert, dass ein Betriebsfehler vorliegt und eine Beschädigung des Energiespeichers 11 droht. Gleichzeitig wird der zum Anhalten und Stillsetzen der Arbeitsmaschine aufgefordert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsstrang
- 11
- Energiespeicher
- 20
- Fahrantrieb
- 21
- Elektromotor
- 22
- Inverter
- 23
- Spannungsmessmittel
- 24
- Strommessmittel
- 25
- Vergleichsmittel
- 30
- Arbeitsantrieb
- 31
- Elektromotor
- 32
- Inverter
- 100
- Fahrt der Arbeitsmaschine
- 101
- Betätigung der Bremse
- 102
- Rekuperationsbetrieb des dem Fahrantrieb zugeordneten Elektromotors
- 103
- Erzeugung elektrischer Leistung
- 104
- Umrichten der elektrischen Leistung
- 105
- Zuführen der elektrischen Leistung zum Energiespeicher
- 106
- Erfassen von Spannung und Strom
- 107
- Laden des Energiespeichers
- 108
- Aktivieren des Arbeitsantriebs
- 109
- Ausgabe einer Fehlermeldung an den Fahrer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202014000738 U1 [0003]
- DE 102019203726 A1 [0004]
- DE 3506261 A1 [0005]
