DE102021211811B3 - Leistungsstrang für eine Elektromaschine einer Arbeitsmaschine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung (10) für eine Elektromaschine (12) einer Arbeitsmaschine. Die Elektromaschine (12) ist zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist. Die Steuervorrichtung (10) weist eine Schnittstellenvorrichtung (32) auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Leistungsgröße (34) der Elektromaschine (12) in Abhängigkeit von einem durch eine Steuersignalauswertvorrichtung (16) vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit zu bestimmen und die bestimmte Leistungsgröße (34) an die Elektromaschine (12) zu übermitteln. Zudem betrifft die Erfindung eine Arbeitsmaschine.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Elektromaschine einer Arbeitsmaschine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Arbeitsmaschine.
  • Stand der Technik
  • Getriebesysteme für Arbeitsmaschinen sind häufig sehr komplex und aufwendig. Beispielsweise kann ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe vorgesehen sein, um eine stufenlose Übersetzung bereitstellen zu können, wie z. B. in DE 10 2008 001 612 B4 beschrieben. Durch die Leistungsverzweigung kann sowohl eine Antriebsleistung als auch eine Nebenantriebsleistung von einer einzigen Verbrennungsmaschine bereitgestellt werden. Durch die Nutzung eines elektrifizierten Leistungsstrangs können sich hier Vereinfachungen ergeben. Beispielsweise kann eine Elektromaschine zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung und eine Elektromaschine zum Bereitstellen einer Antriebsleistung vorgesehen sein. Hier können sich jedoch Wechselwirkungen in deren Ansteuerung ergeben, welche je nach Hersteller der Arbeitsmaschine und auch Endnutzer der Arbeitsmaschine unterschiedlich sein können. Dadurch wird eine Integration von Elektromaschinen in Arbeitsmaschinen erheblich erschwert. Beispielsweise ist es so schwierig, eine standardisierte Ansteuerung der gleichen Elektromaschine in unterschiedlichen Arbeitsmaschinen oder sogar nur bei unterschiedlichen Anwendungen zu ermöglichen. Umgekehrt kann es aus den gleichen Gründen beispielsweise schwierig sein, bei einer Arbeitsmaschine je nach Endkunde und Anwendungsbereich unterschiedliche Elektromaschinen zu verbauen.
  • In der DE 10 2018 203 623 A1 wird ein Antrieb für Arbeitsmaschinen beschrieben. Der Antrieb weist eine Recheneinheit auf, mittels welcher ein erster elektrischer Motor zum Antrieb der Fahrzeugräder und ein zweiter elektrischer Motor zum Antrieb einer Arbeitsausrüstung ansteuerbar ist. Der zweite elektrische Motor treibt mindestens eine hydraulische Pumpe mit einem verstellbaren Hubvolumen an. Mittels eines Sensors ist das Hubvolumen der Pumpe erfassbar. Die Recheneinheit verarbeitet dieses Hubvolumen zur Ansteuerung des zweiten elektrischen Motors verarbeitet.
  • Die DE 10 2019 214 393 A1 beschreibt eine Zapfwelleneinheit zur Kopplung einer Arbeitsmaschine mit einem Anbaugerät.
  • Die DE 103 15 937 A1 beschreibt eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben von Zusatzgeräten für ein Fahrzeug.
  • Die DE 10 2014 215 200 A1 beschreibt eine Ansteuerungsvorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens einer ersten Antriebseinheit und einer zweiten Antriebseinheit bei einem Schienenfahrzeug.
  • Die DE 10 2010 002 376 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit wenigstens einer Antriebsmaschine und einer Getriebeeinrichtung.
  • Darstellung der Erfindung
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Elektromaschine einer Arbeitsmaschine. Die Elektromaschine kann Teil eines Leistungsstrangs der Arbeitsmaschine sein. Ein Leistungsstrang kann beispielsweise eine Antriebsleistung und alternativ oder zusätzlich eine Nebenantriebsleistung bereitstellen. Mit der Nebenantriebsleistung kann ein Nebenantrieb betrieben werden. Mit der Antriebsleistung kann ein Fahren der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Mit der Nebenantriebsleistung kann ein Werkzeug der Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eine verstellbare Schaufel oder eine Hydraulikpumpe mit einer Leistung versorgt werden. Der Nebenantrieb kann die Arbeitshydraulik mit Leistung versorgen. Die Nebenantriebsleistung kann eine Arbeitsleistung sein. Die Arbeitsmaschine kann als Landmaschine, z.B. als Traktor, als Baumaschine, z.B. als Radlader, oder auch als ein Spezialfahrzeug ausgebildet sein.
  • Der Leistungsstrang weist beispielsweise eine erste Elektromaschine auf, welche eine erste Abtriebswelle zum Bereitstellen einer Antriebsleistung der Arbeitsmaschine aufweist. Die erste Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Antriebsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Weiterhin kann der Leistungsstrang eine zweite Elektromaschine aufweisen, welche eine zweite Abtriebswelle zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine aufweist. Die zweite Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Arbeitsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Bei dem Leistungsstrang werden also eine Antriebsleistung und eine Nebenantriebsleistung durch zwei separate Elektromaschinen bereitgestellt. Dadurch kann jede der Elektromaschinen für den gewünschten Betriebsbereich des Antriebs bzw. eines Werkzeugs angepasst ausgelegt sein und alternativ oder zusätzlich angepasst betrieben werden. Die Steuervorrichtung kann in diesem Fall eine Leistungsabgabe der zweiten Elektromaschine steuern. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise auch eine Rekuperation mit dieser Elektromaschine steuern.
  • Der Leistungsstrang kann eine Energiequelle zum Betreiben der beiden Elektromaschinen aufweisen. Beispielsweise kann der Leistungsstrang eine Batterie aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für die beiden Elektromaschinen bereitzustellen. Eine Abtriebswelle einer Elektromaschine kann beispielsweise permanent drehfest mit einem Rotor der Elektromaschine verbunden sein. Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Energie in eine mechanische Energie zu wandeln. Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, aus einer mechanischen Energie elektrische Energie zu rekuperieren. Eine Elektromaschine kann beispielsweise als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein. Die Leistungsabgabe der Elektromaschine kann beispielsweise von einem Inverter vorgegeben sein, welcher jeweilige Wicklungen der Elektromaschine mit der Energiequelle verbindet. Der Inverter kann beispielsweise als Wechselrichter ausgebildet sein.
  • Die Steuervorrichtung weist eine Schnittstellenvorrichtung auf. Die Schnittstellenvorrichtung kann motorseitig vorgesehen sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann die Elektromaschine zu deren Steuerung mit einer Fahrzeugsteuerung verbinden. Durch die Schnittstellenvorrichtung kann eine einheitliche Verbindung der Steuerung der Elektromaschine mit der restlichen Arbeitsmaschine bereitgestellt werden. Dadurch wird die Integration der Elektromaschine in der Arbeitsmaschine erheblich erleichtert. Durch das Vorsehen einer einheitlichen Schnittstelle können in einem Typ einer Arbeitsmaschine einfach unterschiedliche Elektromaschinen verbaut werden. Ebenso können unterschiedlichen Typen und Konfigurationen von Arbeitsmaschinen so einfach mit der gleichen Elektromaschine ausgerüstet werden.
  • Die Schnittstellenvorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Leistungsgröße der Elektromaschine in Abhängigkeit von einem durch eine Steuersignalauswertvorrichtung vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit zu bestimmen. Die Leistungsgröße kann beispielsweise eine Drehzahl oder ein Drehmoment sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann mit der Elektromaschine eine Einheit bilden, welche zusammen zur Verfügung gestellt wird. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann ein Teil einer Steuerung der Arbeitsmaschine sein. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann arbeitsmaschinenseitig bereitgestellt werden. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, aus jeweiligen Steuerbefehlen eine gewünschte Leistung zu berechnen. Beispielsweise kann die Steuersignalauswertvorrichtung den Leistungsgrößensollwert in Abhängigkeit von einer Steuerung einer Schaufel der Arbeitsmaschine und einem derzeitigen Fahrtempo der Arbeitsmaschine bestimmen. Der Leistungsgrößensollwert kann eine einheitenfreie Größe sein. Der Leistungsgrößensollwert kann beispielsweise ein Prozentsatz sein. So ist es möglich, dass eine Sollleistung unabhängig von der tatsächlich durch die Elektromaschine bereitstellbaren Leistung vorgegeben werden kann. Dadurch kann die Elektromaschine an unterschiedlichen Arbeitsmaschinen ausgerüstet werden, ohne dass falsche Steuerbefehle auftreten können. So kann zudem ein Steuerverhalten der Arbeitsmaschine unabhängig von der Elektromaschinensteuerung arbeitsmaschinenseitig vorgegeben werden. Durch die Berücksichtigung des Steuerlimits kann verhindert werden, dass eine Bestimmung des Leistungsgrößensollwerts durch die Steuersignalauswertvorrichtung unabhängig von der Gestaltung der Elektromaschine eine falsche oder die Elektromaschine beschädigende Ansteuerung verursachen kann. Dadurch ist eine Integration erheblich erleichtert. Das Steuerlimit kann beispielsweise eine untere oder obere Grenze der Leistungsgröße sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Leistungsgröße der Elektromaschine in Abhängigkeit von mehreren Steuerlimits zu bestimmen. Die Elektromaschine kann durch die Übermittlung der Leistungsgröße gesteuert werden. Die Schnittstellenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die bestimmte Leistungsgröße an die Elektromaschine zu übermitteln.
  • Beispielsweise kann die Steuersignalauswertvorrichtung nur einen einzigen Leistungsgrößensollwert vorgeben. Beispielsweise kann die Schnittstellenvorrichtung nur einen einzigen Leistungsgrößensollwert zur Elektromaschinensteuerung berücksichtigen. Zusätzlich kann Vorgesehen sein, dass die Steuersignalauswertvorrichtung ein Einschaltsignal und alternativ oder zusätzlich ein Ausschaltsignal an die Schnittstellenvorrichtung zur Motorsteuerung übermitteln kann.
  • Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung die Steuersignalauswertvorrichtung aufweist. Die Steuersignalauswertvorrichtung ist dazu ausgebildet, den Leistungsgrößensollwert in Abhängigkeit von einer Betätigung wenigstens eines ersten Steuerelements und eines zweiten Steuerelements durch einen Bediener zu bestimmen. Die Steuersignalauswertvorrichtung führt so eine Steuersignalaggregation durch, damit der Schnittstellenvorrichtung nur ein normiertes Steuersignal mit dem Leistungsgrößensollwert übermittelt wird. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann eine Höhe des Leistungsgrößensollwerts bestimmen. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann die verschiedenen Betätigungen der beiden Steuerelemente priorisieren. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann als ein Teil der Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann als ein Teil eines Getriebes, des Inverters oder der Elektromaschine ausgebildet sein. Ein Steuerelement kann ein Bauteil sein, welches jeweilige Steuerbetätigung durch den Fahrer der Arbeitsmaschine erfasst. Beispielsweise kann ein Steuerelement als Joystick ausgebildet sein.
  • Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung wenigstens ein erstes Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, und ein zu dem ersten Steuerelement verschiedenes zweites Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, aufweist. Dadurch können viele unterschiedliche Steuerbefehle bzw. Betätigungen erfasst werden. Beispielsweise kann ein Joystick, ein Fahrpedal und ein Bremspedal berücksichtigt werden. Die Steuersignalauswertvorrichtung ist dazu ausgebildet, eine oder mehrere Fahrzeugzustände für die Bestimmung des Leistungsgrößensollwerts zu berücksichtigen. Erfindungsgemäß wird eine Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt. Beispielsweise kann eine Schaufelposition, ein Zustand eines Nebenaggregats und ein Zustand eines weiteren Arbeitskreislaufs berücksichtigt werden.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Leistungsgrößensollwertsignal über einen CAN-Bus von der Steuersignalauswertvorrichtung zu empfangen. Korrespondierend kann die Steuersignalauswertvorrichtung dazu ausgebildet sein, das Leistungsgrößensollwertsignal über den CAN-Bus an die Schnittstellenvorrichtung zu senden. Dadurch ist die Integration einfach. Ein CAN-Bus kann ein serielles Bussystem sein. Der CAN-Bus kann ein Netzwerk der Arbeitsmaschine sein.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Steuersignalauswertvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Soll-Drehrichtung der Elektromaschine an die Schnittstellenvorrichtung zu übermitteln. Korrespondierend kann die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Drehrichtung der Elektromaschine in Abhängigkeit von der Soll-Drehrichtung zu steuern. Dadurch kann eine Einbaurichtung der Elektromaschine unabhängig von einer Steuersignalauswertung sein. Alternativ kann auch eine Drehrichtung der Elektromaschine fest vorgegeben sein.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer erfassten Zustandsgröße der Arbeitsmaschine, eine Fehlerüberwachung der Elektromaschinensteuerung auszuführen. Beispielsweise kann ein Druck einer Arbeitshydraulik zur Fehlerüberwachung an die Schnittstellenvorrichtung übermittelt werden. Die Schnittstellenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Zustandsgröße selbst zu überwachen oder ein entsprechendes Sensorsignal von einem Sensor der Arbeitsmaschine zu erhalten. Jeweilige Signale können an die Schnittstellenvorrichtung über den CAN-Bus gesendet werden. Sofern ein Fehler bestimmt wird, kann die Schnittstellenvorrichtung die Elektromaschine abschalten oder deren Leistung drosseln. Es kann alternativ oder zusätzlich in Reaktion auf einen erfassten Fehler auch ein Fehlersignal ausgegeben werden. Es kann alternativ oder zusätzlich in Reaktion auf einen erfassten Fehler auch in einen Fehlermodus gewechselt werden.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal zum Steuern der Leistungsgröße der Elektromaschine über einen CAN-Bus an einen Inverter zu senden. Der Inverter kann mit der Elektromaschine verbunden sein. Dadurch wird eine Anbindung der Schnittstellenvorrichtung vereinfacht.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Leistungsgröße eine Drehzahl oder ein Drehmoment der Elektromaschine ist. Dadurch wird eine Drehzahlsteuerung oder eine Drehmomentsteuerung der Elektromaschine ermöglicht.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Steuerlimit eine fest vorgegebene Minimalleistungsgröße ist. Dadurch kann hardwareseitig ein Nebenverbraucherschutz implementiert werden. Beispielsweise kann verhindert werden, dass die Elektromaschine eine zu geringe Leistung in bestimmten Zuständen abgibt.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein zweites Steuerlimit eine fest vorgegebene Maximalleistungsgröße ist. Dadurch kann hardwareseitig ein Motorschutz implementiert werden. Beispielsweise kann verhindert werden, dass von der Elektromaschine eine zu hohe Leistung angefordert wird. Dadurch kann die Steuersignalauswertvorrichtung unabhängig von jeweiligen physikalischen Limitierungen der Elektromaschine den Leistungsgrößensollwert bestimmen. Der Hersteller der Arbeitsmaschine muss also die Leistungseigenschaften der Elektromaschine nicht vollständig bei der Gestaltung der Steuerung berücksichtigen, damit eine Beschädigung zuverlässig vermieden wird.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein drittes Steuerlimit eine parametrierbare Minimalleistungsgröße ist. Dadurch kann variabel eine Minimalleistungsgröße in der Schnittstellenvorrichtung hinterlegt werden, um Besonderheiten der Arbeitsmaschine und alternativ oder zusätzlich jeweiliger bestückter Werkzeuge zu berücksichtigen. Beispielsweise kann so sichergestellt werden, dass an einer Zapfwelle immer eine Mindestnebenantriebsleistung bereitgestellt ist.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein drittes Steuerlimit eine parametrierbare Maximalleistungsgröße ist. Dadurch kann variabel eine Maximalleistungsgröße in der Schnittstellenvorrichtung hinterlegt werden, um Besonderheiten der Arbeitsmaschine und alternativ oder zusätzlich jeweiliger bestückter Werkzeuge zu berücksichtigen. Beispielsweise kann so sichergestellt werden, dass an einer Zapfwelle nie mehr als eine Maximalnebenantriebsleistung bereitgestellt ist.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass jeweilige parametrierbare Steuerlimits von der Steuersignalauswertvorrichtung vorgegeben werden. Die parametrierbaren Steuerlimits können von der Steuersignalauswertvorrichtung beispielsweise fest vorgegeben sein, wie zum Beispiel als statischer Wert. Die parametrierbaren Steuerlimits können von der Steuersignalauswertvorrichtung beispielsweise auch variabel vorgegeben werden, beispielsweise in Abhängigkeit von einem Fahrzustand oder einem an der Arbeitsmaschine montierten Werkzeug. Dadurch können von der Steuersignalauswertvorrichtung arbeitsmaschinenseitige Limits an eine derzeitige Ausstattung oder Nutzung angepasst werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar. Die Arbeitsmaschine kann beispielsweise eine Landmaschine oder ein Radlader sein. Die Arbeitsmaschine weist eine Elektromaschine auf. Die Elektromaschine kann beispielsweise eine Nebenantriebsleistung bei der Arbeitsmaschine bereitstellen. Eine Leistungsgröße der Elektromaschine kann von der Schnittstellenvorrichtung der Steuervorrichtung gesteuert werden.
  • In einer Ausführungsform der Arbeitsmaschine kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung in der Elektromaschine fest verbaut ist. Dadurch kann die Elektromaschine als Einheit mit der Schnittstellenvorrichtung hergestellt, geliefert und in der Arbeitsmaschine verbaut werden. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann davon unabhängig aufgrund der Schnittstellenvorrichtung ausgebildet sein.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht schematisch einen elektrischen Arbeitsstrang einer Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung.
    • 2 veranschaulicht schematisch eine Steuerung einer Elektromaschine des Nebenantriebsstrangs gemäß 1, um eine Nebenantriebsleistung bereitzustellen.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 veranschaulicht schematisch einen Arbeitsstrang einer Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung 10. Der Arbeitsstrang weist eine Elektromaschine 12 auf, welche im Betrieb eine Nebenantriebsleistung zum Antreiben eines Verbrauchers bereitstellt. Die Nebenantriebsleistungabgabe wird durch einen Inverter 14 gesteuert.
  • Die Steuervorrichtung 10 weist eine Steuersignalauswertvorrichtung 16 auf, welche in Abhängigkeit von erfassten Betätigungen verschiedener Steuerelemente und in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugzuständen einen Leistungsgrößensollwert bestimmt. In 1 ist veranschaulicht, dass die Steuersignalauswertvorrichtung 16 hierfür ein Stellungssignal 18 eines Joysticks als Steuerelement, ein Positionssignal 20 eines Auslegers der Arbeitsmaschine, ein Positionssignal 22 einer Schaufel der Arbeitsmaschine als Zustandsinformation, ein Zustandssignal 24 weiterer Verbraucher von Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine, ein Betätigungssignal 26 eines Bremspedals der Arbeitsmaschine und ein Betätigungssignal 28 eines Fahrpedals der Arbeitsmaschine empfängt. Hieraus berechnet die Steuersignalauswertvorrichtung 16 unter Berücksichtigung einer Priorisierung den Leistungsgrößensollwert als normierten Wert in Prozent. Die Steuersignalauswertvorrichtung 16 berechnet so einen relativen Wert einer benötigten Nebenantriebsleistung. Der bestimmte Leistungsgrößensollwert wird von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 als Leistungsgrößensollwertsignal 30 an eine Schnittstellenvorrichtung 32 über einen CAN-Bus geschickt. In einer Ausführungsform ist der Leistungsgrößensollwertsignal 30 Teil eines Signals, welches auch ein Anschaltsignal, Ausschaltsignal und ein Solldrehrichtungssignal enthält.
  • Die Schnittstellenvorrichtung 32 bestimmt in Abhängigkeit von dem durch eine Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit eine Leistungsgröße 34 der Elektromaschine 12 und steuert so die tatsächliche Leistungsabgabe der Elektromaschine 12. Die Leistungsgröße 34 wird von der Schnittstellenvorrichtung 32 an den Inverter 14 in Form eines Signals übermittelt. Die Schnittstellenvorrichtung 32 kann somit den Leistungsgrößensollwert in eine praktisch nutzbare Leistungssteuerung übersetzen. Jeweilige verschiedene Steuerlimits verhindern dabei eine Falschansteuerung.
  • 2 veranschaulicht schematisch die Leistungsabgabe. Auf der Achse 40 ist der Leistungsgrößensollwert in Form einer normierten Drehzahl als Prozentwert abzulesen, welcher von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegeben wird. Auf der Achse 42 ist davon die Leistungsgröße als Drehzahl der Elektromaschine 12 abzulesen, welche von der Schnittstellenvorrichtung 32 bestimmt wird. Mit Linie 44 ist ein erstes Steuerlimit als fest vorgegebene Minimalleistungsgröße veranschaulicht. In der gezeigten Ausführungsform wird dadurch ein Rückwärtsdrehen einer Zapfwelle verhindert, welches bei einem Signalfehler sonst beispielsweise eine Arbeitshydraulikpumpe beschädigen könnte. Mit Linie 46 ist ein zweites Steuerlimit als fest vorgegebene Maximalleistungsgröße veranschaulicht. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass eine so große Leistung abgerufen wird, dass eine mechanische oder elektrische Komponente des Arbeitsstrangs beschädigt wird. Eine Linie 48 veranschaulicht ein drittes Steuerlimit als eine parametrierbare Minimalleistungsgröße, welche von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegeben wird. Dadurch wird eine in jedem Zustand bei angeschaltetem Nebenantrieb eine minimale Nebenantriebsleistung sichergestellt. Dadurch wird ein sicherer Betrieb einer Arbeitshydraulik beispielsweise sicher gewährleistet. Eine Linie 50 veranschaulicht ein viertes Steuerlimit als eine parametrierbare Maximalleistungsgröße, welche von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegeben wird. Dadurch kann eine Nebenantriebsleistungabgabe verhindert werden, welche beispielsweise ein derzeit montiertes Werkzeug beschädigen könnte.
  • Die Steuersignalauswertvorrichtung 16 wird antriebsmaschinenseitig durch einen Hersteller des Gesamtfahrzeugs gestaltet und bereitgestellt. Die Schnittstellenvorrichtung 32 wird durch den Hersteller des elektrischen Nebenantriebs bzw. der Elektromaschine 12 und des Inverters 14 bereitgestellt. So kann eine Steuersignalauswertung unabhängig von der Elektromaschine 12 und des Inverters 14 gestaltet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Steuervorrichtung
    12
    Elektromaschine
    14
    Inverter
    16
    Steuersignalauswertvorrichtung
    18
    Stellungssignal
    20
    Positionssignal des Auslegers
    22
    Positionssignal der Schaufel
    24
    Zustandssignal
    26
    Betätigungssignal des Bremspedals
    28
    Betätigungssignal des Fahrpedals
    30
    Leistungsgrößensollwertsignal
    32
    Schnittstellenvorrichtung
    34
    Leistungsgröße
    40
    Achse / Leistungsgrößensollwert als Prozentwert
    42
    Achse / Leistungsgröße
    44
    Linie / Minimalleistungsgröße
    46
    Linie / Maximalleistungsgröße
    48
    Linie / parametrierbare Minimalleistungsgröße
    50
    Linie / parametrierbare Maximalleistungsgröße

Claims (13)

  1. Steuervorrichtung (10) für eine Elektromaschine (12) einer Arbeitsmaschine, welche zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist, wobei die Steuervorrichtung (10) eine Schnittstellenvorrichtung (32) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine Leistungsgröße (34) der Elektromaschine (12) in Abhängigkeit von einem durch eine Steuersignalauswertvorrichtung (16) vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit zu bestimmen und die bestimmte Leistungsgröße (34) an die Elektromaschine (12) zu übermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) wenigstens ein erstes Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, und ein zu dem ersten Steuerelement verschiedenes zweites Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, aufweist, wobei die Steuervorrichtung (10) die Steuersignalauswertvorrichtung (16) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den Leistungsgrößensollwert in Abhängigkeit von einer Betätigung wenigstens des ersten Steuerelements und des zweiten Steuerelements durch einen Bediener zu bestimmen, wobei die Steuersignalauswertvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, eine Steuersignalaggregation durchzuführen und damit der Schnittstellenvorrichtung (32) den Leistungsgrößensollwert als normiertes Steuersignal zu übermitteln, wobei die Steuersignalauswertvorrichtung (16) zusätzlich dazu ausgebildet ist, für die Bestimmung des Leistungsgrößensollwerts eine Fahrgeschwindigkeit zu berücksichtigen.
  2. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) dazu ausgebildet ist, ein Leistungsgrößensollwertsignal (30) über einen CAN-Bus von der Steuersignalauswertvorrichtung (16) zu empfangen.
  3. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignalauswertvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, eine Soll-Drehrichtung der Elektromaschine (12) an die Schnittstellenvorrichtung (32) zu übermitteln.
  4. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer erfassten Zustandsgröße der Arbeitsmaschine, eine Fehlerüberwachung der Elektromaschinensteuerung auszuführen.
  5. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal zum Steuern der Leistungsgröße der Elektromaschine über einen CAN-Bus an einen Inverter (14) zu senden.
  6. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsgröße (34) eine Drehzahl oder ein Drehmoment der Elektromaschine (12) ist.
  7. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Steuerlimit (44) eine fest vorgegebene Minimalleistungsgröße ist.
  8. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Steuerlimit (46) eine fest vorgegebene Maximalleistungsgröße ist.
  9. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Steuerlimit (48) eine parametrierbare Minimalleistungsgröße ist.
  10. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Steuerlimit (50) eine parametrierbare Maximalleistungsgröße ist.
  11. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige parametrierbare Steuerlimits von der Steuersignalauswertvorrichtung (16) vorgegeben werden.
  12. Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Elektromaschine (12), wobei eine Leistungsgröße (34) der Elektromaschine (12) von dem Schnittstellenvorrichtung (32) der Steuervorrichtung (10) gesteuert wird.
  13. Arbeitsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) in der Elektromaschine (12) fest verbaut ist.
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