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Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Asynchronmaschine für ein Fahrzeug sowie ein Antriebssystem für ein Fahrzeug.
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Die
DE 10 2018 210 911 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für eine Arbeitsmaschine.
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Vor diesem Hintergrund schafft der vorliegende Ansatz ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Asynchronmaschine für ein Fahrzeug, eine verbesserte Vorrichtung zum Betreiben einer Asynchronmaschine für ein Fahrzeug sowie ein Antriebssystem für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine Performance und Anwenderfreundlichkeit gesteigert werden kann, indem bei hohen kurzzeitigen Dynamikanforderungen keine Betriebsbremse eines Fahrzeugs mehr genutzt wird.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Asynchronmaschine für ein Fahrzeug umfasst einen Schritt des Einlesens und einen Schritt des Ausgeben. Im Schritt des Einlesens wird ein Reversiersignal eingelesen, das eine durch einen Fahrer des Fahrzeugs getätigte Reversieranforderung für das Fahrzeug repräsentiert und/oder ein Notbremssignal eingelesen, das eine durch den Fahrer getätigte Notbremsanforderung für das Fahrzeug repräsentiert. Im Schritt des Ausgebens wird ansprechend auf das Reversiersignal und/oder Notbremssignal ein Steuersignal an eine Schnittstelle zu der Asynchronmaschine ausgegeben, wobei das Steuersignal ausgebildet ist, um einen Wirbelstrombetrieb der Asynchronmaschine zu aktivieren, um eine Bremsverzögerung des Fahrzeugs zu bewirken.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Die Asynchronmaschine kann eine elektrische Maschine wie einen Elektromotor aufweisen. Die elektrische Maschine kann in einem Normalbetrieb zum Generieren eines Antriebmoments verwendet werden. Dazu können Spulen der elektrischen Maschine in einer geeigneten Weise bestromt werden. Optional kann die elektrische Maschine kann in einem Generatorbetrieb als Generator, also zum Generieren elektrischer Energie, verwendet werden. Zusätzlich kann die elektrische Maschine in dem Wirbelstrom betrieb zum Generieren eines Bremsmoments verwendet werden. Dazu können Spulen der elektrischen Maschine so bestromt werden, dass innerhalb der elektrischen Maschine Wirbelströme entstehen, die zu einem Abbremsen des Rotors der elektrischen Maschine führen. Wenn die Spulen in einem Stator der elektrischen Maschine angeordnet sind, können die Wirbeströme beispielsweise in dem Rotor generiert werden. Der Wirbelstrom betrieb kann aktiviert werden, indem unter Verwendung zumindest einer Spule der elektrischen Maschine ein Magnetfeld erzeugt wird, das ausgebildet ist, um nach dem Wirbelstromprinzip eine Verzögerung des Rotors und damit die Bremsverzögerung des Fahrzeugs zu bewirken. Das hier vorgestellte Verfahren kann vorteilhafterweise dazu dienen, um bei kurzen Leistungsspitzen eine Asynchronmaschine als Wirbelstrombremse einzusetzen.
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Im Schritt des Ausgebens kann das Steuersignal ausgegeben werden, das ausgebildet ist, um die Bremsverzögerung des Fahrzeugs für eine definierte Zeitdauer zu bewirken. Die definierte Zeitdauer kann wenige Sekunden betragen, beispielsweise höchstens zehn Sekunden. So kann sichergestellt werden, dass der Wirbelstrombetrieb lediglich kurzzeitig eingesetzt wird, da anderfalls eine unerwünscht starke Wärmeentwicklung auftreten könnte.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens das Reversiersignal eingelesen werden, das die durch eine Betätigung eines Fahrt-Richtungs-Schalters des Fahrzeugs getätigte Reversieranforderung repräsentiert. Zusätzlich oder alternativ kann das Notbremssignal eingelesen werden, das die durch eine Betätigung eines Bremspedals des Fahrzeugs in einer definierten Bremspedalstellung getätigte Notbremsanforderung repräsentiert. Beispielsweise kann im Schritt des Einlesens das Notbremssignal eingelesen werden, das durch die Betätigung des Bremspedals in einer definierten Bremspedalstellung über einem Schwellenwert und/oder über einer definierten Betätigungsgeschwindigkeit getätigte Notbremsanforderung repräsentiert. Mittels der Bremspedalstellung und/oder Betätigungsgeschwindigkeit kann die Notbremsanforderung von einer normalen Bremsanforderung des Fahrers unterschieden werden.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn gemäß einer Ausführungsform im Schritt des Ausgebens ferner ein Unterdrückungssignal ausgegeben wird, das ausgebildet ist, um die Bremsverzögerung des Fahrzeugs nach einer definierten Zeitdauer zu unterdrücken. So kann die Bremsverzögerung aktiv beendet werden, bevor eine unerwünscht starke Wärmeentwicklung auftritt.
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Das Verfahren kann ferner einen Schritt des des Empfangens aufweisen, in dem ein Bremssignal empfangen wird, das eine durch den Fahrer des Fahrzeugs getätigte oder automatisiert erzeugte Betriebsbremsanforderung für das Fahrzeug repräsentiert. In einem Schritt des Erzeugens kann ansprechend auf das Bremssignal ein Betriebsbremssignal zum Aktivieren einer mechanischen Betriebsbremse oder nassen Bremse erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Asynchronmaschine in einen Generatorbetrieb versetzt werden. Die mechanische Betriebsbremse kann ausgebildet sein, um ansprechend auf das Betriebsbremssignal eine mechanische Reibung eines Rotors der mechanischen Bremse zu bewirken, um das Fahrzeug zu bremsen. Im Generatorbetrieb kann anders als im Wirbelstrombetrieb eine generatorische Bremsverzögerung des Fahrzeugs bewirkt werden. So kann, wenn kein Reversiersignal und/oder Notbremssignal anliegt, die mechanische Betriebsbremse oder der Generatorbetrieb zum Bremsen des Fahrzeugs genutzt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal zum Aktivieren des Wirbelstrombetriebs nur dann ausgegeben, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer als ein Schwellenwert ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Drehzahl des Rotors der Asynchronmaschine groß genug ist, um ausreichend große Wirbelströme erzeugen zu können. Der Schwellenwert kann je nach Ausführung des Fahrzeugs und gegebenenfalls einer Übersetzung eines Getriebes geeignet gewählt sein. Beispielsweise kann der Schwellenwert eine Fahrgeschwindigkeit von 20km/h oder 30km/h repräsentieren. Gemäß einer Ausführungsform kann bei unterschreiten des Schwellenwerts anstelle des Wirbelstrombetriebs auf den Generatorbetrieb umgeschaltet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die mechanische Betriebsbremse aktiviert werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Ein Antriebssystem für ein Fahrzeug weist eine Asynchronmaschine mit einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Elektromotor, und/oder zumindest eine mechanische Betriebsbremse und/oder nasse Bremse und die vorangehend beschriebene Vorrichtung auf. Ein solches Antriebssystem kann als Ersatz für bekannte Antriebssysteme dienen, wobei dank der Vorrichtung die vorangehend beschriebenen Vorteile realisiert werden.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Asynchronmaschine;
- 2 ein Schaubild zum Prinzip Wirbelstrombremse versus generatorische Bremse zur Verwendung mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Asynchronmaschine für ein Fahrzeug; und
- 4 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Asynchronmaschine 110.
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Lediglich beispielhaft ist die Vorrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel an oder in dem Fahrzeug 100 aufgenommen, beispielsweise in ein Steuergerät zum Ansteuern der Asynchronmaschine 110 implementiert. Das Fahrzeug 100 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft als ein Radlader ausgeformt. Die Asynchronmaschine 110 ist zum Antreiben und zum Bremsen des Fahrzeugs 100 ausgebildet und hierzu gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an dem Fahrzeug 100 aufgenommen.
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Die Vorrichtung 105 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Einleseschnittstelle 115 und eine Ausgabeeinrichtung 120 auf. Die Einleseschnittstelle 115 ist ausgebildet, um ein Reversiersignal 125 einzulesen, das eine durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 getätigte Reversieranforderung für das Fahrzeug 100 repräsentiert. Zusätzlich oder alternativ ist die Einleseschnittstelle 115 ausgebildet ein Notbremssignal 130 einzulesen, das eine durch den Fahrer getätigte Notbremsanforderung für das Fahrzeug 100 repräsentiert. Die Ausgabeeinrichtung 120 ist ausgebildet, um ansprechend auf das jeweils empfangene Signal, also ansprechend auf das Reversiersignal 125 und/oder das Notbremssignal 130 ein Steuersignal 135 an eine Schnittstelle zu der Asynchronmaschine 110 ausgegeben. Das Steuersignal 135 ist ausgebildet, um einen Wirbelstrom betrieb der Asynchronmaschine 110 zu aktivieren, um eine Bremsverzögerung des Fahrzeugs 100 zu bewirken.
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Die Asynchronmaschine 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine elektrische Maschine wie einen Elektromotor auf oder ist als eine solche elektrische Maschine ausgeführt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Wirbelstrombetrieb aktiviert, indem unter Verwendung zumindest eines Elektromagneten der Asynchronmaschine 110 ein Magnetfeld erzeugt wird, das ausgebildet ist, um nach dem Wirbelstromprinzip Wirbelströme innerhalb der Asynchronmaschine 110 zu bewirken und dadurch ein Bremsmoment auf einen Rotor der Asynchronmaschine 110 und damit die Bremsverzögerung des Fahrzeugs 100 zu bewirken. Beispielsweise werden entsprechende Wirbelströme direkt in dem Rotor der Asynchronmaschine 110 erzeugt. Das Magnetfeld zum Erzeugen der Wirbelströme wird gemäß einem Ausführungsbeispiel von demselben Elektromagnet oder denselben Elektromagneten erzeugt, die während eines Normalbetriebs der Asynchronmaschine 110 zum Antreiben des Rotors der Asynchronmaschine 110 bestromt werden. Während des Wirbelstrombetriebs wird der Elektromagnet oder werden die Elektromagnete so bestromt, dass das erzeugte Magnetfeld kein Antriebsmoment, sondern ein Bremsmoment auf den Rotor ausübt. Somit wird eine aktuelle Drehung des Rotors durch den Wirbelstrombetriebs abgebremst. Je nachdem ob die Asynchronmaschine 110 in dem Normalbetrieb oder in dem Wirbelstrombetrieb betrieben wird, wird der Elektromagnet oder werden die Elektromagnete also auf unterschiedliche Weise bestromt.
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Das Steuersignal 135 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den oder die Elektromagnete der Asynchronmaschine 110 so anzusteuern, dass die Bremsverzögerung des Fahrzeugs 100 über den Wirbelstrombetrieb maximal für eine definierte Zeitdauer bewirkt wird. Die definierte Zeitdauer beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel wenige Sekunden, beispielsweise höchstens fünf, höchstens zehn oder höchstens dreißig Sekunden.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Einleseschnittstelle 115 ausgebildet, um das Reversiersignal 125 einzulesen, das die durch eine Betätigung eines Fahrt-Richtungs-Schalters 140 des Fahrzeugs 100 getätigte Reversieranforderung repräsentiert und/oder das Notbremssignal 130 einzulesen, das die durch eine Betätigung eines Bremspedals 145 des Fahrzeugs 100 in einer definierten Bremspedalstellung getätigte Notbremsanforderung repräsentiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liest die Einleseschnittstelle 115 das Notbremssignal 130 ein, das durch die Betätigung des Bremspedals 145 in einer definierten Bremspedalstellung über einem Schwellenwert und/oder über einer definierten Betätigungsgeschwindigkeit getätigte Notbremsanforderung repräsentiert. Die Ausgabeeinrichtung 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ferner ein Unterdrückungssignal 150 ausgegeben, das ausgebildet ist, um die Bremsverzögerung des Fahrzeugs 100 nach einer/der definierten Zeitdauer zu unterdrücken.
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Lediglich optional weist die Vorrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiterhin eine Empfangsschnittstelle 155 und eine Erzeugungseinrichtung 160 auf. Die Empfangsschnittstelle 155 ist ausgebildet, um ein Bremssignal 165 zu empfangen, das eine durch den Fahrer des Fahrzeugs 100 getätigte oder automatisiert erzeugte Betriebsbremsanforderung für das Fahrzeug 100 repräsentiert. Die Erzeugungseinrichtung 160 ist ausgebildet, um ansprechend auf das Bremssignal 165 ein Betriebsbremssignal zum Aktivieren einer mechanischen Betriebsbremse oder nassen Bremse 170 und/oder zum Versetzen der Asynchronmaschine 110 in einen Generatorbetrieb zu erzeugen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Erzeugungseinrichtung 160 ausgebildet, um ansprechend auf das Bremssignal 165 ein erstes Betriebsbremssignal 180 zum Aktivieren der nassen Bremse 170 und/oder ein zweites Betriebsbremssignal 185 zum Versetzen der Asynchronmaschine 110 in einen Generatorbetrieb zu erzeugen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in einer Achse selbst die nasse Bremse 170, beispielsweise in Form einer Lamellenbremse, direkt am Radkopf eines der Räder 190 des Fahrzeugs 100 integriert.
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Im Generatorbetrieb wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel anders als im Wirbelstrombetrieb eine generatorische Bremsverzögerung des Fahrzeugs 100 bewirkt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal 135 zum Aktivieren des Wirbelstrombetriebs ansprechend auf das Reversiersignal 125 oder das Notbremssignal 130 nur dann ausgegeben, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 größer als ein Schwellenwert ist. Beispielsweise wird die Fahrgeschwindigkeit unter Verwendung eines an einem der Räder 190 angeordneten Drehzahlsensors erfasst und unter Verwendung eines Geschwindigkeitssignals bereitgestellt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Drehzahl des Rotors der Asynchronmaschine 110 groß genug ist, um zum Abbremsen des Fahrzeugs 100 erforderliche, ausreichend große Wirbelströme erzeugen zu können. Wenn die Fahrgeschwindigkeit unter den Schwellenwert liegt oder sinkt wird gemäß einem Ausführungsbeispiel das zweite Betriebsbremssignal 185 ansprechend auf das Reversiersignal 125 oder das Notbremssignal 130 ausgegeben, um die Asynchronmaschine 110 in den Generatorbetrieb zu versetzen. Dadurch kann das Fahrzeug 100 auch bei geringer Fahrgeschwindigkeit allein über die Asynchronmaschine 110 abgebremst werden. Sollte die über die Asynchronmaschine 110 erreichbare Verzögerung nicht ausreichend sein, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel das erste Betriebsbremssignal 180 zum Aktiveren einer mechanischen Bremse ausgegeben.
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Die mechanische Betriebsbremse ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ansprechend auf das erste Betriebsbremssignal 180 eine mechanische Reibung eines Rotors der mechanischen Bremse zu bewirken, um das Fahrzeug 100 zu bremsen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird, wenn kein Reversiersignal 125 und/oder Notbremssignal 130 anliegt, bei jedem Bremsvorgang die mechanische Betriebsbremse und/oder die nasse Bremse 170 und/oder der Generatorbetrieb zum Bremsen des Fahrzeugs 100 genutzt. Zusammen mit der Asynchronmaschine 110, der in 4 gezeigten mechanischen Betriebsbremse und/oder nassen Bremse 170 kann die Vorrichtung 105 auch als Antriebssystem 175 bezeichnet werden.
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Bei der Asynchronmaschine 110 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um eine elektromotorische Antriebsmaschine in Form einer Drehstrom-Asynchronmaschine, die ausgebildet ist, um das Fahrzeug 100, hier den Radlader, sowohl zu beschleunigen als auch zu verzögern. Die Asynchronmaschine 110 ist hierzu ausgebildet, um einerseits Energie aus einem Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie, zu entnehmen und in mechanische Leistung umwandeln, mit der das Fahrzeug 100 im Normalbetrieb der Asynchronmaschine 110 angetrieben und im Wirbelstrombetrieb der Asynchronmaschine 110 abgebremst wird. Andererseits ist die Asynchronmaschine 110 auch ausgebildet, um im Generatorbetrieb mechanische Energie des sich in Fahrt befindlichen Fahrzeuges 100 in elektrische Energie umwandeln und das Fahrzeug 100 zu verzögern. In diesem Betriebszustand wird die gewonnene elektrische Energie in den Energiespeicher eingespeist. Zum Steuern des jeweiligen Betriebsmodus der Asynchronmaschine 110 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Inverter verwendet, wie er bei Elektrofahrzeugen bereits verwendet wird.
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Bei geringen Motordrehzahlen steht ein deutlich höheres Drehmoment zur Verfügung als bei hohen Motordrehzahlen. Das ist vor allem bei über den Generatorbetrieb ausgeführten Bremsvorgängen nachteilig, da bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten nur ein geringes Bremsmoment erreichbar ist. Um die geforderte Verzögerung zu erreichen und/oder den geforderten maximal zulässigen Bremsweg nicht zu überschreiten, kann es erforderlich sein, eine zusätzliche Bremseinrichtung zu verwenden oder wie hier beschrieben, die Asynchronmaschine 110 im Wirbelstrombetrieb zu betreiben. Grundsätzlich ist es aber vorteilhaft, bei Bremsvorgängen so viel mechanische Energie wie möglich in elektrische Energie umzuwandeln und in die Batterie einzuspeisen. Auf diese Weise kann die Entnahme von Energie aus der Batterie des Fahrzeuges im Vergleich zu rein mechanisch gebremsten Fahrzeugen deutlich gesenkt werden und somit die Dauer des Betriebs das Fahrzeuges mit einer Batterieladung erhöht werden.
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Die hier vorgestellte Vorrichtung 105 ermöglicht die Umsetzung einer Wirbelstrombremse in einer Asynchronmaschine 110. Dies ist sinnvoll, wenn die Performance des Antriebsstranges nicht ausreicht, um aus hohen Geschwindigkeiten rein über den Generatorbetrieb des E-Systems des Fahrzeugs 100 zu verzögern. Die gleichzeitige Ansteuerung der Betriebsbremse wäre umständlich, bzw. unkomfortabel für den Fahrer. Eine automatisierte Ansteuerung im Verzögerungsvorgang, z. B. von +20km/h auf 0 km/h, ist schwierig umzusetzen, da die einsetzenden Bremsmomente genau aufeinander abgestimmt werden müssen, so dass die Verzögerung ruckfrei ist. Beim typischen Lieferumfang eines Antriebsstrangs ohne bewusste Ansteuerung der Bremse ist die Abstimmung sehr schwierig.
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Aus diesen Gründen verwendet die hier vorgestellte Vorrichtung 105 im Betrieb vorteilhafterweise für eine kurzzeitige Bremsverzögerung innerhalb einer Reversierung die Asynchronmaschine 110 als Wirbelstrombremse. Da die Verzögerung bzw. die Reversierung nur wenige Sekunden dauert, kann dieser Betriebsmode verwendet werden. Eine erhöhte Erwärmung fällt während dieser kurzen Zeit gering aus und kann vom E-System verkraftet werden. Für eine längere Berg-Abfahrt wird das von der Vorrichtung 105 verwendete Verfahren nicht angewendet, da es dabei zu deutlichen Erwärmungen käme. Die Verwendung der Vorrichtung 105 bzw. dieser Mode wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel nur bei kurzen Leistungsspitzen verwendet wie zum Beispiel beim Reversieren und/oder einer Notbremsung. Vorteilhafterweise wird die Reversierung oder Verzögerung rein über den E-Motor oder das E-System abgebildet, es ist keine zusätzliche Betriebsbremse notwendig. Eine Performance und Anwenderfreundlichkeit steigt, da bei hohen kurzzeitigen Dynamikanforderungen keine Betriebsbremse mehr betätigt wird. Die Reversieranforderung ist vorteilhafterweise über den Fahrt-Richtungs-Schalter 140 klar detektierbar und kann somit einfach von der „normalen“ Bremsung unterschieden werden. Die Notbremsung ist über die Bremspedalstellung detektierbar, wenn diese beispielsweise über einem Schwellenwert, auch „Treshhold“ genannt, liegt - dies ist Kundenabhängig. Bei Anwendung des Wirbelstrombetriebs wird keine Energie generiert, da im Wirbelstrom betrieb reine Wärmeenergie erzeugt wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Asynchronmaschine 110 einen starken/stärkeren E-Motor mit höherer Generationsleistung auf, dies hilft bei der Reversierung und Notbremsung und/oder ist effizienter, aber teurer, höheres Trägheitsmoment, größerer Bauraum, etc.. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Asynchronmaschine 110 eine automatisierte modulierte Bremse im Reversierbetrieb auf.
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2 zeigt ein Schaubild 200 zum Prinzip einer Wirbelstrombremse versus einer generatorischen Bremse zur Verwendung mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Vorrichtung handeln.
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Auf der x-Achse ist die Drehzahl DZ und auf der y-Achse das Drehmoment DM eingetragen. Ein unterhalb einer ersten Linie 205 liegender Bereich kennzeichnet eine bevorzugte Anwendung des generatorischen Bremsens. Ein zwischen der ersten Linie 205 und einer zweiten Linie 210 liegender Bereich kennzeichnet eine bevorzugte Anwendung des Wirbelstrombremsens, beispielsweise unter Verwendung der anhand von 1 beschriebenen Asynchronmaschine.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Asynchronmaschine für ein Fahrzeug. Dabei kann es sich um ein Verfahren handeln, das von Einrichtungen der in 1 beschriebenen Vorrichtung durchführbar oder ansteuerbar ist.
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Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 305 des Einlesens und einen Schritt 310 des Ausgeben. Im Schritt 305 des Einlesens wird ein Reversiersignal eingelesen, das eine durch einen Fahrer des Fahrzeugs getätigte Reversieranforderung für das Fahrzeug repräsentiert und/oder ein Notbremssignal eingelesen, das eine durch den Fahrer getätigte Notbremsanforderung für das Fahrzeug repräsentiert. Im Schritt 310 des Ausgebens wird ansprechend auf das Reversiersignal und/oder Notbremssignal ein Steuersignal an eine Schnittstelle zu der Asynchronmaschine ausgegeben, wobei das Steuersignal ausgebildet ist, um einen Wirbelstrombetrieb der Asynchronmaschine zu aktivieren, um eine Bremsverzögerung des Fahrzeugs zu bewirken.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 300 optional einen Schritt 315 des Empfangens und einen Schritt 320 des Erzeugens auf. Im Schritt 315 des Empfangens wird ein Bremssignal empfangen, das eine durch den Fahrer des Fahrzeugs getätigte oder automatisiert erzeugte Betriebsbremsanforderung für das Fahrzeug repräsentiert. Im Schritt 320 des Erzeugens wird ansprechend auf das Bremssignal ein Betriebsbremssignal zum Aktivieren einer mechanischen Betriebsbremse und/oder zum Versetzen der Asynchronmaschine in einen Generatorbetrieb erzeugt.
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Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Antriebssystem 175 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 1 beschriebene Antriebssystem 175 handeln. Lediglich beispielhaft ist das Fahrzeug 100 als eine Baumaschine, hier ein Bagger, ausgeführt.
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Die Asynchronmaschine 110 wirkt gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem Verteilergetriebe 400 als starrer Allrad auf Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs 100. Die Asynchronmaschine 110 sitzt gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf der Hinterachse des Fahrzeugs 100. An der Vorderachse ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die mechanische Betriebsbremse 410, beispielsweise in Form einer Trommelbremse, Scheibenbremse und/oder BHF angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist beispielsweise in zumindest einer der Achsen selbst eine nasse Bremse, beispielsweise eine Lamellenbremse direkt am Radkopf integriert.
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Wenn die Asynchronmaschine 110 im Normalbetrieb betrieben wird, erzeugt die Asynchronmaschine 110 ein Drehmoment, das die Räder des Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel direkt antreibt. Wenn die Asynchronmaschine 110 im Wirbelstrombetrieb oder im Generatorbetrieb betrieben wird, erzeugt die Asynchronmaschine 110 ein Bremsmoment, das die Räder des Fahrzeugs 100 direkt abbremst und somit zu einer Verzögerung des Fahrzeugs 100 führt.
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Die mechanische Betriebsbremse 410 wirkt gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die starre Verbindung beider Achsen somit auf alle Achsen und somit Räder. Optional wirkt die mechanische Betriebsbremse 410 zum Rad hin über ein Differential. Die mechanische Betriebsbremse 410 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ansprechend auf das in 1 beschriebene erste Betriebsbremssignal oder ein entsprechendes drittes Betriebsbremssignal eine mechanische Reibung eines Rotors der mechanischen Bremse zu bewirken, um das Fahrzeug 100 zu bremsen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 105
- Vorrichtung zum Betreiben einer Asynchronmaschine
- 110
- Asynchronmaschine
- 115
- Einleseschnittstelle
- 120
- Ausgabeeinrichtung
- 125
- Reversiersignal
- 130
- Notbremssignal
- 135
- Steuersignal
- 140
- Fahrt-Richtungs-Schalter
- 145
- Bremspedal
- 150
- Unterdrückungssignal
- 155
- Empfangsschnittstelle
- 160
- Erzeugungseinrichtung
- 165
- Bremssignal
- 170
- nasse Bremse
- 175
- Antriebssystem
- 180
- erstes Betriebsbremssignal
- 185
- zweites Betriebsbremssignal
- 190
- Rad
- 200
- Schaubild
- 205
- erster Abschnitt
- 210
- zweiter Abschnitt
- 300
- Verfahren zum Betreiben einer Asynchronmaschine
- 305
- Schritt des Einlesens
- 310
- Schritt des Ausgebens
- 315
- Schritt des Empfangens
- 320
- Schritt des Erzeugens
- 400
- Verteilergetriebe
- 410
- mechanische Betriebsbremse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018210911 A1 [0002]
