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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine.
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Stand der Technik
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Getriebesysteme für Arbeitsmaschinen sind häufig sehr komplex und aufwendig. Beispielsweise kann ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe vorgesehen sein, um eine stufenlose Übersetzung bereitstellen zu können. Durch die Leistungsverzweigung kann sowohl eine Antriebsleistung als auch eine Zapfleistung von einer einzigen Verbrennungsmaschine bereitgestellt werden. Durch die Nutzung eines elektrifizierten Leistungsstrangs können sich hier Vereinfachungen ergeben.
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Durch eine Elektrifizierung von Arbeitsmaschinen kann sich jedoch ein verändertes Betriebsverhalten ergeben. Dadurch kann eine Umschulung von Fahrern erforderlich sein. Ein zuvor antrainiertes Steuerungsverhalten kann zudem zu Fehlbedienungen führen. Beispielsweise können Fahrer von hydrostatisch leistungsverzweigten Arbeitsmaschinen bestimmte Steuerungsfunktionen von Arbeitsmaschinen gewohnt sein, welche bei Arbeitsmaschinen mit elektrifiziertem Antriebsstrang nicht mehr ohne Weiteres zur Verfügung stehen. Beispielsweise können Fahrer von hydrostatisch leistungsverzweigten Arbeitsmaschinen bestimmte Verhaltensweisen von Arbeitsmaschinen gewohnt sein, welche bei Arbeitsmaschinen mit elektrifiziertem Antriebsstrang so normalerweise nicht mehr vorkommen.
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In der noch unveröffentlichten
DE 102021207156.2 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine offenbart.
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Darstellung der Erfindung
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine. Eine Arbeitsmaschine kann beispielsweise eine Antriebsleistung und alternativ oder zusätzlich eine Zapfleistung bereitstellen. Mit dem Antriebsstrang der Arbeitsmaschine kann die Antriebsleistung bereitgestellt werden. Mit der Antriebsleistung kann ein Fahren der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Mit der Zapfleistung kann ein Werkzeug der Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eine verstellbare Schaufel oder eine Hydraulikpumpe mit einer Leistung versorgt werden. Die Zapfleistung kann eine Arbeitsleistung sein. Die Arbeitsmaschine kann als Landmaschine, z.B. als Traktor, als Baumaschine oder auch als ein Spezialfahrzeug ausgebildet sein.
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Ein elektrischer Antriebsstrang kann eine Elektromaschine aufweisen, welche eine Abtriebswelle zum Bereitstellen einer Antriebsleistung der Arbeitsmaschine aufweist. Die Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Antriebsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Weiterhin kann die Arbeitsmaschine eine zweite Elektromaschine aufweisen, welche zum Bereitstellen einer Zapfleistung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist. So kann die Zapfleistung und die Antriebsleistung unabhängig voneinander bereitgestellt werden.
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Der Antriebsstrang kann eine Energiequelle zum Betreiben der Elektromaschine des Antriebsstrangs aufweisen. Beispielsweise kann der Antriebsstrang eine Batterie aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für die Elektromaschine bereitzustellen. Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Energie in eine mechanische Energie zu wandeln. Optional kann eine Elektromaschine auch zur Rekuperation ausgebildet sein, bei welcher eine mechanische Energie in eine elektrische Energie gewandelt werden kann. Eine Elektromaschine kann beispielsweise als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein.
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Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, zwischen wenigstens einem ersten Steuermodus und einem zweiten Steuermodus zu wechseln. Zwischen dem Steuermodus kann beispielsweise durch einen Fahrer manuell gewechselt werden. Beispielsweise kann der Fahrer einen Moduswechselelement zum Wechseln zwischen den beiden Steuermodi betätigen. Das Moduswechselelement kann beispielsweise als Fahrbereichsschalter ausgebildet sein. Der Wechsel kann aber auch automatisch beispielsweise in Reaktion auf ein Steuersignal erfolgen.
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In dem ersten Steuermodus wird eine Antriebsleistung für eine Beschleunigung einer Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von einer Stellung eines Fahrtreglers der Arbeitsmaschine gesteuert. Die Beschleunigung kann eine Zunahme der Fahrgeschwindigkeit verursachen. Die Fahrgeschwindigkeit kann eine derzeitige Fortbewegungsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine über den Boden sein. Es kann sich dabei sowohl um eine Vorwärtsfahrgeschwindigkeit als auch Rückwärtsfahrgeschwindigkeit handeln. Die Fahrgeschwindigkeit kann eine Rotationsgeschwindigkeit jeweiliger angetriebener Achsen sein. Der Fahrtregler kann beispielsweise ein Fahrpedal der Arbeitsmaschine sein. Die Stellung des Fahrtreglers kann beispielsweise zu einer Betätigung korrespondieren. Der Fahrtregler kann beispielsweise eine bestimmte Strecke Richtung Fahrzeugboden gedrückt werden, was dessen Stellung entspricht. Die Stellung kann beispielsweise durch einen Sensor im Fahrtregler erfasst werden. Der Fahrtregler kann beispielsweise auch als Tempomat oder Handgashebel ausgebildet sein. In dem ersten Steuermodus kann mittels einer Betätigung des Fahrtreglers der Arbeitsmaschine die Antriebsleistung der Arbeitsmaschine einstellbar sein. Beispielsweise wird proportional zur Fahrpedalbetätigung und damit Fahrpedalstellungsänderung mehr oder weniger Antriebsleistung zur Verfügung gestellt.
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In dem zweiten Steuermodus wird die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine unabhängig von der Stellung des Fahrtreglers gesteuert. Beispielsweise kann die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus null betragen. Eine Stellungsänderung des Fahrtreglers ändert in dem zweiten Steuermodus also beispielsweise nicht mehr die Antriebsleistung. Ein Fahrverhalten in dem zweiten Steuermodus kann insoweit einem Leerlauf einer Verbrennungskraftmaschine entsprechen. Der Fahrer kann also in dem zweiten Steuermodus auf das Fahrpedal drücken, ohne dass es zu einer Beschleunigung der Arbeitsmaschine oder einer Antriebsleistungserhöhung kommt, beispielsweise in die derzeitige Fahrrichtung.
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Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, in dem zweiten Steuermodus eine Bremsleistung für ein Abbremsen der Arbeitsmaschine vorzugeben. Dazu kann die Steuervorrichtung ein Steuersignal an die Elektromaschine des Antriebsstrangs ausgeben. Die Bremsleistung kann dem elektrischen Antriebsstrang vorgegeben werden. Die Bremsleistung kann eine Verzögerung sein, welche die derzeitige Fahrgeschwindigkeit reduziert. Die Bremsleistung kann durch den elektrischen Motor erzeugt werden, beispielsweise durch Rekuperation. Die Bremsleistung, welche durch die Steuervorrichtung in dem zweiten Steuermodus vorgegeben wird, wird dagegen beispielsweise nicht durch eine Betriebsbremse erzeugt. Die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine, welche in dem zweiten Steuermodus durch die Steuervorrichtung vorgegeben ist, kann rein elektrisch erzeugt sein.
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Die Bremsleistung in dem zweiten Steuermodus kann beispielsweise als konstante Größe vorgegeben werden oder auch variabel beispielsweise in Abhängigkeit von einem sensorisch erfassten Zustand der Arbeitsmaschine bestimmt werden. Die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus kann beispielsweise konstant sein oder abhängig von wenigstens einem Parameter. In dem zweiten Steuermodus ist die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine beispielsweise nicht mittels des Fahrtreglers steuerbar. Dies entspricht einem Verhalten in einem Leerlauf, ohne dass hierfür eine Drehmomentübertragungsunterbrechung mechanisch bereitgestellt werden muss. Stattdessen kann ein Fahrzeugrechner unabhängig von der Stellung des Fahrtreglers eine Momentvorgabe kleiner als oder gleich null bezogen auf die derzeitige Fahrrichtung an die Elektromaschine über einen CAN-Bus übermitteln.
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Bei konventionellen Antriebssystemen von Arbeitsmaschinen mit hydrostatischer Leistungsverzweigung werden bei einer Neutralforderung des Fahrers die mechanischen und hydraulischen Ausrolleigenschaften durch einen Getriebeaufbau definiert. Bei Getrieben mit Leerlaufkupplung kann in einen Neutralgang geschaltet werden, wodurch eine Drehmomentübertragung im Antriebsstrang im Wesentlichen unterbrochen ist und die Arbeitsmaschine im Wesentlichen frei rollt. Bei Getrieben mit hydrostatischer Leistungsverzweigung ohne Leerlaufkupplung wird in einem Neutralfahrbereich keine im Wesentlichen vollständige Drehmomentunterbrechung im Antriebsstrang erreicht. Die Arbeitsmaschine verzögert so definiert über den Hydrostat. Durch die Steuervorrichtung kann auch bei dem elektrischen Fahrantrieb eine definierte Verzögerung in einem Neutralfahrbereich erreicht werden. Der Fahrer kann hierzu in den zweiten Steuermodus wechseln, welcher einen solchen Neutralfahrbereich bereitstellt. Aufgrund der Steuervorrichtung und dem elektrischen Antriebsstrang kann ein Systemverhalten in diesem zweiten Steuermodus, insbesondere die vorgegebene Bremsleistung, an jeweilige Kundenwünsche angepasst werden. So kann ein gewünschtes Systemverhalten beispielsweise über ein Kennlinienfeld abgebildet werden.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass in dem zweiten Steuermodus keine Antriebsleistung für eine Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine bereitgestellt wird. Dadurch kann eine Sicherheit erhöht sein. Durch das Wechseln in den zweiten Steuermodus kann ein Beschleunigen der Arbeitsmaschine durch den Antriebsstrang der Arbeitsmaschine unterbunden sein.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, in einen dritten Steuermodus, in welchem die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine unabhängig von der Stellung des Fahrtreglers gesteuert wird, zu wechseln. In dem dritten Steuermodus wird kein Bereitstellen einer Bremsleistung für ein Abbremsen der Arbeitsmaschine durch die Steuervorrichtung vorgegeben. Der dritte Steuermodus kann so einen Leerlauf bereitstellen, welcher im Wesentlichen einer Unterbrechung einer Drehmomentübertragung im Antriebsstrang durch eine Kupplung entspricht.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Ausrollen einer Arbeitsmaschine mit einem hydrostatisch leistungsverzweigten Getriebe in dem zweiten Steuermodus zu simulieren. Dadurch kann ein Umschulen von Fahrern auf den elektrischen Antriebsstrang überflüssig sein. Zudem kann so ein gewohntes Fahrverhalten genutzt werden. Ein solches Verhalten kann zudem bei bestimmten Arbeitszyklen sehr effizient sein. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise eine Arbeitsmaschine mit einem hydrostatisch leistungsverzweigten Getriebe im Leerlauf beim Ausrollen simulieren.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die vorgegebene Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus wenigstens teilweise durch eine Rekuperation bereitgestellt wird. Die vorgegebene Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus kann beispielsweise vollständig durch Rekuperation bereitgestellt werden. Dies kann besonders effizient sein. Es kann aber auch eine Bestromung der Elektromaschine zum Bereitstellen eines Drehmoments in eine der derzeitigen Fahrrichtung entgegengesetzten Drehrichtung zum Bereitstellen der vorgegebenen Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine genutzt werden.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus in Abhängigkeit von einer Stellung eines Bremspedals vorzugeben. Mit dem Bremspedal kann so ein Ausrollverhalten moduliert werden, ohne dass dabei eine Betriebsbremse genutzt werden muss. Zusätzlich kann mit dem Fahrpedal beispielsweise auch die Betriebsbremse der Arbeitsmaschine bedient werden. Beispielsweise kann bei einem bis zu maximal 50% durchgedrückten Bremspedal zunächst nur die Rekuperation im zweiten Steuermodus und damit die Bremsleistung erhöht werden. Sofern das Bremspedal beispielsweise noch stärker durchgedrückt wird, kann dann auch die Betriebsbremse beginnen zu arbeiten, um die Arbeitsmaschine zu verzögern.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus in Abhängigkeit von einer eingestellten Zugkraftklasse des Antriebsstrangs vorzugeben. Die Zugkraftklasse kann ein Beschleunigungsverhalten der Antriebsmaschine vorgeben, beispielsweise in dem ersten Steuermodus. Die Zugkraftklasse kann eine Einstellung sein, welche alternativ oder zusätzlich auch eine maximal abrufbare Antriebsleistung der Arbeitsmaschine verändert. Durch die Berücksichtigung der Zugkraftklasse kann das Ausrollverhalten in dem zweiten Steuermodus hieran angepasst sein. Dadurch kann sich ein harmonisches Verhalten der Arbeitsmaschine in dem ersten Steuermodus und dem zweiten Steuermodus ergeben. Zudem kann das Verhalten in dem zweiten Steuermodus so sehr ähnlich zu dem einer hydrostatisch leistungsverzweigten Arbeitsmaschine sein.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus in Abhängigkeit von einer eingestellten Bremskraftklasse des Antriebsstrangs vorzugeben. Die Bremskraftklasse kann ein Bremsverhalten der Arbeitsmaschine bei Betätigen eines Bremspedals steuern. Beispielsweise kann in dem ersten Steuermodus bei einer höheren Bremskraftklasse bei einer gleichen Pedalstellung stärker rekuperiert und alternativ oder zusätzlich mit der Betriebsbremse gebremst werden als in einer dazu niedrigeren Bremskraftklasse. Entsprechend kann in dem zweiten Steuermodus auch die Bremsleistung höher vorgegeben werden bei der höheren Bremskraftklasse als in der niedrigeren Bremskraftklasse. Damit ergibt sich eine intuitive Steuerung der Arbeitsmaschine, da in dem ersten Steuermodus und dem zweiten Steuermodus jeweils das Brems- bzw. Ausrollverhalten durch die Bremskraftklasse modifiziert werden kann. Zudem kann die Bremskraftklasse aufgrund von Sicherheitsüberlegungen modifiziert werden, welche dann auch in dem zweiten Steuermodus berücksichtigt sind.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus in Abhängigkeit von einer Stellung des Fahrtreglers vorzugeben. Der Fahrer kann so ebenfalls ein Ausrollverhalten in dem zweiten Steuermodus modulieren. Beispielsweise kann durch stärkeres Drücken des Fahrpedals die vorgegebene Bremsleistung in dem zweiten Steuermodus reduziert werden. Dadurch ergibt sich eine intuitive Steuerung für den Fahrer, ohne dass es jedoch zu einer Fahrzeugbeschleunigung durch den Fahrantrieb in dem zweiten Steuermodus kommen kann. Eine solche Beschleunigung kann allerdings beispielsweise durch externe Faktoren, wie durch ein abschüssiges Gelände, auftreten.
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Alternativ ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus unabhängig von einer Stellung des Fahrtreglers vorzugeben. Dadurch kann vermieden werden, dass durch Betätigen des Fahrtreglers in dem zweiten Steuermodus die Fahrbewegung der Arbeitsmaschine beeinflusst wird. Dadurch wird der Fahrer üblicherweise den Fahrtregler in dem zweiten Steuermodus nicht mehr betätigen, wodurch unerwünschte Beschleunigungen bei einem Wechsel in den ersten Steuermodus aufgrund eines bereits betätigten Fahrtreglers vermieden werden können.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus in Abhängigkeit von einem Zustandsparameter der Arbeitsmaschine vorzugeben. Der Zustandsparameter kann beispielsweise ein Batteriezustand, eine Schaufelposition, eine Fahrzeugneigung, eine Beladung, eine Hubgerüststellung, eine Fahrgeschwindigkeit und eine Lastinformation sein. So kann beispielsweise die Bremsleistung so vorgegeben werden, dass die Arbeitsmaschine beladungsunabhängig und neigungsunabhängig gleich verzögert. Beispielsweise kann so eine Nutzungseffizienz erhöht werden, indem bei geringem Batterieladezustand stärker in dem zweiten Steuermodus rekuperiert wird. Dadurch kann die Nutzung einer Betriebsbremse zu Gunsten einer Energierückgewinnung vermieden werden.
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In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, durch das Vorgeben der Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus die Arbeitsmaschine zu einem Stillstand zu bringen. Beispielsweise kann die Bremsleistung in dem zweiten Steuermodus so lange vorgegeben werden, bis die Fahrgeschwindigkeit null ist. Hierfür kann einer der Zustandsparameter der Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eine Hangneigung und Beladung, berücksichtigt werden, um den Stillstand bei unterschiedlichen Bedingungen erreichen zu können. Alternativ kann die Bremsleistung beispielsweise so lange von der Steuervorrichtung in dem zweiten Steuermodus vorgegeben werden, bis die Fahrgeschwindigkeit unter einen Grenzwert gefallen ist.
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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 weist einen elektrischen Antriebsstrang auf. Zudem weist die Arbeitsmaschine einen Fahrtregler auf. Durch eine Betätigung des Fahrtreglers in dem ersten Steuermodus ist die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine steuerbar. Dagegen kann durch eine Betätigung des Fahrtreglers in dem zweiten Steuermodus die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine beispielsweise nicht gesteuert werden.
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Die Arbeitsmaschine kann einen Arbeitsstrang aufweisen. Die Arbeitsmaschine kann ein Moduswechselelement zum Wechseln des Steuermodus der Steuervorrichtung aufweisen. Durch eine Betätigung des Moduswechselelements kann der jeweilige Steuermodus der Steuervorrichtung wechselbar sein. Das Moduswechselelement kann beispielsweise als Ganghebel oder Fahrbereichswählhebel ausgebildet sein. Der Antriebsstrang kann eine Elektromaschine aufweisen.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine. Das Verfahren kann dazu ausgebildet sein, den elektrischen Antriebsstrang der Arbeitsmaschine gemäß dem zweiten Aspekt zu steuern. Das Verfahren kann beispielsweise mit der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt durchgeführt werden. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und zweiten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des dritten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten und zweiten Aspekts dar.
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Das Verfahren weist einen Schritt eines Wechselns zwischen einem ersten Steuermodus und einem zweiten Steuermodus auf. In dem ersten Steuermodus wird eine Antriebsleistung für eine Beschleunigung einer Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von einer Stellung eines Fahrtreglers der Arbeitsmaschine gesteuert. In dem zweiten Steuermodus wird die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine unabhängig von der Stellung des Fahrtreglers gesteuert, wobei in dem zweiten Steuermodus eine Bremsleistung für ein Abbremsen der Arbeitsmaschine vorgegeben wird.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht schematisch die Steuerung eines elektrischen Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine.
- 2 veranschaulicht schematisch einen zweiten Steuermodus und einen dritten Steuermodus der Steuerung gemäß 1.
- 3 veranschaulicht schematisch einen Einfluss einer Bremskraftklasse auf die Steuerung in dem zweiten Steuermodus.
- 4 veranschaulicht schematisch einen Einfluss einer Stellung eines Bremspedals auf die Steuerung in dem zweiten Steuermodus.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 veranschaulicht schematisch die Steuerung eines elektrischen Antriebsstrangs 22 einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine weist eine als VCU ausgebildete Auswertvorrichtung 10 auf. Diese Auswertvorrichtung 10 empfängt eine Pedalstellung eines Bremspedals 12 und eines Fahrtreglers, welcher als Fahrpedal 14 ausgebildet ist. Zusätzlich wird auch die Stellung eines Moduswechselelements in Form eines Fahrbereichwahlhebels 16 empfangen. Die Stellungssignale werden über einen CAN-Bus an die Auswertvorrichtung 10 übertragen. Die Auswertvorrichtung 10 führt ein Verfahren 18 durch, um verschiedene Steuersignale zu erzeugen. Die Steuersignale umfassen in der gezeigten Ausführungsform jeweils eine Pedalstellung in % einer maximalen Pedalstellung des Bremspedals 12 und des Fahrpedals 14. Zudem weist das Steuersignal eine Stellung des Fahrbereichwahlhebels 16 auf. Der Fahrbereichwahlhebel 16 kann in einer Stellung „F“ sein, welche eine Vorwärtsfahrtrichtung entspricht. Der Fahrbereichwahlhebel 16 kann in einer Stellung „R“ sein, welche eine Rückwärtsfahrtrichtung entspricht. In beiden Fahrtrichtungen ist ein erster Steuermodus gewählt. Zudem kann der Fahrbereichwahlhebel 16 in einer Stellung „N“ sein, welcher einer Neutralstellung und damit einem dritten Steuermodus entspricht. Weiterhin kann der Fahrbereichwahlhebel 16 in einer nicht illustrierten Stellung „AN“ sein, welcher einer aktiven Neutralstellung und damit einem zweiten Steuermodus entspricht. Die Auswertvorrichtung 10 wird herstellerseitig mit der Arbeitsmaschine bereitgestellt.
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Die Steuersignale werden von der Auswertvorrichtung 10 an eine Steuervorrichtung 20 über den CAN-Bus übermittelt. Die Steuervorrichtung 20 steuert mit einem Steuersignal einen elektrischen Antriebsstrang 22, welcher einen Inverter und eine Elektromaschine aufweist. In der gezeigten Ausführungsform wird dieses Steuersignal ebenfalls über den CAN-Bus an den Inverter übermittelt und steuert so ein durch die Elektromaschine bereitgestelltes Drehmoment. Zudem übermittelt die Steuervorrichtung 20 über den CAN-Bus einen Antriebsstrangstatus an die Auswertvorrichtung 10.
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In dem ersten Steuermodus, welcher durch den Fahrbereichwahlhebel 16 in der „F“ oder „R“ Stellung gewählt wird, wird eine Antriebsleistung für eine Beschleunigung einer Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine durch die Steuervorrichtung 20 in Abhängigkeit von einer Stellung des Fahrpedals 14 der Arbeitsmaschine gesteuert. Ein Drücken des Fahrpedals 14 in der „F“ Stellung des Fahrbereichwahlhebels 16 beschleunigt die Arbeitsmaschine in Vorwärtsrichtung. Ein Drücken des Fahrpedals 14 in der „R“ Stellung des Fahrbereichwahlhebels 16 beschleunigt die Arbeitsmaschine in Rückwärtsrichtung. In dem ersten Steuermodus wird dafür das durch die Elektromaschine bereitgestellte Drehmoment korrespondierend erhöht.
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In dem zweiten Steuermodus, welcher durch den Fahrbereichwahlhebel 16 in der „AN“ Stellung gewählt wird, wird die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine durch die Steuervorrichtung 20 unabhängig von der Stellung des Fahrtreglers gesteuert. Ein Betätigen des Fahrpedals 14 führt also nicht mehr zu einer Beschleunigung der Arbeitsmaschine. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Antriebsstrang 22 durch die Steuervorrichtung 20 in dem zweiten Steuermodus so gesteuert, dass keine Antriebsleistung für eine Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine bereitgestellt wird. In dem zweiten Steuermodus gibt die Steuervorrichtung 20 eine Bremsleistung für ein Abbremsen der Arbeitsmaschine vor. Dadurch wird durch die Elektromaschine ein der derzeitigen Fahrrichtung entgegenwirkendes Drehmoment bereitgestellt.
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In dem dritten Steuermodus, welcher durch den Fahrbereichwahlhebel 16 in der „N“ Stellung gewählt wird, wird die Antriebsleistung für die Beschleunigung der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine ebenfalls von der Steuervorrichtung 20 unabhängig von der Stellung des Fahrtreglers gesteuert. Ein Betätigen des Fahrpedals 14 führt also ebenfalls nicht mehr zu einer Beschleunigung der Arbeitsmaschine. In dem dritten Steuermodus wird aber auch kein Bereitstellen einer Bremsleistung für ein Abbremsen der Arbeitsmaschine durch die Steuervorrichtung 20 vorgegeben. In dem Ausführungsbeispiel werden jeweilige Wicklungen der Elektromaschine des Antriebsstrangs 22 in dem dritten Steuermodus nicht bestromt.
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2 veranschaulicht den Unterschied zwischen dem zweiten und dem dritten Steuermodus. Die Kennlinie 40 veranschaulicht eine Drehgeschwindigkeit eines Abtriebs der Arbeitsmaschine über die Zeit nach Wählen des dritten Steuermodus. Die Kennlinie 42 veranschaulicht die Drehgeschwindigkeit des Abtriebs der Arbeitsmaschine über die Zeit nach Wählen des zweiten Steuermodus. Die Kennlinie 40 des dritten Steuermodus zeigt, wie die Arbeitsmaschine auf ebenem Untergrund ausrollt und aufgrund von Reibung zum Stehen kommt. Die Kennlinie 42 des zweiten Steuermodus zeigt, wie die Arbeitsmaschine auf ebenem Untergrund viel schneller zum Stehen kommt, da hier einer Massenträgheit der Arbeitsmaschine die Reibung und die durch die Steuervorrichtung 20 vorgegebene Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine entgegenwirkt. Sobald die Arbeitsmaschine zum Stillstand kommt, wird der Elektromaschine durch die Steuervorrichtung 20 keine Bremsleistung mehr vorgegeben.
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3 veranschaulicht eine Ausführungsform, in welcher die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus in Abhängigkeit von einer eingestellten Bremskraftklasse des Antriebsstrangs 22 durch die Steuervorrichtung vorgegeben wird. Eine obere Kennlinie 50 entspricht in dieser Ausführungsform der Kennlinie 42 gemäß 2, wobei die Bremskraftklasse auf die kleinste Klasse eingestellt ist. Eine untere Kennlinie 52 wird erreicht, wenn die Bremskraftklasse auf die höchste Klasse eingestellt ist. In der höchsten Klasse wird durch die Steuervorrichtung 20 in dem zweiten Steuermodus eine höhere Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine vorgegeben. Entsprechend kommt die Arbeitsmaschine schneller zum Stillstand. Die Verschiebung der Kennlinie der Drehgeschwindigkeit des Abtriebs der Arbeitsmaschine über die Zeit nach Wählen des zweiten Steuermodus aufgrund eines Veränderns der Bremskraftklasse wird durch Pfeil 54 in 3 veranschaulicht.
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4 veranschaulicht eine Ausführungsform, in welcher die Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine in dem zweiten Steuermodus in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals 12 durch die Steuervorrichtung vorgegeben wird. Eine obere Kennlinie 60 entspricht in dieser Ausführungsform der Kennlinie 42 gemäß 2, wobei das Bremspedal 12 unbetätigt ist. Eine untere Kennlinie 62 wird erreicht, wenn das Bremspedal 12 stark gedrückt ist. Bei stark gedrücktem Bremspedal 12 wird durch die Steuervorrichtung 20 in dem zweiten Steuermodus eine höhere Bremsleistung für das Abbremsen der Arbeitsmaschine vorgegeben. Entsprechend kommt die Arbeitsmaschine schneller zum Stillstand. Zusätzlich zu dem Abbremsen durch Rekuperation kann dabei auch eine Betriebsbremse der Arbeitsmaschine wirken. Die Verschiebung der Kennlinie der Drehgeschwindigkeit des Abtriebs der Arbeitsmaschine über die Zeit nach Wählen des zweiten Steuermodus aufgrund einer Stellungsänderung des Bremspedals 12 wird durch Pfeil 64 in 3 veranschaulicht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Auswertvorrichtung
- 12
- Bremspedal
- 14
- Fahrpedal
- 16
- Fahrbereichwahlhebel
- 18
- Verfahren
- 20
- Steuervorrichtung
- 22
- Antriebsstrang
- 40
- Kennlinie / dritter Steuermodus
- 42
- Kennlinie / zweiter Steuermodus
- 50
- Kennlinie / kleinste Bremskraftstufe
- 52
- Kennlinie / höchste Bremskraftstufe
- 54
- Pfeil / Verschiebung der Kennlinie durch Bremskraftklasse
- 60
- Kennlinie / betätigtes Bremspedal
- 62
- Kennlinie / unbetätigtes Bremspedal
- 64
- Pfeil/ Verschiebung der Kennlinie durch Bremspedalstellung
- F
- Fahrbereichwahlhebelstellung zur Vorwärtsfahrtrichtung
- R
- Fahrbereichwahlhebelstellung zur Rückwärtsfahrtrichtung
- N
- Fahrbereichwahlhebelstellung in Neutralstellung
- AN
- Fahrbereichwahlhebelstellung in aktiver Neutralstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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