DE102021212458A1

DE102021212458A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges einer Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102021212458A1
Application number: DE102021212458.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias MADLENER; Stephan Schinacher; Jürgen Legner; Rico Glöckner; Andreas Rothmund; Juergen Rilling; Matheus Polatti
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2023-05-11
Also published as: CN118202175A; WO2023078992A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (2) einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine (1), umfassend eine den Antriebsstrang (2) steuernde Steuereinrichtung (3), wobei die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, Eingabebefehle eines Fahrzeugrechners (4) über eine jeweilige CAN-Schnittstelle (5) zu empfangen und auszuwerten, wobei die Eingabebefehle zumindest einen aktuellen Bremsstatus, eine aktuelle Pedalposition, eine aktuelle Schalthebelstellung sowie eine aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung (3) hinterlegten Dynamikklassen umfassen, wobei jede Dynamikklasse einen individuellen Drehzahlverlauf über die Zeit abbildet, wobei der Antriebsstrang (2) in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung (3) übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Dynamikklasse angetrieben wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges einer Arbeitsmaschine, umfassend eine den Antriebsstrang steuernde Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, Eingabebefehle eines Fahrzeugrechners über eine jeweilige CAN-Schnittstelle zu empfangen und auszuwerten. Eine Arbeitsmaschine ist eine Maschine, die nach ihrer Bauart und ihren besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Verrichtung von Arbeiten, jedoch nicht primär zur Beförderung von Personen oder Gütern vorgesehen ist. Beispielsweise sind hierunter Landmaschinen, Baumaschinen und Radlader zu verstehen. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Die WO 2016/059115 A1 betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Antrieb eines Antriebsstrangs von drehzahlvariablen Arbeitsmaschinen mit einem konstant laufenden Antrieb und mit einem drehzahlvariablen hochübersetzenden Getriebe als Überlagerungsgetriebe. Das Getriebe umfasst einen Eingangszweig, einen Ausgangszweig und einen Regelzweig mit zuschaltbaren Regelmaschinen. Ein Hochlauf des Antriebsstrangs erfolgt durch Feststellen des Ausgangszweigs durch eine Bremseinrichtung im Ausgangszweig oder durch eine Feststelleinrichtung der Arbeitsmaschine oder durch die Arbeitsmaschine selbst für den Hochlauf des Antriebs und nach Zuschaltung des Antriebs die Aufhebung der Feststellung des Ausgangszweigs für den Hochlauf und Betrieb der Arbeitsmaschine. Dabei liegt stets ein Drehzahlnulldurchgang des Regelzweigs beim Hochlauf der Arbeitsmaschine und beim Betreiben der Arbeitsmaschine im Betriebsbereich vor.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges einer Arbeitsmaschine vorzuschlagen, mit dem besser auf spezifische Anwendungsanforderungen hinsichtlich einer Dynamik der Arbeitsmaschine eingegangen werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine, umfassend eine den Antriebsstrang steuernde Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, Eingabebefehle eines Fahrzeugrechners über eine jeweilige CAN-Schnittstelle zu empfangen und auszuwerten, wobei die Eingabebefehle zumindest einen aktuellen Bremsstatus, eine aktuelle Pedalposition, eine aktuelle Schalthebelstellung sowie eine aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung hinterlegten Dynamikklassen umfassen, wobei jede Dynamikklasse einen individuellen Drehzahlverlauf über die Zeit abbildet, wird der Antriebsstrang in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Dynamikklasse angetrieben. Über die Dynamikklassen lassen sich Fahrmanöver für elektrische Baumaschinensysteme dynamisch gestalten.
Der Fahrer der Arbeitsmaschine hat Zugriff auf den Fahrzeugrechner, welcher steuerungstechnisch, insbesondere mittels einer oder mehrerer CAN-Schnittstellen, mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Der Fahrer bedient Bedienelemente zur Erzeugung manueller Eingabebefehle, wobei der Fahrzeugrechner (auch VCU genannt, im Englischen „Vehicle Control Unit“) die manuellen Eingabebefehle einliest und die entsprechenden Informationen als elektrische Eingabebefehle an die Steuereinrichtung, die als Getriebesteuerung (auch eDCU genannt, im Englischen „electric Drive Control Unit“) des Antriebsstranges zu verstehen ist, über die CAN-Schnittstellen weiterleitet bzw. sendet. Die Steuereinrichtung ermittelt anhand der Eingabebefehle die Fahrstrategie der Arbeitsmaschine. Bedienelemente im Sinne der Erfindung sind ein Bremspedal oder -hebel, ein Gaspedal sowie ein Schalthebel. Des Weiteren können Tastenelemente oder ein entsprechendes Touch-Display vorgesehen sein, über das bzw. die eine der Dynamikklassen ausgewählt werden kann.
Der Fahrer kann folglich durch manuelle Betätigung der Bedienelemente Einfluss auf den aktuellen Bremsstatus, beispielsweise durch entsprechende Betätigung eines Bremshebels oder -pedals, auf die aktuelle Pedalposition, insbesondere auf die Pedalposition des Gaspedals und des Bremspedals, die aktuelle Schalthebelstellung, über die insbesondere eingestellt wird, ob sich die Arbeitsmaschine in einer Neutralstellung, in einem Vorwärtsfahrmodus oder in einem Rückwärtsfahrmodus befindet, sowie die Dynamikklassen nehmen.
Die Dynamikklassen sind auf der Steuereinrichtung hinterlegt, wobei der Fahrer der Arbeitsmaschine mittels der Bedienelemente wenigstens eine der Dynamikklassen beliebig auswählen kann. Durch Auswahl einer gewünschten Dynamikklasse wählt der Fahrer für ein Fahrmanöver einen bestimmten zeitabhängigen Drehzahlverlauf eines Getriebeausgangs des Antriebsstranges aus mehreren unterschiedlich definierten Drehzahlverläufen, die in den Dynamikklassen hinterlegt sind, aus. Insbesondere kann der Fahrer für jede Fahrtrichtung sowie für unterschiedliche Fahrmanöver, insbesondere eine Beschleunigung, ein Verzögern oder ein Reversieren der Arbeitsmaschine, eine separate Dynamikklasse auswählen. Als Fahrmanöver im Sinne dieser Erfindung ist somit insbesondere ein Beschleunigungsvorgang, ein Verzögerungsvorgang sowie ein Reversiervorgang zu verstehen.
Damit lässt sich insbesondere bei elektrischen Antriebssystemen von Arbeitsmaschinen ein Fahrverhalten der Arbeitsmaschine für unterschiedliche Einsatzzwecke variabel anpassen. Eine solche Anpassung eines Drehzahlverlaufs kann erforderlich sein, beispielsweise für ein feinfühliges Herantasten der Arbeitsmaschine beim Abladen schwerer Gegenstände. Dabei kann ein anderer Drehzahlverlauf für das jeweilige Fahrmanöver erforderlich sein als bei einer Überlandfahrt und/oder unbeladener Arbeitsmaschine. Wenn von höheren oder niedrigeren Drehzahlen gesprochen wird, bezieht sich dies stets auf einen jeweiligen Zeitpunkt im Fahrmanöver. Eine erste Dynamikklasse kann in einem bestimmten Zeitpunkt des Fahrmanövers eine niedrigere Getriebeausgangsdrehzahl realisieren, wohingegen in einer zweiten Dynamikklasse im gleichen Vergleichszeitpunkt des Fahrmanövers eine höhere Getriebeausgangsdrehzahl realisiert wird. Die Dynamikklassen sind dabei jeweils an bestimmte Anwendungsgebiete und Einsatzwecke anpassbar, um den Antrieb des Antriebsstranges möglichst effizient zu gestalten sowie situationsabhängig auf die auftretenden Gegebenheiten reagieren zu können.
Vorzugsweise bildet jede Dynamikklasse einen individuellen zeitabhängigen Drehzahlverlauf zur Realisierung eines Beschleunigungsverhaltes, eines Verzögerungsverhaltens und/oder eines Reversierverhaltens abbildet. Mit anderen Worten sind für jedes Fahrmanöver mehrere Dynamikklassen definiert und auf der Steuereinrichtung hinterlegt. Eine zur variablen Anpassung des Beschleunigungsverhaltens einstellbare Dynamikklasse wird im Englischen „Requested Maximum Acceleration Class“ genannt. Eine zur variablen Anpassung des Verzögerungsverhaltens einstellbare Dynamikklasse wird im Englischen „Requested Maximum Deceleration Class“ genannt. Eine zur variablen Anpassung des Reversierverhaltens einstellbare Dynamikklasse wird im Englischen „Requested Maximum Reversal Class“ genannt.
Bevorzugt definiert eine erste Gruppe vorab definierter Dynamikklassen das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine. Beim Beschleunigen nimmt in der jeweiligen Dynamikklasse der ersten Gruppe die Drehzahl über die Zeit zu. Vorzugsweise wird mit steigender Dynamikklasse eine stärkere Beschleunigung der Arbeitsmaschine realisiert. Je stärker die Beschleunigung in der jeweiligen Dynamikklasse vorgegeben ist, desto früher wird eine maximal erreichbare Drehzahl der Arbeitsmaschine erreicht bzw. desto schneller steigt die Drehzahl in einer gegebenen Zeit an. Ein Anfahren der Arbeitsmaschine erfolgt dabei vergleichsweise schneller bzw. über einen kürzeren Zeitraum. Im Umkehrschluss wird die maximal erreichbare Drehzahl der Arbeitsmaschine später erreicht, je geringer die Beschleunigung in der jeweiligen Dynamikklasse vorgegeben ist. Ein Anfahren der Arbeitsmaschine erfolgt dabei vergleichsweise langsamer bzw. über einen längeren Zeitraum. Die Dynamikklassen für das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine können auch umgekehrt nummeriert sein.
Alternativ oder ergänzend definiert eine zweite Gruppe vorab definierter Dynamikklassen das Verzögerungsverhalten der Arbeitsmaschine. Beim Verzögern bzw. Bremsen der Arbeitsmaschine nimmt in der jeweiligen Dynamikklasse der zweiten Gruppe die Drehzahl über die Zeit ab. Vorzugsweise wird mit steigender Dynamikklasse in der zweiten Gruppe eine stärkeres Verzögern der Arbeitsmaschine realisiert. Je stärker das Verzögern in der jeweiligen Dynamikklasse vorgegeben ist, desto früher wird ein Stillstand der Arbeitsmaschine oder eine Mindestgetriebeausgangsdrehzahl des Getriebeausgangs erreicht bzw. desto schneller wird die Drehzahl in einer gegebenen Zeit reduziert. Im Umkehrschluss wird der Stillstand der Arbeitsmaschine bzw. die Mindestgetriebeausgangsdrehzahl später erreicht, je geringer die Verzögerung in der jeweiligen Dynamikklasse vorgegeben ist. Die Dynamikklassen für das Verzögerungsverhalten der Arbeitsmaschine können auch umgekehrt nummeriert sein.
Alternativ oder ergänzend definiert eine dritte Gruppe vorab definierter Dynamikklassen das Reversierverhalten der Arbeitsmaschine. Über die Bedienelemente, insbesondere den Schalthebel, kann eine Reversieranforderung an die Steuereinrichtung übermittelt werden. Bei Vorliegen einer solchen Reversieranforderung wird beispielsweise eine Fahrkupplung des Antriebsstranges geöffnet, um ein Wendegetriebe von dem Abtrieb des Antriebsstranges zu entkoppeln. Danach wird ein Drehrichtungswechsel im Wendegetriebe eingeleitet. Anschließend wird die Fahrkupplung zumindest mittelbar geschlossen, um das Wendegetriebe erneut mit dem Abtrieb wirksam zu verbinden und die Arbeitsmaschine zunächst vollständig abzubremsen und danach in die entgegengesetzte Fahrtrichtung zu beschleunigen. Unter einer Fahrkupplung ist ein Schaltelement zu verstehen, das einen geöffneten Zustand zur Trennung einer rotatorischen Verbindung, einen geschlossenen Zustand zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl, und eine Vielzahl von Zwischenzuständen zur Übertragung eines jeweiligen Drehmomentanteils und eines jeweiligen Drehzahlanteils zwischen zwei Wellen aufweist. Die Wendekupplung ist beispielsweise als reibschlüssige Kupplung ausgebildet.
Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mithin können zwischen dem Wendegetriebe und dem Abtrieb des Antriebsstranges noch weitere Bauteile angeordnet sein, die mit dem Wendegetriebe bzw. dem Abtrieb wirkverbunden sind und mittels der Fahrkupplung miteinander koppelbar sind.
Unter dem Begriff „wirksam verbunden“ ist eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu verstehen, welche zu einer permanenten Übertragung einer Antriebsleistung, insbesondere einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments, vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt oder über eine Festübersetzung erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle, eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel erfolgen. Über die Verbindung ist eine Antriebsleistung, insbesondere eine Drehzahl und ein Drehmoment übertragbar.
Beim Reversieren nimmt zunächst die Drehzahl über die Zeit ab, bis die Arbeitsmaschine zum Stillstand kommt oder bis eine Mindestgetriebeausgangsdrehzahl erreicht ist, bevor ein Beschleunigen in der beschriebenen Art und Weise in die Gegenfahrtrichtung eingeleitet wird und die Drehzahl über die Zeit zunimmt. Das Beschleunigen kann dabei analog zu dem vorher beschriebenen Fall sowie dynamisch angepasst durch die jeweilige Dynamikklassen für das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine erfolgen. Vorzugsweise wird mit steigender Dynamikklasse in der dritten Gruppe ein schnelleres Reversieren der Arbeitsmaschine realisiert. Je schneller das Reversieren in der jeweiligen Dynamikklasse vorgegeben ist, desto früher wird ein Stillstand der Arbeitsmaschine oder eine Mindestgetriebeausgangsdrehzahl erreicht bzw. desto schneller wird die Drehzahl in einer gegebenen Zeit reduziert und desto schneller wird eine Drehrichtungsumkehr des Wendegetriebes und damit eine Fahrtrichtungsumkehr erreicht. Im Umkehrschluss wird der Stillstand der Arbeitsmaschine bzw. die Mindestgetriebeausgangsdrehzahl bzw. die Drehrichtungsumkehr des Wendegetriebes bzw. die Fahrtrichtungsumkehr später erreicht, je langsamer das Reversieren in der jeweiligen Dynamikklasse vorgegeben ist. Die Dynamikklassen für das Reversierverhalten der Arbeitsmaschine können auch umgekehrt nummeriert sein.
Vorzugsweise sind auf der Steuereinrichtung für die jeweilige Gruppe vorab definierter Dynamikklassen mindestens zwei definierte Dynamikklassen für jede Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine hinterlegt. Je mehr Dynamikklassen für die jeweilige Gruppe hinterlegt sind, desto feiner kann ein gewünschter Drehzahlverlauf am Getriebeausgang über die Zeit eingestellt werden bzw. desto feiner kann ein Beschleunigungsverhalten und/oder ein Verzögerungsverhalten und/oder ein Reversierverhalten für das jeweilige Fahrmanöver ausgewählt werden. Vorzugsweise sind in der jeweiligen Gruppe der Dynamikklassen mehr als fünf Dynamikklassen, bevorzugt mehr als 10 Dynamikklassen, besonders bevorzugt 15 Dynamikklassen je Antriebsrichtung definiert. Als Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine ist eine Vorwärtsfahrtrichtung sowie eine Rückwärtsfahrtrichtung zu verstehen. Mit anderen Worten sind auf der Steuereinrichtung in jeder Gruppe der Dynamikklassen mindestens zwei vorab definierte Dynamikklassen für die Vorwärtsfahrtrichtung, sowie in jeder Gruppe der Dynamikklassen mindestens zwei vorab definierte Dynamikklassen für die Rückwärtsfahrtrichtung hinterlegt. Außerdem sind in der dritten Gruppe mindestens zwei vorab definierte Dynamikklassen für das Reversieren bzw. die Fahrtrichtungsumkehr hinterlegt. Die Dynamikklassen können für jedes Fahrmanöver individuell ausgewählt werden. Beispielsweise kann eine Rückwärtsfahrt der Arbeitsmaschine mit einer geringen Beschleunigung über die Zeit erfolgen, wohingegen bei einer Vorwärtsfahrt mit einer dazu vergleichsweise hohen Beschleunigung für die gleiche Zeit erfolgen kann. Je geringer bzw. langsamer die Beschleunigung, das Verzögern bzw. Bremsen und das Reversieren gewählt ist, desto besser lässt sich die Arbeitsmaschine steuern und bedienen. Beispielsweise kann für das jeweilige Fahrmanöver eine Dynamikklasse als ECO-Modus ausgelegt sein, der einen besonders energiesparenden Antrieb der Arbeitsmaschine realisiert. Eine weitere Dynamikklasse des jeweiligen Fahrmanövers kann ein Normalmodus oder Standardmodus als Kompromiss zwischen Leistung und Energieeffizienz sein. Eine dritte Dynamikklasse des jeweiligen Fahrmanövers kann wiederum ein Power-Modus sein.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, dem Fahrzeugrechner Informationen über die aktuell gewählte Dynamikklasse und/oder den aktuellen Betrieb des Antriebsstranges bereitzustellen. Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung auch ein Feedback an den Fahrzeugrechner senden und somit dem Fahrer der Arbeitsmaschine zur Verfügung stellen. Die Steuereinrichtung weist dazu entsprechende Schnittstellen auf. Als „aktueller Betrieb“ ist insbesondere eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl, eine aktuelle Zugkraft bzw. ein aktuelles Abtriebsdrehmoment, ein Schlupf oder dergleichen zu verstehen. Anhand dieser Informationen über den aktuellen Betrieb der Arbeitsmaschine kann der Fahrer eine Entscheidung treffen, ob er für die jeweilige Antriebsrichtung bzw. Fahrtrichtung sowie für das jeweilige anstehende Fahrmanöver eine Änderung an der jeweiligen Dynamikklasse vornimmt, also eine andere Dynamikklasse auswählt, oder nicht. Das System kann ferner dazu eingerichtet sein, Vorschläge betreffend eine erforderliche Änderung der Dynamikklasse der jeweiligen Gruppe zu senden, sodass der Antrieb effizienter gestaltet werden kann.
Ferner bevorzugt werden der aktuelle Bremsstatus, die aktuelle Pedalposition und/oder die aktuelle Schalthebelstellung von der Steuereinrichtung dazu genutzt werden, ein Beschleunigungsverhalten, ein Verzögerungsverhalten und/oder ein Reversierverhalten der Antriebsmaschine in Abhängigkeit der Dynamikklasse zu skalieren. Die Steuereinrichtung kann anhand des Status des jeweiligen Bedienelements einen Drehzahlverlauf im Rahmen der jeweils ausgewählten Dynamikklasse anpassen. Jedenfalls ist die Drehzahl am Getriebeausgang in einem bestimmten Zeitpunkt höchstens so hoch, wie es die jeweilige Dynamikklasse vorgibt. Je nach Status des jeweiligen Bedienelements kann die Drehzahl zu dem definierten Zeitpunkt auch unter dem Maximum liegen. Beispielsweise kann während des Reversierens der Arbeitsmaschine innerhalb einer Dynamikklasse ein Reversieren bei voll durchgetretenem Gaspedal schneller erfolgen als bei einem bis zur Hälfte des Hebelwegs getretenen Gaspedal. Das Reversieren kann dabei jedoch nur maximal so schnell erfolgen, wie von der jeweiligen Dynamikklasse vorgegeben ist.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass die Dynamikklassen nachträglich geändert werden können. Unter „nachträglich“ ist zu verstehen, dass eine Änderung an den Werkeinstellungen, insbesondere hinsichtlich der Dynamikklassen, vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann über den Fahrzeugrechner oder über ein weiteres externes Gerät auf ein Menü der Steuereinrichtung zugegriffen werden, um die Dynamikklassen in der jeweiligen Gruppe bzw. für das jeweilige Fahrmanöver wunschgemäß anzupassen. Die Dynamikklassen können dabei je nach Anforderungsprofil sowie Einsatzgebiet der Arbeitsmaschine angepasst werden, um den Antrieb der Arbeitsmaschine beispielsweise für ein spezifisches Einsatzgebiet energieeffizienter zu gestalten.
Nach einem Ausführungsbeispiel umfassen die Eingabebefehle ferner eine aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung hinterlegten Zugleistungsklassen, wobei jede Zugleistungsklasse einen individuellen Zugkraftverlauf in Abhängigkeit einer Getriebeausgangsdrehzahl abbildet, und wobei der Antriebsstrang in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Zugleistungsklasse angetrieben wird. Die Zugleistungsklassen sind individuelle dynamische Zugkraftmoden, die für elektrische Baumaschinensysteme vorteilhaft einsetzbar sind. Eine derartige Zugleistungsklasse wird im Englischen „Requested Tractive Power Upper Limit Class“ genannt.
Die Zugleistungsklassen sind auf der Steuereinrichtung hinterlegt, wobei der Fahrer der Arbeitsmaschine mittels der Bedienelemente eine dieser Zugleistungsklassen beliebig auswählen kann. Durch Auswahl einer gewünschten Zugleistungsklasse wählt der Fahrer einen bestimmten Zugkraftverlauf in Abhängigkeit der Getriebeausgangsdrehzahl eines Getriebes des Antriebsstranges aus mehreren definierten Zugkraftverläufen, die in den Zugleistungsklassen hinterlegt sind, aus. Insbesondere kann der Fahrer für jede Fahrtrichtung bzw. Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine eine separate Zugleistungsklasse auswählen.
Damit lässt sich insbesondere bei elektrischen Antriebssystemen von Arbeitsmaschinen das Verhalten der Zugkraft für unterschiedliche Einsatzzwecke variabel anpassen. Dies kann beispielsweise bei einer sich ändernden Fahrbahn- bzw. Untergrundbeschaffenheit erforderlich sein. Wird die Arbeitsmaschine auf einer harten Oberfläche eingesetzt, wie zum Beispiel Asphalt, kann sie mit einer hohen Zugkraft angetrieben werden. Im Gegensatz dazu kann eine geringere Zugkraft bei einem Einsatz der Arbeitsmaschine auf einem weichen Untergrund, beispielsweise Sand, erforderlich sein, um insbesondere keine durchdrehenden Räder im Haufwerk zu generieren, wodurch die Produktivität deutlich gesenkt würde. Wenn von höheren oder niedrigeren Zugkräften gesprochen wird, bezieht sich dies stets auf eine jeweilige Referenzgetriebsausgangsdrehzahl. Eine erste Zugleistungsklasse kann bei einer bestimmten Getriebeausgangsdrehzahl eine niedrigere Zugkraft für die Arbeitsmaschine realisieren, wohingegen in einer zweiten Zugleistungsklasse bei der gleichen Getriebeausgangsdrehzahl eine höhere Zugkraft für die Arbeitsmaschine realisierbar ist. Die Zugleistungsklassen sind dabei jeweils an bestimmte Anwendungsgebiete und Einsatzwecke anpassbar, um den Antrieb des Antriebsstranges möglichst effizient zu gestalten sowie situationsabhängig auf die auftretenden Gegebenheiten reagieren zu können.
Bevorzugt sind auf der Steuereinrichtung mindestens zwei vorab definierte Zugleistungsklassen für jede Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine hinterlegt. Je mehr Zugleistungsklassen hinterlegt sind, desto feiner kann ein gewünschter Zugkraftverlauf eingestellt werden. Vorzugsweise sind mehr als fünf Zugleistungsklassen, bevorzugt mehr als 10 Zugleistungsklassen, besonders bevorzugt 15 Zugleistungsklassen je Antriebsrichtung definiert. Als Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine ist eine Vorwärtsfahrtrichtung sowie eine Rückwärtsfahrtrichtung zu verstehen. Mit anderen Worten sind auf der Steuereinrichtung mindestens zwei vorab definierte Zugleistungsklassen für die Vorwärtsfahrtrichtung sowie mindestens zwei vorab definierte Zugleistungsklassen für die Rückwärtsfahrtrichtung hinterlegt. Die Zugleistungsklassen können für jede Antriebsrichtung individuell ausgewählt werden. Beispielsweise kann eine Rückwärtsfahrt mit einer geringen maximalen Zugkraft für eine bestimmte Getriebeausgangsdrehzahl erfolgen, wohingegen bei einer Vorwärtsfahrt mit einer dazu vergleichsweise hohen maximalen Zugkraft für die gleiche Getriebeausgangsdrehzahl erfolgen kann. Je geringer die die maximale Zugkraft der jeweiligen Zugleistungsklasse ist, desto besser lässt sich die Arbeitsmaschine steuern und bedienen. Auch die Zugleistungsklassen können analog zu den Dynamikklassen in unterschiedliche Moden unterteilt werden.
Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Steuereinrichtung ist dazu signalübertragend zumindest mit dem Antriebsstrang der Arbeitsmaschine, insbesondere mit der Antriebseinheit und/oder dem Getriebe des Antriebsstranges verbunden. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung auch mit Sensoren, beispielsweise Drehzahl- oder Drehmomentsensoren aber auch Drucksensoren, die im Antriebsstrang angeordnet sind, oder weiteren Steuergeräten bzw. Steuereinrichtungen, insbesondere einem Fahrzeugrechner und/oder einem Motorsteuergerät, signalübertragend verbunden sein.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahren gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung und umgekehrt. Es versteht sich, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen ggf. auch kombiniert werden können, um die vorliegend erzielbaren Vorteile und Effekte kumuliert umsetzen zu können.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren steuerbar ist,
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beschleunigungsverhaltens der Arbeitsmaschine gemäß 1 in unterschiedlichen Dynamikklassen,
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verzögerungsverhaltens der Arbeitsmaschine gemäß 1 in unterschiedlichen Dynamikklassen,
4 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Reversierverhaltens der Arbeitsmaschine gemäß 1 in unterschiedlichen Dynamikklassen, und
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung beispielhafter Zugkraftverläufe der Arbeitsmaschine gemäß 1.

1 zeigt eine als Baumaschine ausgebildete Arbeitsmaschine 1. Die Arbeitsmaschine 1 kann sich in eine Vorwärtsfahrtrichtung sowie in einer dazu entgegengesetzten Rückwärtsfahrtrichtung bewegen. Diese Richtungen werden auch als Antriebsrichtungen bezeichnet. Die Arbeitsmaschine 1 weist einen Antriebsstrang 2 auf, hier angedeutet durch ein gestricheltes Rechteck. Der Antriebsstrang 2 weist eine - hier nicht gezeigte - Antriebseinheit, beispielsweise ausgebildet als elektrische Maschine, sowie ein Getriebe 6 auf, das steuerungstechnisch mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 3 verbunden ist, die ein nachfolgend beschriebenes, erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Die Steuereinrichtung 3 kann ebenfalls signalübertragend mit der Antriebseinheit verbunden sein. Von der Antriebseinheit ist eine Antriebsleistung erzeugbar und über das Getriebe 6 in Form eines Drehmoments und einer Getriebeausgangsdrehzahl auf die Räder der Arbeitsmaschine 1 übertragbar.
Die Steuereinrichtung 3 ist zudem mit einem Fahrzeugrechner 4 verbunden, der Eingabebefehle von mehreren Bedienelementen 7 empfangen, auswertet und anschließend über eine CAN-Schnittstelle 5 an die Steuereinrichtung 3 weiterleitet. Die - hier nicht näher gezeigten - Bedienelemente 7 sind ein Bremspedal, ein Gaspedal, ein Schalthebel, mehrere Tastenelemente zur Auswahl einer Dynamikklasse aus einer jeweiligen Gruppe individueller Dynamikklassen sowie mehrere Tastenelemente zur Auswahl einer Zugleistungsklasse aus einer Gruppe individueller Zugleistungsklassen. Auf der Steuereinrichtung 3 sind für jede Antriebsrichtung bzw. Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine mehrere Zugleistungsklassen sowie Dynamikklassen hinterlegt.
Die Eingabebefehle sind anhand der Bedienelemente 7 je nach Hebelweg eine aktuelle Pedalposition des Gaspedals zur Darstellung eines aktuellen Antriebsstatus und eine Pedalposition des Bremspedals zur Darstellung eines aktuellen Bremsstatus, eine aktuelle Schalthebelstellung, die Auswahl einer Dynamikklasse für ein Beschleunigungsverhalten DA1, DA2 (nach 2), ein Verzögerungsverhalten DD1, DD2 (nach 3) sowie ein Reversierverhalten DR1, DR2 (nach 4), jeweils aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung 3 hinterlegten Dynamikklassen, sowie die Auswahl einer Zugleistungsklasse Z1 - Z4 aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung 3 hinterlegten Zugleistungsklassen.
Die Dynamikklassen sind also in mehrere Gruppen unterteilt. Eine erste Gruppe vorab definierter Dynamikklassen DA1, DA2 definiert das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine 1. Eine zweite Gruppe vorab definierter Dynamikklassen DD1, DD2 definiert das Verzögerungsverhalten der Arbeitsmaschine 1. Eine dritte Gruppe vorab definierter Dynamikklassen DR1, DR2 definiert das Reversierverhalten der Arbeitsmaschine 1. Mithin bildet jede Dynamikklasse einen individuellen zeitabhängigen Drehzahlverlauf zur Realisierung eines Beschleunigungsverhaltes, eines Verzögerungsverhaltens bzw. eines Reversierverhaltens ab. Für die jeweilige Gruppe vorab definierter Dynamikklassen sind auf der Steuereinrichtung 3 mindestens zwei definierte Dynamikklassen für jede Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine 1 sowie jedes der genannten Fahrmanöver hinterlegt.
Über die Schalthebelstellung wird vorgegeben, ob die Arbeitsmaschine 1 im Vorwärtsfahrmodus oder im Rückwärtsfahrmodus angetrieben werden soll, oder ob sich der Antriebsstrang 2 in einer Neutralstellung befindet, also weder ein Vorwärtsfahrmodus noch ein Rückwärtsfahrmodus realisiert wird. Ferner ist über die Schalthebelstellung eine Reversieranforderung an die Steuereinheit übermittelbar.
In 2 bis 5 ist jeweils ein Diagramm dargestellt, um das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Antriebsstranges 2 der in 1 dargestellten Arbeitsmaschine 1 zu veranschaulichen. In 2 bis 4 ist auf einer Ordinate Y eine Getriebeausgangsdrehzahl des Getriebes 6 beispielsweise in der Einheit „Umdrehungen pro Minute“ bzw. „rpm“ aufgetragen ist, und wobei auf einer Abszisse X des Diagramms die Zeit beispielsweise in der Einheit „Sekunden“ oder „Minuten“ aufgetragen ist.
Nach 2 sind im Diagramm ein erster Drehzahlverlauf für eine erste Dynamikklasse DA1 und ein zweiter Drehzahlverlauf für eine zweite Dynamikklasse DA2 abgebildet, die jeweils ein Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine 1 für eine Vorwärtsfahrt beschreiben. Die Dynamikklassen für das Beschleunigungsverhalten bei Rückwärtsfahrt der Arbeitsmaschine 1 können identisch ausgebildet sein. Es können für die jeweilige Fahrtrichtung auch mehr als zwei Dynamikklassen für das Beschleunigungsverhalten vorgesehen sein. Dies soll durch den Pfeil in 2 verdeutlicht werden.
Jede der hier gezeigten Dynamikklassen DA1, DA2 bildet einen individuellen Drehzahlverlauf in Abhängigkeit der Zeit ab, wobei hier für jede Dynamikklasse DA1, DA2 zu jedem Zeitpunkt des Fahrmanövers eine maximal verfügbare Drehzahl aufgetragen ist. Diese Punkte sind miteinander verbunden und bilden die hier dargestellten Drehzahlverläufe. Je nachdem welche dieser Dynamikklassen vom Fahrer über die entsprechenden Bedienelemente 7 ausgewählt wird, wird der Antriebsstrang 2 in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung 3 übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Dynamikklasse angetrieben. In der jeweiligen Dynamikklasse DA1, DA2 nimmt die Drehzahl mit der Zeit zu. Die erste Dynamikklasse DA1 für das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine 1 kann einen Power-Modus realisieren, bei dem der Antriebsstrang 2 der Arbeitsmaschine 1 eine steiler ansteigende Drehzahlkurve realisiert. Die zweite Dynamikklasse DA2 für das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine 1 kann demgegenüber ein ECO-Modus sein, um einen im Vergleich zur ersten Dynamikklasse DA1 energiesparenden Antrieb der Arbeitsmaschine 1 zu realisieren. Die Dynamikklassen DA1, DA2 für das Beschleunigungsverhalten sind derart ausgelegt, dass in der ersten Dynamikklasse DA1 ein maximales Drehmoment der Arbeitsmaschine 1, hier dargestellt durch die horizontale, gestrichelte Linie 8, früher erreicht wird, als in der zweiten Dynamikklasse DA2, unter der Voraussetzung, dass alle übrigen Bedienelemente 7, mit Ausnahme die Bedienelemente 7 zur Auswahl der Dynamikklassen DA1, DA2 für das Beschleunigungsverhalten, die gleichen Eingabebefehle an die Steuereinrichtung 3 senden. Im Umkehrschluss erreicht der Getriebeausgang, insbesondere eine Getriebeausgangswelle, in der zweiten Dynamikklasse DA2 die maximal mögliche Drehzahl der Arbeitsmaschine 1 später als in der ersten Dynamikklasse DA1. Zudem steht bis zum Erreichen der Maximaldrehzahl mit steigender Dynamiklassen früher eine höhere verfügbare Maximaldrehzahl für den Antrieb des Antriebsstranges 2 der Arbeitsmaschine 1 zur Verfügung. Mit steigender Dynamikklasse wird also eine stärkere Beschleunigung der Arbeitsmaschine 1 realisiert.
Nach 3 sind im Diagramm ein erster Drehzahlverlauf für eine erste Dynamikklasse DD1 und ein zweiter Drehzahlverlauf für eine zweite Dynamikklasse DD2 abgebildet, die jeweils ein Verzögerungsverhalten der Arbeitsmaschine 1 bzw. ein Bremsverhalten für eine Vorwärtsfahrt beschreiben. Die Dynamikklassen für das Verzögerungsverhalten bei Rückwärtsfahrt der Arbeitsmaschine 1 können identisch ausgebildet sein. Es können für die jeweilige Fahrtrichtung auch mehr als zwei Dynamikklassen für das Verzögerungsverhalten vorgesehen sein. Dies soll durch den Pfeil in 3 verdeutlicht werden.
Jede der hier gezeigten Dynamikklassen DD1, DD2 bildet einen individuellen Drehzahlverlauf in Abhängigkeit der Zeit ab, wobei hier für jede Dynamikklasse DD1, DD2 zu jedem Zeitpunkt des Fahrmanövers eine maximal verfügbare Drehzahl aufgetragen ist. Diese Punkte sind miteinander verbunden und bilden die hier dargestellten Drehzahlverläufe. Je nachdem welche dieser Dynamikklassen vom Fahrer über die entsprechenden Bedienelemente 7 ausgewählt wird, wird der Antriebsstrang 2 in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung 3 übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Dynamikklasse angetrieben. In der jeweiligen Dynamikklasse DD1, DD2 nimmt die Drehzahl ausgehend von einer von der Arbeitsmaschine 1 maximal erreichbaren Drehzahl, hier dargestellt durch eine gestrichelte Linie 8, mit der Zeit ab. Die erste Dynamikklasse DD1 für das Verzögerungsverhalten der Arbeitsmaschine 1 kann einen Power-Modus realisieren, bei dem der Antriebsstrang 2 der Arbeitsmaschine 1 eine steiler fallende Drehzahlkurve realisiert. Die zweite Dynamikklasse DD2 für das Verzögerungsverhalten der Arbeitsmaschine 1 kann demgegenüber ein ECO-Modus sein, um einen im Vergleich zur ersten Dynamikklasse DD1 energiesparenden Antrieb der Arbeitsmaschine 1 zu realisieren. Die Dynamikklassen DD1, DD2 für das Verzögerungsverhalten sind derart ausgelegt, dass in der ersten Dynamikklasse DD1 ein Stillstand der Arbeitsmaschine 1 oder einer Minimaldrehzahl am Getriebeausgang früher erreicht wird, als in der zweiten Dynamikklasse DD2, unter der Voraussetzung, dass alle übrigen Bedienelemente 7, mit Ausnahme die Bedienelemente 7 zur Auswahl der Dynamikklassen DD1, DD2 für das Verzögerungsverhalten, die gleichen Eingabebefehle an die Steuereinrichtung 3 senden. Im Umkehrschluss kommt die Arbeitsmaschine 1 in der zweiten Dynamikklasse DD2 später zum Stehen bzw. der Getriebeausgangs erreicht die Minimaldrehzahl der Arbeitsmaschine 1 später als in der ersten Dynamikklasse DD1. Mit steigender Dynamiklasse wird die Minimaldrehzahl am Getriebeausgang oder der Stillstand der Arbeitsmaschine 1 früher erreicht. Mit steigender Dynamikklasse wird also eine stärkere Verzögerung der Arbeitsmaschine 1 realisiert.
Nach 4 sind im Diagramm ein erster Drehzahlverlauf für eine erste Dynamikklasse DR1 und ein zweiter Drehzahlverlauf für eine zweite Dynamikklasse DR2 abgebildet, die jeweils ein Reversierverhalten der Arbeitsmaschine 1 bzw. eine Fahrtrichtungsumkehr beschreiben. Die Dynamikklassen für das Reversierverhalten bei Rückwärtsfahrt der Arbeitsmaschine 1 können identisch ausgebildet sein. Es können für die jeweilige Fahrtrichtung auch mehr als zwei Dynamikklassen für das Reversierverhalten vorgesehen sein. Dies soll durch den Pfeil in 4 verdeutlicht werden.
Jede der hier gezeigten Dynamikklassen DR1, DR2 bildet einen individuellen Drehzahlverlauf in Abhängigkeit der Zeit ab, wobei hier für jede Dynamikklasse DR1, DR2 zu jedem Zeitpunkt des Fahrmanövers eine maximal verfügbare Drehzahl aufgetragen ist. Diese Punkte sind miteinander verbunden und bilden die hier dargestellten Drehzahlverläufe. Je nachdem welche dieser Dynamikklassen vom Fahrer über die entsprechenden Bedienelemente 7 ausgewählt wird, wird der Antriebsstrang 2 in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung 3 übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Dynamikklasse angetrieben. In der jeweiligen Dynamikklasse DR1, DR2 nimmt die Drehzahl ausgehend von einer von der Arbeitsmaschine 1 maximal erreichbaren Drehzahl, hier dargestellt durch eine gestrichelte Linie 8, mit der Zeit ab. Die erste Dynamikklasse DR1 für das Reversierverhalten der Arbeitsmaschine 1 kann einen Power-Modus realisieren, bei dem der Antriebsstrang 2 der Arbeitsmaschine 1 eine steiler fallende Drehzahlkurve realisiert. Die zweite Dynamikklasse DR2 für das Reversierverhalten der Arbeitsmaschine 1 kann demgegenüber ein ECO-Modus sein, um einen im Vergleich zur ersten Dynamikklasse DD1 energiesparenden Antrieb der Arbeitsmaschine 1 zu realisieren. Die Dynamikklassen DR1, DR2 für das Reversierverhalten sind derart ausgelegt, dass in der ersten Dynamikklasse DR1 ein Reversieren bzw. eine Fahrtrichtungsumkehr der Arbeitsmaschine 1 früher erreicht wird, als in der zweiten Dynamikklasse DR2, unter der Voraussetzung, dass alle übrigen Bedienelemente 7, mit Ausnahme die Bedienelemente 7 zur Auswahl der Dynamikklassen DR1, DR2 für das Reversierverhalten, die gleichen Eingabebefehle an die Steuereinrichtung 3 senden. Im Umkehrschluss erfolgt die Fahrtrichtungsumkehr in der zweiten Dynamikklasse DD2 später als in der ersten Dynamikklasse DR1. Mit steigender Dynamiklasse wird die Minimaldrehzahl am Getriebeausgang oder der Stillstand der Arbeitsmaschine 1 früher erreicht. Mit steigender Dynamikklasse wird also ein schnelleres Reversieren der Arbeitsmaschine 1 realisiert. Der Zeitpunkt der Fahrtrichtungsumkehr ist hierfür jede Dynamikklasse DD1, DD2 durch die horizontale Linie 9 dargestellt. Nach diesem Zeitpunkt kann ein Anfahren der Arbeitsmaschine 1 für die erste Dynamikklasse DR1 für das Reversierverhalten mit der ersten Dynamikklasse DA1 für das Beschleunigungsverhalten und für die zweite Dynamikklasse DR2 für das Reversierverhalten mit der zweiten Dynamikklasse DA2 für das Beschleunigungsverhalten erfolgen. Denkbar ist auch, dass das Anfahren anhand einer vorab getroffenen Auswahl oder einer voreingestellten Dynamikklasse erfolgen kann.
Im Diagramm nach 5 ist auf der Abszisse X eine Getriebeausgangsdrehzahl des Getriebes 6 beispielsweise in der Einheit „Umdrehungen pro Minute“ bzw. „rpm“ aufgetragen, wobei auf einer Ordinate Y eine Zugkraft des Antriebsstranges 2 beispielsweise in der Einheit „Newtonmeter“ oder „Nm“ aufgetragen ist. Im Diagramm sind vier exemplarische Zugleistungsklassen Z1 - Z4 dargestellt, vorliegend für eine Vorwärtsfahrt der Arbeitsmaschine. Die Zugleistungsklassen für die Rückwärtsfahrt können identisch ausgebildet sein. Es können für die jeweilige Fahrtrichtung auch mehr oder weniger als vier Zugleistungsklassen, jedoch jedenfalls mindestens zwei Zugleistungsklassen vorgesehen sein. Dies soll durch den Pfeil in 5 verdeutlicht werden.
Jede der in 5 gezeigten Zugleistungsklassen bildet einen individuellen Zugkraftverlauf in Abhängigkeit der Getriebeausgangsdrehzahl ab, wobei hier für jede Zugleistungsklasse zu jeder Getriebeausgangsdrehzahl eine maximale Zugkraft aufgetragen ist. Diese Punkte sind miteinander verbunden und bilden die hier dargestellten Zugkraftverläufe. Je nachdem welche dieser Zugleistungsklassen vom Fahrer über die entsprechenden Bedienelemente 7 ausgewählt wird, wird der Antriebsstrang 2 in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung 3 übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Zugleistungsklasse angetrieben. In der jeweiligen Zugleistungsklasse Z1 - Z4 nimmt die Zugkraft mit steigender Getriebeausgangsdrehzahl exponentiell ab. Die Zugleistungsklasse Z3 stellt eine Besonderheit dar, da hier bei geringen Drehzahlen eine Kappung der maximalen Zugkraft vorgesehen ist. Dies dient zum sicheren Anfahren der Arbeitsmaschine 1. Mithin ist bei geringen Drehzahlen eine konstante Zugkraft vorgesehen. Diese dritte Zugleistungsklasse Z3 kann somit als Anfahrmodus vom Fahrer über die Bedienelemente 7, insbesondere über die Tastenelemente zur Auswahl der jeweiligen Zugleistungsklasse Z1 - Z4, ausgewählt werden. Die erste Zugleistungsklasse Z1 kann einen Power-Modus realisieren, bei dem der Antriebsstrang 2 der Arbeitsmaschine 1 eine größtmögliche Zugkraft realisiert. Die zweite Zugleistungsklasse Z2 kann ein Normal-Modus sein, bei dem ein Kompromiss zwischen Effizienz und Leistung gegeben ist. Die vierte Zugleistungsklasse Z4 kann als ECO-Modus ausgewählt werden, um einen energiesparenden Antrieb der Arbeitsmaschine 1 zu realisieren. Somit steht mit steigender Zugleistungsklasse eine höhere maximal verfügbare Zugkraft in Abhängigkeit der jeweiligen Getriebeausgangsdrehzahl für den Antrieb des Antriebsstranges 2 der Arbeitsmaschine 1 zur Verfügung.
Das System ist derart ausgelegt, dass bei einem Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen während des Antriebs der Arbeitsmaschine 1 ein Gradient eines Solldrehmoments angepasst wird. Damit wird ein ruckartiger Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen vermieden. Ergänzend stellt das System auch für jede Zugleistungsklasse sicher, dass eine Gradientenlimitierung realisiert wird, um beispielsweise bei plötzlichem Bremsen oder Beschleunigen, einen ruckartigen Antrieb der Arbeitsmaschine 1 zu vermeiden. Mithin wird bei einer Änderung des aktuellen Bremsstatus, der aktuellen Pedalposition und/oder der aktuellen Schalthebelstellung ein Gradient eines Solldrehmoments angepasst. Ebenso kann bei einem Wechsel zwischen zwei Dynamikklassen während des Antriebs der Arbeitsmaschine 1 ein Gradient einer Solldrehzahl angepasst werden, um einen ruckartigen Wechsel zwischen den zwei Dynamikklassen zu vermeiden.
Der Status der Bedienelemente 7, insbesondere anhand des aktuellen Bremsstatus, der aktuellen Pedalposition des Gas- und Bremspedals sowie der aktuellen Schalthebelstellung wird von der Steuereinrichtung 3 dazu genutzt, das Beschleunigungsverhalten, das Verzögerungsverhalten und das Reversierverhalten der Antriebsmaschine 1 in Abhängigkeit der Dynamikklasse in der jeweiligen Gruppe zu skalieren. Die in 2 bis 4 gezeigten Graphen zeigen die zu jedem Zeitpunkt maximale realisierbare Drehzahl. Es ist somit vorgesehen, dass beispielsweise bei einer Vollgasposition, einer Halbgasposition oder einer Viertelgasposition des Gaspedals eine entsprechende Anpassung des Soll-Drehmoments durch geeignete Skalierung erfolgt.
Der Status der Bedienelemente 7, insbesondere anhand des aktuellen Bremsstatus, der aktuellen Pedalposition des Gas- und Bremspedals sowie der aktuellen Schalthebelstellung wird von der Steuereinrichtung 3 ferner dazu genutzt, eine Zugkraft in Abhängigkeit der Zugleistungsklasse zu skalieren. Die in 5 gezeigten Graphen zeigen die maximale Zugkraft in Abhängigkeit der Getriebeausgangsdrehzahl. Es ist somit vorgesehen, dass beispielsweise bei einer Vollgasposition, einer Halbgasposition oder einer Viertelgasposition des Gaspedals eine entsprechende Anpassung der Soll-Zugkraft bzw. eines Soll-Abtriebsdrehmoments durch geeignete Skalierung erfolgt.
Die Steuereinrichtung 3 ist zudem dazu eingerichtet, dem Fahrzeugrechner 4 Informationen über die aktuell gewählte Dynamikklasse für die entsprechende Gruppe, die aktuell gewählte Zugleistungsklasse und/oder den aktuellen Betrieb des Antriebsstranges 2 bereitzustellen. Damit kann der Fahrer Informationen über eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl, eine aktuelle Zugkraft bzw. Abtriebsdrehmoment, eine Geschwindigkeit oder eines auftretenden Schlupfes erhalten. Anhand dieser Informationen kann der Fahrer die Eingabebefehle der Bedienelemente 7 verändern oder eine andere, für den aktuellen Fahrbetrieb passendere Dynamik- und/oder Zugleistungsklasse auswählen. Die Steuereinrichtung 3 ist zudem derart ausgelegt, dass die Zugleistungsklassen und die Dynamikklassen nachträglich geändert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsmaschine
2: Antriebsstrang
3: Steuereinrichtung
4: Fahrzeugrechner
5: CAN-Schnittstelle
6: Getriebe
7: Bedienelement
8: Horizontale, gestrichelte Linie
9: Vertikale, gestrichelte Linie
X: Abszisse
Y: Ordinate
DA1: Erste Dynamikklasse für ein Beschleunigungsverhalten
DA2: Zweite Dynamikklasse für ein Beschleunigungsverhalten
DD1: Erste Dynamikklasse für ein Verzögerungsverhalten
DD2: Zweite Dynamikklasse für ein Verzögerungsverhalten
DR1: Erste Dynamikklasse für ein Reversierverhalten
DR2: Zweite Dynamikklasse für ein Reversierverhalten
Z1: Erste Zugleistungsklasse
Z2: Zweite Zugleistungsklasse
Z3: Dritte Zugleistungsklasse
Z4: Vierte Zugleistungsklasse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/059115 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (2) einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine (1), umfassend eine den Antriebsstrang (2) steuernde Steuereinrichtung (3), wobei die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, Eingabebefehle eines Fahrzeugrechners (4) über eine jeweilige CAN-Schnittstelle (5) zu empfangen und auszuwerten, wobei die Eingabebefehle zumindest einen aktuellen Bremsstatus, eine aktuelle Pedalposition, eine aktuelle Schalthebelstellung sowie eine aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung (3) hinterlegten Dynamikklassen umfassen, wobei jede Dynamikklasse einen individuellen Drehzahlverlauf über die Zeit abbildet, wobei der Antriebsstrang (2) in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung (3) übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Dynamikklasse angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Dynamikklasse einen individuellen zeitabhängigen Drehzahlverlauf zur Realisierung eines Beschleunigungsverhaltes, eines Verzögerungsverhaltens und/oder eines Reversierverhaltens abbildet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine erste Gruppe vorab definierter Dynamikklassen das Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine (1) definiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei mit steigender Dynamikklasse eine stärkere Beschleunigung der Arbeitsmaschine (1) realisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine zweite Gruppe vorab definierter Dynamikklassen das Verzögerungsverhalten der Arbeitsmaschine (1) definiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei mit steigender Dynamikklasse eine stärkere Verzögerung der Arbeitsmaschine (1) realisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine dritte Gruppe vorab definierter Dynamikklassen das Reversierverhalten der Arbeitsmaschine (1) definiert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei mit steigender Dynamikklasse ein schnelleres Reversieren der Arbeitsmaschine (1) realisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei auf der Steuereinrichtung (3) für die jeweilige Gruppe vorab definierter Dynamikklassen mindestens zwei definierte Dynamikklassen für jede Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine (1) hinterlegt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, dem Fahrzeugrechner (4) Informationen über die aktuell gewählte Dynamikklasse und/oder den aktuellen Betrieb des Antriebsstranges (2) bereitzustellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aktuelle Bremsstatus, die aktuelle Pedalposition und/oder die aktuelle Schalthebelstellung von der Steuereinrichtung (3) dazu genutzt werden, ein Beschleunigungsverhalten, ein Verzögerungsverhalten und/oder ein Reversierverhalten der Antriebsmaschine (1) in Abhängigkeit der Dynamikklasse zu skalieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (3) derart eingerichtet ist, dass die Dynamikklassen nachträglich geändert werden können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingabebefehle ferner eine aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung (3) hinterlegten Zugleistungsklassen umfassen, wobei jede Zugleistungsklasse einen individuellen Zugkraftverlauf in Abhängigkeit einer Getriebeausgangsdrehzahl abbildet, und wobei der Antriebsstrang (2) in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung (3) übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Zugleistungsklasse angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei auf der Steuereinrichtung (3) mindestens zwei vorab definierte Zugleistungsklassen für jede Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine (1) hinterlegt sind.
Steuereinrichtung (3), welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.