DE102022201600A1 - Abtriebsdrehzahlüberwachung für einen elektrischen Antriebsstrangs - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl eines elektrischen Antriebsstrangs (10) einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), gekennzeichnet durch die Schritte: Bestimmen eines Sollwerts für ein Drehmoment des elektrischen Antriebsstrangs (10), Einlesen eines Istwerts für die Abtriebsdrehzahl, Festlegen einer Kennlinie eines Grenzwerts für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des Drehmoments, Prüfen, ob der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet, und Ausgeben eines Steuersignals zum Herbeiführen eines betriebssicheren Zustands des elektrischen Antriebsstrangs (10) in Abhängigkeit eines auf dem Schritt des Prüfens basierenden Prüfergebnisses. Eine Steuereinrichtung (20) zum Durchführen eines derartigen Verfahrens und eine selbstfahrende Arbeitsmaschine (100) mit einer solchen Steuereinrichtung (20).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl eines elektrischen Antriebsstrangs einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf eine selbstfahrende Arbeitsmaschine mit einem elektrischen Antriebsstrang und einer derartigen Steuereinrichtung.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Steuergrößen zum Ansteuern einer elektrischen Maschine zu begrenzen, um einen sicheren Betrieb der elektrischen Maschine sicherzustellen. Hierfür kann in Abhängigkeit eines Betriebsparameters der elektrischen Maschine eine maximale Steuergröße vordefiniert sein.
  • Für eine Überwachung einer aus derartigen Steuergrößen resultierenden Abtriebsdrehzahl, kann eine Begrenzung von Steuergrößen in einem elektrischen Antriebsstrang jedoch nicht ausreichend sein, um eine sicherheitsrelevant abweichende Abtriebsdrehzahl in dem elektrischen Antriebsstrang zu vermeiden.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl eines elektrischen Antriebsstrangs einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine.
  • Bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann es sich beispielsweise um eine Baumaschine oder um eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine handeln. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine um einen Radlader. Das Verfahren zum Überwachen der Abtriebsdrehzahl kann zum Betreiben des elektrischen Antriebsstrangs in einem betriebssicheren Zustand durchgeführt werden, in welchem eine ungewollte Abtriebsdrehzahl vermieden werden kann. Bei der Abtriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsstrangs kann es sich um eine Abtriebsdrehzahl einer E-Maschine, eines Getriebes oder eines Rads in dem elektrischen Antriebsstrang handeln.
  • Das Verfahren weist als einen Schritt ein Bestimmen eines Sollwerts für ein Drehmoment des elektrischen Antriebsstrangs auf. Bei dem Sollwert für das Drehmoment kann es sich um einen entsprechenden von einem Steuergerät an die E-Maschine vorgegebenen Sollwert handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Sollwert für das Drehmoment um einen entsprechenden von einem Getriebesteuergerät an das Getriebe vorgegebenen Sollwert handeln. Das Drehmoment des elektrischen Antriebsstrangs kann mindestens eines von einem Antriebsdrehmoment des elektrischen Antriebsstrangs und einem Abtriebsdrehmoment des elektrischen Antriebsstrangs aufweisen. Bei dem Antriebsdrehmoment und dem Abtriebsdrehmoment kann es sich jeweils um ein entsprechendes Drehmoment von einer der genannten Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs handeln.
  • Der Sollwert für das Drehmoment kann von dem Steuergerät bereitgestellt werden, um diesen an die E-Maschine, einen Inverter oder eine Leistungselektronik in dem elektrischen Antriebsstrang auszugeben. Der Sollwert für das Drehmoment kann von dem Steuergerät in Abhängigkeit einer Fahreranforderung an den elektrischen Antriebsstrang kommuniziert werden. Der Sollwert für das Drehmoment kann von dem Getriebesteuergerät bereitgestellt werden, um diesen an das Getriebe, einen Inverter oder eine Leistungselektronik in dem elektrischen Antriebsstrang auszugeben. Der Sollwert für das Drehmoment kann von dem Getriebesteuergerät in Abhängigkeit einer Fahreranforderung an den elektrischen Antriebsstrang kommuniziert werden.
  • Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Einlesen eines Istwerts für die Abtriebsdrehzahl auf. Die Abtriebsdrehzahl kann gemäß einer Ausführungsform aus dem Inverter des elektrischen Antriebsstrangs ausgelesen werden, wobei es sich bei der ausgelesenen Abtriebsdrehzahl um die Ist-Drehzahl der E-Maschine handeln kann. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Erfassen des Istwerts mit einem Drehzahlsensor aufweisen. Mindestens eine der genannten Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs kann den Drehzahlsensor aufweisen. Der Istwert kann aus dem Drehzahlsensor direkt oder indirekt ausgelesen werden. Der Drehzahlsensor kann eingerichtet sein, um den Istwert an mindestens einer der genannten Komponente des elektrischen Antriebsstrangs abzugreifen.
  • Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Festlegen einer Kennlinie eines Grenzwerts für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des Drehmoments auf. Die Kennlinie kann in einer Software eines der genannten Steuergeräte hinterlegt werden. Bei der Kennlinie kann es sich um eine Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie handeln. Die Kennlinie kann einen maximalen Wert für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des Drehmoments definieren. Bei dem Grenzwert für die Abtriebsdrehzahl kann es sich um einen Grenzwert eines Abtriebsdrehzahlgradienten beziehungsweise einer Beschleunigung handeln. Der Grenzwert des Abtriebsdrehzahlgradienten kann mindestens eines von einem negativen Abtriebsdrehzahlgradienten und einem positiven Abtriebsdrehzahlgradienten aufweisen. Die Kennlinie kann somit zum Begrenzen der Abtriebsdrehzahl fungieren. Bei dem Grenzwert für die Abtriebsdrehzahl kann es sich auch um einen Grenzwert eines Gradienten des Abtriebsdrehzahlgradienten beziehungsweise eines Rucks handeln. Der Grenzwert des Gradienten des Abtriebsdrehzahlgradienten kann mindestens eines von einem negativen Gradienten des Abtriebsdrehzahlgradienten und einem positiven Gradienten des Abtriebsdrehzahlgradienten aufweisen.
  • Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Prüfen auf, ob der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet. Ein auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet. Ein weiteres auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment nicht überschreitet. Im Schritt des Prüfens kann somit ein fehlerhafter oder ungewollter Istwert für die Abtriebsdrehzahl erkannt werden. Eine fehlerhafte oder kritische Drehzahl beziehungsweise ein fehlerhaftes oder kritisches Moment kann so vermieden werden.
  • Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Ausgeben eines Steuersignals zum Herbeiführen eines betriebssicheren Zustands des elektrischen Antriebsstrangs in Abhängigkeit eines auf dem Schritt des Prüfens basierenden Prüfergebnisses auf. Das Steuersignal kann ausgegeben werden, wenn als ein auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis vorliegt, dass der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet. Gemäß einer Ausführungsform wird der Schritt des Ausgebens des Steuersignals nicht durchgeführt, wenn als ein auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis vorliegt, dass der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment nicht überschreitet. Im Schritt des Ausgebens des Steuersignals kann dieses an mindestens eine der genannten Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs ausgegeben werden, um diese anzusteuern und den betriebssicheren Zustand des elektrischen Antriebsstrangs herbeizuführen.
  • Mit der Erfindung kann eine resultierende Abtriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsstrangs direkt überwacht werden und basierend darauf in den elektrischen Antriebsstrang eingegriffen werden, um bei einer fehlerhaften Abtriebsdrehzahl einen betriebssicheren Zustand herbeizuführen. Mit der Erfindung wird ferner die resultierende Abtriebsdrehzahl selbst als eine Reaktion des elektrischen Antriebsstrangs auf dessen Ansteuerung begrenzt und überwacht, um den betriebssicheren Zustand herbeizuführen. Eine Eigensicherheit eines elektrischen Antriebsstrangs kann somit effizient gewährleistet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Antriebsstrang eine Direktantrieb aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Einlesen einer Fahreranforderung an den elektrischen Antriebsstrang zum längsdynamischen Bewegen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Die Fahreranforderung kann mindestens eines von einer Fahrpedalstellung zum Beschleunigen oder Verzögern der selbstfahrenden Arbeitsmaschine, einer Bremspedalstellung zum Abbremsen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine und eine Schalterstellung eines Fahrtrichtungsschalters zum Einstellen einer Fahrtrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Bestimmens des Sollwerts für das Drehmoment basierend auf der eingelesenen Fahreranforderung durchgeführt werden. Der Sollwert kann in Abhängigkeit der eingelesenen Fahreranforderung bestimmt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Ermitteln eines Istwerts eines Abtriebsdrehzahlgradienten der selbstfahrenden Arbeitsmaschine basierend auf dem eingelesenen Istwert für die Abtriebsdrehzahl aufweisen. Bei dem Abtriebsdrehzahlgradienten kann es sich um einen Abtriebsdrehzahlverlauf des elektrischen Antriebsstrangs handeln. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Einlesen des Abtriebsdrehzahlverlaufs aufweisen. Bei dem Abtriebsdrehzahlverlauf kann es sich um einen Abtriebsdrehzahlverlauf der E-Maschine, des Getriebes oder des Rads in dem elektrischen Antriebsstrang handeln. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Erfassen des Abtriebsdrehzahlverlaufs mit dem Drehzahlsensor aufweisen. Der Abtriebsdrehzahlverlauf kann aus dem Drehzahlsensor direkt oder indirekt ausgelesen werden. Der Abtriebsdrehzahlverlauf kann auch basierend auf mindestens zwei eingelesenen Abtriebsdrehzahlen bestimmt werden.
  • Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kann im Schritt des Festlegens der Kennlinie ein Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten der selbstfahrenden Arbeitsmaschine festgelegt werden. Der Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten kann in Abhängigkeit des Sollwerts für das Drehmoment festgelegt werden. Die Kennlinie kann somit einen maximalen Wert für den Abtriebsdrehzahlgradienten definieren. Gemäß dieser Ausführungsform kann im Schritt des Prüfens geprüft werden, ob der ermittelte Istwert des Abtriebsdrehzahlgradienten den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten überschreitet. Ein auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der ermittelte Istwert des Abtriebsgradienten den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten überschreitet. Ein weiteres auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der ermittelte Istwert des Abtriebsdrehzahlgradienten den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten nicht überschreitet.
  • Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kann der Schritt des Ausgebens des Steuersignals durchgeführt werden, wenn das Prüfergebnis vorliegt, dass der ermittelte Istwert des Abtriebsdrehzahlgradienten den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten überschreitet. Gemäß einer Ausführungsform wird der Schritt des Ausgebens des Steuersignals nicht durchgeführt, wenn das Prüfergebnis vorliegt, dass der ermittelte Istwert des Abtriebsdrehzahlgradienten den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten nicht überschreitet. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Abtriebsdrehzahlgradient des elektrischen Ansteuerns effizient überwacht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Ermitteln eines Istwerts eines Längsrucks der selbstfahrenden Arbeitsmaschine basierend auf dem eingelesenen Istwert für die Abtriebsdrehzahl aufweisen. Bei dem Längsruck kann es sich um einen Gradienten des Abtriebsdrehzahlgradienten der selbstfahrenden Arbeitsmaschine handeln, wobei der Abtriebsdrehzahlgradient eine Längsbeschleunigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine definieren kann.
  • Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kann im Schritt des Festlegens der Kennlinie ein Grenzwert für den Längsruck der selbstfahrenden Arbeitsmaschine festgelegt werden. Der Grenzwert für den Längsruck der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann in Abhängigkeit des Sollwerts für das Drehmoment festgelegt werden. Die Kennlinie kann somit einen maximalen Wert für den Längsruck definieren. Gemäß dieser Ausführungsform kann im Schritt des Prüfens geprüft werden, ob der ermittelte Istwert des Längsrucks den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Längsruck überschreitet. Ein auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der ermittelte Istwert des Längsrucks den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Längsruck überschreitet. Ein weiteres auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der ermittelte Istwert des Längsrucks den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Längsruck nicht überschreitet.
  • Gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kann der Schritt des Ausgebens des Steuersignals durchgeführt werden, wenn das Prüfergebnis vorliegt, dass der ermittelte Istwert des Längsrucks den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Längsruck überschreitet. Gemäß einer Ausführungsform wird der Schritt des Ausgebens des Steuersignals nicht durchgeführt, wenn das Prüfergebnis vorliegt, dass der ermittelte Istwert des Längsrucks den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Längsruck nicht überschreitet. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Längsruck der selbstfahrenden Arbeitsmaschine effizient überwacht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Einlesen eines Istwerts für eine Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Die Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann einen Winkel zwischen einer Längsachse der selbstfahrenden Arbeitsmaschine und einer Horizontalen aufweisen. Die Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann sich basierend auf einer Neigung des Untergrunds einstellen, auf welchem sich die selbstfahrende Arbeitsmaschine aufhält. Die Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann sich auch basierend auf einer Ausrichtung der Längsachse zu dem Untergrund einstellen.
  • Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Erfassen des Istwerts für die Längsneigung mit einem Sensor aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Auslesen des Istwerts aus einem Geoinformationssystem aufweisen. Bei dem Sensor kann es sich um einen Neigungssensor handeln, welcher auf der selbstfahrenden Arbeitsmaschine angeordnet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Sensor um einen Positionserfassungssensor, beispielsweise ein GNSS-Sensor, handeln. Bei dem Sensor kann es sich ferner auch um einen Beschleunigungssensor oder ein Gyrometer handeln. Bei dem Sensor kann es sich auch um mindestens einen Ölstandssensor, bevorzugt um zwei Ölstandssensoreinheiten, handeln, welche nach dem Prinzip einer Schlauchwaage auf der selbstfahrenden Arbeitsmaschine fungieren können. Gemäß einer Ausführungsform kann die Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine basierend auf einer mit dem Positionssensor erfassten Position aus dem Geoinformationssystem ausgelesen werden.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Festlegens der Kennlinie in Abhängigkeit des erfassten Istwerts für die Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine durchgeführt werden. Somit kann der Grenzwert für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit der Längsneigung festgelegt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann bei einem Gefälle als Längsneigung kann gemäß der vorhergehenden Ausführungsform ein höherer Grenzwert festgelegt werden als bei einer Steigung als Längsneigung.
  • Der Schritt des Prüfens kann in Abhängigkeit der Längsneigung durchgeführt werden. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt auch ein Prüfen aufweisen, ob der eingelesene Istwert für die Längsneigung einen vorbestimmten Grenzwert für die Längsneigung überschreitet. Der Schritt des Prüfens kann in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment durchgeführt werden. Ein auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der eingelesene Istwert für die Längsneigung den vorbestimmten Grenzwert der Längsneigung überschreitet. Ein weiteres auf dem Schritt des Prüfens basierendes Prüfergebnis kann sein, dass der eingelesene Istwert für die Längsneigung den vorbestimmten Grenzwert für die Längsneigung nicht überschreitet. Das Ausgeben des Steuersignals zum Herbeiführen des betriebssicheren Zustands des elektrischen Antriebsstrangs kann in Abhängigkeit eines der auf dem Schritt des Prüfens basierenden Prüfergebnisse durchgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Einlesen einer Fahreranforderung an den elektrischen Antriebsstrang zum längsdynamischen Bewegen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Festlegens der Kennlinie in Abhängigkeit der eingelesenen Fahreranforderung durchgeführt werden. Somit kann der Grenzwert für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit der eingelesenen Fahreranforderung festgelegt oder variiert werden. Der Grenzwert für die Abtriebsdrehzahl kann proportional zu der eingelesenen Fahreranforderung festgelegt oder variiert werden. Auch der Schritt des Prüfens kann in Abhängigkeit der eingelesenen Fahreranforderung durchgeführt werden. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Prüfen aufweisen, ob die eingelesene Fahreranforderung einen vorbestimmten Grenzwert für die Fahreranforderung überschreitet. Der Schritt des Ausgebens des Steuersignals kann in Abhängigkeit eines auf dem Schritt des Prüfens basierenden Prüfergebnisses durchgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der Schritt des Festlegens der Kennlinie in Abhängigkeit des eingelesenen Istwerts für die Abtriebsdrehzahl durchgeführt werden. Somit kann der Grenzwert für die Abtriebsdrehzahl auch in Abhängigkeit des eingelesenen Istwerts für die Abtriebsdrehzahl festgelegt oder variiert werden. Der Schritt des Prüfens kann somit in Abhängigkeit des eingelesenen Istwerts für die Abtriebsdrehzahl durchgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Entprellen oder Filtern des eingelesenen Istwerts für die Abtriebsdrehzahl aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann im Schritt des Prüfens geprüft werden, ob der entprellte oder gefilterte Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert überschreitet. Der Schritt des Prüfens kann so noch zuverlässiger durchgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen, ob sich die selbstfahrende Arbeitsmaschine in einem Stillstand befindet, aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Ausgebens des Steuersignals durchgeführt werden, wenn sich die selbstfahrende Arbeitsmaschine in einem Stillstand befindet. Gemäß dieser Ausführungsform kann mindestens ein weiterer Schritt des Verfahrens durchgeführt werden, wenn sich die selbstfahrende Arbeitsmaschine in einem Stillstand befindet. Ein Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann so aus einem Stillstand in einem sicheren Betriebszustand der selbstfahrenden Arbeitsmaschine durchgeführt werden. So kann eine ungewollte Beschleunigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aus dem Stillstand vermieden werden
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Ausgebens des Steuersignals ein Steuersignal zum Abschalten von mindestens einer Antriebskomponente in dem elektrischen Antriebsstrang zum Herbeiführen des betriebssicheren Zustands in Abhängigkeit des auf dem Schritt des Prüfens basierenden Prüfergebnisses ausgegeben werden. Gemäß einer Ausführungsform wird das Steuersignal an den Inverter des elektrischen Antriebsstrangs ausgegeben. Das Steuersignal kann eingerichtet sein, um mindestens eine Komponente des elektrischen Antriebsstrangs über den Inverter momentenfrei zu schalten. Somit kann der betriebssichere Zustand des elektrischen Antriebsstrangs effizient herbeigeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Steuereinrichtung zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl eines elektrischen Antriebsstrangs einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um das Verfahren gemäß dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Die Steuereinrichtung kann entsprechende Einheiten und Schnittstellen aufweisen, welche eingerichtet sind, um die Schritte des Verfahrens durchzuführen.
  • Die Steuereinrichtung weist eine Einheit zum Bestimmen eines Sollwerts für ein Drehmoment des elektrischen Antriebsstrangs auf. Die Steuereinrichtung weist eine Schnittstelle zum Einlesen eines Istwerts für die Abtriebsdrehzahl auf. Die Steuereinheit weist eine Einheit zum Festlegen einer Kennlinie eines Grenzwerts für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des Drehmoments auf. Die Steuereinheit weist eine Einheit zum Prüfen, ob der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet, auf. Die Steuereinrichtung weist zudem eine Schnittstelle zum Ausgeben eines Steuersignals zum Herbeiführen eines betriebssicheren Zustands des elektrischen Antriebsstrangs in Abhängigkeit eines auf dem Prüfen basierenden Prüfergebnisses auf. Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei der Steuereinrichtung um eines der Steuergeräte gemäß dem vorhergehenden Aspekt handeln.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine selbstfahrende Arbeitsmaschine. Bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann es sich um eine der zu den vorhergehenden Aspekten beschriebenen Arbeitsmaschine handeln. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine weist einen elektrischen Antriebsstrang auf. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine weist zudem eine Steuereinrichtung gemäß dem vorhergehenden Aspekt zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsstrangs auf.
  • Ausführungsformen und Merkmale eines Aspekts der vorliegenden Erfindung können entsprechende Ausführungsformen und Merkmale eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ausbilden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch eine selbstfahrende Arbeitsmaschine und eine Steuereinrichtung gemäß einer jeweiligen Ausführungsform der Erfindung.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Durchführen eines Verfahrens zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl eines elektrischen Antriebsstrangs der selbstfahrenden Arbeitsmaschine.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt schematisch eine selbstfahrende Arbeitsmaschine 100. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine 100 weist einen elektrischen Antriebsstrang 10 und eine Steuereinrichtung 20 auf. Die Steuereinrichtung 20 ist eingerichtet, um eine Abtriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsstrangs 10 zu überwachen. Die Steuereinrichtung 20 ist hierfür eingerichtet, die in 2 gezeigten Verfahrensschritte durchzuführen. Die Steuereinrichtung 20 und der elektrische Antriebsstrang 10 sind über jeweilige Schnittstellen miteinander verbunden. Die Steuereinrichtung 20 ist eingerichtet, um die Abtriebsdrehzahl mindestens einer Komponente des elektrischen Antriebsstrangs 10 zu überwachen. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Komponente um eine E-Maschine des elektrischen Antriebsstrangs 10.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Durchführen eines Verfahrens zum Überwachen der Abtriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsstrangs 10 der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 mit der Steuereinrichtung 20. Die Verfahrensschritte sind in einer zeitlichen Abfolge gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gezeigt.
  • In einem ersten Schritt S0 des Verfahrens wird ein Stillstand der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 bestimmt. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die weiteren Schritte des Verfahrens durchgeführt, wenn bestimmt worden ist, dass sich die selbstfahrende Arbeitsmaschine 100 in einem Stillstand befindet. In einem weiteren Schritt S1 des Verfahrens wird eine Fahreranforderung eingelesen. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Fahreranforderung aus einem von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedal eingelesen. In einem weiteren Schritt S2 des Verfahrens wird ein Sollwert für ein Drehmoment des elektrischen Antriebsstrangs 10 bestimmt. Der Sollwert für das Drehmoment wird basierend auf der eingelesenen Fahreranforderung bestimmt.
  • In einem weiteren Schritt S3 des Verfahrens wird ein auf der Abtriebsdrehzahl basierender Istwert aus dem elektrischen Antriebsstrang 10 eingelesen. In einem Unterschritt S3a wird ein Istwert für die Abtriebsdrehzahl eingelesen. In einem weiteren Unterschritt S3b wird ein Istwert einer Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 eingelesen. In einem weiteren optionalen Unterschritt S3c wird eine Fahreranforderung zum längsdynamischen Bewegen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 eingelesen. In einem weiteren Schritt S4 des Verfahrens wird ein von der Abtriebsdrehzahl abhängiger Istwert ermittelt. In einem Unterschritt S4a wird ein Istwert eines Abtriebsdrehzahlgradienten der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 ermittelt. In einem weiteren Unterschritt S4b wird ein Istwert eines Längsrucks der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 ermittelt. Die Unterschritte S4a, S4b des Ermittelns basieren auf mindestens einem in dem Schritt eingelesenen Istwert.
  • In einem weiteren Schritt S5 des Verfahrens wird eine Kennlinie eines Grenzwerts für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment festgelegt. Im Schritt des Festlegens der Kennlinie wird gemäß einer jeweiligen Ausführungsform ein Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten und ein Grenzwert für den Längsruck der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 festgelegt.
  • In einem weiteren Schritt S6 des Verfahrens wird geprüft, ob der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet. Liegt als ein Prüfergebnis P des Schritts des Prüfens vor, dass der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert überschreitet, wird in einem weiteren Schritt S7 des Verfahrens ein Ausgeben eines Steuersignals durchgeführt. Das Ausgeben des Steuersignals wird zum Herbeiführen eines betriebssicheren Zustands des elektrischen Antriebsstrangs 10 durchgeführt. Gemäß einer Ausführungsform wird mindestens eine Komponente des elektrischen Antriebsstrangs 10 abgeschaltet, um den betriebssicheren Zustand herbeizuführen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    elektrischer Antriebsstrang
    20
    Steuereinrichtung
    100
    selbstfahrende Arbeitsmaschine
    P
    Prüfergebnis
    S0
    Bestimmen eines Stillstand
    S1
    Einlesen einer Fahreranforderung
    S2
    Bestimmen eines Sollwerts
    S3
    Einlesen eines Istwerts
    S3a
    Einlesen eines Istwerts einer Abtriebsdrehzahl
    S3b
    Einlesen eines Istwerts einer Längsneigung
    S3c
    Einlesen einer Fahreranforderung
    S4
    Ermitteln Istwert
    S4a
    Ermitteln eines Istwerts eines Abtriebsdrehzahlgradienten
    S4b
    Ermitteln eines Istwerts eines Längsrucks
    S5
    Festlegen einer Kennlinie
    S6
    Prüfen eines Istwerts einer Abtriebsdrehzahl
    S7
    Ausgeben eines Steuersignal

Claims (12)

  1. Verfahren zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl eines elektrischen Antriebsstrangs (10) einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), gekennzeichnet durch die Schritte: Bestimmen (S2) eines Sollwerts für ein Drehmoment des elektrischen Antriebsstrangs (10), Einlesen (S3a) eines Istwerts für die Abtriebsdrehzahl, Festlegen (S5) einer Kennlinie eines Grenzwerts für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des Drehmoments, Prüfen (S6), ob der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet, und Ausgeben (S7) eines Steuersignals zum Herbeiführen eines betriebssicheren Zustands des elektrischen Antriebsstrangs (10) in Abhängigkeit eines auf dem Schritt des Prüfens (S6) basierenden Prüfergebnisses (P).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Einlesens (S1) einer Fahreranforderung an den elektrischen Antriebsstrang (10) zum längsdynamischen Bewegen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), wobei der Schritt des Bestimmens (S2) des Sollwerts für das Drehmoment basierend auf der eingelesenen Fahreranforderung durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Ermittelns (S4a) eines Istwerts eines Abtriebsdrehzahlgradienten der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) basierend auf dem eingelesenen Istwert für die Abtriebsdrehzahl, wobei im Schritt des Festlegens (S5) der Kennlinie ein Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) festgelegt wird, und wobei im Schritt des Prüfens (S6), geprüft wird, ob der ermittelte Istwert des Abtriebsdrehzahlgradienten den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Abtriebsdrehzahlgradienten überschreitet.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Ermittelns (S4b) eines Istwerts eines Längsrucks der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) basierend auf dem eingelesenen Istwert für die Abtriebsdrehzahl, wobei im Schritt des Festlegens (S5) der Kennlinie ein Grenzwert für den Längsruck der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) festgelegt wird, und wobei im Schritt des Prüfens (S6), geprüft wird, ob der ermittelte Istwert des Längsrucks den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert für den Längsruck überschreitet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Einlesens (S3b) eines Istwerts für eine Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), wobei der Schritt des Festlegens (S5) der Kennlinie in Abhängigkeit der Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Einlesens (S3c) einer Fahreranforderung an den elektrischen Antriebsstrang (10) zum längsdynamischen Bewegen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), wobei der Schritt des Festlegens (S5) der Kennlinie in Abhängigkeit der eingelesenen Fahreranforderung durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Festlegens (S5) der Kennlinie in Abhängigkeit des eingelesenen Istwerts für die Abtriebsdrehzahl durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Entprellens des eingelesenen Istwerts für die Abtriebsdrehzahl, wobei im Schritt des Prüfens (S6) geprüft wird, ob der entprellte Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert überschreitet.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Bestimmens (S0), ob sich die selbstfahrende Arbeitsmaschine (100) in einem Stillstand befindet, wobei der Schritt des Ausgebens (S7) des Steuersignals durchgeführt wird, wenn sich die selbstfahrende Arbeitsmaschine (100) in einem Stillstand befindet.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ausgebens (S7) des Steuersignals ein Steuersignal zum Abschalten von mindestens einer Antriebskomponente in dem elektrischen Antriebsstrang (10) zum Herbeiführen des betriebssicheren Zustands in Abhängigkeit des auf dem Schritt des Prüfens (S6) basierenden Prüfergebnisses (P) ausgegeben wird.
  11. Steuereinrichtung (20) zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl eines elektrischen Antriebsstrangs (10) einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) eine Einheit zum Bestimmen eines Sollwerts für ein Drehmoment des elektrischen Antriebsstrangs (10), eine Schnittstelle zum Einlesen eines Istwerts für die Abtriebsdrehzahl, eine Einheit zum Festlegen einer Kennlinie eines Grenzwerts für die Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des Drehmoments, eine Einheit zum Prüfen, ob der eingelesene Istwert für die Abtriebsdrehzahl den in der Kennlinie festgelegten Grenzwert in Abhängigkeit des bestimmten Sollwerts für das Drehmoment überschreitet, und eine Schnittstelle zum Ausgeben eines Steuersignals zum Herbeiführen eines betriebssicheren Zustands des elektrischen Antriebsstrangs (10) in Abhängigkeit eines auf dem Prüfen basierenden Prüfergebnisses, aufweist.
  12. Selbstfahrende Arbeitsmaschine (100), welche einen elektrischen Antriebsstrang (10) und eine Steuereinrichtung (20) nach Anspruch 11 zum Überwachen einer Abtriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsstrangs (10) aufweist.
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