WO2023057510A1 - Method for achieving a safe state upon deactivating a working machine - Google Patents

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WO2023057510A1
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battery
electric motor
safe state
working machine
inverter
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Migen BEBETI
Jan DÖRING
Raphael Zohner
Rico Glöckner
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the technical field relates to a method for achieving a safe state when switching off a work machine, and a control unit that is set up to carry out such a method. Furthermore, the technical field relates to a working machine with such a control unit.
  • Methods for switching off a working machine are known from the prior art, in which case a clutch of the working machine is forcibly opened.
  • Methods for switching off a battery-operated work machine are also known from the prior art, with an active short circuit being inserted at an inverter of the work machine.
  • the invention relates to a method for achieving a safe state when switching off a working machine.
  • the working machine can be a motor vehicle, such as a passenger car, a construction machine or a truck.
  • the work machine includes a battery, a battery contactor, an electric motor, and a driven axle.
  • the electric motor can be supplied with electrical energy from the battery.
  • the battery is connected to the electric motor via the battery contactor.
  • the battery contactor can be a controllable switch which can switch the electric motor free of voltage from the battery.
  • the battery contactor can be a normally open contactor or a normally closed contactor.
  • the electric motor is set up to drive the axle.
  • the electric motor can be connected to the axle so that it can be coupled so that a mechanical connection between the electric motor and the axle can be separated.
  • the supply of electrical energy from the battery to the electric motor can be interrupted, so that no electrical energy from the battery can be converted into mechanical energy for driving the axle.
  • the shutdown can take place if an error occurs during normal operation of the work machine. For example, the fault can occur between the battery and the electric motor.
  • the switching off can take place automatically, for example controlled by a control unit, and alternatively or additionally the switching off can be controlled by a driver of the work machine. Switching off in the event of an error may be necessary due to safety regulations. If there is a fault in the energy supply between the battery and the electric motor, it may be necessary to switch off the working machine due to legal regulations. As an alternative or in addition, the shutdown can take place in order to minimize the destruction of components of the working machine due to the error.
  • the safe state when switching off the working machine can be described by a voltage state at the electric motor and alternatively or additionally by a state of the mechanical connection between the electric motor and the driven axle.
  • the safe state can be reached when a voltage at the electric motor is below a specific value.
  • the safe state can be reached when the axle is stationary and can no longer be driven by the electric motor, in particular when the mechanical connection between the electric motor and the driven axle is interrupted.
  • the method has a step of checking whether a braking torque can be safely transmitted from the axle to a driving surface.
  • the driving surface can be a road or a field.
  • information can be captured by the driver via a user interface that the braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface due to a state of the working machine.
  • the user interface can be a touch display of the work machine, for example.
  • the state can, for example, describe a state of an implement of the work machine, such as a shovel.
  • the braking torque cannot be safely transmitted, and if the shovel is in a low position of the construction machine, the braking torque can be safely transmitted to the driving surface.
  • the driver can enter this status via the touch display.
  • the method also has a step of braking the work machine via the electric motor by charging the battery until the safe state is reached.
  • the step of braking the working machine takes place if the braking torque can be safely transmitted.
  • the braking torque can be safely transmitted if the state of the working machine is always a controllable state during braking, ie the working machine remains controllable by the driver. If, for example, the shovel is in the high position, an uncontrollable state of the working machine can be reached with a high braking torque due to the relatively high overall center of gravity of the working machine and the driver can lose control of the working machine.
  • Battery charging can be uncontrolled battery charging.
  • the uncontrolled charging can be an uncontrolled charging of the battery.
  • the uncontrolled loading can be dependent on a kinetic energy of the work machine at the time of loading.
  • the battery contactor is opened in order to reach the safe state.
  • the electric motor can be disconnected from the battery.
  • Disconnecting the battery from the electric motor by opening the battery contactor may include disconnecting a galvanic connection between the battery and the electric motor. The disconnection can result in the electric motor no longer being able to be supplied with electrical energy from the battery. Disconnecting the connection between the battery and the electric motor can result in the working machine not being able to be braked via the electric motor by charging the battery.
  • the step of opening the battery contactor can take place directly after the step of checking whether a braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface.
  • the opening of the battery contactor may occur during the work machine braking step and prior to reaching the safe state by charging the battery.
  • one or more steps of checking whether the braking torque can be reliably transmitted from the axle to the driving surface can also take place.
  • the step of checking whether the braking torque can be reliably transmitted can take place periodically during the braking step.
  • the step of opening the battery contactor can take place.
  • the step of opening the battery contactor can be performed by applying a control voltage to the battery contactor.
  • the step of opening the battery contactor can take place by enabling a control voltage of the battery contactor.
  • a method is thus advantageously shown, whereby a safe state can be achieved when the working machine is switched off, without having to open a mechanical connection between the electric motor and the driven axle under load, i.e. when braking the working machine via the electric motor and via the axle .
  • This can protect components of the working machine, such as the mechanical connection between the electric motor and the axle, from component destruction when the working machine is switched off.
  • the braking torque can be and remains transferrable to the driving surface while it is switched off. If the braking torque cannot be transmitted or can no longer be transmitted safely, the battery contactor is opened, the uncontrolled charging and thus the strong braking by the electric motor is stopped and the working machine is kept in a controllable state during the process.
  • the driver of the work machine can maneuver it while it is being switched off until it reaches a safe state.
  • the method prevents the battery contactor from always being opened in order to achieve the safe state when the working machine is switched off. This can mean that opening the battery contactor less frequently when it is live can protect it from excessive stress or destruction.
  • a method is thus shown which ensures the safe state can be achieved when switching off in such a way that the working machine always remains in a controllable state during the process and at the same time the components of the working machine can be protected against destruction in the best possible way.
  • the step of checking whether the braking torque can be safely transmitted can depend on at least one of the speed of the working machine relative to the driving surface, the inclination of the working machine relative to the direction of the weight force, information from a slip sensor and information regarding the weather . For example, when the speed of the working machine is low compared to the driving surface, the braking torque can be reliably transmitted, and when the speed of the working machine is increased, the braking torque cannot be reliably transmittable. If the working machine inclines slightly relative to its weight, for example on a flat incline or hill, the braking torque can be safely transmitted.
  • Information from a slip sensor can include information from a driving stability control device, for example a control device for controlling an ABS and alternatively or additionally ESP functionality.
  • the slip sensor can, for example, have information regarding a current slip between the driven wheels and the driving surface.
  • Information regarding the weather can be obtained from a windshield wiper sensor, for example.
  • the wiper sensor may include information related to precipitation, such as rain or snow.
  • a coefficient of friction between the driven wheels and the road surface in wet weather can be smaller than a coefficient of friction in dry weather.
  • the braking torque cannot be reliably transmitted, whereas in the case of larger coefficients of friction, the braking torque can be reliably transmitted.
  • a method can thus be shown in which the step of checking whether the braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface is automated and can be carried out alternatively or additionally depending on external influences.
  • the driver's workload when handling the working machine can be reduced by automatically checking whether the braking torque can be safely transmitted.
  • the method can be used to react to external influences on the work machine, which can have an impact on the braking torque to be transmitted. As a result, the method can further contribute to the work machine remaining in a controllable state while it is being switched off.
  • the safe state can be reached independently of the step of braking the working machine via the electric motor by charging the battery.
  • the safe state can be reached depending on the previous braking of the work machine via the electric motor by charging the battery if the battery contactor is opened during braking. Reaching the safe state after opening the battery contactor can be done immediately after opening the battery contactor. Alternatively, one or more additional steps after opening the battery contactor may be necessary to reach the safe state. By opening the battery contactor, the battery can be protected from excessive back EMF on the electric motor.
  • a method can thus be shown, as a result of which it is possible to react to a situation in which the braking torque cannot be reliably transmitted to the driving surface.
  • the working machine can thus always remain in a controllable state during the process, and at the same time the safe state can then be reached independently of further braking of the working machine. This can be advantageous if the braking torque cannot be safely transmitted.
  • the battery can be protected from excessive back EMF by opening the battery contactor, and component destruction of the working machine can be prevented.
  • a step of opening a clutch in the step of reaching the safe state, can take place, wherein the clutch can be part of a transmission connecting the electric motor and the axle.
  • the gearbox can form the mechanical connection between the electric motor and the axle. It may be necessary to open the clutch in order to ensure that the driven machine is in a safe state. For example, according to legal regulations, the axle must be free of a drive, which can be achieved by opening the clutch.
  • the method can thus be used until the working machine reaches the safe state and can be independent of other methods that may be necessary if the clutch has to be open for the safe state.
  • the work machine may include an inverter, and the inverter may connect the battery contactor to the electric motor.
  • the inverter can galvanically connect the battery contactor to the electric motor, so that electrical energy can be transmitted from the battery to the electric motor via the battery contactor and the inverter.
  • the inverter can be set up to convert DC voltage from the battery into AC voltage for the electric motor.
  • the inverter can be set up to convert AC voltage from the electric motor into DC voltage for the battery during a recuperation process.
  • the step of braking until reaching the safe state by charging the battery can be done until the back EMF at the inverter is less than a battery voltage.
  • the battery voltage can depend on the installed battery.
  • the battery voltage of the method may be replaceable with a new battery voltage and the braking step may be dependent on the new battery voltage.
  • the battery can be charged until the back EMF is less than a battery voltage. As soon as the back-EMF is lower than the battery voltage, the charging of the battery and thus the braking of the working machine via the electric motor can be terminated by the charging.
  • a method can thus be shown with which the back EMF can be used by charging the battery and recuperation while the work machine remains in the controllable state.
  • the back-EMF on the inverter is lower than the battery voltage when the safe state is reached, and there is therefore no back-EMF for a longer period of time, which is greater than the battery voltage, is applied to the battery and could damage the battery as a result.
  • the back-EMF may be necessary for the back-EMF to be lower than the battery voltage when the drive machine is in a safe state, in order to prevent unexpected behavior of the drive machine, for example heavy braking, in the safe state.
  • a step of checking whether the back-EMF exceeds a first inverter limit value can take place.
  • the first inverter limit value can depend on the installed inverter. If the back EMF exceeds the first inverter limit, a step of inserting an active short circuit at the inverter may occur. By creating the active short circuit on the inverter, the inverter can be protected by reducing the back EMF present on the inverter. If the back EMF does not exceed the first inverter limit and alternatively or additionally is equal to the first inverter limit, the step of reaching the safe state can occur immediately after the step of checking whether the back EMF exceeds the first inverter limit.
  • a method can thus be shown with which the inverter can be protected against too high a back EMF and at the same time an active short circuit should only be applied if the back EMF exceeds the first inverter limit value. Slight braking of the electric motor due to the active short circuit can only be provided for cases in which the back EMF exceeds the first inverter limit value and damage to the inverter would be a concern.
  • the step of inserting the active short circuit can be carried out until the back EMF falls below a second inverter limit value.
  • the second inverter limit value can depend on the installed inverter.
  • the second inverter limit may be equal to the first inverter limit, or alternatively may be smaller or larger than the first inverter limit.
  • the second inverter limit value can be selected in such a way that no damage can occur to the inverter when the back EMF is low and permanently present at the inverter. If the back EMF falls below the second inverter limit value, the active short circuit can be interrupted in a disengagement step. After the step of laying out the active short circuit, the step of achieving the safe state can take place.
  • a method can thus be shown, whereby both the inverter can be protected from excessively high back-EMF and slight braking by engaging the AKS via the electric motor can be reduced to a minimum.
  • a dependency of the controllable state of the prime mover during light braking by engaging the ACS on the transferability of the braking torque during engagement can be minimized.
  • the working machine can thus remain in the controllable state even while the active short circuit is being applied.
  • the opening of the clutch can take place in the step of opening the battery contactor. If the clutch is opened in the step of opening the battery contactor before the step of inserting the active short circuit, only the accelerated mass of rotating parts of the electric motor can be braked, but not the work machine via the driven axle.
  • the step of opening the clutch may be dependent on the step of checking if the back EMF exceeds the first inverter limit. For example, the step of opening the clutch can only take place if it has been determined in the checking step that the back EMF does not exceed the first inverter limit value.
  • a method can thus be shown in which a safe state of the mechanical connection between the electric motor and the driven axle can be achieved as soon as possible during the method by opening the clutch.
  • the step of opening the clutch is dependent on the step of checking whether the back EMF exceeds the first inverter limit value, it can be ensured that by preventing the opening of the clutch and inserting the active short circuit, the back EMF is easily Braking the electric motor and thereby braking the work machine can be reduced via the closed clutch and the axle below the second limit value.
  • the method may further include a step of checking whether the back EMF is greater than the battery voltage. If the back EMF is greater than the battery voltage, the step of checking whether the braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface can take place. If in the step of checking whether the back EMF is greater than the battery voltage, it is determined that the back EMF is less than and alternatively or additionally equal to the battery voltage, the step of achieving the safe state of the work machine can be performed immediately after the step of Checking done.
  • a method can thus be shown in which the safe state can be reached immediately if the back EMF does not exceed the battery voltage and thus neither uncontrolled charging nor inability to maneuver the drive machine due to uncontrolled braking would be expected and at the same time the battery is not closed high back-EMF must be protected.
  • the method can also have a step of checking whether the battery contactor should remain closed when the state of the inverter changes from normal operation to a fault. If the battery contactor is to remain closed in the event of a fault, the step of checking whether the back EMF is greater than the battery voltage can take place. If the battery contactor is to be opened in the event of an error, the step of opening the battery contactor can take place. For example, the battery contactor should be opened in the event of an error if the battery has become too hot.
  • a method can thus be shown, it being possible to determine in an early step of the method whether the battery contactor has to be opened to protect the battery.
  • a possible braking by charging the battery can at a battery that is too hot does not occur and can therefore be ruled out at an early stage of the process.
  • a further aspect of the invention relates to a control unit which is set up to carry out the method according to an embodiment of the previous aspect of the invention.
  • Another aspect of the invention relates to the working machine, which has the battery, the battery contactor, the electric motor, the driven axle and the controller according to the previous aspect of the invention. Furthermore, the work machine can have the inverter and, alternatively or additionally, the transmission with the clutch.
  • FIG. 1 schematically shows steps of a method for achieving a safe state when switching off a work machine according to one specific embodiment.
  • FIG. 2 schematically shows components of a working machine for carrying out a method for achieving a safe state when switching off the working machine according to one embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows steps of a method for achieving a safe state when switching off a work machine 16 in FIG. 2 according to an embodiment.
  • the method has a step of checking SO whether a battery contactor 4 in FIG. 2 should remain closed when the state of an inverter 6 in FIG. 2 changes from normal operation to a fault.
  • the inverter 6 and the battery contactor 4 are components of a working machine 16 shown schematically and partially in FIG. If the battery contactor 4 in the Should remain closed in the event of an error, a step of checking S1 takes place as to whether a back-EMF is greater than a battery voltage. If the battery contactor 4 is to be opened in the event of a fault in the checking step SO, a step of opening S4 of the battery contactor 4 takes place. Opening S4 of the battery contactor 4 separates a battery 2 from an electric motor 8 .
  • a checking step S2 follows as to whether the braking torque can be safely transmitted from an axle 12 to a driving surface.
  • the axle 12 is a driven axle 12 of the working machine 16.
  • the driven axle 12 is mechanically connected to the electric motor 8. If it is determined in the checking step S1 that the back EMF is less than or equal to the battery voltage, a step of achieving a safe state of the work machine S7 takes place.
  • a step of braking S3 of the working machine 16 via the electric motor 8 by charging the battery 2 takes place. If it is determined in the checking step S2 that the braking torque cannot be safely transmitted, the step of opening S4 of the battery contactor 4 takes place. Due to the interrupted connection between the battery 2 and the electric motor 8, heavy braking S3 of the work machine 16 by charging the battery 2 is no longer possible.
  • the step of braking S3 takes place until the safe state is reached S7.
  • a step of checking whether the braking torque can still be reliably transmitted from the axle 12 to the driving surface takes place at periodic intervals. If the braking torque can no longer be safely transmitted during braking S3, the step of opening S4 of the battery contactor 4 takes place.
  • the step of braking S3 helps to reduce the back EMF is degraded and the electrical energy is stored in the battery 2, converted into chemical energy.
  • a step of checking S4.1 takes place as to whether the back EMF exceeds a first inverter limit value. If the back EMF exceeds the first inverter limit value, a step of inserting S5 an active short circuit at the inverter 6 takes place Step of opening S4.2 a clutch 10.1.
  • the clutch 10.1 is part of a transmission 10 connecting the electric motor 8 and the driven axle 12. If it is determined in the checking step S4.1 that the back-EMF does not exceed the first inverter limit value, the opening step S4.2 follows of the clutch 10.1 directly the step of reaching S7 the safe state of the working machine 16.
  • the step of inserting S5 the active short circuit at the inverter 6 continues until the back EMF falls below a second inverter limit value.
  • the second inverter limit is lower than the first inverter limit.
  • step S7 of reaching the safe state a step of opening S7.1 of the clutch 10.1 takes place, if this has not already happened in step S4.2 of opening.
  • the safe state is reached when the clutch 10.1 is open, ie a mechanical connection between the electric motor 8 and the driven axle 12 is interrupted and the working machine 16 can therefore no longer be moved by the electric motor 8. Furthermore, the safe state is achieved in that component destruction to be feared by an excessively high back-EMF on the inverter 6 and on the battery 2 is prevented by ensuring that the back EMF does not exceed the battery voltage or inverter limits for too long. This is done while maintaining a controllable state of work machine 16 throughout the process of reaching the safe state when shutting down work machine 16.
  • step 51 Check if a back EMF is greater than a battery voltage
  • step 54.1 Checking whether the back EMF exceeds a first inverter limit

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Abstract

The invention relates to a method for achieving (S7) a safe state upon deactivating a working machine (16). The working machine (16) has a battery (2), a battery protection device (4), an electric motor (8), and a driven axle (12), wherein the electric motor (8) can be supplied with electric energy of the battery (2), and the battery (2) is connected to the electric motor (8) via the battery protection device (4), said electric motor (8) being designed to drive the axle (12). The method has the steps of: checking (S2) whether a braking torque can be reliably transmitted from the axle (12) to an underlying driving surface; if the braking torque can be reliably transmitted, braking (S3) the working machine (16) via the electric motor (8) by charging the battery (2) until the safe state is achieved (S7); and if the braking torque cannot be reliably transmitted until the safe state is achieved (S7), opening (S4) the battery protection device (4) in order to achieve (S7) the safe state. The invention additionally relates to a controller (14) which is designed to carry out the method for achieving (S7) the safe state and to a working machine (16) comprising such a controller (14).

Description

Verfahren zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine Procedure for achieving a safe state when shutting down a working machine
Technisches Gebiet technical field
Das technische Gebiet betrifft ein Verfahren zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine, sowie ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen. Ferner betrifft das technische Gebiet eine Arbeitsmaschine mit einem solchen Steuergerät. The technical field relates to a method for achieving a safe state when switching off a work machine, and a control unit that is set up to carry out such a method. Furthermore, the technical field relates to a working machine with such a control unit.
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Abschalten einer Arbeitsmaschine bekannt, wobei eine Kupplung der Arbeitsmaschine zwangsweise geöffnet wird. Aus dem Stand der Technik sind ferner Verfahren zum Abschalten einer batteriebetriebenen Arbeitsmaschine bekannt, wobei an einem Inverter der Arbeitsmaschine ein aktiver Kurzschluss eingelegt wird. Methods for switching off a working machine are known from the prior art, in which case a clutch of the working machine is forcibly opened. Methods for switching off a battery-operated work machine are also known from the prior art, with an active short circuit being inserted at an inverter of the work machine.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine kann ein Kraftfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen, eine Baumaschine oder ein Lastkraftwagen sein. Die Arbeitsmaschine weist eine Batterie, einen Batterieschütz, einen Elektromotor und eine angetriebene Achse auf. The invention relates to a method for achieving a safe state when switching off a working machine. The working machine can be a motor vehicle, such as a passenger car, a construction machine or a truck. The work machine includes a battery, a battery contactor, an electric motor, and a driven axle.
Der Elektromotor ist mit elektrischer Energie der Batterie versorgbar. Die Batterie ist über den Batterieschütz mit dem Elektromotor verbunden. Der Batterieschütz kann ein steuerbarer Schalter sein, welcher den Elektromotor von der Batterie spannungsfrei schalten kann. Der Batterieschütz kann ein Schließschütz oder ein Öffnerschütz sein. Der Elektromotor ist eingerichtet, die Achse anzutreiben. Der Elektromotor kann mit der Achse koppelbar verbunden sein, so dass eine mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Achse trennbar sein kann. Beim Abschalten der Arbeitsmaschine kann die Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie von der Batterie unterbrochen werden, so dass keine elektrische Energie der Batterie in mechanische Energie zum Antreiben der Achse umwandelbar ist. Das Abschalten kann erfolgen, wenn während eines Normalbetriebs der Arbeitsmaschine ein Fehler auftritt. Der Fehler kann beispielsweise zwischen der Batterie und dem Elektromotor auftreten. Das Abschalten kann automatisch erfolgen, beispielsweise gesteuert durch ein Steuergerät, und alternativ oder zusätzlich kann das Abschalten durch einen Fahrer der Arbeitsmaschine gesteuert werden. Das Abschalten im Fehlerfall kann aufgrund von Sicherheitsbestimmungen notwendig sein. So kann bei einem Fehler in der Energieversorgung zwischen Batterie und Elektromotor aufgrund gesetzlicher Bestimmungen das Abschalten der Arbeitsmaschine notwendig sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Abschalten erfolgen, um Zerstörung von Komponenten der Arbeitsmaschine aufgrund des Fehlerfalls zu minimieren. The electric motor can be supplied with electrical energy from the battery. The battery is connected to the electric motor via the battery contactor. The battery contactor can be a controllable switch which can switch the electric motor free of voltage from the battery. The battery contactor can be a normally open contactor or a normally closed contactor. The electric motor is set up to drive the axle. The electric motor can be connected to the axle so that it can be coupled so that a mechanical connection between the electric motor and the axle can be separated. When the working machine is switched off, the supply of electrical energy from the battery to the electric motor can be interrupted, so that no electrical energy from the battery can be converted into mechanical energy for driving the axle. The shutdown can take place if an error occurs during normal operation of the work machine. For example, the fault can occur between the battery and the electric motor. The switching off can take place automatically, for example controlled by a control unit, and alternatively or additionally the switching off can be controlled by a driver of the work machine. Switching off in the event of an error may be necessary due to safety regulations. If there is a fault in the energy supply between the battery and the electric motor, it may be necessary to switch off the working machine due to legal regulations. As an alternative or in addition, the shutdown can take place in order to minimize the destruction of components of the working machine due to the error.
Der sichere Zustand beim Abschalten der Arbeitsmaschine kann durch einen Spannungszustand am Elektromotor und alternativ oder zusätzlich durch einen Zustand der mechanischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse beschrieben werden. So kann der sichere Zustand beispielsweise erreicht sein, wenn eine Spannung am Elektromotor unterhalb eines spezifischen Wertes ist. Alternativ oder zusätzlich kann der sichere Zustand erreicht sein, wenn die Achse stillsteht und nicht mehr durch den Elektromotor antreibbar ist, insbesondere wenn die mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse unterbrochen ist. The safe state when switching off the working machine can be described by a voltage state at the electric motor and alternatively or additionally by a state of the mechanical connection between the electric motor and the driven axle. For example, the safe state can be reached when a voltage at the electric motor is below a specific value. Alternatively or additionally, the safe state can be reached when the axle is stationary and can no longer be driven by the electric motor, in particular when the mechanical connection between the electric motor and the driven axle is interrupted.
Das Verfahren weist einen Schritt eines Prüfens, ob ein Bremsmoment sicher von der Achse auf einen Fahruntergrund übertragbar ist, auf. Der Fahruntergrund kann eine Straße oder ein Feld sein. Beispielsweise kann für den Schritt des Prüfens Information vom Fahrer über eine Benutzerschnittstelle erfassbar sein, dass aufgrund eines Zustands der Arbeitsmaschine das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist. Die Benutzerschnittstelle kann etwa ein Touchdisplay der Arbeitsmaschine sein. Der Zustand kann beispielsweise einen Zustand eines Arbeitsgeräts der Arbeitsmaschine, wie einer Schaufel, beschreiben. So kann, wenn beispielsweise die Schaufel in einer angehobenen Position der Arbeitsmaschine, hier einer Baumaschine, ist, das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein, und wenn die Schaufel in einer tiefen Position der Baumaschine ist, kann das Bremsmoment sicher auf den Fahruntergrund übertragbar sein. Der Fahrer kann diesen Zustand über das Touchdisplay eingeben. The method has a step of checking whether a braking torque can be safely transmitted from the axle to a driving surface. The driving surface can be a road or a field. For example, for the checking step, information can be captured by the driver via a user interface that the braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface due to a state of the working machine. The user interface can be a touch display of the work machine, for example. The state can, for example, describe a state of an implement of the work machine, such as a shovel. For example, if the shovel is in a raised position of the work machine, here a construction machine, the braking torque cannot be safely transmitted, and if the shovel is in a low position of the construction machine, the braking torque can be safely transmitted to the driving surface. The driver can enter this status via the touch display.
Das Verfahren weist ferner einen Schritt eines Bremsens der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie bis zum Erreichen des sicheren Zustands auf. Der Schritt des Bremsens der Arbeitsmaschine erfolgt, falls das Bremsmoment sicher übertragbar ist. Beispielsweise kann das Bremsmoment sicher übertragbar sein, wenn der Zustand der Arbeitsmaschine während des Bremsens stets ein kontrollierbarer Zustand ist, das heißt dass die Arbeitsmaschine durch den Fahrer kontrollierbar bleibt. Wenn beispielsweise die Schaufel in der hohen Position ist, kann bei einem hohen Bremsmoment durch den relativ hohen Gesamtschwerpunkt der Arbeitsmaschine ein unkontrollierbarer Zustand der Arbeitsmaschine erreicht werden und der Fahrer kann die Kontrolle über die Arbeitsmaschine verlieren. Beim Bremsen der Arbeitsmaschine mit der Schaufel in der tieferen Position und einem tiefer gelegenen Gesamtschwerpunkt der Arbeitsmaschine kann bei gleichem Bremsmoment die Arbeitsmaschine im kontrollierbareren Zustand bleiben und damit kann die Arbeitsmaschine für den Fahrer kontrollierbar bleiben. Das Laden der Batterie kann ein unkontrolliertes Laden der Batterie sein. Das unkontrollierte Laden kann ein nicht gesteuertes Laden der Batterie sein. Das unkontrollierte Laden kann abhängig von einer kinetischen Energie der Arbeitsmaschine zum Zeitpunkt des Ladens sein. The method also has a step of braking the work machine via the electric motor by charging the battery until the safe state is reached. The step of braking the working machine takes place if the braking torque can be safely transmitted. For example, the braking torque can be safely transmitted if the state of the working machine is always a controllable state during braking, ie the working machine remains controllable by the driver. If, for example, the shovel is in the high position, an uncontrollable state of the working machine can be reached with a high braking torque due to the relatively high overall center of gravity of the working machine and the driver can lose control of the working machine. When braking the working machine with the shovel in the lower position and a lower overall center of gravity of the working machine, the working machine can remain in the more controllable state with the same braking torque and the working machine can therefore remain controllable for the driver. Battery charging can be uncontrolled battery charging. The uncontrolled charging can be an uncontrolled charging of the battery. The uncontrolled loading can be dependent on a kinetic energy of the work machine at the time of loading.
Falls das Bremsmoment bis zum Erreichen des sicheren Zustands nicht sicher übertragbar ist, erfolgt zum Erreichen des sicheren Zustands ein Schritt eines Öffnens des Batterieschützes. Im Schritt des Öffnens des Batterieschützes kann der Elektromotor von der Batterie getrennt werden. Das Trennen der Batterie von dem Elektromotor durch Öffnen des Batterieschützes kann ein Trennen einer galvanischen Verbindung zwischen der Batterie und dem Elektromotor umfassen. Das Trennen kann zur Folge haben, dass der Elektromotor nicht mehr mit elektrischer Energie der Batterie versorgbar ist. Das Trennen der Verbindung zwischen Batterie und Elektromotor kann zur Folge haben, dass kein Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie erfolgen kann. Der Schritt des Öffnens des Batterieschützes kann direkt nach dem Schritt des Prüfens, ob ein Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Öffnen des Batterieschützes während des Schritts des Bremsens der Arbeitsmaschine und vor dem Erreichen des sicheren Zustands durch Laden der Batterie erfolgen. Dazu kann während des Schritts des Bremsens weiterhin ein oder mehrere Schritte des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgen. Beispielsweise kann der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher übertragbar ist, periodisch während des Schritts des Bremsens erfolgen. Sobald in einem Schritt des Prüfens bestimmt wird, dass das Bremsmoment bis zum Erreichen des sicheren Zustands nicht sicher übertragbar ist, kann der Schritt des Öffnens des Batterieschützes erfolgen. Der Schritt des Öffnens des Batterieschützes kann durch Anlegen einer Steuerspannung an den Batterieschütz erfolgen. Alternativ kann der Schritt des Öffnens des Batterieschützes durch Freischalten einer Steuerspannung des Batterieschützes erfolgen. If the braking torque cannot be safely transmitted before the safe state is reached, the battery contactor is opened in order to reach the safe state. In the step of opening the battery contactor, the electric motor can be disconnected from the battery. Disconnecting the battery from the electric motor by opening the battery contactor may include disconnecting a galvanic connection between the battery and the electric motor. The disconnection can result in the electric motor no longer being able to be supplied with electrical energy from the battery. Disconnecting the connection between the battery and the electric motor can result in the working machine not being able to be braked via the electric motor by charging the battery. The step of opening the battery contactor can take place directly after the step of checking whether a braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface. Alternatively or additionally, the opening of the battery contactor may occur during the work machine braking step and prior to reaching the safe state by charging the battery. For this purpose, during the braking step, one or more steps of checking whether the braking torque can be reliably transmitted from the axle to the driving surface can also take place. For example, the step of checking whether the braking torque can be reliably transmitted can take place periodically during the braking step. As soon as it is determined in a checking step that the braking torque cannot be safely transmitted until the safe state is reached, the step of opening the battery contactor can take place. The step of opening the battery contactor can be performed by applying a control voltage to the battery contactor. Alternatively, the step of opening the battery contactor can take place by enabling a control voltage of the battery contactor.
Vorteilhafterweise ist somit ein Verfahren gezeigt, wodurch beim Abschalten der Arbeitsmaschine ein sicherer Zustand erreicht werden kann, ohne eine mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse unter Last, das heißt beim Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor und über die Achse, öffnen zu müssen. Dies kann Komponenten der Arbeitsmaschine, wie die mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Achse, vor Komponentenzerstörung beim Abschalten der Arbeitsmaschine schützen. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass das Bremsmoment während des Abschaltens sicher auf den Fahruntergrund übertragbar ist und übertragbar bleibt. So wird, falls das Bremsmoment nicht oder nicht mehr sicher übertragbar ist, der Batterieschütz geöffnet, das unkontrollierte Laden und damit das starke Bremsen durch den Elektromotor wird gestoppt und die Arbeitsmaschine wird in einem kontrollierbaren Zustand während des Verfahrens behalten. So kann der Fahrer der Arbeitsmaschine diese während des Abschaltens bis zum Erreichen des sicheren Zustands manövrieren. Gleichzeitig wird durch das Verfahren verhindert, dass zum Erreichen des sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine der Batterieschütz immer geöffnet wird. Dies kann dazu führen, dass durch selteneres Öffnen des Batterieschützes unter Spannung dieser vor zu starker Beanspruchung oder Zerstörung geschützt werden kann. Somit ist ein Verfahren gezeigt, welches den sicheren Zustand beim Abschalten derart erreichen kann, dass die Arbeitsmaschine stets während des Verfahrens in einem kontrollierbaren Zustand bleibt und gleichzeitig die Komponenten der Arbeitsmaschine bestmöglich vor Zerstörung geschützt werden können. A method is thus advantageously shown, whereby a safe state can be achieved when the working machine is switched off, without having to open a mechanical connection between the electric motor and the driven axle under load, i.e. when braking the working machine via the electric motor and via the axle . This can protect components of the working machine, such as the mechanical connection between the electric motor and the axle, from component destruction when the working machine is switched off. At the same time, it can be ensured that the braking torque can be and remains transferrable to the driving surface while it is switched off. If the braking torque cannot be transmitted or can no longer be transmitted safely, the battery contactor is opened, the uncontrolled charging and thus the strong braking by the electric motor is stopped and the working machine is kept in a controllable state during the process. In this way, the driver of the work machine can maneuver it while it is being switched off until it reaches a safe state. At the same time, the method prevents the battery contactor from always being opened in order to achieve the safe state when the working machine is switched off. This can mean that opening the battery contactor less frequently when it is live can protect it from excessive stress or destruction. A method is thus shown which ensures the safe state can be achieved when switching off in such a way that the working machine always remains in a controllable state during the process and at the same time the components of the working machine can be protected against destruction in the best possible way.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher übertragbar ist, von zumindest einem von der Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine gegenüber dem Fahruntergrund, der Neigung der Arbeitsmaschine relativ zur Richtung der Gewichtskraft, Information von einem Schlupfsensor und Information bezüglich der Witterung abhängig sein. Beispielsweise kann bei einer geringen Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine gegenüber dem Fahruntergrund das Bremsmoment sicher übertragbar sein, und bei einer erhöhten Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine kann das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein. Bei einer geringen Neigung der Arbeitsmaschine relativ zur Gewichtskraft, beispielsweise auf einem flachen Anstieg oder Hügel, kann das Bremsmoment sicher übertragbar sein. Bei einer großen Neigung der Arbeitsmaschine relativ zur Richtung der Gewichtskraft, beispielsweise bei einem steilen Hügel oder Anstieg, kann das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein. Das Bremsmoment kann bei einer großen Neigung beispielsweise nicht sicher übertragbar sein, da ein Schlupf von Rädern der angetriebenen Achse zu befürchten wäre. Information von einem Schlupfsensor kann Information von einem Fahrstabilitätssteuergerät, beispielsweise einem Steuergerät zur Steuerung einer ABS- und alternativ oder zusätzlich ESP-Funktionalität, umfassen. Der Schlupfsensor kann beispielsweise Information bezüglich eines gegenwärtigen Schlupfes zwischen den angetriebenen Rädern und dem Fahruntergrund aufweisen. Information bezüglich der Witterung kann beispielsweise von einem Scheibenwischsensor erhalten werden. Der Scheibenwischsensor kann Information zum Niederschlag, wie zum Beispiel Regen oder Schnee, aufweisen. So kann ein Reibungskoeffizient zwischen angetriebenen Rädern und Fahruntergrund bei nasser Witterung kleiner sein als ein Reibungskoeffizient bei trockener Witterung. Bei kleineren Reibungskoeffizienten kann das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein, wohingegen bei größeren Reibungskoeffizienten das Bremsmoment sicher übertragbar sein kann. According to a further embodiment, the step of checking whether the braking torque can be safely transmitted can depend on at least one of the speed of the working machine relative to the driving surface, the inclination of the working machine relative to the direction of the weight force, information from a slip sensor and information regarding the weather . For example, when the speed of the working machine is low compared to the driving surface, the braking torque can be reliably transmitted, and when the speed of the working machine is increased, the braking torque cannot be reliably transmittable. If the working machine inclines slightly relative to its weight, for example on a flat incline or hill, the braking torque can be safely transmitted. If the working machine inclines significantly relative to the direction of the weight force, for example if there is a steep hill or rise, the braking torque cannot be reliably transmitted. In the case of a steep incline, for example, the braking torque cannot be reliably transmitted, since there would be a risk of the wheels on the driven axle slipping. Information from a slip sensor can include information from a driving stability control device, for example a control device for controlling an ABS and alternatively or additionally ESP functionality. The slip sensor can, for example, have information regarding a current slip between the driven wheels and the driving surface. Information regarding the weather can be obtained from a windshield wiper sensor, for example. The wiper sensor may include information related to precipitation, such as rain or snow. Thus, a coefficient of friction between the driven wheels and the road surface in wet weather can be smaller than a coefficient of friction in dry weather. In the case of smaller coefficients of friction, the braking torque cannot be reliably transmitted, whereas in the case of larger coefficients of friction, the braking torque can be reliably transmitted.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, in dem der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, automatisiert und alternativ oder zusätzlich abhängig von externen Einflüssen durchführbar ist. Dadurch kann der Fahrer beim Handhaben der Arbeitsmaschine durch das automatische Prüfen, ob das Bremsmoment sicher übertragbar ist, entlastet werden. Ferner kann auf externe Einflüsse auf die Arbeitsmaschine, welche Auswirkungen auf das zu übertragende Bremsmoment haben können, mittels des Verfahrens reagiert werden. Dadurch kann das Verfahren weiter dazu beitragen, dass die Arbeitsmaschine während des Abschaltens in einem kontrollierbaren Zustand bleibt. Advantageously, a method can thus be shown in which the step of checking whether the braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface is automated and can be carried out alternatively or additionally depending on external influences. As a result, the driver's workload when handling the working machine can be reduced by automatically checking whether the braking torque can be safely transmitted. Furthermore, the method can be used to react to external influences on the work machine, which can have an impact on the braking torque to be transmitted. As a result, the method can further contribute to the work machine remaining in a controllable state while it is being switched off.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann mit dem Schritt des Öffnens des Batterieschützes das Erreichen des sicheren Zustands unabhängig vom Schritt des Bremsens der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Erreichen des sicheren Zustands abhängig vom bisherigen Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie erfolgen, wenn das Öffnen des Batterieschützes während des Bremsens erfolgt. Das Erreichen des sicheren Zustands nach Öffnen des Batterieschützes kann unmittelbar nach dem Öffnen des Batterieschützes erfolgen. Alternativ kann zum Erreichen des sicheren Zustands ein oder mehrere weitere Schritte nach dem Öffnen des Batterieschützes notwendig sein. Durch das Öffnen des Batterieschützes kann die Batterie vor zu hoher Back-EMF am Elektromotor geschützt werden. According to a further embodiment, with the step of opening the battery contactor, the safe state can be reached independently of the step of braking the working machine via the electric motor by charging the battery. Alternatively or additionally, the safe state can be reached depending on the previous braking of the work machine via the electric motor by charging the battery if the battery contactor is opened during braking. Reaching the safe state after opening the battery contactor can be done immediately after opening the battery contactor. Alternatively, one or more additional steps after opening the battery contactor may be necessary to reach the safe state. By opening the battery contactor, the battery can be protected from excessive back EMF on the electric motor.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wodurch auf eine Situation reagiert werden kann, in welcher das Bremsmoment nicht sicher auf den Fahruntergrund übertragbar ist. Somit kann die Arbeitsmaschine stets in einem kontrollierbaren Zustand während des Verfahrens bleiben, und gleichzeitig kann der sichere Zustand dann unabhängig von einem weiteren Bremsen der Arbeitsmaschine erreicht werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Bremsmoment nicht sicher übertragbar ist. Gleichzeitig kann die Batterie vor zu hoher Back-EMF durch Öffnen des Batterieschützes geschützt werden und eine Komponentenzerstörung der Arbeitsmaschine kann verhindert werden. Advantageously, a method can thus be shown, as a result of which it is possible to react to a situation in which the braking torque cannot be reliably transmitted to the driving surface. The working machine can thus always remain in a controllable state during the process, and at the same time the safe state can then be reached independently of further braking of the working machine. This can be advantageous if the braking torque cannot be safely transmitted. At the same time, the battery can be protected from excessive back EMF by opening the battery contactor, and component destruction of the working machine can be prevented.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Erreichens des sicheren Zustands ein Schritt eines Öffnens einer Kupplung erfolgen, wobei die Kupplung Teil eines den Elektromotor und die Achse verbindenden Getriebes sein kann. Das Getriebe kann die mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Achse bilden. Das Öffnen der Kupplung kann notwendig sein, um den sicheren Zustand der Arbeitsmaschine zu erreichen. So hat nach gesetzlichen Vorschriften die Achse beispielsweise antriebsfrei zu sein, was durch das Öffnen der Kupplung erreicht werden kann. According to a further embodiment, in the step of reaching the safe state, a step of opening a clutch can take place, wherein the clutch can be part of a transmission connecting the electric motor and the axle. The gearbox can form the mechanical connection between the electric motor and the axle. It may be necessary to open the clutch in order to ensure that the driven machine is in a safe state. For example, according to legal regulations, the axle must be free of a drive, which can be achieved by opening the clutch.
Vorteilhafterweise kann somit das Verfahren bis zum Erreichen des sicheren Zustands der Arbeitsmaschine verwendet werden und unabhängig von weiteren Verfahren sein, welche notwendig sein können, falls für den sicheren Zustand die Kupplung geöffnet sein muss. Advantageously, the method can thus be used until the working machine reaches the safe state and can be independent of other methods that may be necessary if the clutch has to be open for the safe state.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Arbeitsmaschine einen Inverter aufweisen und der Inverter kann den Batterieschütz mit dem Elektromotor verbinden. Dabei kann der Inverter den Batterieschütz mit dem Elektromotor galvanisch verbinden, so dass elektrische Energie von der Batterie über den Batterieschütz und den Inverter an den Elektromotor übertragbar ist. Der Inverter kann eingerichtet sein, Gleichspannung der Batterie in Wechselspannung für den Elektromotor umzuwandeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Inverter eingerichtet sein, Wechselspannung des Elektromotors bei einem Rekuperationsvorgang in Gleichspannung für die Batterie umzuwandeln. Der Schritt des Bremsens bis zum Erreichen des sicheren Zustands durch Laden der Batterie kann so lange erfolgen, bis die Back-EMF am Inverter geringer als eine Batteriespannung ist. Die Batteriespannung kann dabei abhängig von der verbauten Batterie sein. Beispielsweise kann, falls die Batterie durch eine baulich unterschiedliche Batterie in der Arbeitsmaschine ausgewechselt werden würde, die Batteriespannung des Verfahrens durch eine neue Batteriespannung ersetzbar sein und der Schritt des Bremsens abhängig von der neuen Batteriespannung sein. Das Laden der Batterie kann so lange erfolgen, bis die Back-EMF kleiner als eine Batteriespannung ist. Sobald die Back-EMF kleiner als die Batteriespannung ist, kann das Laden der Batterie und damit das Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch das Laden beendet sein. According to another embodiment, the work machine may include an inverter, and the inverter may connect the battery contactor to the electric motor. The inverter can galvanically connect the battery contactor to the electric motor, so that electrical energy can be transmitted from the battery to the electric motor via the battery contactor and the inverter. The inverter can be set up to convert DC voltage from the battery into AC voltage for the electric motor. Alternatively or additionally, the inverter can be set up to convert AC voltage from the electric motor into DC voltage for the battery during a recuperation process. The step of braking until reaching the safe state by charging the battery can be done until the back EMF at the inverter is less than a battery voltage. The battery voltage can depend on the installed battery. For example, if the battery were to be replaced with a structurally different battery in the work machine, the battery voltage of the method may be replaceable with a new battery voltage and the braking step may be dependent on the new battery voltage. The battery can be charged until the back EMF is less than a battery voltage. As soon as the back-EMF is lower than the battery voltage, the charging of the battery and thus the braking of the working machine via the electric motor can be terminated by the charging.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, womit die Back-EMF durch Laden der Batterie und Rekuperation genutzt werden kann, während die Arbeitsmaschine in dem kontrollierbaren Zustand bleibt. Gleichzeitig kann dadurch sichergestellt werden, dass die Back-EMF am Inverter beim Erreichen des sicheren Zustands geringer als die Batteriespannung ist und somit nicht für eine längere Zeit eine Back-EMF, welche größer als die Batteriespannung ist, an der Batterie anliegt und dadurch eine Schädigung der Batterie hervorrufen könnte. Ferner kann es aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen notwendig sein, dass im sicheren Zustand der Antriebsmaschine die Back-EMF kleiner als die Batteriespannung ist, um unerwartetes Verhalten der Antriebsmaschine, beispielsweise ein starkes Bremsen, im sicheren Zustand zu verhindern. Advantageously, a method can thus be shown with which the back EMF can be used by charging the battery and recuperation while the work machine remains in the controllable state. At the same time, it can be ensured that the back-EMF on the inverter is lower than the battery voltage when the safe state is reached, and there is therefore no back-EMF for a longer period of time, which is greater than the battery voltage, is applied to the battery and could damage the battery as a result. Furthermore, due to legal regulations, it may be necessary for the back-EMF to be lower than the battery voltage when the drive machine is in a safe state, in order to prevent unexpected behavior of the drive machine, for example heavy braking, in the safe state.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann, falls das Bremsmoment nicht sicher übertragbar ist und der Schritt des Öffnens des Batterieschützes erfolgt, ein Schritt eines Prüfens erfolgen, ob die Back-EMF einen ersten Invertergrenzwert übersteigt. Der erste Invertergrenzwert kann abhängig von dem verbauten Inverter sein. Falls die Back- EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, kann ein Schritt eines Einlegens eines aktiven Kurzschlusses am Inverter erfolgen. Durch Einlegen des aktiven Kurzschlusses am Inverter kann der Inverter geschützt werden, indem die am Inverter anliegende Back-EMF verringert wird. Falls die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt und alternativ oder zusätzlich gleich dem ersten Invertergrenzwert ist, kann nach dem Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, sogleich der Schritt des Erreichens des sicheren Zustands erfolgen. According to a further embodiment, if the braking torque cannot be reliably transmitted and the step of opening the battery contactor takes place, a step of checking whether the back-EMF exceeds a first inverter limit value can take place. The first inverter limit value can depend on the installed inverter. If the back EMF exceeds the first inverter limit, a step of inserting an active short circuit at the inverter may occur. By creating the active short circuit on the inverter, the inverter can be protected by reducing the back EMF present on the inverter. If the back EMF does not exceed the first inverter limit and alternatively or additionally is equal to the first inverter limit, the step of reaching the safe state can occur immediately after the step of checking whether the back EMF exceeds the first inverter limit.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, womit der Inverter vor zu hoher Back-EMF schützbar sein kann und gleichzeitig ein aktiver Kurzschluss nur dann angelegt werden soll, wenn die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt. So kann ein leichtes Bremsen des Elektromotors aufgrund des aktiven Kurzschlusses nur für die Fälle vorgesehen sein, in denen die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt und eine Schädigung des Inverters zu befürchten wäre. Advantageously, a method can thus be shown with which the inverter can be protected against too high a back EMF and at the same time an active short circuit should only be applied if the back EMF exceeds the first inverter limit value. Slight braking of the electric motor due to the active short circuit can only be provided for cases in which the back EMF exceeds the first inverter limit value and damage to the inverter would be a concern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Einlegens des aktiven Kurzschlusses so lange erfolgen, bis die Back-EMF einen zweiten Invertergrenzwert unterschreitet. Der zweite Invertergrenzwert kann abhängig vom verbauten Inverter sein. Der zweite Invertergrenzwert kann gleich dem ersten Invertergrenzwert oder alternativ kleiner oder größer im Vergleich zum ersten Invertergrenzwert sein. Der zweite Invertergrenzwert kann so gewählt sein, dass bei dazu niedriger und dauerhaft anliegender Back-EMF am Inverter kein Schaden am Inverter auftreten kann. Wenn die Back-EMF den zweiten Invertergrenzwert unterschreitet, kann in einem Schritt eines Auslegens der aktive Kurzschluss unterbrochen werden. Nach dem Schritt des Auslegens des aktiven Kurzschlusses kann der Schritt des Erreichens des sicheren Zustands erfolgen. According to a further embodiment, the step of inserting the active short circuit can be carried out until the back EMF falls below a second inverter limit value. The second inverter limit value can depend on the installed inverter. The second inverter limit may be equal to the first inverter limit, or alternatively may be smaller or larger than the first inverter limit. The second inverter limit value can be selected in such a way that no damage can occur to the inverter when the back EMF is low and permanently present at the inverter. If the back EMF falls below the second inverter limit value, the active short circuit can be interrupted in a disengagement step. After the step of laying out the active short circuit, the step of achieving the safe state can take place.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wodurch sowohl der Inverter vor zu hoher Back-EMF geschützt werden kann als auch ein leichtes Bremsen durch Einlegen des AKS über den Elektromotor auf ein Minimum reduzierbar sein kann. Dadurch kann eine Abhängigkeit des kontrollierbaren Zustands der Antriebsmaschine während des leichten Bremsens durch das Einlegen des AKS von der Übertragbarkeit des Bremsmoments während des Einlegens minimiert werden. Somit kann die Arbeitsmaschine in dem kontrollierbaren Zustand auch während dem Einlegen des aktiven Kurzschlusses bleiben. Advantageously, a method can thus be shown, whereby both the inverter can be protected from excessively high back-EMF and slight braking by engaging the AKS via the electric motor can be reduced to a minimum. As a result, a dependency of the controllable state of the prime mover during light braking by engaging the ACS on the transferability of the braking torque during engagement can be minimized. The working machine can thus remain in the controllable state even while the active short circuit is being applied.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Öffnens des Batterieschützes das Öffnen der Kupplung erfolgen. Wenn das Öffnen der Kupplung im Schritt des Öffnens des Batterieschützes vor dem Schritt des Einlegens des aktiven Kurzschlusses erfolgt, so kann lediglich die beschleunigte Masse von rotierenden Teilen des Elektromotors gebremst werden, jedoch nicht die Arbeitsmaschine über die angetriebene Achse. Der Schritt des Öffnens der Kupplung kann abhängig sein von dem Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt. So kann der Schritt des Öffnens der Kupplung beispielsweise lediglich erfolgen, wenn im Schritt des Prüfens festgestellt worden ist, dass die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt. According to a further embodiment, the opening of the clutch can take place in the step of opening the battery contactor. If the clutch is opened in the step of opening the battery contactor before the step of inserting the active short circuit, only the accelerated mass of rotating parts of the electric motor can be braked, but not the work machine via the driven axle. The step of opening the clutch may be dependent on the step of checking if the back EMF exceeds the first inverter limit. For example, the step of opening the clutch can only take place if it has been determined in the checking step that the back EMF does not exceed the first inverter limit value.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, bei welchem ein sicherer Zustand der mechanischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse durch Öffnen der Kupplung baldmöglichst während des Verfahrens erreichbar werden kann. Gleichzeitig kann, falls der Schritt des Öffnens der Kupplung von dem Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, abhängig ist, sichergestellt werden, dass durch Verhindern des Öffnens der Kupplung und Einlegen des aktiven Kurzschlusses die Back-EMF durch leichtes Bremsen des Elektromotors und dadurch Bremsen der Arbeitsmaschine über die geschlossene Kupplung und die Achse unter den zweiten Grenzwert verringert werden kann. So kann, falls ein aktiver Kurzschluss aufgrund zu hoher Back-EMF durch das Verfahren eingelegt wird, durch Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor die Back-EMF schneller verringert werden als ohne Bremsen der Arbeitsmaschine bei offener Kupplung. So kann, falls der aktive Kurzschluss einzulegen ist, der sichere Zustand schneller erreicht werden. Advantageously, a method can thus be shown in which a safe state of the mechanical connection between the electric motor and the driven axle can be achieved as soon as possible during the method by opening the clutch. At the same time, if the step of opening the clutch is dependent on the step of checking whether the back EMF exceeds the first inverter limit value, it can be ensured that by preventing the opening of the clutch and inserting the active short circuit, the back EMF is easily Braking the electric motor and thereby braking the work machine can be reduced via the closed clutch and the axle below the second limit value. So can if one active short-circuit due to excessive back-EMF is inserted by the method, by braking the working machine via the electric motor, the back-EMF can be reduced more quickly than without braking the working machine when the clutch is open. In this way, if the active short circuit has to be inserted, the safe state can be reached more quickly.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt eines Prüfens, ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, aufweisen. Falls die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, kann der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgen. Falls im Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, bestimmt wird, dass die Back-EMF kleiner und alternativ oder zusätzlich gleich der Batteriespannung ist, kann der Schritt des Erreichens des sicheren Zustands der Arbeitsmaschine unmittelbar nach dem Schritt des Prüfens erfolgen. According to another embodiment, the method may further include a step of checking whether the back EMF is greater than the battery voltage. If the back EMF is greater than the battery voltage, the step of checking whether the braking torque can be safely transmitted from the axle to the driving surface can take place. If in the step of checking whether the back EMF is greater than the battery voltage, it is determined that the back EMF is less than and alternatively or additionally equal to the battery voltage, the step of achieving the safe state of the work machine can be performed immediately after the step of Checking done.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wobei der sichere Zustand sofort erreicht werden kann, wenn die Back-EMF die Batteriespannung nicht übersteigt und somit weder ein unkontrolliertes Laden noch eine Manövrierunfähigkeit der Antriebsmaschine durch unkontrolliertes Bremsen zu erwarten wäre und gleichzeitig die Batterie nicht vor zu hoher Back-EMF geschützt werden muss. Advantageously, a method can thus be shown in which the safe state can be reached immediately if the back EMF does not exceed the battery voltage and thus neither uncontrolled charging nor inability to maneuver the drive machine due to uncontrolled braking would be expected and at the same time the battery is not closed high back-EMF must be protected.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt eines Prüfens aufweisen, ob bei einer Zustandsänderung des Inverters von Normalbetrieb zu Fehlerfall der Batterieschütz geschlossen bleiben soll. Falls der Batterieschütz im Fehlerfall geschlossen bleiben soll, kann der Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, erfolgen. Falls der Batterieschütz im Fehlerfall geöffnet werden soll, kann der Schritt des Öffnens des Batterieschützes erfolgen. Beispielsweise soll der Batterieschütz im Fehlerfall geöffnet werden, falls die Batterie zu heiß geworden ist. According to a further embodiment, the method can also have a step of checking whether the battery contactor should remain closed when the state of the inverter changes from normal operation to a fault. If the battery contactor is to remain closed in the event of a fault, the step of checking whether the back EMF is greater than the battery voltage can take place. If the battery contactor is to be opened in the event of an error, the step of opening the battery contactor can take place. For example, the battery contactor should be opened in the event of an error if the battery has become too hot.
Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wobei in einem frühen Schritt des Verfahrens festgestellt werden kann, ob der Batterieschütz zum Schutz der Batterie geöffnet werden muss. Ein mögliches Bremsen durch Laden der Batterie kann bei einer zu heißen Batterie nicht erfolgen und kann somit bereits in einem frühen Schritt des Verfahrens ausgeschlossen werden. Advantageously, a method can thus be shown, it being possible to determine in an early step of the method whether the battery contactor has to be opened to protect the battery. A possible braking by charging the battery can at a battery that is too hot does not occur and can therefore be ruled out at an early stage of the process.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einer Ausführungsform des vorherigen Aspekts der Erfindung auszuführen. A further aspect of the invention relates to a control unit which is set up to carry out the method according to an embodiment of the previous aspect of the invention.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Arbeitsmaschine, welche die Batterie, den Batterieschütz, den Elektromotor, die angetriebene Achse und das Steuergerät nach dem vorherigen Aspekt der Erfindung aufweist. Ferner kann die Arbeitsmaschine den Inverter und alternativ oder zusätzlich das Getriebe mit der Kupplung aufweisen. Another aspect of the invention relates to the working machine, which has the battery, the battery contactor, the electric motor, the driven axle and the controller according to the previous aspect of the invention. Furthermore, the work machine can have the inverter and, alternatively or additionally, the transmission with the clutch.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Figur 1 zeigt schematisch Schritte eines Verfahrens zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform. FIG. 1 schematically shows steps of a method for achieving a safe state when switching off a work machine according to one specific embodiment.
Figur 2 zeigt schematisch Komponenten einer Arbeitsmaschine zum Ausführen eines Verfahrens zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform. FIG. 2 schematically shows components of a working machine for carrying out a method for achieving a safe state when switching off the working machine according to one embodiment.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen Detailed Description of Embodiments
Figur 1 zeigt schematisch Schritte eines Verfahrens zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine 16 in Figur 2 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren weist einen Schritt eines Prüfens SO, ob bei einer Zustandsänderung eines Inverters 6 in Figur 2 von einem Normalbetrieb zu einem Fehlerfall ein Batterieschütz 4 in Figur 2 geschlossen bleiben soll, auf. Der Inverter 6 und der Batterieschütz 4 sind dabei Komponenten einer in Figur 2 schematisch und teilweise gezeigten Arbeitsmaschine 16. Die Arbeitsmaschine 16 weist darüber hinaus ein Steuergerät 14 auf, welches eingerichtet ist, das Verfahren zum Erreichen des sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine 16 auszuführen. Falls der Batterieschütz 4 im Fehlerfall geschlossen bleiben soll, erfolgt ein Schritt eines Prüfens S1 , ob eine Back- EMF größer als eine Batteriespannung ist. Falls im Schritt des Prüfens SO der Batterieschütz 4 im Fehlerfall geöffnet werden soll, erfolgt ein Schritt eines Öffnens S4 des Batterieschützes 4. Durch Öffnen S4 des Batterieschützes 4 wird eine Batterie 2 von einem Elektromotor 8 getrennt. FIG. 1 schematically shows steps of a method for achieving a safe state when switching off a work machine 16 in FIG. 2 according to an embodiment. The method has a step of checking SO whether a battery contactor 4 in FIG. 2 should remain closed when the state of an inverter 6 in FIG. 2 changes from normal operation to a fault. The inverter 6 and the battery contactor 4 are components of a working machine 16 shown schematically and partially in FIG. If the battery contactor 4 in the Should remain closed in the event of an error, a step of checking S1 takes place as to whether a back-EMF is greater than a battery voltage. If the battery contactor 4 is to be opened in the event of a fault in the checking step SO, a step of opening S4 of the battery contactor 4 takes place. Opening S4 of the battery contactor 4 separates a battery 2 from an electric motor 8 .
Falls im Schritt des Prüfens S1 bestimmt wird, dass die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, folgt ein Schritt eines Prüfens S2, ob das Bremsmoment sicher von einer Achse 12 auf einen Fahruntergrund übertragbar ist. Die Achse 12 ist eine angetriebene Achse 12 der Arbeitsmaschine 16. Die angetriebene Achse 12 ist mit dem Elektromotor 8 mechanisch verbunden. Falls im Schritt des Prüfens S1 festgestellt wird, dass die Back-EMF kleiner oder gleich als die Batteriespannung ist, erfolgt ein Schritt eines Erreichens S7 eines sicheren Zustands der Arbeitsmaschine. If it is determined in the checking step S1 that the back EMF is greater than the battery voltage, a checking step S2 follows as to whether the braking torque can be safely transmitted from an axle 12 to a driving surface. The axle 12 is a driven axle 12 of the working machine 16. The driven axle 12 is mechanically connected to the electric motor 8. If it is determined in the checking step S1 that the back EMF is less than or equal to the battery voltage, a step of achieving a safe state of the work machine S7 takes place.
Falls im Schritt des Prüfens S2 festgestellt wird, dass das Bremsmoment sicher von der Achse 12 auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgt ein Schritt eines Bremsens S3 der Arbeitsmaschine 16 über den Elektromotor 8 durch Laden der Batterie 2. Falls im Schritt des Prüfens S2 festgestellt wird, dass das Bremsmoment nicht sicher übertragbar ist, erfolgt der Schritt des Öffnens S4 des Batterieschützes 4. Durch die unterbrochene Verbindung zwischen Batterie 2 und Elektromotor 8 ist ein starkes Bremsen S3 der Arbeitsmaschine 16 durch Laden der Batterie 2 nicht mehr möglich. If it is determined in the checking step S2 that the braking torque can be safely transmitted from the axle 12 to the driving surface, a step of braking S3 of the working machine 16 via the electric motor 8 by charging the battery 2 takes place. If it is determined in the checking step S2 that the braking torque cannot be safely transmitted, the step of opening S4 of the battery contactor 4 takes place. Due to the interrupted connection between the battery 2 and the electric motor 8, heavy braking S3 of the work machine 16 by charging the battery 2 is no longer possible.
Der Schritt des Bremsens S3 erfolgt bis zum Erreichen S7 des sicheren Zustands. Während des Bremsens S3 der Arbeitsmaschine erfolgt in periodischen Abständen ein Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment noch immer sicher von der Achse 12 auf den Fahruntergrund übertragbar ist. Wenn während des Bremsens S3 das Bremsmoment nicht mehr sicher übertragbar ist, erfolgt der Schritt des Öffnens S4 des Batterieschützes 4. The step of braking S3 takes place until the safe state is reached S7. During the braking S3 of the work machine, a step of checking whether the braking torque can still be reliably transmitted from the axle 12 to the driving surface takes place at periodic intervals. If the braking torque can no longer be safely transmitted during braking S3, the step of opening S4 of the battery contactor 4 takes place.
Der Schritt des Bremsens S3, welches ein starkes Bremsen S3 der Arbeitsmaschine 16 über den Elektromotor 8 durch Laden der Batterie 2 darstellt, bis zum Erreichen S7 des sicheren Zustands erfolgt so lange, bis die Back-EMF am Inverter 6 geringer als die Batteriespannung ist. Der Schritt des Bremsens S3 trägt dazu bei, dass die Back-EMF abgebaut wird und die elektrische Energie in chemische Energie, gespeichert in der Batterie 2, umgewandelt wird. The step of braking S3, which represents a strong braking S3 of the working machine 16 via the electric motor 8 by charging the battery 2, until the safe state is reached S7 takes place until the back-EMF at the inverter 6 is lower than the battery voltage. The step of braking S3 helps to reduce the back EMF is degraded and the electrical energy is stored in the battery 2, converted into chemical energy.
Im Schritt des Öffnens S4 des Batterieschützes 4 erfolgt ein Schritt eines Prüfens S4.1 , ob die Back-EMF einen ersten Invertergrenzwert übersteigt. Falls die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, erfolgt ein Schritt eines Einlegens S5 eines aktiven Kurzschlusses am Inverter 6. Wenn im Schritt des Prüfens S4.1 festgestellt wird, dass die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt oder gleich ist, erfolgt ein Schritt eines Öffnens S4.2 einer Kupplung 10.1 . Die Kupplung 10.1 ist dabei Teil eines den Elektromotor 8 und die angetriebene Achse 12 verbindenden Getriebes 10. Falls im Schritt des Prüfens S4.1 festgestellt wird, dass die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt, erfolgt nach dem Schritt des Öffnens S4.2 der Kupplung 10.1 unmittelbar der Schritt des Erreichens S7 des sicheren Zustands der Arbeitsmaschine 16. In the step of opening S4 of the battery contactor 4, a step of checking S4.1 takes place as to whether the back EMF exceeds a first inverter limit value. If the back EMF exceeds the first inverter limit value, a step of inserting S5 an active short circuit at the inverter 6 takes place Step of opening S4.2 a clutch 10.1. The clutch 10.1 is part of a transmission 10 connecting the electric motor 8 and the driven axle 12. If it is determined in the checking step S4.1 that the back-EMF does not exceed the first inverter limit value, the opening step S4.2 follows of the clutch 10.1 directly the step of reaching S7 the safe state of the working machine 16.
Der Schritt des Einlegens S5 des aktiven Kurzschlusses am Inverter 6 erfolgt so lange, bis die Back-EMF einen zweiten Invertergrenzwert unterschreitet. Der zweite Invertergrenzwert ist niedriger als der erste Invertergrenzwert. Durch das Einlegen S5 des aktiven Kurzschlusses erfolgt ein leichtes Bremsen der Arbeitsmaschine 16 über die geschlossene Kupplung 10.1 und die Achse 12. Dadurch wird die Back-EMF abgebaut. Wenn die Back-EMF den zweiten Invertergrenzwert unterschreitet, erfolgt ein Schritt eines Auslegens S6 des aktiven Kurzschlusses. Dabei wird der aktive Kurzschluss am Inverter 6 unterbrochen. Nach Auslegen S6 des aktiven Kurzschlusses erfolgt der Schritt des Erreichens S7 des sicheren Zustands. The step of inserting S5 the active short circuit at the inverter 6 continues until the back EMF falls below a second inverter limit value. The second inverter limit is lower than the first inverter limit. By inserting S5 the active short circuit, the working machine 16 is braked slightly via the closed clutch 10.1 and the axle 12. This reduces the back EMF. If the back EMF falls below the second inverter limit value, a step of interpreting S6 the active short circuit takes place. The active short circuit at the inverter 6 is thereby interrupted. After laying out S6 the active short circuit, the step of reaching the safe state S7 takes place.
Im Schritt S7 des Erreichens des sicheren Zustands erfolgt, falls noch nicht im Schritt S4.2 des Öffnens geschehen, ein Schritt eines Öffnens S7.1 der Kupplung 10.1. In step S7 of reaching the safe state, a step of opening S7.1 of the clutch 10.1 takes place, if this has not already happened in step S4.2 of opening.
In anderen Worten ist der sichere Zustand erreicht, wenn die Kupplung 10.1 geöffnet ist, also eine mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor 8 und der angetriebenen Achse 12 unterbrochen ist und somit die Arbeitsmaschine 16 nicht mehr durch den Elektromotor 8 bewegbar ist. Des Weiteren ist der sichere Zustand dadurch erreicht, dass eine zu befürchtende Komponentenzerstörung durch eine zu hohe Back- EMF am Inverter 6 und an der Batterie 2 verhindert wird, indem sichergestellt wird, dass die Back-EMF nicht über einen zu langen Zeitraum die Batteriespannung oder die Invertergrenzwerte überschreitet. Dies erfolgt bei gleichzeitigem Beibehalten eines kontrollierbaren Zustands der Arbeitsmaschine 16 während des gesamten Verfahrens zum Erreichen des sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine 16. In other words, the safe state is reached when the clutch 10.1 is open, ie a mechanical connection between the electric motor 8 and the driven axle 12 is interrupted and the working machine 16 can therefore no longer be moved by the electric motor 8. Furthermore, the safe state is achieved in that component destruction to be feared by an excessively high back-EMF on the inverter 6 and on the battery 2 is prevented by ensuring that the back EMF does not exceed the battery voltage or inverter limits for too long. This is done while maintaining a controllable state of work machine 16 throughout the process of reaching the safe state when shutting down work machine 16.
Bezuqszeichen reference sign
2 Batterie 2 battery
4 Batterieschütz 4 battery contactor
6 Inverter 6 inverters
8 Elektromotor 8 electric motor
10 Getriebe 10 gears
10.1 Kupplung 10.1 Coupling
12 angetriebene Achse 12 driven axle
14 Steuergerät 14 control unit
16 Arbeitsmaschine 16 working machine
50 (Schritt) Prüfen, ob das Batterieschütz bei Zustandsänderung des Inverters geschlossen bleiben soll 50 (step) Check whether the battery contactor should remain closed when the inverter changes state
51 (Schritt) Prüfen, ob eine Back-EMF größer als eine Batteriespannung ist51 (step) Check if a back EMF is greater than a battery voltage
52 (Schritt) Prüfen, ob ein Bremsmoment sicher übertragbar ist 52 (step) Check whether a braking torque can be safely transmitted
53 (Schritt) Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor 53 (step) Braking the work machine via the electric motor
54 (Schritt) Öffnen des Batterieschütz 54 (step) Open the battery contactor
54.1 (Schritt) Prüfen, ob die Back-EMF einen ersten Invertergrenzwert übersteigt54.1 (step) Checking whether the back EMF exceeds a first inverter limit
54.2 (Schritt) Öffnen der Kupplung 54.2 (step) Opening the clutch
55 (Schritt) Einlegen eines aktiven Kurzschlusses am Inverter 55 (step) Insertion of an active short circuit on the inverter
56 (Schritt) Auslegen des aktiven Kurzschlusses 56 (step) Laying out the active short circuit
57 (Schritt) Erreichen eines sicheren Zustands der Arbeitsmaschine 57 (step) Reaching a safe state of the working machine
S7.1 (Schritt) Öffnen der Kupplung S7.1 (step) Opening the clutch

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Verfahren zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine (16), wobei die Arbeitsmaschine (16) eine Batterie (2), einen Batterieschütz (4), einen Elektromotor (8) und eine angetriebene Achse (1 ) aufweist, wobei der Elektromotor (8) mit elektrischer Energie der Batterie (2) versorgbar ist, wobei die Batterie (2) über den Batterieschütz (4) mit dem Elektromotor (8) verbunden ist, und wobei der Elektromotor (8) eingerichtet ist, die Achse (12) anzutreiben, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: 1 . Method for achieving a safe state when switching off a working machine (16), the working machine (16) having a battery (2), a battery contactor (4), an electric motor (8) and a driven axle (1), the electric motor ( 8) can be supplied with electrical energy from the battery (2), the battery (2) being connected to the electric motor (8) via the battery contactor (4), and the electric motor (8) being set up to drive the axle (12). , the method comprising the steps:
Prüfen (S2), ob ein Bremsmoment sicher von der Achse (12) auf einen Fahruntergrund übertragbar ist, falls das Bremsmoment sicher übertragbar ist, Check (S2) whether a braking torque can be safely transmitted from the axle (12) to a driving surface, if the braking torque can be reliably transmitted,
Bremsen (S3) der Arbeitsmaschine (16) über den Elektromotor (8) durch Laden der Batterie (2) bis zum Erreichen (S7) des sicheren Zustands, und falls das Bremsmoment bis zum Erreichen (S7) des sicheren Zustands nicht sicher übertragbar ist, zum Erreichen (S7) des sicheren Zustands ein Schritt eines Öffnens (S4) des Batterieschütz (4) erfolgt. Braking (S3) the work machine (16) via the electric motor (8) by charging the battery (2) until the safe state is reached (S7), and if the braking torque cannot be safely transmitted until the safe state is reached (S7), in order to reach (S7) the safe state, a step of opening (S4) the battery contactor (4) takes place.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Schritt des Prüfens (S2), ob das Bremsmoment sicher übertragbar ist, von zumindest einem von der Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine (16) gegenüber dem Fahruntergrund, der Neigung der Arbeitsmaschine (16) relativ zur Richtung der Gewichtskraft, Information von einem Schlupfsensor und Information bezüglich der Witterung abhängig ist. 2. The method according to claim 1, wherein the step of checking (S2) whether the braking torque can be safely transmitted by at least one of the speed of the working machine (16) compared to the driving surface, the inclination of the working machine (16) relative to the direction of the weight force , information from a slip sensor and information related to the weather.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei mit dem Schritt des Öffnens (S4) des Batterieschützes (4) das Erreichen (S7) des sicheren Zustands unabhängig vom Schritt des Bremsens (S3) der Arbeitsmaschine über den Elektromotor (8) durch Laden der Batterie (2) erfolgen kann. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein with the step of opening (S4) the battery contactor (4), reaching (S7) the safe state independently of the step of braking (S3) the work machine via the electric motor (8). Charging the battery (2) can be done.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt des Erreichens (S7) des sicheren Zustands ein Schritt eines Öffnens (S7.1 ) einer Kupplung (10.1 ) erfolgt, wobei die Kupplung (10.1 ) Teil eines den Elektromotor (8) und die Achse (12) verbindenden Getriebes (10) ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the step of reaching (S7) the safe state there is a step of opening (S7.1) a clutch (10.1), the clutch (10.1) being part of the electric motor (8) and the axis (12) connecting gear (10).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Arbeitsmaschine (16) einen Inverter (6) aufweist und der Inverter (6) den Batterieschütz (4) mit dem Elektromotor (8) verbindet, und wobei der Schritt des Bremsens (S3) bis zum Erreichen (S7) des sicheren Zustands durch Laden der Batterie (2) so lange erfolgt, bis eine Back-EMF am Inverter (6) geringer als eine Batteriespannung ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the working machine (16) has an inverter (6) and the inverter (6) connects the battery contactor (4) to the electric motor (8), and wherein the step of braking (S3) to to reach (S7) the safe state by charging the battery (2) until a back EMF at the inverter (6) is lower than a battery voltage.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, falls das Bremsmoment nicht sicher übertragbar ist und der Schritt des Öffnens (S4) des Batterieschütz (4) erfolgt, ein Schritt eines Prüfens (S4.1 ) erfolgt, ob die Back-EMF einen ersten In- vertergrenzwert übersteigt, und falls die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, ein Schritt eines Einlegens (S5) eines aktiven Kurzschlusses am Inverter (6) erfolgt. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein if the braking torque is not safely transferrable and the step of opening (S4) of the battery contactor (4) takes place, a step of checking (S4.1) takes place whether the back-EMF a exceeds the first inverter limit value, and if the back EMF exceeds the first inverter limit value, a step of inserting (S5) an active short circuit at the inverter (6) takes place.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Einlegens (S5) des aktiven Kurzschlusses so lange erfolgt, bis die Back-EMF einen zweiten Invertergrenzwert unterschreitet und wenn die Back-EMF den zweiten Invertergrenzwert unterschreitet, in einem Schritt eines Auslegens (S6) der aktive Kurzschluss unterbrochen wird und nach dem Schritt des Auslegens (S6) der Schritt des Erreichens (S7) des sicheren Zustands erfolgt. 7. The method according to claim 6, wherein the step of inserting (S5) the active short circuit takes place until the back-EMF falls below a second inverter limit value and when the back-EMF falls below the second inverter limit value, in a step of laying out (S6) the active short circuit is interrupted and after the step of laying out (S6) the step of reaching (S7) the safe state takes place.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt des Öffnens (S4) des Batterieschütz das Öffnen (S4.2) der Kupplung (10.1 ) erfolgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the step of opening (S4) of the battery contactor opening (S4.2) of the clutch (10.1) takes place.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Schritt eines Prüfens (S1 ), ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, und falls die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, der Schritt des Prüfens (S2), ob das Bremsmoment sicher von der Achse (12) auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgt. 9. The method according to any one of the preceding claims, further comprising a step of checking (S1) whether the back EMF is greater than the battery voltage, and if the back EMF is greater than the battery voltage, the step of checking (S2), whether the braking torque can be safely transmitted from the axle (12) to the driving surface.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Schritt eines Prüfens (SO), ob bei einer Zustandsänderung des Inverters (6) von Normalbetrieb zu Fehlerfall der Batterieschütz (4) geschlossen bleiben soll, und, falls der Batterieschütz (4) im Fehlerfall geschlossen bleiben soll, der Schritt des Prüfens (S1 ), ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, erfolgen soll. 10. The method according to any one of the preceding claims, further comprising a step of checking (SO) whether in a state change of the inverter (6) from normal operation to failure of the battery contactor (4) should remain closed, and if the Battery contactor (4) should remain closed in the event of an error, the step of checking (S1) whether the back EMF is greater than the battery voltage should take place.
1 1 . Steuergerät (14), welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen. 1 1 . Control unit (14) which is set up to carry out the method according to one of Claims 1 to 10.
12. Arbeitsmaschine (16), welche eine Batterie (2), einen Batterieschütz (4), einen Elektromotor (8), eine angetriebene Achse (12) und ein Steuergerät (14) nach Anspruch 1 1 aufweist. 12. Working machine (16), which has a battery (2), a battery contactor (4), an electric motor (8), a driven axle (12) and a control unit (14) according to claim 1 1.
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PCT/EP2022/077693 2021-10-06 2022-10-05 Method for achieving a safe state upon deactivating a working machine WO2023057510A1 (en)

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