WO2023067017A1 - Leistungsstrang für eine elektromaschine einer arbeitsmaschine - Google Patents

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WO2023067017A1
WO2023067017A1 PCT/EP2022/079126 EP2022079126W WO2023067017A1 WO 2023067017 A1 WO2023067017 A1 WO 2023067017A1 EP 2022079126 W EP2022079126 W EP 2022079126W WO 2023067017 A1 WO2023067017 A1 WO 2023067017A1
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electric machine
power
control device
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Andreas Rothmund
Matthias MADLENER
Jürgen LEGNER
Stephan Schinacher
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric machine of a working machine.
  • the invention relates to a work machine.
  • a hydrostatic power-split transmission can be provided in order to be able to provide a stepless translation, e.g. B. in DE 10 2008 001 612 B4 described. Due to the power split, both a drive power and an auxiliary drive power can be provided by a single internal combustion engine. The use of an electrified power train can result in simplifications here.
  • an electric machine can be provided for providing auxiliary drive power and an electric machine for providing drive power.
  • interactions can arise in their control, which can differ depending on the manufacturer of the work machine and also the end user of the work machine. This makes it considerably more difficult to integrate electrical machines into working machines.
  • a first aspect of the invention relates to a control device for an electric machine of a working machine.
  • the electric machine can be part of a power train of the working machine.
  • a power train can provide a drive power and alternatively or additionally a power take-off.
  • a power take-off can be operated with the power take-off.
  • the drive power can be used to drive the working machine.
  • a tool of the work machine such as an adjustable blade or a hydraulic pump, can be supplied with power.
  • the power take-off can supply power to the working hydraulics.
  • the PTO power can be a work output.
  • the work machine can be designed as an agricultural machine, eg as a tractor, as a construction machine, eg as a wheel loader, or as a special vehicle.
  • the power train has, for example, a first electric machine, which has a first output shaft for providing drive power for the work machine.
  • the first electric machine can be designed, for example, to supply power to a drive train of the working machine.
  • the power train can have a second electric machine, which has a second output shaft for providing an auxiliary drive power of the working machine.
  • the second electric machine can be designed, for example, to supply power to a work train of the work machine.
  • each of the electric machines can be designed to be adapted for the desired operating range of the drive or a tool and can be operated in an alternative or additionally adapted manner.
  • the control device can control a power output of the second electric machine.
  • the control device can, for example, also control recuperation with this electric machine.
  • the power train can have an energy source for operating the two electric machines.
  • the power train can have a battery, which is designed to provide electrical energy for the two electric machines.
  • An output shaft of an electric machine can, for example, be permanently connected in a rotationally fixed manner to a rotor of the electric machine.
  • An electric machine can be designed to convert electrical energy into mechanical energy.
  • An electric machine can be designed for this be to recuperate electrical energy from mechanical energy.
  • An electric machine can be designed, for example, as a synchronous motor or an asynchronous motor.
  • the power output of the electric machine can be specified, for example, by an inverter, which connects the respective windings of the electric machine to the energy source.
  • the inverter can be designed as an inverter, for example.
  • the control device has an interface device.
  • the interface device can be provided on the motor side.
  • the interface device can connect the electric machine to a vehicle controller in order to control it.
  • the interface device can be used to provide a uniform connection between the controller of the electric machine and the rest of the work machine. This considerably facilitates the integration of the electric machine in the working machine. By providing a uniform interface, different electrical machines can easily be installed in one type of work machine. Likewise, different types and configurations of work machines can be easily equipped with the same electric machine.
  • the interface device is designed to a performance of the electric machine depending on a by a
  • control signal evaluation device predetermined power variable setpoint and at least one control limit.
  • the performance variable can be a speed or a torque, for example.
  • the interface device can form a unit with the electric machine, which is made available together.
  • the control signal evaluation device can be part of a controller for the working machine.
  • the control signal evaluation device can be provided on the working machine side.
  • the control signal evaluation device can be designed, for example, to calculate a desired power from the respective control commands.
  • the control signal evaluation device can determine the power variable setpoint as a function of a control of a blade of the working machine and a current driving speed of the working machine.
  • Power quantity setpoint can be a unit-free quantity.
  • the for example, the power quantity setpoint can be a percentage. It is thus possible for a setpoint power to be specified independently of the power that can actually be provided by the electric machine. As a result, the electric machine can be equipped on different working machines without incorrect control commands being able to occur. In this way, a control behavior of the working machine can also be predetermined independently of the electric machine control on the working machine side. By taking the control limit into account, it can be prevented that a determination of the power quantity setpoint by the control signal evaluation device, regardless of the design of the electric machine, can cause incorrect activation or activation that damages the electric machine. This makes integration considerably easier.
  • the control limit can be, for example, a lower or upper limit of the capacity.
  • the interface device can be configured to determine the power level of the electric machine as a function of a number of control limits. The electric machine can be controlled by transmitting the power level. The interface device can be designed to transmit the specific power variable to the electric machine.
  • control signal evaluation device can only specify a single desired power value.
  • the interface device may only consider a single power quantity setpoint for electric machine control.
  • control signal evaluation device can transmit a switch-on signal and alternatively or additionally a switch-off signal to the interface device for engine control.
  • control device has the control signal evaluation device.
  • the control signal evaluation device can be designed to determine the power variable setpoint as a function of an actuation of at least one first control element and one second control element by an operator.
  • the control signal evaluation device can perform a control signal aggregation so that the interface device only one For example, a normalized control signal is transmitted with the power variable setpoint.
  • the control signal evaluation device can determine a height of the
  • the control signal evaluation device can prioritize the various actuations of the two control elements.
  • the control signal evaluation device can be designed as part of the working machine.
  • the interface device can be formed as part of a transmission, the inverter or the electric machine.
  • a control element can be a component which detects the respective control actuation by the driver of the working machine.
  • a control element can be designed as a joystick.
  • the control device has at least a first control element, which is designed to detect an operation by the operator, and a second control element that is different from the first control element and is designed to detect an operation by the operator. having.
  • a joystick, an accelerator pedal and a brake pedal can be taken into account.
  • the control signal evaluation device can be designed to take into account one or more vehicle states for the determination of the power variable setpoint. For example, a blade position, a state of an auxiliary unit, a state of a further work circuit and a driving speed can be taken into account.
  • the control signal evaluation device can be designed to send the power variable setpoint value signal to the interface device via the CAN bus. This makes integration easy.
  • a CAN bus can be a serial bus system.
  • the CAN bus can be a network of the working machine.
  • Control signal evaluation device is designed to a target direction of rotation To transmit electric machine to the interface device.
  • the interface device can be designed to control a direction of rotation of the electric machine as a function of the desired direction of rotation.
  • an installation direction of the electric machine can be independent of a control signal evaluation.
  • a direction of rotation of the electric machine can also be permanently specified.
  • the interface device is designed to carry out error monitoring of the electric machine control as a function of a detected state variable of the working machine. For example, a pressure from a working hydraulic system can be transmitted to the interface device for fault monitoring.
  • the interface device can be designed to monitor the state variable itself or to receive a corresponding sensor signal from a sensor of the work machine. Respective signals can be sent to the interface device via the CAN bus. If a fault is determined, the interface device may shut down or derate the power of the electric machine. Alternatively or additionally, an error signal can also be output in response to a detected error. Alternatively or additionally, in response to a detected error, it is also possible to switch to an error mode.
  • the interface device in one embodiment, provision can be made for the interface device to be designed to send a control signal for controlling the power level of the electric machine to an inverter via a CAN bus.
  • the inverter can be connected to the electric machine. This simplifies the connection of the interface device.
  • the power variable is a speed or a torque of the electric machine. This enables speed control or torque control of the electric machine.
  • a first control limit is a fixed, predetermined minimum power variable. This means that protection for secondary consumers can be implemented on the hardware side. For example, the electric machine can be prevented from delivering too little power in certain states.
  • a second control limit is a fixed, predetermined maximum power variable. This allows motor protection to be implemented on the hardware side. For example, it can be prevented that too much power is requested from the electric machine.
  • the control signal evaluation device can determine the power variable setpoint independently of the respective physical limitations of the electric machine. The manufacturer of the working machine must therefore
  • a third control limit is a parameterizable minimum power variable.
  • a minimum power variable can be variably stored in the interface device in order to take into account special features of the work machine and, alternatively or additionally, of the respective equipped tools. For example, it can be ensured that there is always one on a PTO shaft
  • a third control limit is a parameterizable maximum power variable.
  • a maximum power variable can be variably stored in the interface device in order to take into account special features of the working machine and, alternatively or additionally, of the respective equipped tools. For example, it can be ensured that there is never more than one on a PTO shaft
  • control device provision can be made for the respective parameterizable control limits to be determined by the control signal evaluation device be specified.
  • the parameterizable control limits can, for example, be permanently specified by the control signal evaluation device, for example as a static value.
  • the control limits that can be parameterized can, for example, also be specified variably by the control signal evaluation device, for example as a function of a driving condition or a tool mounted on the working machine. This allows from the
  • Control signal evaluation device work machine-side limits are adapted to a current equipment or use.
  • a second aspect of the invention relates to a working machine with a control device according to the first aspect. Additional features, embodiments and advantages can be found in the descriptions of the first aspect. Conversely, features, embodiments and advantages of the second aspect also represent features, embodiments and advantages of the first aspect.
  • the work machine can be an agricultural machine or a wheel loader, for example.
  • the work machine has an electric machine.
  • the electric machine can provide auxiliary drive power for the work machine.
  • a power level of the electric machine can be controlled by the interface device of the controller.
  • the interface device is permanently installed in the electric machine.
  • the electric machine can be manufactured as a unit with the interface device, delivered and installed in the working machine.
  • the control signal evaluation device can be designed independently of this on the basis of the interface device.
  • FIG. 1 schematically illustrates an electrical workstring of a work machine with a controller.
  • Fig. 2 schematically illustrates a control of an electric machine of the
  • FIG. 1 schematically illustrates a work train of a work machine with a control device 10.
  • the work train has an electric machine 12 which, during operation, provides auxiliary drive power for driving a load.
  • the PTO power output is controlled by an inverter 14 .
  • the control device 10 has a control signal evaluation device 16 which determines a power variable setpoint as a function of detected actuations of various control elements and as a function of various vehicle states.
  • the control signal evaluation device 16 for this purpose a position signal 18 of a joystick as a control element, a position signal 20 of a boom of the working machine, a position signal 22 of a shovel of the working machine as status information, a status signal 24 of other consumers of auxiliary drive power of the working machine, an actuation signal 26 of a brake pedal of the work machine and an actuation signal 28 of an accelerator pedal of the work machine. From this, the control signal evaluation device 16 calculates the power variable setpoint as a normalized value in percent, taking prioritization into account.
  • the control signal evaluation device 16 thus calculates a relative value of a required auxiliary drive power.
  • the power variable target value determined is sent by the control signal evaluation device 16 as a power variable target value signal 30 to an interface device 32 via a CAN bus.
  • the power quantity setpoint signal 30 is part of a signal that also includes a turn-on signal, turn-off signal, and a direction-of-rotation command signal.
  • the interface device 32 determines a power variable 34 of the electric machine 12 as a function of the power variable setpoint specified by a control signal evaluation device 16 and at least one control limit and thus controls the actual power output of the electric machine 12.
  • the power variable 34 is transmitted by the interface device 32 to the inverter 14 in the form of a signal transmitted.
  • the interface device 32 can thus Translate power size setpoint into a practically usable power control.
  • the power variable setpoint can be read in the form of a normalized speed as a percentage, which is specified by the control signal evaluation device 16. From this, the power variable can be read on the axis 42 as the rotational speed of the electric machine 12 , which is determined by the interface device 32 .
  • Line 44 shows a first control limit as a fixed minimum power variable. In the embodiment shown, this prevents a PTO shaft from rotating backwards, which could otherwise damage a working hydraulic pump, for example, in the event of a signal error.
  • Line 46 illustrates a second control limit as a fixed maximum power variable. In this way, it can be prevented, for example, that so much power is called up that a mechanical or electrical component of the work string is damaged.
  • a line 48 illustrates a third control limit as a parameterizable minimum power variable, which is specified by the control signal evaluation device 16 . This ensures minimum power take-off power in any condition when the power take-off is switched on. This ensures safe operation of working hydraulics, for example.
  • a line 50 illustrates a fourth control limit as a parameterizable maximum power variable, which is specified by the control signal evaluation device 16 . This can prevent PTO power output that could damage a currently mounted tool, for example.
  • the control signal evaluation device 16 is designed and provided on the drive machine side by a manufacturer of the overall vehicle.
  • the interface device 32 is provided by the manufacturer of the electric power take-off or the electric machine 12 and the inverter 14 .
  • a control signal evaluation can thus be designed independently of the electric machine 12 and the inverter 14 .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung (10) für eine Elektromaschine (12) einer Arbeitsmaschine. Die Elektromaschine (12) ist zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist. Die Steuervorrichtung (10) weist eine Schnittstellenvorrichtung (32) auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Leistungsgröße (34) der Elektromaschine (12) in Abhängigkeit von einem durch eine Steuersignalauswertvorrichtung (16) vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit zu bestimmen und die bestimmte Leistungsgröße (34) an die Elektromaschine (12) zu übermitteln. Zudem betrifft die Erfindung eine Arbeitsmaschine.

Description

Leistungsstrang für eine Elektromaschine einer Arbeitsmaschine
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Elektromaschine einer Arbeitsmaschine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Arbeitsmaschine.
Stand der Technik
Getriebesysteme für Arbeitsmaschinen sind häufig sehr komplex und aufwendig. Beispielsweise kann ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe vorgesehen sein, um eine stufenlose Übersetzung bereitstellen zu können, wie z. B. in DE 10 2008 001 612 B4 beschrieben. Durch die Leistungsverzweigung kann sowohl eine Antriebsleistung als auch eine Nebenantriebsleistung von einer einzigen Verbrennungsmaschine bereitgestellt werden. Durch die Nutzung eines elektrifizierten Leistungsstrangs können sich hier Vereinfachungen ergeben.
Beispielsweise kann eine Elektromaschine zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung und eine Elektromaschine zum Bereitstellen einer Antriebsleistung vorgesehen sein. Hier können sich jedoch Wechselwirkungen in deren Ansteuerung ergeben, welche je nach Hersteller der Arbeitsmaschine und auch Endnutzer der Arbeitsmaschine unterschiedlich sein können. Dadurch wird eine Integration von Elektromaschinen in Arbeitsmaschinen erheblich erschwert.
Beispielsweise ist es so schwierig, eine standardisierte Ansteuerung der gleichen Elektromaschine in unterschiedlichen Arbeitsmaschinen oder sogar nur bei unterschiedlichen Anwendungen zu ermöglichen. Umgekehrt kann es aus den gleichen Gründen beispielsweise schwierig sein, bei einer Arbeitsmaschine je nach Endkunde und Anwendungsbereich unterschiedliche Elektromaschinen zu verbauen.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Elektromaschine einer Arbeitsmaschine. Die Elektromaschine kann Teil eines Leistungsstrangs der Arbeitsmaschine sein. Ein Leistungsstrang kann beispielsweise eine Antriebsleistung und alternativ oder zusätzlich eine Nebenantriebsleistung bereitstellen. Mit der Nebenantriebsleistung kann ein Nebenantrieb betrieben werden. Mit der Antriebsleistung kann ein Fahren der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Mit der Nebenantriebsleistung kann ein Werkzeug der Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eine verstellbare Schaufel oder eine Hydraulikpumpe mit einer Leistung versorgt werden. Der Nebenantrieb kann die Arbeitshydraulik mit Leistung versorgen. Die Nebenantriebsleistung kann eine Arbeitsleistung sein. Die Arbeitsmaschine kann als Landmaschine, z.B. als Traktor, als Baumaschine, z.B. als Radlader, oder auch als ein Spezialfahrzeug ausgebildet sein.
Der Leistungsstrang weist beispielsweise eine erste Elektromaschine auf, welche eine erste Abtriebswelle zum Bereitstellen einer Antriebsleistung der Arbeitsmaschine aufweist. Die erste Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Antriebsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Weiterhin kann der Leistungsstrang eine zweite Elektromaschine aufweisen, welche eine zweite Abtriebswelle zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine aufweist. Die zweite Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Arbeitsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Bei dem Leistungsstrang werden also eine
Antriebsleistung und eine Nebenantriebsleistung durch zwei separate Elektromaschinen bereitgestellt. Dadurch kann jede der Elektromaschinen für den gewünschten Betriebsbereich des Antriebs bzw. eines Werkzeugs angepasst ausgelegt sein und alternativ oder zusätzlich angepasst betrieben werden. Die Steuervorrichtung kann in diesem Fall eine Leistungsabgabe der zweiten Elektromaschine steuern. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise auch eine Rekuperation mit dieser Elektromaschine steuern.
Der Leistungsstrang kann eine Energiequelle zum Betreiben der beiden Elektromaschinen aufweisen. Beispielsweise kann der Leistungsstrang eine Batterie aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für die beiden Elektromaschinen bereitzustellen. Eine Abtriebswelle einer Elektromaschine kann beispielsweise permanent drehfest mit einem Rotor der Elektromaschine verbunden sein. Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Energie in eine mechanische Energie zu wandeln. Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, aus einer mechanischen Energie elektrische Energie zu rekuperieren. Eine Elektromaschine kann beispielsweise als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein. Die Leistungsabgabe der Elektromaschine kann beispielsweise von einem Inverter vorgegeben sein, welcher jeweilige Wicklungen der Elektromaschine mit der Energiequelle verbindet. Der Inverter kann beispielsweise als Wechselrichter ausgebildet sein.
Die Steuervorrichtung weist eine Schnittstellenvorrichtung auf. Die Schnittstellenvorrichtung kann motorseitig vorgesehen sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann die Elektromaschine zu deren Steuerung mit einer Fahrzeugsteuerung verbinden. Durch die Schnittstellenvorrichtung kann eine einheitliche Verbindung der Steuerung der Elektromaschine mit der restlichen Arbeitsmaschine bereitgestellt werden. Dadurch wird die Integration der Elektromaschine in der Arbeitsmaschine erheblich erleichtert. Durch das Vorsehen einer einheitlichen Schnittstelle können in einem Typ einer Arbeitsmaschine einfach unterschiedliche Elektromaschinen verbaut werden. Ebenso können unterschiedlichen Typen und Konfigurationen von Arbeitsmaschinen so einfach mit der gleichen Elektromaschine ausgerüstet werden.
Die Schnittstellenvorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Leistungsgröße der Elektromaschine in Abhängigkeit von einem durch eine
Steuersignalauswertvorrichtung vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit zu bestimmen. Die Leistungsgröße kann beispielsweise eine Drehzahl oder ein Drehmoment sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann mit der Elektromaschine eine Einheit bilden, welche zusammen zur Verfügung gestellt wird. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann ein Teil einer Steuerung der Arbeitsmaschine sein. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann arbeitsmaschinenseitig bereitgestellt werden. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, aus jeweiligen Steuerbefehlen eine gewünschte Leistung zu berechnen. Beispielsweise kann die Steuersignalauswertvorrichtung den Leistungsgrößensollwert in Abhängigkeit von einer Steuerung einer Schaufel der Arbeitsmaschine und einem derzeitigen Fahrtempo der Arbeitsmaschine bestimmen. Der
Leistungsgrößensollwert kann eine einheitenfreie Größe sein. Der Leistungsgrößensollwert kann beispielsweise ein Prozentsatz sein. So ist es möglich, dass eine Sollleistung unabhängig von der tatsächlich durch die Elektromaschine bereitstellbaren Leistung vorgegeben werden kann. Dadurch kann die Elektromaschine an unterschiedlichen Arbeitsmaschinen ausgerüstet werden, ohne dass falsche Steuerbefehle auftreten können. So kann zudem ein Steuerverhalten der Arbeitsmaschine unabhängig von der Elektromaschinensteuerung arbeitsmaschinenseitig vorgegeben werden. Durch die Berücksichtigung des Steuerlimits kann verhindert werden, dass eine Bestimmung des Leistungsgrößensollwerts durch die Steuersignalauswertvorrichtung unabhängig von der Gestaltung der Elektromaschine eine falsche oder die Elektromaschine beschädigende Ansteuerung verursachen kann. Dadurch ist eine Integration erheblich erleichtert. Das Steuerlimit kann beispielsweise eine untere oder obere Grenze der Leistungsgröße sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Leistungsgröße der Elektromaschine in Abhängigkeit von mehreren Steuerlimits zu bestimmen. Die Elektromaschine kann durch die Übermittlung der Leistungsgröße gesteuert werden. Die Schnittstellenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die bestimmte Leistungsgröße an die Elektromaschine zu übermitteln.
Beispielsweise kann die Steuersignalauswertvorrichtung nur einen einzigen Leistungsgrößensollwert vorgeben. Beispielsweise kann die Schnittstellenvorrichtung nur einen einzigen Leistungsgrößensollwert zur Elektromaschinensteuerung berücksichtigen. Zusätzlich kann Vorgesehen sein, dass die Steuersignalauswertvorrichtung ein Einschaltsignal und alternativ oder zusätzlich ein Ausschaltsignal an die Schnittstellenvorrichtung zur Motorsteuerung übermitteln kann.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung die Steuersignalauswertvorrichtung aufweist. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, den Leistungsgrößensollwert in Abhängigkeit von einer Betätigung wenigstens eines ersten Steuerelements und eines zweiten Steuerelements durch einen Bediener zu bestimmen. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann so eine Steuersignalaggregation durchführen, damit der Schnittstellenvorrichtung nur ein beispielsweise normiertes Steuersignal mit dem Leistungsgrößensollwert übermittelt wird. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann eine Höhe des
Leistungsgrößensollwerts bestimmen. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann die verschiedenen Betätigungen der beiden Steuerelemente priorisieren. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann als ein Teil der Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Die Schnittstellenvorrichtung kann als ein Teil eines Getriebes, des Inverters oder der Elektromaschine ausgebildet sein. Ein Steuerelement kann ein Bauteil sein, welches jeweilige Steuerbetätigung durch den Fahrer der Arbeitsmaschine erfasst. Beispielsweise kann ein Steuerelement als Joystick ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung wenigstens ein erstes Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, und ein zu dem ersten Steuerelement verschiedenes zweites Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, aufweist. Dadurch können viele unterschiedliche Steuerbefehle bzw. Betätigungen erfasst werden. Beispielsweise kann ein Joystick, ein Fahrpedal und ein Bremspedal berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuersignalauswertvorrichtung dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere Fahrzeugzustände für die Bestimmung des Leistungsgrößensollwerts zu berücksichtigen. Beispielsweise kann eine Schaufelposition, ein Zustand eines Nebenaggregats, ein Zustand eines weiteren Arbeitskreislaufs und eine Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt werden.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Leistungsgrößensollwertsignal über einen CAN-Bus von der Steuersignalauswertvorrichtung zu empfangen. Korrespondierend kann die Steuersignalauswertvorrichtung dazu ausgebildet sein, das Leistungsgrößensollwertsignal über den CAN-Bus an die Schnittstellenvorrichtung zu senden. Dadurch ist die Integration einfach. Ein CAN- Bus kann ein serielles Bussystem sein. Der CAN-Bus kann ein Netzwerk der Arbeitsmaschine sein.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die
Steuersignalauswertvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Soll-Drehrichtung der Elektromaschine an die Schnittstellenvorrichtung zu übermitteln. Korrespondierend kann die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Drehrichtung der Elektromaschine in Abhängigkeit von der Soll-Drehrichtung zu steuern. Dadurch kann eine Einbaurichtung der Elektromaschine unabhängig von einer Steuersignalauswertung sein. Alternativ kann auch eine Drehrichtung der Elektromaschine fest vorgegeben sein.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer erfassten Zustandsgröße der Arbeitsmaschine, eine Fehlerüberwachung der Elektromaschinensteuerung auszuführen. Beispielsweise kann ein Druck einer Arbeitshydraulik zur Fehlerüberwachung an die Schnittstellenvorrichtung übermittelt werden. Die Schnittstellenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Zustandsgröße selbst zu überwachen oder ein entsprechendes Sensorsignal von einem Sensor der Arbeitsmaschine zu erhalten. Jeweilige Signale können an die Schnittstellenvorrichtung über den CAN-Bus gesendet werden. Sofern ein Fehler bestimmt wird, kann die Schnittstellenvorrichtung die Elektromaschine abschalten oder deren Leistung drosseln. Es kann alternativ oder zusätzlich in Reaktion auf einen erfassten Fehler auch ein Fehlersignal ausgegeben werden. Es kann alternativ oder zusätzlich in Reaktion auf einen erfassten Fehler auch in einen Fehlermodus gewechselt werden.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal zum Steuern der Leistungsgröße der Elektromaschine über einen CAN-Bus an einen Inverter zu senden. Der Inverter kann mit der Elektromaschine verbunden sein. Dadurch wird eine Anbindung der Schnittstellenvorrichtung vereinfacht.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Leistungsgröße eine Drehzahl oder ein Drehmoment der Elektromaschine ist. Dadurch wird eine Drehzahlsteuerung oder eine Drehmomentsteuerung der Elektromaschine ermöglicht. In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Steuerlimit eine fest vorgegebene Minimalleistungsgröße ist. Dadurch kann hardwareseitig ein Nebenverbraucherschutz implementiert werden. Beispielsweise kann verhindert werden, dass die Elektromaschine eine zu geringe Leistung in bestimmten Zuständen abgibt.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein zweites Steuerlimit eine fest vorgegebene Maximalleistungsgröße ist. Dadurch kann hardwareseitig ein Motorschutz implementiert werden. Beispielsweise kann verhindert werden, dass von der Elektromaschine eine zu hohe Leistung angefordert wird. Dadurch kann die Steuersignalauswertvorrichtung unabhängig von jeweiligen physikalischen Limitierungen der Elektromaschine den Leistungsgrößensollwert bestimmen. Der Hersteller der Arbeitsmaschine muss also die
Leistungseigenschaften der Elektromaschine nicht vollständig bei der Gestaltung der Steuerung berücksichtigen, damit eine Beschädigung zuverlässig vermieden wird.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein drittes Steuerlimit eine parametrierbare Minimalleistungsgröße ist. Dadurch kann variabel eine Minimalleistungsgröße in der Schnittstellenvorrichtung hinterlegt werden, um Besonderheiten der Arbeitsmaschine und alternativ oder zusätzlich jeweiliger bestückter Werkzeuge zu berücksichtigen. Beispielsweise kann so sichergestellt werden, dass an einer Zapfwelle immer eine
Mindestnebenantriebsleistung bereitgestellt ist.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein drittes Steuerlimit eine parametrierbare Maximalleistungsgröße ist. Dadurch kann variabel eine Maximalleistungsgröße in der Schnittstellenvorrichtung hinterlegt werden, um Besonderheiten der Arbeitsmaschine und alternativ oder zusätzlich jeweiliger bestückter Werkzeuge zu berücksichtigen. Beispielsweise kann so sichergestellt werden, dass an einer Zapfwelle nie mehr als eine
Maximalnebenantriebsleistung bereitgestellt ist.
In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung kann es vorgesehen sein, dass jeweilige parametrierbare Steuerlimits von der Steuersignalauswertvorrichtung vorgegeben werden. Die parametrierbaren Steuerlimits können von der Steuersignalauswertvorrichtung beispielsweise fest vorgegeben sein, wie zum Beispiel als statischer Wert. Die parametrierbaren Steuerlimits können von der Steuersignalauswertvorrichtung beispielsweise auch variabel vorgegeben werden, beispielsweise in Abhängigkeit von einem Fahrzustand oder einem an der Arbeitsmaschine montierten Werkzeug. Dadurch können von der
Steuersignalauswertvorrichtung arbeitsmaschinenseitige Limits an eine derzeitige Ausstattung oder Nutzung angepasst werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar. Die Arbeitsmaschine kann beispielsweise eine Landmaschine oder ein Radlader sein. Die Arbeitsmaschine weist eine Elektromaschine auf. Die Elektromaschine kann beispielsweise eine Nebenantriebsleistung bei der Arbeitsmaschine bereitstellen.
Eine Leistungsgröße der Elektromaschine kann von der Schnittstellenvorrichtung der Steuervorrichtung gesteuert werden.
In einer Ausführungsform der Arbeitsmaschine kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenvorrichtung in der Elektromaschine fest verbaut ist. Dadurch kann die Elektromaschine als Einheit mit der Schnittstellenvorrichtung hergestellt, geliefert und in der Arbeitsmaschine verbaut werden. Die Steuersignalauswertvorrichtung kann davon unabhängig aufgrund der Schnittstellenvorrichtung ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen elektrischen Arbeitsstrang einer Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Steuerung einer Elektromaschine des
Nebenantriebsstrangs gemäß Fig. 1 , um eine Nebenantriebsleistung bereitzustellen. Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen Arbeitsstrang einer Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung 10. Der Arbeitsstrang weist eine Elektromaschine 12 auf, welche im Betrieb eine Nebenantriebsleistung zum Antreiben eines Verbrauchers bereitstellt. Die Nebenantriebsleistungabgabe wird durch einen Inverter 14 gesteuert.
Die Steuervorrichtung 10 weist eine Steuersignalauswertvorrichtung 16 auf, welche in Abhängigkeit von erfassten Betätigungen verschiedener Steuerelemente und in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugzuständen einen Leistungsgrößensollwert bestimmt. In Fig. 1 ist veranschaulicht, dass die Steuersignalauswertvorrichtung 16 hierfür ein Stellungssignal 18 eines Joysticks als Steuerelement, ein Positionssignal 20 eines Auslegers der Arbeitsmaschine, ein Positionssignal 22 einer Schaufel der Arbeitsmaschine als Zustandsinformation, ein Zustandssignal 24 weiterer Verbraucher von Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine, ein Betätigungssignal 26 eines Bremspedals der Arbeitsmaschine und ein Betätigungssignal 28 eines Fahrpedals der Arbeitsmaschine empfängt. Hieraus berechnet die Steuersignalauswertvorrichtung 16 unter Berücksichtigung einer Priorisierung den Leistungsgrößensollwert als normierten Wert in Prozent. Die Steuersignalauswertvorrichtung 16 berechnet so einen relativen Wert einer benötigten Nebenantriebsleistung. Der bestimmte Leistungsgrößensollwert wird von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 als Leistungsgrößensollwertsignal 30 an eine Schnittstellenvorrichtung 32 über einen CAN-Bus geschickt. In einer Ausführungsform ist der Leistungsgrößensollwertsignal 30 Teil eines Signals, welches auch ein Anschaltsignal, Ausschaltsignal und ein Solldrehrichtungssignal enthält.
Die Schnittstellenvorrichtung 32 bestimmt in Abhängigkeit von dem durch eine Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit eine Leistungsgröße 34 der Elektromaschine 12 und steuert so die tatsächliche Leistungsabgabe der Elektromaschine 12. Die Leistungsgröße 34 wird von der Schnittstellenvorrichtung 32 an den Inverter 14 in Form eines Signals übermittelt. Die Schnittstellenvorrichtung 32 kann somit den Leistungsgrößensollwert in eine praktisch nutzbare Leistungssteuerung übersetzen.
Jeweilige verschiedene Steuerlimits verhindern dabei eine Falschansteuerung.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch die Leistungsabgabe. Auf der Achse 40 ist der Leistungsgrößensollwert in Form einer normierten Drehzahl als Prozentwert abzulesen, welcher von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegeben wird. Auf der Achse 42 ist davon die Leistungsgröße als Drehzahl der Elektromaschine 12 abzulesen, welche von der Schnittstellenvorrichtung 32 bestimmt wird. Mit Linie 44 ist ein erstes Steuerlimit als fest vorgegebene Minimalleistungsgröße veranschaulicht. In der gezeigten Ausführungsform wird dadurch ein Rückwärtsdrehen einer Zapfwelle verhindert, welches bei einem Signalfehler sonst beispielsweise eine Arbeitshydraulikpumpe beschädigen könnte. Mit Linie 46 ist ein zweites Steuerlimit als fest vorgegebene Maximalleistungsgröße veranschaulicht. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass eine so große Leistung abgerufen wird, dass eine mechanische oder elektrische Komponente des Arbeitsstrangs beschädigt wird. Eine Linie 48 veranschaulicht ein drittes Steuerlimit als eine parametrierbare Minimalleistungsgröße, welche von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegeben wird. Dadurch wird eine in jedem Zustand bei angeschaltetem Nebenantrieb eine minimale Nebenantriebsleistung sichergestellt. Dadurch wird ein sicherer Betrieb einer Arbeitshydraulik beispielsweise sicher gewährleistet. Eine Linie 50 veranschaulicht ein viertes Steuerlimit als eine parametrierbare Maximalleistungsgröße, welche von der Steuersignalauswertvorrichtung 16 vorgegeben wird. Dadurch kann eine Nebenantriebsleistungabgabe verhindert werden, welche beispielsweise ein derzeit montiertes Werkzeug beschädigen könnte.
Die Steuersignalauswertvorrichtung 16 wird antriebsmaschinenseitig durch einen Hersteller des Gesamtfahrzeugs gestaltet und bereitgestellt. Die Schnittstellenvorrichtung 32 wird durch den Hersteller des elektrischen Nebenantriebs bzw. der Elektromaschine 12 und des Inverters 14 bereitgestellt. So kann eine Steuersignalauswertung unabhängig von der Elektromaschine 12 und des Inverters 14 gestaltet werden. Bezugszeichen
10 Steuervorrichtung
12 Elektromaschine
14 Inverter
16 Steuersignalauswertvorrichtung
18 Stellungssignal
20 Positionssignal des Auslegers
22 Positionssignal der Schaufel
24 Zustandssignal
26 Betätigungssignal des Bremspedals
28 Betätigungssignal des Fahrpedals
30 Leistungsgrößensollwertsignal
32 Schnittstellenvorrichtung
34 Leistungsgröße
40 Achse / Leistungsgrößensollwert als Prozentwert
42 Achse / Leistungsgröße
44 Linie / Minimalleistungsgröße
46 Linie / Maximalleistungsgröße
48 Linie / parametrierbare Minimalleistungsgröße
50 Linie / parametrierbare Maximalleistungsgröße

Claims

Patentansprüche
1. Steuervorrichtung (10) für eine Elektromaschine (12) einer Arbeitsmaschine, welche zum Bereitstellen einer Nebenantriebsleistung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist, wobei die Steuervorrichtung (10) eine Schnittstellenvorrichtung (32) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine Leistungsgröße (34) der Elektromaschine (12) in Abhängigkeit von einem durch eine
Steuersignalauswertvorrichtung (16) vorgegebenen Leistungsgrößensollwert und wenigstens einem Steuerlimit zu bestimmen und die bestimmte Leistungsgröße (34) an die Elektromaschine (12) zu übermitteln.
2. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) die Steuersignalauswertvorrichtung (16) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den Leistungsgrößensollwert in Abhängigkeit von einer Betätigung wenigstens eines ersten Steuerelements und eines zweiten Steuerelements durch einen Bediener zu bestimmen.
3. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) wenigstens ein erstes Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, und ein zu dem ersten Steuerelement verschiedenes zweites Steuerelement, welches zum Erfassen einer Betätigung durch den Bediener ausgebildet ist, aufweist.
4. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) dazu ausgebildet ist, ein Leistungsgrößensollwertsignal (30) über einen CAN-Bus von der
Steuersignalauswertvorrichtung (16) zu empfangen.
5. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignalauswertvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, eine Soll-Drehrichtung der Elektromaschine (12) an die Schnittstellenvorrichtung (32) zu übermitteln.
6. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer erfassten Zustandsgröße der Arbeitsmaschine, eine Fehlerüberwachung der Elektromaschinensteuerung auszuführen.
7. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal zum Steuern der Leistungsgröße der Elektromaschine über einen CAN- Bus an einen Inverter (14) zu senden.
8. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsgröße (34) eine Drehzahl oder ein Drehmoment der Elektromaschine (12) ist.
9. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Steuerlimit (44) eine fest vorgegebene Minimalleistungsgröße ist.
10. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Steuerlimit (46) eine fest vorgegebene Maximalleistungsgröße ist.
11. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Steuerlimit (48) eine parametrierbare Minimalleistungsgröße ist.
12. Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Steuerlimit (50) eine parametrierbare Maximalleistungsgröße ist.
13. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12 in deren Rückbezug auf
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige parametrierbare Steuerlimits von der Steuersignalauswertvorrichtung (16) vorgegeben werden.
14. Arbeitsmaschine mit einer Steuervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Elektromaschine (12), wobei eine Leistungsgröße (34) der Elektromaschine (12) von dem Schnittstellenvorrichtung (32) der Steuervorrichtung (10) gesteuert wird.
15. Arbeitsmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenvorrichtung (32) in der Elektromaschine (12) fest verbaut ist.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10315937A1 (de) * 2003-04-08 2004-11-11 Deere & Company, Moline Antriebsvorrichtung zum Antreiben von Zusatzgeräten für ein Fahrzeug
DE102010002376A1 (de) * 2010-02-26 2011-09-01 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit wenigstens einer Antriebsmaschine und einer Getriebeeinrichtung
DE102014215200A1 (de) * 2014-08-01 2016-02-04 Zf Friedrichshafen Ag Ansteuerungsvorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens einer ersten Antriebseinheit und einer zweiten Antriebseinheit bei einem diesel- oder elektrisch-getriebenen Schienenfahrzeug
DE102018203623A1 (de) * 2018-03-09 2019-09-12 Zf Friedrichshafen Ag Antrieb für eine Arbeitsmaschine
DE102008001612B4 (de) 2008-05-07 2020-10-29 Zf Friedrichshafen Ag Stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe
DE102019214393A1 (de) * 2019-09-20 2021-03-25 Zf Friedrichshafen Ag Zapfwelleneinheit zur Kopplung einer Arbeitsmaschine mit einem Anbaugerät

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10315937A1 (de) * 2003-04-08 2004-11-11 Deere & Company, Moline Antriebsvorrichtung zum Antreiben von Zusatzgeräten für ein Fahrzeug
DE102008001612B4 (de) 2008-05-07 2020-10-29 Zf Friedrichshafen Ag Stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe
DE102010002376A1 (de) * 2010-02-26 2011-09-01 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit wenigstens einer Antriebsmaschine und einer Getriebeeinrichtung
DE102014215200A1 (de) * 2014-08-01 2016-02-04 Zf Friedrichshafen Ag Ansteuerungsvorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens einer ersten Antriebseinheit und einer zweiten Antriebseinheit bei einem diesel- oder elektrisch-getriebenen Schienenfahrzeug
DE102018203623A1 (de) * 2018-03-09 2019-09-12 Zf Friedrichshafen Ag Antrieb für eine Arbeitsmaschine
DE102019214393A1 (de) * 2019-09-20 2021-03-25 Zf Friedrichshafen Ag Zapfwelleneinheit zur Kopplung einer Arbeitsmaschine mit einem Anbaugerät

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