WO2023156373A1 - Method for operating a power transmitting system - Google Patents

Method for operating a power transmitting system Download PDF

Info

Publication number
WO2023156373A1
WO2023156373A1 PCT/EP2023/053600 EP2023053600W WO2023156373A1 WO 2023156373 A1 WO2023156373 A1 WO 2023156373A1 EP 2023053600 W EP2023053600 W EP 2023053600W WO 2023156373 A1 WO2023156373 A1 WO 2023156373A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric motor
temperature
change
power train
detected
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/053600
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan DÖRING
Rico Glöckner
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2023156373A1 publication Critical patent/WO2023156373A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/64—Controlling or determining the temperature of the winding

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a power train of a work machine.
  • the invention relates to a control device for a power train of a working machine and a power train of a working machine.
  • a power train can have an electric motor, which supplies power to the respective working implements and, alternatively or additionally, to a travel drive.
  • the electric motor heats up during operation of the working machine. At very high operating temperatures, this can damage the electric motor. For example, electrical insulation of the electric motor can decompose excessively quickly at high temperatures or can also be destroyed immediately. High temperatures can also damage respective permanent magnets of the electric motor, for example as a result of demagnetization.
  • a power output of the electric motor or of the power train as a whole can be limited with derating.
  • a maximum torque of the electric motor is limited once a certain temperature of the electric motor has been reached.
  • damage or excessive reduction in a service life of the electric motor can be avoided.
  • less than maximum power is then available for using the working machine.
  • the electric motor or the entire power train can be designed for very high temperatures and alternatively or additionally for a high maximum power. This ensures that even in the event of strong heating, toward a power necessary for the desired operation of the machine can be provided. However, this can make the power train large, heavy and expensive.
  • a first aspect of the invention relates to a method for operating a power train of a work machine.
  • the work machine can be designed as a wheel loader or excavator, for example.
  • a power train can be designed, for example, as a drive train or as a work train.
  • a driving performance or a work performance can be provided by means of the power train, for example.
  • the power train can also provide drive for both driving and an implement of the work machine.
  • a working device of a working machine can be a hydraulically actuable shovel, for example.
  • the power train can be designed to convert electrical energy, for example provided by a battery of the work machine, into mechanical energy, such as torque.
  • the power train has an electric motor.
  • the power train can have an inverter for the power supply of the electric machine.
  • the electric motor can be designed as an energy converter.
  • An inverter can, for example, convert a DC voltage from an energy source of the work machine, such as a battery, into an AC voltage or three-phase current. This current can be supplied to the electric motor to provide torque.
  • a travel drive or an auxiliary drive can be provided, for example for a power take-off shaft or a hydraulic pump.
  • the power train can have a multi-gear transmission.
  • the gearbox is connected to the electric motor for torque transmission.
  • the transmission can, for example, make mechanical power generated by the electric motor available to a consumer, such as a traction drive or an implement.
  • the transmission can be designed to have at least two gears with a different transmission ratio between a drive and an output of the provide transmission.
  • the drive of the transmission can be mechanically operatively connected to an output shaft of the electric motor.
  • a gear may provide a fixed ratio between an input speed and an output speed of the transmission.
  • the respective gears can be changed, for example, by actuating one or more shifting elements of the transmission, such as a friction clutch.
  • the power train can work with varying degrees of efficiency.
  • a gear change can lead to a sudden increase in power loss.
  • the actuation of the respective shifting elements can contribute significantly to heating of the power train and also of the electric motor.
  • the method can include a step of operating the electric motor.
  • Power can be provided by operating the electric motor.
  • a torque can be made available with the power train.
  • a torque can be provided at the output shaft of the electric motor during its operation.
  • a derating can be specified, which can be dependent on the operating temperature, for example. Derating can include limiting a maximum power that can be output by the electric motor, for example if a derating temperature in the electric motor is exceeded. Derating can change a map of the electric motor.
  • An operating temperature-dependent derating can be a change in engine control as a function of an operating temperature.
  • the derating can be stored, for example, in the inverter that supplies the electric motor with electricity. If a specified maximum temperature is exceeded, the derating can also switch off the electric motor completely. The derating can only affect the electric motor. However, further settings of the power train can also be specified by the derating. For example, each gear change or the use of an auxiliary drive can be limited by the derating.
  • the method has a step of detecting a measurement temperature of the electric motor.
  • the measurement temperature can be measured for detection, for example directly by sensors in the electric motor.
  • the power train can have at least one temperature sensor for this.
  • the temperature sensor can be arranged, for example, in or on the respective windings of the electric motor.
  • Several measurement temperatures can also be recorded simultaneously. Each measurement temperature can be detected, for example, by an assigned temperature sensor. If several measurement temperatures are recorded simultaneously, the highest of these temperatures can be used to control derating.
  • the measured temperature can only reproduce an actual temperature of the electric motor with a delay, since the measurement is subject to a certain inertia.
  • the respective temperature sensors are electrically insulated, for example, with the electrical insulation also being able to form good thermal insulation. If the electric motor heats up significantly, the insulation can already reach an undesirably high temperature before this is reflected in the measured temperature. For this reason, high thermal reserves usually have to be taken into account when designing the electric motor, the power train and the derating. For example, there can be particularly high deviations between the measured temperature and the actual temperature inside the electric motor if there is an almost sudden increase in a heating rate. For example, a loss in the electric motor can increase suddenly due to a gear change or a jump in torque. This can lead to excessive heating of the electric motor before this is recorded by the measuring temperature. For example, insulation can already heat up to such an extent that decomposition begins even before the respective temperature sensors are heated accordingly.
  • the method has a step of detecting a change in the operating state of the power train.
  • the change in the operating state can be a change that corresponds to a heating of the electric motor.
  • the change in operating status allows a prediction of the current actual temperature to meet temperature in the electric motor, even before a corresponding increase in temperature can be detected by sensors.
  • the change in the operating state can have a number of state variables.
  • the operating state change can have a rate of change of a state variable of the power train.
  • the operating state change may include information about a gear change.
  • the detected change in the operating state can allow conclusions to be drawn about deviations between the respective measured temperatures and the actual temperature in the electric motor.
  • the method has a step of determining at least one actual temperature of the electric motor as a function of the detected measurement temperature and the detected change in the operating state.
  • the actual temperature can, for example, correspond to an actual temperature of the electric motor at a hottest point or a point with the highest temperature.
  • the actual temperature can correspond to a temperature at a point at which thermal damage to the electric motor is most likely to be expected.
  • the actual temperature can take into account deviations between the actual temperature and the measured temperature, for example due to sudden increases in losses in the power train.
  • the actual temperature can be an estimated or calculated temperature, with the calculation or estimation taking place as a function of the recorded measurement temperature and the recorded change in the operating state. The recorded operating state change is therefore used to infer the actual temperature on the basis of the recorded measurement temperature. No complex real-time calculation of a thermal model is necessary to calculate the actual temperature.
  • the method has a step of controlling a derating of the power train as a function of the determined actual temperature. For example, a maximum torque of the electric motor is not specified based on a measured temperature, but based on the actual temperature. As a result, rapid heating, which cannot be adequately taken into account when controlling the derating as a function of the measurement temperature, can be taken into account.
  • a thermal reserve of the electric motor can thus be designed to be low, since there is a delay between the rise in a measurement temperature and the rise in an actual temperature can be taken into account by the derating. As a result, the power train can be small, light and inexpensive and still have a high thermal resistance.
  • the detected change in the operating state has a detected parameter that corresponds to a change in the power loss of the power train.
  • rapid heating can be taken into account by the derating before it is reflected in the measurement temperature.
  • the actual temperature can be determined to be higher than the measurement temperature if the parameter exceeds a predefined threshold value or one that is dependent on the measurement temperature. For example, there is only a relevant deviation between the actual temperature and the measurement temperature if the change in power loss has increased suddenly.
  • the detected operating state change has a detected speed change of the electric motor.
  • a speed change can cause a faster temperature change, so the actual temperature increases faster than a measurement temperature history indicates.
  • the actual temperature can be determined particularly reliably.
  • the derating can protect the power train against thermal damage in a particularly reliable manner.
  • the method can include a step of detecting a speed change of the electric motor.
  • the detected operating state change has a detected torque change of the electric motor.
  • a torque change can cause a faster temperature change, so the actual temperature increases faster than a measurement temperature history indicates.
  • the change in torque the actual temperature can be determined particularly reliably.
  • the method can include a step of detecting a change in torque of the electric motor.
  • the detected operating state change has a detected coolant temperature change.
  • the coolant temperature change may be a temperature change over time.
  • the coolant temperature change can be a difference between a coolant temperature at the inlet and a coolant temperature at an outlet of the electric motor.
  • the coolant can warm up before the parts of the electric motor or at least the respective temperature sensors in which the measurement temperature is recorded. In this way, the actual temperature can be determined particularly precisely.
  • the method may include a step of detecting a coolant temperature change of the powertrain.
  • the coolant can, for example, cool the inverter and alternatively or additionally the electric motor.
  • the coolant can also cool switching elements of the power train, for example.
  • the method may include a step of detecting a coolant temperature change of the electric motor.
  • the actual temperature is additionally determined as a function of a detected coolant temperature.
  • the method can include a step of detecting a coolant temperature.
  • a cooling circuit can also dissipate more heat than when the coolant temperature is already high, which means that the actual temperature in the electric motor can change at different speeds when there is an increase in power loss.
  • the cooling capacity can be taken into account when determining the actual temperature.
  • the change in the operating state has a detected asymmetrical temperature change of the electric motor. For example, in a stall condition, an asymmetric temperature change may occur.
  • a stall condition may be a condition in which the electric motor is energized to output power but its rotor is not rotating.
  • a condition can occur when a wheel loader drives into a pile and comes to a standstill.
  • the stall can cause the electric motor to heat up extremely quickly, which is detected too late by the measured temperature alone.
  • At least two simultaneously recorded measurement temperatures are compared to one another in order to record the asymmetrical temperature change.
  • the method can therefore have a step of detecting at least two measurement temperatures simultaneously. For example, it is no longer just the highest recorded measurement temperature that is used and the lower one discarded, but both recorded measurement temperatures are used as a basis for the derating by taking them into account when determining the actual temperature.
  • a temperature change behavior during normal operation at two positions spaced apart from one another is known.
  • a temperature change that deviates from this, for example by more than a predetermined or temperature-dependent threshold value, can be an asymmetrical temperature change.
  • a symmetrical temperature change is therefore not necessarily an equally large temperature change at two positions in the electric motor. If two temperature sensors are arranged at symmetrical positions in the electric motor, for example the motor windings, these can, for example, change their temperature symmetrically during normal operation, ie by the same temperature for example. If the temperature changes asymmetrically, one of the two temperature sensors can measure a different temperature than the other of the two temperature sensors.
  • An asymmetrical temperature change can be a deviation from a correlation between a measured temperature at a first point of the electric motor and a measured temperature at a second point of the electric motor during normal operation.
  • the detection of at least one measurement temperature of the electric motor can be a detection of a first measurement temperature at a first position tion and detecting a second measurement temperature at a second position, which is spaced apart from the first position.
  • the detection of the asymmetrical temperature change of the electric motor can include determining the asymmetrical temperature change of the electric motor as a function of the detected first measurement temperature at the first position and the detected second measurement temperature at the second position.
  • the determination of the actual temperature of the electric motor has an extrapolation as a function of a measurement temperature change.
  • the extrapolation can be modified depending on the detected operating state change.
  • a sudden change in the power loss can be taken into account in the extrapolation.
  • a particularly high level of thermal protection can be provided in this way. For example, it is possible to extrapolate for a longer period of time in order to determine the actual temperature if there has been a major change in the power loss.
  • the method can include detecting a measurement temperature change of the electric motor, for example by sequentially detecting a first and second measurement temperature.
  • the measurement temperature change can be determined, for example, using a measurement temperature history.
  • the determination of the actual temperature of the electric motor has a characteristic map comparison.
  • An example of a map comparison is a tabular comparison.
  • the characteristic field comparison can take place in addition to or as an alternative to the extrapolation.
  • the method can include an interpolation between two table values or characteristic curves.
  • the characteristic field comparison can take place as a function of the detected change in the operating state.
  • the map comparison can be modified as a function of the detected change in the operating state. A particularly high level of thermal protection can be provided in this way. For example, depending on the operating status change, the actual temperature can be determined using a different table or characteristic curve.
  • the actual temperature of the electric motor is determined using a trained algorithm.
  • the algorithm can be taught in at the factory and one series can be the same for each power train.
  • the algorithm can be self-learning.
  • Such an algorithm can map a thermal system response to operating state changes that is specific to each power train.
  • the algorithm can be trained on the basis of a measurement temperature history and, alternatively or additionally, an operating state change history. Other state variables can also be taken into account, such as an ambient temperature.
  • an individual temperature behavior of each power train can be taken into account. This can even be more accurate than thermal modeling.
  • a temperature reaction of the power train can easily be taken into account in the derating in order to enable high thermal protection and to be able to design the power train with low thermal reserves.
  • a second aspect of the invention relates to a control device for a power train of a working machine.
  • the power train has an electric motor.
  • the electric motor can be designed to supply the power train with drive power for a traction drive and, alternatively or additionally, for using an implement.
  • the control device can be designed to carry out the method according to the first aspect. Additional features, embodiments and advantages can be found in the descriptions of the first aspect.
  • the control device can have a detection device, which is designed to detect at least one measurement temperature of the electric motor and to detect a change in the operating state of the power train.
  • the detection device can have, for example, one or more temperature sensors.
  • the temperature sensors can be arranged, for example, in the respective motor windings of the electric motor.
  • the change in the operating state can be detected by the detection device, for example, on the basis of respective control signals and alternatively or additionally respective status signals of the power train.
  • the control device can have a determination device, which is designed to determine at least one actual temperature of the electric motor as a function of the detected measurement temperature and the detected change in the operating state.
  • the determination device can be designed to receive the detected measurement temperature and the detected change in the operating state from the detection device.
  • the determination device can have a computer chip, for example.
  • the control device can have a derating control device, which is designed to control a derating of the power train as a function of the determined actual temperature.
  • the derating control device can be designed, for example, to specify a maximum torque and, alternatively or additionally, a maximum speed of the electric motor.
  • the derating control device can be implemented, for example, in an inverter of the power train, which is designed to supply the electric motor with energy.
  • the control device can have a microcontroller, for example, or be designed as part of the inverter.
  • the control device can be designed to control the electric motor, taking derating into account.
  • the control device can be designed to control the derating of the power train.
  • the control device is designed to modify a derating setting, for example depending on the actual temperature.
  • the control device can be designed to control a speed of the electric motor.
  • a third aspect of the invention relates to a power train of a working machine.
  • the power train includes an electric motor and the control device according to the first aspect.
  • derating of the power train to protect the electric motor from overheating is controlled by the control device.
  • the electric motor of the power train can be designed to be operated with the method according to the first aspect. Additional features, embodiments and advantages can be found in the descriptions of the first and second aspects. Brief description of the figures
  • FIG. 1 schematically illustrates a method for operating the power train.
  • FIG. 2 schematically illustrates a work machine with a power train that is operated using the method according to FIG. 1 .
  • FIG. 3 shows a characteristic map of a derating of an electric motor of the power train.
  • FIG. 2 schematically illustrates a battery-powered work machine 20 with a power train 10 which is designed as a drive train.
  • the power train 10 has an electric motor 12 which, during operation, applies a torque to an output shaft 14 .
  • the electric motor 12 is controlled by a derating control device 16, which is designed as an inverter. Derating control device 16 is designed to supply power to electric motor 12 .
  • the electric motor 12 converts this current into mechanical drive power.
  • the output shaft 14 of the electric motor 12 makes the drive power available to a traction drive.
  • the drive power is transmitted by a transmission with a number of shiftable gears.
  • step 30 at least one measurement temperature of the electric motor 12 is recorded.
  • the power train 10 has a temperature sensor which is arranged in or on the respective windings of the electric motor 12 .
  • step 30 a plurality of measured temperatures of the electric motor 12 are recorded with respectively assigned temperature sensors at different points of the electric motor 12 . If the electric motor 12 heats up quickly, for example when stalling or due to a jump in a requested torque, a temperature rise in the electric motor 12 can only be detected by the temperature sensors with a delay.
  • a change in the operating state of the power train 10 is therefore detected, which allows conclusions to be drawn about such rapid heating.
  • a torque change of the electric motor 12 is detected in step 32 .
  • a change in rotational speed of electric motor 12 is detected as an alternative or in addition to this in step 32 .
  • boundary conditions such as a coolant temperature are recorded.
  • the change in operating state alternatively or additionally also includes a change in coolant temperature as it flows through the electric motor.
  • an actual temperature of the electric motor 12 is determined as a function of the recorded measurement temperature and the recorded change in the operating state.
  • the measurement temperature is extrapolated by a period of time in seconds. The time period can be fixed.
  • the period of time is determined as a function of the detected change in the operating state. For example, in the case of a torque jump, a long period of time is used for the extrapolation, while a small period of time is used for the extrapolation when the torque is delivered almost uniformly by the electric motor 12 .
  • the actual temperature is determined in a table as an alternative or in addition.
  • the actual temperature is alternatively or additionally determined using a trained algorithm.
  • the algorithm can be taught at the factory. Alternatively or additionally, in one embodiment, the algorithm is self-learning.
  • the power train 10 has a detection device 18 which is used to detect the respective measurement temperatures of the electric motor tor 12 and is designed to detect a change in the operating state of the power train 10 .
  • the detection device 18 has temperature sensors which measure the measurement temperatures in the electric motor 1 directly.
  • the power train 10 has a determination device 22, which is designed to determine the actual temperature of the electric motor 12 as a function of the detected measurement temperature and the detected change in the operating state.
  • step 36 derating of power train 10 is controlled by derating control device 16 as a function of the determined actual temperature, in order to protect electric motor 12 from overheating.
  • the derating of electric motor 12 used in the example shown is illustrated by a characteristic map in FIG. 3 .
  • the actual temperature of the electric motor 12 is plotted on the axis 50 .
  • a maximum permissible torque of the electric motor 12 is plotted on the axis 52 .
  • a characteristic curve 54 illustrates the torque limitation of the electric motor 12.
  • the electric motor 12 can be operated with 100% of its maximum nominal torque up to a threshold value 56 of the actual temperature. At a higher specific actual temperature, a permissible current and thus the torque of the electric motor 12 is limited to a portion of the nominal torque.
  • a switch-off temperature 58 is exceeded by the determined actual temperature, the electric motor 12 is no longer supplied with current and is therefore switched off.
  • a control device of the power train 10, which derates the power train 10 to protect the electric motor 12 from overheating, is formed in the exemplary embodiment shown by the detection device 18, the determination device 22 and the derating control device 16. reference sign

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for operating a power transmitting system (10) of a working machine (20), which has an electric motor (12). The method comprises a step of detecting (30) at least one measurement temperature of the electric motor (12). The method comprises a step of detecting (32) an operating state change of the power transmitting system (10). The method comprises a step of determining (34) at least one actual temperature of the electric motor (12) as a function of the detected (30) measurement temperature and the detected (32) operating state change. The method comprises a step of controlling (36) a derating of the power transmitting system (10) as a function of the determined (34) actual temperature. The invention also relates to a control device for a power transmitting system (10) and to a power transmitting system of a working machine.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Leistungsstrangs Method of operating a power train
Technisches Gebiet technical field
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungsstrangs einer Arbeitsmaschine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Steuervorrichtung für einen Leistungsstrang einer Arbeitsmaschine und einen Leistungsstrang einer Arbeitsmaschine. The present invention relates to a method for operating a power train of a work machine. In addition, the invention relates to a control device for a power train of a working machine and a power train of a working machine.
Stand der Technik State of the art
Bei Arbeitsmaschinen kann ein Leistungsstrang einen Elektromotor aufweisen, welcher jeweilige Arbeitsgeräte und alternativ oder zusätzlich einen Fahrantrieb mit Leistung versorgt. Der Elektromotor erwärmt sich während des Betriebs der Arbeitsmaschine. Bei sehr hohen Betriebstemperaturen kann es dadurch zu einer Beschädigung des Elektromotors kommen. Beispielsweise kann eine elektrische Isolierung des Elektromotors bei hohen Temperaturen übermäßig schnell zersetzen oder auch unmittelbar zerstört werden. Durch hohe Temperaturen können auch jeweilige Permanentmagnete des Elektromotors beschädigt werden, beispielsweise durch eine Entmagnetisierung. In the case of working machines, a power train can have an electric motor, which supplies power to the respective working implements and, alternatively or additionally, to a travel drive. The electric motor heats up during operation of the working machine. At very high operating temperatures, this can damage the electric motor. For example, electrical insulation of the electric motor can decompose excessively quickly at high temperatures or can also be destroyed immediately. High temperatures can also damage respective permanent magnets of the electric motor, for example as a result of demagnetization.
Um dies zu vermeiden, kann eine Leistungsabgabe des Elektromotors oder auch insgesamt des Leistungsstrangs mit einem Derating limitiert werden. Beispielsweise wird ein maximales Drehmoment des Elektromotos ab Erreichen einer bestimmten Temperatur des Elektromotors begrenzt. Dadurch kann eine Beschädigung oder übermäßige Verringerung einer Lebensdauer des Elektromotors vermieden werden. Durch das Derating steht dann jedoch weniger als eine maximale Leistung für die Benutzung der Arbeitsmaschine zur Verfügung. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektromotor oder auch insgesamt der Leistungsstrang für sehr hohe Temperaturen und alternativ oder zusätzlich für eine hohe Maximalleistung ausgelegt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch bei einer starken Erwärmung weiter- hin eine für den gewünschten Betrieb der Arbeitsmaschine notwendige Leistung bereitgestellt werden kann. Allerdings kann der Leistungsstrang dadurch groß, schwer und kostenintensiv sein. In order to avoid this, a power output of the electric motor or of the power train as a whole can be limited with derating. For example, a maximum torque of the electric motor is limited once a certain temperature of the electric motor has been reached. As a result, damage or excessive reduction in a service life of the electric motor can be avoided. As a result of the derating, however, less than maximum power is then available for using the working machine. Alternatively or additionally, the electric motor or the entire power train can be designed for very high temperatures and alternatively or additionally for a high maximum power. This ensures that even in the event of strong heating, toward a power necessary for the desired operation of the machine can be provided. However, this can make the power train large, heavy and expensive.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungsstrangs einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine kann beispielsweise als Radlader oder Bagger ausgebildet sein. Ein Leistungsstrang kann beispielsweise als ein Antriebsstrang oder als ein Arbeitsstrang ausgebildet sein. Entsprechend kann mittels des Leistungsstrangs beispielsweise eine Fahrleistung bzw. eine Arbeitsleistung bereitgestellt werden. Der Leistungsstrang kann auch einen Antrieb sowohl für ein Fahren als auch für ein Arbeitsgerät der Arbeitsmaschine bereitstellen. Ein Arbeitsgerät einer Arbeitsmaschine kann beispielsweise eine hydraulisch betätigbare Schaufel sein. Der Leistungsstrang kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Energie, beispielsweise von einer Batterie der Arbeitsmaschine bereitgestellt, in mechanische Energie, wie ein Drehmoment, zu wandeln. A first aspect of the invention relates to a method for operating a power train of a work machine. The work machine can be designed as a wheel loader or excavator, for example. A power train can be designed, for example, as a drive train or as a work train. Correspondingly, a driving performance or a work performance can be provided by means of the power train, for example. The power train can also provide drive for both driving and an implement of the work machine. A working device of a working machine can be a hydraulically actuable shovel, for example. The power train can be designed to convert electrical energy, for example provided by a battery of the work machine, into mechanical energy, such as torque.
Der Leistungsstrang weist einen Elektromotor auf. Zudem kann der Leistungsstrang einen Inverter zur Stromversorgung der Elektromaschine aufweisen. Der Elektromotor kann als ein Energiewandler ausgebildet sein. Ein Inverter kann beispielsweise eine Gleichspannung einer Energiequelle der Arbeitsmaschine, wie einer Batterie, in eine Wechselspannung oder Drehstrom wandeln. Dieser Strom kann dem Elektromotor zugeführt werden, um ein Drehmoment bereitzustellen. So kann ein Fahrantrieb oder ein Nebenabtrieb bereitgestellt werden, beispielsweise für eine Zapfwelle oder eine Hydraulikpumpe. The power train has an electric motor. In addition, the power train can have an inverter for the power supply of the electric machine. The electric motor can be designed as an energy converter. An inverter can, for example, convert a DC voltage from an energy source of the work machine, such as a battery, into an AC voltage or three-phase current. This current can be supplied to the electric motor to provide torque. In this way, a travel drive or an auxiliary drive can be provided, for example for a power take-off shaft or a hydraulic pump.
Der Leistungsstrang kann ein mehrgängiges Getriebe aufweisen. Das Getriebe ist mit dem Elektromotor zur Drehmomentübertragung verbunden. Das Getriebe kann beispielsweise eine durch den Elektromotor erzeugte mechanische Leistung einem Verbraucher, wie einem Fahrantrieb oder einem Arbeitsgerät, zur Verfügung stellen. Das Getriebe kann dazu ausgebildet sein, wenigstens zwei Gänge mit einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis zwischen einem Antrieb und einem Abtrieb des Getriebes bereitzustellen. Der Antrieb des Getriebes kann mit einer Abtriebswelle des Elektromotors mechanisch wirkverbunden sein. Ein Gang kann ein festes Verhältnis zwischen einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes bereitstellen. Jeweilige Gänge können beispielsweise durch ein Betätigen eines oder mehrerer Schaltelemente des Getriebes, wie einer Reibkupplung, gewechselt werden. Je nach gewähltem Gang kann der Leistungsstrang unterschiedlich effizient arbeiten. Durch einen Gangwechsel kann es zu einer sprunghaften Erhöhung einer Verlustleistung kommen. Ebenso können jeweilige Schaltelemente durch deren Betätigung stark zu einer Erwärmung des Leistungsstrangs und auch des Elektromotors beitragen. The power train can have a multi-gear transmission. The gearbox is connected to the electric motor for torque transmission. The transmission can, for example, make mechanical power generated by the electric motor available to a consumer, such as a traction drive or an implement. The transmission can be designed to have at least two gears with a different transmission ratio between a drive and an output of the provide transmission. The drive of the transmission can be mechanically operatively connected to an output shaft of the electric motor. A gear may provide a fixed ratio between an input speed and an output speed of the transmission. The respective gears can be changed, for example, by actuating one or more shifting elements of the transmission, such as a friction clutch. Depending on the selected gear, the power train can work with varying degrees of efficiency. A gear change can lead to a sudden increase in power loss. Likewise, the actuation of the respective shifting elements can contribute significantly to heating of the power train and also of the electric motor.
Das Verfahren kann einen Schritt eines Betreibens des Elektromotors aufweisen. Durch das Betreiben des Elektromotors kann eine Leistung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann mit dem Leistungsstrang so ein Drehmoment zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise kann an der Abtriebswelle des Elektromotors bei dessen Betrieb ein Drehmoment bereitgestellt werden. The method can include a step of operating the electric motor. Power can be provided by operating the electric motor. For example, a torque can be made available with the power train. For example, a torque can be provided at the output shaft of the electric motor during its operation.
Für das Betreiben des Elektromotors kann ein Derating vorgegeben sein, welches beispielsweise betriebstemperaturabhängig sein kann. Ein Derating kann eine Limitierung einer maximal durch den Elektromotor abgebbaren Leistung umfassen, beispielsweise wenn eine Deratingtemperatur im Elektromotor überschritten wird. Ein Derating kann ein Kennfeld des Elektromotors verändern. Ein betriebstemperaturabhängiges Derating kann eine Veränderung einer Motorsteuerung in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur sein. Das Derating kann beispielsweise in dem Inverter hinterlegt sein, welcher den Elektromotor mit Strom versorgt. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Maximaltemperatur kann das Derating den Elektromotor auch vollständig abschalten. Das Derating kann ausschließlich den Elektromotor betreffen. Durch das Derating können aber auch weitere Einstellungen des Leistungsstrangs vorgegeben werden. Beispielsweise können jeweilige Gangwechsel oder eine Benutzung eines Nebenantriebs durch das Derating limitiert werden. Das Verfahren weist einen Schritt eines Erfassens einer Messtemperatur des Elekt- romotos auf. Die Messtemperatur kann zur Erfassung gemessen werden, beispielsweise direkt sensorisch in dem Elektromotor. Dafür kann der Leistungsstrang wenigstens einen Temperatursensor aufweisen. Der Temperatursensor kann beispielsweise in oder an jeweiligen Wicklungen des Elektromotors angeordnet sein. Es können auch mehrere Messtemperaturen gleichzeitig erfasst werden. Jede Messtemperatur kann beispielsweise jeweils durch einen zugeordneten Temperatursensoren erfasst werden. Sofern mehrere Messtemperaturen gleichzeitig erfasst werden, kann für ein Steuern eines Deratings die höchste dieser Temperaturen genutzt werden. For the operation of the electric motor, a derating can be specified, which can be dependent on the operating temperature, for example. Derating can include limiting a maximum power that can be output by the electric motor, for example if a derating temperature in the electric motor is exceeded. Derating can change a map of the electric motor. An operating temperature-dependent derating can be a change in engine control as a function of an operating temperature. The derating can be stored, for example, in the inverter that supplies the electric motor with electricity. If a specified maximum temperature is exceeded, the derating can also switch off the electric motor completely. The derating can only affect the electric motor. However, further settings of the power train can also be specified by the derating. For example, each gear change or the use of an auxiliary drive can be limited by the derating. The method has a step of detecting a measurement temperature of the electric motor. The measurement temperature can be measured for detection, for example directly by sensors in the electric motor. The power train can have at least one temperature sensor for this. The temperature sensor can be arranged, for example, in or on the respective windings of the electric motor. Several measurement temperatures can also be recorded simultaneously. Each measurement temperature can be detected, for example, by an assigned temperature sensor. If several measurement temperatures are recorded simultaneously, the highest of these temperatures can be used to control derating.
Die Messtemperatur kann eine tatsächliche Temperatur des Elektromotors jedoch nur verzögert wiedergeben, da die Messung einer gewissen Trägheit unterliegt. Die jeweiligen Temperatursensoren sind beispielsweise elektrisch isoliert, wobei die elektrische Isolierung auch eine gute thermische Isolierung bilden kann. Die Isolierung kann bei einer starken Aufheizung des Elektromotors so bereits eine unerwünscht hohe Temperatur erreichen, noch bevor sich dies in der Messtemperatur niederschlägt. Aus diesem Grund müssen normalerweise hohe thermische Reserven bei der Auslegung des Elektromotors, des Leistungsstrangs und des Deratings berücksichtigt werden. Beispielsweise kann es zu besonders hohen Abweichungen zwischen der Messtemperatur und der tatsächlichen Temperatur in einem Inneren des Elektromotors kommen, wenn es zu einem nahezu sprunghaften Anstieg einer Erwärmungsrate kommt. Beispielsweise kann aufgrund eines Gangwechsels oder eines Drehmomentsprungs ein Verlust im Elektromotor sprunghaft ansteigen. Dadurch kann es zu einer übermäßigen Erwärmung des Elektromotors kommen, bevor dies durch die Messtemperatur erfasst wird. Beispielsweise kann eine Isolierung sich bereits so stark erwärmen, dass eine Zersetzung beginnt, noch bevor dadurch jeweilige Temperatursensoren korrespondierend erwärmt werden. However, the measured temperature can only reproduce an actual temperature of the electric motor with a delay, since the measurement is subject to a certain inertia. The respective temperature sensors are electrically insulated, for example, with the electrical insulation also being able to form good thermal insulation. If the electric motor heats up significantly, the insulation can already reach an undesirably high temperature before this is reflected in the measured temperature. For this reason, high thermal reserves usually have to be taken into account when designing the electric motor, the power train and the derating. For example, there can be particularly high deviations between the measured temperature and the actual temperature inside the electric motor if there is an almost sudden increase in a heating rate. For example, a loss in the electric motor can increase suddenly due to a gear change or a jump in torque. This can lead to excessive heating of the electric motor before this is recorded by the measuring temperature. For example, insulation can already heat up to such an extent that decomposition begins even before the respective temperature sensors are heated accordingly.
Das Verfahren weist einen Schritt eines Erfassens einer Betriebszustandsveränderung des Leistungsstrangs auf. Die Betriebszustandsveränderung kann eine zu einer Erwärmung des Elektromotors korrespondierende Veränderung sein. Die Betriebszustandsveränderung erlaubt es, eine Vorhersage über die derzeitige tatsächliche Tem- peratur im Elektromotor zu treffen, noch bevor ein entsprechender Temperaturanstieg sensorisch erfasst werden kann. Die Betriebszustandsveränderung kann mehrere Zustandsgrößen aufweisen. Beispielsweise kann die Betriebszustandsveränderung eine Änderungsrate einer Zustandsgröße des Leistungsstrangs aufweisen. Die Betriebszustandsveränderung kann Informationen über einen Gangwechsel aufweisen. Die erfasste Betriebszustandsveränderung kann Rückschlüsse über Abweichungen zwischen jeweiligen Messtemperaturen und der tatsächlichen Temperatur im Elektromotor ermöglichen. The method has a step of detecting a change in the operating state of the power train. The change in the operating state can be a change that corresponds to a heating of the electric motor. The change in operating status allows a prediction of the current actual temperature to meet temperature in the electric motor, even before a corresponding increase in temperature can be detected by sensors. The change in the operating state can have a number of state variables. For example, the operating state change can have a rate of change of a state variable of the power train. The operating state change may include information about a gear change. The detected change in the operating state can allow conclusions to be drawn about deviations between the respective measured temperatures and the actual temperature in the electric motor.
Das Verfahren weist einen Schritt eines Bestimmens wenigstens einer Isttemperatur des Elektromotors in Abhängigkeit von der erfassten Messtemperatur und der erfassten Betriebszustandsveränderung auf. Die Isttemperatur kann beispielsweise einer tatsächlichen Temperatur des Elektromotors an einer heißesten Stelle bzw. einer Stelle mit höchster Temperatur entsprechen. Die Isttemperatur kann einer Temperatur an einer Stelle entsprechen, an welcher am wahrscheinlichsten mit einer thermischen Beschädigung des Elektromotors zu rechnen ist. Die Isttemperatur kann Abweichungen zwischen der tatsächlichen Temperatur und der Messtemperatur berücksichtigen, beispielsweise aufgrund sprunghafter Verlusterhöhungen im Leistungsstrang. Die Isttemperatur kann eine geschätzte oder berechnete Temperatur sein, wobei die Berechnung oder Schätzung in Abhängigkeit von der erfassten Messtemperatur und der erfassten Betriebszustandsveränderung erfolgt. Die erfasste Betriebszustandsveränderung wird also benutzt, um auf Basis der erfassten Messtemperatur auf die tatsächliche Temperatur zu schließen. Es ist keine aufwendige Echtzeitrechnung eines thermischen Modells notwendig, um die Isttemperatur zu berechnen. The method has a step of determining at least one actual temperature of the electric motor as a function of the detected measurement temperature and the detected change in the operating state. The actual temperature can, for example, correspond to an actual temperature of the electric motor at a hottest point or a point with the highest temperature. The actual temperature can correspond to a temperature at a point at which thermal damage to the electric motor is most likely to be expected. The actual temperature can take into account deviations between the actual temperature and the measured temperature, for example due to sudden increases in losses in the power train. The actual temperature can be an estimated or calculated temperature, with the calculation or estimation taking place as a function of the recorded measurement temperature and the recorded change in the operating state. The recorded operating state change is therefore used to infer the actual temperature on the basis of the recorded measurement temperature. No complex real-time calculation of a thermal model is necessary to calculate the actual temperature.
Das Verfahren weist einen Schritt eines Steuerns eines Deratings des Leistungsstrangs in Abhängigkeit von der bestimmten Isttemperatur auf. Beispielsweise wird ein maximales Drehmoment des Elektromotors nicht aufgrund einer Messtemperatur, sondern aufgrund der Isttemperatur vorgegeben. Dadurch kann eine schnelle Erwärmung, welche bei Steuern des Deratings in Abhängigkeit von der Messtemperatur nicht ausreichend berücksichtigt werden kann, berücksichtigt werden. So kann eine thermische Reserve des Elektromotors gering ausgebildet sein, da eine Verzögerung zwischen Anstieg einer Messtemperatur und Anstieg einer tatsächlichen Temperatur durch das Derating berücksichtigt werden kann. Dadurch kann der Leistungsstrang klein, leicht und preiswert sein und dennoch eine thermische Widerstandsfähigkeit hoch sein. The method has a step of controlling a derating of the power train as a function of the determined actual temperature. For example, a maximum torque of the electric motor is not specified based on a measured temperature, but based on the actual temperature. As a result, rapid heating, which cannot be adequately taken into account when controlling the derating as a function of the measurement temperature, can be taken into account. A thermal reserve of the electric motor can thus be designed to be low, since there is a delay between the rise in a measurement temperature and the rise in an actual temperature can be taken into account by the derating. As a result, the power train can be small, light and inexpensive and still have a high thermal resistance.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Kenngrößen aufweist, welche mit einer Verlustleistungsveränderung des Leistungsstrangs korrespondiert. Dadurch kann eine schnelle Erwärmung durch das Derating berücksichtigt werden, bevor sich diese in der Messtemperatur widerspiegelt. Beispielsweise kann die Isttemperatur gegenüber der Messtemperatur erhöht bestimmt werden, sofern die Kenngröße einen vorgegebenen oder messtemperaturabhängigen Schwellwert überschreitet. Beispielsweise kommt es erst zu einer relevanten Abweichung zwischen tatsächlicher Temperatur und Messtemperatur, sofern die Verlustleistungsveränderung sprunghaft angestiegen ist. In one embodiment of the method, it can be provided that the detected change in the operating state has a detected parameter that corresponds to a change in the power loss of the power train. As a result, rapid heating can be taken into account by the derating before it is reflected in the measurement temperature. For example, the actual temperature can be determined to be higher than the measurement temperature if the parameter exceeds a predefined threshold value or one that is dependent on the measurement temperature. For example, there is only a relevant deviation between the actual temperature and the measurement temperature if the change in power loss has increased suddenly.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Drehzahlveränderung des Elektromotors aufweist. Eine Drehzahlveränderung kann eine schnellere Temperaturänderung bewirken, sodass die tatsächliche Temperatur schneller ansteigt, als dies eine Messtemperaturhistorie indiziert. Durch die Berücksichtigung der Drehzahlveränderung kann die Isttemperatur besonders zuverlässig bestimmt werden. Durch die Berücksichtigung der Drehzahlveränderung kann das Derating besonders zuverlässig den Leistungsstrang vor einer thermischen Beschädigung schützen. Das Verfahren kann einen Schritt eines Erfassens einer Drehzahlveränderung des Elektromotors aufweisen. In one embodiment of the method, it can be provided that the detected operating state change has a detected speed change of the electric motor. A speed change can cause a faster temperature change, so the actual temperature increases faster than a measurement temperature history indicates. By taking into account the change in speed, the actual temperature can be determined particularly reliably. By taking the speed change into account, the derating can protect the power train against thermal damage in a particularly reliable manner. The method can include a step of detecting a speed change of the electric motor.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Drehmomentveränderung des Elektromotors aufweist. Eine Drehmomentveränderung kann eine schnellere Temperaturänderung bewirken, sodass die tatsächliche Temperatur schneller ansteigt, als dies eine Messtemperaturhistorie indiziert. Durch die Berücksichtigung der Drehmomentveränderung kann die Isttemperatur besonders zuverlässig bestimmt werden. Durch die Berücksichtigung der Drehmomentveränderung kann das Derating besonders zuverlässig den Leistungsstrang vor einer thermischen Beschädigung schützen. Das Verfahren kann einen Schritt eines Erfassens einer Drehmomentveränderung des Elektromotors aufweisen. In one embodiment of the method, it can be provided that the detected operating state change has a detected torque change of the electric motor. A torque change can cause a faster temperature change, so the actual temperature increases faster than a measurement temperature history indicates. By taking into account the change in torque, the actual temperature can be determined particularly reliably. Through By taking into account the change in torque, the derating can protect the power train from thermal damage in a particularly reliable manner. The method can include a step of detecting a change in torque of the electric motor.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Kühlmitteltemperaturänderung aufweist. Die Kühlmitteltemperaturänderung kann eine Temperaturänderung über die Zeit sein. Die Kühlmitteltemperaturänderung kann eine Differenz zwischen einer Kühlmitteltemperatur am Eingang und eine Kühlmitteltemperatur an einem Ausgang des Elektromotors sein. Das Kühlmittel kann sich noch vor den Teilen des Elektromotors oder zumindest jeweiliger Temperatursensoren aufwärmen, in welchen die Messtemperatur erfasst wird. So kann die Isttemperatur besonders genau ermittelt werden. Durch die Berücksichtigung der Kühlmitteltemperaturänderung kann das Derating besonders zuverlässig den Leistungsstrang vor einer thermischen Beschädigung schützen. Das Verfahren kann einen Schritt eines Erfassens einer Kühlmitteltemperaturänderung des Leistungsstrangs aufweisen. Das Kühlmittel kann beispielsweise den Inverter und alternativ oder zusätzlich den Elektromotor kühlen. Im Inverter und alternativ oder zusätzlich im Elektromotor kann Verlustleistung das Kühlmittel schnell erwärmen. Das Kühlmittel kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise auch Schaltelemente des Leistungsstrangs kühlen. Das Verfahren kann einen Schritt eines Erfassens einer Kühlmitteltemperaturveränderung des Elektromotors aufweisen. In one embodiment of the method, it can be provided that the detected operating state change has a detected coolant temperature change. The coolant temperature change may be a temperature change over time. The coolant temperature change can be a difference between a coolant temperature at the inlet and a coolant temperature at an outlet of the electric motor. The coolant can warm up before the parts of the electric motor or at least the respective temperature sensors in which the measurement temperature is recorded. In this way, the actual temperature can be determined particularly precisely. By taking into account the change in coolant temperature, the derating can protect the power train from thermal damage in a particularly reliable manner. The method may include a step of detecting a coolant temperature change of the powertrain. The coolant can, for example, cool the inverter and alternatively or additionally the electric motor. In the inverter and alternatively or additionally in the electric motor, power loss can heat up the coolant quickly. Alternatively or additionally, the coolant can also cool switching elements of the power train, for example. The method may include a step of detecting a coolant temperature change of the electric motor.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Bestimmung der Isttemperatur zusätzlich in Abhängigkeit von einer erfassten Kühlmitteltemperatur erfolgt. Das Verfahren kann einen Schritt eines Erfassens einer Kühlmitteltemperatur aufweisen. Bei einer insgesamt geringen Kühlmitteltemperatur kann ein Kühlkreislauf auch mehr Wärme abführen als bei einer bereits hohen Kühlmitteltemperatur, womit sich die tatsächliche Temperatur unterschiedlich schnell im Elektromotor bei einer Verlustleistungserhöhung ändern kann. Durch die Berücksichtigung der Kühlmitteltemperatur kann die Kühlleistung beim Bestimmen der Isttemperatur berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Betriebszustandsveränderung eine erfasste unsymmetrische Temperaturveränderung des Elektromotors aufweist. Beispielsweise kann in einem Stallzustand eine unsymmetrische Temperaturveränderung auftreten. Ein Stallzustand kann ein Zustand sein, bei welchem der Elektromotor zur Leistungsabgabe bestromt ist, aber dessen Rotor nicht dreht. Beispielsweise kann ein solcher Zustand auftreten, wenn ein Radlader in einen Haufen einfährt und dabei zum Stehen kommt. Der Stall kann zu einer extrem schnellen Erwärmung des Elektromotors führen, welche durch die Messtemperatur alleine zu spät erkannt wird. Zur Erfassung der unsymmetrischen Temperaturveränderung werden wenigstens zwei gleichzeitig erfasste Messtemperaturen miteinander verglichen. Das Verfahren kann in diesem Fall also einen Schritt eines Erfassens von wenigstens zwei Messtemperaturen gleichzeitig aufweisen. Es wird also beispielsweise nicht mehr lediglich die höchste erfasste Messtemperatur genutzt und die niedrigere verworfen, sondern beide erfassten Messtemperaturen dem Derating durch die Berücksichtigung bei der Bestimmung der Isttemperatur zugrunde gelegt. In one embodiment of the method, it can be provided that the actual temperature is additionally determined as a function of a detected coolant temperature. The method can include a step of detecting a coolant temperature. When the coolant temperature is low overall, a cooling circuit can also dissipate more heat than when the coolant temperature is already high, which means that the actual temperature in the electric motor can change at different speeds when there is an increase in power loss. By taking the coolant temperature into account, the cooling capacity can be taken into account when determining the actual temperature. In one embodiment of the method, it can be provided that the change in the operating state has a detected asymmetrical temperature change of the electric motor. For example, in a stall condition, an asymmetric temperature change may occur. A stall condition may be a condition in which the electric motor is energized to output power but its rotor is not rotating. For example, such a condition can occur when a wheel loader drives into a pile and comes to a standstill. The stall can cause the electric motor to heat up extremely quickly, which is detected too late by the measured temperature alone. At least two simultaneously recorded measurement temperatures are compared to one another in order to record the asymmetrical temperature change. In this case, the method can therefore have a step of detecting at least two measurement temperatures simultaneously. For example, it is no longer just the highest recorded measurement temperature that is used and the lower one discarded, but both recorded measurement temperatures are used as a basis for the derating by taking them into account when determining the actual temperature.
Beispielsweise ist ein Temperaturveränderungsverhalten im Normalbetrieb an zwei voneinander beabstandeten Positionen bekannt. Eine davon abweichende Temperaturveränderung, beispielsweise um mehr als einen vorgegebenen oder temperaturabhängigen Schwellwert, kann eine unsymmetrische Temperaturveränderung sein.For example, a temperature change behavior during normal operation at two positions spaced apart from one another is known. A temperature change that deviates from this, for example by more than a predetermined or temperature-dependent threshold value, can be an asymmetrical temperature change.
Eine symmetrische Temperaturveränderung ist also nicht zwingend eine gleich große Temperaturveränderung an zwei Position im Elektromotor. Sofern zwei Temperatursensoren an symmetrischen Positionen im Elektromotor, beispielsweise den Motorwicklungen, angeordnet sind, können diese aber beispielsweise im Normalbetrieb symmetrisch ihre Temperatur ändern, also beispielsweise um die gleiche Temperatur. Bei einer unsymmetrischen Temperaturveränderung kann einer der beiden Temperatursensoren eine andere Temperatur messen als der andere der beiden Temperatu rsen soren. Eine unsymmetrische Temperaturveränderung kann eine Abweichung von einer im Normalbetrieb vorliegenden Korrelation zwischen einer Messtemperatur an einer ersten Stelle des Elektromotors und einer Messtemperatur an einer zweiten Stelle des Elektromotors sein. Das Erfassen wenigstens einer Messtemperatur des Elektromotors kann ein Erfassen einer ersten Messtemperatur an einer ersten Posi- tion und ein Erfassen einer zweiten Messtemperatur an einer zweiten Position, welche zu der ersten Position beabstandet ist, aufweisen. Das Erfassen der unsymmetrischen Temperaturveränderung des Elektromotors kann ein Bestimmen der unsymmetrischen Temperaturveränderung des Elektromotors in Abhängigkeit von der erfassten ersten Messtemperatur an der ersten Position und der erfassten zweiten Messtemperatur an der zweiten Position aufweisen. A symmetrical temperature change is therefore not necessarily an equally large temperature change at two positions in the electric motor. If two temperature sensors are arranged at symmetrical positions in the electric motor, for example the motor windings, these can, for example, change their temperature symmetrically during normal operation, ie by the same temperature for example. If the temperature changes asymmetrically, one of the two temperature sensors can measure a different temperature than the other of the two temperature sensors. An asymmetrical temperature change can be a deviation from a correlation between a measured temperature at a first point of the electric motor and a measured temperature at a second point of the electric motor during normal operation. The detection of at least one measurement temperature of the electric motor can be a detection of a first measurement temperature at a first position tion and detecting a second measurement temperature at a second position, which is spaced apart from the first position. The detection of the asymmetrical temperature change of the electric motor can include determining the asymmetrical temperature change of the electric motor as a function of the detected first measurement temperature at the first position and the detected second measurement temperature at the second position.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Bestimmen der Isttemperatur des Elektromotors eine Extrapolation in Abhängigkeit von einer Messtemperaturveränderung aufweist. Die Extrapolation kann in Abhängigkeit von der erfassten Betriebszustandsveränderung modifiziert werden. Dadurch kann bei der Extrapolation eine sprunghafte Veränderung der Verlustleistung berücksichtigt werden. So kann ein besonders hoher thermischer Schutz bereitgestellt werden. Beispielsweise kann für einen größeren Zeitraum extrapoliert werden, um die Isttemperatur zu bestimmen, falls eine größere Veränderung der Verlustleistung erfolgt ist. Das Verfahren kann ein Erfassen einer Messtemperaturveränderung des Elektromotors aufweisen, beispielsweise durch zeitlich aufeinanderfolgende Erfassungen einer ersten und zweiten Messtemperatur. Die Messtemperaturveränderung kann beispielsweise anhand einer Messtemperaturhistorie bestimmt werden. In one embodiment of the method it can be provided that the determination of the actual temperature of the electric motor has an extrapolation as a function of a measurement temperature change. The extrapolation can be modified depending on the detected operating state change. As a result, a sudden change in the power loss can be taken into account in the extrapolation. A particularly high level of thermal protection can be provided in this way. For example, it is possible to extrapolate for a longer period of time in order to determine the actual temperature if there has been a major change in the power loss. The method can include detecting a measurement temperature change of the electric motor, for example by sequentially detecting a first and second measurement temperature. The measurement temperature change can be determined, for example, using a measurement temperature history.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Bestimmen der Isttemperatur des Elektromotors einen Kennfeldvergleich aufweist. Ein Beispiel für ein Kennfeldvergleich ist ein tabellarischer Vergleich. Der Kennfeldvergleich kann zusätzlich oder alternativ zur Extrapolation erfolgen. Das Verfahren kann eine Interpolation zwischen zwei Tabellenwerten oder Kennlinien aufweisen. Der Kennfeldvergleich kann in Abhängigkeit von der erfassten Betriebszustandsveränderung erfolgen. Der Kennfeldvergleich kann in Abhängigkeit von der erfassten Betriebszustandsveränderung modifiziert werden. So kann ein besonders hoher thermischer Schutz bereitgestellt werden. Beispielsweise kann je nach Betriebszustandsveränderung mit einer anderen Tabelle oder Kennlinie die Isttemperatur bestimmt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Bestimmen der Isttemperatur des Elektromotors mittels eines trainierten Algorithmus erfolgt. Beispielsweise kann der Algorithmus werksseitig angelernt werden und für jeden Leistungsstrang eine Baureihe gleich sein. Beispielsweise kann der Algorithmus selbstlernend sein. Ein solcher Algorithmus kann eine thermische Systemreaktion auf Betriebszustandsveränderungen abbilden, der für jeden Leistungsstrang spezifisch ist. Der Algorithmus kann auf Basis einer Messtemperaturhistorie und alternativ oder zusätzlich Betriebszustandsveränderungshistorie trainiert sein. Auch weitere Zustandsgrößen können berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine Umgebungstemperatur. Durch das Trainieren kann ein individuelles Temperaturverhalten jedes Leistungsstrangs berücksichtigt werden. Dies kann sogar genauer sein als eine thermische Modellierung. Durch den Algorithmus kann eine Temperaturreaktion des Leistungsstrangs bei dem Derating einfach berücksichtigt werden, um einen hohen thermischen Schutz zu ermöglichen und den Leistungsstrang mit geringen thermischen Reserven auslegen zu können. In one embodiment of the method, it can be provided that the determination of the actual temperature of the electric motor has a characteristic map comparison. An example of a map comparison is a tabular comparison. The characteristic field comparison can take place in addition to or as an alternative to the extrapolation. The method can include an interpolation between two table values or characteristic curves. The characteristic field comparison can take place as a function of the detected change in the operating state. The map comparison can be modified as a function of the detected change in the operating state. A particularly high level of thermal protection can be provided in this way. For example, depending on the operating status change, the actual temperature can be determined using a different table or characteristic curve. In one embodiment of the method, it can be provided that the actual temperature of the electric motor is determined using a trained algorithm. For example, the algorithm can be taught in at the factory and one series can be the same for each power train. For example, the algorithm can be self-learning. Such an algorithm can map a thermal system response to operating state changes that is specific to each power train. The algorithm can be trained on the basis of a measurement temperature history and, alternatively or additionally, an operating state change history. Other state variables can also be taken into account, such as an ambient temperature. Through the training, an individual temperature behavior of each power train can be taken into account. This can even be more accurate than thermal modeling. With the algorithm, a temperature reaction of the power train can easily be taken into account in the derating in order to enable high thermal protection and to be able to design the power train with low thermal reserves.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Leistungsstrang einer Arbeitsmaschine. Der Leistungsstrang weist einen Elektromotor auf. Der Elektromotor kann dazu ausgebildet sein, den Leistungsstrang mit einer Antriebsleistung für einen Fahrantrieb und alternativ oder zusätzlich eine Arbeitsgerätbenutzung zu versorgen. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. A second aspect of the invention relates to a control device for a power train of a working machine. The power train has an electric motor. The electric motor can be designed to supply the power train with drive power for a traction drive and, alternatively or additionally, for using an implement. The control device can be designed to carry out the method according to the first aspect. Additional features, embodiments and advantages can be found in the descriptions of the first aspect.
Die Steuervorrichtung kann eine Erfassungsvorrichtung aufweisen, welche zum Erfassen wenigstens einer Messtemperatur des Elektromotors und zum Erfassen einer Betriebszustandsveränderung des Leistungsstrangs ausgebildet ist. Die Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen. Die Temperatursensoren können beispielsweise in jeweiligen Motorwicklungen des Elektromotors angeordnet sein. Die Betriebszustandsveränderung kann beispielsweise anhand jeweiliger Steuersignale und alternativ oder zusätzlich jeweiliger Zustandssignale des Leistungsstrangs durch die Erfassungsvorrichtung erfasst werden. Die Steuervorrichtung kann eine Bestimmungsvorrichtung, welche zum Bestimmen wenigstens einer Isttemperatur des Elektromotors in Abhängigkeit von der erfassten Messtemperatur und der erfassten Betriebszustandsveränderung ausgebildet ist, aufweisen. Die Bestimmungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die erfasste Messtemperatur und die erfasste Betriebszustandsveränderung von der Erfassungsvorrichtung zu empfangen. Die Bestimmungsvorrichtung kann beispielsweise einen Computerchip aufweisen. The control device can have a detection device, which is designed to detect at least one measurement temperature of the electric motor and to detect a change in the operating state of the power train. The detection device can have, for example, one or more temperature sensors. The temperature sensors can be arranged, for example, in the respective motor windings of the electric motor. The change in the operating state can be detected by the detection device, for example, on the basis of respective control signals and alternatively or additionally respective status signals of the power train. The control device can have a determination device, which is designed to determine at least one actual temperature of the electric motor as a function of the detected measurement temperature and the detected change in the operating state. The determination device can be designed to receive the detected measurement temperature and the detected change in the operating state from the detection device. The determination device can have a computer chip, for example.
Die Steuervorrichtung kann eine Deratingsteuervorrichtung, welche zum Steuern eines Deratings des Leistungsstrangs in Abhängigkeit von der bestimmten Isttemperatur ausgebildet ist, aufweisen. Die Deratingsteuervorrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, ein maximales Drehmoment und alternativ oder zusätzlich eine maximale Drehzahl des Elektromotors vorzugeben. Die Deratingsteuervorrichtung kann beispielsweise in einem Inverter des Leistungsstrangs implementiert sein, welcher dazu ausgebildet ist, den Elektromotor mit Energie zu versorgen. The control device can have a derating control device, which is designed to control a derating of the power train as a function of the determined actual temperature. The derating control device can be designed, for example, to specify a maximum torque and, alternatively or additionally, a maximum speed of the electric motor. The derating control device can be implemented, for example, in an inverter of the power train, which is designed to supply the electric motor with energy.
Die Steuervorrichtung kann beispielsweise einen Mikrocontroller aufweisen oder als Teil des Inverters ausgebildet sein. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet, den Elektromotor unter Berücksichtigung eines Deratings zu steuern. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Derating des Leistungsstrangs zu steuern. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Einstellung eines Deratings zu modifizieren, beispielsweise je nach Isttemperatur. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Drehzahl des Elektromotors zu steuern. The control device can have a microcontroller, for example, or be designed as part of the inverter. The control device can be designed to control the electric motor, taking derating into account. The control device can be designed to control the derating of the power train. The control device is designed to modify a derating setting, for example depending on the actual temperature. For example, the control device can be designed to control a speed of the electric motor.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Leistungsstrang einer Arbeitsmaschine. Der Leistungsstrang weist einen Elektromotor und die Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt auf. Im Betrieb des Leistungsstrangs wird ein Derating des Leistungsstrangs zum Überhitzungsschutz des Elektromotors durch die Steuervorrichtung gesteuert. Der Elektromotor des Leistungsstrangs kann dazu ausgebildet sein, mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt betrieben zu werden. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten bzw. des zweiten Aspekts zu entnehmen. Kurze Beschreibung der Figuren A third aspect of the invention relates to a power train of a working machine. The power train includes an electric motor and the control device according to the first aspect. During operation of the power train, derating of the power train to protect the electric motor from overheating is controlled by the control device. The electric motor of the power train can be designed to be operated with the method according to the first aspect. Additional features, embodiments and advantages can be found in the descriptions of the first and second aspects. Brief description of the figures
Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Betreiben des Leistungsstrangs. 1 schematically illustrates a method for operating the power train.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Arbeitsmaschine mit einem Leistungsstrang, welcher mit dem Verfahren gemäß Fig. 1 betrieben wird. FIG. 2 schematically illustrates a work machine with a power train that is operated using the method according to FIG. 1 .
Fig. 3 zeigt ein Kennfeld eines Deratings eines Elektromotors des Leistungsstrangs. 3 shows a characteristic map of a derating of an electric motor of the power train.
Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen Detailed description of embodiments
Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine batterieelektrisch betriebene Arbeitsmaschine 20 mit einem Leistungsstrang 10, welcher als Antriebsstrang ausgebildet ist. Der Leistungsstrang 10 weist einen Elektromotor 12 auf, welcher im Betrieb eine Abtriebswelle 14 mit einem Drehmoment beaufschlagt. Der Elektromotor 12 wird von einer Deratingsteuervorrichtung 16 gesteuert, welche als Inverter ausgebildet ist. Die Deratingsteuervorrichtung 16 ist zur Stromversorgung des Elektromotors 12 ausgebildet. Im Betrieb wandelt der Elektromotor 12 diesen Strom in eine mechanische Antriebsleistung. Die Abtriebswelle 14 des Elektromotors 12 stellt die Antriebsleistung einem Fahrantrieb zur Verfügung. In einer Ausführungsform wird die Antriebsleistung dabei von einem Getriebe mit mehreren schaltbaren Gängen übertragen. FIG. 2 schematically illustrates a battery-powered work machine 20 with a power train 10 which is designed as a drive train. The power train 10 has an electric motor 12 which, during operation, applies a torque to an output shaft 14 . The electric motor 12 is controlled by a derating control device 16, which is designed as an inverter. Derating control device 16 is designed to supply power to electric motor 12 . During operation, the electric motor 12 converts this current into mechanical drive power. The output shaft 14 of the electric motor 12 makes the drive power available to a traction drive. In one embodiment, the drive power is transmitted by a transmission with a number of shiftable gears.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Betreiben des Leistungsstrangs 10. Durch das Verfahren wird der Elektromotor 12 vor einer Überhitzung und damit thermischer Beschädigung geschützt. In einem Schritt 30 wird wenigstens eine Messtemperatur des Elektromotors 12 erfasst. Dazu weist der Leistungsstrang 10 in einer Ausführungsform einen Temperatursensor auf, welcher in oder an jeweiligen Wicklungen des Elektromotors 12 angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform werden in Schritt 30 mehrere Messtemperaturen des Elektromotors 12 mit jeweils zugeordneten Temperatursensoren an unterschiedlichen Stellen des Elektromotors 12 erfasst. Sofern sich der Elektromotor 12 schnell erwärmt, beispielsweise im Stall oder aufgrund eines Sprungs eines angeforderten Drehmoments, kann ein Temperaturanstieg des Elektromotors 12 nur verzögert von den Temperatursensoren erfasst werden. In einem Schritt 32 wird deshalb eine Betriebszustandsveränderung des Leistungsstrangs 10 erfasst, welche einen Rückschluss auf eine solche schnelle Erwärmung erlaubt. In einer Ausführungsform wird dazu in Schritt 32 eine Drehmomentveränderung des Elektromotors 12 erfasst. In einer anderen Ausführungsform wird alternativ oder zusätzlich dazu in Schritt 32 eine Drehzahlveränderung des Elektromotors 12 erfasst. Alternativ oder zusätzlich werden in weiteren Ausführungsformen Randbedingungen wie eine Kühlmitteltemperatur erfasst. Die Betriebszustandsveränderung weist in einer weiteren Ausführungsform alternativ oder zusätzlich auch eine Kühlmitteltemperaturveränderung beim Durchströmen des Elektromotors auf. 1 schematically illustrates a method for operating the power train 10. The method protects the electric motor 12 from overheating and thus from thermal damage. In a step 30, at least one measurement temperature of the electric motor 12 is recorded. For this purpose, in one embodiment, the power train 10 has a temperature sensor which is arranged in or on the respective windings of the electric motor 12 . In another specific embodiment, in step 30 a plurality of measured temperatures of the electric motor 12 are recorded with respectively assigned temperature sensors at different points of the electric motor 12 . If the electric motor 12 heats up quickly, for example when stalling or due to a jump in a requested torque, a temperature rise in the electric motor 12 can only be detected by the temperature sensors with a delay. In a step 32, a change in the operating state of the power train 10 is therefore detected, which allows conclusions to be drawn about such rapid heating. In one embodiment, a torque change of the electric motor 12 is detected in step 32 . In another specific embodiment, a change in rotational speed of electric motor 12 is detected as an alternative or in addition to this in step 32 . Alternatively or additionally, in further embodiments, boundary conditions such as a coolant temperature are recorded. In a further embodiment, the change in operating state alternatively or additionally also includes a change in coolant temperature as it flows through the electric motor.
Mittels der erfassten Betriebszustandsveränderung des Leistungsstrangs 10 ist ein Ausgleich der Verzögerung zwischen Messtemperatur und einer tatsächlich für die thermische Belastung des Elektromotors 12 maßgeblichen Temperatur möglich. In einem Schritt 34 wird eine Isttemperatur des Elektromotors 12 in Abhängigkeit von der erfassten Messtemperatur und der erfassten Betriebszustandsveränderung bestimmt. In einer Ausführungsform wird dazu die Messtemperatur um eine Zeitdauer in Sekunden extrapoliert. Die Zeitdauer kann fest vorgegeben sein. Optional wird die Zeitdauer in Abhängigkeit von der erfassten Betriebszustandsveränderung bestimmt. Beispielsweise wird bei einem Drehmomentsprung eine große Zeitdauer für die Extrapolation genutzt während bei einem nahezu gleichmäßig durch den Elektromotor 12 abgegebenen Drehmoment eine kleine Zeitdauer für die Extrapolation genutzt wird. In einer anderen Ausführungsform wird alternativ oder zusätzlich die Isttemperatur tabellarisch bestimmt. In einer weiteren Ausführungsform wird alternativ oder zusätzlich die Isttemperatur mittels eines trainierten Algorithmus bestimmt. Der Algorithmus kann werksseitig angelernt sein. Alternativ oder zusätzlich ist der Algorithmus in einer Ausführungsform selbstlernend. By means of the detected change in the operating state of the power train 10 , it is possible to compensate for the delay between the measured temperature and a temperature that is actually decisive for the thermal load on the electric motor 12 . In a step 34, an actual temperature of the electric motor 12 is determined as a function of the recorded measurement temperature and the recorded change in the operating state. In one embodiment, the measurement temperature is extrapolated by a period of time in seconds. The time period can be fixed. Optionally, the period of time is determined as a function of the detected change in the operating state. For example, in the case of a torque jump, a long period of time is used for the extrapolation, while a small period of time is used for the extrapolation when the torque is delivered almost uniformly by the electric motor 12 . In another embodiment, the actual temperature is determined in a table as an alternative or in addition. In a further embodiment, the actual temperature is alternatively or additionally determined using a trained algorithm. The algorithm can be taught at the factory. Alternatively or additionally, in one embodiment, the algorithm is self-learning.
Für die Schritte 30 und 32 weist der Leistungsstrang 10 eine Erfassungsvorrichtung 18 auf, welche zum Erfassen jeweiliger Messtemperaturen des Elektromo- tors 12 und zum Erfassen einer Betriebszustandsveränderung des Leistungsstrangs 10 ausgebildet ist. Die Erfassungsvorrichtung 18 weist in dem gezeigten Beispiel Temperatursensoren auf, welche die Messtemperaturen in dem Elektromotor 1 direkt messen. Für den Schritt 34 weist der Leistungsstrang 10 eine Bestimmungsvorrichtung 22 auf, welche zum Bestimmen der Isttemperatur des Elektromotors 12 in Abhängigkeit von der erfassten Messtemperatur und der erfassten Betriebszustandsveränderung ausgebildet ist. For steps 30 and 32, the power train 10 has a detection device 18 which is used to detect the respective measurement temperatures of the electric motor tor 12 and is designed to detect a change in the operating state of the power train 10 . In the example shown, the detection device 18 has temperature sensors which measure the measurement temperatures in the electric motor 1 directly. For step 34, the power train 10 has a determination device 22, which is designed to determine the actual temperature of the electric motor 12 as a function of the detected measurement temperature and the detected change in the operating state.
In Schritt 36 wird ein Derating des Leistungsstrangs 10 in Abhängigkeit von der bestimmten Isttemperatur mittels der Deratingsteuervorrichtung 16 gesteuert, um den Elektromotor 12 vor einer Überhitzung zu schützen. Das in dem gezeigten Beispiel genutzte Derating des Elektromotors 12 ist durch ein Kennfeld in Fig. 3 veranschaulicht. Auf der Achse 50 ist die Isttemperatur des Elektromotors 12 aufgetragen. Auf der Achse 52 ist ein maximal zulässiges Drehmoment des Elektromotors 12 aufgetragen. Eine Kennlinie 54 veranschaulicht die Drehmomentlimitierung des Elektromo- tos 12. Bis zu einem Schwellwert 56 der Isttemperatur kann der Elektromotor 12 mit 100% seines maximalen Nenn-Drehmoments betrieben werden. Bei einer höheren bestimmten Isttemperatur wird ein zulässiger Strom und damit das Drehmoment des Elektromotors 12 auf einen Teil des Nenn-Drehmoments beschränkt. Bei Überschreiten einer Abschalttemperatur 58 durch die bestimmte Isttemperatur wird der Elektromotor 12 nicht mehr mit Strom versorgt und damit abgeschaltet. Durch Steuern des Deratings in Abhängigkeit von der bestimmten Isttemperatur wird eine Überhitzung des Elektromotors 12 zuverlässig verhindert, ohne dass hohe thermische Reserven aufgrund einer verzögerten Temperaturmessung vorgesehen werden müssen. In step 36, derating of power train 10 is controlled by derating control device 16 as a function of the determined actual temperature, in order to protect electric motor 12 from overheating. The derating of electric motor 12 used in the example shown is illustrated by a characteristic map in FIG. 3 . The actual temperature of the electric motor 12 is plotted on the axis 50 . A maximum permissible torque of the electric motor 12 is plotted on the axis 52 . A characteristic curve 54 illustrates the torque limitation of the electric motor 12. The electric motor 12 can be operated with 100% of its maximum nominal torque up to a threshold value 56 of the actual temperature. At a higher specific actual temperature, a permissible current and thus the torque of the electric motor 12 is limited to a portion of the nominal torque. If a switch-off temperature 58 is exceeded by the determined actual temperature, the electric motor 12 is no longer supplied with current and is therefore switched off. By controlling the derating as a function of the determined actual temperature, overheating of the electric motor 12 is reliably prevented without high thermal reserves having to be provided due to a delayed temperature measurement.
Eine Steuervorrichtung des Leistungsstrangs 10, welche das Derating des Leistungsstrangs 10 zum Überhitzungsschutz des Elektromotors 12, ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Erfassungsvorrichtung 18, die Bestimmungsvorrichtung 22 und die Deratingsteuervorrichtung 16 gebildet. Bezuqszeichen A control device of the power train 10, which derates the power train 10 to protect the electric motor 12 from overheating, is formed in the exemplary embodiment shown by the detection device 18, the determination device 22 and the derating control device 16. reference sign
10 Leistungsstrang 10 power train
12 Elektromotor 12 electric motor
14 Abtriebswelle 14 output shaft
16 Deratingsteuervorrichtung 16 derating control device
18 Erfassungsvorrichtung 18 detection device
20 Arbeitsmaschine 20 working machine
22 Bestimmungsvorrichtung 22 determination device
30 Erfassen einer Messtemperatur des Elektromotors30 detecting a measurement temperature of the electric motor
32 Erfassen einer Betriebszustandsveränderung32 Detection of a change in operating status
34 Bestimmen einer Isttemperatur 34 Determining an actual temperature
36 Steuern des Deratings 36 Control of derating
50 Achse: Isttemperatur des Elektromotors 50 axis: actual temperature of the electric motor
52 Achse: maximal zulässiges Drehmoment 52 axis: maximum permissible torque
54 Kennlinie: Drehmomentlimitierung des Elektromotors54 Characteristic curve: Torque limitation of the electric motor
56 Schwellwert 56 threshold
58 Abschalttemperatur 58 shutdown temperature

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zum Betreiben eines Leistungsstrangs (10) einer Arbeitsmaschine (20), welcher einen Elektromotor (12) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: 1. A method for operating a power train (10) of a work machine (20) which has an electric motor (12), the method having the following steps:
- Erfassen (30) wenigstens einer Messtemperatur des Elektromotors (12); - Detecting (30) at least one measurement temperature of the electric motor (12);
- Erfassen (32) einer Betriebszustandsveränderung des Leistungsstrangs (10);- Detecting (32) a change in the operating state of the power train (10);
- Bestimmen (34) wenigstens einer Isttemperatur des Elektromotors (12) in Abhängigkeit von der erfassten (30) Messtemperatur und der erfassten (32) Betriebszustandsveränderung; und - Determining (34) at least one actual temperature of the electric motor (12) as a function of the detected (30) measurement temperature and the detected (32) operating state change; and
- Steuern (36) eines Deratings des Leistungsstrangs (10) in Abhängigkeit von der bestimmten (34) Isttemperatur. - Controlling (36) a derating of the power train (10) depending on the determined (34) actual temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Kenngröße aufweist, welche mit einer Verlustleistungsveränderung des Leistungsstrangs (10) korrespondiert. 2. The method according to claim 1, characterized in that the detected change in the operating state has a detected parameter which corresponds to a change in power loss of the power train (10).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Drehzahlveränderung des Elektromotors (12) aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the detected change in the operating state has a detected change in speed of the electric motor (12).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Drehmomentveränderung des Elektromotors (12) aufweist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detected change in the operating state has a detected change in torque of the electric motor (12).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Betriebszustandsveränderung eine erfasste Kühlmitteltemperaturänderung aufweist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detected operating state change has a detected coolant temperature change.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung (34) der Isttemperatur zusätzlich in Abhängigkeit von einer erfassten Kühlmitteltemperatur erfolgt. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination (34) of the actual temperature is also carried out as a function of a detected coolant temperature.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustandsveränderung eine erfasste unsymmetrische Temperaturveränderung des Elektromotors (12) aufweist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the operating state change has a detected asymmetrical temperature change of the electric motor (12).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (34) der Isttemperatur des Elektromotors (12) eine Extrapolation in Abhängigkeit von einer Messtemperaturveränderung aufweist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination (34) of the actual temperature of the electric motor (12) has an extrapolation depending on a measurement temperature change.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (34) der Isttemperatur des Elektromotors (12) einen Kennfeldvergleich aufweist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination (34) of the actual temperature of the electric motor (12) has a characteristic map comparison.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (34) der Isttemperatur des Elektromotors (12) mittels eines trainierten Algorithmus erfolgt. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination (34) of the actual temperature of the electric motor (12) takes place by means of a trained algorithm.
1 1 . Steuervorrichtung für einen Leistungsstrang (10) einer Arbeitsmaschine (20) mit einem Elektromotor (12), wobei die Steuervorrichtung eine Erfassungsvorrichtung (18), welche zum Erfassen (30) wenigstens einer Messtemperatur des Elektromotors (12) und zum Erfassen (32) einer Betriebszustandsveränderung des Leistungsstrangs (10) ausgebildet ist, eine Bestimmungsvorrichtung (22), welche zum Bestimmen (34) wenigstens einer Isttemperatur des Elektromotors (12) in Abhängigkeit von der erfassten (30) Messtemperatur und der erfassten (32) Betriebszustandsveränderung ausgebildet ist, und eine Deratingsteuervorrichtung (16), welche zum Steuern eines Deratings des Leistungsstrangs (10) in Abhängigkeit von der bestimmten (34) Isttemperatur ausgebildet ist, aufweist. 1 1 . Control device for a power train (10) of a work machine (20) with an electric motor (12), the control device having a detection device (18) which is used to detect (30) at least one measurement temperature of the electric motor (12) and to detect (32) a change in the operating state of the power train (10), a determination device (22) which is designed to determine (34) at least one actual temperature of the electric motor (12) as a function of the recorded (30) measurement temperature and the recorded (32) change in the operating state, and a derating control device (16), which is designed to control a derating of the power train (10) depending on the specific (34) actual temperature.
12. Leistungsstrang (10) einer Arbeitsmaschine (20), weicher einen Elektromotor (12) und eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 1 aufweist, wobei im Betrieb des Leistungsstrangs (10) ein Derating des Leistungsstrangs (10) zum Überhitzungsschutz des Elektromotors (12) durch die Steuervorrichtung gesteuert wird. 12. Power train (10) of a working machine (20), which has an electric motor (12) and a control device according to claim 11, wherein during operation of the power train (10) derating of the power train (10) to protect the electric motor (12) from overheating the control device is controlled.
PCT/EP2023/053600 2022-02-16 2023-02-14 Method for operating a power transmitting system WO2023156373A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022201601.7 2022-02-16
DE102022201601.7A DE102022201601A1 (en) 2022-02-16 2022-02-16 Method of operating a power train

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023156373A1 true WO2023156373A1 (en) 2023-08-24

Family

ID=85251779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/053600 WO2023156373A1 (en) 2022-02-16 2023-02-14 Method for operating a power transmitting system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022201601A1 (en)
WO (1) WO2023156373A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090189561A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation
DE102010038560A1 (en) * 2009-08-31 2011-04-14 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Temperature estimation for an electric motor stator winding
WO2016102934A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Valeo Air Management Uk Limited Control module for an electric motor
US20210391819A1 (en) * 2018-11-30 2021-12-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for continuous condition monitoring of an electric motor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9018878B2 (en) 2012-07-23 2015-04-28 Caterpillar Inc. Derating vehicle electric drive motor and generator components

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090189561A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation
DE102010038560A1 (en) * 2009-08-31 2011-04-14 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Temperature estimation for an electric motor stator winding
WO2016102934A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Valeo Air Management Uk Limited Control module for an electric motor
US20210391819A1 (en) * 2018-11-30 2021-12-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for continuous condition monitoring of an electric motor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022201601A1 (en) 2023-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016100861B4 (en) Controlling derating of a rectifier/inverter module
DE102012216834B4 (en) Control device for electric oil pump
DE102008054802B4 (en) Method for controlling an automated multi-step transmission
DE112010000430T5 (en) HYBRID DRIVE DEVICE
DE112018003754T5 (en) Inverter control device
DE102015108450A1 (en) Traction motor drive with variable voltage for a hybrid motor vehicle
DE102016206765B4 (en) Device and method for controlling a synchronous machine arranged in a vehicle
DE102012204533A1 (en) Apparatus and method for controlling an electric oil pump
DE69917125T2 (en) Control system for minimizing the energy consumption in a cooling system of an internal combustion engine
DE112011101795T5 (en) control device
DE112008000972T5 (en) A hybrid drive apparatus with a multi-stage transmission provided in the power transmission path, and a control method therefor
DE102013223531B4 (en) Hybrid vehicle powertrain with a fluid regulator valve diagnostic system and method for determining the responsiveness of a selectively actuable fluid regulator valve
DE102017207886A1 (en) Control unit and method for driving an inverter circuit for a permanent magnet synchronous motor
DE102007023743A1 (en) Device for controlling an internal combustion engine started by an electric motor driven by electrical energy from a current storage device comprises a starting mode selection device and a control device for setting an output mode
DE10337002A1 (en) Method for controlling the drive power distribution in a motor vehicle with hybrid drive
DE102009004167A1 (en) Control device for a transmission
DE102016209938A1 (en) Method and device for determining the Nutzbremskapazität in a vehicle with a multi-step transmission
WO2012076213A2 (en) Method and device for operating an electric machine of a motor vehicle drive train
DE102008033866A1 (en) Control device for controlling e.g. series motor, of drive train of electrical screwdriver, has delimitation device delimiting output torque, where ratio of torque and energy of rotation in train is lesser than or equal to maximum ratio
DE102009022474B4 (en) Control device for automatic transmission
DE112013006934T5 (en) A cooling control device and cooling control method for an electric vehicle engine
DE102009039273A1 (en) Control device for vehicle transmission has secondary battery, motor-generator with belt drive and control unit, and two clutch activators
DE102015120849A1 (en) Motor controller
DE102016103046A1 (en) Control device of a lockup clutch
DE102004002761A1 (en) Method for operating a drive train of a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23705369

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1