WO2023280928A1

WO2023280928A1 - Verfahren zum betreiben des antriebsstrangs, antriebsstrang für eine arbeitsmaschine und arbeitsmaschine

Info

Publication number: WO2023280928A1
Application number: PCT/EP2022/068759
Authority: WO
Inventors: Rico Glöckner; Simon Geiger; Andreas Rothmund; Mario Brugger; Migen BEBETI; Stephan Schinacher; Jürgen LEGNER; Matthias MADLENER
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2023-01-12
Also published as: DE102021207156A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (10) einer Arbeitsmaschine (50), wobei der Antriebsstrang (10) mindestens einen Elektromotor (21, 31) umfasst, wobei der mindestens eine Elektromotor (21, 31) bei einer Fahrt der Arbeitsmaschine (50) in einem Fahrbetrieb betrieben wird, wobei der mindestens eine Elektromotor (21, 31) im Fahrbetrieb drehmomentabhängig geregelt wird und wobei der mindestens eine Elektromotor (21, 31) bei einem Anhalten der Arbeitsmaschine (50) in einem Haltebetrieb betrieben wird (110). Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Elektromotor (21, 31) im Haltebetrieb drehzahlabhängig geregelt wird (110). Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden Antriebsstrang (10) und eine Arbeitsmaschine (50).

Description

Verfahren zum Betreiben des Antriebsstranqs, Antriebsstranq für eine

Arbeitsmaschine und Arbeitsmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10 sowie eine ent sprechende Arbeitsmaschine.

Im Stand der Technik sind elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen, wie etwa Rad lader, Kompaktlader, Teleskoplader, Dumper und Bagger, bekannt. Diese elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen sind dabei entweder rein elektrisch angetrieben, d.h. sie verfügen für ihre Leistungsversorgung ausschließlich über eine elektrische Batterie bzw. einen elektrischen Akkumulator, oder aber sie sind diesel-elektrisch an getrieben, was bedeutet, dass die benötigte Leistung von einem dieselgetriebenen Generator, üblicherweise in Verbindung mit einem elektrischen Pufferspeicher, wie z.B. einem entsprechend dimensionierten Kondensator, bereitgestellt wird. In allen Fällen wird die für den Fahrantrieb und den Arbeitsantrieb benötigte mechanische Leistung von einem oder mehreren Elektromotoren erbracht.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 202014000738 U1 einen rein elektro motorisch angetriebener Radlader, der einen ersten Elektromotor für einen Fahran trieb und einen zweiten Elektromotor für einen Arbeitsantrieb aufweist.

Ebenso ist es im Stand der Technik allgemein bekannt, dass eine Regelung des Fahrantriebs einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine grundsätzlich über vier verschiedene Regelgrößen möglich ist: Über die elektrische Spannung, mit welcher der Elektromotor beaufschlagt wird, über den elektrischen Strom, mit welchem der Elektromotor beaufschlagt wird, über das vom Elektromotor bereitgestellte Drehmo ment und über die vom Elektromotor bereitgestellte Drehzahl.

Weiterhin sind im Stand der Technik sog. Hillholder-Funktionalitäten bekannt, die es ermöglichen, dass ein Kraftfahrzeug bei einem Anfahrvorgang hangaufwärts nach dem Lösen der Bremse noch kurzzeitig festgehalten und an einem Hangabrollen ge hindert wird.

So offenbart beispielsweise die DE 102013000276 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Bremsensteuergeräts, bei dem das Bremsensteuergerät die Da ten des aktiven Drehzahlsensors als Eingangsgröße für eine Haltestellenbremse bzw. für eine Funktion zum Festhalten des Fahrzeugs auf ansteigender oder ab schüssiger Strecke verwendet.

Die bekannten elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass eine für den Fahrer möglichst einfache und intuitive Art der Geschwindigkeitssteuerung über das vom Elektromotor bereitgestellte Drehmoment als Regelgröße erfolgt. Dementsprechend wird der Antrieb einer Vielzahl von elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen über das vom Elektromotor bereitge stellte Drehmoment geregelt. Das Bereitstellen einer Hillholder-Funktionalität erfolgt im Bereich der elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen üblicherweise über den elektrischen Antrieb und ohne das Heranziehen einer mechanischen Bremse, so dass ein hohes Dynamikverhalten und ein schnelles Wiederanfahren gewährleistet werden. Beim Bereitstellen einer Hillholder-Funktionalität erweist sich eine Drehmo mentregelung jedoch als nachteilig, weil das zum Kompensieren der Hangabtriebs kraft benötigte, aufzubringende Drehmoment nur vergleichsweise ungenau bereitge stellt werden kann, so dass die Arbeitsmaschine oftmals nicht völlig still steht son dern eine geringfügige, ungewollte Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung ausführt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Betreiben eines An triebsstrangs einer Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge staltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprü chen hervor. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Ar beitsmaschine, wobei der Antriebsstrang mindestens einen Elektromotor umfasst, wobei der mindestens eine Elektromotor bei einer Fahrt der Arbeitsmaschine in ei nem Fährbetrieb betrieben wird, wobei der mindestens eine Elektromotor im Fährbe trieb drehmomentabhängig geregelt wird und wobei der mindestens eine Elektromo tor bei einem Anhalten der Arbeitsmaschine in einem Haltebetrieb betrieben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Elektromotor im Haltebetrieb drehzahlabhängig geregelt wird.

Die Erfindung beschreibt also ein Verfahren, nach dem ein Antriebsstrang betrieben werden kann. Der Antriebsstrang ist dabei zum Antreiben einer Arbeitsmaschine ge eignet. Da Arbeitsmaschinen in der Regel die meiste Zeit unter hohen Antriebsaus lastungen betrieben werden und insbesondere auch absolut gesehen vergleichs weise hohe Arbeitsleistungen erbringen müssen, unterscheidet sich der erfindungs gemäße Antriebsstrang in seiner Auslegung beispielsweise von einem PKW-An- triebsstrang, der typischerweise in einem Auslastungsbereich von 5 % bis 10 % der Maximalleistung betrieben wird sowie insbesondere vergleichsweise geringere abso lute Arbeitsleistungen erbringt.

Der Antriebsstrang umfasst mindestens einen Elektromotor, der vorteilhaft einem Fahrantrieb des Antriebsstrangs zugeordnet ist. Weiterhin kann der Antriebsstrang auch einen oder mehrere Elektromotoren umfassen, die beispielsweise einem Ar beitsantrieb der Arbeitsmaschine zugeordnet sind.

Bei den Elektromotoren handelt es sich bevorzugt um sog. Asynchronmotoren.

Bei einer Fahrt der Arbeitsmaschine treibt der mindestens eine Elektromotor die Ar beitsmaschine an. Während der Fahrt wird der mindestens eine Elektromotor im Fähr betrieb betrieben, wobei der Fährbetrieb eine drehmomentabhängige Regelung des mindestens einen Elektromotors vorgibt. D.h., dass ein Fahrer der Arbeitsmaschine über eine Betätigung eines Fahrpedals ein Soll-Drehmoment vorgibt, welches der min destens eine Elektromotor bereitstellen soll. Die Höhe des Soll-Drehmoments ent spricht dabei proportional der Betätigung des Fahrpedals. Eine drehmomentabhängige Regelung des mindestens einen Elektromotors bietet da bei den Vorteil, dass sie dem Fahrer der Arbeitsmaschine eine Steuerung des Antriebs der Arbeitsmaschine ermöglicht, die weitestgehend der von Verbrennungsmotoren be kannten Steuerung entspricht. Somit kann ein Fahrer den erfindungsgemäßen elektri schen Antriebsstrang aus seiner Erfahrung mit verbrennergetriebenen Antrieben her aus intuitiv betreiben.

Bei einem Anhalten der Arbeitsmaschine wird der mindestens eine Elektromotor aus dem Fährbetrieb in den Haltebetrieb versetzt. Im Haltebetrieb wird die Arbeitsma schine durch das Aufbringen eines Motormoments festgehalten. Eine mechanische Reibungsbremse ist damit zum Halten der Arbeitsmaschine nicht erforderlich.

Ein Festhalten der Arbeitsmaschine durch ein Motormoment des mindestens einen Elektromotors bietet dabei gegenüber einem Festhalten durch eine Reibungsbremse den Vorteil, dass der Prozess des Anhaltens und Wiederanfahrens vergleichsweise schneller abläuft, was beispielsweise bei einem Radlader im sog. Y-Betrieb vorteil haft ist. Insgesamt ermöglicht das Festhalten durch das Motormoment ein deutlich dynamischeres Anhalten und Wederanfahren.

Das Festhalten der Arbeitsmaschine durch ein Motormoment bietet insbesondere auf einem abschüssigen Untergrund Vorteile. Im Haltebetrieb wird die Arbeitsmaschine entgegen der Hangabtriebskraft auf dem abschüssigen Untergrund durch das Aufbrin gen eines Motormoments festgehalten. Das Motormoment erzeugt eine Haltekraft, welche der Hangabtriebskraft entgegenwirkt und sie vorteilhaft genau kompensiert, so dass eine ungewollte Hangabbewegung der Arbeitsmaschine, die in der Regel auch eine Gefährdung darstellt, vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass der mindestens eine Elektromotor im Haltebetrieb drehzahlabhängig geregelt wird. Bei einer drehzahlabhängigen Rege lung des mindestens einen Elektromotors wird dem Elektromotor über die Betätigung des Fahrpedals eine Soll-Drehzahl vorgegeben, welche der mindestens eine Elektro motor daraufhin bereitstellen soll. In anderen Worten ändert sich die Regelung des mindestens einen Elektromotors also dahingehend, dass diesem im Haltebetrieb nicht mehr ein Soll-Drehmoment vorgegeben wird, sondern eine Soll-Drehzahl. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zu Nutze, dass das Ermitteln des zum Festhalten der Arbeitsmaschine am Hang benötigte Drehmoment nur vergleichs weise schwer exakt zu bestimmen ist, so dass bei einem drehmomentgeregelten Festhalten oftmals ein langsames „Abdriften“ der Arbeitsmaschine vorwärts oder rückwärts nicht verhindert werden kann. Ein drehzahlgeregeltes Festhalten hingegen erlaubt ein sehr zuverlässiges und ortsgenaues Festhalten, da lediglich die Drehzahl des mindestens einen Elektromotors bei null gehalten werden muss.

Die Erfindung verbindet somit vorteilhaft ein drehmomentgesteuertes Fahren der Ar beitsmaschine im Fährbetrieb, welches dem Fahrer eine intuitive und verbrennungs motorähnliche Bedienung erlaubt, mit einem drehzahlgeregelten Festhalten der Ar beitsmaschine im Haltebetrieb, welches ein zuverlässiges Festhalten und Stillhalten der Arbeitsmaschine erlaubt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der mindestens eine Elektromotor im Haltebetrieb betrieben wird, wenn

- eine Drehzahl des mindestens einen Elektromotors größer als null ist, aber ei nen vorgegebenen Drehzahlgrenzwert unterschreitet,

- eine Betätigung eines Fahrpedals einen vorgegebenen Fahrpedalgrenzwert überschreitet und

- eine Betätigung eines Bremspedals einen vorgegebenen Bremspedalgrenz wert überschreitet.

Diese drei Voraussetzungen müssen kumulativ erfüllt sein, um vom Fährbetrieb in den Haltebetrieb umzuschalten. Die Drehzahl des mindestens einen Elektromotors zeigt an, dass die Arbeitsmaschine voraussichtlich angehalten werden soll, wenn sie den vorgegebenen Drehzahlgrenzwert unterschreitet, aber noch größer als null ist. Der Drehzahlgrenzwert ist dabei positiv. Der vorgegebene Drehzahlgrenzwert kann beispielsweise 200 U/min sein, was bei einer typischen Getriebeuntersetzung eines elektrischen Antriebsstrangs einer Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine von we niger als 0,5 km/h entspricht. Die Betätigung des Fahrpedals über den vorgegebenen Fahrpedalgrenzwert hinaus zeigt an, dass der Fahrer - trotz der geringen Drehzahl - ein bestimmtes, oberhalb des Fahrpedalgrenzwert liegendes Drehmoment anfordert, beispielsweise aufgrund einer Hangauffahrt. Die gleichzeitige Betätigung des Brems pedals über den vorgegebenen Bremspedalgrenzwert hinaus wiederum zeigt an, dass der Fahrer die Arbeitsmaschine voraussichtlich bis zum Stillstand abbremsen möchte.

Anhand dieser Kriterien kann auf einfache Weise erkannt werden, dass der Antriebs strang vom Fährbetrieb in den Haltebetrieb versetzt werden soll.

Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der mindestens eine Elektromotor im Haltebetrieb betrieben wird, wenn

- eine Drehzahl des mindestens einen Elektromotors negativ ist,

Auch diese drei Voraussetzungen müssen kumulativ erfüllt sein, um vom Fährbetrieb in den Haltebetrieb umzuschalten. Der wesentliche Unterschied gegenüber der zu erst genannten Ausführungsvariante liegt darin, dass die Drehzahl des mindestens einen Elektromotors nicht nur zwischen null und dem positiven Drehzahlgrenzwert liegt, sondern dass bewusst ein kurzes Zurückrollen der Arbeitsmaschine abgewartet wird, um am mindestens einen Elektromotor eine negative Drehzahl zu erzeugen. Das Zurückrollen der Arbeitsmaschine kann dabei weniger als 5 cm betragen, insbe sondere nur etwa 1 cm. Aufgrund des typischerweise hochübersetzenden Getriebes eines elektrischen Antriebsstrangs ist bereits eine derart kurze Strecke als Drehzahl am Elektromotor deutlich erfassbar.

Gemäß einer nochmals alternativ bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der mindestens eine Elektromotor im Haltebetrieb betrieben wird, wenn

- eine Drehzahl des mindestens einen Elektromotors null ist und über einen Lagesensor eine Schräglage der Arbeitsmaschine erkannt wird.

Auch gemäß dieser Ausführungsform müssen die beiden genannten Voraussetzung kumulativ erfüllt sein, um vom Fährbetrieb in den Haltebetrieb umzuschalten. Ein Stillstand der Arbeitsmaschine wird dabei über die Drehzahl des mindestens einen Elektromotors von null erkannt. Gleichzeit kann eine durch einen abschüssigen Un tergrund verursachte Schräglage der Arbeitsmaschine, welche in einer Hangabtriebs kraft resultiert, durch einen Lagesensor erkannt werden. Der Lagesensor kann bei spielsweise Bestandteil einer ohnehin vorhandenen Lageregelung oder einer Über schlagserkennung der Arbeitsmaschine sein. Übliche ESP-Sensorik umfasst z.B. in der Regel einen zum Erkennen der Schräglage geeigneten Sensor.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der mindestens eine Elektromotor im Haltebetrieb betrieben wird, solange das Bremspedal betätigt wird. Die fortgesetzte Betätigung des Bremspedals wird da bei als Indikator dafür verstanden, dass der Fahrer beabsichtigt, die Arbeitsmaschine weiterhin an der vorgegebenen Stelle festzuhalten, beispielsweise auf einem ab schüssigen Untergrund. Erst, wenn der Fahrer das Bremspedal löst und somit seine Absicht, die Arbeitsmaschine wieder anfahren zu lassen, anzeigt, wird der Haltebe trieb beendet und der Antriebsstrang wird in den Fährbetrieb versetzt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der mindestens eine Elektromotor im Fährbetrieb betrieben wird, wenn das Bremspedal gelöst wird. Durch das Lösen des Bremspedals kann der Fahrerwunsch nach einem unmittelbar bevorstehenden Anfahren der Arbeitsmaschine erkannt wer den. Somit kann das Lösen des Bremspedals als Auslöser genommen werden, vom Haltebetrieb in den Fährbetrieb umzuschalten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der mindestens eine Elektromotor im Fährbetrieb betrieben wird, wenn das Fahrpedal gelöst und erneut betätigt wird. Auch durch das erneute Betätigen des Fahrpedals nach einem Lösen des Fahrpedals kann der Fahrerwunsch nach einem unmittelbar bevorstehenden Anfahren der Arbeitsmaschine erkannt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der mindestens eine Elektromotor im Fährbetrieb betrieben wird, wenn die Drehzahl des mindestens einen Elektromotors negativ ist. In diesem Fall wird ein leichtes Zurückrollen der Arbeitsmaschine aufgrund eines Lösens des Bremspedals als Auslöser herangezogen, um den Antriebsstrang vom Haltebetrieb in den Fährbe trieb zu versetzen. Alternativ kann auch ein leichtes Vorwärtsrollen der Arbeitsma schine aufgrund des Motormoments als Auslöser genommen werden, um den An triebsstrang vom Haltebetrieb in den Fährbetrieb zu versetzen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Antriebsstrang weiterhin einen dem mindestens einen Elektromotor zu geordneten Inverter umfasst, wobei der mindestens eine Elektromotor im Haltebe trieb durch den Inverter drehzahlabhängig geregelt wird. Das bedeutet also, dass die Regelung des mindestens einen Elektromotors im Haltebetrieb nicht mehr durch eine üblicherweise dazu vorgesehenen Steuereinheit erfolgt, welche die Betätigung des Fahrpedals bzw. des Bremspedals ausliest und dann nach Maßgabe dieser Betäti gung einen Sollwert für die Regelgröße an den Inverter ausgibt. Stattdessen erfolgt die drehzahlabhängige Regelung im Haltebetrieb direkt über den Inverter und ohne die übergeordnete Steuereinheit, indem dem Inverter als Sollwert einmalig eine Dreh zahl von null vorgegeben wird. Dadurch ergibt sich ein sehr schneller und effizienter Regelkreis.

Vorteilhaft ist dabei jedem Elektromotor jeweils ein Inverter zur Ansteuerung des Elektromotors zugeordnet.

Sofern dem Fahrantrieb mehrere Elektromotoren zugeordnet sind, kann auch allen dem Fahrantrieb zugeordneten Elektromotoren ein gemeinsamer Inverter zugeordnet sein.

Ebenso kann - sofern dem Arbeitsantrieb mehrere Elektromotoren zugeordnet sind - auch allen dem Arbeitsantrieb zugeordneten Elektromotoren ein gemeinsamer Inver ter zugeordnet sein. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine, wobei der Antriebsstrang mindestens einen Elektromotor umfasst und wobei der mindes tens eine Elektromotor einem Fahrantrieb des Antriebsstrangs zugeordnet ist. Der er findungsgemäße Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsstrang dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Der Antriebsstrang umfasst bevorzugt alle Mittel und Vorrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie beispielsweise antreibbare Fahrzeugräder, ein Fahrpedal mit Betätigungserfassungsmitteln, ein Bremspedal mit Betätigungser fassungsmitteln, einen Lagesensor und mindestens eine elektronische Rechenein heit, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Soft ware-Algorithmus auszuführen.

Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Arbeitsmaschine, umfassend einen erfindungsge mäßen Antriebsstrang. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang beschriebenen Vorteile auch für die erfindungs gemäße Arbeitsmaschine.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Arbeitsmaschine als Radlader, Dumper, Bag ger, Teleskoplader, Kommunalfahrzeug, Müllfahrzeug, Minenfahrzeug, Kompaktla- der, Flugzeugschlepper oder Traktor ausgebildet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 zeigt beispielhaft und stark schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines Antriebsstrangs für eine in Fig. 1 nicht dargestellte Arbeitsma schine, Fig. 2 beispielhaft und schematisch eine Arbeitsmaschine auf einem abschüssi gen Untergrund und

Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figu- renübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer techni schen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.

Fig. 1 zeigt beispielhaft und stark schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines Antriebsstrangs 10 für eine in Fig. 1 nicht dargestellte Arbeitsmaschine 50. Der An triebsstrang 10 umfasst beispielsgemäß zwei Elektromotoren 21 , 31 , wobei ein Elekt romotor 21 einem Fahrantrieb 20 zugeordnet ist und ein Elektromotor 31 einem Ar beitsantrieb 30 zugeordnet ist. Beispielsgemäß handelt es sich bei den Elektromoto ren 21 , 31 um dreiphasige Asynchronmotoren 21, 31. Weiterhin umfasst der An triebsstrang 10 einen als wiederaufladbare Li-Ionen-Batterie 11 ausgebildeten elektri schen Energiespeicher 11 , welcher dazu ausgebildet ist, die Elektromotoren 21 , 31 mit elektrischer Leistung zu versorgen. Elektrisch zwischen dem Energiespeicher 11 und dem Elektromotor 21 ist ein Inverter 22 angeordnet, der vom Energiespeicher 11 bereitgestellten Gleichstrom in Wechselstrom um richtet, wie er zum Betrieb des Elektromotors 21 benötigt wird. In analoger Weise ist zwischen dem Energiespeicher 11 und dem Elektromotor 31 ein Inverter 32 angeordnet, der ebenfalls vom Energie speicher 11 bereitgestellten Gleichstrom in Wechselstrom um richtet, wie er zum Be trieb des Elektromotors 31 benötigt wird. Der Inverter 21 ist dem Fahranrieb 20 zuge ordnet und der Inverter 31 ist dem Arbeitsantrieb 30 zugeordnet.

Weiterhin sind dem Fahrantrieb 20 ein Fahrpedal 23, ein Bremspedal 24 sowie eine Steuereinheit 25 zugeordnet. Die Steuereinheit 25 liest kontinuierlich eine Betätigung sowohl des Fahrpedals 23 als auch des Bremspedals 24 aus und gibt der Betätigung entsprechende Werte als Soll-Werte an den Inverter 22 aus, welcher den Elektromotor 21 daraufhin entsprechend ansteuert. Der Inverter 22 liest auch eine Drehzahl des Elektromotors 21 aus und übermittelt sie an die Steuereinheit 25.

In einem Fährbetrieb des Elektromotors 21 erfolgt die Regelung des Elektromotors 21 drehmomentabhängig. D.h., jeder Betätigung des Fahrpedals 23 wird ein Soll- Drehmoment des Elektromotors 21 zugeordnet.

Wenn die Steuereinheit 25 nun beispielsgemäß erkennt, dass

- eine Drehzahl des mindestens einen Elektromotors 21 größer als null ist, aber trotzdem einen vorgegebenen Drehzahlgrenzwert von 300 U/min unterschrei tet,

- eine Betätigung eines Fahrpedals 23 einen vorgegebenen Fahrpedalgrenz wert von 10 % einer Maximalbetätigung überschreitet und gleichzeitig

- eine Betätigung eines Bremspedals 24 einen vorgegebenen Bremspedal grenzwert von 15 % einer Maximalbetätigung überschreitet, so versetzt die Steuereinheit 25 den Elektromotor 21 vom Fährbetrieb in den Halte betrieb, weil sie erkennt, dass ein Fahrer der Arbeitsmaschine 50 die Arbeitsma schine 50 anhalten will.

Im Haltebetrieb wird der Elektromotor 21 einer drehzahlabhängig Regelung unterwor fen, um ein Festhalten der Arbeitsmaschine 50 an der vom Fahrer vorgegebenen Po sition sicher zu gewährleisten. Dazu wird dem Inverter 22 von der Steuereinheit 25 als Soll-Drehzahl der Wert null vorgegeben, auf welchen der Inverter 22 den Elektro motor 21 nun regelt. Die Regelung des Elektromotor 21 erfolgt im Haltebetrieb aus schließlich über den Inverter 22 und nicht mehr über die Steuereinheit 25, so dass ein sehr schneller Regelkreis besteht.

Der Haltebetrieb wird beispielsgemäß beendet, wenn das Bremspedal 24 vollständig gelöst wird. Dann wird der Elektromotor 21 wieder im Fährbetrieb betrieben.

Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Arbeitsmaschine 50 auf einem ab schüssigen Untergrund 51. Der abschüssige Untergrund 51 ist beispielsgemäß eine Steigung eines Hangs mit einem Steigungswinkel a von 30°. Durch die Steigung wirkt eine Hangabtriebskraft auf die Arbeitsmaschine 50, welche ein Hangabwärtsrol- len der Arbeitsmaschine 50 bewirkt, sofern sie nicht kompensiert wird. Um das Hang- abwärtsrollen zu verhindern, wird die Arbeitsmaschine 50 daher durch den Elektro motor 21 am Hang festgehalten, indem der Elektromotor 21 ein Motormoment auf bringt, welches in einer Kraft resultiert, die der Hangabtriebskraft entgegengerichtet ist und diese genau kompensiert. Während des Festhaltens der Arbeitsmaschine 50 auf dem abschüssige Untergrund 51 wird der Elektromotor 21 erfindungsgemäß im Haltemodus betrieben und drehzahlabhängig geregelt.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs 10 einer Arbeitsmaschine 50 in Form eines Flussdiagramms.

In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird eine Betätigung des Bremspedals 24 überwacht. Sofern festgestellt wird, dass das Bremspedal 24 für einen Zeitraum von mindestens 200 ms zu mindestens 25 % seiner Maximalbetätigung betätigt wird, wird das Verfahren in Schritt 101 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren in Schritt 102 fortgesetzt und beginnt in Schritt 100 erneut.

Gleichzeitig zu Schritt 100 wird in Schritt 103 eine Betätigung des Fahrpedals 22 überwacht. Sofern festgestellt wird, dass das Fahrpedal 22 für einen Zeitraum von mindestens 10 ms soweit betätigt wird, dass ein Drehmoment von mindestens 100 Nm angefordert wird, wird das Verfahren in Schritt 104 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren in Schritt 105 fortgesetzt und beginnt in Schritt 103 erneut.

Ebenfalls gleichzeitig zu Schritt 100 und Schritt 103 wird in Schritt 106 eine Drehzahl des Elektromotors 21 überwacht. Sofern festgestellt wird, dass die Drehzahl sich für einen Zeitraum von beispielsgemäß 100 ms zwischen dem Wert null einem vorgege benen Drehzahlgrenzwert, der beispielsgemäß 200 U/min beträgt, befindet, wird das Verfahren in Schritt 107 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren in Schritt 108 fortgesetzt und beginnt in Schritt 106 erneut. In Schritt 109 wird überprüft, ob das Verfahren kumulativ in die Schritte 101 , 104 und 107 übergeleitet wurde. Sofern dies der Fall ist wird in Schritt 110 der Elektromotor 21 in den Haltebetrieb versetzt und von nun an im Haltebetrieb betrieben, in welchem er drehzahlabhängig geregelt wird. Sofern dies jedoch nicht der Fall ist, beginnt das Verfahren in den Schritten 100, 103 und 106 erneut.

In Schritt 111 wird wiederum die Betätigung des Bremspedals 24 überwacht. Sofern festgestellt wird, dass das Bremspedal 24 für einen Zeitraum von mindestens 10 ms zu höchstens 20 % seiner Maximalbetätigung betätigt wird, wird das Verfahren in Schritt 112 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren in Schritt 113 fortgesetzt und beginnt wieder bei Schritt 111.

Gleichzeitig zu Schritt 111 wird in Schritt 114 wiederum die Betätigung des Fahrpe dals 22 überwacht. Sofern festgestellt wird, dass das Fahrpedal 22 für einen Zeit raum von mindestens 10 ms soweit betätigt wird, dass ein Drehmoment größer als null angefordert wird, wird das Verfahren in Schritt 1115 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren in Schritt 116 fortgesetzt und beginnt wieder bei Schritt 114.

In Schritt 117 wird überprüft, ob das Verfahren kumulativ in die Schritte 112 und 115 übergeleitet wurde. Sofern dies der Fall ist wird in Schritt 118 der Elektromotor in den Fährbetrieb versetzt und von nun an im Fährbetrieb betrieben, in welchem er dreh momentabhängig geregelt wird. Sofern dies jedoch nicht der Fall ist, beginnt das Ver fahren in den Schritten 111 und 114 erneut.

Bezuqszeichen

10 Antriebsstrang

11 Energiespeicher

20 Fahrantrieb

21 Elektromotor

22 Inverter

23 Fahrpedal

24 Bremspedal

25 Steuereinheit

30 Arbeitsantrieb

31 Elektromotor

32 Inverter

50 Arbeitsmaschine a Steigungswinkel

100 Überwachung der Betätigung des Bremspedals

101 erforderliche Betätigung des Bremspedals

102 keine erforderliche Betätigung des Bremspedals

103 Überwachung der Betätigung des Fahrpedals

104 erforderliche Betätigung des Fahrpedals

105 keine erforderliche Betätigung des Fahrpedals

106 Überwachung der Drehzahl des Elektromotors

107 Drehzahl für einen Zeitraum zwischen dem Wert null einem vorgegebe nen Drehzahlgrenzwert

108 Drehzahl nicht für einen Zeitraum zwischen dem Wert null einem vorge gebenen Drehzahlgrenzwert

109 Überprüfen, ob das Verfahren kumulativ in die Schritte 101 , 104 und 107 übergeleitet wurde

110 Versetzen des Elektromotors in den Haltebetrieb

111 Überwachung der Betätigung des Bremspedals

112 erforderliche Betätigung des Bremspedals

113 keine erforderliche Betätigung des Bremspedals Überwachung der Betätigung des Fahrpedals erforderliche Betätigung des Fahrpedals keine erforderliche Betätigung des Fahrpedals Überprüfen, ob das Verfahren kumulativ in die Schritte 112 und 115 übergeleitet wurde Versetzen des Elektromotors in den Fährbetrieb

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (10) einer Arbeitsmaschine (50), wobei der Antriebsstrang (10) mindestens einen Elektromotor (21 , 31) umfasst, wobei der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) bei einer Fahrt der Arbeitsmaschine (50) in einem Fährbetrieb betrieben wird, wobei der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Fährbetrieb drehmomentabhän gig geregelt wird und wobei der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) bei einem Anhalten der Arbeitsma schine (50) auf einem abschüssigen Untergrund (51) in einem Haltebetrieb betrieben wird (110), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Halte betrieb drehzahlabhängig geregelt wird (110).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Halte betrieb betrieben wird (110), wenn

- eine Drehzahl des mindestens einen Elektromotors (21 , 31 ) größer als null ist, aber einen vorgegebenen Drehzahlgrenzwert unterschreitet (106, 107),

- eine Betätigung eines Fahrpedals (23) einen vorgegebenen Fahrpedalgrenz wert überschreitet (103, 104) und

- eine Betätigung eines Bremspedals (24) einen vorgegebenen Bremspedal grenzwert überschreitet (100, 101).

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Halte betrieb betrieben wird, wenn

- eine Drehzahl des mindestens einen Elektromotors (21 , 31) negativ ist (106),

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21, 31) im Halte betrieb betrieben wird, wenn

- eine Drehzahl des mindestens einen Elektromotors (21 , 31) null ist und

- über einen Lagesensor eine Schräglage der Arbeitsmaschine erkannt wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Halte betrieb betrieben wird (110), solange das Bremspedal (24) betätigt wird (111).

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Fährbe trieb betrieben wird (118), wenn das Bremspedal gelöst wird (111).

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Fährbe trieb betrieben wird (118), wenn das Fahrpedal (23) gelöst und erneut betätigt wird (114).

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Fährbe trieb betrieben wird (118), wenn die Drehzahl des mindestens einen Elektromotors (21 , 31) negativ ist.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) weiterhin einen dem mindes tens einen Elektromotor (21 , 31) zugeordneten Inverter (22) umfasst, wobei der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) im Haltebetrieb durch den Inverter (22) drehzahlabhängig geregelt wird (110).

10. Antriebsstrang (10) für eine Arbeitsmaschine (50), wobei der Antriebsstrang (10) mindestens einen Elektromotor (11, 31, 41) umfasst und wobei der mindestens eine Elektromotor (21 , 31) einem Fahrantrieb (20) des An triebsstrangs (10) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) dazu ausgebildet ist, ein Ver fahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.

11. Arbeitsmaschine (50), umfassen einen Antriebsstrang (10) nach Anspruch 10.