DE102021212456A1 - Method for operating a drive train of a working machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (2) einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine (1), umfassend eine den Antriebsstrang (2) steuernde Steuereinrichtung (3), wobei die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, Eingabebefehle eines Fahrzeugrechners (4) über eine jeweilige CAN-Schnittstelle (5) zu empfangen und auszuwerten, wobei die Eingabebefehle zumindest einen aktuellen Bremsstatus, eine aktuelle Pedalposition, eine aktuelle Schalthebelstellung sowie die Auswahl einer Zugleistungsklasse aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung (3) hinterlegten Zugleistungsklassen umfassen, wobei jede Zugleistungsklasse einen individuellen Zugkraftverlauf in Abhängigkeit einer Getriebeausgangsdrehzahl abbildet, wobei der Antriebsstrang (2) in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung (3) übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Zugleistungsklasse angetrieben wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for operating a drive train (2) of an electrically driven machine (1), comprising a control device (3) that controls the drive train (2), the control device (3) being set up to transmit input commands from a vehicle computer (4). to receive and evaluate a respective CAN interface (5), the input commands comprising at least a current brake status, a current pedal position, a current shift lever position and the selection of a tractive effort class from a plurality of previously defined tractive effort classes stored in the control device (3), each Traction performance class depicts an individual traction performance as a function of a transmission output speed, the drive train (2) being driven as a function of the traction performance class transmitted to the control device (3) and selected via the respective input command. Furthermore, the invention relates to a control device which is set up to carry out the method according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges einer Arbeitsmaschine, umfassend eine den Antriebsstrang steuernde Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, Eingabebefehle eines Fahrzeugrechners über eine jeweilige CAN-Schnittstelle zu empfangen und auszuwerten. Eine Arbeitsmaschine ist eine Maschine, die nach ihrer Bauart und ihren besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Verrichtung von Arbeiten, jedoch nicht primär zur Beförderung von Personen oder Gütern vorgesehen ist. Beispielsweise sind hierunter Landmaschinen, Baumaschinen und Radlader zu verstehen. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for operating a drive train of a working machine, comprising a control device that controls the drive train. The control device is set up to receive and evaluate input commands from a vehicle computer via a respective CAN interface. A work machine is a machine which, due to its design and its special equipment permanently attached to the vehicle, is intended to carry out work, but not primarily to transport people or goods. For example, this includes agricultural machinery, construction machinery and wheel loaders. Furthermore, the invention relates to a control device which is set up to carry out the method according to the invention.
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges einer Arbeitsmaschine vorzuschlagen, mit dem besser auf spezifische Anwendungsanforderungen hinsichtlich einer Zuglast der Arbeitsmaschine eingegangen werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object of the present invention is to propose a method for operating a drive train of a working machine, with which specific application requirements with regard to a tractive load of the working machine can be better addressed. The object is solved by the subject matter of claim 1. Preferred embodiments are subject matter of the dependent claims.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine, umfassend eine den Antriebsstrang steuernde Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Eingabebefehle eines Fahrzeugrechners über eine jeweilige CAN-Schnittstelle zu empfangen und auszuwerten, wobei die Eingabebefehle zumindest einen aktuellen Bremsstatus, eine aktuelle Pedalposition, eine aktuelle Schalthebelstellung sowie die Auswahl einer Zugleistungsklasse aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung hinterlegten Zugleistungsklassen umfassen, wobei jede Zugleistungsklasse einen individuellen Zugkraftverlauf in Abhängigkeit einer Getriebeausgangsdrehzahl abbildet, wird der Antriebsstrang in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Zugleistungsklasse angetrieben. Die Zugleistungsklassen sind individuelle dynamische Zugkraftmoden, die für elektrische Baumaschinensysteme vorteilhaft einsetzbar sind. Eine derartige Zugleistungsklasse wird im Englischen „Requested Tractive Power Upper Limit Class“ genannt.According to the method according to the invention for operating a drive train of an electrically driven work machine, comprising a control device that controls the drive train and is set up to receive and evaluate input commands from a vehicle computer via a respective CAN interface, the input commands including at least a current brake status, a current pedal position , a current shift lever position and the selection of a tractive effort class from several previously defined tractive effort classes stored in the control device, with each tractive effort class depicting an individual tractive effort curve as a function of a transmission output speed, the drive train is driven depending on the tractive effort class transmitted to the control device and selected via the respective input command . The tractive power classes are individual dynamic tractive force modes that can be used advantageously for electrical construction machine systems. Such a traction power class is called "Requested Tractive Power Upper Limit Class".
Der Fahrer der Arbeitsmaschine hat Zugriff auf den Fahrzeugrechner, welcher steuerungstechnisch, insbesondere mittels einer oder mehrerer CAN-Schnittstellen, mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Der Fahrer bedient Bedienelemente zur Erzeugung manueller Eingabebefehle, wobei der Fahrzeugrechner (auch VCU genannt, im Englischen „Vehicle Control Unit“) die manuellen Eingabebefehle einliest und die entsprechenden Informationen als elektrische Eingabebefehle an die Steuereinrichtung, die als Getriebesteuerung (auch eDCU genannt, im Englischen „electric Drive Control Unit“) des Antriebsstranges zu verstehen ist, über die CAN-Schnittstellen weiterleitet bzw. sendet. Die Steuereinrichtung ermittelt anhand der Eingabebefehle die Fahrstrategie der Arbeitsmaschine. Bedienelemente im Sinne der Erfindung sind ein Bremspedal oder -hebel, ein Gaspedal sowie ein Schalthebel. Des Weiteren können Tastenelemente oder ein entsprechendes Touch-Display vorgesehen sein, über das bzw. die eine der Zugleistungsklassen ausgewählt werden kann.The driver of the work machine has access to the vehicle computer, which is connected to the control device in terms of control technology, in particular by means of one or more CAN interfaces. The driver operates controls to generate manual input commands, with the vehicle computer (also called VCU, in English "Vehicle Control Unit") reading in the manual input commands and sending the corresponding information as electrical input commands to the control device, which acts as a transmission control (also called eDCU, in English "Electric Drive Control Unit") of the drive train is to be understood, forwards or sends via the CAN interfaces. The control device uses the input commands to determine the driving strategy of the working machine. Operating elements within the meaning of the invention are a brake pedal or lever, an accelerator pedal and a shift lever. Furthermore, key elements or a corresponding touch display can be provided, via which one of the traction classes can be selected.
Der Fahrer kann folglich durch manuelle Betätigung der Bedienelemente Einfluss auf den aktuellen Bremsstatus, beispielsweise durch entsprechende Betätigung eines Bremshebels oder -pedals, auf die aktuelle Pedalposition, insbesondere auf die Pedalposition des Gaspedals und des Bremspedals, die aktuelle Schalthebelstellung, über die insbesondere eingestellt wird, ob sich die Arbeitsmaschine in einer Neutralstellung, in einem Vorwärtsfahrmodus oder in einem Rückwärtsfahrmodus befindet, sowie die Zugleistungsklassen nehmen.The driver can consequently influence the current braking status by manually actuating the operating elements, for example by correspondingly actuating a brake lever or pedal, the current pedal position, in particular the pedal position of the gas pedal and the brake pedal, the current shift lever position, which is used in particular to set whether the working machine is in a neutral position, in a forward drive mode or in a reverse drive mode, and the tractive power classes.
Die Zugleistungsklassen sind auf der Steuereinrichtung hinterlegt, wobei der Fahrer der Arbeitsmaschine mittels der Bedienelemente eine dieser Zugleistungsklassen beliebig auswählen kann. Durch Auswahl einer gewünschten Zugleistungsklasse wählt der Fahrer einen bestimmten Zugkraftverlauf in Abhängigkeit der Getriebeausgangsdrehzahl eines Getriebes des Antriebsstranges aus mehreren definierten Zugkraftverläufen, die in den Zugleistungsklassen hinterlegt sind, aus. Insbesondere kann der Fahrer für jede Fahrtrichtung bzw. Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine eine separate Zugleistungsklasse auswählen.The tractive effort classes are stored on the control device, with the driver of the work machine being able to select one of these tractive effort classes as desired using the operating elements. By selecting a desired tractive effort class, the driver selects a specific tractive effort curve, depending on the transmission output speed of a transmission of the drive train, from a number of defined tractive effort curves that are stored in the tractive effort classes. in particular The driver can also select a separate traction performance class for each direction of travel or drive direction of the work machine.
Damit lässt sich insbesondere bei elektrischen Antriebssystemen das Verhalten der Zugkraft für unterschiedliche Einsatzzwecke variabel anpassen. Dies kann beispielsweise bei einer sich ändernden Fahrbahn- bzw. Untergrundbeschaffenheit erforderlich sein. Wird die Arbeitsmaschine auf einer harten Oberfläche eingesetzt, wie zum Beispiel Asphalt, kann sie mit einer hohen Zugkraft angetrieben werden. Im Gegensatz dazu kann eine geringere Zugkraft bei einem Einsatz der Arbeitsmaschine auf einem weichen Untergrund, beispielsweise Sand, erforderlich sein, um insbesondere keine durchdrehenden Räder im Haufwerk zu generieren, wodurch die Produktivität deutlich gesenkt würde. Wenn von höheren oder niedrigeren Zugkräften gesprochen wird, bezieht sich dies stets auf eine jeweilige Referenzgetriebsausgangsdrehzahl. Eine erste Zugleistungsklasse kann bei einer bestimmten Getriebeausgangsdrehzahl eine niedrigere Zugkraft für die Arbeitsmaschine realisieren, wohingegen in einer zweiten Zugleistungsklasse bei der gleichen Getriebeausgangsdrehzahl eine höhere Zugkraft für die Arbeitsmaschine realisierbar ist. Die Zugleistungsklassen sind dabei jeweils an bestimmte Anwendungsgebiete und Einsatzwecke anpassbar, um den Antrieb des Antriebsstranges möglichst effizient zu gestalten sowie situationsabhängig auf die auftretenden Gegebenheiten reagieren zu können.This allows the behavior of the tractive force to be variably adapted for different purposes, particularly in the case of electric drive systems. This may be necessary, for example, if the condition of the roadway or subsoil changes. If the work machine is used on a hard surface, such as asphalt, it can be driven with a high tractive effort. In contrast to this, a lower tractive force may be required when using the work machine on a soft surface, for example sand, in particular in order not to generate wheelspin in the heap, which would significantly reduce productivity. When speaking of higher or lower tractive forces, this always refers to a respective reference transmission output speed. A first tractive effort class can implement a lower tractive effort for the working machine at a specific transmission output speed, whereas a higher tractive effort for the working machine can be realized in a second tractive effort class at the same transmission output speed. The tractive power classes can each be adapted to specific areas of application and purposes in order to make the drive of the drive train as efficient as possible and to be able to react to the circumstances that occur depending on the situation.
Vorzugsweise nimmt in der jeweiligen Zugleistungsklasse die Zugkraft mit steigender Getriebeausgangsdrehzahl ab. Mit anderen Worten erfolgt ein Anfahren der Arbeitsmaschine mit einer vergleichsweise höheren Zugkraft als ein normaler Fahrbetrieb mit größeren Geschwindigkeiten. Insbesondere nimmt in der jeweiligen Zugleistungsklasse die Zugkraft mit steigender Getriebeausgangsdrehzahl im Wesentlichen exponentiell ab, wobei die Steigung des Zugkraftverlaufs über die Getriebeausgangsdrehzahl beliebig wählbar ist.In the respective traction power class, the traction force preferably decreases as the transmission output speed increases. In other words, the work machine is started up with a comparatively higher tractive force than in normal driving operation at higher speeds. In particular, in the respective traction power class, the traction force decreases essentially exponentially as the transmission output speed increases, with the slope of the traction force curve being freely selectable via the transmission output speed.
Die Zugkraftverläufe über die Getriebeausgangsdrehzahl können für jede Zugleistungsklasse beliebig gestaltet werden. Zum Beispiel können Maximal-Abtriebsdrehmomente bzw. Maximalzugkräfte bei geringen Getriebeausgangsdrehzahlen begrenzt werden. In diesem Sinne ist in einem Ausführungsbeispiel in einer oder mehreren Zugleistungsklassen eine maximale Zugkraft zum Anfahren der Arbeitsmaschine gekappt. Anders gesagt erfolgt ein Anfahren der Arbeitsmaschine mit einer über einen bestimmten Drehzahlbereich mit einer konstanten Zugkraft und nicht mit einer abnehmenden Zugkraft bei steigender Getriebeausgangsdrehzahl, wie im übrigen Zugkraftverlauf der Fall ist. Mithin ist der Zugkraftverlauf in einer oder mehreren Zugleistungsklassen derart ausgebildet, dass insbesondere bei geringen Drehzahlen eine konstante Zugkraft realisiert wird, um ein Anfahren der Arbeitsmaschine einfacher und sicherer zu gestalten.The tractive force curves over the transmission output speed can be designed as desired for each tractive power class. For example, maximum output torques or maximum tractive forces can be limited at low transmission output speeds. In this sense, in one exemplary embodiment, a maximum tractive force for starting the working machine is capped in one or more tractive power classes. In other words, the working machine starts up with a constant tractive force over a specific speed range and not with a decreasing tractive force as the transmission output speed increases, as is the case in the rest of the tractive force curve. Consequently, the course of the tractive force is designed in one or more tractive power classes in such a way that, in particular at low speeds, a constant tractive force is realized in order to make it easier and safer to start the working machine.
Bevorzugt sind auf der Steuereinrichtung mindestens zwei vorab definierte Zugleistungsklassen für jede Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine hinterlegt. Je mehr Zugleistungsklassen hinterlegt sind, desto feiner kann ein gewünschter Zugkraftverlauf eingestellt werden. Vorzugsweise mehr als fünf Zugleistungsklassen, bevorzugt mehr als 10 Zugleistungsklassen, besonders bevorzugt 15 Zugleistungsklassen je Antriebsrichtung. Als Antriebsrichtung der Arbeitsmaschine ist eine Vorwärtsfahrtrichtung sowie eine Rückwärtsfahrtrichtung zu verstehen. Mit anderen Worten sind auf der Steuereinrichtung mindestens zwei vorab definierte Zugleistungsklassen für die Vorwärtsfahrtrichtung sowie mindestens zwei vorab definierte Zugleistungsklassen für die Rückwärtsfahrtrichtung hinterlegt. Die Zugleistungsklassen können für jede Antriebsrichtung individuell ausgewählt werden. Beispielsweise kann eine Rückwärtsfahrt mit einer geringen maximalen Zugkraft für eine bestimmte Getriebeausgangsdrehzahl erfolgen, wohingegen bei einer Vorwärtsfahrt mit einer dazu vergleichsweise hohen maximalen Zugkraft für die gleiche Getriebeausgangsdrehzahl erfolgen kann. Je geringer die die maximale Zugkraft der jeweiligen Zugleistungsklasse ist, desto besser lässt sich die Arbeitsmaschine steuern und bedienen. Beispielsweise kann eine Zugleistungsklasse als ECO-Modus ausgelegt sein, der einen besonders energiesparenden Antrieb der Arbeitsmaschine realisiert. Eine weitere Zugleistungsklasse kann ein Normalmodus oder Standardmodus als Kompromiss zwischen Leistung und Energieeffizienz sein. Eine dritte Zugleistungsklasse kann wiederum ein Power-Modus sein, bei dem vergleichsweise hohe Zugkräfte erforderlich sind.At least two previously defined tractive power classes for each drive direction of the work machine are preferably stored on the control device. The more tractive power classes are stored, the finer a desired tractive force curve can be set. Preferably more than five traction classes, preferably more than 10 traction classes, particularly preferably 15 traction classes per drive direction. A forward direction of travel and a reverse direction of travel are to be understood as the drive direction of the working machine. In other words, at least two previously defined tractive effort classes for the forward direction of travel and at least two previously defined tractive effort classes for the reverse direction of travel are stored on the control device. The traction classes can be selected individually for each drive direction. For example, reversing can take place with a low maximum traction for a specific transmission output speed, whereas forward travel can take place with a comparatively high maximum traction for the same transmission output speed. The lower the maximum tractive force of the respective tractive capacity class, the better the working machine can be controlled and operated. For example, a traction performance class can be designed as an ECO mode, which implements a particularly energy-saving drive for the working machine. Another train performance class can be a normal mode or standard mode as a compromise between performance and energy efficiency. A third tractive power class can in turn be a power mode, in which comparatively high tractive forces are required.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung derart ausgelegt, dass mit steigender Zugleistungsklasse eine höhere maximal verfügbare Zugkraft in Abhängigkeit der jeweiligen Getriebeausgangsdrehzahl für den Antrieb des Antriebsstranges der Arbeitsmaschine zur Verfügung steht, oder umgekehrt. Wählt der Fahrer also eine höhere Zugleistungsklasse aus, erfolgt der Antrieb der Arbeitsmaschine mit einer höheren maximalen Zugkraft bzw. mit einem höheren maximalen Abtriebsdrehmoment des Getriebes, das auf die angetriebenen Räder der Arbeitsmaschine übertragen wird. Wählt der Fahrer eine niedrigere Zugleistungsklasse aus, erfolgt der Antrieb der Arbeitsmaschine mit einer geringeren maximalen Zugkraft bzw. mit einem niedrigeren maximalen Abtriebsdrehmoment des Getriebes. Umgekehrt, kann mit steigender Zugleistungsklasse eine geringere maximal verfügbare Zugkraft in Abhängigkeit der jeweiligen Getriebeausgangsdrehzahl für den Antrieb des Antriebsstranges der Arbeitsmaschine zur Verfügung stehen.According to one exemplary embodiment, the control device is designed in such a way that as the tractive power class increases, a higher maximum available tractive force is available for driving the drive train of the working machine, depending on the respective transmission output speed, or vice versa. So if the driver selects a higher tractive effort class, the working machine is driven with a higher maximum tractive force or with a higher maximum output torque of the transmission, which is transmitted to the driven wheels of the working machine. If the driver selects a lower tractive effort class, the working machine is driven with a lower maximum tractive effort or with a lower maximum output torque of the transmission. Conversely, with increasing traction class, a lower maximum available tractive force depending on the respective transmission output speed for driving the drive train of the working machine are available.
Vorzugsweise wird bei einem Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen während des Antriebs der Arbeitsmaschine ein Gradient eines Solldrehmoments angepasst. Dies ist für den Fall relevant, wenn während der Fahrt der Arbeitsmaschine ein Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen erfolgt, unabhängig von der jeweiligen Antriebs- bzw. Fahrtrichtung. Durch Realisierung eines Solldrehmomentgradienten kann ein ruckartiger Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen verhindert werden. Die Zugkraft für die jeweilige aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl wird dabei von einem Ist-Wert auf einen Soll-Wert nachgeregelt, derart, dass der Fahrer den Wechsel nicht oder nur geringfügig am Fahrverhalten der Arbeitsmaschine bemerkt. Insbesondere wird ein ruckartiges Fahrverhalten der Arbeitsmaschine verhindert, was den Fahrkomfort steigert.A gradient of a setpoint torque is preferably adjusted when there is a change between two traction power classes while the working machine is being driven. This is relevant in the event that a switch between two tractive power classes takes place while the working machine is moving, regardless of the respective drive or direction of travel. A sudden change between two traction classes can be prevented by realizing a target torque gradient. The tractive force for the respective current transmission output speed is readjusted from an actual value to a target value in such a way that the driver does not notice the change or only notices it slightly in the driving behavior of the working machine. In particular, a jerky driving behavior of the work machine is prevented, which increases driving comfort.
Die Gradientenlimitierung ist dabei nicht nur beim Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen gültig. Auch wenn eine jeweilige Zugleistungsklasse aktiv ist, ist der Gradient innerhalb der jeweiligen Zugleistungsklasse angepasst. Beispielsweise wenn eine Position des Gaspedals zwischen einer Nullstellung und einer Vollgasstellung verändert wird. In diesem Fall wird innerhalb der jeweiligen Zugleistungsklasse das Soll-Abtriebsdrehmoment im Gradient limitiert. Gleiches trifft auch auf die Stellung oder Position des Bremspedals oder -hebels und/oder des Schalthebels zu In diesem Sinne wird bei einer Änderung des aktuellen Bremsstatus, der aktuellen Pedalposition und/oder der aktuellen Schalthebelstellung ein Gradient eines Solldrehmoments angepasst.The gradient limitation is not only valid when changing between two train performance classes. Even if a respective train performance class is active, the gradient is adjusted within the respective train performance class. For example, when a position of the accelerator pedal is changed between a neutral position and a full throttle position. In this case, the target output torque is limited in the gradient within the respective traction performance class. The same also applies to the setting or position of the brake pedal or lever and/or the shift lever. In this sense, a gradient of a target torque is adjusted when the current brake status, the current pedal position and/or the current shift lever position changes.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, dem Fahrzeugrechner Informationen über die aktuell gewählte Zugleistungsklasse und/oder den aktuellen Betrieb des Antriebsstranges bereitzustellen. Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung auch ein Feedback an den Fahrzeugrechner senden und somit dem Fahrer der Arbeitsmaschine zur Verfügung stellen. Die Steuereinrichtung weist dazu entsprechende Schnittstellen auf. Als „aktueller Betrieb“ ist insbesondere eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl, eine aktuelle Zugkraft bzw. ein aktuelles Abtriebsdrehmoment, ein Schlupf oder dergleichen zu verstehen. Anhand dieser Informationen über den aktuellen Betrieb der Arbeitsmaschine kann der Fahrer eine Entscheidung treffen, ob er für die jeweilige Antriebsrichtung bzw. Fahrtrichtung eine Änderung an der jeweiligen Zugleistungsklasse vornimmt, also eine andere Zugleistungsklasse auswählt, oder nicht. Das System kann ferner dazu eingerichtet sein, Vorschläge betreffend eine erforderliche Änderung der Zugleistungsklasse zu senden, sodass der Antrieb effizienter gestaltet werden kann.The control device is preferably set up to provide the vehicle computer with information about the currently selected traction performance class and/or the current operation of the drive train. In other words, the control device can also send feedback to the vehicle computer and thus make it available to the driver of the working machine. For this purpose, the control device has corresponding interfaces. “Current operation” is to be understood in particular as a current transmission output speed, a current tractive force or a current output torque, a slip or the like. Based on this information about the current operation of the work machine, the driver can make a decision as to whether he makes a change to the respective traction class for the respective drive direction or travel direction, ie selects a different traction class, or not. The system can also be set up to send suggestions regarding a required change in the traction class so that the drive can be made more efficient.
Ferner bevorzugt werden der aktuelle Bremsstatus, die aktuelle Pedalposition und/oder die aktuelle Schalthebelstellung von der Steuereinrichtung dazu genutzt, eine Zugkraft in Abhängigkeit der Zugleistungsklasse zu skalieren. Die Steuereinrichtung kann anhand des Status des jeweiligen Bedienelements eine Zugkraft im Rahmen der jeweils ausgewählten Zugleistungsklasse anpassen. Jedenfalls beträgt die Zugkraft bei jeder Getriebeausgangsdrehzahl höchstens die maximale Zugkraft der jeweiligen Zugleistungsklasse und kann je nach Status des jeweiligen Bedienelements auch darunter liegen.Furthermore, the current brake status, the current pedal position and/or the current shift lever position are preferably used by the control device to scale a tractive force as a function of the tractive power class. Based on the status of the respective operating element, the control device can adapt a tractive force within the framework of the respectively selected tractive effort class. In any case, the tractive force at each transmission output speed is at most the maximum tractive force of the respective tractive power class and can also be lower depending on the status of the respective control element.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass die Zugleistungsklassen nachträglich geändert werden können. Unter „nachträglich“ ist zu verstehen, dass eine Änderung an den Werkeinstellungen, insbesondere hinsichtlich der Zugleistungsklassen, vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann über den Fahrzeugrechner oder über ein weiteres externes Gerät auf ein Menü der Steuereinrichtung zugegriffen werden, um die Zugleistungsklassen wunschgemäß anzupassen. Die Zugleistungsklassen können dabei je nach Anforderungsprofil sowie Einsatzgebiet der Arbeitsmaschine angepasst werden, um den Antrieb der Arbeitsmaschine beispielsweise für ein spezifisches Einsatzgebiet energieeffizienter zu gestalten.The control device is preferably set up in such a way that the train performance classes can be changed later. "Subsequently" means that a change can be made to the factory settings, particularly with regard to the tractive effort classes. For example, a menu of the control device can be accessed via the vehicle computer or via another external device in order to adjust the traction performance classes as desired. The tractive power classes can be adjusted depending on the requirement profile and area of application of the work machine in order to make the drive of the work machine more energy-efficient for a specific area of application, for example.
Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Steuereinrichtung ist dazu signalübertragend zumindest mit dem Antriebsstrang der Arbeitsmaschine, insbesondere mit der Antriebseinheit und/oder dem Getriebe des Antriebsstranges verbunden. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung auch mit Sensoren, beispielsweise Drehzahl- oder Drehmomentsensoren aber auch Drucksensoren, die im Antriebsstrang angeordnet sind, oder weiteren Steuergeräten bzw. Steuereinrichtungen, insbesondere einem Fahrzeugrechner und/oder einem Motorsteuergerät, signalübertragend verbunden sein.Furthermore, the invention relates to a control device which is set up to carry out the method according to the invention. For this purpose, the control device is connected in a signal-transmitting manner to at least the drive train of the working machine, in particular to the drive unit and/or the transmission of the drive train. In addition, the control device can also be connected in a signal-transmitting manner to sensors, for example speed or torque sensors, but also pressure sensors, which are arranged in the drive train, or other control devices or control devices, in particular a vehicle computer and/or an engine control device.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
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1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren steuerbar ist, und -
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung beispielhafter Zugkraftverläufe der Arbeitsmaschine gemäß1 .
-
1 a simplified schematic representation of a vehicle with a drive train that can be controlled by a method according to the invention, and -
2 a diagram to illustrate exemplary traction force curves of the work machine according to1 .
Die Steuereinrichtung 3 ist zudem mit einem Fahrzeugrechner 4 verbunden, der Eingabebefehle von mehreren Bedienelementen 7 empfangen, auswertet und anschließend über eine CAN-Schnittstelle 5 an die Steuereinrichtung 3 weiterleitet. Die - hier nicht näher gezeigten - Bedienelemente 7 sind ein Bremspedal, ein Gaspedal, ein Schalthebel sowie mehrere Tastenelemente zur Auswahl einer Zugleistungsklasse aus einer Gruppe individueller Zugleistungsklassen. Die Eingabebefehle sind anhand der Bedienelemente 7 je nach Hebelweg eine aktuelle Pedalposition des Gaspedals zur Darstellung eines aktuellen Antriebsstatus und eine Pedalposition des Bremspedals zur Darstellung eines aktuellen Bremsstatus, eine aktuelle Schalthebelstellung sowie die Auswahl einer Zugleistungsklasse aus mehreren vorab definierten und in der Steuereinrichtung 3 hinterlegten Zugleistungsklassen. Über die Schalthebelstellung wird vorgegeben, ob die Arbeitsmaschine 1 im Vorwärtsfahrmodus oder im Rückwärtsfahrmodus angetrieben werden soll, oder ob sich der Antriebsstrang 2 in einer Neutralstellung befindet, also weder ein Vorwärtsfahrmodus noch ein Rückwärtsfahrmodus realisiert wird.The
Auf der Steuereinrichtung 3 sind für jede Antriebsrichtung bzw. Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine mehrere Zugleistungsklassen hinterlegt.Several traction performance classes are stored on the
Gemäß
Jede der hier gezeigten Zugleistungsklassen bildet einen individuellen Zugkraftverlauf in Abhängigkeit der Getriebeausgangsdrehzahl ab, wobei hier für jede Zugleistungsklasse zu jeder Getriebeausgangsdrehzahl eine maximale Zugkraft aufgetragen ist. Diese Punkte sind miteinander verbunden und bilden die hier dargestellten Zugkraftverläufe. Je nachdem welche dieser Zugleistungsklassen vom Fahrer über die entsprechenden Bedienelemente 7 ausgewählt wird, wird der Antriebsstrang 2 in Abhängigkeit der der Steuereinrichtung 3 übermittelten und über den jeweiligen Eingabebefehl ausgewählten Zugleistungsklasse angetrieben. In der jeweiligen Zugleistungsklasse Z1 - Z4 nimmt die Zugkraft mit steigender Getriebeausgangsdrehzahl exponentiell ab. Die Zugleistungsklasse Z3 stellt eine Besonderheit dar, da hier bei geringen Drehzahlen eine Kappung der maximalen Zugkraft vorgesehen ist. Dies dient zum sicheren Anfahren der Arbeitsmaschine 1. Mithin ist bei geringen Drehzahlen eine konstante Zugkraft vorgesehen. Diese dritte Zugleistungsklasse Z3 kann somit als Anfahrmodus vom Fahrer über die Bedienelemente 7, insbesondere über die Tastenelemente zur Auswahl der jeweiligen Zugleistungsklasse Z1 - Z4, ausgewählt werden. Die erste Zugleistungsklasse Z1 kann einen Power-Modus realisieren, bei dem der Antriebsstrang 2 der Arbeitsmaschine 1 eine größtmögliche Zugkraft realisiert. Die zweite Zugleistungsklasse Z2 kann ein Normal-Modus sein, bei dem ein Kompromiss zwischen Effizienz und Leistung gegeben ist. Die vierte Zugleistungsklasse Z4 kann als ECO-Modus ausgewählt werden, um einen energiesparenden Antrieb der Arbeitsmaschine 1 zu realisieren. Somit steht mit steigender Zugleistungsklasse eine höhere maximal verfügbare Zugkraft in Abhängigkeit der jeweiligen Getriebeausgangsdrehzahl für den Antrieb des Antriebsstranges 2 der Arbeitsmaschine 1 zur Verfügung.Each of the tractive power classes shown here depicts an individual tractive force curve as a function of the transmission output speed, with a maximum tractive force being applied here for each tractive power class at each transmission output speed. These points are connected to each other and form the tensile force curves shown here. Depending on which of these tractive power classes is selected by the driver via the corresponding
Das System ist derart ausgelegt, dass bei einem Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen während des Antriebs der Arbeitsmaschine 1 ein Gradient eines Solldrehmoments angepasst wird. Damit wird ein ruckartiger Wechsel zwischen zwei Zugleistungsklassen vermieden. Ergänzend stellt das System auch für jede Zugleistungsklasse sicher, dass eine Gradientenlimitierung realisiert wird, um beispielsweise bei plötzlichem Bremsen oder Beschleunigen, einen ruckartigen Antrieb der Arbeitsmaschine 1 zu vermeiden. Mithin wird bei einer Änderung des aktuellen Bremsstatus, der aktuellen Pedalposition und/oder der aktuellen Schalthebelstellung ein Gradient eines Solldrehmoments angepasst.The system is designed in such a way that a gradient of a setpoint torque is adjusted when there is a change between two traction power classes while the working machine 1 is being driven. This avoids a sudden change between two traction classes. Supplementary the system also ensures for each traction performance class that a gradient limitation is implemented, for example in the event of sudden braking or acceleration, to avoid a jerky drive of the working machine 1. Consequently, a gradient of a setpoint torque is adjusted when there is a change in the current brake status, the current pedal position and/or the current shift lever position.
Der Status der Bedienelemente 7, insbesondere anhand des aktuellen Bremsstatus, der aktuellen Pedalposition des Gas- und Bremspedals sowie der aktuellen Schalthebelstellung wird von der Steuereinrichtung 3 dazu genutzt, eine Zugkraft in Abhängigkeit der Zugleistungsklasse zu skalieren. Die hier gezeigten Graphen zeigen die maximale Zugkraft in Abhängigkeit der Getriebeausgangsdrehzahl. Es ist somit vorgesehen, dass beispielsweise bei einer Vollgasposition, einer Halbgasposition oder einer Viertelgasposition des Gaspedals eine entsprechende Anpassung der Soll-Zugkraft bzw. eines Soll-Abtriebsdrehmoments durch geeignete Skalierung erfolgt.The status of the
Die Steuereinrichtung 3 ist zudem dazu eingerichtet, dem Fahrzeugrechner 4 Informationen über die aktuell gewählte Zugleistungsklasse und/oder den aktuellen Betrieb des Antriebsstranges 2 bereitzustellen. Damit kann der Fahrer Informationen über eine aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl, eine aktuelle Zugkraft bzw. Abtriebsdrehmoment, eine Geschwindigkeit oder eines auftretenden Schlupfes erhalten. Anhand dieser Informationen kann der Fahrer die Eingabebefehle der Bedienelemente 7 verändern oder eine andere, für den aktuellen Fahrbetrieb passendere Zugleistungsklasse auswählen. Die Steuereinrichtung 3 ist zudem derart ausgelegt, dass die Zugleistungsklassen nachträglich geändert werden können.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Arbeitsmaschineworking machine
- 22
- Antriebsstrangpowertrain
- 33
- Steuereinrichtungcontrol device
- 44
- Fahrzeugrechnervehicle computer
- 55
- CAN-SchnittstelleCAN interface
- 66
- Getriebetransmission
- 77
- Bedienelementcontrol element
- XX
- Abszisseabscissa
- YY
- Ordinateordinate
- Z1Z1
- Erste ZugleistungsklasseFirst traction class
- Z2Z2
- Zweite ZugleistungsklasseSecond traction class
- Z3Z3
- Dritte ZugleistungsklasseThird traction class
- Z4Z4
- Vierte ZugleistungsklasseFourth traction class
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2016/059115 A1 [0002]WO 2016/059115 A1 [0002]
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PCT/EP2022/080795 WO2023079066A1 (en) | 2021-11-05 | 2022-11-04 | Method for operating a drive train of a working machine |
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2021
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-
2022
- 2022-11-04 WO PCT/EP2022/080795 patent/WO2023079066A1/en unknown
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Also Published As
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---|---|
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