DE102019208319A1

DE102019208319A1 - Antriebssteuerungsanordnung für eine mobile Arbeitsmaschine und Schnittstelle

Info

Publication number: DE102019208319A1
Application number: DE102019208319.6A
Authority: DE
Inventors: Steffen Mutschler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-01-23
Also published as: US10900437B2; US20200025124A1; CN110725750A

Abstract

Eine erfindungsgemäße Antriebssteuerungsanordnung, für den Antrieb von Verbrauchern einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Dieselmotor, umfasst ein Dieselmotorsteuergerät zur Ansteuerung des Dieselmotors der mobilen Arbeitsmaschine mit einem ersten Stellsignal, und ein Fahrzeugsteuergerät zur Steuerung der Verbraucher mit wenigstens einem zweiten Stellsignal. Die Antriebssteuerungsanordnung umfasst weiter eine Schnittstelle, über die das Fahrzeugsteuergerät eine Leistungsanforderung der Verbraucher an das Dieselmotorsteuergerät überträgt und über die das Fahrzeugsteuergerät eine Rückmeldung über eine verfügbare Leistung vom Dieselmotorsteuergerät erhält.Vorteilhaft ist die Schnittstelle so ausgestaltet, dass die Leistungsanforderung neben einem Wert für eine mechanische Leistung auch wenigstens einen Drehzahlintervallwert aufweist; und das Dieselmotorsteuergerät ist dazu eingerichtet, eine Drehzahl des Dieselmotors in einem Drehzahlintervall anhand des wenigstens einen Drehzahlintervallwerts zu steuern, während der Dieselmotor eine Leistung gemäß dem Wert der Leistungsanforderung und/oder gemäß der Rückmeldung über die verfügbare Leistung abgibt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebssteuerungsanordnung für eine mobile Arbeitsmaschine, mit einem Fahrzeugsteuergerät für die Steuerung der Verbraucher der mobilen Arbeitsmaschine und mit einem Dieselmotorsteuergerät zur Ansteuerung des Dieselmotors der mobilen Arbeitsmaschine. Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schnittstelle an einem Fahrzeugsteuergerät bzw. eine Schnittstelle an einem Dieselmotorsteuergerät.
Solche Antriebssteuerungsanordnungen und Schnittstellen sind im Prinzip bekannt. Bei einer von der Anmelderin in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 214 732 A1 beschriebenen Lösung berechnet ein Fahrzeugsteuergerät aufgrund aller gemäß dem Fahrerwunsch für die Verbraucher vorliegenden Leistungsforderungen (Fahren, Arbeiten) den Gesamtleistungsbedarf des Fahrzeugs. In der Steuerungsstruktur des Fahrzeugs ist ein Gesamtenergiekoordinator angelegt, der unter anderem dem Dieselmotor eine zu erbringende Leistung und gegebenenfalls zusätzlich eine dabei einzuhaltende Drehzahl vorgibt. Demensprechend kann z.B. eine Schnittstelle zum Dieselmotor ein Solldrehmoment und eine Solldrehzahl angeben.
Dieser Ansatz erscheint jedoch recht einschränkend.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebssteuerungsanordnung für eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen bzw. Schnittstellen an einem Fahrzeugsteuergerät oder einem Dieselmotorsteuergerät anzugeben, die es insbesondere dem Dieselmotorsteuergerät erlauben den Dieselmotor verbrauchs-günstig anzusteuern.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Antriebssteuerungsanordnung bzw. durch erfindungsgemäße Schnittstellen an einem Fahrzeugsteuergerät bzw. einem Dieselmotorsteuergerät mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäße Antriebssteuerungsanordnung umfasst ein Dieselmotorsteuergerät zur Ansteuerung des Dieselmotors der mobilen Arbeitsmaschine mit einem ersten Stellsignal und ein Fahrzeugsteuergerät zur Steuerung der Verbraucher mit wenigstens einem zweiten Stellsignal. Beide Steuergeräte sind über eine Schnittstelle verbunden, über die das Fahrzeugsteuergerät eine Leistungsanforderung der Verbraucher an das Dieselmotorsteuergerät übertragen kann und über die das Dieselmotorsteuergerät eine Rückmeldung über eine verfügbare Leistung an das Fahrzeugsteuergerät überträgt.
Erfindungsgemäß ist die Schnittstelle so ausgestaltet, dass die Leistungsanforderung neben einem Wert für eine mechanische Leistung auch wenigstens einen Drehzahlintervallwert aufweist. Dabei ist das Dieselmotorsteuergerät dazu eingerichtet eine Drehzahl des Dieselmotors in einem Drehzahlintervall anhand des wenigstens einen Drehzahlintervallwertes zu steuern während der Dieselmotor eine Leistung gemäß dem Wert der Leistungsanforderung und/oder gemäß der Rückmeldung über die verfügbare Leistung abgibt.
Gemäß dieser Lösung kann nun im Dieselmotorsteuergerät - in dem eine Vielzahl von Parametern des Dieselmotors vorliegen, die es erlauben den Dieselmotor verbrauchsgünstig anzusteuern - eine verbrauchsoptimale Drehzahlvorgabe erfolgen. Dem Dieselmotor bzw. dem Dieselmotorsteuergerät, ist also hinsichtlich der Drehzahl eine gewisse Freiheit gegeben, nämlich die Drehzahl selbst in einem bestimmten Intervall optimal einzustellen. So kann der Dieselmotor - zum Beispiel anhand der Charakteristik seiner Aufladung, einer gemessenen Luftmasse, eine sich aus der aktuellen Einspritzmenge und der gemessenen Luftmasse ergebende Luftreserve bzw. Leistungsreserve, dem damit zur Verfügung stehenden Drehmoment bzw. einer Beschleunigungsreserve - die vom Fahrzeugsteuergerät angeforderten Leistung und auch meistens eine Wunschdrehzahl bei geringem Verbrauch und ruhigem Motorlauf abgeben. Bei der Wunschdrehzahl kann es sich um eine stationäre Minimaldrehzahl der hydraulischen Verbraucher handeln. Stationär bedeutet hier, dass diese Drehzahl in dynamischen Lastsituationen unterschritten werden kann. Es ist aber auch denkbar, für besonders drehzahlsensitiv Verbraucher eine absolute Minimaldrehzahl, die nicht unterschritten werden darf, anzugeben.
Eine erfindungsgemäße Schnittstelle an einem Fahrzeugsteuergerät oder einem Dieselmotorsteuergerät kann insbesondere als Datenkommunikationsschnittstelle, zum Beispiel als Schnittstelle eines seriellen CAN-BUS ausgebildet sein. Aber auch andere Datenbusse sind denkbar. Wie gesagt, werden nun erfindungsgemäß neben einem Wert für eine mechanische Leistung auch wenigstens ein Drehzahlintervallwert datentechnisch angelegt und übertragen.
Indem dem Dieselmotorsteuergerät ein Drehzahlintervall vorgegeben wird, sind zum einen die oben angegebenen Vorteile bei Verbrauch und Laufruhe erzielbar, zum anderen wird aus Sicht des Fahrzeugsteuergerätes das Regelverhalten des Dieselmotorsteuergeräts transparenter und leichter vorhersehbar, da nämlich eine Einhaltung des angegebenen Drehzahlintervalls erwartet wird und auch umsetzbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie gesagt, kann ein erster Drehzahlintervallwert eine Wunschdrehzahl angeben und ein zweiter Drehzahlintervallwert kann eine nicht zu unterschreitende Minimaldrehzahl angeben. Somit ist für die Dieselmotorsteuerung ein Intervall von zulässigen Drehzahlwerten aufgespannt, innerhalb dessen eine Drehzahloptimierung möglich ist. Zusätzlich wird eine für die Verbraucher notwendige Minimaldrehzahl garantiert.
Zusätzlich kann noch eine Maximaldrehzahl durch das Fahrzeugsteuergerät ermittelt und übertragen werden, oder es kann eine Maximaldrehzahl im Dieselmotorsteuergerät als Vorgabewert abgelegt sein, so dass dem Drehzahlintervall auch eine obere Grenze gegeben ist, und damit der Dieselmotor und die Verbraucher - zum Beispiel hydraulische Axialkolbenpumpen - geschützt sind.
Es kann aber auch günstig sein, nur eine Wunschdrehzahl zu übermitteln, wobei jeweils dem Dieselmotorsteuergerät und insbesondere auch dem Fahrzeugsteuergerät eine Rechenvorschrift bekannt ist, nach der das Dieselmotorsteuergerät aus der Wunschdrehzahl ein Drehzahlintervall ermittelt. Liegen nun dem Fahrzeugsteuergerät Anforderungen der Verbraucher an eine mindestens einzuhaltende Minimaldrehzahl vor, so kann es die übermittelte Wunschdrehzahl mittels der bekannten Rechenvorschrift so ermitteln, dass die Minimaldrehzahl eingehalten wird.
Vorzugsweise ist im Dieselmotorsteuergerät ein Drehzahltrajektorienregler vorhanden, dem über die genannte Schnittstelle oder über eine Verarbeitungseinheit eine Wunschdrehzahl und wenigstens die Minimaldrehzahl zugeführt ist, wobei der Drehzahltrajektorienregler dann aus diesen Angaben zum Drehzahlintervall das erste Stellsignal bildet, um die Istdrehzahl des Dieselmotors auf die Wunschdrehzahl zu regeln. Vorteilhafterweise ist der Drehzahltrajektorienregler weiter dazu ausgebildet, bei einem Sprung in der Leistungsanforderung der mechanischen Leistung die Ist-Drehzahl des Dieselmotors bis höchstens auf die Minimaldrehzahl abfallen zu lassen. Somit kann unter Ausnutzung des Intervalls das Verbrauchsverhalten optimiert werden.
Zur Bildung des ersten Stellsignal kann zusätzlich ein Luftmassen-Istwert herangezogen werden, um die Drehzahlsteuerung im Dieselmotorsteuergerät weiter zu optimieren.
Auch ein hydraulischer oder elektrischer Speicher könnte in das System eingebunden und vom Dieselmotorsteuergerät oder anderweitig angesteuert werden, um von den Vorteilen einer Hybridlösung zu profitieren.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Antriebssteuerungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine als beispielhafte Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß der Figur besitzt die Antriebssteuerungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine 1 ein Fahrzeugsteuergerät 3 zur Ansteuerung einer Vielzahl von Verbrauchern der mobilen Arbeitsmaschine. Diese Verbraucher sind zum Beispiel ein Fahrantrieb 27, dargestellt durch die Fahrantriebspumpe, eine Arbeitshydraulik 29, dargestellt durch die Pumpe der Arbeitshydraulik, und ein elektrischer Generator 31.
Alle diese Verbraucher 27, 29, 31 sind mit der Abtriebswelle - auch Motorwelle - des Dieselmotors 25 gekoppelt und werden von ihm angetrieben. Die Verbraucher werden von dem Fahrzeugsteuergerät 3 über Stellsignalausgänge 5 mit zweiten Stellsignalen 39 angesteuert.
Im Fahrzeugsteuergerät 3 wird neben der für die Verbraucher benötigten mechanischen Leistung P - bezogen auf die Motorwelle - auch eine für den Betrieb der Verbraucher optimale oder stationär notwendige Drehzahl von einer Drehzahlvorgabeeinheit 47 ermittelt. Dabei kann auch ein Drehzahlintervall ermittelt werden, sprich eine nicht zu unterschreitenden, für den Betrieb mindestens eines der Verbraucher aktuell unbedingt erforderliche Mindestdrehzahl, eine optimale oder stationär notwendige Drehzahl, und gegebenenfalls eine Maximaldrehzahl.
Die Drehzahlintervall-Werte und die Leistungsanforderung P werden an der Schnittstelle 7 des Fahrzeugsteuergeräts 3 ausgegeben und als Datensatz 35 an eine entsprechende Schnittstelle 11 eines Dieselmotorsteuergeräts 9 übertragen. Beide Schnittstellen 7 und 11 sind über ein Bussystem verbunden. Dazu eignet sich zum Beispiel ein Fahrzeug-CAN-Bus. Das Dieselmotorsteuergerät 9 gibt über die gleiche Schnittstelle 11 und 7 eine Leistungsrückmeldung 37 zurück, die dem Fahrzeugsteuergerät 3 die maximale von den Verbrauchern abzurufende Leistung mitteilt.
Das Dieselmotorsteuergerät 9 hat zusätzlich zur Schnittstelle 11 einen Eingang 23 für Istwerte des Dieselmotors, wie ein Diesemotordrehzahl-Istwert 45 und ein Luftmassen-Istwert 45'. Außerdem besitzt es eine Steuerung 19 für eine Einspritzmenge, über welche ein Stellsignal der Einspritzmenge 41 - auch erstes Stellsignal - an ein Kraftstoff-Eispritzsystem des Dieselmotors 25 ausgegeben wird. Weiter kann eine Steuerung 21 für ein Speichermodul 33 vorhanden sein. Das ebenfalls an der Motorwelle angeflanschte Speichermodul 33 wird von der Steuerung 21 über das Speicherleistung-Stellsignal 43 gesteuert.
Eine lediglich beispielhafte Ausgestaltung des Dieselmotorsteuergeräts 9 kann sich wie folgt darstellen. Die Schnittstelle 11 ist mit einer Verarbeitungseinheit 14 verbunden. Des Weiteren ist ein Drehzahltrajektorienregler 15 vorhanden. Die Verarbeitungseinheit 14 steuert den Drehzahltrajektorienregler 15 mit Vorgabewerten 49 an, die das Drehzahlintervall in welchem die Drehzahl des Dieselmotors 15 gesteuert werden kann vorgeben.
Außerdem nimmt die Verarbeitungseinheit 14 die Leistungsanforderung P des Fahrzeugsteuergeräts 3 entgegen. Aus der Leistungsanforderung P ermittelt die Verarbeitungseinheit 14 einen Dieselmotorleistungswert 53, mit welchem die Einspritzmengensteuerung 19 vorgesteuert werden kann. Außerdem kann optional ein Speicherleistungswert 55 ermittelt werden, mit dem eine Speichersteuerung 21 angesteuert wird, sodass die angeforderte Leistung P zwischen dem Dieselmotor 25 und dem optional vorhandenen Speicher 33 aufgeteilt wird. Sollte die Leistung, die der Dieselmotor 25 im aktuellen Zustand erbringen kann und gegebenenfalls eine Leistung die der Speicher 33 bereitstellen kann nicht ausreichen um die Leistungsanforderung P zu erfüllen, dann wird der Wert einer aktuellen maximal bereitstellbaren Leistung als Leistungsrückmeldung 37 an das Fahrzeugsteuergerät 3 zurückgemeldet. Das Fahrzeugsteuergerät 3 priorisiert in diesem Fall die Leistungsverteilung unter den Verbrauchern 27, 29 und 31.
Die am Motor gemessenen Istwerte Drehzahl 45 und Luftmasse 45' werden zum einen der Einspritzmengensteuerung 19 zugeführt. Die Drehzahl 45 wird zudem dem Drehzahltrajektorienregler 15 zugeführt. Der Drehzahltrajektorienregler 15 kann zudem auch den Istwert der Luftmasse 45' erhalten, um eine verfügbare Leistungsreserve des Dieselmotors 25 abzuschätzen und um damit die Drehzahlregelung weiter zu optimieren.
Dem Drehzahltrajektorienregler 15 kann auch eine Dynamik-Leistungsreserve für eine Drehzahlerhöhung vorgegeben sein. Diese Dynamik-Leistungsreserve steht für eine Erhöhung der Dieseldrehzahl zur Verfügung, wenn die vom Fahrzeugsteuergerät 3 angeforderte Leistung höher ist, als die bei der aktuellen Drehzahl maximal verfügbare Motorleistung. Das Dieselmotorsteuergerät 9 meldet dann als verfügbare Leistung 37 die maximal verfügbare Motorleistung abzüglich der Dynamik-Leistungsreserve, um eine Erhöhung der Drehzahl zu ermöglichen. Es ist also der Drehzahltrajektorienregler 15 dazu ausgebildet, das Stellsignal 41 bzw. 51 für die Einspritzmenge im Sinne einer Drehzahl-Erhöhung zu beeinflussen, wenn die verfügbare Leistungsreserve des Dieselmotors gleich oder kleiner dem Wert der Dynamik-Leistungsreserve ist.
Wenn die Dynamik-Leistungsreserve einen großen Wert hat, wird die Drehzahl schnell angehoben und die verfügbare Leistung 37 währenddessen entsprechend stark begrenzt. Somit ist die Zielleistung schnell verfügbar. Umgekehrt wird bei einer geringeren Dynamik-Leistungsreserve die Drehzahl nur langsam angehoben, es steht jedoch mehr Leistung 37 für die Verbraucher zur Verfügung. Eine große Dynamik-Leistungsreserve führt zum guten Ansprechverhalten und insgesamt zu einem etwas erhöhten Drehzahlniveau, eine geringe Dynamik-Leistungsreserve führt zu geringerem Verbrauch.
Die Dynamik-Leistungsreserve kann im Dieselmotorsteuergerät 9 als vorgegebener Wert eingespeichert sein. Die Dynamik-Leistungsreserve kann aber auch als zusätzlicher Parameter über die Schnittstellen 7 und 11 vom Fahrzeugsteuergerät 3 an das Dieselmotorsteuergerät 9 als Sollwert übermittelt werden. Dadurch ist die Dynamik-Leistungsreserve durch das Fahrzeugsteuergerät 3 an eine Fahrsituation oder Arbeitssituation anpassbar.
Anhand der Vorgabewerte 49 für das Drehzahlintervall, der Ist-Drehzahl 45 des Dieselmotors 25 und gegebenenfalls des Istwertes der Luftmasse 45' ermittelt der Drehzahltrajektorienregler 15 eine Drehzahltrajektorie, darauf basierend eine Drehzahl-Regelabweichung und einen Stellwert 51, auch Dieselstellsignal 51, welches der Einspritzmengensteuerung 19 zur Beeinflussung der Einspritzmenge des Dieselmotors 25 vorgegeben wird.
Hinsichtlich der Festlegung des Drehzahlintervalls zur Ansteuerung des Drehzahltrajektorienreglers 15 im Dieselmotorsteuergerät 9 gibt folgende Möglichkeiten:

a) Das Fahrzeugsteuergerät 3 ermittelt den Leistungsbedarf P der Verbraucher, es ermittelt eine für die Verbraucher 27, 29, 31 optimale bzw. stationär notwendige Drehzahl - also die Wunschdrehzahl n_W - und es ermittelt eine Mindestdrehzahl n_Min , den wenigstens einer der Verbraucher zur Erfüllung seiner Arbeitsaufgabe zwingend benötigt. Zudem kann auch eine Maximaldrehzahl n_Max , welche die Verbraucher nicht überschreiten dürfen ermittelt werden oder fest vorgegeben sein. Das Fahrzeugsteuergerät 3 übermittelt die Leistung P, und als Drehzahlintervall-Werte ni die Wunschdrehzahl nw, und die Mindestdrehzahl n_Min , ggf. auch die Maximaldrehzahl n_Max über die Schnittstellen 7 und 11 an das Dieselmotorsteuergerät 9. Im Dieselmotorsteuergerät 9 wird der Drehzahltrajektorienregler 15 mit Hilfe des aus Wunschdrehzahl nw, Mindestdrehzahl n_Min , ggf. auch Maximaldrehzahl n_Max aufgespannten Drehzahlintervall angesteuert. Die Maximaldrehzahl kann dabei auch im Dieselmotorsteuergerät 9 parametriert sein, und muss dann nicht per Schnittstelle übermittelt werden.
b) Das Fahrzeugsteuergerät 3 ermittelt wie oben den Leistungsbedarf P der Verbraucher, es ermittelt eine für die Verbraucher 27, 29, 31 optimale, stationär erforderliche Wunschdrehzahl n_W und es ermittelt eine Mindestdrehzahl n_Min , den wenigstens einer der Verbraucher zur Erfüllung seiner Arbeitsaufgabe benötigt. Zudem kann auch eine Maximaldrehzahl n_Max , welche die Verbraucher nicht überschreiten dürfen ermittelt werden oder fest vorgegeben sein. Das Fahrzeugsteuergerät 3 übermittelt die Leistung P, und als Drehzahlintervall-Wert ni nur eine Wunschdrehzahl n_W* . Dabei ist die Wunschdrehzahl n_W* mit einer Rechenvorschrift, welche sowohl im Fahrzeugsteuergerät 3 als auch im Dieselmotorsteuergerät 9 hinterlegt ist aus wenigstens der optimale Wunschdrehzahl n_W und der Mindestdrehzahl n_Min ermittelt worden. Das Dieselmotorsteuergerät 9 verwendet die übermittelte Wunschdrehzahl n_W* als Wunschdrehzahl des Fahrzeugsteuergerät 3 und berechnet nach der gleichen Rechenvorschrift die Mindestdrehzahl n_Min , die dadurch mit der vom Fahrzeugsteuergerät 3 ermittelten Mindestdrehzahl n_Min übereinstimmt. Wenn die Rechenvorschrift z.B. vorschreibt, dass die Mindestdrehzahl n_Min einen Abstand n_A von der Wunschdrehzahl hat, dann also rechnet das Dieselmotorsteuergerät 9: $n_{Min} = n_{W*} - n_{A},$
zuvor berechnet das Fahrzeugsteuergerät 3: $n_{W*} = n_{Min} + n_{A}$
und übermittelt den so errechneten Wert n_W* wenn dieser größer ist als nw. Andernfalls kann n_W* = n_W übermittelt werden. Mit dem Intervall aus übermittelte Wunschdrehzahl n_W* und berechneter Mindestdrehzahl n_Min , ggf. ergänzt um eine vorgegebene Maximaldrehzahl n_Max steuert das Dieselmotorsteuergerät 9 den Drehzahltrajektorienregler 15 an.

Mit der erfindungsgemäßen Antriebssteuerungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine, also zumindest mit einen Fahrzeugsteuergerät 3 und einem Dieselmotorsteuergerät 9 und der zuvor beschriebenen Schnittstelle zwischen diesen beiden Geräten, auf der neben der angeforderten Leistung P auch Werte ni für ein Drehzahlintervall übermittelt werden, lässt sich eine Verbrauchs-optimierte mobile Arbeitsmaschine darstellen.
Das Fahrzeugsteuergerät 3 berechnet also aufgrund aller vom Fahrer vorliegenden Leistungsforderungen den Gesamtleistungsbedarf des Fahrzeugs. Das Dieselmotorsteuergerät 9 berechnet selbst die optimale Drehzahltrajektorie mit dem Drehzahltrajektorienregler 15 und die benötigte Einspritzmenge, um die angeforderte Leistung P optimal darzustellen.
Dabei werden neben den Eigenschaften des Dieselmotors 25 auch Parameter wie Schwungmasse, eventuell angeschlossene Parallel-Hybrid-Systeme (hydraulischer Speicher oder elektrische Hybrid-Systeme) berücksichtigt. Zeitgleich wird an das Fahrzeugsteuergerät 3 zurückgemeldet, wie viel Leistung tatsächlich abgerufen werden darf, weil die Leistungsanfrage P vom Fahrzeugsteuergerät dynamisch deutlich höher als die verfügbare Dieselmotorleistung sein kann. Das Fahrzeugsteuergerät 3 verteilt eine gegebenenfalls geringere verfügbare Leistung entsprechend einer Priorisierungsregel an die Verbraucher.
Neben der angeforderten Leistung fordert das Fahrzeugsteuergerät 3 eine stationäre Minimaldrehzahl vom Dieselmotorsteuergerät 9. So kann das Fahrzeugsteuergerät 3 sicherstellen, dass eine gewünschte Aufgabe (Fahren, Arbeiten) mit der nötigen Geschwindigkeit ausgeführt werden kann. Stationär bedeutet, dass diese Drehzahl in einem eingeschwungenen Zustand des Fahrzeugs erreicht und gehalten werden soll. Dabei ist es zulässig, dass der Dieselmotor während einer Laständerung gedrückt wird, d.h. die Drehzahl darf unter Last deutlich unter die Solldrehzahl absinken, um die kinetische Energie der Schwungmasse - also der Motorwelle mit angeschlossenen Pumpentriebwerken der Verbraucher, Kupplungen, Rotoren, etc. - zu nutzen. Die optimale Bedrückung kann in der erfindungsgemäßen Antriebssteuerungsanordnung durch das Dieselmotorsteuergerät 9 selbst, basierend auf einer berechneten bzw. anhand von Regelparametern sich darstellenden Drehzahltrajektorie, bestimmt werden. Dabei können selbstverständlich Bedingungen berücksichtigt werden, die einen optimalen, niedrigen Kraftstoffverbrauch sicherstellen.
Üblicherweise verhindert das Dieselmotorsteuergerät 9, das die Drehzahl des Dieselmotors 25 unter einen gewissen Wert abfällt. Für besonders drehzahlsensitive Anwendungen hat das Fahrzeugsteuergerät jedoch die Möglichkeit, auch eine Mindestdrehzahl vorzugeben, die nicht unterschritten werden darf. Diese wird dann, wie oben beschrieben, vom Dieselmotorsteuergerät 9 als unterer Grenzwert des Drehzahlintervalls in der Trajektorienplanung berücksichtigt.
Eine erfindungsgemäße Antriebssteuerungsanordnung, für den Antrieb von Verbrauchern einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Dieselmotor, umfasst ein Dieselmotorsteuergerät zur Ansteuerung des Dieselmotors der mobilen Arbeitsmaschine mit einem ersten Stellsignal, und ein Fahrzeugsteuergerät zur Steuerung der Verbraucher mit wenigstens einem zweiten Stellsignal. Die Antriebssteuerungsanordnung umfasst weiter eine Schnittstelle, über die das Fahrzeugsteuergerät eine Leistungsanforderung der Verbraucher an das Dieselmotorsteuergerät überträgt und über die das Fahrzeugsteuergerät eine Rückmeldung über eine verfügbare Leistung vom Dieselmotorsteuergerät erhält.
Vorteilhaft ist die Schnittstelle so ausgestaltet, dass die Leistungsanforderung neben einem Wert für eine mechanische Leistung auch wenigstens einen Drehzahlintervallwert aufweist; und das Dieselmotorsteuergerät ist dazu eingerichtet, eine Drehzahl des Dieselmotors in einem Drehzahlintervall anhand des wenigstens einen Drehzahlintervallwerts zu steuern, während der Dieselmotor eine Leistung gemäß dem Wert der Leistungsanforderung und/oder gemäß der Rückmeldung über die verfügbare Leistung abgibt.
Bezugszeichenliste

1: Antriebssteuerungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine
3: Fahrzeugsteuergerät
5: Stellsignalausgänge
7: Schnittstelle
9: Dieselmotorsteuergerät
11: Schnittstelle
14: Verarbeitungseinheit
15: Drehzahltrajektorienregler
19: Steuerung Einspritzmenge
21: Steuerung Speichermodul
23: Schnittstelle Dieseldrehzahl und Luftmasse
25: Dieselmotor
27: Verbraucher Fahrantrieb
29: Verbraucher Arbeitshydraulik
31: Verbraucher Generator
33: Speichermodul
35: Leistungsanforderung und Drehzahlintervall-Vorgabe, Datensatz
37: Leistungsrückmeldung
39: Stellsignale Verbraucher, zweites Stellsignal
41: Stellsignal Einspritzmenge, erstes Stellsignal
43: Stellsignal Speicherleistung
45: Istwert Dieseldrehzahl
45': Istwert Luftmasse
47: Drehzahlintervall Vorgabeeinheit
49: Vorgabewert Drehzahlintervall
51: Dieselstellsignal
53: Dieselmotorleistungswert
55: Speicherleistungswert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013214732 A1 [0002]

Claims

Antriebssteuerungsanordnung für den Antrieb von Verbrauchern (27, 29, 31) einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Dieselmotor (25), mit einem Dieselmotorsteuergerät (9) zur Ansteuerung des Dieselmotors (25) der mobilen Arbeitsmaschine mit einem ersten Stellsignal (41, 51), und mit einem Fahrzeugsteuergerät (3) zur Steuerung der Verbraucher (27, 29, 31) mit wenigstens einem zweiten Stellsignal (39) und mit einer Schnittstelle (7, 11) über die das Fahrzeugsteuergerät (3) eine Leistungsanforderung (35) der Verbraucher (27, 29, 31) an das Dieselmotorsteuergerät (9) überträgt und über die das Fahrzeugsteuergerät (3) eine Rückmeldung über eine verfügbare Leistung (37) vom Dieselmotorsteuergerät (9) erhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (7, 11) so ausgestaltet ist, dass die Leistungsanforderung (35) neben einem Wert (P) für eine mechanische Leistung auch wenigstens einen Drehzahlintervallwert (ni) aufweist, und wobei das Dieselmotorsteuergerät (9) dazu eingerichtet ist, eine Drehzahl des Dieselmotors (25) in einem Drehzahlintervall anhand des wenigstens einen Drehzahlintervallwerts (ni) zu steuern während der Dieselmotor (25) eine Leistung gemäß dem Wert (P) der Leistungsanforderung (35, P) und/oder gemäß der Rückmeldung über die verfügbare Leistung (37) abgibt.
Antriebssteuerungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Schnittstelle (7, 11) so eingerichtet ist, dass ein erster Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (7, 11) eine Wunschdrehzahl angibt und dass ein zweiter Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (7, 11) eine Minimaldrehzahl angibt.
Antriebssteuerungsanordnung nach Anspruch 2, wobei das Drehzahlintervall zusätzlich durch eine Maximaldrehzahl spezifiziert wird, wobei die Maximaldrehzahl insbesondere im Dieselmotorsteuergerät (9) als Vorgabewert abgelegt ist und/oder wobei insbesondere das Fahrzeugsteuergerät (3) dazu eingerichtet ist die Maximaldrehzahl zu ermitteln und die Schnittstelle (7, 11) dazu eingerichtet ist, die Maximaldrehzahl als dritten Drehzahlintervallwert zu übertragen.
Antriebssteuerungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Schnittstelle (7, 11) so eingerichtet ist, dass das als ein erster Drehzahlintervallwert lediglich eine Wunschdrehzahl übertragen wird und wobei eine Verarbeitungseinheit (14) des Dieselmotorsteuergeräts (9) dazu ausgebildet ist, das Drehzahlintervall mit einer Minimaldrehzahl und/oder mit einer Maximaldrehzahl anhand einer ersten Rechenvorschrift aus der Wunschdrehzahl zu ermitteln.
Antriebssteuerungsanordnung nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeugsteuergerät (3) eine optimale Betriebsdrehzahl zum Betrieb von wenigstens einem der Verbraucher (27, 29, 31) sowie eine Minimaldrehzahl für den Betrieb dieses Verbrauchers festlegt, und wobei das Fahrzeugsteuergerät (3) den ersten Drehzahlintervallwert zur Übermittung auf der Schnittstelle (7, 11) anhand der optimalen Drehzahl, der Minimaldrehzahl und anhand der ersten Rechenvorschrift ermittelt.
Antriebssteuerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen 2 bis 5, wobei das Dieselmotorsteuergerät (9) einen Drehzahltrajektorienregler (15) aufweist, dem über die Schnittstelle (7, 11) und/oder insbesondere über die Verarbeitungseinheit (14) die Wunschdrehzahl und wenigstens die Minimaldrehzahl zugeführt ist, wobei der Drehzahltrajektorienregler (15) dazu ausgebildet ist, das erste Stellsignal (41, 51) mittelbar oder unmittelbar zu bilden, um eine Istdrehzahl (45) des Dieselmotors (25) auf die Wunschdrehzahl zu regeln und wobei der Drehzahltrajektorienregler (15) dazu ausgebildet ist, bei einem Sprung in der Leistungsanforderung (35) der mechanischen Leistung (P) die Istdrehzahl (n) bis höchstens auf die Minimaldrehzahl abfallen zu lassen.
Antriebssteuerungsanordnung nach Anspruch 6, wobei der Drehzahltrajektorienregler (15) dazu eingerichtet ist, das erste Stellsignal (41, 51) unter Berücksichtigung eines Luftmassenistwerts (45') zu bilden.
Antriebssteuerungsanordnung nach Anspruch 7, wobei das Dieselmotorsteuergerät (9) für den Drehzahltrajektorienregler (15) einen Wert für eine Dynamik-Leistungsreserve vorhält, wobei der Drehzahltrajektorienregler (15) dazu ausgebildet ist, das erste Stellsignal (41, 51) im Sinne einer Drehzahl-Erhöhung zu beeinflussen, wenn eine verfügbare Leistungsreserve des Dieselmotors (25) gleich oder kleiner dem Wert der Dynamik-Leistungsreserve ist, wobei insbesondere ein Soll-Wert für die Dynamik-Leistungsreserve vom Fahrzeugsteuergerät (3) an das Dieselmotorsteuergerät (9) über die Schnittstelle (7,11) übermittelbar ist.
Antriebssteuerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei eine Verarbeitungseinheit (14) des Dieselmotorsteuergeräts (9) dazu ausgebildet ist, die Leistungsanforderung (35) der mechanischen Leistung (P) in einen Dieselmotorleistungswert (53) und in einen Speicherleistungswert (55) aufzuteilen, wobei eine Einspritzmengensteuerung (19) gemäß dem Dieselmotorleistungswert (53) angesteuert wird und wobei eine Speichersteuerung (21) mit dem Speicherleistungswert (55) angesteuert wird.
Schnittstelle (7), insbesondere Datenkommunikationsschnittstelle an einem Fahrzeugsteuergerät (3) einer hydraulischen Arbeitsmaschine, eingerichtet für die Kommunikation mit einer Schnittstelle (11) eines Dieselmotorsteuergeräts (9), und eingerichtet für die Übertragung einer Leistungsanforderung (35), dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanforderung (35) neben einem Wert (P) für eine mechanische Leistung auch wenigstens einen Drehzahlintervallwert (ni) aufweist, der ein Drehzahlintervall angibt.
Schnittstelle (7) an einem Fahrzeugsteuergerät (3) nach Anspruch 10, welche so eingerichtet ist, dass ein erster Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (7) eine Wunschdrehzahl angibt und dass ein zweiter Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (7) eine Minimaldrehzahl angibt, und wobei insbesondere ein dritter Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (7) eine Maximaldrehzahl angibt.
Schnittstelle (11), insbesondere Datenkommunikationsschnittstelle an einem Dieselmotorsteuergerät (9) einer hydraulischen Arbeitsmaschine, eingerichtet für die Kommunikation mit einer Schnittstelle (7) eines Fahrzeugsteuergeräts (3), und eingerichtet für die Entgegennahme einer Leistungsanforderung (35), dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanforderung (35) neben einem Wert (P) für eine mechanische Leistung auch wenigstens einen Drehzahlintervallwert (ni) enthält, der ein Drehzahlintervall angibt.
Schnittstelle (11) an einem Dieselmotorsteuergerät (9) nach Anspruch 12, welche so eingerichtet ist, dass ein erster Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (11) eine Wunschdrehzahl angibt und dass ein zweiter Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (11) eine Minimaldrehzahl angibt, und wobei insbesondere ein dritter Drehzahlintervallwert der Schnittstelle (11) eine Maximaldrehzahl angibt.