Technisches Gebiet

Das technische Gebiet betrifft ein Verfahren zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine, sowie ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen. Ferner betrifft das technische Gebiet eine Arbeitsmaschine mit einem solchen Steuergerät.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Abschalten einer Arbeitsmaschine bekannt, wobei eine Kupplung der Arbeitsmaschine zwangsweise geöffnet wird. Aus dem Stand der Technik sind ferner Verfahren zum Abschalten einer batteriebetriebenen Arbeitsmaschine bekannt, wobei an einem Inverter der Arbeitsmaschine ein aktiver Kurzschluss eingelegt wird.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine kann ein Kraftfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen, eine Baumaschine oder ein Lastkraftwagen sein. Die Arbeitsmaschine weist eine Batterie, einen Batterieschütz, einen Elektromotor und eine angetriebene Achse auf.

Der Elektromotor ist mit elektrischer Energie der Batterie versorgbar. Die Batterie ist über den Batterieschütz mit dem Elektromotor verbunden. Der Batterieschütz kann ein steuerbarer Schalter sein, welcher den Elektromotor von der Batterie spannungsfrei schalten kann. Der Batterieschütz kann ein Schließschütz oder ein Öffnerschütz sein. Der Elektromotor ist eingerichtet, die Achse anzutreiben. Der Elektromotor kann mit der Achse koppelbar verbunden sein, so dass eine mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Achse trennbar sein kann. Beim Abschalten der Arbeitsmaschine kann die Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie von der Batterie unterbrochen werden, so dass keine elektrische Energie der Batterie in mechanische Energie zum Antreiben der Achse umwandelbar ist. Das Abschalten kann erfolgen, wenn während eines Normalbetriebs der Arbeitsmaschine ein Fehler auftritt. Der Fehler kann beispielsweise zwischen der Batterie und dem Elektromotor auftreten. Das Abschalten kann automatisch erfolgen, beispielsweise gesteuert durch ein Steuergerät, und alternativ oder zusätzlich kann das Abschalten durch einen Fahrer der Arbeitsmaschine gesteuert werden. Das Abschalten im Fehlerfall kann aufgrund von Sicherheitsbestimmungen notwendig sein. So kann bei einem Fehler in der Energieversorgung zwischen Batterie und Elektromotor aufgrund gesetzlicher Bestimmungen das Abschalten der Arbeitsmaschine notwendig sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Abschalten erfolgen, um Zerstörung von Komponenten der Arbeitsmaschine aufgrund des Fehlerfalls zu minimieren.

Der sichere Zustand beim Abschalten der Arbeitsmaschine kann durch einen Spannungszustand am Elektromotor und alternativ oder zusätzlich durch einen Zustand der mechanischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse beschrieben werden. So kann der sichere Zustand beispielsweise erreicht sein, wenn eine Spannung am Elektromotor unterhalb eines spezifischen Wertes ist. Alternativ oder zusätzlich kann der sichere Zustand erreicht sein, wenn die Achse stillsteht und nicht mehr durch den Elektromotor antreibbar ist, insbesondere wenn die mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse unterbrochen ist.

Das Verfahren weist einen Schritt eines Prüfens, ob ein Bremsmoment sicher von der Achse auf einen Fahruntergrund übertragbar ist, auf. Der Fahruntergrund kann eine Straße oder ein Feld sein. Beispielsweise kann für den Schritt des Prüfens Information vom Fahrer über eine Benutzerschnittstelle erfassbar sein, dass aufgrund eines Zustands der Arbeitsmaschine das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist. Die Benutzerschnittstelle kann etwa ein Touchdisplay der Arbeitsmaschine sein. Der Zustand kann beispielsweise einen Zustand eines Arbeitsgeräts der Arbeitsmaschine, wie einer Schaufel, beschreiben. So kann, wenn beispielsweise die Schaufel in einer angehobenen Position der Arbeitsmaschine, hier einer Baumaschine, ist, das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein, und wenn die Schaufel in einer tiefen Position der Baumaschine ist, kann das Bremsmoment sicher auf den Fahruntergrund übertragbar sein. Der Fahrer kann diesen Zustand über das Touchdisplay eingeben.

Das Verfahren weist ferner einen Schritt eines Bremsens der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie bis zum Erreichen des sicheren Zustands auf. Der Schritt des Bremsens der Arbeitsmaschine erfolgt, falls das Bremsmoment sicher übertragbar ist. Beispielsweise kann das Bremsmoment sicher übertragbar sein, wenn der Zustand der Arbeitsmaschine während des Bremsens stets ein kontrollierbarer Zustand ist, das heißt dass die Arbeitsmaschine durch den Fahrer kontrollierbar bleibt. Wenn beispielsweise die Schaufel in der hohen Position ist, kann bei einem hohen Bremsmoment durch den relativ hohen Gesamtschwerpunkt der Arbeitsmaschine ein unkontrollierbarer Zustand der Arbeitsmaschine erreicht werden und der Fahrer kann die Kontrolle über die Arbeitsmaschine verlieren. Beim Bremsen der Arbeitsmaschine mit der Schaufel in der tieferen Position und einem tiefer gelegenen Gesamtschwerpunkt der Arbeitsmaschine kann bei gleichem Bremsmoment die Arbeitsmaschine im kontrollierbareren Zustand bleiben und damit kann die Arbeitsmaschine für den Fahrer kontrollierbar bleiben. Das Laden der Batterie kann ein unkontrolliertes Laden der Batterie sein. Das unkontrollierte Laden kann ein nicht gesteuertes Laden der Batterie sein. Das unkontrollierte Laden kann abhängig von einer kinetischen Energie der Arbeitsmaschine zum Zeitpunkt des Ladens sein.

Falls das Bremsmoment bis zum Erreichen des sicheren Zustands nicht sicher übertragbar ist, erfolgt zum Erreichen des sicheren Zustands ein Schritt eines Öffnens des Batterieschützes. Im Schritt des Öffnens des Batterieschützes kann der Elektromotor von der Batterie getrennt werden. Das Trennen der Batterie von dem Elektromotor durch Öffnen des Batterieschützes kann ein Trennen einer galvanischen Verbindung zwischen der Batterie und dem Elektromotor umfassen. Das Trennen kann zur Folge haben, dass der Elektromotor nicht mehr mit elektrischer Energie der Batterie versorgbar ist. Das Trennen der Verbindung zwischen Batterie und Elektromotor kann zur Folge haben, dass kein Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie erfolgen kann. Der Schritt des Öffnens des Batterieschützes kann direkt nach dem Schritt des Prüfens, ob ein Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Öffnen des Batterieschützes während des Schritts des Bremsens der Arbeitsmaschine und vor dem Erreichen des sicheren Zustands durch Laden der Batterie erfolgen. Dazu kann während des Schritts des Bremsens weiterhin ein oder mehrere Schritte des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgen. Beispielsweise kann der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher übertragbar ist, periodisch während des Schritts des Bremsens erfolgen. Sobald in einem Schritt des Prüfens bestimmt wird, dass das Bremsmoment bis zum Erreichen des sicheren Zustands nicht sicher übertragbar ist, kann der Schritt des Öffnens des Batterieschützes erfolgen. Der Schritt des Öffnens des Batterieschützes kann durch Anlegen einer Steuerspannung an den Batterieschütz erfolgen. Alternativ kann der Schritt des Öffnens des Batterieschützes durch Freischalten einer Steuerspannung des Batterieschützes erfolgen.

Vorteilhafterweise ist somit ein Verfahren gezeigt, wodurch beim Abschalten der Arbeitsmaschine ein sicherer Zustand erreicht werden kann, ohne eine mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse unter Last, das heißt beim Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor und über die Achse, öffnen zu müssen. Dies kann Komponenten der Arbeitsmaschine, wie die mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Achse, vor Komponentenzerstörung beim Abschalten der Arbeitsmaschine schützen. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass das Bremsmoment während des Abschaltens sicher auf den Fahruntergrund übertragbar ist und übertragbar bleibt. So wird, falls das Bremsmoment nicht oder nicht mehr sicher übertragbar ist, der Batterieschütz geöffnet, das unkontrollierte Laden und damit das starke Bremsen durch den Elektromotor wird gestoppt und die Arbeitsmaschine wird in einem kontrollierbaren Zustand während des Verfahrens behalten. So kann der Fahrer der Arbeitsmaschine diese während des Abschaltens bis zum Erreichen des sicheren Zustands manövrieren. Gleichzeitig wird durch das Verfahren verhindert, dass zum Erreichen des sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine der Batterieschütz immer geöffnet wird. Dies kann dazu führen, dass durch selteneres Öffnen des Batterieschützes unter Spannung dieser vor zu starker Beanspruchung oder Zerstörung geschützt werden kann. Somit ist ein Verfahren gezeigt, welches den sicheren Zustand beim Abschalten derart erreichen kann, dass die Arbeitsmaschine stets während des Verfahrens in einem kontrollierbaren Zustand bleibt und gleichzeitig die Komponenten der Arbeitsmaschine bestmöglich vor Zerstörung geschützt werden können.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher übertragbar ist, von zumindest einem von der Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine gegenüber dem Fahruntergrund, der Neigung der Arbeitsmaschine relativ zur Richtung der Gewichtskraft, Information von einem Schlupfsensor und Information bezüglich der Witterung abhängig sein. Beispielsweise kann bei einer geringen Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine gegenüber dem Fahruntergrund das Bremsmoment sicher übertragbar sein, und bei einer erhöhten Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine kann das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein. Bei einer geringen Neigung der Arbeitsmaschine relativ zur Gewichtskraft, beispielsweise auf einem flachen Anstieg oder Hügel, kann das Bremsmoment sicher übertragbar sein. Bei einer großen Neigung der Arbeitsmaschine relativ zur Richtung der Gewichtskraft, beispielsweise bei einem steilen Hügel oder Anstieg, kann das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein. Das Bremsmoment kann bei einer großen Neigung beispielsweise nicht sicher übertragbar sein, da ein Schlupf von Rädern der angetriebenen Achse zu befürchten wäre. Information von einem Schlupfsensor kann Information von einem Fahrstabilitätssteuergerät, beispielsweise einem Steuergerät zur Steuerung einer ABS- und alternativ oder zusätzlich ESP-Funktionalität, umfassen. Der Schlupfsensor kann beispielsweise Information bezüglich eines gegenwärtigen Schlupfes zwischen den angetriebenen Rädern und dem Fahruntergrund aufweisen. Information bezüglich der Witterung kann beispielsweise von einem Scheibenwischsensor erhalten werden. Der Scheibenwischsensor kann Information zum Niederschlag, wie zum Beispiel Regen oder Schnee, aufweisen. So kann ein Reibungskoeffizient zwischen angetriebenen Rädern und Fahruntergrund bei nasser Witterung kleiner sein als ein Reibungskoeffizient bei trockener Witterung. Bei kleineren Reibungskoeffizienten kann das Bremsmoment nicht sicher übertragbar sein, wohingegen bei größeren Reibungskoeffizienten das Bremsmoment sicher übertragbar sein kann.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, in dem der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, automatisiert und alternativ oder zusätzlich abhängig von externen Einflüssen durchführbar ist. Dadurch kann der Fahrer beim Handhaben der Arbeitsmaschine durch das automatische Prüfen, ob das Bremsmoment sicher übertragbar ist, entlastet werden. Ferner kann auf externe Einflüsse auf die Arbeitsmaschine, welche Auswirkungen auf das zu übertragende Bremsmoment haben können, mittels des Verfahrens reagiert werden. Dadurch kann das Verfahren weiter dazu beitragen, dass die Arbeitsmaschine während des Abschaltens in einem kontrollierbaren Zustand bleibt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann mit dem Schritt des Öffnens des Batterieschützes das Erreichen des sicheren Zustands unabhängig vom Schritt des Bremsens der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Erreichen des sicheren Zustands abhängig vom bisherigen Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch Laden der Batterie erfolgen, wenn das Öffnen des Batterieschützes während des Bremsens erfolgt. Das Erreichen des sicheren Zustands nach Öffnen des Batterieschützes kann unmittelbar nach dem Öffnen des Batterieschützes erfolgen. Alternativ kann zum Erreichen des sicheren Zustands ein oder mehrere weitere Schritte nach dem Öffnen des Batterieschützes notwendig sein. Durch das Öffnen des Batterieschützes kann die Batterie vor zu hoher Back-EMF am Elektromotor geschützt werden.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wodurch auf eine Situation reagiert werden kann, in welcher das Bremsmoment nicht sicher auf den Fahruntergrund übertragbar ist. Somit kann die Arbeitsmaschine stets in einem kontrollierbaren Zustand während des Verfahrens bleiben, und gleichzeitig kann der sichere Zustand dann unabhängig von einem weiteren Bremsen der Arbeitsmaschine erreicht werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Bremsmoment nicht sicher übertragbar ist. Gleichzeitig kann die Batterie vor zu hoher Back-EMF durch Öffnen des Batterieschützes geschützt werden und eine Komponentenzerstörung der Arbeitsmaschine kann verhindert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Erreichens des sicheren Zustands ein Schritt eines Öffnens einer Kupplung erfolgen, wobei die Kupplung Teil eines den Elektromotor und die Achse verbindenden Getriebes sein kann. Das Getriebe kann die mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Achse bilden. Das Öffnen der Kupplung kann notwendig sein, um den sicheren Zustand der Arbeitsmaschine zu erreichen. So hat nach gesetzlichen Vorschriften die Achse beispielsweise antriebsfrei zu sein, was durch das Öffnen der Kupplung erreicht werden kann.

Vorteilhafterweise kann somit das Verfahren bis zum Erreichen des sicheren Zustands der Arbeitsmaschine verwendet werden und unabhängig von weiteren Verfahren sein, welche notwendig sein können, falls für den sicheren Zustand die Kupplung geöffnet sein muss.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Arbeitsmaschine einen Inverter aufweisen und der Inverter kann den Batterieschütz mit dem Elektromotor verbinden. Dabei kann der Inverter den Batterieschütz mit dem Elektromotor galvanisch verbinden, so dass elektrische Energie von der Batterie über den Batterieschütz und den Inverter an den Elektromotor übertragbar ist. Der Inverter kann eingerichtet sein, Gleichspannung der Batterie in Wechselspannung für den Elektromotor umzuwandeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Inverter eingerichtet sein, Wechselspannung des Elektromotors bei einem Rekuperationsvorgang in Gleichspannung für die Batterie umzuwandeln. Der Schritt des Bremsens bis zum Erreichen des sicheren Zustands durch Laden der Batterie kann so lange erfolgen, bis die Back-EMF am Inverter geringer als eine Batteriespannung ist. Die Batteriespannung kann dabei abhängig von der verbauten Batterie sein. Beispielsweise kann, falls die Batterie durch eine baulich unterschiedliche Batterie in der Arbeitsmaschine ausgewechselt werden würde, die Batteriespannung des Verfahrens durch eine neue Batteriespannung ersetzbar sein und der Schritt des Bremsens abhängig von der neuen Batteriespannung sein. Das Laden der Batterie kann so lange erfolgen, bis die Back-EMF kleiner als eine Batteriespannung ist. Sobald die Back-EMF kleiner als die Batteriespannung ist, kann das Laden der Batterie und damit das Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor durch das Laden beendet sein.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, womit die Back-EMF durch Laden der Batterie und Rekuperation genutzt werden kann, während die Arbeitsmaschine in dem kontrollierbaren Zustand bleibt. Gleichzeitig kann dadurch sichergestellt werden, dass die Back-EMF am Inverter beim Erreichen des sicheren Zustands geringer als die Batteriespannung ist und somit nicht für eine längere Zeit eine Back-EMF, welche größer als die Batteriespannung ist, an der Batterie anliegt und dadurch eine Schädigung der Batterie hervorrufen könnte. Ferner kann es aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen notwendig sein, dass im sicheren Zustand der Antriebsmaschine die Back-EMF kleiner als die Batteriespannung ist, um unerwartetes Verhalten der Antriebsmaschine, beispielsweise ein starkes Bremsen, im sicheren Zustand zu verhindern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann, falls das Bremsmoment nicht sicher übertragbar ist und der Schritt des Öffnens des Batterieschützes erfolgt, ein Schritt eines Prüfens erfolgen, ob die Back-EMF einen ersten Invertergrenzwert übersteigt. Der erste Invertergrenzwert kann abhängig von dem verbauten Inverter sein. Falls die Back- EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, kann ein Schritt eines Einlegens eines aktiven Kurzschlusses am Inverter erfolgen. Durch Einlegen des aktiven Kurzschlusses am Inverter kann der Inverter geschützt werden, indem die am Inverter anliegende Back-EMF verringert wird. Falls die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt und alternativ oder zusätzlich gleich dem ersten Invertergrenzwert ist, kann nach dem Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, sogleich der Schritt des Erreichens des sicheren Zustands erfolgen.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, womit der Inverter vor zu hoher Back-EMF schützbar sein kann und gleichzeitig ein aktiver Kurzschluss nur dann angelegt werden soll, wenn die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt. So kann ein leichtes Bremsen des Elektromotors aufgrund des aktiven Kurzschlusses nur für die Fälle vorgesehen sein, in denen die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt und eine Schädigung des Inverters zu befürchten wäre.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Einlegens des aktiven Kurzschlusses so lange erfolgen, bis die Back-EMF einen zweiten Invertergrenzwert unterschreitet. Der zweite Invertergrenzwert kann abhängig vom verbauten Inverter sein. Der zweite Invertergrenzwert kann gleich dem ersten Invertergrenzwert oder alternativ kleiner oder größer im Vergleich zum ersten Invertergrenzwert sein. Der zweite Invertergrenzwert kann so gewählt sein, dass bei dazu niedriger und dauerhaft anliegender Back-EMF am Inverter kein Schaden am Inverter auftreten kann. Wenn die Back-EMF den zweiten Invertergrenzwert unterschreitet, kann in einem Schritt eines Auslegens der aktive Kurzschluss unterbrochen werden. Nach dem Schritt des Auslegens des aktiven Kurzschlusses kann der Schritt des Erreichens des sicheren Zustands erfolgen.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wodurch sowohl der Inverter vor zu hoher Back-EMF geschützt werden kann als auch ein leichtes Bremsen durch Einlegen des AKS über den Elektromotor auf ein Minimum reduzierbar sein kann. Dadurch kann eine Abhängigkeit des kontrollierbaren Zustands der Antriebsmaschine während des leichten Bremsens durch das Einlegen des AKS von der Übertragbarkeit des Bremsmoments während des Einlegens minimiert werden. Somit kann die Arbeitsmaschine in dem kontrollierbaren Zustand auch während dem Einlegen des aktiven Kurzschlusses bleiben.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Öffnens des Batterieschützes das Öffnen der Kupplung erfolgen. Wenn das Öffnen der Kupplung im Schritt des Öffnens des Batterieschützes vor dem Schritt des Einlegens des aktiven Kurzschlusses erfolgt, so kann lediglich die beschleunigte Masse von rotierenden Teilen des Elektromotors gebremst werden, jedoch nicht die Arbeitsmaschine über die angetriebene Achse. Der Schritt des Öffnens der Kupplung kann abhängig sein von dem Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt. So kann der Schritt des Öffnens der Kupplung beispielsweise lediglich erfolgen, wenn im Schritt des Prüfens festgestellt worden ist, dass die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, bei welchem ein sicherer Zustand der mechanischen Verbindung zwischen dem Elektromotor und der angetriebenen Achse durch Öffnen der Kupplung baldmöglichst während des Verfahrens erreichbar werden kann. Gleichzeitig kann, falls der Schritt des Öffnens der Kupplung von dem Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, abhängig ist, sichergestellt werden, dass durch Verhindern des Öffnens der Kupplung und Einlegen des aktiven Kurzschlusses die Back-EMF durch leichtes Bremsen des Elektromotors und dadurch Bremsen der Arbeitsmaschine über die geschlossene Kupplung und die Achse unter den zweiten Grenzwert verringert werden kann. So kann, falls ein aktiver Kurzschluss aufgrund zu hoher Back-EMF durch das Verfahren eingelegt wird, durch Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor die Back-EMF schneller verringert werden als ohne Bremsen der Arbeitsmaschine bei offener Kupplung. So kann, falls der aktive Kurzschluss einzulegen ist, der sichere Zustand schneller erreicht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt eines Prüfens, ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, aufweisen. Falls die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, kann der Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment sicher von der Achse auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgen. Falls im Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, bestimmt wird, dass die Back-EMF kleiner und alternativ oder zusätzlich gleich der Batteriespannung ist, kann der Schritt des Erreichens des sicheren Zustands der Arbeitsmaschine unmittelbar nach dem Schritt des Prüfens erfolgen.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wobei der sichere Zustand sofort erreicht werden kann, wenn die Back-EMF die Batteriespannung nicht übersteigt und somit weder ein unkontrolliertes Laden noch eine Manövrierunfähigkeit der Antriebsmaschine durch unkontrolliertes Bremsen zu erwarten wäre und gleichzeitig die Batterie nicht vor zu hoher Back-EMF geschützt werden muss.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt eines Prüfens aufweisen, ob bei einer Zustandsänderung des Inverters von Normalbetrieb zu Fehlerfall der Batterieschütz geschlossen bleiben soll. Falls der Batterieschütz im Fehlerfall geschlossen bleiben soll, kann der Schritt des Prüfens, ob die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, erfolgen. Falls der Batterieschütz im Fehlerfall geöffnet werden soll, kann der Schritt des Öffnens des Batterieschützes erfolgen. Beispielsweise soll der Batterieschütz im Fehlerfall geöffnet werden, falls die Batterie zu heiß geworden ist.

Vorteilhafterweise kann somit ein Verfahren gezeigt sein, wobei in einem frühen Schritt des Verfahrens festgestellt werden kann, ob der Batterieschütz zum Schutz der Batterie geöffnet werden muss. Ein mögliches Bremsen durch Laden der Batterie kann bei einer zu heißen Batterie nicht erfolgen und kann somit bereits in einem frühen Schritt des Verfahrens ausgeschlossen werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einer Ausführungsform des vorherigen Aspekts der Erfindung auszuführen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Arbeitsmaschine, welche die Batterie, den Batterieschütz, den Elektromotor, die angetriebene Achse und das Steuergerät nach dem vorherigen Aspekt der Erfindung aufweist. Ferner kann die Arbeitsmaschine den Inverter und alternativ oder zusätzlich das Getriebe mit der Kupplung aufweisen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt schematisch Schritte eines Verfahrens zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform.

Figur 2 zeigt schematisch Komponenten einer Arbeitsmaschine zum Ausführen eines Verfahrens zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt schematisch Schritte eines Verfahrens zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine 16 in Figur 2 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren weist einen Schritt eines Prüfens SO, ob bei einer Zustandsänderung eines Inverters 6 in Figur 2 von einem Normalbetrieb zu einem Fehlerfall ein Batterieschütz 4 in Figur 2 geschlossen bleiben soll, auf. Der Inverter 6 und der Batterieschütz 4 sind dabei Komponenten einer in Figur 2 schematisch und teilweise gezeigten Arbeitsmaschine 16. Die Arbeitsmaschine 16 weist darüber hinaus ein Steuergerät 14 auf, welches eingerichtet ist, das Verfahren zum Erreichen des sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine 16 auszuführen. Falls der Batterieschütz 4 im Fehlerfall geschlossen bleiben soll, erfolgt ein Schritt eines Prüfens S1 , ob eine Back- EMF größer als eine Batteriespannung ist. Falls im Schritt des Prüfens SO der Batterieschütz 4 im Fehlerfall geöffnet werden soll, erfolgt ein Schritt eines Öffnens S4 des Batterieschützes 4. Durch Öffnen S4 des Batterieschützes 4 wird eine Batterie 2 von einem Elektromotor 8 getrennt.

Falls im Schritt des Prüfens S1 bestimmt wird, dass die Back-EMF größer als die Batteriespannung ist, folgt ein Schritt eines Prüfens S2, ob das Bremsmoment sicher von einer Achse 12 auf einen Fahruntergrund übertragbar ist. Die Achse 12 ist eine angetriebene Achse 12 der Arbeitsmaschine 16. Die angetriebene Achse 12 ist mit dem Elektromotor 8 mechanisch verbunden. Falls im Schritt des Prüfens S1 festgestellt wird, dass die Back-EMF kleiner oder gleich als die Batteriespannung ist, erfolgt ein Schritt eines Erreichens S7 eines sicheren Zustands der Arbeitsmaschine.

Falls im Schritt des Prüfens S2 festgestellt wird, dass das Bremsmoment sicher von der Achse 12 auf den Fahruntergrund übertragbar ist, erfolgt ein Schritt eines Bremsens S3 der Arbeitsmaschine 16 über den Elektromotor 8 durch Laden der Batterie 2. Falls im Schritt des Prüfens S2 festgestellt wird, dass das Bremsmoment nicht sicher übertragbar ist, erfolgt der Schritt des Öffnens S4 des Batterieschützes 4. Durch die unterbrochene Verbindung zwischen Batterie 2 und Elektromotor 8 ist ein starkes Bremsen S3 der Arbeitsmaschine 16 durch Laden der Batterie 2 nicht mehr möglich.

Der Schritt des Bremsens S3 erfolgt bis zum Erreichen S7 des sicheren Zustands. Während des Bremsens S3 der Arbeitsmaschine erfolgt in periodischen Abständen ein Schritt des Prüfens, ob das Bremsmoment noch immer sicher von der Achse 12 auf den Fahruntergrund übertragbar ist. Wenn während des Bremsens S3 das Bremsmoment nicht mehr sicher übertragbar ist, erfolgt der Schritt des Öffnens S4 des Batterieschützes 4.

Der Schritt des Bremsens S3, welches ein starkes Bremsen S3 der Arbeitsmaschine 16 über den Elektromotor 8 durch Laden der Batterie 2 darstellt, bis zum Erreichen S7 des sicheren Zustands erfolgt so lange, bis die Back-EMF am Inverter 6 geringer als die Batteriespannung ist. Der Schritt des Bremsens S3 trägt dazu bei, dass die Back-EMF abgebaut wird und die elektrische Energie in chemische Energie, gespeichert in der Batterie 2, umgewandelt wird.

Im Schritt des Öffnens S4 des Batterieschützes 4 erfolgt ein Schritt eines Prüfens S4.1 , ob die Back-EMF einen ersten Invertergrenzwert übersteigt. Falls die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert übersteigt, erfolgt ein Schritt eines Einlegens S5 eines aktiven Kurzschlusses am Inverter 6. Wenn im Schritt des Prüfens S4.1 festgestellt wird, dass die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt oder gleich ist, erfolgt ein Schritt eines Öffnens S4.2 einer Kupplung 10.1 . Die Kupplung 10.1 ist dabei Teil eines den Elektromotor 8 und die angetriebene Achse 12 verbindenden Getriebes 10. Falls im Schritt des Prüfens S4.1 festgestellt wird, dass die Back-EMF den ersten Invertergrenzwert nicht übersteigt, erfolgt nach dem Schritt des Öffnens S4.2 der Kupplung 10.1 unmittelbar der Schritt des Erreichens S7 des sicheren Zustands der Arbeitsmaschine 16.

Der Schritt des Einlegens S5 des aktiven Kurzschlusses am Inverter 6 erfolgt so lange, bis die Back-EMF einen zweiten Invertergrenzwert unterschreitet. Der zweite Invertergrenzwert ist niedriger als der erste Invertergrenzwert. Durch das Einlegen S5 des aktiven Kurzschlusses erfolgt ein leichtes Bremsen der Arbeitsmaschine 16 über die geschlossene Kupplung 10.1 und die Achse 12. Dadurch wird die Back-EMF abgebaut. Wenn die Back-EMF den zweiten Invertergrenzwert unterschreitet, erfolgt ein Schritt eines Auslegens S6 des aktiven Kurzschlusses. Dabei wird der aktive Kurzschluss am Inverter 6 unterbrochen. Nach Auslegen S6 des aktiven Kurzschlusses erfolgt der Schritt des Erreichens S7 des sicheren Zustands.

Im Schritt S7 des Erreichens des sicheren Zustands erfolgt, falls noch nicht im Schritt S4.2 des Öffnens geschehen, ein Schritt eines Öffnens S7.1 der Kupplung 10.1.

In anderen Worten ist der sichere Zustand erreicht, wenn die Kupplung 10.1 geöffnet ist, also eine mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor 8 und der angetriebenen Achse 12 unterbrochen ist und somit die Arbeitsmaschine 16 nicht mehr durch den Elektromotor 8 bewegbar ist. Des Weiteren ist der sichere Zustand dadurch erreicht, dass eine zu befürchtende Komponentenzerstörung durch eine zu hohe Back- EMF am Inverter 6 und an der Batterie 2 verhindert wird, indem sichergestellt wird, dass die Back-EMF nicht über einen zu langen Zeitraum die Batteriespannung oder die Invertergrenzwerte überschreitet. Dies erfolgt bei gleichzeitigem Beibehalten eines kontrollierbaren Zustands der Arbeitsmaschine 16 während des gesamten Verfahrens zum Erreichen des sicheren Zustands beim Abschalten der Arbeitsmaschine 16.

Bezuqszeichen

2 Batterie

4 Batterieschütz

6 Inverter

8 Elektromotor

10 Getriebe

10.1 Kupplung

12 angetriebene Achse

14 Steuergerät

16 Arbeitsmaschine

50 (Schritt) Prüfen, ob das Batterieschütz bei Zustandsänderung des Inverters geschlossen bleiben soll

51 (Schritt) Prüfen, ob eine Back-EMF größer als eine Batteriespannung ist

52 (Schritt) Prüfen, ob ein Bremsmoment sicher übertragbar ist

53 (Schritt) Bremsen der Arbeitsmaschine über den Elektromotor

54 (Schritt) Öffnen des Batterieschütz

54.1 (Schritt) Prüfen, ob die Back-EMF einen ersten Invertergrenzwert übersteigt

54.2 (Schritt) Öffnen der Kupplung

55 (Schritt) Einlegen eines aktiven Kurzschlusses am Inverter

56 (Schritt) Auslegen des aktiven Kurzschlusses

57 (Schritt) Erreichen eines sicheren Zustands der Arbeitsmaschine

S7.1 (Schritt) Öffnen der Kupplung