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Title:
METHOD AND CONTROL DEVICE FOR OPERATING A SELF-DRIVING WORKING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/090041
Kind Code:
A1
Abstract:
Described is a method for operating a self-driving working machine (100) comprising the following steps: Determining an operating variable of a working device (10) of the self-driving working machine (100), determining a longitudinal-dynamics driving variable of the self-driving working machine (100), checking whether, based on the operating variable determined and the longitudinal-dynamics driving variable determined, a situation hazardous for the stability of the self-driving working machine (100) can come about, intervening in the longitudinal dynamics of the self-driving working machine (100) depending on a check result which is based on the checking step. Also described are a control device (20) for operating the self-driving working machine (100), and the self-driving working machine (100) having the working device (10) and the control device (20).

Inventors:
GLÖCKNER RICO (DE)
BEBETI MIGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/079154
Publication Date:
May 05, 2022
Filing Date:
October 21, 2021
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
E02F9/24; B60W60/00; B66C23/00; B66F11/04
Foreign References:
EP3571911A12019-11-27
EP2578757A12013-04-10
US20170234119A12017-08-17
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) mit den Schritten: Bestimmen (S1 a) einer Betriebsgröße einer Arbeitseinrichtung (10) der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), Bestimmen (S1 b) einer längsdynamischen Fahrgröße der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), Prüfen (S2), ob sich basierend auf der bestimmten Betriebsgröße und der bestimmten längsdynamischen Fahrgröße ein Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) einstellen kann, Eingreifen (S3) in die Längsdynamik der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) in Abhängigkeit von einem auf dem Schritt des Prüfens (S2) basierenden Prüfergebnis.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Schritt des Bestimmens (S1 a) einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung (10) ein Bestimmen einer durch einen Fahrer angeforderten Arbeitshydraulikanforderung zum Verrichten einer Arbeit mit der Arbeitseinrichtung (10) aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Bestimmens (S1a) einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung (10) ein Bestimmen einer auf die Arbeitseinrichtung (10) einwirkenden Last aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens (S1 a) einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung (10) ein Bestimmen von räumlicher Lageinformation zu der Arbeitseinrichtung (10) aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Arbeitseinrichtung (10) einen Hubrahmen aufweist, und wobei der Schritt des Bestimmens (S1a) einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung (10) ein Bestimmen einer Arbeitsgröße einer Hubkinematik des Hubrahmens aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens (S1 b) einer längsdynamischen Fahrgröße ein Bestimmen einer durch einen Fahrer angeforderten Antriebsanforderung zum längsdynamischen Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens (S1 b) einer längsdynamischen Fahrgröße ein Bestimmen einer durch einen Fahrer angeforderten Fahrtrichtungsänderung zum Ändern einer Fahrtrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Prüfens (S2) ein Prüfen, ob sich ein Kippzustand der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) einstellen kann, aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt eines Bestimmens (S1c) von Information zu einer räumlichen Ausrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), wobei der Schritt des Prüfens (S2) basierend auf der bestimmten Information durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Eingreifens (S3) in die Längsdynamik ein Begrenzen einer durch einen Fahrer anforderbaren Antriebsanforderung zum Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) aufweist.

11 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt eines Umsetzens (S4a) einer durch einen Fahrer angeforderten maximalen Arbeitsbetriebsgröße zum Verrichten einer Arbeit mit der Arbeitseinrichtung (10).

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt eines Umsetzens (S4b) eines durch einen Fahrer ausgelösten maximalen Abbremsens der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) zum Auslösen eines Notbremsvorgangs.

13. Steuereinrichtung (20) zum Betreiben einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) mit einer Auswerteeinheit (22) zum Bestimmen einer Betriebsgröße einer Arbeitseinrichtung (10) der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) und zum Bestimmen einer längsdynamischen Fahrgröße der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), einer Prüfeinheit (24) zum Prüfen, ob sich basierend auf der bestimmten Betriebsgröße und der bestimmten längsdynamischen Fahrgröße ein Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) einstellen kann, wobei die Prüfeinheit (24) eingerichtet ist, ein Prüfergebnis basierend auf dem Prüfen bereitzustellen, und einer Schnittstelle (26) zum Ausgeben von einem Steuersignal, mit welchem ein Eingreifen in die Längsdynamik der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100) in Abhängigkeit von dem von der Prüfeinheit (24) bereitstellbaren Prüfergebnis ausgeführt werden kann.

14. Selbstfahrende Arbeitsmaschine (100) mit einer Arbeitseinrichtung (10) und einer Steuereinrichtung (20) nach Anspruch 13 zum Betreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100).

15. Selbstfahrende Arbeitsmaschine (100) nach Anspruch 14, mit einem ersten Antriebssystem (12) zum Antreiben der Arbeitseinrichtung (10) und einem zweiten Antriebssystem (32) zum längsdynamischen Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (100), wobei das zweite Antriebssystem (32) unabhängig von dem ersten Antriebssystem (12) mit der Steuereinrichtung (20) ansteuerbar ist.

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Description:
Verfahren und Steuereinrichtung zum Betreiben einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Betreiben einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine. Die Erfindung bezieht sich zudem auf eine selbstfahrende Arbeitsmaschine.

Stand der Technik

Selbstfahrende Arbeitsmaschinen können beispielsweise auf einer Baustelle für verschiedene Arbeitsaufgaben eingesetzt werden. Während einem Betrieb einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine, beispielsweise im Tiefbau, können trotz bereits vorhandener Sicherheitsmaßnahmen noch immer Unfälle aufgrund einer mangelnden Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auftreten.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Betreiben einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine. Bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann es sich um ein Fahrzeug oder um eine Maschine handeln, welche ausgebildet sein kann, mindestens eine Arbeitsaufgabe auszuführen. Bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann es sich somit um ein Fahrzeug oder eine Maschine handeln, welche vorrangig zum Ausführen von mindestens einer Arbeitsaufgabe bestimmt ist. Bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine handelt es sich daher nicht um ein Fahrzeug oder eine Maschine, welche vorrangig zum Befördern von Personen bestimmt ist. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine kann jedoch ausgebildet sein, Sachen zu befördern. Das Verfahren kann somit auch zum Ausführen von mindestens einer Arbeitsaufgabe mit der Arbeitsmaschine durchgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine um eine Baumaschine handeln. Die Baumaschine kann ein Arbeitsgerät zum Ausführen von mindestens einer Arbeitsaufgabe aufweisen. Bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann es sich beispielsweise um einen Radlader handeln. Bei dem Arbeitsgerät kann es sich beispielsweise um eine Schaufel handeln. Eine Arbeitseinrichtung der Arbeitsmaschine kann das Arbeitsgerät beziehungsweise die Schaufel aufweisen.

Das Verfahren weist als einen Schritt ein Bestimmen einer Betriebsgröße einer Arbeitseinrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Die Arbeitseinrichtung kann an der selbstfahrenden Arbeitsmaschine angeordnet sein. Die Arbeitseinrichtung kann an einem Frontbereich oder einem Heckbereich der selbstfahrenden Arbeitsmaschine angeordnet sein. Die Arbeitseinrichtung kann mit veränderlicher oder unveränderlicher Last betrieben werden. Die Arbeitseinrichtung kann an dem Arbeitsfahrzeug starr oder beweglich angeordnet sein. Die Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung kann einen aktuellen Betriebsparameter oder einen aktuellen Betriebszustand der Arbeitseinrichtung beschreiben. Bei der Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung kann es sich um eine statische oder dynamische Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung handeln. Die Betriebsgröße kann einen statischen Betriebszustand aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsformen kann der Schritt des Bestimmens der Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung auf einem sensorischen Erfassen der Betriebsgröße basieren. Die Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung kann direkt sensorisch erfasst werden oder basierend auf einer sensorisch erfassten Größe bestimmt werden.

Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Bestimmen einer längsdynami- schen Fahrgröße der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Bei der längsdynami- schen Fahrgröße kann es sich um eine die Längsbewegung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine betreffende fahrdynamische Größe handeln. Bei der längsdynami- schen Fahrgröße beziehungsweise der fahrdynamischen Größe kann es sich beispielsweise um eine Antriebsgröße, eine Beschleunigungsgröße oder eine Bremsgröße handeln.

Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Prüfen, ob sich basierend auf der bestimmten Betriebsgröße und der bestimmten längsdynamischen Fahrgröße ein Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine einstellen kann, auf. Somit kann ein für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kritischer Zustand erkannt werden.

Der Schritt des Prüfens kann auf einem Bestimmen von Information zu einer Lage eines Schwerpunkts der selbstfahrenden Arbeitsmaschine basieren. Bei dem Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann es sich um einen aktuellen oder zukünftigen Betriebszustand der selbstfahrenden Arbeitsmaschine handeln, in welchem die selbstfahrende Arbeitsmaschine kippt oder kippen wird. Der Schritt des Prüfens kann daher ein Feststellen eines aktuellen Gefahrenzustands oder ein Prognostizieren eines zukünftigen Gefahrenzustands für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Als ein Prüfergebnis des Schritt des Prüfens kann daher vorliegen, dass der Gefahrenzustand vorliegt oder vorliegen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Prüfens ein Vergleichen der bestimmten Information zu der Lage des Schwerpunkts der selbstfahrenden Arbeitsmaschine mit mindestens einer Grenzwertinformation für die Lage des Schwerpunkts der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Bei einer Grenzwertüberschreitung kann dann als ein Prüfergebnis vorliegen, dass sich basierend auf der bestimmten Information zu der Lage des Schwerpunkts der selbstfahrenden Arbeitsmaschine der Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine eingestellt hat oder einstellen wird.

Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Eingreifen in die Längsdynamik der selbstfahrenden Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von einem auf dem Schritt des Prüfens basierenden Prüfergebnis auf. Das Verfahren kann somit als einen weiteren Schritt ein Abbremsen oder ein Beschleunigen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen, um den Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine zu verhindern oder zu beseitigen. Das Eingreifen in die Längsdynamik der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann ein Ansteuern eines Antriebsmotors für den längsdynamischen Antrieb der selbstfahrenden Arbeitsmaschine oder einen Antriebsstrang der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Das Eingreifen kann so gemäß einer Ausführungsform ein Minimieren der Längsdynamik oder Fahrdynamik aufweisen. Die Aggressivität der Längsdynamik oder Fahrdynamik kann so verringert werden und so eine Gefährdung der Standsicherheit, beispielweise beim Reversieren der selbstfahrenden Arbeitsmaschine, vermieden werden. Gemäß einer Ausführungsform kann das Eingreifen auch in Abhängigkeit von einer auf die Arbeitseinrichtung einwirkenden Last durchgeführt werden.

Das Verfahren kann daher als einen weiteren Schritt ein Überwachen eines Kippens der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen, wobei der Schritt des Überwachens ein kontinuierliches Bestimmen des Gefahrenzustands oder des Kippzustands aufweisen kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung ein Bestimmen einer durch einen Fahrer angeforderten Arbeitshydraulikanforderung zum Verrichten einer Arbeit mit der Arbeitseinrichtung auf. Die Arbeitshydraulikanforderung kann durch den Fahrer direkt oder indirekt angefordert werden. Bei der Arbeitshydraulikanforderung kann es sich um eine Volumenstromanforderung der Arbeitshydraulik handeln. Auch die Volumenstromanforderung kann durch den Fahrer direkt oder indirekt angefordert werden. Der Schritt des Bestimmens der Betriebsgröße kann ein Bestimmen einer durch einen Fahrer angeforderten maximalen oder einen vordefinierten Schwellwert überschreitenden Arbeitshydraulikanforderung aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung ein Bestimmen einer von einer Arbeitsautomatik mitgeteilten Arbeitshydraulikanforderung zum automatischen Verrichten einer Arbeit mit der Arbeitseinrichtung auf. Der Schritt des Bestimmens der Betriebsgröße kann daher auch ein Bestimmen einer durch die Arbeitsautomatik mitgeteilten maximalen oder einen vordefinierten Schwellwert überschreitenden Arbeitshydraulikanforderung aufweisen. Ferner kann der Schritt des Bestimmens einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung auch bereits ein Abfragen, ob eine Arbeitsautomatik, aktiviert ist, aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung ein Bestimmen einer auf die Arbeitseinrichtung einwirkenden Last auf. Die auf die Arbeitseinrichtung einwirkende Last kann aus einer auf die Arbeitseinrichtung einwirkenden Gewichtskraft resultieren. Beispielsweise kann die Arbeitseinrichtung einen Gegenstand oder Material tragen, woraus die auf die Arbeitseinrichtung einwirkende Last resultiert. Alternativ oder zusätzlich kann die auf die Arbeitseinrichtung einwirkenden Last aus dem Verrichten einer Arbeitsaufgabe durch die Arbeitseinrichtung, beispielsweise einem Ziehen oder Drücken mit der Arbeitseinrichtung resultieren. Weist die Arbeitseinrichtung eine Schaufel auf, kann so beispielsweise in einem weiteren Schritt ein Ladezustand oder eine aktuelle Beladung der Schaufel bestimmt werden. Das Bestimmen einer auf die Arbeitseinrichtung einwirkenden Last kann basierend auf einem Bestimmen einer Drehmomentaufnahme eines Elektromotors, welcher die Arbeitseinrichtung antreibt, durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestimmen einer auf die Arbeitseinrichtung einwirkenden Last basierend auf einem Bestimmen eines Verstellwinkels einer Hydraulikpumpe, welche die Arbeitseinrichtung hydraulisch antreibt, durchgeführt werden. Die Hydraulikpumpe kann als eine Verstellpumpe oder als eine Zahnradpumpe ausgeführt sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung ein Bestimmen eines Arbeitsdrucks in einer Arbeitshydraulik der Arbeitseinrichtung auf. Das Bestimmen des Arbeitsdrucks kann auch basierend auf einem Bestimmen einer Drehmomentaufnahme eines Elektromotors oder eines Verstellwinkels einer Hydraulikpumpe durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung ein Bestimmen von räumlicher Lageinformation zu der Arbeitseinrichtung auf. Die räumliche Lageinformation kann Information zu mindestens einem von einer Ausrichtung beziehungsweise Orientierung und einer Position der Arbeitseinrichtung aufweisen. Weist die Arbeitseinrichtung eine Schaufel auf, kann das Bestimmen von räumlicher Lageinformation ein Bestimmen einer Position der Schaufel, beispielsweise einer Hubhöhe der Schaufel, aufweisen. Weist die Arbeitseinrichtung einen Hubarm auf, kann das Bestimmen von räumlicher Lageinformation ein Bestimmen einer Position des Hubarms, beispielsweise einer Hubhöhe der Schaufel, aufweisen. Die Arbeitseinrichtung kann einen Hubrahmen aufweisen. Der Hubrahmen kann ein Hubgerüst aufweisen. Der Hubrahmen oder das Hubgerüst kann mindestens einen Hubarm aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Bestimmens einer Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung ein Bestimmen einer Arbeitsgröße einer Hubkinematik des Hubrahmens oder des Hubgerüsts aufweisen. Die Arbeitsgröße der Hubkinematik kann einen Winkel in einem Hubrahmengelenk oder eine Länge einer ausfahrbaren Hubrahmenkomponente aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist dieses als einen weiteren Schritt ein Bestimmen einer Lenkungsgröße auf. Die Lenkungsgröße kann einen Lenkwinkel oder Knickwinkel der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Der Schritt des Prüfens kann basierend auf der bestimmten Lenkungsinformation durchgeführt werden. Eine Gefährdung der Standsicherheit bei einem Beschleunigen der Arbeitsmaschine kann somit auch bei einer Kurvenfahrt vermieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens einer längsdynamischen Fahrgröße ein Bestimmen einer durch einen Fahrer angeforderten Antriebsanforderung zum längsdynamischen Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Bei der Antriebsanforderung kann es sich um eine Geschwindigkeitsanforderung oder um eine Beschleunigungsanforderung handeln. Ferner kann es sich bei der Antriebsanforderung um jede Anforderung zum Betreiben eines Antriebsstrangs der selbstfahrenden Arbeitsmaschine handeln, beispielsweise eine Anforderung zum Aktivieren oder Deaktivieren von Antriebseinheiten der selbstfahrenden Arbeitsmaschine oder eine Anforderung zum Betreiben eines Getriebes der selbstfahrenden Arbeitsmaschine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens einer längsdynamischen Fahrgröße ein Bestimmen einer durch einen Fahrer angeforderten Fahrtrichtungsänderung zum Ändern einer Fahrtrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Das Bestimmen der durch den Fahrer angeforderten Fahrtrichtungsänderung kann ein Bestimmen eines angeforderten Reversierens der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Prüfens ein Prüfen, ob sich ein Kippzustand der selbstfahrenden Arbeitsmaschine einstellen kann, auf. Beispielsweise kann geprüft werden, ob der aktuelle Schwerpunkt der selbstfahrenden Arbeitsmaschine innerhalb der Grenzen eines Kippkantenpolygons, zum Beispiel eines bei der selbstfahrenden Arbeitsmaschine ausgebildeten Standdreiecks oder Standvierecks, liegt. Als ein Prüfergebnis des Schritt des Prüfens kann daher auch vorliegen, dass ein Kippzustand vorliegt oder vorliegen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Bestimmen von Information zu einer räumlichen Ausrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Das Bestimmen von Information zu der räumlichen Ausrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann ein Bestimmen von Information zu der Neigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine, beispielsweise der Längs- neigung oder Querneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine, aufweisen. Der Schritt des Prüfens kann basierend auf der bestimmten Information durchgeführt werden. Der Schritt des Prüfens kann ein Vergleichen einer aktuellen räumlichen Ausrichtung beziehungsweise Neigung mit einem vordefinierten Grenzwert zur räumlichen Ausrichtung beziehungsweise Neigung aufweisen. Als Prüfergebnis kann dann vorliegen, dass der vordefinierte Grenzwert überschritten ist. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine kann Neigungssensoren aufweisen, wobei der Schritt des Bestimmen von Information zu einer räumlichen Ausrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine basierend auf Messdaten der Neigungssensoren durchgeführt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Eingreifens in die Längsdynamik ein Begrenzen einer durch einen Fahrer anforderbaren Antriebsanforderung zum Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Der Schritt des Eingreifens in die Längsdynamik kann ein Begrenzen einer Geschwindigkeitsanforderung oder einer Beschleunigungsanforderung aufweisen. Somit kann die von dem Fahrer anforderbare längsdynamische Aggressivität der selbstfahrenden Arbeitsmaschine begrenzt werden, um die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine zu gewährleisten und ein Kippen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine zu vermeiden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Umsetzen einer durch einen Fahrer angeforderten maximalen Arbeitsbetriebsgröße zum Verrichten einer Arbeit mit der Arbeitseinrichtung auf. Das Umsetzen der durch den Fahrer angeforderten maximalen Arbeitsbetriebsgröße kann darauf basieren, dass die durch den Fahrer anforderbare maximalen Arbeitsbetriebsgröße nicht verringert oder begrenzt wird. Das Umsetzen der durch den Fahrer angeforderten maximalen Arbeitsbetriebsgröße kann ein Ansteuern eines Antriebsmotors für die Arbeitseinrichtung oder die Arbeitshydraulik aufweisen. Durch das Eingreifen in die Längsdynamik oder durch das Begrenzen der durch den Fahrer anforderbaren Antriebsanforderung kann der Schritt des Umsetzen der durch den Fahrer angeforderten maximalen Arbeitsbetriebsgröße ermöglicht werden. Dabei kann trotz dem Umsetzen der durch den Fahrer angeforderten maximalen Arbeitsbetriebsgröße die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine gewährleistet werden und somit ein Kippen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine vermieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Umsetzen eines durch einen Fahrer ausgelösten maximalen Abbremsens der selbstfahrenden Arbeitsmaschine zum Auslösen eines Notbremsvorgangs auf. Der Schritt des Eingreifen in die Längsdynamik kann unabhängig davon durchgeführt werden, ein von dem Fahrer auslösbares maximales Abbremsens der selbstfahrenden Arbeitsmaschine zum Auslösen eines Notbremsvorgangs weiterhin bereitzuhalten. Somit kann beispielsweise eine Notbremsung im Betrieb der selbstfahrenden Arbeitsmaschine unabhängig von einem Begrenzen der durch den Fahrer anforderbaren Antriebsanforderung ausgeführt werden. Auch die Betriebssicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine kann so erhöht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Umsetzen des durch den Fahrer ausgelösten maximalen Abbremsens der selbstfahrenden Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von einer auf die Arbeitseinrichtung einwirkenden Last durchgeführt werden. So kann selbst bei einem Notbremsvorgang eine Gefährdung der Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine vermieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren automatisch durchgeführt werden, wobei der Fahrer das Durchführen des Verfahren auslösen kann. Das Auslösen kann auf einem Befehl des Fahrers, beispielsweise einer Eingabe über ein Schnittstelle, basieren. Die Schnittstelle kann als ein Display oder ein Steuerelement ausgebildet sein.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Steuereinrichtung zum Betreiben einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine. Die Steuereinrichtung kann zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Aspekt eingerichtet sein. Die Steuereinrichtung kann mindestens eine Einheit oder Schnittstelle zum Durchführen von mindestens einem von den zu dem Verfahren beschriebenen Schritten aufweisen.

Die Steuereinrichtung weist eine Auswerteeinheit zum Bestimmen einer Betriebsgröße einer Arbeitseinrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine und zum Bestimmen einer längsdynamischen Fahrgröße der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Die Steuereinheit weist eine Prüfeinheit zum Prüfen, ob sich basierend auf der bestimmten Betriebsgröße und der bestimmten längsdynamischen Fahrgröße ein Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine einstellen kann, auf. Die Prüfeinheit ist eingerichtet, ein Prüfergebnis basierend auf dem Prüfen bereitzustellen. Die Steuereinheit weist eine Schnittstelle zum Ausgeben von einem Steuersignal, mit welchem ein Eingreifen in die Längsdynamik der selbstfahrenden Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von dem von der Prüfeinheit bereitstellbaren Prüfergebnis ausgeführt werden kann, auf.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine selbstfahrende Arbeitsmaschine mit einer Arbeitseinrichtung und einer Steuereinrichtung gemäß dem vorhergehenden Aspekt zum Betreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine. Bei der Arbeitseinrichtung kann es sich um die zu den vorhergehenden Aspekten beschriebene Arbeitseinrichtung handeln.

Bei der selbstfahrende Arbeitsmaschine kann es sich um eine elektrisch angetriebenen selbstfahrende Arbeitsmaschine handeln. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine kann mindestens eines von einem batteriebetriebenen Antriebssystem, einem mit einer Brennstoffzelle betriebenen Antriebssystem und einem konventionellen Antriebssystem aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform weist die selbstfahrende Arbeitsmaschine ein erstes Antriebssystem zum Antreiben der Arbeitseinrichtung und ein zweites Antriebssystem zum längsdynamischen Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine auf. Das zweite Antriebssystem kann unabhängig von dem ersten Antriebssystem mit der Steuereinrichtung ansteuerbar sein.

Kurze Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt ein eine selbstfahrende Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschreibendes schematisches Diagramm, wobei die selbstfahrende Arbeitsmaschine eine Steuereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Betreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine aufweist.

Figur 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zum Betreiben einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine selbstfahrende Arbeitsmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform mit einer Steuereinrichtung 20 zum Betreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Die selbstfahrende Arbeitsmaschine 100 weist eine Arbeitseinrichtung 10 zum Verrichten einer Arbeit auf. Die Arbeitseinrichtung 10 ist an der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 angeordnet. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine 100 weist zudem einen Antriebsstrang 30 zum Antreiben der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 auf.

Die selbstfahrende Arbeitsmaschine 100 weist ein erstes Antriebssystem 12 zum Antreiben der Arbeitseinrichtung 10 und ein zweites Antriebssystem 32 zum Antreiben des Antriebsstrangs 30 auf. Gemäß einer Ausführungsform sind beide Antriebssysteme 12, 32 elektrische Antriebsystem die von mindestens einer nicht gezeigten Batterie mit Energie versorgt werden. Die Steuereinrichtung 20 ist eingerichtet, beide Antriebssysteme 12, 32 anzusteuern.

Die Steuereinrichtung 20 ist somit auch eingerichtet, die Arbeitseinrichtung 10 und den Antriebsstrang 30 über die beiden Antriebssysteme 12, 32 anzusteuern.

Die Steuereinrichtung 20 weist eine Auswerteeinheit 22 auf, welche eingerichtet ist eine Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung 10 zu bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit 22 eingerichtet, eine relative Position der Arbeitseinrichtung 10 zu einem nicht gezeigten Rahmen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 basierend auf einer ausgelesenen Messgröße zu bestimmen. Die Auswerteeinheit 22 ist auch eingerichtet, eine längsdynamische Fahrgröße der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 zu bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit 22 eingerichtet, eine Beschleunigungsanforderung eines Fahrers basierend auf einem ausgelesenen Beschleunigungssignal zu bestimmen.

Die Steuereinrichtung 20 weist eine Prüfeinheit 24 auf, welche eingerichtet ist zu prüfen, ob sich basierend auf der mit der Auswerteeinheit 22 bestimmten Betriebsgröße und der zudem mit der Auswerteeinheit 22 bestimmten längsdynamischen Fahrgröße ein Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 einstellen kann. Gemäß einer Ausführungsform ist die Prüfeinheit 24 eingerichtet, zu prüfen, ob sich basierend auf der relativen Position der Arbeitseinrichtung 10 und der Beschleunigungsanforderung des Fahrers ein Kippzustand der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 beim Beschleunigen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 einstellen kann. Die Prüfeinheit 24 ist zudem eingerichtet, ein Prüfergebnis basierend auf dem Prüfen bereitzustellen, wobei das Prüfergebnis gemäß einer Ausführungsform das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Kippzustands bei einem von dem Fahrer angeforderten Beschleunigen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 ist.

Die Steuereinrichtung 20 weist eine Schnittstelle 26 zum Ausgeben von einem Steuersignal auf. Mit dem Steuersignal wird in die Längsdynamik der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 in Abhängigkeit von dem von der Prüfeinheit 24 bereitstellbaren Prüfergebnis eingegriffen. Gemäß einer Ausführungsform wir bei einem Vorliegen des Kippzustands derart in den Antriebsstrang 30 der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 eingegriffen, dass unabhängig von der von dem Fahrer angeforderten Beschleunigung nur eine verringerte Beschleunigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 zugelassen und umgesetzt wird, um ein Kippen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 zu vermeiden.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Schritten S1 a bis S4b eines Verfahrens zum Betreiben der in Figur 1 schematisch gezeigten selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100.

In einem Schritt S1 a wird eine Betriebsgrößenbestimmung durchgeführt. Dabei wird die Betriebsgröße der Arbeitseinrichtung 10 der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 bestimmt. Der Schritt S1 a wird von der Steuereinrichtung 20 wie beschrieben ausgeführt. In einem weiteren Schritt S1 b wird parallel zu Schritt S1 a eine Fahrgrößenbestimmung durchgeführt. Dabei wird die längsdynamische Fahrgröße der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 bestimmt. Der Schritt S1 b wird von der Steuereinrichtung 20 wie beschrieben ausgeführt.

In einem weiteren optionalen Schritt S1 c wird zudem parallel zu den Schritten S1 a, S1 b eine Ausrichtungsbestimmung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 durchgeführt. Dabei wird die aktuelle Ausrichtung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 von der Steuereinrichtung 20 bestimmt. Der Schritt S1 c wird von der Steuereinrichtung 20 basierend auf ausgelesener Information zu einer Neigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 durchgeführt. Es handelt sich dabei um Information zu einer Längsneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich um Information zu einer Querneigung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100.

In einem weiteren Schritt S2 wird eine Standsicherheitsprüfung durchgeführt. Dabei wird von der Prüfeinheit 24 der Steuereinrichtung 20 geprüft, ob sich basierend auf der in Schritt S1 a bestimmten Betriebsgröße und der in Schritt S1 b bestimmten längsdynamischen Fahrgröße ein Gefahrenzustand für die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 einstellen kann. Optional wird der Schritt S2 auch basierend auf der in Schritt S1 c durch geführten Ausrichtungsbestimmung durchgeführt. Der Schritt S2 wird ferner von der Steuereinrichtung 20 wie beschrieben ausgeführt. In einem weiteren Schritt S3 wird ein Längsdynamikeingriff durchgeführt. Dabei wird in die Längsdynamik der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 in Abhängigkeit von dem auf dem Schritt S2 basierenden Prüfergebnis durchgeführt, welche wie beschrieben ausgebildet ist.

Nach Schritt S3 wird eine Arbeitsbetriebsgrößenumsetzung durchgeführt. Dabei wird eine durch den Fahrer angeforderte maximale Arbeitsbetriebsgröße zum Verrichten einer Arbeit mit der Arbeitseinrichtung 10 umgesetzt. Basierend auf dem Schritt S3 ist eine Umsetzung der maximalen Arbeitsbetriebsgröße erst ermöglicht, ohne die Standsicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 zu gefährden. Gemäß einer Ausführungsform ist die Position der Arbeitseinrichtung 10 mit maximaler Geschwindigkeit änderbar, beispielsweise die Arbeitseinrichtung 10 maximaler Geschwindigkeit anhebbar. Dabei ist die selbstfahrende Arbeitsmaschine 100 jedoch basierend auf Schritt S3 nur mit verringerter Aggressivität beschleunigbar oder gemäß einer weiteren Ausführungsform reversierbar.

Gemäß einem weiteren optionalen Schritt S4b wird eine Abbremsumsetzung durchgeführt. Dabei wird unabhängig von dem Schritt S3 ein durch den Fahrer ausgelöstes maximales Abbremsen der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 zum Auslösen eines Notbremsvorgangs umgesetzt. Die Betriebssicherheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine 100 kann so unabhängig von Schritt S3 gewährleistet werden.

Bezuqszeichen

10 Arbeitseinrichtung

12 erstes Antriebssystem

20 Steuereinrichtung

22 Auswerteeinheit

24 Prüfeinheit

26 Schnittstelle

30 Antriebsstrang

32 zweites Antriebssystem

100 selbstfahrende Arbeitsmaschine

S1a Betriebsgrößenbestimmung

S1 b Fahrgrößenbestimmung

S1c Ausrichtungsbestimmung

S2 Standsicherheitsprüfung

S3 Längsdynamikeingriff

S4a Arbeitsbetriebsgrößenumsetzung

S4b Abbremsumsetzung