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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND CONTROLLER FOR CONTROLLING THE FLOW OF ELECTRICAL POWER IN A WORKING VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/187961
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a flow of electrical power between an electrical energy source and at least two electric machines of a working vehicle. In one step, an electrical power which can be drawn from the energy source is determined. In a further step, at least two electrical powers which are required for the at least two electric machines are determined. In yet another step, the electrical power which can be drawn is distributed to the at least two electric machines in the ratio of the at least two required electrical powers, such a distribution being carried out if the sum of the at least two required electrical powers is greater than the electrical power which can be drawn. The invention also relates to a controller for carrying out the described method and to a working vehicle having such a controller.

Inventors:
BEBETI MIGEN (DE)
GLÖCKNER RICO (DE)
LEGNER JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/057381
Publication Date:
September 24, 2020
Filing Date:
March 18, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
B60L1/00; B60L7/10; B60L50/60; B60L50/70
Foreign References:
EP2564684A12013-03-06
EP3450235A12019-03-06
DE102016223186A12018-05-24
DE102017211978A12019-01-17
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Steuern eines elektrischen Leistungsflusses (21 , 31 ) zwischen einer elektrischen Energiequelle (10) und mindestens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) eines Arbeitsfahrzeugs, mit den Schritten: Bestimmen (S1 ) von einer von der Energie quelle (10) entnehmbaren elektrischen Leistung (12), Bestimmen (S2) von mindestens zwei für die mindestens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) angeforderten elektri schen Leistungen (22, 32), und Verteilen (S3) der entnehmbaren elektrischen Leis tung (12) auf die mindestens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) im Verhältnis der mindestens zwei angeforderten elektrischen Leistungen (22, 32), wenn eine Summe der mindestens zwei angeforderten elektrischen Leistungen (22, 32) größer als die ent nehmbare elektrische Leistung (12) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Schritt des Verteilens (S3) ein unabhängig von den angeforderten elektrischen Leistungen (22, 32) durchführbares Zuteilen eines vordefinierten Mindestanteils der entnehmbaren elektrischen Leistung (12) zu einer der mindestens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Verteilens (S3) ein Vertei len einer Teilleistung der entnehmbaren elektrischen Leistung (12) in Abhängigkeit ei nes Zustands der Energiequelle (10) aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: Be stimmen von einer von einer elektrischen Maschine (30) der mindestens zwei elektri schen Maschinen (20, 30) durch Energierückgewinnung entnehmbaren elektrischen Leistung (34), wobei beim Schritt des Verteilens (S3) die von der mindestens einen elektrischen Maschine (30) entnehmbare elektrische Leistung (34) berücksichtigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Verteilens (S3) ein Zuteilen von der von der elektrischen Maschine (30) entnehmbaren elektrischen Leistung (34) zu der mindestens einen anderen elektrischen Maschine (20) der mindestens zwei elektri schen Maschinen (20, 30) aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine elektrische Ma schine (20) der mindestens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) zum Antreiben eines Antriebsstrangs (28) des Arbeitsfahrzeugs und eine andere elektrische Maschine (30) der mindestens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) zum Antreiben einer Arbeitshyd raulik (38) des Arbeitsfahrzeugs ausgebildet ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Ener giequelle (10) eine Batterie aufweist und das Arbeitsfahrzeug als ein mit der Batterie betreibbares Arbeitsfahrzeug ausgebildet ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Ener giequelle (10) eine Brennstoffzelle aufweist und das Arbeitsfahrzeug als ein mit der Brennstoffzelle betreibbares Arbeitsfahrzeug ausgebildet ist.

9. Steuereinrichtung (50) zum Steuern eines elektrischen Leistungsflusses (21 , 31 ) zwi schen einer elektrischen Energiequelle (10) und mindestens zwei elektrischen Maschi nen (20, 30) eines Arbeitsfahrzeugs, mit einer Schnittstelle (51 ) zum Einlesen von einer bestimmten Größe von einer von der Energiequelle (10) entnehmbaren elektrischen Leistung (12), einer Schnittstelle (52) zum Einlesen von bestimmten Größen von min destens zwei für die mindestens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) angeforderten elektrischen Leistungen (22, 32), einer Recheneinheit (54), welche eingerichtet ist, Ver teilungsgrößen zum Verteilen der entnehmbaren elektrischen Leistung (12) auf die min destens zwei elektrischen Maschinen (20, 30) im Verhältnis der mindestens zwei ange forderten elektrischen Leistungen (22, 32) zu berechnen, wenn eine Summe der min destens zwei angeforderten elektrischen Leistungen (22, 32) größer als die entnehmba re elektrische Leistung (12) ist, und einer Schnittstelle (53) zum Auslesen der berechne ten Verteilungsgrößen.

10. Arbeitsfahrzeug mit einer elektrischen Energiequelle (10), mindestens zwei elektri schen Maschinen (20, 30) und einer Steuereinrichtung (50) nach Anspruch 9.

Description:
VERFAHREN UND STEUEREINRICHTUNG ZUR ELEKTRISCHEN LEISTUNGSFLUSSSTEUERUNG IN EINEM ARBEITSFAHRZEUG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Leistungs flusses zwischen einer elektrischen Energiequelle und mindestens zwei elektrischen Maschinen eines Fahrzeugs. Die Erfindung bezieht sich zudem auf eine Steuereinrich tung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens und auf ein Fahrzeug mit einer sol chen Steuereinrichtung.

Ein Fahrzeug kann eine elektrische Energiequelle und einen Elektromotor zum Antrei ben des Fahrzeugs aufweisen. Eine von einem Fahrer des Fahrzeugs aktuell angefor derte Motorleistung kann durch eine der elektrischen Energiequelle aktuell entnehmba ren elektrischen Leistung begrenzt sein.

Ein Arbeitsfahrzeug kann neben einem Elektromotor als ein elektrischer Hauptverbrau cher noch mindestens einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher und/oder mindes tens einen elektrischen Nebenverbraucher aufweisen. Der Fahrer des Arbeitsfahrzeugs kann neben einer Motorleistung für den Elektromotor zum Antreiben des Arbeitsfahr zeugs auch mindestens eine weitere Leistung für den mindestens einen weiteren elektrischen Hauptverbraucher und/oder den mindestens einen elektrischen Nebenver braucher anfordern.

Die Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Leistungsflusses zwischen einer elektrischen Energiequelle und mindestens zwei elektrischen Maschinen eines Arbeitsfahrzeugs.

Der elektrische Leistungsfluss kann mindestens einen unidirektionalen elektrischen Leistungsfluss von der elektrischen Energiequelle zu mindestens einer elektrischen Ma schine der mindestens zwei elektrischen Maschinen aufweisen. Mit anderen Worten kann eine elektrischen Energie von der elektrischen Energiequelle auf mindestens eine elektrische Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen übertragen werden.

Alternativ oder zusätzlich zu dem mindestens einen unidirektionalen elektrischen Leis tungsfluss kann der elektrische Leistungsfluss mindestens einen bidirektionalen Leis- tungsfluss zwischen der elektrischen Energiequelle und mindestens einer elektrischen Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen aufweisen. Bei dem bidirektio nalen Leistungsfluss kann entweder ein elektrischer Leistungsfluss von der elektrischen Energiequelle zu einer elektrischen Maschine oder umgekehrt ausgebildet sein. Mit an deren Worten kann eine elektrische Energie von der elektrischen Energiequelle auf mindestens eine elektrische Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen übertragen werden oder es kann elektrische Energie von der mindestens einen elektri sche Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen auf die elektrische Ener giequelle übertragen werden.

Zusätzlich zu dem mindestens einen unidirektionalen und/oder bidirektionalen elektri schen Leistungsfluss kann der elektrische Leistungsfluss einen unidirektionalen oder einen bidirektionalen elektrischen Leistungsfluss zwischen zwei elektrischen Maschinen der mindestens zwei elektrischen Maschinen aufweisen. Mit anderen Worten kann auch eine elektrische Energie zwischen zwei elektrischen Maschinen der mindestens zwei elektrischen Maschinen übertragen werden.

Die elektrische Energiequelle kann einen Energiespeicher und/oder einen Energieer zeuger zum Versorgen von den mindestens zwei elektrischen Maschinen mit elektri scher Energie aufweisen. Bei den elektrischen Maschinen kann es sich um elektrische Energiewandler handeln. Die elektrische Maschine kann als ein elektrischer Motor und/oder als ein elektrischer Generator betreibbar sein. Eine elektrische Maschine kann als ein elektrischer Hauptverbraucher oder als ein elektrischer Nebenverbraucher des Arbeitsfahrzeugs ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann es sich bei den elektri schen Maschinen des Arbeitsfahrzeugs um elektrische Verbraucher handeln. In einer Ausführungsform weist das Arbeitsfahrzeug mindestens zwei elektrische Hauptverbrau cher auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das Arbeitsfahrzeug zusätzlich min destens einen elektrischen Nebenverbraucher auf.

Bei dem Arbeitsfahrzeug kann es sich um eine selbstfahrende Arbeitsmaschine (sfAM) beziehungsweise um ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug handeln. Die selbstfahrende Arbeitsmaschine kann eine mobile Arbeitsmaschine sein. Beispielsweise kann das Ar- beitsfahrzeug ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, ein Flurförderfahrzeug oder ein Baumaschinenfahrzeug sein.

Das Arbeitsfahrzeug kann als ein Fahrzeug ausgebildet sein, welches zum Durchführen von mindestens einer Arbeit ausgebildet ist, welche nicht zum Befördern von Personen und/oder Gütern bestimmt ist. Das Arbeitsfahrzeug kann hierfür eine Arbeitseinrichtung beziehungsweise ein Arbeitswerkzeug zum Durchführen von der mindestens einen der artigen Arbeit aufweisen. Die Arbeitseinrichtung beziehungsweise das Arbeitswerkzeug kann von einer elektrischen Maschine des Arbeitsfahrzeugs betätigbar sein. Bei der Arbeit, welche nicht zum Befördern von Personen und/oder Gütern bestimmt ist, kann es sich beispielsweise um ein Bearbeiten und/oder Handhaben von Gütern bezie hungsweise Objekten mit der Arbeitseinrichtung beziehungsweise dem Arbeitswerk zeug handeln.

Das Verfahren weist als einen Schritt ein Bestimmen von einer von der Energiequelle entnehmbaren elektrischen Leistung auf. Die von der Energiequelle entnehmbare elekt rische Leistung kann eine durch die Energiequelle zur Verfügung stellbare elektrische Leistung sein. Mit anderen Worten kann es sich bei der von der Energiequelle ent nehmbaren elektrischen Leistung um eine auf dem Arbeitsfahrzeug verfügbare elektri sche Leistung handeln.

Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Bestimmen von mindestens zwei für die mindestens zwei elektrischen Maschinen angeforderten elektrischen Leistungen auf. Die mindestens zwei angeforderten elektrischen Leistungen können durch die mindes tens zwei elektrischen Maschinen angefordert werden oder mit einer Anforderungsein richtung für die zwei elektrischen Maschinen angefordert werden. Die Anforderungsein richtung kann eine Leistungselektronik aufweisen. Die angeforderten elektrischen Leis tungen können für die mindestens zwei elektrischen Maschinen von der elektrischen Energiequelle abgeforderte elektrische Leistungen aufweisen. Die angeforderten elektrischen Leistungen können die entnehmbare elektrische Leistung übersteigen. Mit anderen Worten kann das Verfahren als solches erst dann durchgeführt werden, wenn die angeforderten elektrischen Leistungen die entnehmbare elektrische Leistung über- steigen. Diese Situation kann vorübergehend oder dauerhaft im Betrieb des Arbeits fahrzeugs vorhanden sein.

Zumindest einer der beiden Bestimmungsschritte kann ein Feststellen und/oder Erfas sen der jeweiligen elektrischen Leistung aufweisen. Das Bestimmen, Feststellen und/oder Erfassen der jeweiligen elektrischen Leistung kann über eine jeweilige Leis tungselektronik erfolgen.

Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Verteilen der entnehmbaren elektri schen Leistung auf die mindestens zwei elektrischen Maschinen im Verhältnis der min destens zwei angeforderten elektrischen Leistungen auf. Der Schritt des Verteilens wird durchgeführt, wenn eine Summe der mindestens zwei angeforderten elektrischen Leis tungen größer als die entnehmbare elektrische Leistung ist. Dieser Schritt kann nur dann durchgeführt werden. Die Summe kann das Ergebnis einer Addition der mindes tens zwei angeforderten elektrischen Leistungen sein. Das Verhältnis kann eine Men genrelation oder ein prozentuales Verhältnis zwischen den mindestens zwei angefor derten elektrischen Leistungen aufweisen. Das Verhältnis kann ferner eine vordefinierte Gewichtung der mindestens zwei angeforderten elektrischen Leistungen aufweisen.

Das Verteilen der entnehmbaren elektrischen Leistung kann ein Aufteilen der entnehm baren elektrischen Leistung auf die mindestens zwei elektrischen Maschinen aufweisen. Das Verteilen beziehungsweise Aufteilen kann mit anderen Worten gemäß dem Ver hältnis der mindestens zwei angeforderten elektrischen Leistungen durchgeführt wer den.

Das Verteilen kann auch ein Zuteilen beziehungsweise Zuweisen der entnehmbaren elektrischen Leistung zu mindestens einer elektrischen Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen aufweisen. Das Zuteilen beziehungsweise Zuweisen kann ein Zuteilen beziehungsweise Zuweisen der Summe, einer Teilsumme oder keiner elektri schen Leistung zu der mindestens einen elektrischen Maschine aufweisen.

Mit der Erfindung kann ein Energieflussmanagement für ein elektrisch betreibbares Ar beitsfahrzeug bereitgestellt werden. Übersteigen aktuell auf dem Arbeitsfahrzeug ange- forderte elektrische Leistungen eine aktuell auf dem Arbeitsfahrzeug verfügbare elektri sche Leistung, kann die aktuell verfügbare elektrische Leistung in dem aktuellen Anfor derungsverhältnis abgerufen werden. Somit können von einem Bediener des Arbeits fahrzeugs für mindestens zwei elektrische Maschinen angeforderte elektrischen Leis tungen zunächst eine verfügbare elektrische Leistung übersteigen. In Abhängigkeit ei ner aktuell der elektrischen Energiequelle entnehmbaren elektrischen Leistung kann diese dann in rationierter Weise einer Vielzahl von elektrischen Maschinen, das heißt mindestens zwei elektrischen Maschinen, zugeordnet werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Schritt des Verteilens ein unabhän gig von den angeforderten elektrischen Leistungen durchführbares Zuteilen eines vor definierten Mindestanteils der entnehmbaren elektrischen Leistungen zu einer der min destens zwei elektrischen Maschinen auf. Mit anderen Worten kann ein Anteil der ent nehmbaren elektrischen Leistung für eine Zuteilung zu einer elektrischen Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen reserviert werden. Eine Energieversorgung der elektrischen Maschine, welcher die reservierte elektrische Leistung zu geteilt werden kann, kann somit im Betrieb des Arbeitsfahrzeugs priorisiert werden. Alternativ zu ei nem Zuteilen beziehungsweise Priorisieren eines vordefinierten Mindestanteils kann der Schritt des Verteilens auch ein unabhängig von den angeforderten elektrischen Leis tungen durchführbares Zuteilen eines vordefinierten Höchstanteils der entnehmbaren elektrischen Leistungen zu einer der mindestens zwei elektrischen Maschinen aufwei sen. Mit einem Zuteilen eines Mindestanteils oder eines Höchstanteils kann in vorteil hafter Weise eine elektrische Mindestleistung oder eine elektrische Höchstleistung beim Verteilen der entnehmbaren elektrischen Leistung auf die mindestens zwei elektrischen Maschinen definiert werden.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Schritt des Verteilens ein Verteilen einer Teilleistung der entnehmbaren elektrischen Leistung in Abhängigkeit eines Zustands der Energiequelle auf. Der Zustand der Energiequelle kann einen Lade zustand der Energiequelle, eine Lebensdauer der Energiequelle oder eine Betriebstem peratur der Energiequelle aufweisen. Unter einer Berücksichtigung des Zustands der Energiequelle beim Steuern des Leistungsflusses kann so in vorteilhafter Weise eine Leistungsfähigkeit der elektrischen Energiequelle aufrechterhalten werden. So kann in einem Beispiel eine vordefinierte Lebensdauer der elektrischen Energiequelle aufrecht erhalten werden. Handelt es sich bei der elektrischen Energiequelle um eine Batterie, können so zudem Überhitzungsfälle vermieden werden.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens weist als einen weiteren Schritt ein Be stimmen von einer von einer elektrischen Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen durch Energierückgewinnung entnehmbaren elektrischen Leistung auf. Bei der Energierückgewinnung an der einen elektrischen Maschine kann es sich um eine Rekuperation an dieser handeln. Die Energierückgewinnung kann eine Generatorleis tung der elektrischen Maschine aufweisen. Kann der einen elektrischen Maschine eine elektrische Leistung durch Energierückgewinnung entnommen werden, kann diese elektrische Maschine währenddessen keine elektrische Leistung von der elektrischen Energiequelle anfordern. Das Verfahren kann somit in vorteilhafter Weise auch zum Steuern eines elektrischen Leistungsflusses zwischen einer Energiequelle und mindes tens einer rekuperativer elektrischen Maschine durchgeführt werden. Das Verfahren kann daher auch unter Berücksichtigung eines rekuperativen Energiesystems auf dem Arbeitsfahrzeug ausgeführt werden. Mit anderen Worten kann in dem elektrischen Leis tungsfluss auch Energie zwischen den elektrischen Maschinen weitergeleitet werden.

Die von der mindestens einen elektrischen Maschine entnehmbare elektrische Leistung kann beim Schritt des Verteilens berücksichtigt werden. Der Schritt des Verteilens kann somit zusätzlich ein Berücksichtigen von einer von einer elektrischen Maschine ent nehmbaren elektrischen Leistung aufweisen. Zwischen der elektrischen Maschine, wel cher durch Energierückgewinnung elektrische Leistung entnehmbar sein kann, und mindestens einer anderen elektrischen Maschine der mindestens zwei elektrischen Ma schinen kann so zusätzlich elektrische Leistung fließen.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Schritt des Verteilens ein Zuteilen von der von der elektrischen Maschine entnehmbaren elektrischen Leistung zu der mindestens einen anderen elektrischen Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen auf. Das Zuteilen kann ein Zuteilen zu einer einzigen anderen elektrischen Maschine aufweisen. Alternativ dazu kann das Zuteilen ein Verteilen von der von der elektrischen Maschine entnehmbaren elektrischen Leistung auf mindestens zwei ande- re elektrischen Maschinen von mindestens drei elektrischen Maschinen des Arbeits fahrzeugs aufweisen. Ein derartiges Verteilen einer durch Energierückgewinnung ent nehmbaren elektrischen Leistung auf mindestens zwei andere elektrischen Maschinen kann auch im Verhältnis der für die mindestens zwei anderen elektrischen Maschinen angeforderten elektrischen Leistungen durchgeführt werden. Alternativ dazu kann die der elektrischen Maschine entnehmbare elektrische Leistung auch in vorteilhafter Weise einer Fahrzeugbremse zugeteilt werden, um deren Bremsvermögen zu steigern.

Alternativ oder zusätzlich zu der vorhergehenden Ausführungsform kann eine von einer elektrischen Maschine entnehmbare elektrische Leistung der elektrischen Energiequelle zuteilbar sein. Von der elektrischen Maschine kann ein elektrischer Leistungsfluss zur elektrischen Energiequelle vorhanden sein, um die elektrische Energiequelle mit Ener gie zu versorgen. Handelt es sich bei der elektrischen Energiequelle um eine Batterie, kann diese so wieder aufgeladen werden.

In Abhängigkeit des Zustands der elektrischen Energiequelle kann ein derartiger Ener giefluss getrennt oder eingeschränkt werden. Das Verfahren kann somit als einen wei teren Schritt ein Trennen oder Einschränken eines elektrischen Leistungsflusses von einer elektrischen Maschine zu der elektrischen Energiequelle in Abhängigkeit des Zu stands der der elektrischen Energiequelle aufweisen. Mit anderen Worten kann ein Leistungsfluss zum Laden der elektrischen Energiequelle unterbrochen werden, um ein Überladen der elektrischen Energiequelle zu vermeiden. Eine elektrische Maschine, welcher Leistung entnommen werden kann, kann hierzu spannungsfrei geschaltet wer den. Hierfür kann beispielsweise ein im elektrischen Leistungsfluss vorgesehener Schalter betätigt werden, welcher den Leistungsfluss beziehungsweise einen Strom fluss zu der elektrischen Maschine trennt.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist eine elektrische Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen zum Antreiben eines Antriebsstrangs des Ar beitsfahrzeugs ausgebildet. Für den Antriebsstrang beziehungsweise für eine soge nannte„Driveline“ des Arbeitsfahrzeugs kann eine Leistung zum Bewegen des Arbeits fahrzeugs angefordert werden. Der Antriebsstrang kann ein (Lastschalt-)Getriebe, eine elektrische Druckunterstützung und/oder ein Fahrwerk aufweisen, welche eine Vorder radachse und eine Hinterradachse aufweisen kann.

Alternativ oder zusätzlich kann eine andere elektrische Maschine der mindestens zwei elektrischen Maschinen zum Antreiben einer Arbeitshydraulik des Arbeitsfahrzeugs ausgebildet sein. Für die Arbeitshydraulik kann eine Leistung zum Bewegen der Ar beitseinrichtung beziehungsweise des Arbeitswerkezeugs angefordert werden. Alterna tiv oder zusätzlich kann die Arbeitshydraulik eine Lenkhydraulik zum Lenken des Ar beitsfahrzeugs aufweisen.

Für die mindestens zwei elektrischen Maschinen können parallel oder wechselweise elektrische Leistungen angefordert werden, um den Antriebsstrang und die Arbeitshyd raulik separat, parallel, nacheinander oder alternierend anzutreiben. Dabei kann mit dem Verfahren die der elektrischen Energiequelle aktuell entnehmbare Leistung in vor teilhafter Weise entsprechend dem aktuellen Verhältnis der für den Antriebsstrang und die Arbeitshydraulik angeforderten Leistungen auf diese aufgeteilt werden. Ein Arbeits leistung einer Arbeitseinrichtung kann somit in vorteilhafter Weise während einer Fahrt des Arbeitsfahrzeugs mit einem verzweigten Leistungsfluss auf den Antriebsstrang und die Arbeitshydraulik im Verhältnis einer Vielzahl angeforderter Leistungen gesteuert werden.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die elektrische Energiequelle eine Batterie auf. Das Arbeitsfahrzeug kann so als ein mit der Batterie betreibbares Ar beitsfahrzeug ausgebildet sein. Bei dem Arbeitsfahrzeug kann es sich somit um ein so genanntes BEV-Arbeitsfahrzeug handeln. Bei der Batterie kann es sich um eine Trakti onsbatterie handeln. Eine der Batterie als elektrische Energiequelle entnehmbare Leis tung kann von einer aktuellen Ladekapazität der Batterie abhängen.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die elektrische Energiequelle eine Brennstoffzelle auf. Das Arbeitsfahrzeug kann so als ein mit der Brennstoffzelle betreibbares Arbeitsfahrzeug ausgebildet. Bei dem Arbeitsfahrzeug kann es sich somit um ein sogenanntes FCEV-Arbeitsfahrzeug handeln. Weist das Arbeitsfahrzeug zusätz lich zu der Brennstoffzelle eine Batterie gemäß der vorhergehenden Ausführungsform auf, kann diese zum Zwischenspeichern von durch die Brennstoffzelle erzeugter elektri schen Energie fungieren. Die elektrische Energiequelle kann daher auch ein elektri scher Energiezwischenspeicher sein.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Steuereinrichtung zum Steuern ei nes elektrischen Leistungsflusses zwischen einer elektrischen Energiequelle und min destens zwei elektrischen Maschinen eines Arbeitsfahrzeugs. Die Steuereinrichtung kann zum Durchführen des Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt eingerichtet sein. Die Steuereinrichtung kann hierfür eine entsprechende Leistungsflusssteuerung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann zudem einen Leistungsflussregler zum Regeln des Leistungsflusses aufweisen. Von den elektrischen Maschinen verbrauchte Energie kann in einem Rückkopplungsschritt zum Regeln der entnehmbaren elektrischen Leis tung und/oder der auf die elektrischen Maschinen zu verteilenden elektrischen Leistun gen verwendet werden.

Die Steuereinrichtung weist eine Schnittstelle zum Einlesen von einer bestimmten Grö ße von einer von der Energiequelle entnehmbaren elektrischen Leistung auf. Die Steu ereinrichtung kann über die Schnittstelle mit einer Bestimmungseinheit zum Bestimmen der Größe verbunden sein. Bei der Größe kann es sich um eine physikalische Größe der von der Energiequelle entnehmbaren elektrischen Leistung handeln.

Die Steuereinrichtung weist zudem eine Schnittstelle zum Einlesen von bestimmten Größen von mindestens zwei für die mindestens zwei elektrischen Maschinen angefor derten elektrischen Leistungen auf. Die Steuereinrichtung kann über die Schnittstelle mit Bestimmungseinheiten zum Bestimmen der Größen verbunden sein. Bei den Grö ßen kann es sich um physikalische Größen der für die mindestens zwei elektrischen Maschinen angeforderten elektrischen Leistungen handeln.

Die Steuereinrichtung weist zudem eine Recheneinheit auf, welche eingerichtet ist, Ver teilungsgrößen zum Verteilen der entnehmbaren elektrischen Leistung auf die mindes tens zwei elektrischen Maschinen im Verhältnis der mindestens zwei angeforderten elektrischen Leistungen zu berechnen. Bei den Verteilungsgrößen kann es sich um physikalische Größen der zu verteilenden elektrischen Leistung handeln. Die Vertei- lungsgrößen werden von der Recheneinheit berechnet, wenn eine Summe der mindes tens zwei angeforderten elektrischen Leistungen größer als die entnehmbare elektri sche Leistung ist.

Die Steuereinrichtung weist zudem eine Schnittstelle zum Auslesen der berechneten Verteilungsgrößen auf. Die berechneten Verteilungsgrößen können von einer Vertei lungseinrichtung zum Verteilen der entnehmbaren Leistung auf die mindestens zwei elektrischen Maschinen gemäß der Erfindung ausgelesen werden. Die Verteilungsein richtung kann eine (zentrale) Leistungselektronik oder jeweilige den mindestens zwei elektrischen Maschinen zugeordnete Leistungselektroniken aufweisen.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Arbeitsfahrzeug mit einer elektri schen Energiequelle, mindestens zwei elektrischen Maschinen und einer Steuereinrich tung nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Arbeitsfahrzeug kann als ein automatisiert beziehungsweise autonom betreibbares Arbeitsfahrzeug ausgebildet sein.

Figur 1 zeigt ein System zum Steuern eines elektrischen Leistungsflusses zum

Erläutern des Verfahrens, der Steuereinrichtung und des Arbeitsfahrzeugs nach einer jeweiligen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 zeigt schematisch einen elektrischen Leistungsfluss zum weiteren Erläu tern des Verfahrens, der Steuereinrichtung und des Arbeitsfahrzeugs.

Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum

Steuern eines elektrischen Leistungsflusses in einer Ausführungsform der Erfindung.

Das in Figur 1 gezeigte System 100 weist eine elektrische Energiequelle 10, eine erste elektrische Maschine 20, eine zweite elektrische Maschine 30, eine dritte elektrische Maschine 40 und eine Steuereinrichtung 50 auf. Das System 100 ist auf einem in den Figuren nicht gezeigten Arbeitsfahrzeug angeordnet. Die elektrische Energiequelle 10 ist über eine erste Einleseschnittstelle 51 mit der Steu ereinrichtung 50 verbunden und in einer Ausführungsform als eine Batterie ausgebildet. Die erste elektrische Maschine 20 ist über eine Leistungselektronik 26 der ersten elektrischen Maschine 20 mit der Steuereinrichtung 50 verbunden. Die Leistungselekt ronik 26 ist über eine zweite Einleseschnittstelle 52 und eine zweite Ausleseschnittstel le 53 mit der Steuereinrichtung 50 verbunden. Die zweite elektrische Maschine 30 ist über eine Leistungselektronik 36 der zweiten elektrischen Maschine 30 mit der Steuer einrichtung 50 verbunden. Die Leistungselektronik 36 ist über eine weitere zweite Einle seschnittstelle 52 und eine weitere zweite Ausleseschnittstelle 53 mit der Steuereinrich tung 50 verbunden. Die dritte elektrische Maschine 40 ist über eine Leistungselektro nik 46 der dritten elektrischen Maschine 40 mit der Steuereinrichtung 50 verbunden. Die Leistungselektronik 46 ist über eine weitere zweite Einleseschnittstelle 52 und eine wei tere zweite Ausleseschnittstelle 53 mit der Steuereinrichtung 50 verbunden.

Die erste elektrische Maschine 20 ist mit einem Antriebsstrang 28 zum Antreiben des selben wirkverbunden. Die zweite elektrische Maschine 30 ist mit einer Arbeitshydrau lik 38 zum Antreiben derselben wirkverbunden. Die elektrischen Maschinen 20, 30 des Antriebsstrangs 28 und der Arbeitshydraulik 38 sind in einer Ausführungsform als elekt rische Hauptverbraucher des Arbeitsfahrzeugs ausgebildet. Die dritte elektrische Ma schine 40 ist mit einer weiteren Arbeitseinrichtung 48 des Arbeitsfahrzeug zum Betäti gen derselben wirkverbunden. Die dritte elektrische Maschine 40 der Arbeitseinrich tung 48 ist in einer Ausführungsform als elektrischer Nebenverbraucher des Arbeits fahrzeugs ausgebildet.

Die Verbindungen zwischen der Steuereinrichtung 50 und den elektrischen Maschi nen 20, 30, 40 weisen einen jeweiligen Leistungsfluss 21 , 31 , 41 auf. Der Leistungs fluss 21 zur ersten elektrischen Maschine 20 führt über die Leistungselektronik 26 der ersten elektrischen Maschine 20 zum Umformen einer der elektrischen Energiequel le 10 entnehmbaren Energie. Der Leistungsfluss 31 zur zweiten elektrischen Maschi ne 30 führt über die Leistungselektronik 36 der zweiten elektrischen Maschine 30 zum Umformen einer der elektrischen Energiequelle 10 entnehmbaren Energie. Der Leis tungsfluss 41 zur dritten elektrischen Maschine 40 führt über die Leistungselektronik 46 der dritten elektrischen Maschine 40 zum Umformen einer der elektrischen Energiequel le 10 entnehmbaren Energie.

Für die elektrischen Maschinen 20, 30, 40 beziehungsweise für den Antriebsstrang 28, die Arbeitshydraulik 38 und die Arbeitseinrichtung 48 werden jeweilige elektrische Leis tungen über die Leistungselektroniken 26, 36, 46 angefordert. Die angeforderten elektrischen Leistungen übersteigen in Summe eine der elektrischen Energiequelle 10 entnehmbaren elektrischen Leistung. Die entnehmbare elektrische Leistung der elektri schen Energiequelle 10 wird durch die Steuereinrichtung 50 im Verhältnis der angefor derten elektrischen Leistungen in die Leistungsflüsse 21 , 31 , 41 im Verhältnis der ange forderten Leistungen aufgeteilt. Physikalische Größen der für die Leistungsflüs se 21 , 31 , 41 aufzuteilenden elektrischen Teilleistungen werden hierfür mit einer Re cheneinheit 54 der Steuereinrichtung 50 berechnet.

Die elektrische Energiequelle 10 ist zudem über die Steuereinrichtung 50 mit einem La deanschluss 60 zum Laden der elektrischen Energiequelle 10 verbunden. Wird der elektrischen Energiequelle 10 Energie entzogen, kann diese über den Ladean schluss 60 mit einer externen Energiequelle (nicht gezeigt) wieder aufgeladen werden. Hierfür ist der Ladeanschluss 60 über eine Leistungselektronik 66 des Ladeanschlus ses 60 mit der Steuereinrichtung 50 verbunden.

In Figur 2 werden exemplarisch die beiden Energieflüsse 21 , 31 von der elektrischen Energiequelle 10 zur ersten elektrischen Maschine 10 und zur zweiten elektrischen Ma schine 20 näher erläutert. Der elektrischen Energiequelle 10 ist eine von der elektri schen Energiequelle 10 entnehmbare elektrische Leistung 12 zugeordnet. Der ersten elektrischen Maschine 20 ist eine von der ersten elektrischen Maschine 20 angeforderte elektrische Leistung 22 zugeordnet. Auch der zweiten elektrischen Maschine 30 ist eine von der zweiten elektrischen Maschine 30 angeforderte elektrische Leistung 32 zuge ordnet. Alternativ zu er von der zweiten elektrischen Maschine 30 angeforderten elektri sche Leistung 32 ist der zweiten elektrischen Maschine 32 eine von der zweiten elektri schen Maschine 32 entnehmbare elektrische Leistung 34 zugeordnet.

Wird für die erste elektrische Maschine 20 die elektrische Leistung 22 von der elektri schen Energiequelle 10 angefordert, ist der Leistungsfluss 21 von der elektrischen Energiequelle 10 zur ersten elektrischen Maschine 20 ausgebildet. Wird die elektrische Leistung 32 für die zweite elektrische Maschine 30 von der elektrischen Energiequel le 10 angefordert, ist der Leistungsfluss 31 zur zweiten elektrischen Maschine 30 aus gebildet. Übersteigen die beiden angeforderten und aufsummierten Leistungen 31 , 32 die entnehmbare Leistung 12, wird die entnehmbare Leistung 12 im Verhältnis der an geforderten elektrischen Leistungen 22, 32 mit entsprechenden Leistungsflüssen 21 , 31 auf die elektrischen Maschinen 20, 30 aufgeteilt.

Falls alternativ zu der für die zweite elektrische Maschine 30 angeforderten Leistung 32 der zweiten elektrischen Maschine 30 die elektrische Leistung 34 entnehmbar ist, for dert die erste elektrische Maschine 20 eine elektrische Leistung 22 an, welche der elektrischen Energiequelle 10 und/oder zweiten elektrischen Maschine 30 entnehmbar ist. Übersteigt die für die erste elektrische Maschine 20 angeforderte elektrische Leis tung 22 die der elektrischen Energiequelle 10 entnehmbare elektrische Leistung 12, werden der ersten elektrischen Maschine 20 beide entnehmbaren Leistungen 12, 34 zugeteilt. Neben dem Leistungsfluss 21 von der elektrischen Energiequelle 10 zur ers ten elektrischen Maschine 20 ist dann ein weiterer Leistungsfluss 35 von der zweiten elektrischen Maschine 30 zur ersten elektrischen Maschine 20 ausgebildet. Unterschrei tet die für die erste elektrische Maschine 20 angeforderte elektrische Leistung 22 die entnehmbaren Leistungen 12, 34 ist der Leistungsfluss 31 als Leistungsfluss von der zweiten elektrischen Maschine 30 zur elektrischen Energiequelle 10 ausgebildet, um diese aufzuladen, falls diese als Batterie ausgebildet ist.

In Figur 3 sind Verfahrensschritte S1 , S2 und S3 in einer zeitlichen Abfolge zum Durch führen eines Verfahrens zum Steuern des in Figur 1 gezeigten Systems 100 und der in Figur 2 gezeigten elektrischen Leistungsflüsse 21 , 31 , 35 zwischen der elektrischen Energiequelle 10, der ersten elektrischen Maschine 20 und der zweiten elektrischen Maschine 30 des Arbeitsfahrzeugs gezeigt.

In einem ersten Schritt S1 erfolgt eine Entnahmebestimmung. In diesem Schritt S1 wird die von der Energiequelle 10 entnehmbare elektrische Leistung 12 bestimmt. In einem weiteren zum ersten Schritt S1 parallelen zweiten Schritt S2 erfolgt eine Anforderungs- bestimmung. In diesem Schritt S2 werden die durch die elektrischen Maschinen 20, 30 angeforderten elektrischen Leistungen 22, 32 bestimmt.

In einem dritten Schritt S3 erfolgt eine elektrische Leistungsverteilung. In diesem Schritt S3, welcher auf den vorhergehenden Schritten S1 und S2 basiert, wird die der Energiequelle 10 entnehmbare elektrische Leistung 12 im Verhältnis der angeforderten elektrischen Leistungen 22, 32 auf die elektrischen Maschinen 20, 30 verteilt. Der Schritt S3 wird durchgeführt, wenn die angeforderten Leistungen 22, 32 in Summe grö ßer als die entnehmbare elektrischen Leistung 12 ist.

Bezuqszeichen elektrische Energiequelle

von der elektrische Energiequelle entnehmbare elektrische Leistung erste elektrische Maschine

Leistungsfluss zur ersten elektrischen Maschine

von der ersten elektrischen Maschine angeforderte elektrische Leistung Leistungselektronik der ersten elektrischen Maschine

Antriebsstrang

zweite elektrische Maschine

Leistungsfluss zur zweiten elektrischen Maschine

von der zweiten elektrischen Maschine angeforderte elektrische Leistung von einer elektrischen Maschine entnehmbare elektrische Leistung Leistungsfluss zur zweiten elektrischen Maschine

Leistungselektronik der zweiten elektrischen Maschine

Arbeitshydraulik

dritte elektrische Maschine

Leistungsfluss zur dritten elektrischen Maschine

Leistungselektronik der dritten elektrischen Maschine

Arbeitseinrichtung

Steuereinrichtung

erste Einleseschnittstelle

zweite Einleseschnittstelle

Ausleseschnittstelle

Recheneinheit

Ladeanschluss

Leistungselektronik des Ladeanschlusses

System

Entnahmebestimmung

Anforderungsbestimmung

Leistungsverteilung