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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATING A DRIVE TRAIN FOR A WORKING MACHINE, DRIVE TRAIN FOR A WORKING MACHINE, AND WORKING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/187962
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a drive train (1) of a working machine, wherein a traction drive (8) of the drive train (1) is driven by an electric traction motor (2) via a transmission (4) and wherein, when a gear stage of the transmission (8) is changed, the rotational speed of the traction motor (2) is synchronised with the gear stage being engaged. The method according to the invention is characterised in that a computational model of the traction motor (2) is used for the rotational speed synchronisation, which model, taking into account a moment of inertia of the traction motor (2), describes a torque to be delivered for the rotational speed synchronisation. The invention further relates to a corresponding drive train (1) and to a working machine.

Inventors:
LEGNER JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/057382
Publication Date:
September 24, 2020
Filing Date:
March 18, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
B60K1/02; B60K25/06; B60L50/00; B60W10/02; B60W10/08; B60W10/10; B60W10/11; B60W10/113; B60W30/188; B60W30/19; B60W40/12; B60W50/00
Foreign References:
US20180222484A12018-08-09
CN104455384A2015-03-25
DE102013007354A12014-10-30
DE202014000738U12014-03-06
EP0962597A21999-12-08
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1 ) einer Arbeitsmaschine, wobei ein Fahrantrieb (8) des Antriebsstrangs (1 ) über ein Fahrgetriebe (4) von einem elektrischer Fahrmotor (2) angetrieben wird und wobei bei einem Gangstufenwechsel des Fahrgetriebes (8) eine Drehzahlsynchronisation des Fahrmotors (2) auf die ein zulegende Gangstufe erfolgt,

dadurch gekennzeichnet, dass für die Drehzahlsynchronisation ein rechnerisches Modell des Fahrmotors (2) herangezogen wird, welches unter Berücksichtigung eines Inertialmoments des Fahrmotors (2) ein für die Drehzahlsynchronisation aufzubrin gendes Drehmoment bestimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlsynchronisation nach Maßgabe des Mo dells durch eine Bestromung des Fahrmotors (2) oder durch einen Generatorbetrieb des Fahrmotors (2) unterstützt wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das Modell eine über eine Dauer des Gangstufen wechsels abnehmende Fähigkeit zur Drehmomentübertragung einer Kupplung des eingelegten Gangs und eine über die Dauer des Gangstufenwechsels zunehmende Fähigkeit zur Drehmomentübertragung einer Kupplung des einzulegenden Gangs berücksichtigt.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass das aufzubringende Drehmoment ein über die Dauer des Gangstufenwechsels vom Modell vorgebbarer Drehmomentverlauf ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentverlauf nach Maßgabe einer vorgeb- baren Drehzahlrampe ausgeführt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 und 5,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Enddrehmoment des Drehmomentverlaufs derart vorgegeben wird, dass bei abgeschlossenem Gangstufenwechsel unter Berücksich tigung eines Übersetzungsverhältnisses der einzulegenden Gangstufe zu einem Übersetzungsverhältnis der eingelegten Gangstufe an einem Abtrieb des Fahrgetrie bes dasselbe Abtriebsdrehmoment bereitgestellt wird wie vor dem Gangstufenwech sel.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass dem Modell Getriebedrehzahlen der eingelegten Gangstufe und/oder Getriebedrehzahlen der einzulegenden Gangstufe und/oder Raddrehzahlen der Arbeitsmaschine und/oder Abtriebsdrehzahlen des Fahrgetriebes (8) und/oder Abtriebsdrehmomente des Fahrgetriebes (8) und/oder eine Fähigkeit zur Drehmomentübertragung einer Kupplung einer eingelegten Gang stufe und/oder eine Fähigkeit zur Drehmomentübertragung einer Kupplung der eingelegten Gangstufe zugeführt werden.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsantrieb (9) des Antriebsstrangs (1 ) über ein Arbeitsgetriebe (5) von einem elektrischen Arbeitsmotor (3) angetrieben wird, wobei eine Triebverbindung zwischen dem Arbeitsantrieb und dem Fahrantrieb hergestellt wird, so dass der Fahrantrieb (8) vom Arbeitsmotor (3) unterstützend angetrieben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrantrieb (8) vom Arbeitsmotor (3) immer dann unterstützend angetrieben wird, wenn sich dadurch gegenüber dem ausschließlichen Antrieb des Fahrantriebs (8) durch den Fahrmotor (2) eine Verbesserung eines Ge samtwirkungsgrads des Antriebsstrangs (1 ) erzielen lässt.

10. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrantrieb (8) jedoch dann nicht vom Arbeitsmo tor (3) angetrieben wird, wenn der Arbeitsmotor (3) mehr als eine vom Arbeitsantrieb (9) angeforderte Schwellenarbeitsleistung bereitstellen muss.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsantrieb (9) eine vom Arbeitsmotor (3) an- treibbare hydraulische Pumpe mit einer stellbaren Kolbenhubhöhe umfasst, wobei zunächst die Kolbenhubhöhe vergrößert wird und dann erst eine Drehzahl des Ar beitsmotors (3) erhöht wird, um die vom Arbeitsantrieb (9) angeforderte Arbeitslei tung bereitzustellen.

12. Antriebsstrang (1 ) für eine Arbeitsmaschine, umfassend einen Fahrantrieb (8) mit einem elektrischen Fahrmotor (2) und einem Fahrgetriebe (4) sowie einen Arbeitsan trieb (9) mit einem elektrischen Arbeitsmotor (3) und einem Arbeitsgetriebe (5), wobei der Fahrantrieb (8) über das Fahrgetriebe (4) vom Fahrmotor (2) antreibbar ist und wobei der Arbeitsantrieb (9) über das Arbeitsgetriebe (5) vom Arbeitsmotor (3) an treibbar ist und wobei bei einem Gangstufenwechsel des Fahrgetriebes (4) eine Drehzahlsynchronisation des Fahrmotors (2) auf die einzulegende Gangstufe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass

der Antriebsstrang (1 ) weiterhin eine elektronische Steuereinheit (11 ) umfasst, wel che dazu ausgebildet ist, ein rechnerisches Modell des Fahrmotors (2) zu berechnen, welches unter Berücksichtigung eines Inertialmoments des Fahrmotors (2) ein für die Drehzahlsynchronisation aufzubringendes Drehmoment beschreibt.

13. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1 ) eine Verbindungskupplung (10) umfasst, über welche zwischen dem Fahrantrieb (8) und dem Arbeitsantrieb (9) eine Triebverbindung herstellbar ist.

14. Antriebsstrang (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 12 und 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Triebverbindung vom Arbeitsantrieb (9) zu einem Eingang des Fahrgetriebes (4) führt.

15. Antriebsstrang (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1 ) dazu ausgebildet ist, ein Ver fahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.

16. Arbeitsmaschine, umfassend einen Antriebsstrang (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15.

Description:
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranqs für eine Arbeitsmaschine,

Antriebsstranq für eine Arbeitsmaschine und Arbeitsmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 , einen Antriebs strang für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12 sowie eine entsprechende Arbeitsmaschine.

Im Stand der Technik sind elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen, wie etwa Rad lader, Kompaktlader, Teleskoplader, Dumper oder auch Bagger, bekannt. Diese elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen sind entweder rein elektrisch angetrie ben, d.h. sie verfügen für ihre Energieversorgung ausschließlich über eine elektrische Batterie bzw. einen elektrischen Akkumulator, oder aber sie sind diesel-elektrisch angetrieben, was bedeutet, dass die benötigte Energie von einem dieselgetriebenen Generator, üblicherweise in Verbindung mit einem elektrischen Pufferspeicher, wie z.B. einem entsprechend dimensionierten Kondensator, bereitgestellt wird. In allen Fällen wird die für den Fahrantrieb und den Arbeitsantrieb benötigte mechanische Leistung von einem oder mehreren Elektromotoren erbracht. Weiterhin sind auch hybrid-elektrische Arbeitsmaschinen bekannt, bei denen die benötigte mechanische Leistung in erster Linie von einem Verbrennungsmotor, üblicherweise einem Diesel motor, erbracht wird. Ein zusätzlich vorgesehener Elektromotor wird von einer Batte rie bzw. einem Akkumulator gespeist und übernimmt hier typischerweise eine sog. Boost-Funktion.

Ebenfalls bekannt sind lastschaltbare Getriebe für Arbeitsmaschinen, bei denen wäh rend eines Schaltvorgangs eine Drehzahlsynchronisierung zwischen der Drehzahl eines Antriebsaggregats und der Drehzahl einer einzulegenden Gangstufe erfolgt.

Bei einem Hochschaltvorgang wird die Drehzahl des Antriebsaggregats entspre chend reduziert, bei einem Herunterschaltvorgang entsprechend erhöht.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 20 2014 000 738 U1 einen rein elekt romotorisch angetriebener Radlader, der einen ersten Elektromotor für einen Fahran trieb und einen zweiten Elektromotor für einen Arbeitsantrieb aufweist. Aus der EP 0 962 597 A2 ist eine batteriebetriebene Arbeitsmaschine bekannt, wel che für den Fahrantrieb zwei Elektromotoren aufweist und für den Arbeitsantrieb ei nen weiteren Elektromotor aufweist. Die zwei Elektromotoren für den Fahrantrieb sind in die Vorderachse integriert, wobei jeder der zwei Elektromotoren ein Rad an treibt.

Die bekannten elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass eine Drehzahlsynchronisation der beteiligten Gangstufen bei einem Schaltvorgang gegenüber einem identischen Vorgang bei einer verbren nergetriebenen Arbeitsmaschine erschwert ist. Die Ursache hierfür liegt einerseits im vergleichsweise größeren Trägheitsmoment eines Elektromotors gegenüber einem Verbrennungsmotor, sowie andererseits im vergleichsweise größeren Drehzahlspekt rums des Elektromotors, wodurch auch entsprechend höhere auszugleichende Diffe renzdrehzahlen vorliegen können. Dies macht üblicherweise eine entsprechend grö ßere und leistungsstärkere Auslegung der Kupplungen in elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen notwendig, um eine unerwünschte zeitliche Verlängerung des Synchronisationsvorgangs und damit des Schaltvorgangs zu vermeiden. Eine solche vergleichsweise größere und leistungsstärkere Auslegung der Kupplung erfordert jedoch einen erhöhten Bauraumbedarf und führt zu einem erhöhten Gewicht sowie erhöhten Herstellungskosten. Weiterhin weisen vergleichsweise größere Kupplungen auch vergleichsweise größere Schleppmomente und Reibungsverluste auf.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs für eine Arbeitsmaschine vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Betreiben eines An triebsstrangs für eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aus gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen An sprüchen hervor.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Ar beitsmaschine, wobei ein Fahrantrieb des Antriebsstrangs über ein Fahrgetriebe von einem elektrischer Fahrmotor angetrieben wird und wobei bei einem Gangstufen wechsel des Fahrgetriebes eine Drehzahlsynchronisation des Fahrmotors auf die einzulegende Gangstufe erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass für die Drehzahlsynchronisation ein rechnerisches Modell des Fahrmotors herangezogen wird, welches unter Berücksichtigung eines Inertialmo- ments des Fahrmotors ein für die Drehzahlsynchronisation aufzubringendes Dreh moment bestimmt.

Bei einem Gangstufenwechsel aus einer niedrigeren Gangstufe in eine höhere Gangstufe muss der Fahrmotor über die zeitliche Dauer des Gangstufenwechsel, welche typischerweise weniger als 1 s beträgt, seine Drehzahl auf die Drehzahl der höheren Gangstufe reduzieren. Umgekehrt muss der Fahrmotor bei einem Gangstu fenwechsel aus einer höheren in eine niedrigere Gangstufe seine Drehzahl auf die Drehzahl der niedrigeren Gangstufe erhöhen. Aufgrund der bereits erwähnten hohen möglichen Drehzahlen von Elektromotoren sowie aufgrund deren vergleichsweise großer Trägheitsmomente, können hier ggf. kurzfristig sehr hohe Drehmomente für die Drehzahlsynchronisation erforderlich werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun vorteilhaft eine Bestimmung des aufzubringenden Drehmoments zu Beginn des Gangstufenwechsels und bereits vor der Durchführung der Drehzahlsynchronisation. Im Gegensatz zu verbrennergetrie benen Antriebssträngen kann das für die Drehzahlsynchronisation aufzubringende Drehmoment bei elektrischen Antriebssträngen nämlich derart groß sein, dass es über die für gewöhnlich vorgesehenen Kupplungen alleine nicht mehr bereit gestellt werden kann. Um auch für diesen Fall auf überdimensionierte, besonders leistungs starke und damit teure Kupplungen verzichten zu können, müssen bedarfsweise zu sätzliche Maßnahmen ergriffen werden. Indem das Modell vorab das aufzubringende Drehmoment bestimmt, können die ggf. notwendigen zusätzlichen Maßnahmen im Voraus geplant und vorbereitet und schließlich durchgeführt werden. Die Bestim mung erfolgt dabei über ein rechnerisches Modell des Fahrmotors, welches den Fahrmotor und dessen Inertialmoment rechnerisch, d.h. anhand mathematischer Formeln und physikalischer Zusammenhänge, berücksichtigt. Beispielsweise kann die Drehzahlsynchronisation über eine Bestromung des Fahrmotors in Vorwärtsrich- tung bzw. in Rückwärtsrichtung erfolgen, welche ein zusätzliches Drehmoment in Vorwärtsrichtung bzw. in Rückwärtsrichtung entsprechend erzeugt.

Das rechnerische Modell wird bevorzugt von einer dazu ausgebildeten Steuereinheit mit den dazu notwendigen Rechenmitteln, wie einem Mikroprozessor und einem elektronischen Speicher, ausgeführt.

Das Modell kann sowohl permanent, also in jeder Betriebssituation, die aufzu brin genden Drehmomente für die Drehzahlsynchronisation in benachbarte Gangstufe bestimmen als auch jeweils nur bei Einleiten des Gangstufenwechsels das aufzu- bringende Drehmoment von der eingelegten Gangstufe in die einzulegende Gangstu fe bestimmen.

Anstelle der Bestimmung des aufzubringenden Drehmoments kann das Modell auch eine aufzubringende Winkelbeschleunigung, eine aufzubringende Leistung oder eine aufzubringende Energie bestimmen. Diese Größen stellen lediglich wirkungsgleiche Äquivalente zur Bestimmung des aufzubringenden Drehmoments dar, welche sich über bekannte formelmäßige Zusammenhänge sowie spezifische Eigenschaften des Fahrmotors bzw. des Antriebstrangs errechnen lassen.

Denkbar und bevorzugt ist auch nicht nur das Bereitstellen eines elektrischen Fahr motors, sondern auch mehrerer elektrischer Fahrmotoren, die z.B. über ein Sum miergetriebe miteinander gekoppelt sein können oder über jeweils einzelne Trieban bindungen trieblich lösbar mit dem Fahrgetriebe verbunden sein können.

Bevorzugt weist das Fahrgetriebe eine Vielzahl von als Vorwärtsgänge und mindes tens eine als Rückwärtsgang ausgebildete Gangstufe auf. Besonders bevorzugt ent spricht die Zahl der Vorwärtsgänge der Zahl der Rückwärtsgänge. Aufgrund der Fä higkeit von Elektromotoren, ihre Drehrichtung zu ändern, ist das Bereitstellen eines oder mehrerer Rückwärtsgänge allerdings nicht immer erforderlich.

Sämtliche oder zumindest einige Gangstufen des Fahrgetriebes sind bevorzugt last- schaltbar ausgeführt. Dadurch eignet sich der beschriebene Antriebsstrang, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, besonders gut zur Verwen dung in einer Arbeitsmaschine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehzahlsynchronisation nach Maßgabe des Modells durch eine Bestromung des Fahrmotors oder durch einen Generatorbetrieb des Fahrmotors unterstützt wird. D.h. also, dass nach Maßgabe des Modells durch die Bestromung bzw. durch den Gene ratorbetrieb ein zusätzliches Drehmoment aufgebracht wird. Dadurch kann die für gewöhnlich über Reibarbeit in der Kupplung bewirkte Drehzahlsynchronisation vor teilhaft unterstützt werden. Die Bestromung kann dabei sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung erfolgen und dementsprechend als ein beschleuni gendes oder ein bremsendes Drehmoment auf den Fahrmotor einwirken. Der Gene ratorbetrieb erzeugt in jedem Fall ein bremsendes Drehmoment.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, , dass das Modell eine über eine Dauer des Gangstufenwechsels abnehmende Fähigkeit zur Drehmomentübertragung einer Kupplung des eingelegten Gangs und eine über die Dauer des Gangstufenwechsels zunehmende Fähigkeit zur Drehmo mentübertragung einer Kupplung des einzulegenden Gangs berücksichtigt. Während des Gangstufenwechsels wird nämlich der Druck in der Kupplung des eingelegten Gangs reduziert, so dass sich deren Fähigkeit zur Drehmomentübertragung redu ziert. Dementsprechend schwächer wird ein vom Fahrantrieb über die Kupplung des eingelegten Gangs auf den Fahrmotor wirkendes Drehmoment. Umgekehrt wird wäh rend des Gangstufenwechsels der Druck in der Kupplung des einzulegenden Gangs erhöht, so dass sich deren Fähigkeit zur Drehmomentübertragung über die Dauer des Gangstufenwechsels erhöht. Durch Berücksichtigung dieser Faktoren kann die Drehzahlsynchronisation schneller und präziser sowie feinfühliger durchgeführt wer den.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass das aufzubringende Drehmoment ein über die Dauer des Gangstufen wechsels vom Modell vorgebbarer Drehmomentverlauf ist. Indem das aufzubringen de Drehmoment als über die Dauer des Gangstufenwechsels aufzubringender Drehmomentverlauf beschrieben wird, kann der Gangstufenwechsel nochmals fein fühliger und insbesondere für einen Fahrer bzw. Bediener der Arbeitsmaschine kom fortabler durchgeführt werden. Beispielsweise kann zu Beginn des Gangstufenwech sels ein vergleichsweise geringes Drehmoment aufgebracht werden, welches im wei teren Verlauf des Gangstufenwechsels zunimmt und zum Ende des Gangstufen wechsels schließlich wieder reduziert wird. Abrupte Sprünge im Drehmoment werden dadurch vermieden. Zu beachten ist nur, dass über den Gesamtdrehwinkel des Fahrmotors während des Gangschaltwechsels integrierte Drehmomentverlauf die zur Drehzahlsynchronisation insgesamt benötigte Energie bereit stellt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Drehmomentverlauf nach Maßgabe einer vorgebbaren Drehzahlrampe ausgeführt wird. Beispielsweise kann das Modell eine Drehzahlrampe bestimmen, deren Anfangsdrehzahl die Drehzahl der eingelegten Gangstufe ist und deren End drehzahl die Drehzahl der einzulegenden Gangstufe ist. Die Drehzahlrampe muss dabei nicht durchgehend linear sein sondern kann stärker und schwächer abfallende bzw. ansteigende lineare Rampenabschnitte aufweisen. Dadurch kann die Drehzahl synchronisation auf einfache Weise vergleichsweise feinfühlig erreicht werden.

Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Enddrehmoment des Drehmomentverlaufs derart vorgegeben wird, dass bei abgeschlossenem Gangstufenwechsel unter Berücksichtigung eines Übersetzungsverhältnisses der einzulegenden Gangstufe zu einem Übersetzungs verhältnis der eingelegten Gang stufe an einem Abtrieb des Fahrgetriebes dasselbe Abtriebsdrehmoment bereitgestellt wird wie vor dem Gangstufenwechsel. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Gangstufenwechsel insbesondere an seinem Beginn und an seinem Ende für den Fahrer bzw. den Bediener der Arbeitsmaschine mög lichst komfortabel erfolgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass dem Modell Getriebedrehzahlen der eingelegten Gangstufe und/oder Ge triebedrehzahlen der einzulegenden Gangstufe und/oder Raddrehzahlen der Ar beitsmaschine und/oder Abtriebsdrehzahlen des Fahrgetriebes und/oder Abtriebs- drehmomente des Fahrgetriebes und/oder eine Fähigkeit zur Drehmomentübertra gung einer Kupplung einer eingelegten Gangstufe und/oder eine Fähigkeit zur Dreh momentübertragung einer Kupplung der eingelegten Gang stufe zugeführt werden. Diese Informationen können dabei entweder sensorisch erfasst werden oder rechne risch ermittelt werden, wobei sie insbesondere teilweise sensorisch erfasst werden und anhand der sensorisch erfassten Informationen andere Informationen rechne risch ermittelt werden. Durch das Zuführen dieser Informationen an das Modell und insbesondere durch das Berücksichtigen dieser Informationen durch das Modell kann das Modell weitgehend optimal das aufzubringende Drehmoment, insbesondere den aufzubringenden Drehmomentverlauf bestimmen. Beispielsweise kann das Abtriebs drehmoment am Fahrgetriebe dazu verwendet werden, den Drehmomentverlauf der art vorzugeben, dass nach dem Gangstufenwechsel wieder das gleiche Abtriebs drehmoment am Fahrgetriebe ausgegeben wird wie vor dem Gangstufenwechsel.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass ein Arbeitsantrieb des Antriebsstrangs über ein Arbeitsgetriebe von einem elektrischen Arbeitsmotor angetrieben wird, wobei eine Triebverbindung zwischen dem Arbeitsantrieb und dem Fahrantrieb hergestellt wird, so dass der Fahrantrieb vom Arbeitsmotor unterstützend angetrieben wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass dem Fahrantrieb zusätzliche Antriebsleistung vom Arbeitsmotor zugeführt wer den kann. Dies wiederum ermöglicht eine kompaktere, leichtgewichtigere und kos tengünstigere, dabei aber auch leistungsschwächere Auslegung des Fahrmotors. Die leistungsschwächere Auslegung des Fahrmotors führt dabei jedoch nicht unbedingt zu einem Nachteil, da der Fahrantrieb bedarfsweise vom Arbeitsmotor unterstützend angetrieben werden kann. Somit steht, soweit erforderlich, die kombinierte Leistung des Fahrmotors und des Arbeitsmotors für den Fahrantrieb zur Verfügung. Die kom paktere und leichtgewichtigere Auslegung hingegen führt zu dem weiteren Vorteil, dass das Inertialmoment des Fahrmotors deutlich reduziert werden kann. Das Iner- tialmoment eines im Wesentlichen zylinderförmigen Elektromotors ist nämlich ge prägt durch das Quadrat seines Zylinderradiusses, weshalb bereits eine geringfügige Bauraumreduzierung zu einer vergleichsweise großen Reduzierung des Inertialmo- ments führt. Dies vereinfacht wiederum die Drehzahlsynchronisation bei Gangstu fenwechseln. Sofern auch eine Drehzahlsynchronisation des Arbeitsmotors notwen- dig ist, wird bevorzugt auch der Arbeitsmotor und dessen Eigenschaften, insbeson dere auch dessen Inertialmoment, vom Modell berücksichtigt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Fahrantrieb vom Arbeitsmotor immer dann unterstützend angetrieben wird, wenn sich dadurch gegenüber dem ausschließlichen Antrieb des Fahrantriebs durch den Fahrmotor eine Verbesserung eines Gesamtwirkungsgrads des Antriebs strangs erzielen lässt. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Energiebedarfs der Ar beitsmaschine insgesamt und damit eine Verlängerung von deren Betriebsdauer, bevor ein Ladevorgang notwendig wird. Das wiederum bedeutet eine Reduzierung von C0 2 -Emissionen, da die Elektrizität für einen Ladevorgang zu einem gewissen Anteil typischerweise immer noch durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Belastung des Fahrmotors re duziert werden kann, da dieser weniger oft in einem Hochlastbetrieb betrieben wird. Im Gegenzug wird zwar der Arbeitsmotor höher belastet, jedoch bringt ein Betrieb in einem mittleren Lastbereich sowohl des Fahrmotors als auch des Arbeitsmotors ins gesamt einen deutlich geringeren Verschleiß mit sich als ein Hochlastbetrieb aus schließlich des Fahrmotors.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Fahrantrieb jedoch dann nicht vom Arbeitsmotor angetrieben wird, wenn der Arbeitsmotor mehr als eine vom Arbeitsantrieb angeforderte Schwel lenarbeitsleistung bereitstellen muss. Dadurch wird gewährleistet, dass dem Arbeits antrieb stets zuverlässig die zu seinem Betrieb erforderliche mechanische Leistung bereitgestellt werden kann. Ein plötzlicher und insbesondere für den Bediener der Arbeitsmaschine unerwarteter Leistungseinbruch des Arbeitsantriebs kann somit vermieden werden. Ein derartiger unerwarteter Leistungseinbruch könnte ansonsten zum Auftreten einer Gefahrensituation führen, beispielsweise wenn eine vom Ar beitsantrieb betriebene Hebevorrichtung der Arbeitsmaschine die zum Halten einer angehobenen Last notwendige Arbeitsleistung nicht mehr erhält. Die Schwellenleistung kann z.B. fest vorgegeben sein und beispielsweise 15 % der Maximalleistung des Arbeitsmotors betragen. Besonders bevorzugt ist die Schwellen leistung aber abhängig von Betriebsparametern des Arbeitsantriebs, z.B. von der Drehzahl und dem Drehmoment einer hydraulischen Pumpe des Arbeitsantriebs.

Dem vollständigen Entsprechen der Anforderung der Arbeitsleistung des Arbeitsan triebs durch den Arbeitsmotor kommt insbesondere dann Bedeutung zu, wenn gleichermaßen vom Fahrantrieb wie auch vom Arbeitsantrieb vergleichsweise hohe Leistungsanforderungen gestellt werden, welche vom Arbeitsmotor in Summe jedoch nicht mehr bereitgestellt werden können. Spätestens wenn also die angeforderte Ge samtleistung die vom Arbeitsmotor maximal bereitstellbare Leistung übersteigt, wird zunächst die Anforderung des Arbeitsantriebs vollständig erfüllt. Eine verbleibende, noch bereitstellbare Restleitung des Arbeitsmotors kann dann dem Fahrantrieb zur Verfügung gestellt werden.

Insbesondere ist es jedoch vorgesehen, dass der Arbeitsmotor zu jeder Zeit den Ar beitsantrieb zumindest insoweit antreibt, dass eine Druckölversorgung der Kupplun gen des Fahrgetriebes und des Arbeitsgetriebes sowie eine Schmierölversorgung des Fahrgetriebes und des Arbeitsgetriebes gewährleistet sind. Bevorzugt ist der Ar beitsmotor dazu über eine starre, nicht lösbare mechanische Triebverbindung mit den entsprechenden Pumpen gekoppelt.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Arbeitsantrieb eine vom Arbeitsmotor antreibbare hydraulische Pumpe mit einer stellbaren Kolbenhubhöhe umfasst, wobei zunächst die Kolbenhub höhe vergrößert wird und dann erst eine Drehzahl des Arbeitsmotors erhöht wird, um die vom Arbeitsantrieb angeforderte Arbeitsleistung bereitzustellen. Dies eignet sich besonders vorteilhaft, wenn die hydraulische Pumpe als sog. verstellbare Axialkol benpumpe ausgebildet ist. Über die Kolbenhubhöhe kann das Hubvolumen der hyd raulischen Pumpe gesteuert bzw. geregelt werden. Eine Vergrößerung der Kolben hubhöhe führt dabei zur Erzeugung einer vergleichsweise großen hydraulischen Leistung während eine geringe Kolbenhubhöhe entsprechend zu einer vergleichs weise geringen hydraulischen Leistung führt. Für gewöhnlich weist die Pumpe ihren maximalen Wirkungsgrad bei Einstellung ihrer maximalen Kolbenhubhöhe auf. Ne ben einem größtmöglichen Wirkungsgrad ergibt sich daraus der weitere Vorteil, dass eine Drehzahl der hydraulischen Pumpe entsprechend der verstellbaren Kolbenhub höhe von der Drehzahl des Arbeitsmotors entkoppelt werden kann.

Besonders bevorzugt wird eine Kolbenhubhöhe derart an die angeforderte Arbeits leistung angepasst, dass der Arbeitsmotor und die hydraulische Pumpe gemeinsam einen größtmöglichen Wirkungsgrad aufweisen. D.h. also, dass zum Erreichen eines bestimmten Betriebspunkts des Arbeitsantriebs eine Kombination aus Drehzahl und Kolbenhubhöhe der Pumpe derart ausgewählt wird, dass der Arbeitsantrieb die an geforderte Arbeitsleistung mit dem größtmöglichen gemeinsamen Wirkungsgrad be reitstellt. Die Wirkungsgrade des Arbeitsmotors und der Pumpe können z.B. aus ei ner in einem Speicher elektronisch abgelegten Kennlinie oder Tabelle ausgelesen werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine, um fassend einen Fahrantrieb mit einem elektrischen Fahrmotor und einem Fahrgetriebe sowie einen Arbeitsantrieb mit einem elektrischen Arbeitsmotor und einem Arbeitsge triebe, wobei der Fahrantrieb über das Fahrgetriebe vom Fahrmotor antreibbar ist und wobei der Arbeitsantrieb über das Arbeitsgetriebe vom Arbeitsmotor antreibbar ist und wobei bei einem Gangstufenwechsel des Fahrgetriebes eine Drehzahlsyn chronisation des Fahrmotors auf die einzulegende Gangstufe erfolgt. Der erfin dungsgemäße Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsstrang weiterhin eine elektronische Steuereinheit umfasst, welche dazu ausgebildet ist, ein rechnerisches Modell des Fahrmotors zu berechnen, welches unter Berücksichtigung eines Inertialmoments des Fahrmotors ein für die Drehzahlsynchronisation aufzu- bringendes Drehmoment bestimmt. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang umfasst somit vorteilhaft alle notwendigen Vorrichtungen und Mittel, um das erfindungsgemä ße Verfahren ausführen zu können. Dies wiederum führt zu den bereits im Zusam menhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteilen.

Bevorzugt umfasst der Antriebsstrang weiterhin zur Ansteuerung bzw. Regelung der Drehzahl bzw. des Drehmoments bzw. der bereitzustellenden Leistung des Fahrmo- tors und des Arbeitsmotors jeweils eine eigene Leistungselektronik oder eine einzel ne gemeinsame Leistungselektronik. Ebenso bevorzugt umfasst der Antriebsstrang eine elektronische Motorsteuereinheit, welche den Fahrmotor und den Arbeitsmotor über die jeweils eine eigene Leistungselektronik oder über die gemeinsame Leis tungselektronik steuert bzw. regelt. Die Motorsteuereinheit kann mit der das Modell berechnenden Steuereinheit identisch sein bzw. baulich und funktional in diese inte griert sein.

Das Fahrgetriebe bzw. das Arbeitsgetriebe können wahlweise in Planetenbauweise oder in Vorgelegebauweise ausgeführt sein und sowohl Stirnradstufen als auch be liebige andere Übersetzungsformen aufweisen.

Bevorzugt ist das Fahrgetriebe über alle Gangstufen lastschaltbar ausgebildet.

Bevorzugt ist das Arbeitsgetriebe über alle Gangstufen schaltbar ausgebildet, insbe sondere auch lastschaltbar ausgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrang eine Verbindungskupplung umfasst, über welche zwischen dem Fahrantrieb und dem Arbeitsantrieb eine Triebverbindung herstellbar ist. Dadurch wird es vorteilhaft ermöglicht, dass der Arbeitsmotor zumindest in ausgewählten Si tuationen den Fahrantrieb unterstützt. Umgekehrt ist in ausgewählten Situationen über die Triebverbindung aber auch eine Unterstützung des Arbeitsantriebs durch den Fahrmotor denkbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Triebverbindung vom Arbeitsantrieb zu einem Eingang des Fahrgetriebes führt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Arbeitsmotor den Fahrantrieb in allen Gang stufen des Fahrantriebs unterstützend antreiben kann.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Arbeitsmotor bzw. der Fahrmotor zum Reku- perieren von kinetischer Energie im Bremsbetrieb der Arbeitsmaschine ausgebildet sind. Durch die über die Verbindungskupplung zwischen Arbeitsantrieb und Fahran- trieb herstellbare Triebverbindung kann kinetische Energie nämlich vorteilhaft so wohl vom Arbeitsmotor wie auch vom Fahrmotor rekuperiert werden. Dazu umfasst der Antriebsstrang weiterhin vorteilhafterweise einen elektrischen Energiespeicher, dem die durch den Rekuperationsbetrieb zugeführte elektrische Energie zugeführt werden kann. Im Rekuperationsbetrieb arbeiten der Arbeitsmotor bzw. der Fahrmotor als Generatoren und wandeln mechanische, nämlich kinetische, Energie in elektri sche Energie um. Diese elektrische Energie kann dem elektrischen Energiespeicher später im Bedarfsfälle wieder entnommen werden, um den Arbeitsmotor bzw. der Fahrmotor zu versorgen. Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass der elektri sche Energiespeicher über ein Ladekabel oder eine sonstige geeignete Ladevorrich tung, beispielsweise eine Induktionsladevorrichtung, mit externer elektrischer Energie ladbar ist. Die Verwendung des Arbeitsmotors bzw. des Fahrmotors zum Rekuperie- ren reduziert außerdem den Verschleiß einer mechanischen Reibungsbremse, da während der Rekuperation ein Bremsmoment wirkt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgese hen, dass der Antriebsstrang dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Arbeitsmaschine, umfassend einen erfindungs gemäßen Antriebsstrang. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang beschriebenen Vorteile auch für die erfin dungsgemäße Arbeitsmaschine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Arbeitsmaschine als Radlader, Dumper, Bagger, Teleskoplader oder Traktor aus gebildet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform eines er findungsgemäßen Antriebsstrangs,

Fig. 2 beispielhaft und schematisch einen Gangstufenwechsel im Fahrantrieb des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,

Fig. 3 beispielhaft und schematisch einen weiteren Gangstufenwechsel im

Fahrantrieb des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,

Fig. 4 beispielhaft und schematisch einen weiteren Gangstufenwechsel im

Fahrantrieb des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs und

Fig. 5 beispielhaft und schematisch einen weiteren Gangstufenwechsel im

Fahrantrieb des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figu- renübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer techni schen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.

Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Antriebsstrangs 1 für eine in Fig. 1 nicht dargestellte Arbeitsmaschi ne. Der beispielhaft gezeigte Antriebstrang 1 umfasst einen elektrischen Fahrmotor 2 und einen elektrischen Arbeitsmotor 3 sowie ein Fahrgetriebe 4 und ein Arbeitsge triebe 5. Sowohl das Fahrgetriebe 4 als auch das Arbeitsgetriebe 5 weisen jeweils eine Untersetzungsstufe 4‘, 5 auf, um eine Ausgangsdrehzahl des Arbeitsmotors 3 bzw. des Fahrmotors 2 herabzusetzen. Das Fahrgetriebe 4 weist weiterhin einen bei spielsgemäß über drei Gangstufen lastschaltbaren Lastschaltteil 4“ auf. Das Arbeits getriebe 5 hingegen weist weiterhin lediglich eine einzelne lastschaltbare Kupplung 5“ auf. Eine Ausgangsdrehzahl des Fahrgetriebes 4 wird an einer Abtriebswelle 6 bereitgestellt. Eine Ausgangsdrehzahl des Arbeitsgetriebes 5 wird an einer Nebenab triebswelle 7 bereitgestellt. Der Fahrmotor 2, das Fahrgetriebe 4 sowie die Ab triebswelle 6 sind beispielsgemäß einem Fahrantrieb 8 des Antriebsstrangs 1 zuge ordnet, wohingegen der Arbeitsmotor 3, das Arbeitsgetriebe 5 und die Nebenab triebswelle 7 beispielsgemäß einen Arbeitsantrieb 9 des Antriebsstrangs 1 zugeord net sind. Die Kraftflussrichtungen im Arbeitsantrieb 9 und im Fahrantrieb 8 sind je- weils durch gestrichpunktete Pfeile dargestellt. Über eine Verbindungskupplung 10 ist zudem zwischen dem Arbeitsantrieb 9 und dem Fahrantrieb 8 eine Triebverbin dung herstellbar. Wie zu sehen ist, verläuft die Triebverbindung von der lastschaltba- re Kupplung 5“ über die Verbindungskupplung 10 zum Fahrgetriebe 4, nämlich zum Eingang des Lastschaltteils 4“. Dadurch wird es möglich, sämtliche Gangstufen des Fahrantriebs 8 unterstützend durch den Arbeitsantrieb 9 anzutreiben. Bei einem Gangstufenwechsel des Fahrgetriebes 8 muss eine Drehzahlsynchronisation des Fahrmotors 2 durchgeführt werden, um die Drehzahl des Fahrmotors 2 von der Drehzahl der aktuell eingelegten Gangstufe an die Drehzahl der einzulegenden Gangstufe anzupassen. Da der Fahrmotor 2 als Elektromotor ausgebildet ist und Elektromotoren ein vergleichsweise großes Inertialmoment aufweisen, wird zur Dreh zahlsynchronisation des Fahrmotors 2 ein rechnerisches Modell des Fahrmotors 2 herangezogen, wobei das Modell insbesondere das Inertialmoment des Fahrmotors 2 berücksichtigt. Anhand des Modell kann nun bestimmt werden, wie groß ein zur Drehzahlsynchronisation notwendigerweise aufzubringendes Drehmoment sein muss und über welchen Zeitraum es aufgebracht werden muss sowie ob dieses Drehmo ment alleine über Reibung im Lastschaltteil 4“ erzeugbar ist oder ob ggf. das Auf bringen eines zusätzlichen Drehmoments über eine Bestromung oder einen Genera torbetrieb des Fahrmotors 2 notwendig ist. Daher umfasst der Antriebsstrang 1 wei terhin auch eine elektronische Steuereinheit 11 , welche dazu ausgebildet ist, das Modell zu berechnen

Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch einen Gangstufenwechsel im Fahrantrieb 8 des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfah ren. Beispielsgemäß handelt es sich um einen Gangstufenwechsel von einer einge legten, höheren Gangstufe in eine einzulegende, niedrigere Gangstufe im Schubbe trieb der Arbeitsmaschine. Dargestellt ist dabei in Form eines Koordinatensystems ein Druckverlauf 20 in einer Kupplung einer eingelegten Gangstufe sowie ein Druck verlauf 21 in einer Kupplung einer einzulegenden Gang stufe. Ebenfalls zu sehen ist ein Drehzahlverlauf 23 des Fahrmotors 2. Die x-Achse stellt in Fig. 2 den Druck in den Kupplungen sowie die Drehzahl des Fahrmotors 2 dar. Die y-Achse die Zeit dar. Wie zu sehen ist, ist zu Beginn des Gangstufenwechsels der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe zunächst auf dem Fülldruck. Der Druck in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe ist hingegen zunächst null. Zum Zeitpunkt wird der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe rampenförmig reduziert, so dass die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung zwischen der Kupplung der eingelegten Gangstufe und dem Fahrmotor 2 abnimmt. Gleichzeitig wird der Druck in der Kupp lung der einzulegenden Gangstufe sprungartig erhöht, wodurch auch die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung zwischen der Kupplung der einzulegenden Gangstufe und dem Fahrmotor 2 sprungartig zunimmt. Zum Zeitpunkt Ϊ2 wird der rampenförmige Druckabbau in der Kupplung der eingelegten Gangstufe angehalten. Bis zum Zeit punkt t 3 wird der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe nun konstant ge halten. In der Kupplung der einzulegenden Gangstufe hingegen wird der Druck zum Zeitpunkt Ϊ2 wieder reduziert und bis zum Zeitpunkt t 3 auf einem konstanten Niveau gehalten. Dies dient der Füllkompensation in der Kupplung der einzulegenden Gang stufe. Ab dem Zeitpunkt t 3 wird der Druck in der Kupplung der einzulegenden Gang stufe dann rampenförmig erhöht und der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe weiter rampenförmig reduziert, so dass der Druck zum Zeitpunkt t 4 in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe größer ist als der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe. Dementsprechend ist zum Zeitpunkt t 4 auch die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung der Kupplung der einzulegenden Gangstufe größer als die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung der Kupplung der eingelegten Gangstufe. Der Drehzahlverlauf 23 des Fahrmotors 2 war bis zum Zeitpunkt t 4 konstant. Da nun aber die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung der Kupplung der einzulegenden Gang stufe größer ist als die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung der Kupplung der ein gelegten Gangstufe, beginnt hier die Drehzahlsynchronisation des Fahrmotors 2. Die Drehzahl des Fahrmotors 2 erhöht sich alleine schon durch die Reibung mit der Kupplung der einzulegenden Gangstufe. Da beispielsgemäß für die Drehzahlsyn chronisation ein rechnerisches Modell des Fahrmotors 2 herangezogen wird, welches unter Berücksichtigung eines Inertialmoments des Fahrmotors 2 ein zur Drehzahl synchronisation aufzubringendes Drehmoment bestimmt, wird beispielsgemäß er kannt, dass alleine über Reibung nicht ausreichend Drehmoment zur Drehzahlsyn chronisation aufgebracht werden kann. Dementsprechend findet beispielsgemäß ab dem Zeitpunkt t 4 zusätzlich eine Bestromung des Fahrmotors 2 in Vorwärtsrichtung statt, um durch das zusätzliche Drehmoment die Drehzahlsynchronisation zu be schleunigen und überhaupt erst innerhalb der notwendigen Zeit abschließen zu kön- nen. Bis zum Zeitpunkt t 5 wird nun der Druck in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe rampenartig langsam weiter erhöht, wodurch auch die Reibung zwischen Kupplung der einzulegenden Gangstufe und dem Fahrmotor 2 weiter zunimmt, was in Folge entsprechend eine Zunahme des aufgebrachten Drehmoments für die Dreh zahlsynchronisation bewirkt. Deshalb wird beispielsgemäß das durch Bestromung zusätzlich aufgebrachte Drehmoment im gleichen Maße reduziert, wie das durch Reibung mit der Kupplung der einzulegenden Gangstufe erzeugte Drehmoment zu nimmt. Somit erfolgt eine gleichmäßige Angleichung der Drehzahl bzw. ein ver gleichsweise sanftes Erhöhen der Drehzahl bis zum Erreichen der Enddrehzahl. Der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe hingegen wird ab dem Zeitpunkt t konstant gehalten. Zum Zeitpunkt ts ist die Drehzahlsynchronisation beispielsgemäß abgeschlossen. Der Fahrmotor 2 hat seine Enddrehzahl erreicht. Der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe wird dann auf null reduziert und der Druck in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe wird auf den Fülldruck erhöht. Zum Zeit punkt ΐb ist der Gangstufenwechsel abgeschlossen.

Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch einen weiteren Gangstufenwechsel im Fahrantrieb 8 des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 gemäß dem erfindungsge mäßen Verfahren. Im Gegensatz zum in Fig. 2 gezeigten Gangstufenwechsel zeigt Fig. 3 jedoch einen Gangstufenwechsel von einer eingelegten, niedrigeren Gangstu fe in eine einzulegende, höhere Gangstufe im Zugbetrieb der Arbeitsmaschine. Der Druckverlauf in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe 21 sowie der Druckver lauf in der Kupplung der eingelegten Gangstufe 20 sind dabei unverändert gegen über der Darstellung der Fig. 2. Lediglich der Drehzahlverlauf 23 des Fahrmotors 2 unterscheidet sich vom Drehzahlverlauf 23 der Fig. 2 dahingehend, dass in Fig. 3 eine Drehzahlsynchronisation in Form einer Drehzahlreduzierung durchgeführt wird. Beispielsgemäß wird auch in Fig. 3 wieder für die Drehzahlsynchronisation das rech nerisches Modell des Fahrmotors 2 herangezogen, welches unter Berücksichtigung des Inertialmoments des Fahrmotors 2 ein zur Drehzahlsynchronisation aufzubrin gendes Drehmoment bestimmt. Auch in diesem Fall wird beispielsgemäß erkannt, dass alleine über Reibung in der Kupplung der eizulegenden Gangstufe nicht ausrei chend Drehmoment zur Drehzahlsynchronisation aufgebracht werden kann. Der Be ginn der Drehzahlsynchronisation setzt wieder zum Zeitpunkt U ein. Um die Dreh- Zahlsynchronisation zu unterstützen, erfolgt auch gemäß Fig. 3 eine Bestromung des Fahrmotors 2, diesmal jedoch in Rückwärtsrichtung, da zur Drehzahlsynchronisation eine Drehzahlreduzierung notwendig ist. Entsprechend sinkt die Drehzahl des Fahr motors 2 bis zum Abschluss der Drehzahlsynchronisation zum Zeitpunkt ts ab.

Fig. 4 zeigt beispielhaft und schematisch einen weiteren Gangstufenwechsel im Fahrantrieb 8 des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 gemäß dem erfindungsge mäßen Verfahren. Fig. 4 zeigt dabei einen Gangstufenwechsel von einer eingeleg ten, niedrigeren Gangstufe in eine einzulegende, höhere Gang stufe im Schubbetrieb der Arbeitsmaschine. Dargestellt ist in Fig. 4 der Drehzahlverlauf 23 des Fahrmotors 2, der Druckverlauf 20 in der Kupplung der eingelegten Gangstufe sowie der Druck verlauf 21 in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe. Wie zu sehen ist, ist zu Beginn des Gangstufenwechsels der Druck in der Kupplung der eingelegten Gang stufe auch hier zunächst auf dem Fülldruck. Der Druck in der Kupplung der einzule genden Gangstufe ist hingegen zunächst wieder null. Zum Zeitpunkt Ϊ 7 wird der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe rampenförmig reduziert, so dass die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung zwischen der Kupplung der eingelegten Gangstufe und dem Fahrmotor 2 abnimmt. Gleichzeitig wird der Druck in der Kupp lung der einzulegenden Gangstufe sprungartig erhöht, wodurch entsprechend auch die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung zwischen der Kupplung der einzulegen den Gangstufe und dem Fahrmotor 2 zunimmt. Bis zum Zeitpunkt t 8 wird der Druck in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe konstant gehalten, dann wird er sprung artig teilweise wieder reduziert, um eine Füllkompensation zu bewirken. Der rampen förmige Druckabbau in der Kupplung der eingelegten Gang stufe wird fortgesetzt bis zum Zeitpunkt t 9 . Der Druck in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe wird wäh renddessen bis zum Zeitpunkt t 0 auf einem konstanten Niveau gehalten. Vom Zeit punkt tg bis zum Zeitpunkt t-m wird der rampenartige Druckabbau in der Kupplung der eingelegten Gangstufe fortgesetzt, jedoch nur verlangsamt. Zum Zeitpunkt t-io erfolgt einerseits eine weitere Verlangsamung des Druckabbaus in der Kupplung der einge legten Gangstufe und andererseits eine leichte Erhöhung mit anschließendem Kon stanthalten des Drucks in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe. Ab dem Zeit punkt t-m erfolgt auch die Drehzahlsynchronisation des Fahrmotors 2 in Form einer Drehzahlreduzierung. Beispielsgemäß wird auch in Fig. 4 wieder für die Drehzahl- Synchronisation das rechnerisches Modell des Fahrmotors 2 herangezogen, welches unter Berücksichtigung des Inertialmoments des Fahrmotors 2 ein zur Drehzahlsyn chronisation aufzubringendes Drehmoment bestimmt. Auch in diesem Fall wird bei spielsgemäß erkannt, dass alleine über Reibung nicht ausreichend Drehmoment zur Drehzahlsynchronisation aufgebracht werden kann. Die Drehzahlsynchronisation wird daher sowohl durch ein mittels Reibung zwischen dem Fahrmotor 2 und der Kupplung der einzulegenden Gangstufe aufgebrachtes Drehmoment bewirkt, als auch durch ein mittels Bestromung des Fahrmotors 2 aufgebrachtes Drehmoment bewirkt. Die Bestromung des Fahrmotors 2 erfolgt dabei in Rückwärtsrichtung, um die notwendige Drehzahlreduzierung zu beschleunigen. Zum Zeitpunkt tu, wird die Drehzahlsynchronisation abgeschlossen und es erfolgt ein rampenartiger Anstieg des Drucks in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe sowie gleichzeitig ein rampenartiger Abfall des Drucks in der Kupplung der eingelegten Gangstufe. Da der Druck in der Kupplung der einzulegenden Gang stufe nun den Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe übersteigt, übersteigt nun auch die Fähigkeit zur Dreh momentübertragung der Kupplung der einzulegenden Gangstufe die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung der Kupplung der eingelegten Gangstufe. Zum Zeitpunkt t 2 wird der Druck in der Kupplung der eingelegten Gangstufe schließlich auf null redu ziert und zum Zeitpunkt t^ wird der Druck Kupplung der eingelegten Gangstufe schlussendlich sprungartig auf den Fülldruck erhöht. Damit ist der Gangstufenwech sel abgeschlossen.

Fig. 5 zeigt beispielhaft und schematisch einen weiteren Gangstufenwechsel im Fahrantrieb 8 des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 gemäß dem erfindungsge mäßen Verfahren. Im Gegensatz zum in Fig. 4 gezeigten Gangstufenwechsel zeigt Fig. 5 jedoch einen Gangstufenwechsel von einer eingelegten, höheren Gangstufe in eine einzulegende, niedrigere Gangstufe im Zugbetrieb der Arbeitsmaschine. Der Druckverlauf in der Kupplung der einzulegenden Gangstufe 21 sowie der Druckver lauf in der Kupplung der eingelegten Gangstufe 20 sind dabei unverändert gegen über der Darstellung der Fig. 4. Lediglich der Drehzahlverlauf 23 des Fahrmotors 2 unterscheidet sich vom Drehzahlverlauf 23 der Fig. 4 dahingehend, dass in Fig. 5 eine Drehzahlsynchronisation in Form einer Drehzahlerhöhung durchgeführt wird. Beispielsgemäß wird auch in Fig. 5 für die Drehzahlsynchronisation das rechnen- sches Modell des Fahrmotors 2 herangezogen, welches unter Berücksichtigung des Inertialmoments des Fahrmotors 2 ein zur Drehzahlsynchronisation aufzubringendes Drehmoment bestimmt. Beispielsgemäß wird nach Maßgabe des Modells daher über eine Bestromung des Fahrmotors 2 in Vorwärtsrichtung ein zusätzliches Drehmo ment aufgebracht. Der Beginn der Drehzahlsynchronisation setzt dabei wieder zum Zeitpunkt t 10 ein. Entsprechend erhöht sich die Drehzahl des Fahrmotors 2 bis zum Abschluss der Drehzahlsynchronisation zum Zeitpunkt tu.

Bezuqszeichen

1 Antriebsstrang

2 elektrischer Fahrmotor

3 elektrischer Arbeitsmotor

4 Fahrgetriebe

4 Untersetzungsstufe

4 Lastschaltteil

5 Arbeitsgetriebe

5 Untersetzungsstufe

5 lastschaltbare Kupplung

6 Abtriebswelle

7 Nebenabtriebswelle

8 Fahrantrieb

9 Arbeitsantrieb

10 Verbindungskupplung

1 1 Steuereinheit

20 Druckverlauf in einer Kupplung einer eingelegten Gangstufe

21 Druckverlauf in einer Kupplung einer einzulegenden Gang stufe

23 Drehzahlverlauf ti, t 2, Ϊ3, tö, t 6 Zeitpunkt

ΐ7, ΐ8, ΐ 9, ΐ 10, ΐii Zeitpunkt