(57)【要約】【課題】作業機械のための制御装置であって、当該制御装置は、少なくとも主機能関与体と、少なくとも機能関与体とに接続可能である。【解決手段】機能関与体は、自身の機能を実行するために、それぞれの回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、主機能関与体に対する出力要求とを有する。さらに、機能関与体の出力要求に応える出力ポテンシャルは、回転数又は電圧に依存する。制御装置はさらに、管理装置を有し、この管理装置には、回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、出力要求と、特性曲線とが供給される。特性曲線は、回転数又は電圧に対する主機能関与体の出力ポテンシャルの依存性を描写する。管理装置は、自身に供給された情報に基づいて回転数範囲又は電圧範囲を決定する。【選択図】図２
2020068037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械のための制御装置であって、
当該制御装置は、少なくとも１つの機能関与体（６，８）に接続可能であり、前記少なくとも１つの機能関与体（６，８）は、機能を実行するために、少なくとも１つの回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、出力要求とを有し、
当該制御装置は、少なくとも１つの主機能関与体（４，２２）に接続可能であり、前記少なくとも１つの主機能関与体（４，２２）は、前記機能関与体（６，８）の前記出力要求のための出力ポテンシャルを有し、
前記出力ポテンシャルは、回転数又は電圧に依存する、
制御装置において、
当該制御装置は、管理装置（１２）を有し、
前記管理装置（１２）には、前記機能関与体（６，８）の前記回転数範囲要求又は前記電圧範囲要求と、前記機能関与体（６，８）の前記出力要求と、特性曲線とが供給されており、
前記特性曲線は、前記回転数又は前記電圧に対する前記出力ポテンシャルの依存性を描写し、
前記管理装置（１２）は、前記機能関与体（６，８）の前記回転数範囲要求又は前記電圧範囲要求と、前記機能関与体（６，８）の前記出力要求と、前記主機能関与体（４，２２）の前記出力ポテンシャルとに基づいて、回転数範囲又は電圧範囲を決定する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記主機能関与体（４，２２）は、
当該主機能関与体（４，２２）によって、前記回転数又は前記電圧が、決定された前記回転数範囲内又は前記電圧範囲内に調整される、
ように構成されている、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記機能関与体（６，８）及び前記主機能関与体（４，２２）は、それぞれ１つの制御モジュール（１０）を有する、
請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記機能関与体（６，８）の前記制御モジュール（１０）は、前記機能関与体（６，８）の前記回転数範囲要求又は前記電圧範囲要求と、前記機能関与体（６，８）の前記出力要求とを前記管理装置（１２）に通信する、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記特性曲線は、前記管理装置（１２）に記憶されており、及び／又は、
前記主機能関与体（４，２２）の前記制御モジュール（１０）は、前記特性曲線を前記管理装置（１２）に通信し、及び／又は、
前記特性曲線は、前記管理装置（１２）から無線接続を介して呼び出される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
当該制御装置は、少なくとも２つの機能関与体（６，８）に接続可能であり、
前記少なくとも２つの機能関与体（６，８）は、それぞれの機能を実行するために、少なくとも１つのそれぞれの回転数範囲要求又はそれぞれの電圧範囲要求と、それぞれの出力要求とを有する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
当該制御装置は、出力管理モジュール（１６）を有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記出力管理モジュール（１６）は、前記機能関与体（６，８）の前記それぞれの出力要求を検出し、前記それぞれの出力要求を合計して１つの総出力要求にし、当該総出力要求を前記管理装置（１２）に通信する、
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記出力管理モジュール（１６）は、前記機能関与体（６，８）の出力受容及び／又は出力放出を管理する、
請求項７又は８に記載の制御装置。
【請求項１０】
それぞれの前記機能関与体（６，８）の前記それぞれの回転数範囲要求又は前記それぞれの電圧範囲要求に、優先順位を付けることが可能である、
請求項６乃至９のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記機能関与体（６，８）の前記それぞれの回転数範囲要求又は前記それぞれの電圧範囲要求の優先順位付けは、前記管理装置（１２）に記憶されており、及び／又は、
前記優先順位付けは、調整可能である、
請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
当該制御装置は、
前記管理装置（１２）と、１つの前記機能関与体（６，８）の前記制御モジュール（１０）又は複数の前記機能関与体（６，８）の前記それぞれの制御モジュール（１０）との間に、及び／又は、前記管理装置（１２）と、前記主機能関与体（４，２２）の前記制御モジュール（１０）との間に、
及び／又は、
前記管理装置（１２）と、前記出力管理モジュール（１６）との間に、
及び／又は、
前記出力管理モジュール（１６）と、１つ又は複数の前記機能関与体（６，８）の１つ又は複数の前記制御モジュール（１０）との間に、及び／又は、前記出力管理モジュール（１６）と、前記主機能関与体（４，２２）の前記制御モジュール（１０）との間に、
標準化及び／又は規格化されたインタフェース（１４）を有する、
請求項３乃至１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記機能関与体（６，８）又はそれぞれの機能関与体（６，８）の前記回転数範囲要求又は前記電圧範囲要求は、回転数下限値又は電圧下限値と、回転数上限値又は電圧上限値とを有する、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の制御装置（１）によって、移動式の作業機械を制御するための方法であって、
前記機能関与体（６，８）が、回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、出力要求とを前記管理装置（１２）に通信するステップと、
前記管理装置（１２）によって、前記回転数範囲要求又は前記電圧範囲要求と、前記出力要求と、前記特性曲線とに基づいて回転数範囲を決定するステップと、
を有する方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の制御装置を備える作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、作業機械のための制御装置に関する。本発明はさらに、そのような制御装置によって制御するための方法と、このような制御装置を有する作業機械とに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
従来技術から、移動式の作業機械が公知である。移動式の作業機械は、例えば浚渫作業のような少なくとも１つの機能を実行することができる車両である。移動式の作業機械は、通常、機能を実行するために必要とされる出力を供給する少なくとも１つの出力生成器、例えばディーゼル機関を有する。機能を実行するためには、出力の他に、所定の回転数も必要となる場合がある。即ち、機能を実行するためには、出力と、所定の範囲内の回転数とが必要である。出力生成器は、出力を供給するために所定の回転数を必要とする場合がある。例えば、ディーゼル機関は、比較的高回転数の場合には、比較的低回転数の場合よりも多くの出力を供給することができる。従って、生成される出力と、要求される回転数との間で、衝突が発生する可能性がある。同様の問題は、例えば電気系統の場合にも存在し得る。なぜなら、電気系統の場合には、例えば電気コンポーネントが出力と、それに加えて所定の電圧とを要求する場合があるからである。しかしながら、電圧源によって供給される出力は、印加される電圧に依存し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明の開示
これに対して、本発明の課題は、作業機械の機能を実行することが可能となるように回転数又は電圧を制御する、装置技術的に簡単かつ低コストで効率的な、作業機械のための制御装置を提供することである。本発明の課題はさらに、そのような制御装置による方法と、制御装置を有する作業機械とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
制御装置に関する課題は、請求項１に記載の特徴によって解決され、方法に関する課題は、請求項１４に記載の特徴によって解決され、作業機械に関する課題は、請求項１５に記載の特徴によって解決される。
【０００５】
本発明のその他の有利な発展形態は、さらなる従属請求項の対象である。
【０００６】
本発明によれば、作業機械のための制御装置であって、当該制御装置は、少なくとも１つの機能関与体と、少なくとも１つの主機能関与体とに接続可能である、制御装置が提供される。例えば走行機能及び／又は作業機能のような機能を実行するための機械系統の場合には、機能関与体は、少なくとも１つの回転数範囲内の回転数を必要とする。即ち、機能関与体は、それぞれの機能を実行するために、少なくとも主機能関与体に対する少なくとも１つの回転数範囲要求を有し、なお、主機能関与体は、例えば動力発生器であり得る。さらに、機能関与体を、電気コンポーネントとすることも可能であり、この電気コンポーネントは、自身の機能を実行するために所定の電圧を必要とし、即ち、機能関与体は、電圧範囲要求を有する場合がある。この場合には、主機能関与体は、電圧源であり得る。さらに、機能関与体は、回転数範囲要求又は電圧範囲要求の他に、主機能関与体に対する出力要求も有する。例えば、走行機能は、作業機械を加速させるために所定の出力を必要とする。主機能関与体によって供給することができる出力、即ち、主機能関与体の出力ポテンシャルは、回転数又は電圧に依存する。電圧又は回転数に対する主機能関与体の出力ポテンシャルの依存性は、例えば特性曲線の形態で描写することが可能である。さらに、管理装置は、代替的又は追加的に、比較値及び／又は特性値を検出することができ、及び／又は、管理装置に、回転数又は電圧と出力ポテンシャルとの関係性も描写した特性曲線を供給することができる。制御装置はさらに、管理装置も有する。管理装置には、機能関与体の出力要求と、機能関与体の回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、さらには主機能関与体の特性曲線とが通信される。これらに基づいて、管理装置は、可能な限り全ての要求を満たすような回転数範囲又は電圧範囲を決定する。換言すれば、管理装置は、例えば、機能関与体が自身の機能を実行することが可能となるような、主機能関与体が機能関与体に十分な出力を供給するような、ひいては出力要求と、回転数範囲要求又は電圧範囲要求とが好適に叶えられ得るような、回転数範囲又は電圧範囲を決定する。
【０００７】
本発明の利点は、機能関与体が、出力と、回転数又は電圧とに関して可能な限り最適な条件で、自身の機能を実行することが可能となることである。さらに、主機能関与体の回転数又は電圧を、もっぱら出力需要のみに依存することなしに、直接的に制御することが可能である。回転数又は電圧が出力需要によって制御される場合には、例えば、機能関与体の出力受容の増加の結果として回転数又は電圧が一時的に落ち込み、これによって回転数又は電圧が、所望の回転数範囲内又は電圧範囲内に位置しなくなるということが起こり得る。これとは逆に、回転数又は電圧が出力制御される場合には、出力要求が増加すると、電圧又は回転数が増加し、これによって、機能関与体の出力範囲要求又は電圧範囲要求を上回ってしまうということも起こり得る。本制御装置によれば、出力と、印加される回転数又は印加される電圧との間の妥協点を発見することが可能となり、これによって機能を、可能な限り最適な回転数又は電圧と、十分な出力とによって実行することが可能となる。これによって機能を、より効率的に実行することが可能となり、従って、例えば処理時間と、ひいては所定のタスクのための処理コスト及び／又は作業コストとを削減することが可能となる。
【０００８】
１つの実施例においては、主機能関与体から機能関与体への出力伝達を、機械的に実施することができる。好ましくは、主機能関与体は、シャフトに接続されており、このシャフトは、特に主機能関与体によって駆動される。このシャフトに機能関与体を接続することもでき、機能関与体は、シャフトの回転によって駆動される。このシャフトを、例えば動力発生器のクランクシャフトとすることができ、機能関与体は、例えば、クラッチを介して及び／又は直接的に及び／又はトランスミッションを介して、クランクシャフトに接続されている。例えば、このシャフトに作業機械の動力取出軸を直接的に接続し、作業機械の走行駆動部を、クラッチを介してシャフトに接続することができる。即ち、本実施例の場合には、管理装置は、機能関与体の機能を実行することが可能である最適な回転数範囲を決定する。
【０００９】
さらなる実施例においては、主機能関与体を、電圧源とすることができる。換言すれば、電圧源は、電気コンポーネントであり得る機能関与体に、電気エネルギを供給することができる。本実施例の場合には、出力伝達は、好ましくは機械的にではなく、電気的に実施される。即ち、電圧源である主機能関与体が電気系統に供給する出力即ち電圧源の出力ポテンシャルは、主機能関与体に印加される電圧に依存し得る。管理装置によって、最適な電圧範囲を決定することができ、この最適な電圧範囲によって、電気コンポーネントは、可能な限り最適な電圧と、可能な限り最適な出力とを用いて主機能関与体によって駆動される。このことによって、系統の効率を向上させることが可能となる。
【００１０】
回転数範囲要求又は電圧範囲要求は、好ましくは、機能関与体の回転数下限値又は電圧下限値、及び／又は、機能関与体の最大回転数制限値又は最大電圧制限値を含む。回転数下限値又は電圧下限値は、機能関与体の機能を実行することが可能となるように最小限印加されなければならない回転数又は電圧であり得る。機械的な出力接続部の例においては、例えば、作業機械は、動力取出軸又は駆動軸を有することができ、これらの動力取出軸又は駆動軸に作業装置を接続することができる。動力取出軸を、特に動力発生器である主機能関与体のシャフトに直接的に接続することでき、従って、動力取出軸は、主機能関与体と同等の回転数を有し得る。即ち、作業機能を実行するために所定の下側の回転数が必要とされる場合には、この下側の回転数が、主機能関与体にも、特に動力発生器にも印加され得る。この値は、回転数下限値を表している。さらに、回転数下限値又は電圧下限値を、コンポーネント保護のために使用することができる。例えば、潤滑膜を形成するために所定の回転数が必要とされる場合がある。回転数上限値又は電圧上限値は、それぞれの機能関与体が過回転数又は過電圧によって損傷され得ないようにするために印加することが許容される上側の回転数又は電圧を表しており、即ち、回転数上限値又は電圧上限値は、特に、機能関与体のコンポーネント保護のために使用される。例えば内燃機関である主機能関与体と、それぞれの機能関与体との間にトランスミッションが設けられている場合には、回転数が、相応にして変換される。さらに、機能関与体によって所定の回転数値又は電圧値が要求される場合があり、即ち、回転数上限値と回転数下限値とを、又は、電圧上限値と電圧下限値とを、同一とすることができる。機能関与体によって固定の回転数値又は電圧値が要求される場合には、管理装置は、好ましくは回転数範囲又は電圧範囲を決定することはできず、その代わりにこの値を、調整することが可能となるように、例えば主機能関与体に転送することができる。
【００１１】
好ましくは、管理装置によって決定された回転数範囲又は電圧範囲は、例えば電気モータ及び／又は内燃機関又は電圧源である主機能関与体に通信され、これに応じて主機能関与体は、自身の出力回転数又は出力電圧をこの範囲内で自由に適合させることができる。換言すれば、主機能関与体は、回転数範囲内又は電圧範囲内に位置する回転数又は電圧を選択することができる。即ち、回転数又は電圧をこの範囲内で自由に選択することが可能であると共に、さらには、所定の回転数又は電圧における主機能関与体の消費量又は騒音放出のような他の要因に応じて適合させることも可能となる。従って、作業機械のトポロジ全体にわたる最適な回転数範囲又は電圧範囲を決定することにより、最適化を実施することが可能となる。
【００１２】
好ましくは、機能関与体及び主機能関与体は、それぞれ１つの制御モジュールを有する。それぞれ１つの制御モジュールによって、機能関与体と主機能関与体とを個別に制御することが可能となる。機能関与体と主機能関与体とにそれぞれの制御モジュールを割り当てることにより、機能関与体と主機能関与体とを、例えばそれぞれ異なる駆動部及び／又はそれぞれ異なるその他の機能を有する複数の異なる移動式の作業機械へと簡単に組み込むことが可能となる。なぜなら、中央の制御装置によって追加的なプログラミングを実施する必要がないからである。機能関与体及び主機能関与体の制御は、制御モジュールを介して可能である。さらに、それぞれの制御モジュールは、管理装置に接続可能であり、管理装置と情報を交換すること、例えば特性曲線又は特性マップを交換することができる。従って、これらの情報を、制御モジュールによって統合することもできる。
【００１３】
好ましくは、機能関与体の制御モジュールは、機能関与体の回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、機能関与体の出力要求とを管理装置に通信する。従って、回転数範囲要求又は電圧範囲要求を、個別にパラメータ化することなく使用することが可能である。
【００１４】
回転数又は電圧に対する主機能関与体の出力ポテンシャルの依存性を示す特性曲線を、管理装置に記憶することができる。これによって管理装置は、いつでも特性曲線にアクセスすることが可能となる。さらなる実施例においては、主機能関与体の制御モジュールは、特性曲線を管理装置に通信することができる。このことは、特性曲線が変化する場合があるので有利である。例えば、周囲温度は、特性曲線を変化させる可能性がある。これによって管理装置は、最適な回転数範囲又は電圧範囲を厳密かつ正確に計算するために、いつでも現在の特性曲線を利用することが可能となる。管理装置は、特性曲線を、代替的又は追加的に無線接続を介して、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ又はモバイル無線ネットワークを介して、サーバ及び／又はインターネットから呼び出すこともできる。
【００１５】
好ましくは、管理装置は、少なくとも２つの機能関与体に接続可能である。なぜなら、１つの主機能関与体によって複数の機能関与体が駆動されることが多いからである。これらの機能関与体は、それぞれのエネルギ範囲要求と、それぞれの出力要求とを有する。即ち、管理装置は、最適な回転数範囲要求又は電圧範囲要求を、少なくとも２つの機能関与体の回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、総出力要求即ちこれらの機能関与体の出力要求の合計と、主機能関与体の特性曲線とに応じて決定する。
【００１６】
制御装置は、好ましくは出力管理モジュールを有する。この出力管理モジュールは、好ましくは、１つ又は複数の機能関与体の制御モジュールと、主機能関与体とに接続されている。それぞれの機能関与体又は１つの機能関与体と、主機能関与体とのそれぞれの制御モジュールは、例えば出力要求又は特性曲線のようなデータを、出力管理モジュールと交換することができる。さらに、出力管理モジュールは、好ましくは管理装置に接続されている。
【００１７】
出力管理モジュールは、好ましくは、１つ又は複数の機能関与体の出力要求を管理することができる。１つ又は複数の機能関与体のそれぞれ異なる出力要求は、正と負の両方であり得る。即ち、機能関与体は、出力受容要求と出力放出要求の両方を、それぞれの制御モジュールを介して出力管理モジュールに通信することができる。機械系統の場合には、例えば走行駆動部が制動過程時に出力受容要求を通信する場合がある。出力管理モジュールは、この出力受容要求から、例えば、１つの合計された出力要求を決定すること、即ち、複数の機能関与体の全体的な出力要求を表している１つの総出力要求を決定することができる。次いで、この総出力要求を、例えば管理装置に通信することができる。従って、管理装置は、最適な回転数範囲又は最適な電圧範囲を、全ての機能関与体の総出力要求と、それぞれの機能関与体のそれぞれ異なる回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、主機能関与体の特性曲線とに基づいて決定することができる。
【００１８】
機能関与体の出力要求を、好ましくは、現在の出力要求及び／又は静的出力要求及び／又は静的出力備蓄及び／又は動的出力要求及び／又は動的出力備蓄に配分することができる。この場合、現在の出力要求は、現在の時点ｔにおける出力要求であり得る。静的出力要求及び／又は静的出力備蓄は、例えば、予測不可能な外部影響に備えて機能関与体のために追加的に確保され、備蓄として使用される最小出力を表している出力要求であり得る。動的出力要求は、機能関与体によって実行される機能に応じて確保されることができ、次の時間ステップにおいて要求され得ることが予測される出力要求を考慮するものである。従って、非活動中である、例えば内燃機関のような主機能関与体を、相応にして事前制御することができる。機械的な出力伝達の例においては、例えば、作業機械を加速させる走行駆動部は、出力管理モジュールを介して動的出力要求及び／又は動的出力備蓄を要求することができ、これらの動的出力要求及び／又は動的出力備蓄は、高出力が適時に必要であることを意味しており、即ち、総出力要求を増加させることができる。従って、出力を放出する主機能関与体、この場合には内燃機関は、高出力要求に対して準備することが可能であり、これによって、より迅速に出力を供給することが可能となり、即ち、より高い出力ポテンシャルを有することとなる。動的出力要求及び／又は動的出力備蓄及び／又は静的出力要求及び／又は静的出力備蓄は、移動式の作業機械を遅延なく操作することができるようにするために生成される出力備蓄である。動的出力要求及び／又は静的出力要求が生成されない場合は、例えば、主機能関与体が十分に迅速に出力を供給することができず、即ち、主機能関与体の出力ポテンシャルが一度に低くなり過ぎるということが起こり得る。このことを回避するために、出力管理モジュールは、総出力要求を管理装置に通信することができ、この総出力要求は、１つ又は複数の機能関与体の現在の出力要求と、静的出力備蓄及び／又は静的出力要求及び／又は動的出力備蓄及び／又は動的出力要求とを含む。代替的に、出力管理モジュールは、機能関与体の現在の総出力要求及び／又は総動的出力要求及び／又は総静的出力要求を、管理装置に通信することもできる。例えば、動的出力要求が増加すると、このことが回転数に影響を与える場合がある。例えば、管理装置によって規定された回転数範囲の制限値内で、回転数を増加させることができる。
【００１９】
さらなる実施例においては、制御装置は、１つ又は複数の機能関与体に出力を供給することができる少なくとも２つの主機能関与体に接続可能であり得る。機械的な出力伝達の例においては、これらの主機能関与体は、例えば電気モータ及び内燃機関であり得る。
【００２０】
同様にしてそれぞれの制御モジュールを有するこれらの主機能関与体を、各自のそれぞれの制御モジュールを介して出力管理モジュールにそれぞれ接続することができる。これらの主機能関与体は、例えば、各自の特性曲線を出力管理モジュールに通信することができ、出力管理モジュールは、ここから、全ての主機能関与体の総出力ポテンシャルを電圧又は回転数に依存して描写した１つの全体的な特性曲線を生成することができる。従って、管理装置は、最適な回転数範囲又は最適な電圧範囲を、複数の機能関与体の総出力要求又は１つの機能関与体の出力要求と、１つ又は複数の機能関与体の１つ又は複数の回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、複数の主機能関与体の全体的な特性曲線とに基づいて決定することができる。
【００２１】
好ましくは、それぞれの機能関与体のそれぞれの機能と、ひいては回転数範囲要求又は電圧範囲要求とに、優先順位を付けることが可能である。即ち、所定の期間、機能関与体のある１つの機能に、比較的高い優先順位を付けることができる。例えば、また他の時点には、また他の機能関与体の他の機能に、比較的高い優先順位を付けることができる。機械的な出力伝達の例においては、例えば、まず初めに、作業機械の走行に、即ち走行駆動に、比較的高い優先順位を付けることができ、即ち、最大回転数を印加することができる。作業機械が、例えば作業現場に到着している場合には、例えば掃除機能のような作業機能に、比較的高い優先順位を付けることができる。即ち、まず始めに、最適な回転数範囲を決定するために、例えば走行駆動の回転数範囲要求のみを考慮して、その後、両方の回転数範囲要求を考慮することができ、この際、掃除機能の回転数範囲要求には、いずれにせよ比較的高い優先順位が付けられていて、好ましくは回転数範囲要求が遵守される。走行駆動を、主機能関与体が比較的低回転数の状態で、即ち、動力発生器が比較的低回転数の状態で、実施することもできる。しかしながら、主機能関与体の最高回転数が印加されない場合には、走行駆動部の最高回転数を達成することができない。掃除機能は、主機能関与体が低回転数である場合にのみ実施することができる。なぜなら、例えば比較的高回転数の場合には、ブラシの損傷が発生するおそれがあるからである。機能関与体の機能及び／又は回転数範囲要求に優先順位を付けることにより、所定の時点において重要とされる機能を、より安全かつ迅速に実行することが可能となる。これによって、作業機械の効率が向上する。
【００２２】
それぞれの機能関与体のどの機能に比較的高い優先順位が付けられるかを、管理装置に記憶することができ、及び／又は、それぞれの機能関与体のそれぞれの機能の優先順位付けは、調整可能であり得る。好ましくは、少なくとも２つの機能関与体が、一度に機能を実行する場合に、即ち、一度にスイッチオンされる場合に、優先順位付けが考慮される。
【００２３】
即ち、それぞれの機能関与体の機能の又は回転数範囲要求若しくは電圧範囲要求の、決定された優先順位付けの順序を、管理装置に記憶することができる。例えば第１の機能関与体、例えば走行駆動部の機能に、比較的低い優先順位が付けられていることを、管理装置に記憶することができる。例えばこれとは対照的に、作動油圧装置に、及び／又は、機能としての動力取出軸の回転に、比較的高い優先順位を付けることができる。このことは、例えば運転者による外部からの積極的な介入が必要ないという利点を有する。これは、例えばコンポーネント保護のために使用することができる。優先順位付けが記憶されていない場合には、例えば、走行駆動機能が優先されているということを運転者が忘れてしまうということが起こり得るので、例えば、ブラシがけ機能の実行時に回転数が高速すぎる場合には、機能関与体としてのブラシコンポーネントが、床に接触した瞬間に破損する可能性がある。
【００２４】
それぞれの機能関与体のそれぞれの機能の優先順位付けの変更を、例えば運転者及び／又は機械操作者によって実施することができ、例えば、入力によって、特に、例えばスイッチを介した入力によって、又は、例えばタブレット及び／又は携帯電話のような他の入力装置を介した入力によって、実施することができる。このことは、特に柔軟性があり、運転者は、状況に応じて自分自身で優先順位付けを決定することができる。これによって例えば、作業プロセスを容易にすること及び／又は加速させることが可能となる。それぞれの機能関与体のそれぞれの機能の優先順位付けを変更又は設定するためのさらなる可能性は、それぞれの機能関与体の優先順位付けを、機能関与体によって記述することであり、即ち、それぞれの機能関与体と、それぞれの機能関与体の機能との優先順位付けを、それぞれの機能関与体自身が決定して、管理装置に送信することである。代替的又は追加的な可能性は、機能関与体の優先順位付けデータを、無線接続を介して、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ又はモバイル無線ネットワークを介して、管理装置に受信させることである。管理装置は、優先順位付けデータを、例えば、無線接続を介してサーバ又はインターネットから呼び出すことができる。
【００２５】
例えば、１つ又は複数の主機能関与体の出力ポテンシャルが、複数の機能関与体の総出力要求に応えることができないほど低いものとなるという結果をもたらすような回転数範囲内又は電圧範囲内に、回転数又は電圧が設定されていることが理由で、１つ又は複数の主機能関与体が、十分な出力を供給することができない場合にも、機能関与体の優先順位付けは、有用であろう。この場合には、例えば、比較的低い優先順位が付けられた機能関与体よりも、比較的高い優先順位が付けられた機能関与体が、より多くの出力を受容することができる。機能関与体の出力受容の配分及び／又は分布及び／又は制限を、例えば出力管理モジュールによって制御することができる。
【００２６】
さらなる実施例においては、管理装置は、好ましくは少なくとも１つの、特に標準化及び／又は規格化されたインタフェースを有する。インタフェースを介して、管理装置と、１つ又は複数の機能関与体及び／又は１つ又は複数の主機能関与体及び／又は出力管理モジュールとが、特に制御モジュールを介して通信することができ、例えば、規格化されたデータ、特に、規格化された回転数範囲要求、及び／又は、規格化された電圧範囲要求、及び／又は、出力要求、及び／又は、優先順位付けデータ、及び／又は、特性曲線を、交換することができる。インタフェースを介して、機能関与体を簡単に追加及び／又は交換することが可能である。例えば、これにより、ある１つの機能関与体を、他の機能を有する機能関与体によって簡単に交換することができ、標準化されたインタフェースによって、管理装置におけるデータのパラメータ化を省略することができ、即ち、１つ又は複数の機能関与体は、管理装置と通信し、この管理装置が、それぞれのエネルギデータ及び／又は優先順位付けデータを、例えば統一的にフォーマット化及び／又はパラメータ化する。好ましくは、出力管理モジュールは、１つ又は複数の主機能関与体と、１つ又は複数の機能関与体との通信のための規格化されたインタフェースも有する。
【００２７】
１つの主機能関与体が設けられている実施例においては、この主機能関与体の制御モジュールは、好ましくは、回転数又は電圧を、管理装置によって通信された回転数範囲又は電圧範囲内に設定するように構成され得る。制御モジュールは、回転数又は電圧を、追加的に消費量及び／又は騒音及び／又は排出量に関して最適化することができ、従って、例えば、制御装置が含まれる作業機械の運用コストを削減することができる。
【００２８】
単一の主機能関与体が設けられている場合には、この主機能関与体の制御モジュールはさらに、管理装置を含むことができる。これによって、例えばコンポーネントを削減することができる。
【００２９】
さらなる実施例においては、管理装置と、出力管理モジュールとを単一のユニットに統合して、１つの上位の出力−回転数管理装置にすること、又は、１つの上位の出力−電圧管理装置にすることができる。
【００３０】
主機能関与体、例えば動力発生器と、少なくとも１つの機能関与体、例えば走行駆動部又は作動油圧装置とに接続可能な制御装置によって、作業機械を制御するための方法を、以下に説明する。機能を実行するために、機能関与体は、回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、主機能関与体に対する出力要求とを有する。第１のステップにおいて、機能関与体は、自身の出力要求と、回転数範囲要求又は電圧範囲要求とを管理装置に通信する。任意選択的に、さらなるステップにおいて、主機能関与体の、印加される回転数又は印加される電圧に依存する出力ポテンシャルを描写した特性曲線を、管理装置に供給することができる。次いで、管理装置は、さらなる第３のステップにおいて、機能関与体の機能を、出力と回転数又は電圧とに鑑みて実行することが可能である最適な回転数範囲又は電圧範囲、即ち、回転数範囲又は電圧範囲を、回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、出力要求と、特性曲線とに基づいて決定する。
【００３１】
少なくとも２つの機能関与体が制御装置に接続されていて、かつ、制御装置が出力管理モジュールを有する場合には、本制御方法の第１のステップにおいて、それぞれの回転数範囲要求又は電圧範囲要求を、特にそれぞれの制御モジュールを介して管理装置に通信することができる。追加的に、優先順位付けデータをこれらの機能関与体から管理装置に通信することもできる。さらに、機能関与体は、出力要求及び／又は優先順位付けデータを、出力管理モジュールに通信することができる。さらなるステップにおいて、出力管理モジュールは、複数の機能関与体の１つの総出力要求を決定し、この総出力要求を管理装置に転送することができる。さらに、管理装置には、特に主機能関与体の制御モジュールによって、主機能関与体に印加される回転数又は電圧に対する出力ポテンシャルの依存性を描写した特性曲線が通信される。少なくとも２つの主機能関与体が制御装置に接続されている場合には、これらの少なくとも２つの主機能関与体が、それぞれ特性曲線を出力管理モジュールに通信し、この出力管理モジュールが１つの全体的な特性曲線を決定して、この全体的な特性曲線を管理装置に通信する。その後、管理装置は、自身に供給された情報に基づいて回転数範囲又は電圧範囲を決定する。
【００３２】
図面の簡単な説明
本発明の好ましい実施例は、概略図に基づいて以下に、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】１つの実施例による機械的な出力伝達の例における制御装置の構造を示す概略図である。
【図２】管理装置による最適な回転数の決定と、出力管理モジュールによる機能関与体への出力の配当又は制限及び合計とを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、制御装置１を示し、この制御装置１は、この例においてはシャフト２の回転数を制御するものである。シャフト２は、主機能関与体４によって駆動され、この主機能関与体４は、例えば動力発生器、特に内燃機関又は電気モータであり得る。シャフト２の回転によって、少なくとも１つの機能関与体６と、この例においてはさらなる機能関与体８とが駆動され、これらの機能関与体６，８は、例えば走行駆動部及び作動油圧装置であり得る。機能関与体６及び８は、それぞれの制御モジュール１０を有する。機能関与体６及び８は、それぞれの回転数範囲要求と、それぞれの出力要求とを有し、機能関与体６及び８は、制御モジュール１０を介して、特に標準化及び規格化されたインタフェース１４を介して、これらの要求を管理装置１２に通信する。換言すれば、機能関与体６及び８は、インタフェース１４を介して各自のそれぞれの回転数範囲要求及び出力要求を管理装置１２に通知する。主機能関与体４も、制御モジュール１０を有する。この制御モジュール１０は、回転数に対する主機能関与体４の出力ポテンシャルの依存性を描写した少なくとも１つの特性曲線を、インタフェース１４を介して管理装置１２に通信することができる。管理装置１２は、回転数範囲要求と、出力要求と、特性曲線とに基づいて最適な回転数範囲を決定し、この最適な回転数範囲を、例えば主機能関与体４の制御モジュール１０に通信することができ、制御モジュール１０は、シャフト２の回転数がこの回転数範囲内に位置するように、主機能関与体４を制御することができる。これに加えて、制御装置はさらに、出力管理モジュール１６を含むことができる。出力管理モジュール１６も、規格化されたインタフェース１７を有することができ、出力管理モジュール１６は、このインタフェース１７を介して機能関与体６及び８の制御モジュール１０に接続されている。出力管理モジュール１６は、例えば機能関与体６の出力要求と、機能関与体８の出力要求とを合計して１つの総出力要求とし、インタフェース１７を介してこの総出力要求を管理装置１２に通信することができる。出力管理モジュール１６を、インタフェース１７を介して主機能関与体４の制御モジュール１０に接続することもでき、出力管理モジュール１６は、この制御モジュール１０とデータを交換すること、例えば少なくとも１つの特性曲線を交換することができる。
【００３５】
図２には、図１の管理装置１２が、機能関与体の出力要求及び回転数範囲要求と、主機能関与体の出力ポテンシャルとに鑑みて、シャフト２（図１参照）の回転数をどのようにして決定及び制御するのかを説明するフローチャート１８が示されている。フローチャートにはさらに、出力管理モジュール１６（図１参照）も組み込まれている。管理装置１２によって回転数範囲又は回転数を決定することができるようにするために、まず始めに、出力管理モジュール１６によって、それぞれの出力要求と出力ポテンシャルとが検出され、統合される。
【００３６】
即ち、まず始めに、２つの機能関与体、例えば図１の機能関与体６及び８が、それぞれ１つの現在の出力要求ａＬＦを通信する。なお、この出力要求ａＬＦは、正と負の両方であり得る。次に、ステップ２０において、これらの現在の出力要求ａＬＦが加算されて１つの総出力要求ＧＬＦにされる。
【００３７】
それと同時に、主機能関与体、この実施例においては２つの主機能関与体、例えば図１の主機能関与体４と、例えば電気モータであるさらなる主機能関与体２２とが、現在の回転数におけるそれぞれの出力ポテンシャルを出力管理モジュール１６に通信し、この際には、両方の主機能関与体が、それぞれ１つの下側の値と、それぞれ１つの上側の値とを通信する。換言すれば、両方の主機能関与体４，２２が、出力放出ポテンシャル＋ＬＰと、出力受容ポテンシャル−ＬＰとを通信する。これらの出力ポテンシャル＋ＬＰ，−ＬＰは、回転数依存性を有しておらず、現在の回転数におけるその時々の出力ポテンシャル値である。ステップ２４において、主機能関与体４，２２が合わせてどれくらいの出力を受容及び放出することができるかの合計が形成される。即ち、総出力受容ポテンシャル−ＧＬＰと、総出力放出ポテンシャル＋ＧＬＰとが形成される。
【００３８】
ステップ２６において、総出力要求ＧＬＦが、総出力ポテンシャル＋ＧＬＰ，−ＧＬＰと比較され、出力が配分される。即ち、複数の異なる機能関与体６，８の出力受容が、その時点での総出力ポテンシャル＋ＧＬＰ，−ＧＬＰに応じて制限される。これに加えて、個々の機能関与体６，８の制限を、優先順位付けに依存させることも可能である。
【００３９】
これに加えて、主機能関与体４，２２は、回転数に依存する各自の出力ポテンシャルを、出力管理モジュール１６に通信する。換言すれば、主機能関与体４，２２は、それぞれの特性曲線を出力管理モジュール１６に送信し、この特性曲線は、主機能関与体４，２２のそれぞれの出力ポテンシャルの依存性を描写し、この場合には、それぞれの出力受容ポテンシャル及びそれぞれの出力放出ポテンシャルの依存性を描写する。即ち、主機能関与体４，２２は、回転数に対するそれぞれの主機能関与体４，２２の出力放出ポテンシャルの依存性を描写したそれぞれの特性曲線Ｋ＋ＬＰと、回転数に対するそれぞれの主機能関与体４，２２の出力受容ポテンシャルの依存性を描写したそれぞれの特性曲線Ｋ−ＬＰとを通信する。
【００４０】
ステップ２８において、それぞれの主機能関与体４，２２のこれらのそれぞれの特性曲線から２つの特性曲線Ｋ＋ＧＬＰ，Ｋ−ＧＬＰが形成され、この際、特性曲線Ｋ＋ＧＬＰは、主機能関与体４，２２を合わせた総出力放出ポテンシャルを回転数に依存して描写する。相応にして、特性曲線Ｋ−ＧＬＰは、主機能関与体４，２２の総出力受容ポテンシャルを描写する。
【００４１】
さらに、機能関与体６，８から、それぞれの静的出力要求ｓＬＦ及び動的出力要求ｄＬＦが出力管理モジュール１６に通信される。ステップ３０において、それぞれの静的出力要求ｓＬＦが、合計されて１つの総静的出力要求ＧｓＬＦにされ、又は、合算されて１つの最大静的出力要求ＭｓＬＦにされる。相応にして、ステップ３２において、それぞれの機能関与体６，８の動的出力要求ｄＬＦが、１つの総動的出力要求ＧｄＬＦ又は最大動的出力要求ＭｄＬＦへと計算される。
【００４２】
ステップ３４において、出力管理モジュール１６によって求められた総出力データが管理装置１２に供給される。第１のステップ３４においては、管理装置１２において、ここから、機能関与体６，８の総出力要求ＧＬＦと、主機能関与体４，２２の回転数にわたる総出力ポテンシャルを描写した特性曲線Ｋ＋ＧＬＰ，Ｋ−ＧＬＰと、総動的出力要求ＧｄＬＦ又は最大動的出力要求ＭｄＬＦと、総静的出力要求ＧｓＬＦ又は最大静的出力要求ＭｓＬＦとを考慮して、調整のとれた出力バランスが可能である回転数目標範囲ＤＳＢを決定することができる。換言すれば、ステップ３４において、機能関与体のそれぞれの出力要求ａＬＦ，ｓＬＦ，ｄＬＦが、主機能関与体４，２２の＋ＬＰ，−ＬＰによって充足され、又は、少なくとも可能な限り良好に充足されるような回転数目標範囲ＤＳＢが決定される。
【００４３】
ステップ３６において、機能関与体６，８は、各自のそれぞれの回転数範囲要求ＤＢＡを管理装置１２に通信する。例えば回転数入力装置３８を介して運転者が入力可能である回転数範囲要求ＤＢＡを、管理装置１２に通信することも可能である。ステップ３６において、管理装置１２は、これらの情報を使用して、好ましくは全ての出力要求ａＬＦ，ｓＬＦ，ｄＬＦと、全ての特性曲線Ｋ＋ＧＬＰ，Ｋ−ＧＬＰと、機能関与体の回転数範囲要求ＤＢＡとを考慮した、最適な回転数範囲ｏＤＢを決定することができる。
【００４４】
ステップ４０において、最適な回転数範囲ｏＤＢから、例えば主機能関与体の消費量特性マップのようなさらなる情報Ｉを考慮して、最適な回転数ｏＤを決定することができる。
【００４５】
作業機械のための制御装置であって、当該制御装置は、少なくとも主機能関与体と、少なくとも機能関与体とに接続可能である。機能関与体は、自身の機能を実行するために、それぞれの回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、主機能関与体に対する出力要求とを有する。さらに、機能関与体の出力要求に応える出力ポテンシャルは、回転数又は電圧に依存する。制御装置はさらに、管理装置を有し、この管理装置には、回転数範囲要求又は電圧範囲要求と、出力要求と、特性曲線とが供給される。特性曲線は、回転数又は電圧に対する主機能関与体の出力ポテンシャルの依存性を描写する。管理装置は、自身に供給された情報に基づいて回転数範囲又は電圧範囲を決定する。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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