ANTRIEBE UND
ANTRIEBE UND ANTRIEBSELEMENTE 03 Getriebesteuerung – die flexible Verbindung zu Dieselmotor, hydrostatischem Getriebe und Getriebeschaltung 04 Das Grundkonzept des Zwei-Motoren-Getriebes (2MT) drehzahl. Die Dieselmotordrehzahl dient als Steuerbefehl für die hydrostatische Pumpe und den Motor, wodurch diese in Betrieb gesetzt werden und die Maschine in der Folge beschleunigt. Beim BPC-System ist der Fahrer ausschließlich dafür zuständig, die Fahrgeschwindigkeit der Maschine über das Fahrpedal zu steuern und die Fahrtrichtung vorzugeben. Sowohl die Drehzahl des Dieselmotors als auch die kommandierte hydrostatische Übersetzung werden von der Software ermittelt. Die Steuerbefehle des Fahrers werden dabei zu jedem Zeitpunkt direkt umgesetzt. Dies erleichtert die Bedienung der Maschine für wenig erfahrene Fahrer, wodurch sich diese voll auf ihre jeweilige Aufgabe konzentrieren können. Performance ohne Überlastung des Dieselmotors Die Kernfunktion des BPC-Systems besteht aus zwei Hauptelementen – Fahrsteuerung (Drive Control) und Dieselmotorsteuerung (Engine Control) (Bild 01). Die Fahrtsteuerung stimmt den Fahrtbefehl des Fahrers mit der Leistungsfähigkeit der Maschine ab, wodurch die Geschwindigkeitsanfrage generiert wird. Das Ziel ist es, eine optimale Auslastung des Dieselmotors zu erreichen, ohne den Dieselmotor dem Risiko einer Überlast während des Beschleunigungsvorgangs oder einer Überdrehzahl während der Verzögerungsphase auszusetzen. Last- und Geschwindigkeitssteuerungen verändern den Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit, um im optimalen Betriebspunkt zwischen Fahrerbefehl und begrenzender Maschinenleistung zu fahren. Reagiert dynamisch auf Systemanforderungen Das zweite Element der BPC-Kernfunktion bildet die Dieselmotorsteuerung. Sie bestimmt die Drehzahlanfrage im Einklang mit den jeweiligen Lastbedingungen und den zusätzlichen Leistungsanforderungen des Fahrantriebs, der Arbeitsfunktionen oder anderer Systeme innerhalb der Maschine. Zunächst folgt der Sollwert der Dieselmotor-Drehzahl einer zuvor bestimmten Kurve, die vorgibt, bei welcher Drehzahl die Leistungsanforderung – als Kombination aus Drehzahl und Drehmoment – mit dem höchsten Wirkungsgrad erfüllt werden kann. Die zugrunde liegende Leistungsanforderung berechnet sich aus den Lastbedingungen des Fahrantriebs sowie zusätzlichen Leistungsanforderungen, beispielsweise aus dem Lüfterantrieb. Dieser Sollwert kann verändert werden, um den Anforderungen anderer Fahrzeugsysteme, wie z. B. der Arbeitsfunktion, gerecht zu werden. Die ursprüngliche Dieseldrehzahl wird an diese Anforderungen angepasst, während die hydrostatische Übersetzung durch die Fahrsteuerung kompensiert wird, um Veränderungen der Fahrgeschwindigkeit zu verhindern. Abgestimmt mit den Arbeitsfunktionen Im Allgemeinen gilt: Je mehr Sensorik in eine Maschine integriert wurde, desto mehr Informationen stehen zur Verfügung, um den Betrieb des Dieselmotors zu optimieren. Daher kann das BPC-System vorteilhaft mit der PLUS+1®-Lösung zur Steuerung der Arbeitsfunktion (Work Function Control, WFC) kombiniert werden. Die Steuerung der Arbeitsfunktion wird auf einfache Weise in das Leistungsmanagement des Fahrzeugs integriert. Die WFC-Lösung verfolgt ein ähnliches Ziel wie das BPC: die verfügbare Dieselmotorleistung und die tatsächlichen Leistungsanforderungen durch den Bediener anzugleichen. Im Zusammenspiel ermöglichen BPC und WFC eine erstklassige Maschinenleistung bei gleichzeitig niedrigerem Kraftstoffverbrauch. Das Ergebnis ist eine insgesamt optimale Produktivität. Flexible Schnittstelle Die Getriebesteuerung (Transmission Control) ist die flexible Schnittstelle zwischen BPC und dem hydrostatischen Getriebe (Bild 03). Sie generiert die Sollwerte für den Dieselmotor, die hydrostatische Pumpe sowie die beiden Motoren und die Kupplung des 2MT, um die kommandierte hydrostatische Übersetzung zu realisieren. 30 Mobile Maschinen 2/2015
ANTRIEBE UND ANTRIEBSELEMENTE Das 2MT-Prinzip Hydrostatische Getriebe mit einer Pumpe und nur einem Motor können lediglich eine begrenze Getriebespreizung realisieren. Gehen die Anforderungen einer Anwendung über diese Grenze hinaus, können Schaltgetriebe eingesetzt werden, die jedoch den Nachteil einer Zugkraftunterbrechung während des Schaltens besitzen. Das 2MT ermöglicht eine höhere Getriebespreizung mit dem Vorteil einer konti nuierlichen Zugkraft. Das Grundprinzip des 2MT (Bild 04) ist nicht neu und wird bereits seit Jahren im Markt appliziert. Die Innovation wird durch die Kombination des BPC-Steuerungskonzepts mit der 2MT-Getriebelösung in einer modular aufgebauten Software erreicht, Hydrostatisches CVT für verbesserte Produktivität und Bedienkomfort die für weitere Anwendungen flexibel einsetzbar ist. Das 2MT kombiniert eine H1-Axialkolbenpumpe mit zwei H1-Schrägachsen - motoren zu einem hydrostatischen Getriebe. Die Ausgangsleistung der beiden Motoren wird über das VGZ85-Zwei-Motoren-Ge- triebe von NAF zusammengeführt und an die Räder geleitet. Das Getriebe verfügt über eine Lastschaltfunktion, so dass ein kontinuierlich verstellbares Getriebe CVT für den gesamten Übersetzungsbereich der Maschine entsteht. Die beiden Motoren treiben in ein gemeinsames mechanisches Getriebe, haben jedoch eine deutlich unterschiedliche Übersetzung, so dass Motor M1 für die hohe Fahrgeschwindigkeit und Motor M2 für hohe Zugkraft verantwortlich ist. Motor M2 erreicht bei etwa 30 % der Fahrgeschwindigkeit die maximal zulässige Drehzahl und muss mittels einer Kupplung vom Getriebe getrennt werden. Zusätzlich wird der Motor hydrostatisch ausgeschaltet und reduziert seine Drehzahl ohne die Notwendigkeit einer Bremse bis zum Stillstand. Das Auskuppeln verringert die Verluste im System und maximiert sowohl die erreichbare Zugkraft der Maschine als auch die Ausnutzung der Drehzahlkapazität des Motors M2. Diese Konfiguration ermöglicht zwei Betriebsmodi des 2MT: n den Zweimotorenbetrieb für hohe Zugkraft und n den Einmotorbetrieb für hohe Fahrgeschwindigkeit. Die Tatsache, dass Motor M1 immer aktiv und in Betrieb ist, sorgt für einen nahtlosen Übergang zwischen den zwei Betriebsmodi, ohne jeglichen Verlust der Zugkraft. Das Ergebnis ist eine hydrostatische CVT-Funktion, die eine reibungslose Schaltung unter Last ermöglicht. Einsatzmöglichkeiten neben der Forstwirtschaft Die immerwährende Forderung nach höherer Fahrgeschwindigkeit, verbessertem Komfort und geringem Kraftstoffverbrauch wird mit dieser Entwicklung erfüllt – nicht nur bei Forstmaschinen, sondern auch bei Teleskopladern, Gabelstaplern und weiteren Anwendungen. Mit der Kombination von BPC und 2MT lassen sich neben einer starken Maschinenleistung auch noch Kraftstoffeinsparungen von bis zu 20 % erreichen. Bilder: Danfoss, Neumünster und Pialleport, Frankreich www.powersolutions.danfoss.com Zuverlässig durchs Gelände – Sensoren für mobile Maschinen Extrem robust, vielseitig einsetzbar, umfassend getestet 13.-17. April 2015 Halle 9, D76 Die richtige Sensorlösung für Ihre Anwendung: von induktiven Sensoren bis Safety-Drehgeber Ausfallsicherheit und Langlebigkeit garantiert durch extrem robuste Sensoren Hohe Störfestigkeit und e1-Zulassung vereinfachen Ihren Zulassungsprozess Sensorkomplettlösung mit kundenspezifischer Kabel- und Stecker-Konfektionierung www.pepperl-fuchs.de/mobile-equipment
