Elektrifizierung von Off-Highway-Maschinen beschleunigen

Die Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen rückt Software ins Zentrum: Sie ermöglicht in allen Betriebsphasen eine optimale Eeffiziente Leistungsbereitstellungz. Hersteller müssen nicht alles von Grund auf neu programmieren – das eLION Power and Motion Control Portfolio bietet alle nötigen Softwarefunktionen modular und vorvalidiert. 

Es hat sich gezeigt, dass es für Fahrzeughersteller wirtschaftlich nahezu unmöglich ist, die gesamte Software von Grund auf selbst neu zu entwickeln. Das gilt auch und gerade für die Hersteller mobiler Arbeitsmaschinen – für die Landwirtschaft, den Bau, kommunale Anwendungen und die Logistik.  

Hier unterstützt Bosch Rexroth mit seinem eLION Portfolio. Es umfasst alle notwendigen Hard- und Softwaremodule sowie -komponenten für hybride und vollelektrische Konzepte. „Auf der Softwareseite bietet das eLION Power & Motion Control Portfolio einen bedeutenden Hebel, um die Engineering-Kosten zu senken“, berichtet Dr. Steffen Mutschler, Leiter Vertrieb und Produktmanagement für die Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen bei Bosch Rexroth. Drei Softwaremodule bilden alle wichtigen Funktionen ab: die Anwendungssoftware Electric power control EPC, die Fahrantriebslösung EDA sowie die Pumpenantriebslösung Pump drive control PDC. 

Leistungsmanagement für alle Spannungsklassen 

Die Anwendungssoftware Electric power control EPC deckt das Leistungsmanagement des elektrischen Systems ab, angefangen vom Laden der Batterie über die bedarfsgerechte Aufteilung der Leistung auf die verschiedenen Verbraucher bis hin zur Kommunikation mit dem Batterie- und Thermomanagement. Sie integriert die aufeinander abgestimmten elektrischen eLION-Komponenten und ist funktional vollständig validiert. Die Software läuft auf dem Rexroth Steuergerät RC5-6/40, das die verschiedenen Verbraucher vernetzt, und verfügt über abgestimmte Kommunikationsschnittstellen zur Fahrantriebssteuerung EDA und zur Pump drive control PDC.   

Die Anwendungssoftware bietet zudem umfangreiche Funktionen für das Laden der Fahrzeugbatterie. Zusammen mit dem eLION Onboard-Charger EOBC1 unterstützt sie das AC- und DC-Laden nach CCS1 und CCS2-Standards.  

Funktionen für die elektrische Sicherheit 

Die elektrische Sicherheit gehört zu den großen Herausforderungen bei der Konzeption neuer, elektrifizierter Konzepte. Electric power control EPC überwacht den Hochvolt-Interlock-Kreis und integriert den Isolationswächter.  

Fahrantrieb: Sicherheitsfunktionen validiert und verifiziert 

Die Anwendungssoftware EDA übernimmt alle Fahrfunktionen eines elektrischen Antriebsstrangs. Die skalierbaren Funktionen sind sofort betriebsbereit. „Anwender müssen sich nicht umgewöhnen, denn das Look and Feel entspricht dem bekannter hydrostatischer Fahrantriebe“, erläutert Mutschler. Die Software unterstützt sowohl lastabhänge als auch lastunabhängige Fahrmodi. Das steigert die Leistung und Effizienz insbesondere von achsgetriebenen Fahrzeugen wie Radladern, Telehandlern, Gabelstaplern oder Dumpern.  

Die integrierte funktionale Sicherheit erfüllt die Normen ISO 13849, ISO 19014-4 sowie ISO 25119. Die Software ist so strukturiert, dass ein Safety Monitor die Sicherheitsfunktionen zuverlässig von anderen Funktionen trennt. Damit können Hersteller die vordefinierten Standardfunktionen individuell an ihre Konzepte anpassen. Durch die Trennung der Safety-Funktionen sinkt der Engineeringaufwand für das erneute Verifizieren und Validieren der funktionalen Sicherheit.  

Arbeitshydraulik: energieeffizient und leise 

Die Anwendungssoftware Pump drive control PDC steuert die elektrischen und hydraulischen Komponenten der Arbeitshydraulik. „Bei batteriebetriebenen mobilen Maschinen ist die Reduzierung des Energieverbrauchs entscheidend für längere Autonomiezeiten“, verdeutlicht Mutschler. 

Bosch Rexroth kombiniert intelligente Axialkolbenpumpen im offenen Kreislauf mit darauf abgestimmten Invertern und elektrischen Motoren. Diese Kombination schafft neue Freiheitsgrade bei der Regelbarkeit. Die Pumpenantriebssteuerung Pump drive control PDC verringert den Energieverbrauch, senkt die Geräuschemissionen und reduziert die thermische Belastung im Betrieb. Außerdem verbessert sie Maschinendynamik und Produktivität und kann auch ein Downsizing von elektrischen Komponenten ermöglichen. Bei Verwendung der elektronisch gesteuerten eOC Pumpe können die Pumpenvarianten über verschiedene Fahrzeugtypen hinweg erheblich reduziert werden. „Elektrifizierte Off-Highway-Maschinen gewinnen in allen Märkten an Bedeutung“, so Mutschler. „Durch die eLION Anwendungssoftware können Maschinenhersteller ihre Konzepte softwareseitig schnell umsetzen und mit geringem Aufwand kundenspezifisch anpassen.“  

Autor: Dr. Steffen Mutschler, Leiter Vertrieb und Produktmanagement für die Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen, Bosch Rexroth AG 

Bilder: Bosch Rexroth AG