BR112013014904B1 - método de calibragem de torque - Google Patents

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Lars Bráthe
Anders Eriksson
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Volvo Lastvagnar Ab
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Abstract

método de calibragem de torque a presente invenção se refere a um método para verificação de uma estimativa de torque de motor, compreendendo as etapas de: - estimativa do torque de motor fundamentado sobre a quantidade de combustível injetado para o motor, onde o torque de motor é obtido a partir de uma tabela de injeção de combustível; - estimativa de um primeiro valor de peso de veículo por um cálculo fundamentado sobre a aceleração do veículo e sobre o torque de motor estimado. em concordância com a presente invenção, o método adicionalmente compreende as etapas de - estimativa de um torque de freio auxiliar por utilização de uma tabela de freio auxiliar; - estimativa de um segundo valor de peso de veículo por um cálculo fundamentado sobre o torque de freio auxiliar estimado; - comparação do primeiro valor de peso de veículo com o segundo valor de peso de veículo. a vantagem da presente invenção é a de que é possível detectar se um valor de torque de motor efetivo se desvia a partir do valor de torque de motor original de um veículo sem mensuração do torque de motor com um sensor de torque separado.

Description

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MÉTODO DE CALIBRAGEM DE TORQUE CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO [001] A presente invenção se refere a um método para verificação de uma estimativa de torque de um motor. O método em concordância com a presente invenção é adaptado para motores possuindo um freio auxiliar. Por conseqüência, o método é bem adequado para a utilização em veículos pesados.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO [002] Em modernos veículos pesados, tais como caminhões, tratores, ônibus e outros veículos comerciais, diversos sistemas para estimativa e controle dos parâmetros de tração do motor e do veículo são conhecidos. Estes freqüentemente se referem para compensação dos parâmetros de tração do motor e dos parâmetros de frenagem para os sistemas de freio. Dependendo dos sensores disponíveis, alguns parâmetros podem ser mensurados diretamente pelos sensores, e outros parâmetros têm que ser estimados por utilização das mensurações disponíveis.
[003] Alguns veículos, por exemplo, aqueles equipados com suspensão a ar, possuem a capacidade para mensurar o peso da carga do veículo diretamente por utilização de sensores de pressão de suspensão a ar. O peso total do veículo pode, por conseqüência, facilmente ser obtido na medida em que o peso descarregado do veículo é conhecido. Outros veículos, por exemplo, tais como aqueles que possuem feixes de molas convencionais, são usualmente não proporcionados com sensores que podem mensurar o peso da carga diretamente. Ao
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2/15 invés disso, diferentes maneiras de obtenção do peso do veículo são conhecidas.
[004] Em um método, uma estimativa do peso de um veículo é calculada a partir de uma aceleração mensurada e de um torque de motor estimado ou mensurado. 0 torque de motor pode ser mensurado por um sensor de torque posicionado, por exemplo, sobre o eixo de entrada de caixa de marchas. Uma estimativa para o torque de motor pode ser fundamentada sobre a quantidade de combustível injetado para o motor. A quantidade de combustível injetado é entrada (input) em uma tabela de injeção de combustível que irá ser saída (output) de uma estimativa para o torque de motor em qualquer determinado tempo. Desta maneira, uma estimativa para o peso do veículo ou para a combinação de veículo pode ser proporcionada.
[005] De maneira a se ter capacidade de ajustar peso dependente de parâmetros de controle do veículo, é importante que o peso estimado do veículo seja tão preciso quanto possível. Se o peso estimado é mais baixo do que o peso efetivo, o veículo pode ser sobrecarregado quando uma carga adicional é carregada sobre o veículo. É também possível que os freios sejam aplicados com uma pressão de freio excessivamente baixa, o que pode conduzir para uma distância de frenagem mais longa. Se o peso estimado é mais alto do que o peso efetivo, o consumo de combustível pode ser mais alto do que necessário, e o veículo pode não ser operado tão economicamente quanto possível. Para um veículo que não é proporcionado com um sensor de torque de motor é, por conseqüência, importante que
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3/15 o torque de motor seja estimado apropriadamente.
[006] A patente norte americana número US 6.144.928 de screve um método para determinação do peso de um veículo, em particular, para um veículo comercial possuindo um veículo de reboque e um trailer/semitrailer. Pelo método, é possível determinar a relação de distribuição de massa entre a combinação de veículo completa e o veículo de reboque sozinho. Isto irá possibilitar para uma distribuição apropriada do torque de freio para freios de roda individuais, e entre o veículo de reboque e o trailer.
[007] A patente norte americana número US 6.633.006 de screve um método para determinação da massa de um veículo com pelo menos duas mensurações compensadas (contrabalançadas) em tempo dentro de um período de mensuração, onde uma mensuração é desempenhada durante uma fase livre de tração e a outra mensuração é desempenhada durante uma fase de tração. Uma mensuração é preferivelmente desempenhada dentro da fase livre de tração durante uma mudança de marcha e a outra durante uma fase de tração antes ou depois da mudança de marcha.
[008] 0 pedido de patente norte americano número US 2010/00049415 descreve um método para compensação de um valor de freio de veículo fundamentado sobre a massa do veículo.
[009] Neste e em outros métodos, o peso do veículo é estimado de diferentes maneiras. Existe, entretanto ainda espaço para aperfeiçoamentos.
APRESENTAÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO [0010] Um objetivo da presente invenção
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4/15 é, conseqüentemente, o de proporcionar um método para verificação de uma estimativa de torque de motor. Um objetivo adicional da presente invenção é o de proporcionar um método para detecção de parâmetros de controle de motor manipulados. Um objetivo adicional da presente invenção é o de proporcionar um método para detecção de uma modificação de motor não aprovada. Um outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar um método para de garantia de que o veículo pode ser tracionado seguramente depois que uma modificação não aprovada venha a ser detectada.
[0011] Em um método para verificação de uma estimativa de torque de motor, compreendendo as etapas de estimativa do torque de motor fundamentado sobre a quantidade de combustível injetado para o motor, onde o torque de motor é obtido a partir de uma tabela de injeção de combustível e estimativa de um primeiro valor de peso de veículo por um cálculo fundamentado sobre a aceleração do veículo e sobre o torque de motor estimado, o objetivo da presente invenção é conseguido em que um torque de freio auxiliar é estimado por utilização de uma tabela de freio auxiliar, um segundo valor de peso de veículo é estimado por um cálculo fundamentado sobre o torque de freio auxiliar estimado, e em que o primeiro valor de peso de veículo é comparado com o segundo valor de peso de veículo.
[0012] Por esta primeira concretização do método para verificação de uma estimativa de torque de motor em concordância com a presente invenção, é possível detectar se o torque de motor efetivo de
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5/15 um veiculo se desvia a partir do torque de motor original daquele veículo. Isto é feito sem utilização de um sensor de torque separado específico. A vantagem disto é a de que uma manipulação dos parâmetros de controle para o motor no sistema de controle de motor pode ser detectada. Tal manipulação pode conduzir para desgaste excessivo do motor, para sobrecarga do motor ou componentes de motor e/ou para temperaturas excessivas do motor ou componentes de motor. Adicionalmente, quando o torque de motor estimado é utilizado para calcular o peso do veículo, o peso calculado pode ser errôneo, o que por sua vez pode afetar os parâmetros dependentes de peso do veículo.
[0013] Em um desenvolvimento vantajoso do método da presente invenção, o freio auxiliar é um freio motor e a tabela de freio auxiliar utiliza a velocidade de motor como entrada. Desta maneira, o torque de motor pode ser obtido de uma maneira fácil e não existe nenhuma necessidade para um retardador ou os assemelhados.
[0014] Em um desenvolvimento vantajoso do método da presente invenção, uma mensagem é proporcionada que contém a diferença entre o primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo. Desta maneira, o resultado pode ser apresentado de uma maneira fácil. Uma tal mensagem pode ser determinada para o motorista do veículo ou pode ser enviada para uma estação de controle estacionária. A mensagem pode também ser armazenada em uma memória para utilização posterior.
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6/15 [0015] Em um desenvolvimento vantajoso da presente invenção, o primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo são armazenados em uma tabela dentro de intervalos de tempo pré-definidos. Desta maneira, é possível obter uma história de longa data para o veículo. Isto torna possível detectar se um veículo é tracionado com parâmetros de motor manipulados em alguns períodos e com os parâmetros de motor regulares (normais) quando manutenção é devida. É também possível detectar se um diferente combustível foi utilizado em alguns períodos de tempo.
BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO DA PRESENTE INVENÇÃO [0016] A presente invenção irá ser mais bem compreendida com referência para a descrição detalhada a seguir lida em conjunção com o Desenho da Figura acompanhante.
No Desenho da Figura acompanhante:
A Figura 1 mostra um fluxograma de um exemplo do método em concordância com a presente invenção.
O Desenho da Figura é somente uma representação esquemática/diagramática e a presente invenção não está limitada para a concretização nele representada.
MODOS PARA REALIZAÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO [0017] As concretizações da presente invenção com desenvolvimentos adicionais descritas a seguir são para serem consideradas unicamente como exemplos e não são de nenhuma maneira para limitar o escopo da proteção proporcionada pelas
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7/15 reivindicações de patente subseqüentemente.
[0018] No método aqui descrito, um caminhão irá ser utilizado como um exemplo de um veículo. Outros tipos de veículos pesados nos quais a solução da presente invenção pode ser utilizada são tratores com ou sem um trailer ou os ônibus. É também possível utilizar a presente invenção em veículos menores, tais como caminhonetes de distribuição e vans, na medida em que o motor é proporcionado com um freio motor de alguma espécie ou em que o veículo é equipado com um freio auxiliar. Um freio motor pode ser, por exemplo, um freio de exaustão ou um freio de compressão. Um freio auxiliar pode ser, por exemplo, um retardador hidráulico ou um freio auxiliar eletromagnético.
[0019] O propósito do método da presente invenção é o de verificar que uma estimativa de torque de motor desempenhada de uma maneira convencional é correta. Na medida em que a estimativa de peso sobre veículos que não são equipados com sensores de carga é dependente da estimativa de torque de motor, é importante que a estimativa de torque de motor seja correta de maneira a se ter capacidade para ajustar peso dependente de parâmetros do veículo para corretos valores. Existem diferentes razões para que a estimativa de torque de motor venha a se desviar a partir do torque de motor efetivo. Uma razão evidente é a de que os parâmetros dos eletrônicos de controle ou do hardware do motor são modificados de uma maneira não aprovada. Uma tal modificação pode, por exemplo, ser uma bomba de injeção substituída, um compressor de entrada (admissão)
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8/15 substituído ou parâmetros de controle de motor modificados, a assim chamada tunagem de chip (chip tuning). Uma modificação dos parâmetros de controle pode acontecer no computador de controle de motor ou pode ser uma unidade montada depois do computador de controle de motor. É também possível manipular um sensor ou mais sensores enviando sinais para o computador de controle de motor de maneira a modificar os parâmetros de controle. Se estas modificações são feitas por um instalador externo e se as modificações não são aprovadas pelo manufaturador do veículo, as modificações podem não ser detectadas pelo sistema de controle de veículo. 0 motor pode, por conseqüência, entregar um torque de motor mais alto do que o torque de motor nominal original em um determinado valor de referência de ajuste de injeção de combustível. Uma outra razão para que o torque de motor venha a diferir é a de que se um combustível não aprovado é utilizado.
[0020] Uma estimativa de torque de motor convencional é feita por leitura do valor de referência de ajuste para a injeção de combustível ou mensuração da quantidade de combustível injetado em uma determinada velocidade rotacional de motor. Este valor de referência ou valor mensurado é utilizado como entrada para uma tabela de injeção de combustível armazenada que determina um valor de torque de motor como saída. Este valor de torque de motor assume uma qualidade de combustível específica. Na medida em que o torque de motor não é mensurado diretamente, é importante que o comportamento de motor possa ser previsto por utilização do valor de referência de injeção de
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9/15 combustível.
[0021] O peso do veículo é calculado por utilização do valor de torque de motor estimado juntamente com uma aceleração mensurada para um determinado período de tempo. Uma equação simplificada para isto é força igual massa vezes aceleração (força = massa x aceleração). Nesta equação, parâmetros adicionais podem evidentemente ser incluídos para obter uma precisão mais alta, isto é, eficiência de linha de tração, resistência de encosta, resistência à rolagem, e/ou resistência ao vento. A utilização de tais parâmetros adicionais pode ser dependente dos sensores disponíveis para aquele parâmetro. A resistência de encosta pode, por exemplo, ser mensurada por um sensor de inclinação ou o perfil de estrada pode
ser obtido a partir de um sistema de mapa
fundamentado em GPS. 0 valor de peso de veículo
obtido pode ser utilizado para ajustar diferentes
parâmetros de veículo dependentes de peso, tais como parâmetros de frenagem, e podem também ser utilizados para deduzir a carga total sobre o veículo. Isto pode, por sua vez, ser utilizado para propósitos de carregamento de maneira a manter limitações de peso específicas.
[0022] Se o valor de torque de motor não é correto, o peso de veículo estimado irá também não ser correto. Se o motor é manipulado com o propósito de determinação de um torque de motor mais alto do que o torque de motor nominal, o peso de veículo estimado irá ser mais baixo do que o peso de veículo efetivo. Parâmetros dependentes de peso, tais como parâmetros de freio, podem, por
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10/15 conseqüência, ser afetados de maneira tal que a distância de frenagem pode ser mais longa do que necessário. Isto pode também induzir a erro de um motorista sobrecarregar o veículo. Uma desvantagem adicional de parâmetros de motor manipulados é a de que o motor pode ser tracionado mais duramente do que intencionado em uma determinada situação. Isto pode conduzir para um motor sobrecarregado, temperaturas excessivamente altas no motor e uma linha de tração sobrecarregada. Isto pode afetar a vida útil do veículo de uma maneira negativa com custos de manutenção mais altos para o proprietário e/ou custos de garantia mais altos para o manufaturador.
[0023] No método da presente invenção, uma estimativa de peso de veículo adicional fundamentada sobre uma estimativa de torque de freio auxiliar é, por conseqüência, desempenhada. O torque de freio de um freio auxiliar é simples para se determinar. Para um freio auxiliar montado no exterior do motor, o torque de freio pode ser obtido a partir da velocidade rotacional onde o freio é montado, por exemplo, pela velocidade rotacional do eixo de tração quando o freio é montado depois da caixa de marchas. Para um freio motor, o freio motor é principalmente dependente da velocidade de motor e pode, por conseqüência, ser facilmente obtido. O torque de freio efetivo do freio auxiliar é também dependente da pressão de freio requisitada. Um freio auxiliar, por exemplo, um retardador, pode possuir um número de níveis de freio fixados. Neste caso, cada nível de freio irá possuir uma tabela de torque de freio específica se
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11/15 referenciando para a velocidade rotacional. Se o torque de freio requisitado é variável, a tabela irá compreender uma função se referenciando para o torque de freio requisitado para a velocidade rotacional.
[0024] Por conseqüência, o torque de freio pode ser estimado de uma maneira confiável sem ser afetado por uma injeção de combustível manipulada. A velocidade de motor ou a velocidade rotacional do freio auxiliar juntamente com o nível de freio requisitado é entrada (input) para uma tabela de freio auxiliar armazenada que dá saída (output) para o torque de freio. O peso estimado é calculado a partir do torque de freio de uma maneira similar como o torque de motor estimado como descrito anteriormente, por utilização da desaceleração do veículo durante um período de tempo específico.
[0025] Quando de mensuração da aceleração do veículo, é importante que unicamente o freio auxiliar seja utilizado durante esta mensuração e não quaisquer freios de roda. Em diversas ocasiões, quando o veículo está trafegando em acostamento, isto pode ser conseguido sem afetação do desempenho do veículo e sem a atenção do motorista. Na prática, isto é feito de maneira tal que quando um torque de freio menor é requisitado pelo motorista, por exemplo, quando o motorista empurra (pressiona) ligeiramente sobre o pedal de freio e o sistema detecta que o torque de freio requerido pode ser entregue por utilização unicamente do freio auxiliar, uma estimativa é desempenhada ao mesmo tempo. Uma estimativa pode também ser desempenhada
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12/15 quando um controle de cruzeiro é utilizado pelo motorista para segurar uma velocidade de cruzeiro específica.
[0026] O valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de freio pode, então, ser comparado com o valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de motor. Se os dois valores de peso de veículo diferem um em relação para o outro por pelo menos um fator pré-definido, pode ser assumido que o motor está funcionando sob uma condição não aprovada. Isto pode, por exemplo, incluir parâmetros de controle manipulados para o motor, componentes de motor substituídos ou um combustível não aprovado. Especificamente, se o valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de freio é mais alto do que o valor de peso de veículo a partir da estimativa de torque de motor por um fator pré-definido, pode ser assumido que os parâmetros de controle de motor foram manipulados. O fator pré-definido utilizado é dependente de diferentes parâmetros ambientais e de veículo, mas deveria ser mais alto do que as tolerâncias tanto para a estimativa de torque de motor e quanto para a estimativa de torque de freio. Um fator se desviando por mais do que 3 % é plausível.
[0027] Na medida em que os valores de peso de veículo podem variar um pouco dependendo das condições ambientais, os valores de peso de veículo resultantes a partir da estimativa de torque de motor e do valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de
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13/15 freio podem ser armazenados em uma tabela. Estes valores podem ser utilizados para obter um valor de peso de veículo médio e podem também ser utilizados para obter uma tendência de longo prazo para os valores de peso de veículo e o desvio entre os valores de peso de veículo. Desta maneira, é possível observar desvios ao longo do tempo, que podem, por exemplo, mostrar quando um diferente combustível foi utilizado ou quando uma manipulação de parâmetro de motor foi desempenhada.
[0028] Se existe um desvio entre o valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de motor e o valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de freio, uma mensagem pode ser proporcionada pelo sistema de controle de veículo. A mensagem pode ser armazenada em uma memória e pode ser lida durante manutenção. Uma mensagem também pode ser determinada para o motorista, por exemplo, sobre um mostrador (display) ou por uma lâmpada dedicada ou os assemelhados. É também possível enviar a mensagem para uma estação de controle estacionária central, tanto no centro de manutenção ou quanto no manufaturador, de maneira tal que a mensagem pode ser armazenada no histórico para um veículo específico.
[0029] É adicionalmente possível que o sistema de controle de veículo reduza a força de saída do motor por um valor fundamentado sobre o valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de freio. Desta maneira, a tabela de injeção de combustível armazenada é adaptada para um valor de torque de motor calculado
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14/15 reverso (invertido) obtido a partir do valor de peso de veículo resultante a partir da estimativa de torque de freio. Isto irá possibilitar que o veículo venha a ser utilizado de uma maneira segura sem o risco de sobrecarga do motor. É também possível reduzir a força de saída do motor por uma maior quantidade, de maneira a assegurar que não irá existir nenhuma sobrecarga do motor ou do veículo até que a causa do problema venha a ser encontrada e corrigida. Uma tal solução pode ser a de reprogramar o sistema de controle de motor com o software apropriado.
[0030] A Figura 1 mostra um fluxograma de um exemplo do método em concordância com a presente invenção.
[0031] Na [etapa (10)], o torque de motor é estimado por utilização da quantidade de combustível injetado para o motor como entrada (input) para uma tabela de injeção de combustível e a partir daquela tabela, um valor de torque de motor é emitido.
[0032] Na [etapa (20)], um primeiro valor de peso de veículo é calculado fundamentado sobre a aceleração do veículo e sobre o valor de torque de motor estimado obtido na [etapa (10) ] .
[0033] Na [etapa (30)], o torque de freio motor é estimado por utilização da velocidade de motor como entrada (input) para uma tabela de torque de freio que determina um valor de torque de freio motor como saída (output).
[0034] Na [etapa (40)], um segundo valor de peso de veículo é calculado fundamentado sobre o torque de freio motor e sobre a desaceleração do
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15/15 veiculo .
[0035] Na [etapa (50)], o primeiro valor de peso de veículo é comparado com o segundo valor de peso de veículo.
[0036] Na [etapa (60)], uma mensagem é proporcionada se a diferença entre o primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo difere por mais do que um valor prédefinido. A mensagem pode ser armazenada em uma memória, pode ser determinada para o motorista ou pode ser enviada para uma estação de controle estacionária. Quando uma mensagem for proporcionada, o sistema pode continuar com uma nova estimativa, preferivelmente depois de um intervalo de tempo específico.
[0037] Se a diferença entre os dois valores de peso de veículo é abaixo do valor prédefinido, nenhuma mensagem é criada e o método pode continuar com uma nova estimativa, preferivelmente depois de um intervalo de tempo específico.
[0038] A presente invenção não é para ser considerada como sendo limitada para as concretizações descritas anteriormente, e aquelas pessoas especializadas no estado da técnica irão reconhecer que um número de variações e modificações adicionais é possível dentro do escopo das reivindicações de patente subseqüentes.

Claims (12)

1. Método para verificação de uma estimativa de torque de motor, compreendendo as etapas de:
estimar o torque do motor fundamentado sobre a quantidade de combustível injetado no motor, onde o torque do motor é obtido a partir de uma tabela de injeção de combustível;
estimar um primeiro valor de peso do veículo por um cálculo fundamentado sobre a aceleração do veículo e sobre o torque de motor estimado;
caracterizado pelo fato do método adicionalmente compreender as etapas de:
estimar um torque de freio auxiliar por utilização de uma tabela de freio auxiliar;
estimar um segundo valor de peso de veículo por um cálculo fundamentado sobre o torque de freio auxiliar estimado; e comparar o primeiro valor de peso de veículo com o segundo valor de peso de veículo.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o freio auxiliar é um freio motor e de que a tabela de freio auxiliar utiliza a velocidade de motor como entrada.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o freio auxiliar é um retardador externo e de que a tabela de freio auxiliar utiliza a velocidade rotacional do freio auxiliar como entrada.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do método adicionalmente compreender a etapa de prover uma mensagem contendo a diferença entre o
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2/3 primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do método adicionalmente compreender a etapa de prover uma mensagem se o primeiro valor de peso de veículo diferir a partir do segundo valor de peso de veículo por pelo menos um valor pré-definido.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do método adicionalmente compreender a etapa de prover uma mensagem quando o segundo valor de peso de veículo é maior do que o primeiro valor de peso de veículo por um valor pré-definido.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o valor pré-definido é maior do que 3%.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo são armazenados em uma tabela em intervalos de tempo pré-definidos.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo são armazenados em uma tabela em intervalos de tempo pré-definidos quando a diferença entre o primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo está acima de um valor prédefinido .
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 até 9, caracterizado pelo fato de que a mensagem é enviada para uma estação de
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3/3 controle estacionária.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 até 9, caracterizado pelo fato de que a mensagem é determinada para o motorista do veiculo por um sinal óptico e/ou de áudio.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do método adicionalmente compreender a etapa de diminuir a saida de força do motor se a diferença entre o primeiro valor de peso de veículo e o segundo valor de peso de veículo estiver acima de um valor pré-definido.
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