DE102018131629B4 - Vortrieb-steuersystem mit variabel aggressiver ansprache - Google Patents

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Abstract

Vortrieb-Steuersystem zur Bereitstellung unterschiedlicher Niveaus des Rucks als eine Funktion von Bedienereingaben und tatsächlich gemessenen Betriebsparametern in einer Maschine (10), wobei das System umfasst:eine Leistungsquelle (18);ein stufenlos variables Getriebe (CVT) (28), das mit einem Ausgang (26) der Leistungsquelle (18) gekoppelt ist;eine Vielzahl von Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen (92, 98);eine Vielzahl von Sensoren (82), die dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die auf Betriebsparameter der Maschine (10) hinweisen; undein Steuergerät (60), das zur Kommunikation mit der Leistungsquelle, dem CVT, den Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen und den Sensoren gekoppelt ist,wobei das Steuergerät umfasst:eine in einem Speicher gespeicherte Datenbank mit einer Vielzahl von Ruckwerten, die auf unterschiedliche Operationen der Maschine bezogen sind, ausgewählt aus zumindest einer der folgenden: Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp,einer Richtungswechsel-Schaltanforderung von einer Bedienperson, um aus Vorwärts, Rückwärts oder Neutral eines auszuwählen, sowie einem Satz von Betriebsbedingungen der Maschine, die auf einen Schaufellastabwurf-Modus hinweisen;ein Ruckauswahlmodul, das programmiert ist, um aus einem Ruckwert, einem Beschleunigungsgrenzwert und einem Verzögerungsgrenzwert auf Grundlage des aktuellen Betriebs der Maschine zumindest einen auszuwählen;eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Drehzahlbefehls, die programmiert ist, um den ausgewählten Ruckwert zweimal zu integrieren, um einen gewünschten Drehzahlbefehl zu erzeugen;eine Proportional-Integral-Ableitungs- oder PID-Steuervorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, laufend einen Steuerungsfehler zwischen dem gewünschten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine zu berechnen; undein Steuerbefehlsausgabemodul, das dazu ausgestaltet ist, einen Steuerbefehl, um eine Änderung in einem Ausgangsdrehmoment zu implementieren,an zumindest die Leistungsquelle und/oder das CVT auszugeben, um den Steuerungsfehler zu verringern.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Vortrieb-Steuersystem für eine Maschine und insbesondere ein Vortrieb-Steuersystem mit variabel aggressiver Ansprache.
  • Hintergrund
  • Maschinen, wie beispielsweise etwa gewerbliche Straßenfahrzeuge, geländegängige Transportlastwagen, Radlader, Motorgrader und andere Typen von schweren Maschinen werden für eine Reihe von Aufgaben eingesetzt. Diese Maschinen umfassen allgemein eine Leistungsquelle, die zum Beispiel einen Motor wie etwa einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, oder einen mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Motor umfassen kann, der die zur Ausführung dieser Aufgaben erforderliche Leistung liefert. Die von der Leistungsquelle produzierte Leistung kann durch ein Getriebe, wie beispielsweise etwa ein stufenlos variables Getriebe („CVT“), an ein oder mehrere Bodeneingriffselemente oder Traktionseinrichtungen übertragen werden, um die Maschine vorzutreiben.
  • Oft werden Maschinensteuersysteme verwendet, um den Betrieb der Leistungsquelle und des CVT zu koordinieren und zu regeln, um die Ansprache und Effizienz der Maschine zu verbessern. Zum Beispiel können, während die Maschine sich fortbewegt, die Leistungsquelle und das CVT einen Bereich von Drehzahlen und Drehmomenten aufweisen, bei welchen die Leistungsquelle und das CVT einen im Wesentlichen stabilen und effizienten Betrieb erfahren. Ein Betrieb außerhalb dieses Bereichs kann den Kraftstoffverbrauch erhöhen und/oder die Ansprache verschlechtern.
  • Steuerungsschemata für die Maschinengeschwindigkeit können das Ablesen eines Verschiebungswegs eines Drehzahlpedals einsetzen, um einen Ruckbefehl zu erzeugen. Ruck ist definiert als die zweite Ableitung der Geschwindigkeit und die erste Ableitung der Beschleunigung (oder Änderungsrate der Beschleunigung). Ein hoher Ruckwert führt zu einem aggressiven Maschinenbetrieb, könnte jedoch dazu führen, dass die Bedienperson aufgrund der raschen Bewegung der Maschine durch Erzeugen einer unerwünschten Modulation des Drehzahlpedals die Kontrolle verliert. Andererseits verschafft ein niedriger Ruckwert der Bedienperson Zeit, um auf eine unerwünschte Modulation des Drehzahlpedals zu reagieren. Dies kann jedoch zu einem relativ schwerfälligen Betrieb führen. Die Anwendung von Ruck hat einen linearen Anstieg, so dass das Ruckausmaß über den vollen Pedalbewegungsbereich konstant ist. Ein konstanter Ruckwert ist ein Kompromiss, der versucht, entweder einen insgesamt schwerfälligen Betrieb oder eine zu starke unerwünschte Drehzahlpedalmodulation zu verhindern. Leider führt dies dazu, dass ein zu großer Ruck vorhanden ist, wenn die Bedienperson eine bessere Steuerbarkeit wünscht, und nicht genügend Ruck vorhanden ist, wenn die Bedienperson eine direkte Ansprache der Maschine wünscht.
  • Ein Verfahren zur Steuerung einer Leistungsquelle und eines CVT ist in dem US-Patent Nr. US 7 192 374 B2 (dem '374-Patent) offenbart, das am 20. März 2007 an Kuras et al. erteilt wurde. Das Patent 374 offenbart ein Motorunterdrehzahl-Steuerungssystem, das das Übersetzungsverhältnis so einstellt, dass der Motor bei einem optimalen Drehzahlzustand läuft (d.h. in einem Drehzahlbereich, in dem der Motor am effizientesten arbeitet). Das Steuersystem des '374-Patents offenbart eine Eingabe durch eine Bedienperson, die ein Eingangssignal an ein Steuergerät liefert. Die Eingabe durch die Bedienperson könnte zum Beispiel ein Beschleunigungspedal sein, das eine Bedienperson herunterdrücken kann, um eine Erhöhung der Maschinenausgangsdrehzahl anzufordern. Das Eingangssignal kann eine angeforderte Drehzahl darstellen, die das Steuergerät dann in einen Motordrehzahlbefehl umwandelt (wobei der Motor eine Komponente eines hydraulischen CVT ist, das durch einen Antriebsmotor angetrieben wird). Das Steuersystem des '374-Patents verhindert, dass der Motordrehzahlbefehl einen oberen Drehzahlgrenzwert überschreitet und unter einen unteren Drehzahlgrenzwert absinkt. Diese Grenzwerte sind so berechnet, dass, solange der Motordrehzahlbefehl innerhalb der oberen und unteren Drehzahlgrenzwerte bleibt, der Motordrehmomentbefehl innerhalb der Drehmomentkapazität des Motors bleibt. Der Motordrehmomentgrenzwert bei einer konkreten Motordrehzahl kann aus den Drehmoment-Drehzahl-Kurven für den Motor bestimmt werden. Das Motorunterdrehzahl-Steuerungsalgorithmus (implementiert durch das Steuergerät) verringert den Motordrehzahlbefehl auch, wenn der Antriebsmotor zu wenig dreht (z. B. wenn die Motordrehzahl unter einen Schwellenwert fällt). Das Verfahren des '374-Patents ermöglicht dem CVT somit, rasch auf Veränderungen in dem Motordrehzahlbefehl anzusprechen, während Schäden an Motor und Getriebe verhindert werden.
  • Obwohl die Maschine des '374-Patents helfen kann, dass der Motor ansprechbar bleibt, während potenzielle Schäden an Motor und Getriebe verhindert werden, kann sie doch nicht in der Lage sein, unter allen Bedingungen die von einer Bedienperson gewünschte Ansprechbarkeit zu bieten. Indem es nur die Motordrehzahl steuert, kann das Steuersystem des '374-Patents zulassen, dass der Motor mit einer ineffizienten und/oder nicht ansprechbaren Motordrehzahl läuft (d. h., entweder zu hoch oder zu niedrig), oder kann unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer unerwünscht aggressiven Ansprache führen.
  • US 7 192 374 B2 beschreibt ein Motordrehzahl-Steuerungssystem, welches das Übersetzungsverhältnis eines kontinuierlich variablen Getriebes so einstellt, dass der Motor bei einer optimalen Drehzahl läuft. Das Steuersystem aus US 7 192 374 B2 offenbart eine Eingabe durch eine Bedienperson, um eine Erhöhung der Maschinenausgangsdrehzahl anzufordern und verhindert, dass der Motordrehzahlbefehl einen oberen Drehzahlgrenzwert überschreitet und unter einen unteren Drehzahlgrenzwert absinkt. Diese Grenzwerte sind so berechnet, dass, solange der Motordrehzahlbefehl innerhalb der oberen und unteren Drehzahlgrenzwerte bleibt, der Motordrehmomentbefehl innerhalb der Drehmomentkapazität des Motors bleibt.
  • DE 100 17 076 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für ein kontinuierlich variables Getriebe, welche einen Getriebedrehzahlsensor aufweist, der Ist-Geschwindigkeitssignale ansprechend auf das Abmessen einer Drehzahl einer Ausgangswelle des kontinuierlich variablen Getriebes erzeugt. Die Steuervorrichtung weist weiter eine erste Eingabevorrichtung auf, die in einer von einer Vielzahl von Positionen positionierbar ist und ein Soll-Geschwindigkeitssignal (d.h. einen Drehzahlbefehl) entsprechend einer der Vielzahl von Positionen erzeugt. Die Steuervorrichtung weist noch weiterhin eine Steuervorrichtung auf, die betreibbar ist, um die Soll- Geschwindigkeitssignale (d.h. Soll-drehzahlen) zu empfangen, die Ist-Geschwindigkeitssignale zu empfangen, zu bestimmten, wann schnelle Veränderungen der Soll-Geschwindigkeit von einem Bediener angefordert werden, und eine angewiesene Beschleunigung und eine angewiesene Geschwindigkeit, basierend auf einem Sprungwert, zu erzeugen, der eine vorbestimmte Sprunggrenze ansprechend auf die schnellen Veränderungen der Soll-Geschwindigkeit überschreitet.
  • US 9 340 208 B1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung der Beschleunigung einer Arbeitsmaschine in Abhängigkeit eines Drehzahlfehlers, einer gewünschten Geschwindigkeit (d.h. Drehzahl) und einer aktuellen Geschwindigkeit und der aktuellen Last des Motors. Dabei wird mithilfe eines PID-Steuervorrichtung ein Beschleunigungsgrenzwert berechnet und der Motor / das Getriebe mit einem finalen Beschleunigungsbefehl betrieben, welcher dem kleineren der beiden Werte des ursprünglichen und des berechneten Beschleunigungsgrenzwertes entspricht.
  • Das offenbarte Vortrieb-Steuersystem zielt darauf ab, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
  • Zusammenfassung der Offenbarung
  • Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Vortrieb-Steuersystem zur Bereitstellung unterschiedlicher Ruckniveaus als eine Funktion von Bedienereingaben und tatsächlich gemessenen Betriebsparametern in einer Maschine. Das Vortrieb-Steuersystem kann umfassen: eine Leistungsquelle, ein stufenlos variables Getriebe (CVT), das mit einem Ausgang der Leistungsquelle gekoppelt ist, eine Vielzahl von Eingabe-/AusgabeEinrichtungen, eine Vielzahl von Sensoren, die dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die auf Betriebsparameter der Maschine hinweisen; und ein Steuergerät, das zur Kommunikation mit der Leistungsquelle, dem CVT, den Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen und den Sensoren gekoppelt ist. Das Steuergerät kann eine in einem Speicher gespeicherte Datenbank umfassen, mit einer Vielzahl von Ruckwerten, die auf unterschiedliche Operationen der Maschine bezogen sind, ausgewählt aus zumindest einer der folgenden: Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp, eine Richtungswechsel-Schaltanforderung von einer Bedienperson, um aus Vorwärts, Rückwärts oder Neutral eines auszuwählen, sowie einen Satz von Betriebsbedingungen der Maschine, die auf einen Schaufellastabwurf-Modus hinweisen. Ein Ruckauswahlmodul kann programmiert sein, um aus Ruckwert, Beschleunigungsgrenzwert und Verzögerungsgrenzwert auf Grundlage des aktuellen Betriebs der Maschine zumindest einen auszuwählen. Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Drehzahlbefehls kann programmiert sein, um einen ausgewählten Ruckwert zweimal zu integrieren, um einen gewünschten Drehzahlbefehl zu erzeugen. Eine Proportional-Integral-Ableitungs- oder PID-Steuervorrichtung kann dazu ausgestaltet sein, laufend einen Steuerungsfehler zwischen dem gewünschten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine zu berechnen. Ein Steuerbefehlsausgabemodul kann dazu ausgestaltet sein, einen Steuerbefehl, um eine Änderung in einem Ausgangsdrehmoment zu implementieren, an zumindest die Leistungsquelle und/oder das CVT auszugeben, um den Steuerungsfehler zu verringern.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Maschinensteuerung. Das Verfahren zur Maschinensteuerung kann umfassen: Auswählen eines Ruckwerts aus einer in einem Speicher gespeicherte Datenbank mit einer Vielzahl von Ruckwerten, die auf unterschiedliche Operationen der Maschine bezogen sind, umfassend zumindest eine der folgenden: Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp, eine Richtungswechsel-Schaltanforderung von einer Bedienperson, um aus Vorwärts, Rückwärts oder Neutral eines auszuwählen, sowie einen Satz von Betriebsbedingungen der Maschine, die auf einen Schaufellastabwurf-Modus hinweisen. Das Verfahren kann umfassen: zweimaliges Integrieren des ausgewählten Ruckwerts, um einen gewünschten glatten Drehzahlbefehl für die Maschine zu erzeugen. Das Verfahren kann ferner umfassen: laufendes Berechnen eines Steuerungsfehlers zwischen dem gewünschten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine. Das Verfahren kann noch weiter umfassen: Ausgeben eines Steuerbefehls zum Implementieren einer Änderung in einem Ausgangsdrehmoment an zumindest eine Leistungsquelle und/oder ein kontinuierlich variables Getriebe in einem Antriebsstrang der Maschine.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Erdbewegungsmaschine. Das Maschine kann eine Leistungsquelle, eine Traktionsvorrichtung, ein CVT, das wirkmäßig mit einem Ausgang der Leistungsquelle gekoppelt ist, um den Ausgang der Leistungsquelle auf die Traktionsvorrichtung zu übertragen, und ein Vortrieb-Steuersystem zur Bereitstellung unterschiedlicher Ruckniveaus als eine Funktion von Bedienereingaben und tatsächlich gemessenen Betriebsparametern der Maschine umfassen. Das Vortrieb-Steuersystem kann eine Vielzahl von Eingabe-/AusgabeEinrichtungen, eine Vielzahl von Sensoren, die dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die auf Betriebsparameter der Maschine hinweisen, und ein Steuergerät umfassen, das zur Kommunikation mit den Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen und den Sensoren gekoppelt ist. Das Steuergerät kann eine in einem Speicher gespeicherte Datenbank umfassen, mit einer Vielzahl von Ruckwerten, die auf unterschiedliche Operationen der Maschine bezogen sind, ausgewählt aus zumindest einer der folgenden: Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp, eine Richtungswechsel-Schaltanforderung von einer Bedienperson, um aus Vorwärts, Rückwärts oder Neutral eines auszuwählen, sowie einen Satz von Betriebsbedingungen der Maschine, die auf einen Arbeitsaufsatzlastabwurf-Modus hinweisen. Ein Ruckauswahlmodul kann programmiert sein, um aus Ruckwert, Beschleunigungsgrenzwert und Verzögerungsgrenzwert auf Grundlage des aktuellen Betriebs der Maschine zumindest einen auszuwählen. Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Drehzahlbefehls kann programmiert sein, um einen ausgewählten Ruckwert zweimal zu integrieren, um einen gewünschten Drehzahlbefehl zu erzeugen. Eine Steuervorrichtung kann dazu ausgestaltet sein, laufend einen Steuerungsfehler zwischen dem gewünschten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine zu berechnen. Ein Steuerbefehlsausgabemodul kann dazu ausgestaltet sein, einen Steuerbefehl, um eine Änderung in einem Ausgangsdrehmoment zu implementieren, an zumindest die Leistungsquelle und/oder das CVT auszugeben, um den Steuerungsfehler zu verringern.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine diagrammartige Darstellung einer beispielhaften offenbarten Maschine;
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das verwendet wird, um Ruckwerte zu bestimmen, die Ruckwerte zu integrieren, um die befohlene Beschleunigung und Geschwindigkeit zu ermitteln, und Steuerbefehle auszugeben, um die Ausgabe des Antriebsstrangs einzustellen;
    • 3 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften offenbarten Vortriebs-Steuersystem zur Implementierung des in 2 veranschaulichten Verfahrens; und
    • 4 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Client-/Server-Computersystems, welches das beispielhafte Vortrieb-Steuersystem von 3 umfassen kann.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 veranschaulicht eine beispielhafte mobile Maschine 10 mit einer Ausführungsform eines Vortrieb-Steuersystems 12 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Zusätzlich zu dem Vortrieb-Steuersystem 12 kann die mobile Maschine 10 verschiedene weitere Systeme aufweisen, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein Lenksystem 14 und einen Arbeitsaufsatz 16.
  • Das Vortrieb-Steuersystem 12 kann eine Leistungsquelle 18, Traktionseinrichtungen 20, einen Antriebsstrang 22 und Vortriebssystem-Steuerungen 24 umfassen. Die Leistungsquelle 18 kann ein beliebiger Typ Komponente sein, der betätigbar ist, um Leistung zum Vortrieb der mobilen Maschine 10 bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Leistungsquelle 18 ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein mit gasförmigem Kraftstoff betriebener Motor oder ein Turbinenmotor sein. Die Leistungsquelle 18 kann ein drehendes Ausgangselement 26 umfassen, um eine mechanische Drehleistung zu liefern. Die Leistungsquelle 18 kann auch Leistungsquellen-Steuerungen 44 umfassen. Die Leistungsquellen-Steuerungen 44 können beliebige Komponenten umfassen, die dazu dienen, einen oder mehrere Aspekte des Betriebs der Leistungsquelle 18 zu steuern. In einigen Ausführungsformen können die Leistungsquellen-Steuerungen 44 ein Leistungsquellen-Steuergerät 46 umfassen, das mit verschiedenen Sensoren und/oder Stellgliedern (nicht dargestellt) zur Überwachung und Steuerung der Leistungsquelle 18 wirkverbunden ist. Das Leistungsquellen-Steuergerät 46 kann einen oder mehrere Prozessoren (nicht dargestellt) und eine oder mehrere Speichereinrichtungen (nicht dargestellt) umfassen.
  • Die Traktionseinrichtungen 20 können einen beliebigen Typ von Komponenten umfassen, die dazu dienen, die mobile Maschine 10 vorzutreiben, indem sie Leistung von einem oder mehreren anderen Komponenten des Vortrieb-Steuersystems 12 empfangen und diese Leistung auf die Umgebung der mobilen Maschine 10 anwenden. Wie in 1 dargestellt können die Traktionseinrichtungen 20 Räder umfassen. Die Traktionseinrichtungen 20 können auch verschiedene andere Typen von Einrichtungen zusätzlich zu oder anstelle von Rädern umfassen, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Raupenketten und/oder Propeller.
  • Der Antriebsstrang 22 kann beliebige Komponenten umfassen, die dazu dienen, Leistung von der Leistungsquelle 18 an die Traktionseinrichtungen 20 zu übertragen, um die mobile Maschine 10 vorzutreiben. Zum Beispiel kann der Antriebsstrang 22 ein stufenlos variables Getriebe (CVT) 28, eine Antriebswelle 30, eine Differentialeinheit 32 und Achswellen 34 umfassen, die zwischen der Leistungsquelle 18 und den Traktionseinrichtungen 20 verbunden sind. Das stufenlos variable Getriebe 28 kann ein drehendes Eingangselement 36 und ein drehendes Ausgangselement 38 umfassen. Das drehende Eingangselement 36 kann direkt oder indirekt mit dem drehenden Ausgangselement 26 der Leistungsquelle 18 verbunden sein. Die Antriebswelle 30, die Differentialeinheit 32 und die Achswellen 34 können das drehende Ausgangselement 38 mit den Traktionseinrichtungen 20 verbinden.
  • Das stufenlos variable Getriebe 28 kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, die das Übertragen von Leistung zwischen dem drehenden Eingangselement 36 und dem drehenden Ausgangselement 38 erlaubt, während sie das Verhältnis der Drehzahl des drehenden Eingangselements 36 mit der Drehzahl des drehenden Ausgangselements 38 über einen durchgehenden Bereich variiert. In einigen Ausführungsformen kann das stufenlos variable Getriebe 28 einen elektrischen Leistungsübertragungspfad aufweisen, der zwischen dem drehenden Eingangselement 36 und dem drehenden Ausgangselement 38 verbunden ist. Der elektrische Leistungsübertragungspfad kann einen Generator und einen Elektromotor umfassen. In anderen Ausführungsformen kann das stufenlos variable Getriebe 28 einen mechanischen Leistungsübertragungspfad 40 und einen hydraulischen Leistungsübertragungspfad 42 umfassen, die parallel zwischen dem drehenden Eingangselement 36 und dem drehenden Ausgangselement 38 verbunden sind. Der mechanische Leistungsübertragungspfad 40 kann einen Planetenradsatz 48 umfassen, der zwischen dem drehenden Eingangselement 36 und dem drehenden Ausgangselement 38 verbunden ist. Das drehende Eingangselement 36 kann zum Beispiel direkt oder indirekt mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes 48 verbunden sein, und der Planetenträger des Planetenradsatzes 48 kann direkt oder indirekt mit dem drehenden Ausgangselement 38 verbunden sein.
  • Der hydraulische Leistungsübertragungspfad 42 kann eine Hydraulikpumpe 50, einen Hydraulikmotor 52 und ein Fluidübertragungssystem 56 umfassen, um Hydraulikfluid zu liefern, das durch die Hydraulikpumpe 50 an den Hydraulikmotor 52 gepumpt wird. Das Fluidübertragungssystem 56 kann verschieden Leitungen, Ventile, Servomechanismen, Reservoirs und/oder weitere bekannte Hydraulikkomponenten umfassen. Die Hydraulikpumpe 50 kann mit dem drehenden Eingangselement 36 verbunden sein. Der Hydraulikmotor 52 kann zum Beispiel mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes 48 verbunden sein. Diese Verbindung des drehenden Eingangselements 36, Hydraulikmotors 52 und drehenden Ausgangselements 38 mit dem Planetenradsatz 48 macht die Drehzahl des drehenden Eingangselements 36, die Drehzahl des Hydraulikmotors 52 und die Drehzahl des drehenden Ausgangselements 38 voneinander abhängig.
  • Das stufenlos variable Getriebe 28 kann auch einen Umkehrmechanismus 80 umfassen, der zwischen dem Planetenradsatz 48 und dem drehenden Ausgangselement 38 verbunden ist. Der Umkehrmechanismus 80 kann einen Betriebszustand haben, der dazu führt, dass das drehende Ausgangselement 38 sich in derselben Richtung dreht wie das drehende Eingangselement 36, und der Umkehrmechanismus 80 kann einen weiteren Betriebszustand haben, der dazu führt, dass das drehende Ausgangselement 38 sich in einer der Richtung des drehenden Eingangselements 36 entgegengesetzten Richtung dreht. Somit kann ein Betriebszustand des Umkehrmechanismus 80 den Vortrieb der mobilen Maschine 10 in einer Vorwärtsrichtung 72 erlauben, und ein weiterer Betriebszustand des Umkehrmechanismus 80 kann den Vortrieb der mobilen Maschine 10 in einer Rückwärtsrichtung 74 erlauben. Der Umkehrmechanismus 80 kann verschiedene Kombinationen von Leistungsübertragungskomponenten aufweisen, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Zahnräder, Riemenscheiben, Kettenräder, Ketten und/oder Kupplungen, die auf verschiedene Weise angeordnet sein können.
  • Das stufenlos variable Getriebe 28 kann auch Getriebesteuerungen 54 umfassen. Die Getriebesteuerungen 54 können beliebige Komponenten umfassen, die dazu dienen, einen oder mehrere Parameter des Betriebs des stufenlos variablen Getriebes 28 zu steuern. Die Getriebesteuerungen 54 können zum Beispiel ein Getriebesteuergerät 58 umfassen, das mit verschiedenen Komponenten des stufenlos variablen Getriebes 28 wirkverbunden ist. Das Getriebesteuergerät 58 kann einen oder mehrere Prozessoren (nicht dargestellt) und eine oder mehrere Speichereinrichtungen (nicht dargestellt) umfassen. Das Getriebesteuergerät 58 kann mit einer oder mehreren Komponenten des hydraulischen Leistungsübertragungspfads 42 auf eine Weise wirkverbunden sein, die dem Getriebesteuergerät 58 ermöglicht, die Drehzahl und Leistungsabgabe des Hydraulikmotors 52 zu steuern. Das Getriebesteuergerät 58 kann zum Beispiel mit der Hydraulikpumpe 50 und dem Hydraulikmotor 52 auf eine Weise wirkverbunden sein, die dem Getriebesteuergerät 58 ermöglicht, die Verdrängung der Hydraulikpumpe 50 und die Verdrängung des Hydraulikmotors 52 zu steuern. Durch Steuern der Betriebsdrehzahl und Leistungsabgabe des Hydraulikmotors 52 kann das Getriebesteuergerät 58 das Verhältnis der Drehzahl des drehenden Eingangselements 36 zu der Drehzahl des drehenden Ausgangselements 38 sowie die Drehzahl und den Drehmomentausgang des drehenden Ausgangselements 38 steuern. Das Getriebesteuergerät 58 kann auch mit dem Umkehrmechanismus 80 wirkverbunden sein, so dass das Getriebesteuergerät 58 steuern kann, ob das drehende Ausgangselement 38 sich in derselben Richtung wie das drehende Ausgangselement 36 oder in der entgegengesetzten Richtung dreht.
  • Die Steuerungen des Vortriebssystems 24 können die Leistungsquellen-Steuerungen 44, die Getriebesteuerungen 54, ein Hauptsteuergerät 60 und eine oder mehrere Bedienperson-Eingabeeinrichtungen einer Bedienerschnittstelle 62 der mobilen Maschine 10 umfassen. Das Hauptsteuergerät 60 kann einen oder mehrere Prozessoren und eine oder mehrere Speichereinrichtungen umfassen. Das Hauptsteuergerät 60 kann Informationen von verschiedenen Quellen erhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Hauptsteuergerät 60 alle oder einige Aspekte des Getriebesteuergeräts 58 und des Leistungsquellen-Steuergeräts 46 einbeziehen.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Hauptsteuergerät 60 Eingaben von den Bedienperson-Eingabeeinrichtungen der Steuerungen 24 des Vortriebssystems erhalten. Diese Bedienperson-Eingabeeinrichtungen können zum Beispiel einen VORWÄRTS/NEUTRAL/RÜCKWÄRTS-Wahlschalter 66, ein Beschleunigungspedal 68 und ein Verzögerungs-/Bremspedal 70 umfassen. Eine Bedienperson der mobilen Maschine 10 kann den Betriebszustand „VORWÄRTS“ des VORWÄRTS/NEUTRAL/RÜCKWÄRTS-Wahlschalters 66 auswählen, um den Vortrieb der mobilen Maschine 10 in der Vorwärtsrichtung 72 anzufordern. Umgekehrt kann die Bedienperson den Betriebszustand „RÜCKWÄRTS“ des VORWÄRTS/NEUTRAL/RÜCKWÄRTS-Wahlschalters 66 auswählen, um den Vortrieb der mobilen Maschine 10 in der Rückwärtsrichtung 74 anzufordern. Alternativ kann die Bedienperson den Betriebszustand „NEUTRAL“ des VORWÄRT S/NEUTRAL/RÜCK WÄRT S-Wahlschalters 66 auswählen, um anzufordern, dass das Vortrieb-Steuersystem 12 die mobile Maschine 10 weder in der Vorwärtsrichtung 72 noch in der Rückwärtsrichtung 74 vortreibt.
  • Wenn der VORWÄRTS/NEUTRAL/RÜCKWÄRTS-Wahlschalter 66 in seinem „VORWÄRTS“- oder „RÜCKWÄRTS“-Betriebszustand ist, können das Beschleunigungspedal 68 und das Verzögerungs-/Bremspedal 70 der Bedienperson erlauben, anzuzeigen, wie rasch das Vortrieb-Steuersystem 12 die mobile Maschine 10 in der gewählten Richtung antreiben lassen will. Das Beschleunigungspedal 68 kann ein Signal 76 erzeugen, das darauf hinweist, wie weit die Bedienperson es aus seiner Normalstellung heruntergedrückt hat. In ähnlicher Weise kann das Verzögerungs-/Bremspedal 70 ein Signal 78 erzeugen, das darauf hinweist, wie weit die Bedienperson es aus seiner Normalstellung heruntergedrückt hat. Im Allgemeinen kann das Hauptsteuergerät 60 eine tieferes Herunterdrücken des Beschleunigungspedals 68 als eine Anforderung einer erhöhten Drehzahl in der gewählten Richtung interpretieren, und ein tieferes Herunterdrücken und des Verzögerungs-/Bremspedals 70 als eine Anforderung einer geringeren Drehzahl in der gewählten Richtung. In einigen Ausführungsformen kann das Hauptsteuergerät 60 die Signale 76, 78 zusammen als Angabe der von der Bedienperson gewünschten Vortriebsgeschwindigkeit betrachten. In solchen Ausführungsformen kann das Hauptsteuergerät 60 jedes Herunterdrücken des Verzögerungs-/Bremspedals 70 so betrachten, dass es zumindest zum Teil jedes Herunterdrücken des Beschleunigungspedals 68 zurücksetzt, und umgekehrt, wobei das Verhältnis zwischen den Signalen 76, 78 die gewünschte Vortriebsgeschwindigkeit definiert.
  • Neben den Bedienperson-Eingabeeinrichtungen können verschiedene andere Komponenten und/oder Systeme Informationen an das Hauptsteuergerät 60 liefern. Zum Beispiel kann ein Geschwindigkeits-/Richtungssensor 82 dem Hauptsteuergerät 60 ein Signal bereitstellen, das auf die Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine 10 hinweist, sowie darauf, ob die mobile Maschine 10 in die Vorwärtsrichtung 72 oder in die Rückwärtsrichtung 74 fährt. Das Hauptsteuergerät 60 kann auch Signale von verschiedenen anderen Sensoren (nicht dargestellt) erhalten, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, weitere Geschwindigkeits-/Richtungssensoren, Drehmoment- und/oder Lastsensoren, die dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die auf das Drehmoment und/oder die Last an Ausgängen der Leistungsquelle und des CVT hinweisen, Stellungssensoren, Hydraulikdrucksensoren, GPS-Positionssensoren, Geländeneigungssensoren, Arbeitsaufsatz-Stellungssensoren, und/oder Temperatursensoren.
  • Das Hauptsteuergerät 60 kann auch mit den Leistungsquellen-Steuerungen 44 und den Getriebesteuerungen 54 wirkverbunden sein. Zum Beispiel kann das Hauptsteuergerät 60 zur Kommunikation mit dem Leistungsquellen-Steuergerät 46 der Leistungsquellen-Steuerungen 44, sowie mit dem Getriebesteuergerät 58 der Getriebesteuerungen 54 verbunden sein. Dies kann es dem Hauptsteuergerät 60 erlauben, die Steuerung der Leistungsquelle 18 und des stufenlos variablen Getriebes 28 zu koordinieren, indem es Informationen von dem Leistungsquellen-Steuergerät 46 und dem Getriebesteuergerät 58 erhält und Steuerbefehle an diese sendet.
  • Das Vortrieb-Steuersystem 12 ist nicht auf die in 1 gezeigte Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann das stufenlos variable Getriebe 28 eine andere Konfiguration aufweisen. Das stufenlos variable Getriebe 28 kann Komponenten umfassen, die in 1 nicht dargestellt sind, und/oder das stufenlos variable Getriebe 28 kann eine oder mehrere der in 1 gezeigten Komponenten nicht umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das stufenlos variable Getriebe 28 Vorkehrungen für diskrete Veränderungen des Antriebsverhältnisses innerhalb verschiedener Abschnitte des mechanischen Leistungsübertragungspfads 40 und/oder in anderen Abschnitten des stufenlos variablen Getriebes 28 umfassen. Zusätzlich kann das stufenlos variable Getriebe 28 in einigen Ausführungsformen anstelle des hydraulischen Leistungsübertragungspfads 42 einen elektrischen Leistungsübertragungspfad parallel zu dem mechanischen Leistungsübertragungspfad 40 aufweisen. Eine solche Ausführungsform eines elektrisch variablen Getriebes 28 kann einen elektrischen Generator, einen Elektromotor und einen elektrischen Leistung-Übertragungskreis anstelle der Hydraulikpumpe 50, des Hydraulikmotors 52 und des Fluidübertragungssystems 56 umfassen. Der elektrische Generator und/oder Elektromotor können ein geschalteter Reluktanzmotor (SRM) oder ein anderer synchroner oder asynchroner Motortyp sein. Ein SRM-Motor erzeugt Drehmoment, das proportional zum Quadrat der Menge an Strom ist, der durch Wicklungen an einem Stator des Motors fließt. Elektronische Steuerungen schalten den Strom durch aufeinander folgende Statorwicklungen ein und aus, um die Drehzahl eines Rotors zu steuern. Ein Rotorstellungs-Messwandler ist vorgesehen, um die Stellung des Rotors zu erfassen, die von den elektronischen Steuerungen zur Bestimmung verwendet wird, wann der Strom durch die aufeinander folgenden Statorwicklungen ein- und ausgeschaltet werden soll, um eine ausgewählte Menge an Drehmoment an dem Rotor zu erzeugen.
  • Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen das stufenlos variable Getriebe 28 nicht parallele Leistungsübertragungspfade aufweisen. Zum Beispiel kann das stufenlos variable Getriebe 28 einen einzelnen mechanischen Leistungsübertragungspfad aufweisen. Alternativ kann das stufenlos variable Getriebe 28 ein herkömmliches hydrostatisches Getriebe sein. In ähnlicher Weise kann das stufenlos variable Getriebe 28 nur einen elektrischen Leistungsübertragungspfad umfassen, der einen elektrischen Generator, der direkt oder indirekt mit dem drehenden Eingangselement 36 verbunden ist, und einen Elektromotor, etwa einen SRM, der direkt oder indirekt mit dem drehenden Ausgangselement 38 verbunden ist, umfasst.
  • Der Antriebsstrang 22 kann das stufenlos variable Getriebe 28 auch anders als in 1 dargestellt zwischen dem drehenden Ausgangselement 26 der Leistungsquelle 18 und den Traktionseinrichtungen 20 verbunden haben. Zum Beispiel kann der Antriebsstrang 22 verschiedene zusätzliche Komponenten umfassen, die zwischen dem drehenden Eingangselement 36 des stufenlos variablen Getriebes 28 und dem drehenden Ausgangselement 26 der Leistungsquelle 18 verbunden sind, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine oder mehrere Kupplungen, Fluidkupplungen, Zahnräder, Riemenscheiben, Riemen, Kettenräder und Ketten. In ähnlicher Weise kann der Antriebsstrang 22 zusätzliche Leistungsübertragungskomponenten zwischen dem drehenden Ausgangselement 38 des stufenlos variablen Getriebes 28 und den Traktionseinrichtungen 20 verbunden haben, und/oder kann der Antriebsstrang 22 von Antriebswelle 30, Differentialeinheit 32 und Achswellen 34 eine oder mehrere nicht aufweisen.
  • Zusätzlich können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems eine unterschiedliche Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems in Kombination mit oder anstelle des VORWÄRTS/NEUTRAL/RÜCKWÄRTS-Wahlschalters 66, Beschleunigungspedals 68 und Verzögerungs-/Bremspedals 70 verschiedene andere Bedienperson-Eingabeeinrichtungen umfassen, mit denen eine Bedienperson einen oder mehrere Aspekte anzeigen kann, wie die Bedienperson das Vortrieb-Steuersystem 12 die mobile Maschine 10 vortreiben lassen möchte. Zusätzlich können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems von Leistungsquellen-Steuergerät 46, Getriebesteuergerät 58 und Hauptsteuergerät 60 eines oder mehrere nicht umfassen. Darüber hinaus können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems verschiedene andere Typen von Steuerungskomponenten umfassen, etwa festverdrahtete Steuerschaltungen, zusätzlich zu oder anstelle von einem oder mehreren aus Leistungsquellen-Steuergerät 46, Getriebesteuergerät 58 und Hauptsteuergerät 60.
  • Das Lenksystem 14 kann beliebige Komponenten umfassen, die dazu dienen, zu steuern, ob, in welche Richtung und wie scharf die mobile Maschine 10 während der Fahrt in der Vorwärtsrichtung 72 oder Rückwärtsrichtung 74 einschlägt. Zum Beispiel kann das Lenksystem 14 Lenkstellglieder 84 und Lenksystem-Steuerungen 86 umfassen. Unter Steuerung der Lenksystem-Steuerungen 86 können die Lenkstellglieder 84 mit anderen Komponenten der mobilen Maschine 10 auf verschiedene Weise zusammenwirken, um zu steuern, ob, in welche Richtung und wie scharf die mobile Maschine 10 einschlägt. In einigen Ausführungsformen können die Lenkstellglieder 84 die Richtung der Vorderräder 88 der mobilen Maschine 10 relativ zu den Traktionseinrichtungen 20 steuern.
  • Die Lenksystem-Steuerungen 86 können zum Beispiel Stellgliedsteuerungen 90, eine Lenkeingabevorrichtung 92 der Bedienerschnittstelle 62 und ein Hauptsteuergerät 60 umfassen. Die Stellgliedsteuerungen 90 können beliebige Komponenten umfassen, die betrieben werden können, um den Betrieb der Lenkstellglieder 84 zu steuern. Die Lenkeingabevorrichtung 92 kann beliebige Komponenten umfassen, die eine Bedienperson verwenden kann, um anzeigen, wie die Bedienperson die mobile Maschine 10 lenken möchte. Zum Beispiel kann die Lenkeingabevorrichtung 92 einen Joystick umfassen. Das Hauptsteuergerät 60 kann mit der Lenkeingabevorrichtung 92 und den Stellgliedsteuerungen 90 wirkverbunden sein. Dementsprechend kann das Hauptsteuergerät 60 indirekt die Lenkstellglieder 84 auf Grundlage von Informationen von der Lenkeingabevorrichtung 92 steuern.
  • Das Lenksystem 14 ist nicht auf die in 1 gezeigte Konfiguration beschränkt. Das Lenksystem 14 kann einen anderen Ansatz als das Steuern der Richtung der Vorderräder 88 einsetzen, um die mobile Maschine 10 einzuschlagen. Zum Beispiel kann das Lenksystem 14 die mobile Maschine 10 durch den Kettengegenlauf steuern. Zusätzlich kann das Lenksystem 14 die Lenkeingabevorrichtung 92 direkt mit den Stellgliedsteuerungen 90 verbunden haben, statt das Hauptsteuergerät 60 die Stellgliedsteuerungen 90 auf Grundlage von Informationen von der Lenkeingabevorrichtung 92 steuern zu lassen. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen das Lenksystem 14 die Lenkstellglieder 84 und Stellgliedsteuerungen 90 nicht umfassen, was erfordert, dass die Bedienperson die Kraft zur Lenkung der mobilen Maschine 10 bereitstellt.
  • Der Arbeitsaufsatz 16 kann ein beliebiger Typ von Vorrichtung sein, die dazu ausgestaltet ist, eine oder mehrere Aufgaben außer dem Vortrieb der mobilen Maschine 10 bereitzustellen. Zum Beispiel kann, wie in 1 dargestellt, der Arbeitsaufsatz 16 ein Schild einer Planierraupe sein. Der Arbeitsaufsatz 16 kann ein oder mehrere Stellglieder 94 umfassen, die ihn antreiben, und die mobile Maschine 10 kann Arbeitsaufsatz-Steuerungen 96 zum Steuern der Stellglieder 94 zum Steuern des Arbeitsaufsatzes 16 umfassen. Die Arbeitsaufsatz-Steuerungen 96 können eine Arbeitsaufsatz-Eingabevorrichtung 98 der Bedienerschnittstelle 62, Stellgliedsteuerungen 100 und das Hauptsteuergerät 60 umfassen. Die Arbeitsaufsatz-Eingabevorrichtung 98 kann beliebige Komponenten umfassen, die eine Bedienperson verwenden kann, um anzeigen, wie die Bedienperson den Arbeitsaufsatz 16 betätigen möchte, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein oder mehrere Handgriffe, Pedale und/oder Tasten. Die Stellgliedsteuerungen 100 können beliebige Komponenten umfassen, die betrieben werden können, um die Stellglieder 94 zu steuern. Das Hauptsteuergerät 60 kann mit der Arbeitsaufsatz-Eingabevorrichtung 98 und den Stellgliedsteuerungen 100 wirkverbunden sein, so dass das Hauptsteuergerät 60 die Stellglieder 94 durch die Stellgliedsteuerungen 100 steuern kann, um den Arbeitsaufsatz 16 gemäß dem Eingang von der Arbeitsaufsatz-Eingabevorrichtung 98 zu betätigen.
  • Der Arbeitsaufsatz 16 und die Arbeitsaufsatz-Steuerungen 96 sind nicht auf die in 1 dargestellte Konfiguration beschränkt. Der Arbeitsaufsatz 16 kann zum Beispiel ein anderer Typ Arbeitsaufsatz sein als das Schild einer Planierraupe, etwa ein Aushubwerkzeug, eine Winde, ein Abbruchwerkzeug oder dergleichen. Die Arbeitsaufsatz-Steuerungen 96 können die Arbeitsaufsatz-Eingabevorrichtung 98 direkt mit den Stellgliedsteuerungen 100 verbunden haben, statt das Hauptsteuergerät 60 die Stellgliedsteuerungen 100 auf Grundlage von Informationen von der Arbeitsaufsatz-Eingabevorrichtung 98 steuern zu lassen. Zusätzlich können die Arbeitsaufsatz-Steuerungen 96 weitere Arbeitsaufsatz-Eingabeeinrichtungen (nicht dargestellt) neben der Arbeitsaufsatz-Eingabevorrichtung 98 umfassen.
  • Die mobile Maschine 10 ist nicht auf die in 1 dargestellte Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann die mobile Maschine 10 das Vortrieb-Steuersystem 12, das Lenksystem 14 und den Arbeitsaufsatz 16 auf unterschiedliche Weisen angeordnet haben. Die mobile Maschine 10 kann auch verschiedene Systeme umfassen, die in 1 nicht dargestellt sind. In einigen Ausführungsformen kann die mobile Maschine 10 neben dem Arbeitsaufsatz 16 weitere Arbeitsaufsätze umfassen. Alternativ kann die mobile Maschine 10 den Arbeitsaufsatz 16 nicht umfassen. In ähnlicher Weise kann die mobile Maschine 10 das Lenksystem 14 nicht umfassen.
  • Das Hauptsteuergerät 60 kann einen einzelnen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren verkörpern, die Mittel zur Steuerung eines Betriebs des Maschine 10 umfassen. Zahlreiche kommerziell verfügbare Mikroprozessoren können dazu ausgestaltet (programmiert) sein, die Funktionen des Hauptsteuergeräts 60 und eines beliebigen der anderen Steuergeräte auszuführen, etwa des Leistungsquellen-Steuergeräts 46 und des Getriebesteuergeräts 58. Das Hauptsteuergerät 60 kann einfach einen allgemeinen Maschinen-Mikroprozessor verkörpern, der in der Lage ist, zahlreiche Maschinenfunktionen zu steuern, und/oder kann Teil eines separaten Client-Computersystems sein, wie etwa in 4 veranschaulicht. Das Hauptsteuergerät 60 kann einen Speicher, eine Sekundärspeichereinrichtung, einen Prozessor, und beliebige andere Komponenten zum Ausführen einer Anwendung aufweisen. Verschiedene weitere Schaltungen können dem Steuergerät 60 zugeordnet sein, wie beispielsweise etwa Leistungsversorgungsschaltungen, Signalaufbereitungsschaltungen, Datenerfassungsschaltungen Signalausgabeschaltungen, Signalverstärkungsschaltungen und andere in der Technik bekannte Typen von Schaltungen. In einer beispielhaften Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, kann ein Steuergerät in eine Client-Vorrichtung 402 eingebaut sein, die Teil eines elektronischen Steuermoduls (ECM) an der Maschine 10 sein kann, oder eine tragbare Vorrichtung wie etwa ein Laptop-Computer, ein Smartphone, oder ein weiterer Typ von Computervorrichtung, die sich an oder von Bord der Maschine befindet. Die Client-Vorrichtung 402 kann einen oder mehrere Prozessoren 408, einen Speicher 410, eine Sekundärspeichereinrichtung 412, eine Vielzahl von Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen 414 und eine Kommunikationsschnittstelle 416 umfassen. Die Client-Vorrichtung 402 kann dazu ausgestaltet sein, über ein Netzwerk 418 unter Verwendung der Kommunikationsschnittstelle 416 mit anderen Client-Vorrichtungen und/oder mit einem Server 404 und einem oder mehreren Server-Computersystemen 420, die sich von Bord der Maschine befinden, wie etwa an einer Befehlssteuerungszentrale, zu kommunizieren.
  • Das Steuergerät 60 kann eine oder mehrere Quellen für Daten umfassen, die in einem internen Speicher des Steuergeräts 60 gespeichert sind. In einer beispielhaften Ausführungsform gemäß dieser Offenbarung kann das Steuergerät 60 Daten in der Form von Kennfeldern oder andere Datenquellen wie etwa eine Nachschautabelle, eine Datenbank, eine Spreadsheet-Tabelle, ein System von Gleichungen etc. umfassen. Jede dieser Vielzahl von Kennfeldern kann eine Sammlung von Daten in der Form von Tabellen, Graphen und/oder Gleichungen umfassen. Das Steuergerät 60 kann zumindest ein Kennfeld umfassen, das zur Steuerung eines Leistungsquellen-Drehzahlgrenzwerts (d. h., der maximaler Drehzahl des Leistungsquellen-Drehausgangs) als eine Funktion der CVT-Ausgangsdrehzahl und/oder der Maschinenfahrgeschwindigkeit verwendet werden kann (CVT-Ausgangsdrehzahl und Maschinenfahrgeschwindigkeit können beide messbar oder berechenbar sein, unter Verwendung des Signals, das von dem Geschwindigkeits-/Richtungssensor 82 erhalten wird, und die CVT-Ausgangsdrehzahl einfach in die Maschinenfahrgeschwindigkeit umgewandelt werden, oder umgekehrt). Die tatsächliche (oder aktuelle) Leistungsquellendrehzahl kann unter, jedoch nicht über dem Leistungsquellen-Drehzahlgrenzwert liegen. Ein Kennfeld in dem Speicher des Steuergeräts 60 kann den Leistungsquellen-Drehzahlgrenzwert für eine Vielzahl von Drehzahlmodi angeben, beispielsweise etwa einen niedrigen Drehzahl-Modus, einen mittleren Drehzahl-Modus, und einen hohen Drehzahl-Modus. Die Drehzahlmodi können direkt mit der Maschinenfahrgeschwindigkeit und/oder der CVT-Ausgangsdrehzahl in Beziehung stehen. Wird zum Beispiel ein niedriger Drehzahl-Modus oder ein mittlerer Drehzahl-Modus verwendet, kann das Steuergerät 60 die Modulation der tatsächlichen Leistungsquellendrehzahl bis zum Leistungsquellen-Drehzahlgrenzwert erlauben, ohne diesen jedoch zu überschreiten. In zumindest einem Drehzahl-Modus, wie beispielsweise etwa einem hohen Drehzahl-Modus, kann das Steuergerät 60 die tatsächliche Leistungsquellendrehzahl (oder den Leistungsquellendrehzahlbefehl) auf Grundlage der CVT-Ausgangsdrehzahl steuern. Zum Beispiel kann das Steuergerät 60 einen Motordrehzahlbefehl ausgeben, um eine tatsächliche Leistungsquellendrehzahl auf den Leistungsquellen-Drehzahlgrenzwert zu zwingen (die Bedienperson steuert nicht länger direkt die tatsächliche Leistungsquellendrehzahl mit einer Bedienereingabevorrichtung). Somit kann in einem hohen Drehzahl-Modus eine Bedienereingabevorrichtung ein Ausgangsdrehmoment des CVT steuern. Jeder Drehzahlbereich kann optimiert sein, um die Effizienz und Ansprache der Maschine 10 zu maximieren.
  • Wie in der beispielhaften Implementierung von 3 dargestellt ist, kann ein Prozessor 320 des Steuergeräts 60 dazu ausgestaltet sein, einen gewünschten Drehzahlbefehl und tatsächliche Echtzeit-Betriebsbedingungen der Maschine 10 zu bestimmen, indem er verschieden Sensoreingänge von Sensoren, die Komponenten, Teilsystemen und Systemen der Maschine 10 zugeordnet sind, und Eingabe-/Ausgabebefehle von einer Bedienperson empfängt. Der Prozessor 320 kann zum Beispiel bestimmen, ob eine Betriebsbremse für einen aggressiven Stopp aktiviert wurde, ob eine Richtungswechsel-Schaltanforderung empfangen wurde, und ob die Betriebsbedingungen der Maschine für einen möglichen Schaufellastabwurf oder BLS-Betrieb geeignet sind (hierin auch als Arbeitsaufsatz-Lastabwurfbetrieb bezeichnet). Ein BLS-Betrieb (oder Arbeitsaufsatz-Lastabwurfbetrieb) fällt mit einer Situation zusammen, wo eine Bedienperson die Maschine so steuern möchte, dass Erde oder ein anderes Material, das ggf. an einem Schild oder anderen Arbeitsaufsatz der Maschine haftet, von dem Schild/der Schaufel Arbeitsaufsatz als Ergebnis aggressives Bewegungen der Maschine 10 und/oder des Arbeitsaufsatzes 16 abgeworfen wird. Beispiele der Typen von Betriebsbedingungen, in denen eine Bedienperson wünschen kann, einen BLS auszuführen, können umfassen: eine Angabe, dass eine Vorwärtsrichtung ausgewählt wurde, eine Drehzahl der Maschine ist niedriger als eine Schwellendrehzahl, eine Last an dem Antriebsstrang der Maschine ist größer als eine Schwellenlast, ein Hydraulikzylinderdruck in einem Hydraulikzylinder, der mit dem Schild oder anderen Arbeitsaufsatz der Maschine verbunden ist, ist höher als ein Schwellendruck, und die Maschine beschleunigt nicht. Alle oder einige der oben angeführten Betriebsbedingungen und weitere potenzielle Betriebsbedingungen können historisch und/oder empirisch als solche bestimmt worden sein, dass sie auf Bedingungen hinweisen, in denen ein potenzieller BLS-Betrieb gewünscht sein kann. Die BLS-Betriebsbedingungen können charakteristisch für Bedingungen sein, wenn zum Beispiel eine Planierraupe gerade einen Planierbetrieb ausführt und auf Bedingungen stoßen kann, unter denen Material an dem Schild haften bleibt. Die exakten Werte für Schwellendrehzahlen, Schwellenlasten, Schwellendrücke und andere Betriebsbedingungen können in einem Speicher gespeichert sein, der dem Prozessor 320 zugeordnet ist, und können mit konkreten Maschinen, konkreten Umgebungen, in denen die Maschine betrieben wird, und weiteren Faktoren korreliert sein. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 320 des Steuergeräts 60 auch dazu programmiert sein, Ruckwerte (Änderungsrate der Beschleunigung) und Verzögerungsgrenzwerte, die höhere Grenzwerte bei niedrigen Maschinendrehzahlen aufweisen, und Ruckwerte und Verzögerungsgrenzwerte auszuwählen, die niedrigere Grenzwerte bei höheren Maschinendrehzahlen aufweisen.
  • Ein Ruck-/Beschleunigungs-/Verzögerungsmodul 330 kann dem Prozessor 320 zugeordnet, mit diesem wirkverbunden oder ein integraler Bestandteil davon sein, und kann dazu ausgestaltet und programmiert sein, geeignete Ruck-, Beschleunigungs- und Verzögerungsgrenzwerte für die Maschine 10 auf Grundlage der Bestimmung auszuwählen, ob eine Betriebsbremse für einen aggressiven Stopp aktiviert wurde, ob eine Richtungswechsel-Schaltanforderung empfangen wurde, und ob die Betriebsbedingungen der Maschine für einen möglichen Schaufellastabwurf oder BLS-Betrieb geeignet sind. Die Auswahl eines geeigneten Ruck-/Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerts ermöglicht dem Vortrieb-Steuersystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung, die Aggressivität der Ansprache der Maschine 10 unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen auszugleichen. Zum Beispiel kann in einer Situation während des Betriebs eine Bedienperson ein Drehzahlpedal nur einen Teil des möglichen Wegs herunterdrücken, um eine Drehzahlfeineinstellung der Maschine 10 vorzunehmen. In dieser betrieblichen Situation kann die Bedienperson wünschen, keine aggressiven Veränderungen der Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine zu erfahren, da die Bedienperson ja versucht, die Drehzahl exakt zu steuern, um zum Beispiel ein Hindernis zu umfahren.
  • In einer anderen betrieblichen Situation, in der eine Bedienperson eine aggressivere Ansprache der Maschine wünscht, kann die Bedienperson einen Richtungswechsel ausgewählt haben, etwa von Vorwärts auf Rückwärts, wenn die Planierraupe betätigt wird, um Material über eine Klippe zu schieben oder einem Abwurf im planierten Gelände. Bei diesem Richtungswechselszenario kann die Bedienperson eine aggressive Ansprache erwarten, so dass keine Notwendigkeit besteht, die Maschine weiter vorwärts zu betreiben, nachdem sie in den Rückwärtsgang geschaltet wurde. Daher können die Ruckwerte und Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerte in Verbindung mit einer Richtungswechsel-Schaltanforderung höher als normale Ruckwerte und Beschleunigungs-/Verzögerungswerte sein, wenn die Maschine keinen Planierbetrieb ausführt.
  • In noch einer weiteren betrieblichen Situation kann die Maschine einen Planierbetrieb ausführen, und die Bedingungen können charakteristisch für Bedingungen sein, unter denen große Materialmengen an dem Schild der Maschine 10 haften. In dieser betrieblichen Situation kann eine Bedienperson wünschen, die Maschine 10 aggressiv zu manövrieren, so dass an dem Schild haftendes Material von dem Schild abgeworfen wird. Daher kann ein BLS-Betrieb Ruckwerte und Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerte erfordern, die sogar höher sind als die Ruckwerte und Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerte, die für einen Richtungswechselbetrieb ausgewählt werden.
  • In noch einer weiteren betrieblichen Situation kann die Bedienperson ein Bremspedal auf aggressive Weise betätigen, etwa durch Drücken des Bremspedals über einen Schwellenwert der Pedalaktivierung hinaus, oder durch Drücken des Bremspedals mit einer höheren Geschwindigkeit als ein Schwellenwert für die Geschwindigkeit der Aktivierung, und erwarten, dass die Maschine 10 direkt anspricht. Das Vortrieb-Steuersystem gemäß verschiedenen Implementierungen dieser Offenbarung verhindert eine Situation, in der das CVT in einer Bremssituation nicht schnell genug herunterschaltet und daher gegen die von der Bedienperson betätigten Bremsen arbeitet. Um jede Situation zu vermeiden, in der das CVT gegen die Bremsen arbeitet, können die Ruckwerte und Verzögerungsgrenzwerte, die für einen Bremsbetrieb ausgewählt werden, höher sein als die Ruckwerte und Verzögerungsgrenzwerte, die für einen BLS-Betrieb ausgewählt werden, oder als Ruckwerte, die für einen Richtungswechselbetrieb ausgewählt werden.
  • Nachdem das Ruck-/Beschleunigungs-/Verzögerungs-Bestimmungsmodul 330 einen geeigneten Ruckwert für die konkrete Eingabe der Bedienperson und die aktuellen Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt hat, kann der ausgewählte Ruckwert zweimal integriert werden (unter Anwendung von Beschleunigungs- oder Verzögerungsgrenzwerten), um einen glatten Drehzahlbefehl 340 mit den gewünschten beginnenden Ruckwerten, Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerten, und auslaufendem Ruckwerten zu erzeugen. Die Form des Drehzahlbefehls 340 kann konstant oder periodisch eingestellt werden, je nachdem, wie sich die von den Sensoreingängen 310 erfassten Betriebsbedingungen verändern. Eine Bestimmung eines Steuerungsfehlers 350 oder einer Differenz zwischen einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine 10 und einem gewünschten Drehzahlbefehl 340 können zum Beispiel durch ein Proportional-Integral-Ableitungs- oder PID-Steuergerät bestimmt werden, und ein Steuerbefehl 360 kann an zumindest eines von Leistungsquellen-Steuergerät 46 und Getriebesteuergerät 58 ausgegeben werden. Der Steuerbefehl 360 kann je nach Erfordernis zu einer Veränderung in dem Ausgangsdrehmoment der Leistungsquelle 18 und/oder CVT 28 führen, um das Echtzeitverhalten der Maschine 10 mit einem erwarteten Verhalten unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen und von der Bedienperson ausgewählten Eingabebefehlen in Einklang zu bringen.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Das offenbarte Vortrieb-Steuersystem kann auf beliebige Maschinen anwendbar sein, wo Variationen in der Aggressivität der Ansprache der Maschine unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen und Bedienereingaben erwartet und gewünscht werden. Das Vortrieb-Steuersystem 12 kann Anwendung für den Vortrieb einer beliebigen mobilen Maschine 10 finden. Die Leistungsquelle 18 kann Leistung für den Vortrieb der mobilen Maschine 10 liefern, indem sie das drehende Eingangselement 36 des stufenlos variablen Getriebes 28 mit dem drehenden Ausgangselement 26 der Leistungsquelle 18 dreht. Das stufenlos variable Getriebe 28 kann zumindest einen Teil dieser Leistung von dem drehenden Eingangselement 36 auf das drehende Ausgangselement 38 übertragen. Die Traktionseinrichtungen 20 können die Leistungsabgabe von dem drehenden Ausgangselement 38 erhalten und diese Leistung auf die Umgebung um die mobile Maschine 10 anwenden und dadurch die mobile Maschine 10 vortreiben.
  • Während das Vortrieb-Steuersystem 12 die mobile Maschine 10 auf diese Weise vortreibt, können das Hauptsteuergerät 60 und die Steuerungen 24 des Vortriebssystems die Richtung und Größenordnung der Beschleunigung der mobilen Maschine 10 sowie den Ruck der mobilen Maschine 10 (die Änderungsrate der Beschleunigung) steuern. Die Steuerung des Rucks der Maschine 10 kann das separate Steuern des anfänglichen Rucks, der Beschleunigung oder Verzögerungsgrenzwerte und des auslaufenden Rucks umfassen. Dazu können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems verschiedene Betriebsparameter des Vortrieb-Steuersystems 12 steuern, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, einen oder mehrere Betriebsparameter der Leistungsquelle 18 und/oder einen oder mehrere Betriebsparameter des stufenlos variablen Getriebes 28. Zum Beispiel können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems steuern, wie viel Leistung das drehende Ausgangselement 38 des stufenlos variablen Getriebes 28 ausgibt, indem es den Betrieb des stufenlos variablen Getriebes 28 und/oder der Leistungsquelle 18 steuert, um den Drehzahl- und Drehmomentausgang des drehenden Ausgangselements 38 zu steuern.
  • Im Allgemeinen können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems die Leistung, die das drehende Ausgangselement 38 bereitstellt (und somit die Beschleunigung, Verzögerung und den Ruck der mobilen Maschine 10) gemäß den Bedienereingaben steuern. Wenn zum Beispiel die Bedienperson eine Erhöhung oder Verringerung der Drehzahl anfordert, können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems den Drehmomentausgang des drehenden Ausgangselements 38 in einem Ausmaß basierend auf der Größenordnung der angeforderten Drehzahlerhöhung oder -verringerung einstellen. Ausgewählte Ruckniveaus unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen können auch unterschiedliche Grenzwerte in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine 10 haben. Zum Beispiel können Ruckniveaus niedrigeren Grenzwerten unterliegen, wenn die Drehzahl der Maschine 10 höher ist, als wenn die Drehzahl der Maschine 10 niedriger ist. Dies kann rasche Veränderungen in der Beschleunigung verhindern, die unerwartet und unerwünscht für eine Bedienperson der Maschine 10 sind, wenn die Maschine 10 mit höheren Raten der Drehzahl fährt. Dieselben Grenzwerte für Ruckwerte können jedoch in bestimmten Situationen aufgehoben werden, etwa wenn eine Bedienperson ein Bremspedal aggressiv betätigt und eine unmittelbare Verzögerung erwartet.
  • Wenn die mobile Maschine 10 in der Vorwärtsrichtung 72 oder Rückwärtsrichtung 74 fährt und die Bedienperson den VORWÄRTS/NEUTRAL/RÜCKWÄRTS-Wahlschalter 66 betätigt, um den Vortrieb in die entgegengesetzte Richtung anzufordern, können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems das Ausgangsdrehmoment verändern, das von dem drehenden Ausgangselement 38 geliefert wird. Unter diesen Umständen können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems zum Beispiel den Betrieb des stufenlos variablen Getriebes 28 und/oder der Leistungsquelle 18 einstellen, um die Richtung des Drehmomentausgangs von dem drehenden Ausgangselement 38 zu verändern, um zuerst die mobile Maschine 10 bis zu einem Stopp zu verlangsamen, und dann die mobile Maschine 10 jeweils in der neu angeforderten Vorwärtsrichtung 72 oder Rückwärtsrichtung 74 zu beschleunigen. Wenn die Richtung des Drehmomentausgangs von dem drehenden Ausgangselement 38 in Ansprechen auf einen solchen von der Bedienperson angeforderten Richtungswechsel geändert wird, können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems die Größenordnung des Ausgangsdrehmoments zumindest zum Teil auf Grundlage der Signale 76, 78 von dem Beschleunigungspedal 68 und dem Verzögerungs-/Bremspedal 70 steuern. Zusätzlich oder alternativ zur Steuerung des Drehmomentausgangs durch das drehende Ausgangselement 38 kann das Hauptsteuergerät 60 direkt die Stellgliedsteuerungen 90 und/oder Arbeitsaufsatz-Steuerungen 96 steuern, um die Lenkung der Maschine 10 und/oder die Stellung des Arbeitsaufsatzes 16 direkt zu steuern, um auch weiterhin ein von einer Bedienperson erwartetes oder erwünschtes Maschinenverhalten zu ermöglichen.
  • Die Steuerungen 24 des Vortriebssystems können jedoch einen Grenzwert für die Einstellung des stufenlos variablen Getriebes 28 und/oder der Leistungsquelle 18 in Ansprechen auf Bedieneranforderungen für Beschleunigung, Verzögerung und Richtungswechsel vorgeben. Indem ein solcher Grenzwert vorgegeben wird, können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems exzessive Beschleunigungs- und Ruckniveaus in bestimmten betrieblichen Situationen vermeiden, und in anderen betrieblichen Situationen selektiv andere Ruck-/Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerte auswählen, etwa in einer aggressiven Bremssituation, einer Richtungswechsel-Situation, und einer Schaufellastabfwurf- oder BLS-Situation. Die Steuerungen 24 des Vortriebssystems können die Ruckniveaus wie oben erläutert steuern, indem Ausgangssteuerbefehle implementiert werden, um den Drehmomentausgang von der Leistungsquelle 18 und/oder dem CVT 28 auf eine Weise einzustellen, die die Beschleunigung und/oder den Ruck der mobilen Maschine 10 in einigen Umständen anders steuert als in anderen Umständen. Dadurch können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems relativ hohe Niveaus für Beschleunigung und Ruck in Umständen erlauben, in denen die Bedienperson eine aggressive Ansprache des Vortrieb-Steuersystems 12 erwartet, während Beschleunigung und Ruck in Umständen, in denen die Bedienperson keinen solchen aggressiven Betrieb erwartet, begrenzt werden.
  • Wie oben erläutert können der Prozessor 320 und die Steuerungen 24 des Vortriebssystems verschiedene Verfahren einsetzen, um Beschleunigung und/oder Ruck der mobilen Maschine 10 in einigen Umständen anders zu begrenzen als in anderen Umständen. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Steuerungsverfahrens, das durch den Prozessor 320 und die Steuerungen 24 des Vortriebssystems zu diesem Zweck implementiert sein kann. In dem beispielhaften Verfahren von 2 können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems laufend alle Änderungen in den Eingaben einer Bedienperson in Verbindung mit dem Vortrieb überwachen und den endgültigen Drehzahlbefehl, der von einer Bedienperson angefordert wird, auf Grundlage verschiedener Eingänge von der Bedienperson (Schritt 210) bestimmen. Der Prozessor 320 kann den tatsächlichen Betrieb der Maschine 10 auf Grundlage verschiedener Sensoreingaben bestimmen, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Richtungswechselauswahl (VNR), Drehzahl/Geschwindigkeit der Maschine 10, Drehzahlpedaleingang, Bremspedaleingang, tatsächliche Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine 10, Drehmoment, das von der Leistungsquelle 18 und/oder dem CVT 28 erzeugt wird, eine GPS-Position der Maschine 10, eine Geländeneigung des Bodens, auf dem die Maschine 10 arbeitet, Drehzahl der Leistungsquelle 18 und Stellung des Arbeitsaufsatzes 16 (Schritt 212).
  • Der Prozessor 320 kann einen geeigneten Ruck-/Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwert auf Grundlage des angeforderten Drehzahlbefehls und des bestimmten Betriebs der Maschine 10 bestimmen (Schritt 214) (unter Anwendung der Beschleunigungs- oder Verzögerungsgrenzwerte). Als nächstes kann der Prozessor 320 einen gewünschten geglätteten Drehzahlbefehl erzeugen, indem er den Ruckwert zweimal integriert (Schritt 216). Der Steuerungsfehler, der sich durch eine Differenz zwischen dem gewünschten Drehzahlbefehl und der tatsächlichen Drehzahl der Maschine 10 zeigt, kann dann bestimmt werden (Schritt 218). In verschiedenen beispielhaften Implementierungen dieser Offenbarung kann der in Schritt 218 bestimmte Steuerungsfehler durch ein Proportional-Integral-Ableitungs- oder PID-Steuergerät berechnet werden. Schließlich kann auf Grundlage des bestimmten Steuerungsfehlers ein Ausgangssteuerbefehl von dem Prozessor 320 erzeugt werden (der Teil des Hauptsteuergeräts 60 sein kann), und weiter an das Leistungsquellen-Steuergerät 46 und/oder das Getriebesteuergerät 58 gesendet werden. Im Fall eines elektrischen CVT mit einem geschalteten Reluktanzmotor (SRM) kann das Getriebesteuergerät 58 die Menge an Strom und die Form des Stroms in den Statorwicklungen steuern, um den Drehzahl- und Drehmomentausgang des elektrischen CVT für eine Menge an Strom zu steuern, die durch einen mit dem SRM wirkmäßig gekoppelten Generator erzeugt wird. In einem SRM wird die Drehzahl des Rotors durch die Schaltgeschwindigkeit der Statorpole bestimmt, die zum Beispiel durch Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) gesteuert werden kann, und der Drehmomentausgang ist proportional zu dem Quadrat des in den Statorwicklungen fließenden Stroms.
  • Wenn die Steuerungen 24 des Vortriebssystems eine Veränderung in den Eingaben der Bedienperson in Verbindung mit dem Vortrieb erfassen, können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems eine Zieleinstellung für einen Betriebsparameter des stufenlos variablen Getriebes 28 auf Grundlage der Veränderung in den Eingaben der Bedienperson bestimmen (Schritt 210). Zum Beispiel können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems eine Zieleinstellung für einen Parameter der Leistungsabgabe durch das drehende Ausgangselement 38 in Ansprechen auf veränderte Eingaben der Bedienperson in Verbindung mit dem Vortrieb bestimmen. In einigen Ausführungsformen können die Steuerungen 24 des Vortriebssystems eine Zieleinstellung in dem Drehmomentausgang des drehenden Ausgangselements 38 in Ansprechen auf eine Anforderung der Bedienperson für erhöhte Beschleunigung, erhöhte Verzögerung, aggressives Bremsen und/oder einen Richtungswechsel bestimmen.
  • Gleichzeitig kann der Prozessor 320 des Hauptsteuergeräts 60 gemäß verschiedenen Implementierungen dieser Offenbarung geeignete Ruckwerte, die von der Leistungsquelle 18 und dem CVT 28 implementiert werden sollen, auf Grundlage einer oder mehrerer Betriebsbedingungen bestimmen, wie sie durch verschiedene Sensoreingänge dargestellt werden (Schritt 212). Nach dem Bestimmen geeigneter Ruck-/Beschleunigungs-/Verzögerungsgrenzwerte kann der Prozessor 320 des Hauptsteuergeräts 60 einen gewünschten geglätteten Drehzahlbefehl (Schritt 216) erzeugen, einen möglichen Steuerungsfehler zwischen dem gewünschten geglätteten Drehzahlbefehl und der tatsächlichen Drehzahl der Maschine 10 bestimmen (Schritt 218) und einen geeigneten Steuerbefehl ausgeben, um den Drehmomentausgang von der Leistungsquelle 18 und/oder dem CVT 28 einzustellen, um den Steuerungsfehler zu verringern. Durch Steuern des Drehmomentausgangs des drehenden Ausgangselements 38 oder anderer Parameter der Leistungsabgabe durch das drehende Ausgangselement 38 können der Prozessor 320 und die Steuerungen 24 des Vortriebssystems die Beschleunigung und/oder den Ruck der mobilen Maschine 10 auf Grundlage der einen oder mehreren Betriebsbedingungen, die zur Bestimmung geeigneter Ruckwerte verwendet werden, steuern.
  • Verfahren, die das Vortrieb-Steuersystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung verwenden kann, um den Ruck der mobilen Maschine 10 in unterschiedlichen Umständen verschieden zu steuern, sind nicht auf die vorstehend erläuterten Beispiele begrenzt. Zum Beispiel kann der Prozessor 320 des Hauptsteuergeräts 60 unterschiedliche Beziehungen zwischen den ausgewählten Ruckniveaus und den Betriebsbedingungen, die zur Bestimmung der ausgewählten Ruckniveaus verwendet werden, implementieren. Zusätzlich können das Vortrieb-Steuersystem und der Prozessor 320 den Ruck der mobilen Maschine 10 einstellen, indem sie einen anderen Betriebsparameter des CVT 28 als den Drehmomentausgang von dem drehenden Ausgangselement 38 einstellen. Ferner kann der Prozessor 320 bei der Bestimmung und Korrektur eines Steuerungsfehlers zwischen einem gewünschten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine 10 die in dem Flussdiagramm von 2 gezeigten Maßnahmen in anderen Reihenfolgen ausführen und/oder andere Maßnahmen zusätzlich zu oder anstelle von Maßnahmen, die in 2 gezeigt werden, ausführen.
  • Dem Fachmann ist bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Varianten an dem offenbarten System gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Weitere Ausführungsformen des Systems werden dem Fachmann klar sein, wenn er die Beschreibung und praktische Ausführung des hierin offenbarten Systems in Betracht zieht. Zum Beispiel kann ein beliebiges alternatives CVT anstelle der offenbart CVTs verwendet werden, und alle Drehzahlbereiche können sich auch auf virtuelle diskrete Übersetzungsverhältnisse beziehen. Die Beschreibung und die Beispiele sollen als rein beispielhaft betrachtet werden, wobei ein wahrer Umfang durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben wird.

Claims (10)

  1. Vortrieb-Steuersystem zur Bereitstellung unterschiedlicher Niveaus des Rucks als eine Funktion von Bedienereingaben und tatsächlich gemessenen Betriebsparametern in einer Maschine (10), wobei das System umfasst: eine Leistungsquelle (18); ein stufenlos variables Getriebe (CVT) (28), das mit einem Ausgang (26) der Leistungsquelle (18) gekoppelt ist; eine Vielzahl von Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen (92, 98); eine Vielzahl von Sensoren (82), die dazu ausgestaltet sind, Signale zu erzeugen, die auf Betriebsparameter der Maschine (10) hinweisen; und ein Steuergerät (60), das zur Kommunikation mit der Leistungsquelle, dem CVT, den Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen und den Sensoren gekoppelt ist, wobei das Steuergerät umfasst: eine in einem Speicher gespeicherte Datenbank mit einer Vielzahl von Ruckwerten, die auf unterschiedliche Operationen der Maschine bezogen sind, ausgewählt aus zumindest einer der folgenden: Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp, einer Richtungswechsel-Schaltanforderung von einer Bedienperson, um aus Vorwärts, Rückwärts oder Neutral eines auszuwählen, sowie einem Satz von Betriebsbedingungen der Maschine, die auf einen Schaufellastabwurf-Modus hinweisen; ein Ruckauswahlmodul, das programmiert ist, um aus einem Ruckwert, einem Beschleunigungsgrenzwert und einem Verzögerungsgrenzwert auf Grundlage des aktuellen Betriebs der Maschine zumindest einen auszuwählen; eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Drehzahlbefehls, die programmiert ist, um den ausgewählten Ruckwert zweimal zu integrieren, um einen gewünschten Drehzahlbefehl zu erzeugen; eine Proportional-Integral-Ableitungs- oder PID-Steuervorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, laufend einen Steuerungsfehler zwischen dem gewünschten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine zu berechnen; und ein Steuerbefehlsausgabemodul, das dazu ausgestaltet ist, einen Steuerbefehl, um eine Änderung in einem Ausgangsdrehmoment zu implementieren, an zumindest die Leistungsquelle und/oder das CVT auszugeben, um den Steuerungsfehler zu verringern.
  2. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Datenbank Ruckwerte umfasst, die für einen Schaufellastabwurf-Modus höher sind als für eine Richtungswechsel-Schaltanforderung.
  3. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 2, wobei die Datenbank Ruckwerte umfasst, die für eine Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp höher sind als für einen Schaufellastabwurf- Modus.
  4. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Datenbank zumindest einen Ruckwert umfasst, der auf einen Satz von Betriebsbedingungen der Maschine bezogen ist, die auf einen Schaufellastabwurf-Modus hinweisen, wobei der Satz von Betriebsbedingungen zumindest eine der folgenden umfasst: eine Angabe, dass eine Vorwärtsrichtung ausgewählt wurde, dass eine Drehzahl der Maschine niedriger als eine Schwellendrehzahl ist, dass eine Last an dem Antriebsstrang der Maschine größer als eine Schwellenlast ist, dass ein Hydraulikzylinderdruck in einem Hydraulikzylinder, der mit einem Schild oder anderen Arbeitsaufsatz der Maschine verbunden ist, höher als ein Schwellendruck ist, und eine Angabe, dass die Maschine nicht beschleunigt.
  5. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 4, wobei die Datenbank Ruckwerte umfasst, die für einen Schaufellastabwurf-Modus höher sind als für eine Richtungswechsel-Schaltanforderung.
  6. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 5, wobei die Datenbank Ruckwerte umfasst, die für eine Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp höher sind als für einen Schaufellastabwurf- Modus.
  7. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das CVT (28) ein elektrisches CVT mit einem Generator und einem geschalteten Reluktanzmotor ist.
  8. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Ruckauswahlmodul programmiert ist, höhere Grenzwerte für Ruckwerte und Verzögerungswerte bei niedrigen Maschinendrehzahlen und niedrigere Grenzwerte für Ruckwerte und Verzögerungswerte bei höheren Maschinendrehzahlen aufzuweisen.
  9. Vortrieb-Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Eingabe-/Ausgabe-Einrichtungen ein Drehzahlpedal und ein Bremspedal umfasst, und die Vielzahl von Sensoren Sensoren umfasst, die zumindest eines der folgenden erfassen: eine Drehzahl der Maschine (10), eine Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine, eine Drehzahl der Leistungsquelle, ein Drehmoment, das von der Leistungsquelle (18) und von dem CVT (28) ausgegeben wird, einen Hydraulikfluiddruck in einem Hydraulikzylinder, der mit einem Arbeitsaufsatz (16) der Maschine (10) wirkverbunden ist, eine Position der Maschine, und eine Neigung eines Geländes, auf dem die Maschine betrieben wird.
  10. Verfahren zur Maschinensteuerung, umfassend: Auswählen eines Ruckwerts aus einer in einem Speicher gespeicherten Datenbank umfassend eine Vielzahl von Ruckwerten, die auf unterschiedliche Operationen der Maschine (10) bezogen sind, darunter zumindest eine der folgenden: Aktivierung einer Bremse durch eine Bedienperson für einen aggressiven Stopp, eine Richtungswechsel-Schaltanforderung von einer Bedienperson, um aus Vorwärts, Rückwärts oder Neutral eines auszuwählen, sowie einen Satz von Betriebsbedingungen der Maschine, die auf einen Schaufellastabwurf-Modus hinweisen; zweimaliges Integrieren des ausgewählten Ruckwerts, um einen gewünschten glatten Drehzahlbefehl für die Maschine zu erzeugen; laufendes Berechnen eines Steuerungsfehlers zwischen dem gewünschten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Drehzahl der Maschine; und Ausgeben eines Steuerbefehls zum Implementieren einer Änderung in einem Ausgangsdrehmoment an zumindest eine Leistungsquelle und/oder ein kontinuierlich variables Getriebe in einem Antriebsstrang der Maschine.
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