DE102021201642A1

DE102021201642A1 - System und verfahren zur laufzeitplanung eines mit einer elektrischen batterie betriebenen arbeitsfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021201642A1
Application number: DE102021201642.1A
Authority: DE
Inventors: Eric Vilar; Benjamin R. Wagner
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2021-10-14
Also published as: CN113511107A; US20210316713A1

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren hierin offenbart, um den Arbeitstag eines batteriebetriebenen elektrischen Arbeitsfahrzeugs automatisch zu planen. Das Fahrzeug beinhaltet ein Fahrgestell, das von Fahrvorrichtungen getragen wird, die ihrerseits ferner ein Arbeitsanbaugerät tragen. Eine Batterieeinheit entlädt Energie, um zumindest die Betätigung der Fahrvorrichtungen und/oder des Arbeitsanbaugeräts zu unterstützen. Eine Steuerung empfängt Eingabedaten von einem Benutzer in Bezug auf bestimmte Missionen, die von dem Arbeitsfahrzeug in einem gegebenen Zeitraum durchgeführt werden sollen, und prognostiziert Energieverbrauchsraten für mindestens einen Betriebsmodus, der jeder verbleibenden auszuführenden Mission entspricht. Die Steuerung erzeugt ferner Ausgabedaten an eine Benutzerschnittstelle, die einem erforderlichen Ladezustand der Batterieeinheit entsprechen, auf Grundlage der vorhergesagten Energieverbrauchsraten relativ zu einem erfassten aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit. Die Steuerung kann Aktivitäts- und/oder Verbrauchsraten während des Tages überwachen und proaktiv Ausgaben für z. B. die Nutzungsoptimierung generieren.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf batteriebetriebene Arbeitsfahrzeuge in z. B. der Bau- und/oder Landwirtschaft, die ein oder mehrere Kühlsystemlüfter beinhalten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf computerimplementierte Systeme und Verfahren zur Laufzeitplanung solcher Arbeitsfahrzeuge, beispielsweise auf der Grundlage eines Zeitplans gewünschter Missionen und verfügbarer Batterieeinheitsladung.
HINTERGRUND
Batteriebetriebene Arbeitsfahrzeuge, wie hierin erörtert, können zu veranschaulichenden Zwecken als elektrische Bagger bezeichnet werden, aber eine solche Charakterisierung ist nicht einschränkend im Umfang und, sofern hierin nicht ausdrücklich anders vermerkt, können alternative Arbeitsfahrzeuge beispielsweise Baggermaschinen, Kompaktrad- oder Raupenlader, Planiermaschinen, Muldenkipper und dergleichen beinhalten. Diese Maschinen können mit Raupenketten oder Rädern versehene Fahrvorrichtungen aufweisen, die das Fahrgestell von der Bodenoberfläche abstützen, und können ferner ein oder mehrere Arbeitsanbaugeräte umfassen, die verwendet werden, um die Arbeitsumgebung (z. B. Graben, Heben, Laden, Planieren) in Abstimmung mit der Bewegung der Maschine zu modifizieren.
Auf dem Gebiet solcher Arbeitsmaschinen besteht ein ständiger Bedarf an einer Reduzierung der Dieselemissionen bei gleichzeitiger Bereitstellung der erforderlichen Leistung. In manchen Ländern sollen Dieselemissionen in Personenkraftwagen insgesamt beseitigt werden, was den Wunsch nach vollelektrischen oder hybrid-dieselelektrischen Arbeitsfahrzeugen weiter anregen kann. Zu den potenziellen Vorteilen vollelektrischer Arbeitsfahrzeuge gehören nicht nur die Reduzierung der Stickoxid- und Partikelemissionen, sondern auch die Reduzierung der Betriebszeiten und des Lärms in der Arbeitsumgebung, ganz zu schweigen von Kraftstoffeinsparungen.
Bestehende Batterieeinheiten (typischerweise unter Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien) weisen jedoch eine relativ niedrige Leistungsobergrenze in Bezug auf den Energiebedarf von schweren Arbeitsfahrzeugen auf. Die meisten Batterien können den Betrieb nur für einen Teil des erforderlichen Arbeitstages aufrechterhalten, und der Zugriff auf Stromquellen zum Aufladen der Batterien kann schwierig sein. Selbst wenn eine Ladequelle an einer Arbeitsstelle zur Verfügung gestellt werden kann, kann die relativ lange Ladezeit für Batterien sehr unerwünscht sein, wenn sie Ausfallzeiten während dessen vorschreibt, was sonst Teil des Arbeitstages wäre.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Verbesserung herkömmlicher Systeme und Verfahren bereit, zumindest teilweise durch Ermöglichen einer Planung und Optimierung eines Arbeitstages eines batteriebetriebenen elektrischen Arbeitsfahrzeugs. Solche Systeme und Verfahren können vorzugsweise die Implementierung vollelektrischer Arbeitsfahrzeuge über einen vollen achtstündigen Arbeitstag ermöglichen, einschließlich des Transports zu einer oder mehreren Arbeitsstellen, der Auftragserledigung an diesen Arbeitsstellen und des weiteren Transports des Arbeitsfahrzeugs zu einem bevorzugten Ziel, wie etwa einem Ladeort.
In einer Ausführungsform umfasst ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug, wie hierin offenbart, ein Fahrgestell, das von mehreren fahrenden Vorrichtungen getragen wird, wobei das Fahrgestell ferner ein oder mehrere Arbeitsanbaugeräte trägt. Eine Batterieeinheit ist konfiguriert, um Energie zu entladen, um zumindest die Betätigung einer oder mehrerer der Fahrvorrichtungen und der Arbeitsanbaugeräte zu unterstützen. Eine Steuerung ist kommunikativ mit der Batterieeinheit und einer Benutzerschnittstelle verbunden, die einem Bediener des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet und konfiguriert ist, um ein Verfahren wie folgt durchzuführen. Die Steuerung empfängt Eingabedaten bezüglich einer oder mehrerer angegebener Missionen, die von dem Arbeitsfahrzeug in einem gegebenen Zeitraum durchzuführen sind, prognostiziert Energieverbrauchsraten für mindestens einen Betriebsmodus, der jeder verbleibenden Mission der einen oder mehreren angegebenen Missionen entspricht, die durchzuführen sind, und generiert an die Benutzerschnittstelle Ausgabedaten, die einem erforderlichen Ladezustand der Batterieeinheit entsprechen, auf Grundlage der prognostizierten Energieverbrauchsraten relativ zu einem erfassten aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit.
In alternativen Ausführungsformen kann das oben genannte Verfahren teilweise oder vollständig durch Interaktion mit Remote- oder anderweitig alternativen Recheneinheiten, abgesehen von der genannten Steuerung, durchgeführt werden.
In einem beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsformen können die Energieverbrauchsraten auf Grundlage gespeicherter historischer Informationen bezüglich eines durchschnittlichen Energieverbrauchs für den mindestens einen Betriebsmodus und einer eingegebenen Zeitdauer für jede zugeordnete Mission vorhergesagt werden.
Die Steuerung kann ferner konfiguriert sein, um die prognostizierten Energieverbrauchsraten auf der Grundlage bestimmter Nutzungsdaten des Arbeitsfahrzeugs und zugeordneter Batterieeinheitenentladungsdaten während des bestimmten Zeitraums zu korrigieren.
Die Steuerung kann ferner konfiguriert sein, um die ermittelten Nutzungsdaten des Arbeitsfahrzeugs und die zugehörigen Batterieeinheitenentladungsdaten mit den historischen Daten für eine weitere Vorhersage der Energieverbrauchsraten in nachfolgenden Zeiträumen zu aggregieren.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsformen kann der mindestens eine Betriebsmodus, der jeder verbleibenden Mission der einen oder mehreren durchzuführenden Missionen entspricht, einen Fahrmodus, einen Arbeitsmodus und/oder einen Leerlaufmodus umfassen. Die Steuerung ist kommunikativ mit einem globalen Positionierungssystem-Transceiver auf dem Arbeitsfahrzeug verbunden. Wenn mindestens ein Fahrmodus auf Grundlage der angegebenen durchzuführenden Missionen erforderlich ist, kann die Steuerung ferner konfiguriert sein, um Geopositionsdaten für das Arbeitsfahrzeug zu erhalten und eine Fahrzeit von einem aktuellen Standort des Arbeitsfahrzeugs zu jeweiligen Standorten einer oder mehrerer anderer in einem Arbeitsmodus durchzuführender Missionen und von mindestens einem der jeweiligen Standorte zu einem Zielladeort zu bestimmen.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsformen können die vorhergesagten Verbrauchsraten von Eingabedaten abhängen, die Missionsbedingungen und/oder charakteristische Werte umfassen, die mit den Missionsbedingungen für eine oder mehrere der angegebenen Missionen korrelieren.
Die Missionsbedingungen und/oder charakteristischen Werte, die mit den Missionsbedingungen korrelieren, können beispielsweise eines oder mehrere der Folgenden umfassen: eine relative Lasteinwirkung für eine Art von Mission; eine relative Umwelteinwirkung für eine angegebene Mission; und eine relative Lasteinwirkung für ein spezifiziertes Gelände der Mission.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsformen entsprechen die generierten Ausgabedaten einem ersten Anzeigezustand, wobei ein erforderlicher Ladezustand der Batterieeinheit, um jede der verbleibenden angegebenen Missionen abzuschließen, geringer ist als ein erkannter aktueller Ladezustand der Batterieeinheit.
Die generierten Ausgangsdaten gemäß einem solchen Aspekt können ferner einem zweiten Anzeigezustand entsprechen, wobei ein erforderlicher Ladezustand der Batterieeinheit, um jede der verbleibenden angegebenen Missionen abzuschließen, größer als ein erfasster aktueller Ladezustand der Batterieeinheit ist.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsformen kann die Steuerung konfiguriert sein, um eine Abfolge der einen oder der mehreren angegebenen Missionen zu ermitteln und anzuzeigen, die in Bezug auf mindestens eine angegebene Mission optimiert ist und eine aggregierte vorhergesagte Energieverbrauchsrate aufweist, die geringer ist als ein erkannter aktueller Ladezustand der Batterieeinheit.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsformen kann die Steuerung konfiguriert sein, um eine Teilmenge der einen oder der mehreren angegebenen Missionen zu ermitteln und anzuzeigen, die in Bezug auf mindestens eine angegebene Mission optimiert ist und eine aggregierte vorhergesagte Energieverbrauchsrate aufweist, die geringer als ein erkannter aktueller Ladezustand der Batterieeinheit ist.
In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsformen kann eine Benutzerschnittstelle einem zugeordneten Benutzer ermöglichen, Missionsdaten und entsprechende Zieldaten für eine Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen einzugeben, wobei ein Arbeitstag automatisch für jedes der Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen geplant ist, das jede angegebene Mission abschließt.
Die geplanten Arbeitstage können beispielsweise optimiert werden, um einen größten Sicherheitsspielraum in Bezug auf die Ladezustände jedes Arbeitsfahrzeugs bereitzustellen und/oder relative Fähigkeiten der Arbeitsfahrzeuge in Bezug auf bestimmte der angegebenen Missionen zu berücksichtigen.
Eine Benutzerschnittstelle kann einem zugeordneten Benutzer ferner ermöglichen, Parameter anzugeben, die ein bestimmtes der Arbeitsfahrzeuge in Bezug auf eine der Missionen und/oder eine bestimmte Zeit in dem gegebenen Zeitraum umfassen, wobei eine optimierte Anordnung und/oder Abfolge von Missionen für jedes der Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen neu berechnet wird, die den angegebenen Parametern entsprechen.
Figurenliste
Zahlreiche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der hierin dargelegten Ausführungsformen werden für Fachleute beim Lesen der folgenden Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne weiteres ersichtlich.

1 ist eine Seitenansicht eines Radschaufelbaggers als batteriebetriebenes Arbeitsfahrzeug, das eine Ausführungsform eines Systems und Verfahrens, wie hierin offenbart, beinhaltet.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes Steuersystem für das Arbeitsfahrzeug aus 1 darstellt.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens darstellt, wie hierin offenbart.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie bereits erwähnt, ermöglichen die hierin offenbarten Systeme und Verfahren die Planung und Arbeitstagoptimierung eines batteriebetriebenen Arbeitsfahrzeugs. Dementsprechend können die hierin offenbarten Systeme und Verfahren für ein Arbeitsfahrzeug, das von einer Batterieeinheit mit einer festgelegten maximalen Ladung angetrieben wird, vorzugsweise dazu beitragen, die Missionsleistung und Fahrzeugnutzung zu optimieren, und ferner Echtzeitbenachrichtigungen an Benutzer, wie etwa die Maschinenbediener, in Bezug auf den tatsächlichen und prognostizierten Ladezustand der Batterieeinheit bereitstellen.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 wird ein repräsentatives Arbeitsfahrzeug gezeigt und allgemein mit der Nummer 100 bezeichnet. In dem bestimmten gegebenen Beispiel und zu Veranschaulichungszwecken in der gesamten detaillierten Beschreibung hierin zeigt 1 einen Baggerlader 100. Die hier offenbarten Systeme können auf ähnliche oder anderweitig gleichwertige land- und bauwirtschaftliche oder andere Fahrzeuge anwendbar sein, einschließlich zum Beispiel Baggermaschinen, Lader, Grader und andere Arbeitsmaschinen des Typs mit typischerweise einem oder mehreren Arbeitsanbaugeräten zum Modifizieren des umliegenden Geländes. In bestimmten Ausführungsformen können Systeme und Verfahren, wie hierin offenbart, auch auf Fahrzeuge anwendbar sein, denen explizite Arbeitsanbaugeräte fehlen.
Arbeitsfahrzeuge 100, wie hierin erörtert, verfügen in der Regel über mit Raupenketten oder Rädern versehene Fahrvorrichtungen, die das Fahrgestell über der Bodenoberfläche abstützen. Der Bagger in 1 ist mit Vorderrädern 112 und Hinterrädern 114 als Fahrvorrichtungen dargestellt. Die Fahrvorrichtungen können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung in alternativen Ausführungsformen wie z. B. Riemen, Stahlketten oder dergleichen umgesetzt werden. In einem Anwendungsbeispiel entlädt eine Energiespeichervorrichtung 120 selektiv elektrische Gleichstromenergie (DC) an einen oder mehrere Leistungselektronikwechselrichter (nicht dargestellt), die die entladene Gleichstromenergie (DC) in Wechselstromenergie (AC) umwandeln. Die Wechselstromenergie (AC) kann einem Wechselstrom-Elektromotor (AC) (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, der die Fahrvorrichtungen über ein Getriebe antreibt, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug selbst über eine Oberfläche des Bodens bewegt.
Die Energiespeichervorrichtung 120 kann hier im Allgemeinen als eine Batterieeinheit 120 beschrieben werden, die eine oder mehrere Batterien beinhaltet. Der Begriff „Batterieeinheit“, wie hierin offenbart, kann jedoch verschiedene Formen der Energiespeicherung umfassen, einschließlich zum Beispiel Superkondensatoren, Elektrolytkondensatoren, Hybridkondensatoren und dergleichen, die unterschiedliche Lade- und Entladezyklen aufweisen können, aber ansonsten in der Lage sind, ausreichend Energie zum Betreiben des Arbeitsfahrzeugs 100 in verschiedenen Betriebsmodi für einen Zeitraum zu speichern. Die Batterieeinheit kann konfiguriert sein, um mit einer Stromladung zwischen 0 % und 100 % einer maximalen Ladung zu arbeiten, die vorzugsweise ausreichen kann, um zumindest einen achtstündigen Arbeitstag abzuschließen. In verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung die primäre Leistungsquelle zum Antreiben der Fahrvorrichtungen 112, 114 sein, aber in alternativen Ausführungsformen kann eine Hybridkonfiguration im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung liegen, wobei die Energiespeichervorrichtung in selektiver Verbindung mit einem motorgetriebenen Wechselstromgenerator (AC) verwendet wird, d. h. um zumindest Vorgänge wie etwa die Betätigung der Fahrvorrichtungen, Arbeitsanbaugeräte und/oder anderer Fahrzeugkomponenten zu unterstützen.
Das Arbeitsfahrzeug 100 beinhaltet eine Bedienerkabine, die von einem Fahrgestell 110 getragen wird, um den Bediener des Fahrzeugs aufzunehmen und zu schützen. Die Bedienerkabine und das eine oder die mehreren Arbeitsanbaugeräte 130, 142 können am Hauptrahmen montiert sein, so dass die Bedienerkabine in die Arbeitsrichtung der Arbeitsanbaugeräte zeigt. Die Bedienerkabine kann zahlreiche herkömmliche Formen annehmen, einschließlich beispielsweise einer oder mehrerer Benutzerschnittstellenvorrichtungen (nicht dargestellt), wie etwa eine Anzeigeeinheit, Fußpedale, ein Lenkrad, Joysticks, Tasten und beliebige andere Bedienelemente oder Anzeigen, die zum Bedienen des Fahrzeugs erforderlich sind.
Wie zuvor angemerkt, kann das Arbeitsfahrzeug 100 ein oder mehrere Arbeitsanbaugeräte beinhalten, die in der dargestellten Ausführungsform aus 1 eine vorne montierte Schaufel 130 (d. h. einen Lader) und eine hinten montierte Schaufel 142 (d. h. einen Bagger) sind. In alternativen Ausführungsformen können die Arbeitsanbaugeräte nur eines der vorgenannten Arbeitsanbaugeräte beinhalten, oder z. B. Schaufeln, Scharen, Fräsen, Mäher und dergleichen. Die Schaufeln 130, 142 sind beweglich mit dem Fahrgestell 110 gekoppelt, um das Gelände zu bearbeiten, z. B. Erde und andere Materialien auszuheben, zu tragen und auszukippen. Die vorne montierte Schaufel 130 kann über eine erste Auslegerbaugruppe 132 beweglich mit einem vorderen Ende des Fahrgestells 110 gekoppelt sein, einschließlich einer Vielzahl von hydraulischen Stellgliedern zum Bewegen der vorne montierten Schaufel relativ zum Fahrgestell. Die erste Auslegerbaugruppe kann hydraulische Hubzylinder 134 zum Anheben und Absenken der ersten Auslegerbaugruppe und einen hydraulischen Kippzylinder 136 zum Kippen (z. B. Graben und Auskippen) der vorne montierten Schaufel beinhalten. Die hinten montierte Schaufel 142 kann über eine zweite Auslegerbaugruppe 140 beweglich mit einem hinteren Ende des Fahrgestells gekoppelt sein, einschließlich einer Vielzahl von hydraulischen Stellgliedern zum Bewegen der hinten montierten Schaufel relativ zum Fahrgestell. Die zweite Auslegerbaugruppe kann z. B. eine Vielzahl von hydraulischen Schwenkzylindern 144 zum Schwenken der zweiten Auslegerbaugruppe von einer Seite zur anderen, einen hydraulischen Hubzylinder 146 zum Anheben und Absenken der zweiten Auslegerbaugruppe, einen hydraulischen Vorschubzylinder 148 zum Biegen der zweiten Auslegerbaugruppe und einen hydraulischen Kippzylinder 150 zum Kippen (z. B. Graben und Auskippen) der hinten angebrachten Schaufel beinhalten. Der Bediener kann die Bewegung der Schaufeln 130, 142 mithilfe von Bedienelementen, die sich innerhalb der Bedienerkabine befinden, wie etwa einer oder mehreren der oben genannten Benutzerschnittstellenvorrichtungen, selektiv steuern.
Das beispielhafte Arbeitsfahrzeug 100, wie in 1 gezeigt, kann ferner noch rechtsseitige und linksseitige Stabilisatoren 152 zum Stützen und Stabilisieren des Arbeitsfahrzeugs auf dem Boden beinhalten, insbesondere in Modi, in denen eine oder mehrere der Schaufeln 130, 142 in Betrieb sind. Hydraulische Hubzylinder 154 können zum Anheben und Absenken der Stabilisatoren 152 relativ zum Fahrgestell 110 des Arbeitsfahrzeugs implementiert werden.
Wie schematisch in 2 dargestellt, beinhaltet das Arbeitsfahrzeug 100 ein Steuersystem mit einer Steuerung 210. Die Steuerung kann Teil eines zentralen Steuersystems des Arbeitsfahrzeugs oder ein separates Steuermodul sein. Die Steuerung kann eine oder mehrere Benutzerschnittstellenvorrichtungen beinhalten, auf die oben Bezug genommen wird, und optional in der Bedienerkabine an einem Bedienfeld montiert werden.
Die Steuerung 210 ist konfiguriert, um Eingangssignale von einigen oder allen verschiedenen Sensoren zu empfangen, die gemeinsam ein Sensorsystem 250 definieren. Bestimmte dieser Sensoren können bereitgestellt werden, um Betriebsbedingungen oder Positionierungen der Maschine zu erfassen, einschließlich zum Beispiel eines Ausrichtungssensors, Sensoren für ein globales Positionierungssystem (GPS), Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren, Fahrzeugwerkzeugpositionierungssensoren und dergleichen, und während ein oder mehrere dieser Sensoren diskreter Natur sein können, kann sich das Sensorsystem ferner auf Signale beziehen, die von dem Maschinensteuersystem bereitgestellt werden. Andere Sensoren in dem Sensorsystem 250 können bereitgestellt werden, um Umgebungsbedingungen zu erkennen, einschließlich zum Beispiel Hindernisse im Weg und/oder in der Nähe des Arbeitsfahrzeugs, und können Laserscanner, Wärmesensoren, Bildgebungsgeräte, strukturierte Lichtsensoren, Ultraschallsensoren und andere optische Sensoren beinhalten. Die Arten und Kombinationen von Hindernissensoren können für eine Art von Arbeitsmaschine, Arbeitsbereich und/oder Anwendung variieren, sind jedoch im Allgemeinen bereitgestellt und konfiguriert, um die Erkennung von Hindernissen in einer Arbeitsspur des Fahrzeugs zu optimieren. Insbesondere in Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Sensorsystem 250 ferner Sensoren umfassen, die konfiguriert sind, um einen aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit 120 gemeinsam oder beispielsweise als individuelle Werte für jede einer Vielzahl von Batterien, die einer Batterieeinheit 120 zugeordnet sind, zu erfassen.
Die Steuerung 210 ist, wie gezeigt, ferner konfiguriert, um Eingabedaten bezüglich angegebener Missionen zu empfangen, die von dem Arbeitsfahrzeug in einem bestimmten Zeitraum durchzuführen sind, beispielsweise in Form von Benutzereingabesignalen 220 über eine oder mehrere der vorstehend genannten Benutzerschnittstellenvorrichtungen. Wie nachstehend weiter ausgeführt, kann der Bediener der Steuerung Zieldaten 222 und Aktivitätsdaten 224 als Informationen in Form von alphanumerischem Text, auswählbaren Codes und dergleichen bereitstellen.
Die Steuerung 210 ist, wie gezeigt, ferner konfiguriert, um Standortdaten 232 zu empfangen, die z. B. der aktuellen Geolokalisierung des Arbeitsfahrzeugs 100, einem oder mehreren Zielorten des Arbeitsfahrzeugs, einschließlich zum Beispiel mindestens eines Endziels mit einer Ladestation, und/oder Routeninformationen dazwischen entsprechen. Solche Standortdaten können über ein globales Positionierungssystem (Global Positioning System - GPS) 230 bereitgestellt werden, beispielsweise bereitgestellt von Sensoren, die sich an den Zielorten befinden, Drittanbieterquellen und/oder von Sensoren/Transceivern, die sich an dem Arbeitsfahrzeug befinden, das auch als einer der Sensoren in dem Sensorsystem 250 charakterisiert sein kann.
Die Steuerung 210 ist ferner konfiguriert, um historische Daten 242 vom Datenspeicher 240 zu empfangen. Die hierin erörterte Datenspeicherung kann, sofern nicht anders angegeben, im Allgemeinen Hardware umfassen, wie etwa flüchtige oder nichtflüchtige Speichervorrichtungen, Laufwerke, Speicher oder andere Speichermedien, sowie eine oder mehrere Datenbanken, die sich darauf befinden. Die historischen Daten können einer oder mehreren angegebenen Aktivitäten, Zielen, Standorten und beliebigen anderen Metriken oder Parametern entsprechen, die von der Steuerung zum Bestimmen oder Vorhersagen von Verbrauchsraten in einem gegebenen Arbeitszeitraum implementiert werden. Der Datenspeicher kann sich außerhalb der Steuerung und sogar des Arbeitsfahrzeugs selbst befinden, wobei die historischen Daten beispielsweise auf Anfrage in die Steuerung hochgeladen werden können. Alternativ kann der Datenspeicher innerhalb der Steuerung sein, wenn die Steuerung entsprechend konfiguriert ist.
Die Steuerung 210 kann konfiguriert sein, um Ausgabedaten innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung, wie nachstehend näher beschrieben, an eine grafische Benutzerschnittstelle 260 zur Anzeige für den menschlichen Bediener zu erzeugen. Solche Ausgabedaten können eine Echtzeit-Rückmeldung in Bezug auf den Fahrzeugbetrieb und/oder die Missionsleistung umfassen, wie zum Beispiel einem erforderlichen Ladezustand der Batterieeinheit auf Grundlage vorhergesagter Energieverbrauchsraten in Bezug auf einen erfassten aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit entsprechend. Die grafische Benutzerschnittstelle kann in bestimmten Ausführungsformen selbst konfiguriert sein, um der Steuerung die Benutzereingaben 220 bereitzustellen. Die Steuerung kann zudem konfiguriert sein, um Steuersignale 270 zum Steuern des Betriebs jeweiliger Stellglieder oder Signale zur indirekten Steuerung über Zwischensteuereinheiten zu erzeugen, die einem Maschinenlenksteuersystem, einem Maschinenanbaugerätesteuersystem und/oder einem Maschinenantriebssteuersystem (nicht gezeigt) zugeordnet sind.
Die Steuerung 210 beinhaltet eine Speichereinheit 212 und einen Prozessor 214 oder kann damit verbunden sein und kann in bestimmten Ausführungsformen eine Kommunikationseinheit beinhalten (nicht abgebildet). Es versteht sich, dass die hierin beschriebene Steuerung eine einzelne Steuerung sein kann, die die gesamte beschriebene Funktionalität aufweist, oder sie kann mehrere Steuerungen beinhalten, wobei die beschriebene Funktionalität auf die mehreren Steuerungen verteilt ist.
Verschiedene Operationen, Schritte oder Algorithmen, wie sie im Zusammenhang mit der Steuerung 210 beschrieben werden, können direkt in die Hardware, in ein Computerprogrammprodukt, wie z. B. ein Softwaremodul, das vom Prozessor 214 ausgeführt wird, oder in eine Kombination aus beidem integriert werden. Das Computerprogrammprodukt kann sich in der Speichereinheit 212 befinden, wie zum Beispiel RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, in Registern, auf einer Festplatte, einer Wechselplatte oder einer beliebigen anderen in der Fachwelt bekannten Form eines computerlesbaren Mediums. Ein beispielhaftes computerlesbares Medium kann mit dem Prozessor derart gekoppelt sein, dass der Prozessor Informationen von dem Speicher/Speichermedium lesen und Informationen auf dieses schreiben kann. Alternativ kann das Medium in den Prozessor integriert sein. Der Prozessor und das Medium können sich in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) befinden. Die ASIC kann sich in einem Benutzerendgerät befinden. Alternativ können sich der Prozessor und das Medium als diskrete Komponenten in einem Benutzerendgerät befinden.
Der Begriff „Prozessor“ 214, wie er hierin verwendet wird, kann sich auf zumindest universelle oder spezifische Verarbeitungsvorrichtungen und/oder -logik beziehen, wie Fachleute auf dem Gebiet verstehen können, einschließlich unter anderem auf einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine Zustandsmaschine und dergleichen. Ein Prozessor kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen implementiert sein, z. B. eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, einer Vielzahl von Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder einer beliebigen anderen derartigen Konfiguration.
Obwohl nicht gezeigt, kann eine Kommunikationseinheit bereitgestellt werden, um Kommunikation zwischen der Steuerung 210 und externen Systemen oder Vorrichtungen zu unterstützen oder bereitzustellen und/oder eine Kommunikationsschnittstelle in Bezug auf interne Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 100 zu unterstützen oder bereitzustellen. Die Kommunikationseinheit kann drahtlose Kommunikationssystemkomponenten beinhalten (z. B. über ein Mobilfunkmodem, WLAN, Bluetooth oder dergleichen) und/oder kann ein oder mehrere drahtgebundene Kommunikationsendgeräte beinhalten, wie etwa universelle serielle Busanschlüsse.
Allgemein unter Bezugnahme auf 3 kann ein beispielhaftes Betriebsverfahren 300 ferner zum Planen eines Arbeitstages des oben erwähnten batteriebetriebenen Arbeitsfahrzeugs 100 beschrieben werden. Der Begriff „Arbeitstag“, wie hierin verwendet, kann vorzugsweise mindestens einen Zeitraum von acht Stunden darstellen, kann sich jedoch auf einen beliebigen festgelegten Zeitraum beziehen, in dem eine Abfolge von einer oder mehreren Missionen durchzuführen ist. Der Begriff „Mission“, wie hierin verwendet, kann im Allgemeinen eine erforderliche auszuführende Handlung beinhalten und erfordert einen oder mehrere Betriebsmodi, die unter anderem aktive Modi, Leerlaufmodi und Fahrbetriebsmodi für eine oder mehrere Kombinationen von Arbeitsfahrzeugkomponenten (z. B. Arbeitsanbaugeräte, Fahrvorrichtungen usw.) beinhalten können. Beispielsweise kann ein beispielhafter Arbeitstag das Transportieren des Arbeitsfahrzeugs auf der Straße zu einem oder mehreren Zielen (z. B. Arbeitsstellen), das Abschließen spezifizierter Aufträge an diesen Arbeitsstellen und dann das Zurückkehren zu einem endgültigen Ziel, das der Ursprungsort oder ein neuer Standort sein kann, zum Aufladen der Batterieeinheit(en) beinhalten. In Bezug auf einen bestimmten angegebenen Auftrag kann beispielsweise erwartet werden, dass das Arbeitsfahrzeug (d. h. ein batteriebetriebener Baggerlader) für Teile der zugewiesenen Zeit in einer Kombination aus einem Baggermodus, einem Lader-Modus und/oder einem Leerlaufmodus arbeitet.
Das Verfahren 300, wie hierin offenbart, ermöglicht es vorzugsweise einem Bediener (z. B. dem Bediener, der während des Betriebs physisch in der Bedienerkabine anwesend ist, oder einem Remote-Benutzer, wie etwa einem Administrator) des Arbeitsfahrzeugs, einen vollen Arbeitstag zu planen und zuversichtlich zu sein, dass die Batterieeinheit nicht erschöpft wird, bevor das Arbeitsfahrzeug am Ende des Tages zu seiner Ladestation transportiert wird.
In einem anfänglichen Schritt 302 wird der Bediener über Benutzerschnittstellenvorrichtungen (z. B. die grafische Benutzerschnittstelle) des Arbeitsfahrzeugs in die Lage versetzt, Eingabedaten bereitzustellen, die einem oder mehreren Missionszielen entsprechen. Die Benutzerschnittstellenvorrichtungen können sich typischerweise in einem Bedienfeld des Arbeitsfahrzeugs befinden, aber alternativ kann das System eine Benutzerschnittstelle beinhalten, die auf einer Rechenvorrichtung ausgeführt werden kann, die dem Bediener zugeordnet ist, wie zum Beispiel über eine mobile Rechenanwendung oder eine gehostete Webseite, die solche Eingaben in Bezug auf ein bestimmtes Arbeitsfahrzeug ermöglicht. Wie bereits erwähnt, können die Missionsziele typischerweise eine oder mehrere angegebene Arbeitsstellen und ein Ladeziel beinhalten. Jedoch können Lademodi und -funktionen an einer oder mehreren Arbeitsstellen erwartet werden, und in einigen Fällen kann eine Arbeitsstelle dementsprechend ein Ende des angegebenen Arbeitstages darstellen.
Die Steuerung kann GPS-Informationen implementieren, die einem aktuellen Standort des Arbeitsfahrzeugs und den Standorten für jedes der spezifizierten Ziele entsprechen, um eine Fahrtstrecke dazwischen zu berechnen (Schritt 304). Die Steuerung kann ferner andere Daten beinhalten, um eine Fahrzeit oder eine andere relevante Messung zu bestimmen, die nicht nur der Fahrstrecke, sondern auch anderen Parametern, wie zum Beispiel dem Fortbewegungsmittel, der Straßenqualität und/oder anderen Umgebungsbedingungen, entspricht. In einer beispielhaften Alternative können die beteiligten Fahrstrecken und/oder -zeiten direkt vom Bediener in Schritt 302 bereitgestellt werden.
Zusätzlich zur Eingabe von Missionszielen kann der Bediener ferner über die Benutzerschnittstellenvorrichtungen des Arbeitsfahrzeugs (oder über eine ausführbare Benutzerschnittstelle auf der Rechenvorrichtung des Bedieners) in die Lage versetzt werden, Eingabedaten bereitzustellen, die Spezifikationen der erforderlichen Aktivität an (oder vor, zwischen oder nach) jedem zuvor angegebenen Ziel entsprechen (Schritt 306). In einigen Ausführungsformen kann der Bediener bestimmte Aktivitäten auswählen oder eingeben, die einem Gesamtzeitraum an einem bestimmten Ziel zugeordnet sind. Der Bediener kann ferner eine Zeitdauer angeben, die in jedem einer Vielzahl von Betriebsmodi verbracht werden soll, die den spezifischen Aktivitäten entsprechen. Alternativ kann der Bediener einen oder mehrere allgemeine Arbeitscodes für das gegebene Ziel auswählen, wobei das System einen Satz von Aktivitäten schätzt, die durchzuführen sind, oder historische Informationen abruft, die mit dem (den) Arbeitscode(s) und/oder dem gegebenen Ziel verknüpft sind, um die erforderliche Aktivität für einen gegebenen Arbeitszeitraum zu bestimmen oder vorherzusagen.
Auf Grundlage der Informationen, die von dem Bediener in den Schritten 302 und 306 bereitgestellt werden, ermittelt die Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform ferner im Hinblick auf beliebige zugehörige Bestimmungen oder Berechnungen, die von dem System in Bezug auf die erforderlichen Missionen durchgeführt werden, eine durchschnittliche Batterieverbrauchsrate für jeden zugehörigen Betriebsmodus und kombiniert diese Rate mit der Betriebsdauer der Batterie in jedem zugehörigen Betriebsmodus (Schritt 308). Die zu Beginn eines jeden Tages ermittelten Verbrauchsraten können aus historischen Daten bezüglich der vorherigen Nutzung (z. B. in Bezug auf die spezifizierten Missionen, Ziele, Arbeitsfahrzeuge usw.) bestimmt werden. In einer Ausführungsform prognostiziert die Steuerung Energieverbrauchsraten für mindestens einen Betriebsmodus, der jeder spezifizierten Mission entspricht. Die Energieverbrauchsraten können beispielsweise auf Grundlage gespeicherter historischer Informationen bezüglich eines durchschnittlichen Energieverbrauchs für den mindestens einen Betriebsmodus, der jeder spezifizierten Mission entspricht, und einer eingegebenen Zeitdauer (z. B. benutzerspezifisch oder von der Steuerung berechnet) für jede zugeordnete Mission vorhergesagt werden. Wie weiter unten angemerkt, können nachfolgende Verbrauchsratenermittlungen, die während des Arbeitstages durchgeführt werden, auf Grundlage gesammelter oder bestimmter Daten in Bezug auf die Nutzung des Arbeitsfahrzeugs und relevanter aktueller Bedingungen, wie zum Beispiel einer zugehörigen Batterieeinheitenentladung während des gegebenen Zeitraums, weiter verfeinert oder korrigiert werden.
Die Batterieverbrauchsraten können spezifisch für einen zugehörigen Betriebsmodus charakterisiert sein oder anderweitig auf Grundlage einer Reihe von Kontexteinflüssen charakterisiert werden. In einer Ausführungsform sind die vorhergesagten Verbrauchsraten von Eingangsdaten abhängig, die Missionsbedingungen und/oder charakteristische Werte umfassen, die mit den Missionsbedingungen für eine oder mehrere der angegebenen Missionen korrelieren. Die Missionsbedingungen und/oder charakteristischen Werte, die mit den Missionsbedingungen korrelieren, können eine relative Lasteinwirkung für eine Art von Mission, eine relative Umwelteinwirkung für eine angegebene Mission und/oder eine relative Lasteinwirkung für einen angegebenen Ort der Mission beinhalten. Beispielsweise kann die Steuerung konfiguriert sein, um einen oder mehrere Einflüsse zu berücksichtigen, die „wahrscheinlichste“ Verbrauchsraten, „starke“ Verbrauchsraten, „klimaabhängige“ Verbrauchsraten, „geländeabhängige“ Verbrauchsraten oder dergleichen umfassen, wie sie für das Abrufen und Verarbeiten durch die Steuerung vorbestimmt sein können oder wie sie im Laufe der Zeit unter Verwendung von Algorithmen für maschinelles Lernen oder einer Kombination davon entwickelt werden können.
Nach dem Empfangen oder Bestimmen der Informationen aus den vorhergehenden Schritten prognostiziert die Steuerung ferner, wie viel Batterieladung verbraucht werden wird, um die angegebenen Missionen, d. h. Fahrten und Aufgaben an jeder Arbeitsstelle, abzuschließen (Schritt 310). Wie zuvor angemerkt, empfängt die Steuerung Echtzeit-Sensorausgabeinformationen in Bezug auf den aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit, wobei die Steuerung ferner projizieren kann, ob der aktuelle Ladezustand der Batterieeinheit ausreichend ist, um die spezifizierten Missionen am Arbeitstag abzuschließen (Schritt 312). Zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Kombinieren der Ermittlungen und der Zeit beim Laden, kontinuierlich oder nach Bedarf während des gesamten Arbeitstages, kann die Steuerung konfiguriert werden, um dem Bediener eine Rückmeldung darüber zu geben, wie viel Batterieladung erforderlich ist, um den geplanten Arbeitstag abzuschließen. Eine solche Echtzeit-Rückmeldung kann lediglich den verbleibenden Batterieladezustand mit der Ladungsmenge vergleichen, die erforderlich ist, um jede der verbleibenden Missionen abzuschließen, oder die Rückmeldung kann in Bezug auf die Ladungsmenge, die erforderlich ist, um einzelne der verbleibenden Missionen abzuschließen, weiter aufgeschlüsselt werden.
Wenn der aktuelle Ladezustand der Batterieeinheit(en) nicht ausreicht, um eine oder mehrere der spezifizierten Missionen im Arbeitstag abzuschließen (d. h. „nein“ als Reaktion auf die Anfrage in Schritt 314), kann die Steuerung konfiguriert werden, um dem Bediener eine Rückmeldung in Form eines Alarms bereitzustellen (Schritt 316), der visuell und/oder akustisch sein kann. Die Rückmeldung kann über Ausgabedaten bereitgestellt werden, die während des normalen Betriebs an eine Anzeigeeinheit innerhalb eines Sichtfelds des Bedieners erzeugt werden, um visuell den aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit anzuzeigen, wobei die Ausgaberückmeldung einem ersten Anzeigezustand (z. B. normal oder OK) entspricht, wenn ein erforderlicher Ladezustand der Batterieeinheit, um jede der verbleibenden angegebenen Missionen abzuschließen, geringer ist als ein erfasster aktueller Ladezustand der Batterieeinheit, und die Ausgabe einem zweiten Anzeigezustand (z. B. einem Alarm) entspricht, wenn ein erforderlicher Ladezustand der Batterieeinheit, um jede der verbleibenden spezifizierten Missionen abzuschließen, größer als ein erfasster aktueller Ladezustand der Batterieeinheit ist. In einem Beispiel kann die Steuerung bewirken, dass die Anzeigeeinheit den aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit visuell anzeigt, was durch Farbänderungen, blinkende Lichter usw. weiter hervorgehoben wird. Alternativ können Anzeigeleuchten und/oder Summer implementiert werden, die sich auf einen unzureichenden Ladezustand beziehen.
In einer Ausführungsform kann die Steuerung auf eine unzureichende Ladung der Batterieeinheit reagieren, indem sie einen oder mehrere Eingriffe durchführt. Beispielsweise kann die Steuerung eine oder mehrere Komponenten oder Aktionen des Arbeitsfahrzeugs deaktivieren, bis weitere manuelle Eingaben vom Bediener vorliegen. Alternativ kann die Steuerung eine andere Abfolge von Missionen am Arbeitstag implementieren oder empfehlen oder Änderungen an einer oder mehreren der angegebenen Missionen vornehmen. Die Steuerung kann konfiguriert sein, um solche Empfehlungen zur Optimierung des Arbeitstages abzugeben, beispielsweise basierend auf einer Priorität, die jeder der Missionen manuell vom Bediener zugewiesen wurde, oder basierend auf historischen Daten. Die Steuerung kann konfiguriert sein, um Eingriffe zur Optimierung einer oder mehrerer angegebener Missionen durchzuführen, zum Beispiel um die Menge des Batterieverbrauchs während Missionen zu reduzieren. Die Steuerung kann konfiguriert sein, um eine Echtzeit-Rückmeldung bereitzustellen, ob die Batterieeinheit überhaupt noch genug Ladung hat, um zum Heimatort zurückzukehren oder die nächste Ladestation zu erreichen, und um ferner ein alternatives Ziel zum Laden zu empfehlen.
Wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Ladezustand der Batterieeinheit(en) ausreicht, um alle angegebenen Missionen am Arbeitstag abzuschließen (d. h. „ja“ als Reaktion auf die Abfrage in Schritt 314), kann die Steuerung konfiguriert sein, um mit den angegebenen Aktivitäten fortzufahren, aber die anfänglichen Bestimmungen bezüglich der Batterieverbrauchsraten weiter zu verfeinern, zum Beispiel auf Grundlage von Informationen, die während des Tages in Bezug auf die aktuelle Betriebsnutzung und - bedingungen gesammelt wurden (Schritt 318), und um zu Schritt 310 für Prognosen des Batterieverbrauchs in Bezug auf die verbleibenden Missionen am Arbeitstag zurückzukehren. Wie bereits erwähnt, kann sich die Steuerung auf Benutzereingaben und/oder historische Daten stützen, um die anfänglichen Vorhersagen einer erforderlichen Batterieladung für den Abschluss der angegebenen Missionen an einem Arbeitstag zu treffen. Diese Eingaben können ständig oder periodisch gegen die tatsächliche Nutzung während des Arbeitstages getestet werden, um Änderungen des tatsächlichen Batterieverbrauchs zu bestimmen, oder anderweitig angegeben werden, um aktualisierte Vorhersagen in Bezug auf die erforderliche Batterieladung für den Abschluss der angegebenen Missionen bereitzustellen. Dieser Schritt kann in verschiedenen Ausführungsformen erleichtert werden, indem die Nutzungsdaten des Arbeitsfahrzeugs und die zugehörigen Batterieeinheitenentladungsdaten, die zuvor während des Arbeitstages gesammelt wurden, mit den zuvor gespeicherten historischen Daten zur weiteren Vorhersage von Energieverbrauchsraten in nachfolgenden Zeiträumen aggregiert werden, wie zum Beispiel nachfolgenden Arbeitstagen, aber auch die verbleibenden Missionen (falls vorhanden) in dem aktuellen Arbeitstag beinhalten.
In einer Ausführungsform kann die Steuerung ferner Modifikationen des aktuellen Arbeitstagsplans (d. h. der Abfolge angegebener Missionen) im Hinblick auf die aktualisierten Vorhersagen in Bezug auf die erforderliche Batterieladung für den Abschluss der angegebenen Missionen empfehlen.
Die Ausführungsform des veranschaulichten Verfahrens 300 in 3 ermöglicht es einem Bediener, eine angegebene Liste von Missionen und eine Abfolge davon bereitzustellen, wobei die Steuerung eine notwendige Ladung der Batterieeinheit projiziert, um den zugehörigen Arbeitstag abzuschließen. In einem Ausführungsbeispiel greift die Steuerung nur dann in die Bedienerauswahl ein, wenn der erforderliche Ladezustand zum Abschluss des Arbeitstages geringer als (oder innerhalb eines Sicherheitsschwellenwerts in Bezug darauf) der tatsächliche Ladezustand der Batterieeinheit ist. Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens kann das System eine Bedienerspezifikation einzelner Missionen und zugehöriger Ziele entweder in gewünschter zeitlicher Reihenfolge oder nach Priorität ermöglichen und die anfängliche Abfolge von Missionen zu Beginn des Arbeitstages weiter optimieren. Eine solche Optimierung kann programmatisch sein, um das Risiko einer vorzeitigen Entladung zu reduzieren, zum Beispiel auf Grundlage des Potenzials für eine erhöhte Arbeitsbelastung und einen erhöhten Batterieverbrauch für bestimmte Missionen, oder um sicherzustellen, dass sich das Arbeitsfahrzeug während des gesamten Arbeitstages in der Nähe einer zuverlässigen Ladestation befindet, wenn das Fahrzeug einem erhöhten Risiko ausgesetzt ist, einen niedrigen Ladezustand zu erreichen, usw.
Als Reaktion auf Benutzereingaben, die mindestens eine angegebene Mission priorisieren, kann die Steuerung konfiguriert sein, um eine Sequenz der einen oder mehreren angegebenen Missionen für den Arbeitstag zu ermitteln und anzuzeigen, die in Bezug auf die mindestens eine priorisierte Mission optimiert ist und eine prognostizierte Energieverbrauchsrate aufweist, die geringer als ein erkannter aktueller Ladezustand der Batterieeinheit ist. Alternativ kann die Steuerung konfiguriert sein, um eine Teilmenge der einen oder mehreren angegebenen Missionen für den Arbeitstag zu ermitteln und anzuzeigen, die in Bezug auf die mindestens eine priorisierte Mission optimiert ist und eine prognostizierte Energieverbrauchsrate aufweist, die geringer als ein erkannter aktueller Ladezustand der Batterieeinheit ist.
Die Steuerung kann ferner oder alternativ konfiguriert sein, um eine Sequenz von Betriebsmodi zu optimieren, die einer angegebenen Mission an einer Arbeitsstelle zugeordnet sind, um den Batterieverbrauch beim Abschluss der Mission zu minimieren. In einer Variante davon kann die Steuerung konfiguriert sein, um Betriebsparameter für das Arbeitsfahrzeug zu optimieren, wie zum Beispiel durch Einstellen von Maximalwerten auf einen oder mehrere Betriebsparameter oder durch Bestimmen und Anwenden einer funktionellen Beziehung zwischen einer Variablen, die für die spezifische Mission charakteristisch ist (z. B. entsprechend den Arbeitsbedingungen, dem Lastschwerpunkt oder dergleichen) und einem oder mehreren Betriebsparametern des Arbeitsfahrzeugs. In jeder dieser Ausführungsformen kann die Steuerung automatisch Änderungen der Betriebsparameter des Arbeitsfahrzeugs zu Optimierungszwecken implementieren oder die Steuerung kann empfohlene Einstellungen zur Bestätigung oder Implementierung durch den Bediener generieren.
In einer Ausführungsform kann ein System, wie hierin offenbart, einem Administrator ermöglichen, Missionsdaten und entsprechende Zieldaten für eine Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen einzugeben, wobei das System konfiguriert ist, um automatisch einen Arbeitstag für jedes der Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen zu planen, die jede der angegebenen Missionen abschließt. Das System kann die geplanten Arbeitstage optimieren, um einen größten Sicherheitsspielraum in Bezug auf die Ladezustände jedes Fahrzeugs bereitzustellen, oder die Optimierung kann ferner oder alternativ relative Fähigkeiten der Arbeitsfahrzeuge in Bezug auf bestimmte der festgelegten Missionen berücksichtigen. Das System kann eine Benutzerschnittstelle bereitstellen, die es dem Benutzer ermöglicht, ein bestimmtes der Arbeitsfahrzeuge in Bezug auf eine bestimmte der Missionen zu spezifizieren, selbst zum Beispiel zu einer angegebenen Zeit im Arbeitstag, wobei das System ferner eine optimierte Anordnung und/oder Abfolge von Missionen für jedes der Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen neu berechnet, die den vom Benutzer angegebenen Parametern entspricht. Dementsprechend kann es möglich sein, den Einsatz von mehreren Arbeitsfahrzeugen gegenseitig zu koordinieren und dadurch die Anzahl der durchgeführten Missionen zu maximieren und/oder die Auswirkungen des prognostizierten Batterieverbrauchs zu minimieren.
In einer Ausführungsform können Systeme und Verfahren, wie hierin offenbart, für Hybridarbeitsfahrzeuge implementiert sein, die in der Lage sind, in einer vollständig elektrischen (batteriebetriebenen) Kapazität oder in einer teilweise elektrischen Kapazität zu arbeiten, die selektiv Dieselmotorleistung verwendet. In solchen Ausführungsformen kann die Steuerung beispielsweise konfiguriert sein, um eine Abfolge von Missionen an einem Arbeitstag zu optimieren, um die Menge an Dieselmotorleistung zu minimieren, die erforderlich ist, um einen Arbeitstag abzuschließen, oder um sicherzustellen, dass Dieselmotorleistung für bestimmte Missionen während des Arbeitstages oder dergleichen überhaupt nicht erforderlich ist.
Somit ist ersichtlich, dass die Vorrichtung und die Verfahren der vorliegenden Offenbarung leicht die genannten Ziele und Vorteile sowie die darin enthaltenen erreichen. Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Offenbarung für vorliegende Zwecke veranschaulicht und beschrieben wurden, können zahlreiche Änderungen in der Anordnung und Konstruktion von Teilen und Schritten durch Fachleute vorgenommen werden, wobei diese Änderungen im Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, enthalten sind. Jedes offenbarte Merkmal oder jede offenbarte Ausführungsform kann mit jedem der anderen offenbarten Merkmale oder Ausführungsformen kombiniert werden.

Claims

Verfahren (300) zum Planen eines Arbeitszeitraums für ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug (100), wobei das Arbeitsfahrzeug ein Fahrgestell (110) umfasst, das von einer Vielzahl von Fahrvorrichtungen (112, 114) getragen wird, wobei das Fahrgestell ferner ein oder mehrere Arbeitsanbaugeräte (130) trägt, und eine Batterieeinheit (120) umfasst, die konfiguriert ist, um Energie zu entladen, um zumindest die Betätigung einer oder mehrerer der Fahrvorrichtungen und der Arbeitsanbaugeräte zu unterstützen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erhalten von Eingabedaten bezüglich einer oder mehrerer bestimmter Missionen, die von dem Arbeitsfahrzeug während eines bestimmten Zeitraums ausgeführt werden sollen (302, 306); Prognostizieren von Energieverbrauchsraten für mindestens einen Betriebsmodus, der jeder verbleibenden Mission der einen oder mehreren festgelegten auszuführenden Missionen entspricht (310); und Generieren von Ausgabedaten an eine dem Arbeitsfahrzeug zugeordnete Benutzerschnittstelle, wobei die Ausgabedaten einem erforderlichen Ladezustand der Batterieeinheit auf Grundlage der vorhergesagten Energieverbrauchsraten relativ zu einem erkannten aktuellen Ladezustand der Batterieeinheit (312, 314) entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass: die Energieverbrauchsraten auf Grundlage gespeicherter historischer Informationen bezüglich eines durchschnittlichen Energieverbrauchs für den mindestens einen Betriebsmodus (308) und einer Eingabedauer für jede zugeordnete Mission vorhergesagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass: die Energieverbrauchsraten auf Grundlage bestimmter Nutzungsdaten des Arbeitsfahrzeugs und zugehöriger Batterieeinheitenentladungsdaten während des gegebenen Zeitraums (318) vorhergesagt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Aggregieren der bestimmten Nutzdaten des Arbeitsfahrzeugs und der zugehörigen Batterieeinheitenentladungsdaten mit den historischen Daten für eine weitere Vorhersage der Energieverbrauchsraten in nachfolgenden Zeiträumen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsmodus, der jeder verbleibenden Mission der einen oder der mehreren durchzuführenden Missionen entspricht, einen Fahrmodus und/oder einen Arbeitsmodus und/oder einen Leerlaufmodus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Erhalten von Geolokalisierungsdaten für das Arbeitsfahrzeug und Bestimmen einer Fahrzeit von einem aktuellen Standort des Arbeitsfahrzeugs zu jeweiligen Standorten einer oder mehrerer anderer in einem Arbeitsmodus durchzuführender Missionen und von mindestens einem der jeweiligen Standorte zu einem Zielladeort (304), wenn mindestens ein Fahrmodus auf Grundlage der festgelegten durchzuführenden Missionen erforderlich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass: die vorhergesagten Energieverbrauchsraten von Eingangsdaten abhängig sind, die Missionsbedingungen und/oder charakteristische Werte umfassen, die mit den Missionsbedingungen für eine oder mehrere der bestimmten Missionen korrelieren.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Missionsbedingungen und/oder charakteristischen Werte, die mit den Missionsbedingungen korrelieren, eines oder mehrere von Folgendem umfassen: eine relative Lasteinwirkung für eine Art von Mission; eine relative Umweltauswirkung für eine bestimmte Mission und eine relative Lasteinwirkung für ein bestimmtes Gelände der Mission.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner dadurch gekennzeichnet, dass: die generierten Ausgabedaten einem ersten Anzeigezustand entsprechen, wobei ein erforderlicher Ladezustand der Batterieeinheit, um jede der verbleibenden bestimmten Missionen abzuschließen, geringer ist als ein erfasster aktueller Ladezustand der Batterieeinheit, und/oder die generierten Ausgabedaten einem zweiten Anzeigezustand entsprechen, wobei ein erforderlicher Ladezustand der Batterieeinheit, um jede der verbleibenden bestimmten Missionen abzuschließen, größer als ein erfasster aktueller Ladezustand der Batterieeinheit (316) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: Bestimmen und Anzeigen einer Sequenz der einen oder mehreren bestimmten Missionen, die in Bezug auf mindestens eine bestimmte Mission optimiert ist und eine aggregierte vorhergesagte Energieverbrauchsrate aufweist, die geringer ist als ein erkannter aktueller Ladezustand der Batterieeinheit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend: Bestimmen und Anzeigen einer Teilmenge der einen oder mehreren bestimmten Missionen, die in Bezug auf mindestens eine bestimmte Mission optimiert ist und eine aggregierte vorhergesagte Energieverbrauchsrate aufweist, die geringer als ein erkannter aktueller Ladezustand der Batterieeinheit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner dadurch gekennzeichnet, dass: eine Benutzerschnittstelle (260) es einem zugeordneten Benutzer ermöglicht, Missionsdaten (224) und entsprechende Zieldaten (222) für eine Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen einzugeben, wobei ein Arbeitstag automatisch für jedes der Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen geplant ist, das jede bestimmte Mission abschließt.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner dadurch gekennzeichnet, dass: die geplanten Arbeitstage optimiert sind, um einen größten Sicherheitsspielraum in Bezug auf die Ladezustände jedes Arbeitsfahrzeugs bereitzustellen und/oder relative Fähigkeiten der Arbeitsfahrzeuge in Bezug auf bestimmte der angegebenen Missionen zu berücksichtigen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, ferner dadurch gekennzeichnet, dass: eine Benutzerschnittstelle (260) es einem zugeordneten Benutzer ermöglicht, Parameter anzugeben, die ein bestimmtes der Arbeitsfahrzeuge in Bezug auf eine der Missionen und/oder eine bestimmte Zeit in dem gegebenen Zeitraum umfassen, wobei eine optimierte Anordnung und/oder Abfolge von Missionen für jedes der Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen neu berechnet wird, die den angegebenen Parametern entsprechen.
Selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug (100), umfassend: ein Fahrgestell (110), das von einer Vielzahl von Fahrvorrichtungen (112, 114) getragen wird, wobei das Fahrgestell ferner ein oder mehrere Arbeitsanbaugeräte (130) trägt; eine Batterieeinheit (120), die konfiguriert ist, um Energie zu entladen, um zumindest die Betätigung einer oder mehrerer der Fahrvorrichtungen und der Arbeitsanbaugeräte zu unterstützen; und eine Steuerung (210), die kommunikativ mit der Batterieeinheit verbunden ist, und eine Benutzerschnittstelle (260), die einem Bediener des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet ist, wobei das Arbeitsfahrzeug ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass es konfiguriert ist, um ein Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.