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Hintergrund
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Fahrzeuge, wie z. B. Bau-, Landwirtschafts-, Nutz- und andere Arbeitsfahrzeuge, werden in Arbeitsbereichen eingesetzt, um Aufgaben wie Erdbewegungen, Graben, Ziehen, Ernten, Schleppen und/oder andere Aktivitäten oder Aufgaben mit gelegentlicher oder häufiger Bewegung des Fahrzeugs im Arbeitsbereich, einschließlich der Bewegung zu höheren oder niedrigeren Höhen innerhalb des Arbeitsbereichs, auszuführen. Solche Aufgaben und Aktivitäten können den Einsatz von Kraftstoff und/oder gespeicherter Energie für die Bewegung des Arbeitsfahrzeugs, die Bewegung oder Betätigung eines Anbaugeräts des Arbeitsfahrzeugs und/oder die Durchführung anderer Aktivitäten durch das Arbeitsfahrzeug im Arbeitsbereich beinhalten.
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Ein Arbeitsfahrzeug kann ein oder mehrere Energierückgewinnungs- oder - regenerationssysteme oder -funktionen beinhalten, um die Effizienz des Arbeitsfahrzeugs zu erhöhen, den Kraftstoff- oder Energieverbrauch des Arbeitsfahrzeugs zu reduzieren und/oder die Fahrzeugemissionen zu verringern. Solche Energierückgewinnungs- oder -regenerationssysteme können, in nicht einschränkenden Beispielen, eine Energiespeichervorrichtung beinhalten, wie z. B. mindestens eine Batterie, einen Speicher und/oder einen Tank in einem elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Energieregenerationssystem. Die Energiespeichervorrichtung wird bis zu einer maximalen Ladung aufgeladen, um dem Arbeitsfahrzeug primäre oder zusätzliche Energie für die Durchführung von Aktivitäten zur Verfügung zu stellen.
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Kurzdarstellung
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Verschiedene Aspekte von Beispielen der vorliegenden Offenbarung sind in den Ansprüchen dargelegt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Arbeitsfahrzeug konfiguriert, um eine Aktivität in einem Arbeitsbereich auszuführen. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet ein Fahrgestell, mehrere mit dem Fahrgestell gekoppelte Bodeneingriffselemente zur Bewegung des Fahrgestells im Arbeitsbereich, einen Generator, der konfiguriert ist, um Energie aus der Durchführung der Aktivität des Arbeitsfahrzeugs im Arbeitsbereich zu erzeugen, eine Energiespeichervorrichtung, die mit dem Generator verbunden ist, um vom Generator erzeugte Energie zu speichern, und die konfiguriert ist, um auf eine Anfangsladung aufgeladen zu werden, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Anfangsladungseinstellung festzulegen, die der Anfangsladung der Energiespeichervorrichtung entspricht, basierend auf mindestens einer erwarteten Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs.
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Der Generator kann mit mindestens einem der Vielzahl von Bodeneingriffselementen gekoppelt und konfiguriert sein, um das Arbeitsfahrzeug über das mindestens eine der mehreren Bodeneingriffselemente regenerativ abzubremsen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs eine erwartete regenerative Bremsmenge des Arbeitsfahrzeugs umfassen kann. Das Arbeitsfahrzeug kann ferner ein Arbeitselement umfassen, das konfiguriert ist, um mindestens eine Aktivität im Arbeitsbereich auszuführen, wobei der Generator mit dem Arbeitselement verbunden sein kann und konfiguriert sein kann, um Energie aus der Bewegung des Arbeitselements relativ zum Fahrgestell zu erzeugen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs eine erwartete Energieerzeugungsmenge des Generators aus der Bewegung des Arbeitselements umfassen kann. Das Arbeitsfahrzeug kann eine Bedienerschnittstelle umfassen, die in Kommunikation mit der Steuerung steht und konfiguriert ist, um eine Bedienereingabe zu empfangen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe die Bedienereingabe umfassen kann. Die Bedienereingabe kann von mindestens einem der Elemente an Bord des Arbeitsfahrzeugs und außerhalb des Arbeitsfahrzeugs stammen. Das Arbeitsfahrzeug kann einen Fahrzeugpositionssensor umfassen, der mit der Steuerung kommuniziert und konfiguriert ist, um eine Fahrzeugposition zu bestimmen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe die Fahrzeugposition umfassen kann. Das Arbeitsfahrzeug kann ferner eine Datenspeichervorrichtung umfassen, die mit dem Fahrzeugpositionssensor verbunden und konfiguriert ist, um Fahrzeugpositionsdaten zu speichern, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe die Fahrzeugpositionsdaten umfassen kann. Der Fahrzeugpositionssensor kann einen Fahrzeughöhensensor umfassen, der mit der Steuerung kommuniziert und konfiguriert ist, um eine Fahrzeughöhe zu bestimmen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe die Fahrzeughöhe umfassen kann. Die Steuerung kann konfiguriert sein, um die Anfangsladungseinstellung als weniger als eine maximale Ladung festzulegen, basierend auf der mindestens einen erwarteten Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs, die die erwartete Energieerzeugung durch den Generator aus der Durchführung der Aktivität des Arbeitsfahrzeugs im Arbeitsbereich umfasst. Die Steuerung kann konfiguriert sein, um die Anfangsladungseinstellung proportional umgekehrt zu einer erwarteten Energieerzeugung durch den Generator aus der Durchführung der Aktivität des Arbeitsfahrzeugs im Arbeitsbereich einzurichten.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Steuern von Energie für eine Energiespeichervorrichtung eines Arbeitsfahrzeugs das Empfangen mindestens einer erwarteten Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs, die einer erwarteten Aktivität des Arbeitsfahrzeugs in einem Arbeitsbereich entspricht, das Einrichten einer Anfangsladungseinstellung, die einer Anfangsladung der Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage der mindestens einen erwarteten Aktivitätseingabe entspricht, das Laden der Energiespeichervorrichtung auf die Anfangsladung, das Erzeugen von Energie in dem Arbeitsbereich durch Ausführen der erwarteten Aktivität in dem Arbeitsbereich mit dem Arbeitsfahrzeug und das Speichern der erzeugten Energie in der Energiespeichervorrichtung.
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Das Verfahren kann ferner das Aufladen der Energiespeichervorrichtung bis zur Anfangsladungseinstellung vor der Energieerzeugung im Arbeitsbereich durch Ausführen der erwarteten Aktivität im Arbeitsbereich mit dem Arbeitsfahrzeug beinhalten. Die Energieerzeugung im Arbeitsbereich kann ein regeneratives Abbremsen des Arbeitsfahrzeugs über mindestens eines der Vielzahl von Bodeneingriffselementen umfassen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs eine erwartete regenerative Bremsmenge des Arbeitsfahrzeugs umfassen kann. Das Erzeugen von Energie im Arbeitsbereich kann das Erzeugen von Energie aus der Bewegung eines Arbeitselements relativ zu einem Fahrgestell des Arbeitsfahrzeugs umfassen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätsaufnahme des Arbeitsfahrzeugs eine erwartete Energieerzeugungsmenge aus der Bewegung des Arbeitselements umfassen kann. Das Verfahren kann ferner das Empfangen einer Bedienereingabe von einer Bedienerschnittstelle umfassen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe die Bedienereingabe umfassen kann. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen einer Fahrzeugposition umfassen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe die Fahrzeugposition umfassen kann. Das Verfahren kann ferner das Speichern historischer Fahrzeugpositionsdaten umfassen, wobei die mindestens eine voraussichtliche Aktivitätseingabe die Fahrzeugpositionsdaten umfassen kann. Das Verfahren kann ferner das Speichern eines Fahrzeugaktivitätsplans des Arbeitsfahrzeugs im Arbeitsbereich umfassen, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe den Fahrzeugaktivitätsplan umfassen kann. Das Festlegen der Anfangsladungseinstellung kann das Festlegen der Anfangsladungseinstellung als umgekehrt proportional zu einer erwarteten Energieerzeugung aus der Durchführung der erwarteten Aktivität im Arbeitsbereich mit dem Arbeitsfahrzeug umfassen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Fahrzeugenergiesteuersystem für ein Fahrzeug in einem Arbeitsbereich eine erzeugte Energiequelle, die von einer Position an Bord des Fahrzeugs empfangen wird und konfiguriert ist, um dem Fahrzeug Energie aus der Durchführung einer Aktivität des Fahrzeugs in dem Arbeitsbereich bereitzustellen, eine Energiespeicherquelle, die mit der erzeugten Energiequelle verbunden ist, um Energie bis zu einer maximalen Ladung der Energiespeicherquelle zu speichern, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Anfangsladungseinstellung einzurichten, die einer anfänglichen Ladung der Energiespeicherquelle vor der Durchführung der Aktivität des Fahrzeugs in dem Arbeitsbereich entspricht, die geringer ist als die maximale Ladung, wobei die Anfangsladungseinstellung auf mindestens einer erwarteten Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs basiert.
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Die vorstehenden und weiteren Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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Die detaillierte Beschreibung der Zeichnungen bezieht sich auf die beigefügten Figuren mit dem folgenden Inhalt:
- 1 zeigt ein Arbeitsfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt ein Fahrzeugenergiesteuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 3 zeigt ein Verfahren zur Steuerung der Energie für eine Energiespeichervorrichtung eines Arbeitsfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Gleiche Referenzziffern werden verwendet, um in den verschiedenen Figuren gleiche Elemente zu bezeichnen.
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Ausführliche Beschreibung
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Mindestens eine Ausführungsform des Gegenstands dieser Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 der Zeichnungen erläutert.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeug 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das in 1 dargestellte Fahrzeug 10 ist ein Baggerlader, aber das Fahrzeug 10 einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Arbeitsfahrzeug, wie z. B. ein Radlader, eine Planierraupe, ein Motorgrader oder ein anderes Baufahrzeug, ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug, ein Nutzfahrzeug oder ein anderes Gelände- oder Arbeitsfahrzeug, das konfiguriert oder in der Lage ist, um eine oder mehrere Aktivitäten in einem Arbeitsbereich 12 durchzuführen, wobei diese Beispiele nicht einschränkend sind. Ferner beinhaltet das Fahrzeug 10 der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung das Arbeitsfahrzeug 10 bzw. das Fahrzeug 10 und kann als solches bezeichnet werden. Das Arbeitsfahrzeug 10 in der dargestellten Ausführungsform ist ein Elektrofahrzeug, das einen elektrischen Antriebsstrang mit mindestens einer elektrischen Maschine beinhaltet, die für den Fahrzeugantrieb verwendet wird, allerdings kann das Arbeitsfahrzeug 10 in anderen Ausführungsformen einen Hybrid-Antriebsstrang und ein Antriebsaggregat beinhalten, wie z. B. einen Diesel- oder anderen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffquelle und/oder einem elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Motor und/oder ein Stellglied mit einer elektrischen Quelle oder einer Hochdruckfluidquelle.
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Das Arbeitsfahrzeug 10 in der dargestellten Ausführungsform beinhaltet ferner ein Fahrgestell 14 und ein oder mehrere mit dem Fahrgestell 14 gekoppelte Bodeneingriffselemente 16 zur Bewegung des Fahrgestells 14 im Arbeitsbereich 12. Die Bodeneingriffselemente 16 des in 1 dargestellten Arbeitsfahrzeugs 10 beinhalten Räder. In einer oder mehreren zusätzlichen Ausführungsformen umfassen die Bodeneingriffselemente 16 eine oder mehrere Raupenketten und/oder andere drehbare oder anderweitig bewegliche Elemente.
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Das Arbeitsfahrzeug 10 einer oder mehrerer Ausführungsformen beinhaltet eine Bedienerstation 18, die mit dem Fahrgestell 14 verbunden und konfiguriert ist, dass ein Bediener das Arbeitsfahrzeug 10 steuern kann und um eine Schnittstelle mit dem Arbeitsfahrzeug 10 sowie anderen Fahrzeugen und Personal im Arbeitsbereich 12 zu bilden. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen befindet sich die Bedienerstation 18 remote oder entfernt von dem Arbeitsfahrzeugs 10, im Arbeitsbereich 12 oder außerhalb des Arbeitsbereichs 12, und/oder der Bediener kann das Arbeitsfahrzeug 10 aus der remote bedienen und/oder das Arbeitsfahrzeug 10 arbeitet teilweise oder vollständig autonom.
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Das in 1 dargestellte Fahrzeug 10 ist konfiguriert, um eine oder mehrere Aktivitäten im Arbeitsbereich 12 auszuführen. Der Verweis auf die Ausführung der Aktivität im Arbeitsbereich 12 oder eine oder mehrere Aktivitätseingaben umfasst eine beliebige oder mehrere Aktivitäten und/oder Eingaben im Arbeitsbereich 12. Die Aktivität kann das Fahren des Fahrzeugs 10 über den Arbeitsbereich 12 umfassen, einschließlich des Fahrens zu höher oder tiefer gelegenen Stellen im Arbeitsbereich 12. Die Aktivität zusätzlicher Ausführungsformen kann eine oder mehrere der Folgenden umfassen: Erdbewegungen, Schleppen, Ziehen, Schieben, einschließlich Schieben oder Ziehen eines oder mehrerer Anbaugeräte, Arbeitsanbaugeräte und/oder anderer Fahrzeuge, Ernten, Graben, Heben, Tragen und/oder andere Aktivitäten und/oder Aufgaben, die von Bau-, Landwirtschafts-, Nutz- und/oder anderen Fahrzeugen oder Maschinen im Arbeitsbereich 12 durchgeführt werden. Die in verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Aktivitätseingaben beinhalten alle Informationen, Einstellungen oder anderen Eingaben, die der Steuerung 24 oder einem anderen Teil des Fahrzeugs 10 zugeführt werden und die sich auf die Aktivität oder die erwartete Aktivität des Arbeitsfahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12 beziehen.
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Das Fahrzeug 10 umfasst mindestens einen Generator 20, der konfiguriert ist, um Energie aus der Ausführung der Aktivität des Arbeitsfahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12 zu erzeugen. Der Generator 20 beinhaltet in einer Ausführungsform einen Motor-Generator, kann aber jede rotierende, lineare oder andere Erzeugungsvorrichtung umfassen, die in der Lage ist, Energie direkt oder indirekt aus Bewegung oder Verschiebung zu erzeugen, einschließlich elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Energieerzeugung.
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In einer Ausführungsform ist der Generator mit mindestens einem der Bodeneingriffselemente 16 gekoppelt und konfiguriert, um das Arbeitsfahrzeug 10 über das mindestens eine der Bodeneingriffselemente 16 regenerativ abzubremsen. Eine oder mehrere erwartete Aktivitätseingabe(n) des Arbeitsfahrzeugs 10 beinhalten eine erwartete regenerative Bremsmenge des Arbeitsfahrzeugs 10. In der dargestellten Ausführungsform ist der Generator 20 ein Motor-Generator, der konfiguriert ist, um eines oder mehrere der Bodeneingriffselemente 16 anzutreiben und Energie aus der Drehung, Bewegung und/oder Verschiebung des/der Bodeneingriffselemente(s) 16 erzeugt.
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In einer Ausführungsform beinhaltet das Arbeitsfahrzeug 10 ein Arbeitselement 30, das konfiguriert ist, um mindestens eine Aktivität im Arbeitsbereich 12 auszuführen. In nicht einschränkenden Beispielen beinhaltet das Arbeitselement 30 einen Ausleger 46 oder einen anderen Arm oder ein Verbindungselement, eine Schaufel 48 oder ein anderes Schar- oder Eingriffselement, eine Ladefläche oder ein anderes Trag- oder Schleppelement (nicht dargestellt), eine Trommel oder ein anderes Bodeneingriffselement (nicht dargestellt) und/oder ein beliebiges Element eines geschobenen oder gezogenen Anbaugeräts oder Arbeitsgeräts. Ferner ist bzw. beinhaltet das Arbeitselement 30 in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere hydraulische, pneumatische oder andere Arten von Zylindern oder Stellgliedern, die mit dem/den hier aufgeführten Arbeitselement(en) 30 gekoppelt oder anderweitig damit verbunden sind.
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Mindestens ein Generator 20, wie z. B. der Arbeitselement-Generator 32, ist mit dem Arbeitselement 30 verbunden und konfiguriert, um Energie aus der Bewegung des Arbeitselements 30 relativ zum Fahrgestell 14 zu erzeugen. Der Generator 20 und der Arbeitselement-Generator 32 können in den verschiedenen Ausführungsformen hierin austauschbar verwendet werden, sofern dies möglich ist. Die erwartete Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs 10 beinhaltet eine erwartete Energieerzeugungsmenge des Generators 32 aus der Bewegung des Arbeitselements 30. In der dargestellten Ausführungsform ist der Generator 32 ein Motor-Generator, der das Arbeitselement 30 relativ zum Fahrgestell 14 oder einem anderen Teil des Arbeitsfahrzeugs 10 bewegt, und der Generator 32 erzeugt Energie aus der Bewegung des Arbeitselements 30 relativ zum Fahrgestell 14 oder einem anderen Teil des Arbeitsfahrzeugs 10.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet außerdem eine Energiespeichervorrichtung 22, die mit dem Generator 20 verbunden ist, um die vom Generator 20 erzeugte Energie zu speichern. Die Energiespeichervorrichtung 22 kann ein oder mehrere Vorrichtungen beinhalten, die elektrische, mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Energie speichern können. Die Energiespeichervorrichtung 22 ist in der dargestellten Ausführungsform eine elektrische Batterie, kann aber auch eine oder mehrere andere oder zusätzliche Speichervorrichtungen umfassen, wie, in nicht einschränkenden Beispielen, einen Hydraulikspeicher, ein mechanisches Schwungrad oder eine Feder, einen pneumatischen Lufttank und/oder eine andere Vorrichtung, die Energie speichern kann. Die Energiespeichervorrichtung 22 ist konfiguriert, um auf eine Anfangsladung aufgeladen zu werden. Die Energiespeichervorrichtung 22 einer oder mehrerer Ausführungsformen wird während eines Ladevorgangs aufgeladen, der stattfindet, wenn das Fahrzeug 10 inaktiv ist, sich nicht bewegt oder anderweitig keine Aktivitäten im Arbeitsbereich 12 ausführt. Die Anfangsladung ist in einer Ausführungsform die Energiemenge, die in der Energiespeichervorrichtung 22 gespeichert wird, bevor das Arbeitsfahrzeug 10 die Aktivität im Arbeitsbereich 12 ausführt. In weiteren Ausführungsformen ist die Anfangsladung die Energiemenge, die in der Energiespeichervorrichtung 22 vor Beginn eines Arbeitszyklus des Fahrzeugs 10, vor der Bewegung des Fahrzeugs 10 von einem Ladeort im Arbeitsbereich 12 und/oder unmittelbar nach Beendigung eines solchen Ladevorgangs gespeichert wird.
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Das Fahrzeug 10 enthält eine Steuerung 24, die konfiguriert ist, um eine Anfangsladungseinstellung festzulegen, die der Anfangsladung der Energiespeichervorrichtung 22 entspricht. Die Anfangsladungseinstellung basiert auf einer oder mehreren zu erwartenden Aktivitätseingabe(n) des Arbeitsfahrzeugs 10. In mindestens einer Ausführungsform bestimmt die Anfangsladungseinstellung die Anfangsladung 22 und/oder ist gleich der Anfangsladung.
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Die Steuerung 24 einer Ausführungsform legt die Anfangsladungseinstellung als weniger als eine maximale Ladung fest, basierend auf einer oder mehreren erwarteten Aktivitätseingaben des Arbeitsfahrzeugs 10. Die maximale Ladung umfasst in verschiedenen Ausführungsformen das Erreichen der vollen Kapazität der Energiespeichervorrichtung 22, das Erreichen des Punktes während des Ladevorgangs, an dem der Ladevorgang aufgrund der Kapazität der Energiespeichervorrichtung 22 endet, und/oder das Erreichen der im Wesentlichen maximalen Ladung der Energiespeichervorrichtung 22. Die im Wesentlichen maximale Ladung beträgt in einem nicht einschränkenden Beispiel 95 % der vollen Kapazität der Energiespeichervorrichtung 22, kann aber beliebige andere Prozentsätze umfassen. Die erwartete(n) Aktivitätseingabe(n) beziehen sich, entsprechen oder beinhalten in einer Ausführungsform die erwartete Energieerzeugung durch den Generator 20 und/oder den Arbeitselement-Generator 32 aus der Durchführung der Aktivität des Arbeitsfahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12. In einer Ausführungsform legt die Steuerung 24 die Anfangsladungseinstellung als umgekehrt proportional zu einer erwarteten Energieerzeugung durch den Generator 20 und/oder den Arbeitselement-Generator 32 aus der Durchführung der Aktivität des Arbeitsfahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12 fest. Mit anderen Worten, wird die Anfangsladungseinstellung auf einem niedrigeren Niveau mit einem höheren Niveau der erwarteten Energieerzeugung festgelegt, und die Anfangsladungseinstellung auf einem höheren Niveau wird mit einem niedrigeren Niveau der erwarteten Energieerzeugung festgelegt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen sind die erwartete Energieerzeugung und/oder die erwartete(n) Aktivitätseingabe(n) mit der Anfangsaktivität oder den Anfangsaktivitäten des Arbeitsfahrzeugs 10 unmittelbar nach dem Aufladen der Energiespeichervorrichtung 22 oder dem Beginn der Aktivität im Arbeitsbereich 10 verbunden oder darauf beschränkt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann/können die erwartete Energieerzeugung und/oder die erwartete(n) Aktivitätseingabe(n) eine anfängliche Fahrtroute zu einer niedrigeren Höhe beinhalten, wodurch die Energieerzeugung durch den Generator 20 prognostiziert wird, bis das Arbeitsfahrzeug 10 die Position der niedrigeren Höhe erreicht, wo es keine Energie mehr zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 22 erzeugt. In einem solchen Beispiel ist die erwartete Energieerzeugung und/oder die erwartete Aktivitätseingabe auf diese erste oder unmittelbar folgende Aktivität beschränkt, da das Arbeitsfahrzeug 10 dann Aktivitäten ausführt, die die Nutzung und Entnahme von Energie aus der Energiespeichervorrichtung 22 erfordern und nicht die Erzeugung von Energie aus einer Aktivität.
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Das Fahrzeug 10 umfasst ferner eine Bedienerschnittstelle 34, die mit der Steuerung 24 kommuniziert und konfiguriert ist, um eine Bedienereingabe zu empfangen. Die erwartete(n) Aktivitätseingabe(n) beinhaltet die Bedienereingabe. In einer Ausführungsform erfolgt die Bedienereingabe sowohl an Bord des Arbeitsfahrzeugs 10, z. B. durch Eingriff des Bedieners in die Bedienerschnittstelle 34, als auch außerhalb des Arbeitsfahrzeugs, z. B. durch remote Steuerung des Arbeitsfahrzeugs 10.
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Die erwartete(n) Aktivitätseingabe(n) des Fahrzeugs 10 werden manuell und/oder über ein drahtgebundenes und/oder drahtloses Signal an die Steuerung 24 übertragen oder bereitgestellt oder von dieser bestimmt. In einem veranschaulichenden Beispiel einer manuellen Übertragung der erwarteten Aktivitätseingabe an die Steuerung 24 kann der Bediener des Fahrzeugs 10 die erwartete oder voraussichtliche Aktivität des Fahrzeugs 10 während oder vor dem Aufladen der Energiespeichervorrichtung 22 wahrnehmen oder anderweitig erfahren oder schätzen. Der Bediener kann an der Bedienerschnittstelle 34 eine Anfangsladungseinstellung manuell anpassen oder einstellen, damit die Steuerung 24 die Anfangsladungseinstellung entsprechend der Anfangsladung der Energiespeichervorrichtung 22 auf der Grundlage der vom Bediener bereitgestellten erwarteten Aktivitätseingabe festlegen kann.
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In weiteren Ausführungsformen empfängt die Steuerung 24 die erwartete(n) Aktivitätseingabe(n) über drahtgebundene oder drahtlose Signalübertragung und/oder ermittelt die Eingabe über ein Signal von einem oder mehreren Sensoren oder anderen Modulen an Bord oder außerhalb des Arbeitsfahrzeugs 10. Wie in 1 dargestellt, enthält in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung das Arbeitsfahrzeug 10 einen Fahrzeugpositionssensor 40, wie z. B. einen GPS-Sender/Empfänger (Global Positioning System), einen Beschleunigungsmesser, eine Trägheitsmesseinheit oder einen Messrad-/Achsen-Encoder, in Kommunikation mit der Steuerung 24. Der Fahrzeugpositionssensor 40 ermittelt eine relative oder absolute Fahrzeugposition bzw. die Position des Arbeitsfahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12. Mindestens eine der erwarteten Aktivitätseingaben umfasst in einer Ausführungsform die Fahrzeugposition, wie sie beispielsweise vom Fahrzeugpositionssensor 40 ermittelt wird.
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In mindestens einer weiteren Ausführungsform umfasst der Fahrzeugpositionssensor 40 einen Fahrzeughöhensensor 42, der mit der Steuerung 24 kommuniziert. Der Fahrzeughöhensensor 42 bestimmt eine Fahrzeughöhe. Mindestens eine der erwarteten Aktivitätseingaben beinhaltet in einer Ausführungsform die Fahrzeughöhe, wie sie beispielsweise vom Fahrzeughöhensensor 42 ermittelt wird. Der Fahrzeugpositionssensor 40 und/oder der Fahrzeughöhensensor 42 können der Steuerung 24 die erwartete Aktivitätseingabe bereitstellen, die angibt, dass sich das Fahrzeug 10 an einer höheren Position in Bezug auf eine gespeicherte oder bekannte Aufgabe oder Aktivität befindet, und die Steuerung 24 legt dann die Anfangsladung auf der Grundlage dieser erwarteten Aktivitätseingabe fest, die die erwartete Energieerzeugung durch die Fahrt des Fahrzeugs 10 zu einer niedrigeren Höhe nach dem Laden beinhaltet.
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In einer Ausführungsform beinhaltet das Arbeitsfahrzeug 10 eine Datenspeichervorrichtung 44, die mit dem Fahrzeugpositionssensor 40 und/oder einer anderen Vorrichtung oder einem Teil des Arbeitsfahrzeugs 10 verbunden ist. Der Datenspeicher 44 speichert Fahrzeugpositionsdaten und/oder andere Daten für den Zugriff durch die Steuerung 24. Die erwartete(n) Aktivitätseingabe(n) umfassen in einer Ausführungsform die Fahrzeugpositionsdaten. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Datenspeichervorrichtung 44 mit einem oder mehreren Fahrzeugaktivitätssensoren oder - eingängen verbunden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen oder mehrere hierin beschriebenen Ausleger-, Zylinder-, Stellglied- oder andere Elementsensoren oder -eingänge. Die Datenspeichervorrichtung 44 solcher Ausführungsformen kann Fahrzeug- und/oder Arbeitselement-Aktivitätsdaten von solchen Geräten oder Positionen speichern, einschließlich historischer Fahrzeugpositionsdaten und/oder historischer Arbeitselementdaten. Die Datenspeichervorrichtung 44 kann ferner Daten empfangen und in Zusammenarbeit mit einem Prozessor oder einer Steuerung erstellen und/oder speichern, die sich auf eine oder mehrere Fahrtrouten, Pfadpläne, manuelle, remote gesteuerte oder autonom geführte Fahrzeug- oder Arbeitselementaufgaben oder Aktivitätsanweisungen oder -befehle und/oder andere Aktivitätsanweisungen oder -befehle beziehen. Die erwartete Aktivitätseingabe einer oder mehrerer Ausführungsformen beinhaltet die Fahrzeugaktivitätsdaten, einschließlich einer oder mehrerer der Betriebsanweisungen und/oder historischer Fahrzeugpositions- und/oder Arbeitselementdaten, Kartendaten und/oder Pfad- oder Aktivitätspläne und -anweisungen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Steuerung 24 einen Pfadplan für eine Reihe von Aktivitäten des Fahrzeugs 10 vor oder nach dem Laden der Energiespeichervorrichtung erhalten, die eine erste Aktivität mit Energieerzeugung durch ein Arbeitselement, wie das Absenken und Entladen einer gefüllten Schaufel eines Frontladers, angeben. Die Steuerung 24 legt in einem solchen nicht einschränkenden Beispiel die Anfangsladung auf der Grundlage dieser erwarteten Aktivitätseingabe fest, die die erwartete Energieerzeugung durch das Fahrzeug 10 beinhaltet, das die Aktivität durchführt, die die Energie zurückgewinnt, die in der Energiespeichervorrichtung 22 gespeichert werden soll.
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Eine oder mehrere erwartete Aktivitätseingabe(n) umfassen in zusätzlichen Ausführungsformen weitere Eingaben, die den Betrieb des Fahrzeugs 10 und seiner Arbeitselemente 30 beeinflussen können, einschließlich, allein oder in Kombination, und ohne Einschränkung, eine oder mehrere Klimabedingungen oder andere physikalische Bedingungen des Arbeitsbereichs 12, eine Tages- oder Jahreszeit, das Vorhandensein und die Aktivitäten eines oder mehrerer anderer Fahrzeuge, Personal oder Hindernisse im Arbeitsbereich und/oder das erlernte Fahrverhalten des Bedieners. Darüber hinaus beinhalten die erwarteten Aktivitätseingaben in zusätzlichen Ausführungsformen allein oder in Kombination und ohne Einschränkung das Anbringen oder die Kopplung eines Arbeitsgeräts oder Anbaugeräts, eine Einstellung oder einen anderen Zustand eines Arbeitselements, wie z. B. einer Schar, einer Schaufel, eines Auslegers oder eines Stellglieds, und/oder den Betrieb, den Status oder den Abschluss einer Aktivität durch ein anderes Fahrzeug oder eine Maschine im Arbeitsbereich 12. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Steuerung 24 die Anfangsladung auf der Grundlage der erwarteten Aktivitätseingaben der anfänglichen Abwärtsfahrt des Arbeitsfahrzeugs 10 festlegen, wie zuvor beschrieben, und des Anhängens des Arbeitsfahrzeugs 10 an einen Anhänger mit einem regenerativen Bremssystem, das Energie an die Energiespeichervorrichtung 22 liefert.
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Die Steuerung 24 solcher Ausführungsformen kann solche historischen Daten, Karten und andere erwartete Aktivitätseingaben verwenden, um prädiktive erwartete Aktivitätseingaben zu synthetisieren, um die Anfangsladung festzulegen. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann die Steuerung 24 gespeicherte Datentabellen oder -modelle mit historischen Fahrzeugpositionsdaten, einen Plan für den Arbeitsbereich 12 und den Ladeort referenzieren, um zu bestimmen, dass die verbleibende Aktivität für den Arbeitsbereichsplan eine regenerative Aufgabe ab dem Abschluss des Ladevorgangs beinhaltet. Dementsprechend erstellt die Steuerung 24 in einem solchen Beispiel eine prädiktive erwartete Aktivitätseingabe der verbleibenden Aufgabe oder referenziert diese auf andere Weise, um die Anfangsladung angemessen festzulegen.
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Unter Bezugnahme auf 2 mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeugenergiesteuersystem 200 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen für das Fahrzeug 10 im Arbeitsbereich 12 bereitgestellt. Jede der hier für das Steuersystem 200 beschriebenen Ausführungsformen kann auf jede der hier beschriebenen Ausführungsformen des Arbeitsfahrzeugs 10 angewendet werden und umgekehrt. Das Steuersystem 200 einer Ausführungsform beinhaltet eine erzeugende Energiequelle 210, wie z. B. den Generator 20 oder den Arbeitselement-Generator 32, an Bord des Fahrzeugs 10, um Energie aus der Durchführung der Aktivität des Fahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12 zu erzeugen. Das Steuersystem 200 umfasst ferner eine Energiespeicherquelle 212, wie z. B. die Energiespeichervorrichtung 22, die mit der erzeugenden Energiequelle 210 verbunden ist, um Energie bis zur maximalen Ladung der Energiespeicherquelle 212 zu speichern. Das Steuersystem 200 umfasst ferner die Steuerung 24, um die Anfangsladungseinstellung 214 festzulegen, die einer Anfangsladung 222 der Energiespeicherquelle 212 vor der Durchführung der Aktivität des Fahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12 entspricht, die geringer ist als die maximale Ladung. In mindestens einer Ausführungsform basiert die Anfangsladungseinstellung auf einer oder mehreren erwarteten Aktivitätseingaben 216 des Arbeitsfahrzeugs 10. Die Steuerung 24 einer Ausführungsform steuert eine Ladevorrichtung 218, die sich an Bord oder außerhalb des Fahrzeugs 10 befindet und Energie von einer Ladeenergiequelle 220 erhält, um die Anfangsladung 222 für die Energiespeicherquelle 212 bereitzustellen. Die Ladeenergiequelle 220, die die Ladevorrichtung 218 versorgt, kann elektrische oder andere Energie außerhalb des Fahrzeugs, wie z. B. netzgespeisten Wechselstrom in einem nicht einschränkenden Beispiel, elektrische oder andere Energie an Bord, wie z. B. einen elektrischen Generator oder eine Batteriebank in nicht einschränkenden Beispielen, und/oder eine beliebige Kombination davon beinhalten.
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Unter Bezugnahme auf 3 ein Verfahren 100 zur Steuerung der Energie für die Energiespeichervorrichtung 22 des Arbeitsfahrzeugs 10 bereitgestellt. Das Verfahren 100 beinhaltet in Schritt 110 das Empfangen einer oder mehrerer erwarteter Aktivitätseingaben des Arbeitsfahrzeugs 10, die der erwarteten Aktivität des Arbeitsfahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12 entsprechen. Das Verfahren 100 beinhaltet ferner in Schritt 112 das Festlegen der Anfangsladungseinstellung, die der Anfangsladung der Energiespeichervorrichtung 22 auf der Grundlage der erwarteten Aktivitätseingabe(n) entspricht. Das Verfahren 100 beinhaltet in Schritt 114 ferner das Laden der Energiespeichervorrichtung 22 auf die Anfangsladung. Das Verfahren 100 beinhaltet ferner in Schritt 116 die Erzeugung von Energie im Arbeitsbereich 12 durch Ausführen der erwarteten Aktivität im Arbeitsbereich 12 mit dem Arbeitsfahrzeug 10. Das Verfahren 100 beinhaltet in Schritt 118 ferner das Speichern der erzeugten Energie in der Energiespeichervorrichtung 22.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 100 ferner das Aufladen der Energiespeichervorrichtung 22 bis zu, und in mindestens einer Ausführungsform nicht mehr als, der Anfangsladungseinstellung, bevor die Energieerzeugung im Arbeitsbereich 12 durch Ausführen der erwarteten Aktivität im Arbeitsbereich 12 mit dem Arbeitsfahrzeug 10 oder vor Beginn oder Durchführung der Aktivität durch das Arbeitsfahrzeug 10 im Arbeitsbereich 10 erfolgt. Das Verfahren 100 einer Ausführungsform kann die Energieerzeugung im Arbeitsbereich 12 durch regeneratives Abbremsen des Arbeitsfahrzeugs 10 über ein oder mehrere Bodeneingriffselemente 16 beinhalten. Die erwartete Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs 10 einer Ausführungsform beinhaltet eine voraussichtliche regenerative Bremsmenge des Arbeitsfahrzeugs 10. Das Verfahren 100 weiterer Ausführungsformen kann ferner das Erzeugen von Energie im Arbeitsbereich 12 durch die Erzeugung von Energie aus der Bewegung des Arbeitselements 30 relativ zum Fahrgestell 14 des Arbeitsfahrzeugs 10 beinhalten. Die erwartete Aktivitätseingabe des Arbeitsfahrzeugs 10 beinhaltet eine erwartete Energieerzeugungsmenge aus der Bewegung des Arbeitselements 30. Die Methode 100 der Ausführungsformen kann eine beliebige Kombination solcher erwarteten Aktivitäten und erwarteten Aktivitätseingaben enthalten.
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Das Verfahren 100 weiterer Ausführungsformen kann außerdem das Empfangen der Bedienereingabe von der Bedienerschnittstelle beinhalten. Die erwartete Aktivitätseingabe beinhaltet in einer Ausführungsform die Bedienereingabe. Das Verfahren 100 einer Ausführungsform beinhaltet das Bestimmen der Fahrzeugposition, wobei die erwartete Aktivitätseingabe die Fahrzeugposition beinhaltet. Eine Ausführungsform des Verfahrens 100 beinhaltet ferner das Speichern historischer Fahrzeugpositionsdaten, wobei die erwartete Aktivitätseingabe die Fahrzeugpositionsdaten enthält. Eine Ausführungsform des Verfahrens 100 beinhaltet ferner das Speichern eines Fahrzeugaktivitätsplans des Arbeitsfahrzeugs 10 im Arbeitsbereich 12, wobei die mindestens eine erwartete Aktivitätseingabe den Fahrzeugaktivitätsplan beinhaltet. Das Festlegen der Anfangsladungseinstellung in einer Ausführungsform des Verfahrens 100 beinhaltet das Festlegen der Anfangsladungseinstellung als umgekehrt proportional zur erwarteten Energieerzeugung aus der Durchführung der erwarteten Aktivität im Arbeitsbereich 12 mit dem Arbeitsfahrzeug 10.
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Jedes Merkmal, jeder Schritt, jede Funktion oder Struktur, die in Bezug auf die Ausführungsformen des Arbeitsfahrzeugs 10 und/oder des Steuersystems 200 beschrieben ist/sind, wird/werden in weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf das Verfahren 100 angewendet, und umgekehrt.
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Ohne den Umfang, die Auslegung oder die Anwendung der nachstehenden Ansprüche in irgendeiner Weise einzuschränken, versteht es sich, dass das Arbeitsfahrzeug 10, das Verfahren 100 und das Steuersystem 200 den Energieverbrauch reduzieren kann, indem sie das Überladen der Energiespeichervorrichtung 22 verhindern, wenn zu erwarten ist, dass das Arbeitsfahrzeug 10 eine oder mehrere Aktivitäten durchführt, die die Erzeugung von Energie zur Speicherung mit der Energiespeichervorrichtung 22 ermöglichen. Darüber hinaus ermöglichen das Fahrzeug 10, das Verfahren 100 und das Steuersystem 200 dem Fahrzeug 10 die Verwendung einer Energiespeichervorrichtung mit geringerer Kapazität, da die Steuerung 24 in der Lage ist, die benötigte Lademenge basierend auf der erwarteten Aktivität selektiv zu steuern. Eine solche selektive Steuerung, wie sie durch das Fahrzeug 10, das Steuersystem 200 und das Verfahren 100 hierin bereitgestellt, erhöht die Lebensdauer der Energiespeichervorrichtung 22 weiter, z. B. indem ein Überladen der Energiespeichervorrichtung 22 verhindert wird, unnötige Ladung oder Ladezyklen der Energiespeichervorrichtung 22 reduziert werden und der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 22 in einem optimalen Bereich gehalten wird. Schließlich erhöhen das Fahrzeug 10, das Steuersystem 200 und das Verfahren 100 die Lebensdauer von Verschleißteilen, wie Betriebsbremsen und anderen hydraulischen und/oder mechanischen Komponenten, indem die Regeneration aus der Verschiebung oder Bewegung des Fahrzeugs oder des Arbeitselements genutzt wird, anstatt solche Verschleißteile zu verwenden, z. B. zum Abbremsen des Fahrzeugs 10 oder zum Dämpfen oder Verzögern der Bewegung des Fahrzeugs 10 und/oder eines oder mehrerer Arbeitselemente 30.
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Wie hierin verwendet, wird „z. B.“ benutzt, um Beispiele nicht einschränkend aufzulisten, und dies hat die gleiche Bedeutung wie andere veranschaulichende Formulierungen, wie z. B. „einschließlich“, „einschließlich, aber nicht beschränkt auf und „einschließlich ohne Einschränkung“. Wie hierin verwendet, bezeichnen Aufzählungen mit Elementen, die durch konjunktive Ausdrücke (z. B. „und“) getrennt sind und denen auch der Ausdruck „einer/eine/eines oder mehrere von“ oder „mindestens einer/eine/eines von“, „mindestens“ oder ein ähnlicher Ausdruck vorangestellt ist, Konfigurationen oder Anordnungen, die möglicherweise einzelne Elemente der Aufzählung oder eine Kombination davon enthalten. Zum Beispiel bezeichnet „mindestens eines von A, B und C“ und „eines oder mehrere von A, B und C“ jeweils die Möglichkeiten von nur A, nur B, nur C oder einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr von A, B und C (A und B; A und C; B und C; oder A, B und C). Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Darüber hinaus sind „umfasst“, „beinhaltet“ und ähnliche Formulierungen dazu bestimmt, das Vorhandensein bestimmter Merkmale, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten anzugeben, schließen aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon aus.
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Während die vorliegende Offenbarung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung ausführlich veranschaulicht und beschrieben wurde, ist sie nicht als einschränkend anzusehen, wobei davon auszugehen ist, dass die veranschaulichende(n) Ausführungsform(en) gezeigt und beschrieben wurden und dass alle Änderungen und Modifikationen, die in das Wesen der vorliegenden Offenbarung fallen, geschützt werden sollen. Alternative Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten möglicherweise nicht alle der beschriebenen Merkmale, können aber dennoch zumindest einige der Vorteile dieser Merkmale nutzen. Durchschnittsfachleute können ihre eigenen Implementierungen entwickeln, die eines oder mehrere der Merkmale der vorliegenden Offenbarung beinhalten und in das Wesen und den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, wie es/er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
