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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf selbstfahrende Arbeitsfahrzeuge mit einem Motor und einer Zapfwellenvorrichtung, die direkt mechanisch an den Motor gekoppelt sind und zur Kopplung mit Anbaugeräten konfiguriert sind, insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Maximierung der Effizienz des Getriebe-Bodenantriebs.
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HINTERGRUND
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Selbstfahrende Arbeitsfahrzeuge, wie hierin erörtert, können beispielsweise Traktoren und andere Geräte beinhalten, die eine Zapfwellen- (PTO-) Vorrichtung beinhalten, die direkt an einen Motor (z. B. einen Verbrennungsmotor) gekoppelt ist. Mit anderen Worten weist das Arbeitsfahrzeug ein festes Antriebsverhältnis zwischen der Motordrehzahl und der Zapfwellenvorrichtung auf. Die Zapfwelle des selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs ist konfiguriert, um mit einem Zapfwellen-Anbaugerät gekoppelt zu werden, das zum Modifizieren des Geländes, Bewegen von Materialien oder äquivalenter Arbeitsbedingungen verwendet wird, unter denen sich das Fahrzeug mit einer Bodengeschwindigkeit relativ zum Boden bewegt, während Leistung an die von der Zapfwelle angetriebenen Vorrichtung bereitgestellt wird. Der Begriff „Anbaugerät“, wie er hierin verwendet wird, kann dementsprechend zum Beispiel Schaufeln, Greifer, Scharen, Hämmer, Verdichter, gabelförmige Hebevorrichtungen, Bürsten, Schnecken und dergleichen umfassen.
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Motorregler werden typischerweise verwendet, um die Motordrehzahl zu steuern. Einige Regler steuern den Motordrehzahlsollwert in Abhängigkeit von der Motorlast. Dies wird häufig als Abfall bezeichnet. Viele Fahrzeuganwendungen verwenden eine positive Abfallfunktion, bei der der Regler den Drehzahlsollwert verringert, wenn die Motorlast zunimmt. Ein positiver Abfall kann einem Bediener eine Rückmeldung bereitstellen, dass die Last auf dem Motor zunimmt, und kann die Motordrehzahlsteuerung stabiler machen. Abfallfunktionen werden in der Regel über Hardware oder Software voreingestellt. Derartige voreingestellte Abfallfunktionen sind jedoch möglicherweise nicht in der Lage, verschiedene Faktoren wie etwa das Bedienergefühl, die Motorleistung und die Kraftstoffeffizienz zu optimieren.
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Einige dieser selbstfahrenden Arbeitsfahrzeuge verwenden ein stufenloses Getriebe, von dem ein Beispiel ein unendlich stufenloses Getriebe (Infinitely Variable Transmission - IVT) beinhaltet, das eine Leistungsoberflächenkarte mit optimalem Betrieb beinhaltet. Die Zapfwellenvorrichtung berücksichtigt jedoch in der Regel die Effizienz des IVT-Bodenantriebs bei der Funktion nicht.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung beschreibt im Allgemeinen Steuersysteme und - verfahren zum Beheben der vorstehend genannten Probleme durch automatisches und programmatisches Anpassen des Zapfwellenabfalls, um optimale Getriebe-Bodenantriebseffizienzen anzustreben.
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In einer Ausführungsform wird hierin ein Verfahren zur adaptiven Zapfwellen-(PTO-) Abfallsteuerung für ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug offenbart, das einen Motor aufweist, der direkt mechanisch an eine Zapfwellenvorrichtung gekoppelt ist. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Ermöglichens der Benutzerauswahl von mindestens einer Zielbodengeschwindigkeit. Das Verfahren beinhaltet ferner als Reaktion auf mindestens die ausgewählte Zielbodengeschwindigkeit den Schritt des Identifizierens einer maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz, die einem beliebigen aus einer Vielzahl von effektiven Abfallwerten innerhalb eines definierten Abfallbereichs entspricht. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Steuerns einer tatsächlichen Motordrehzahl und eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses auf jeweils eingestellte Zielwerte, die der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz entsprechen.
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In einem beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz durch Bezugnahme auf Abschnitte einer Getriebe-Bodenantriebseffizienzkurve identifiziert werden, die dem definierten Abfallbereich entspricht und in einer Übertragungseffizienzkarte dargestellt ist, die in Verbindung mit dem Arbeitsfahrzeug abrufbar gespeichert (d. h. vorgegeben und/oder gelernt) ist.
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In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann die Übertragungseffizienzkarte für das Arbeitsfahrzeug auf Grundlage von aufgezeichneten oder modellierten Getriebe-Bodenantriebseffizienzwerten über die Zeit generiert werden, die mit verschiedenen Betriebsbedingungen korreliert sind.
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In einem anderen beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann die Übertragungseffizienzkarte auf Grundlage der ausgewählten Zielgrundgeschwindigkeit abgerufen werden.
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In einem anderen beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann eine anfängliche Ziel-Zapfwellendrehzahl durch den Benutzer über eine dem Arbeitsfahrzeug zugeordnete Benutzerschnittstelle auswählbar sein, wobei die Zapfwellendrehzahl eine entsprechende anfängliche Ziel-Motordrehzahl aufweist.
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In einem anderen beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann der definierte Abfallbereich ferner durch den Benutzer über die Benutzerschnittstelle auswählbar sein.
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In einem anderen beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann der Schritt des Steuerns durch den Benutzer über die Benutzerschnittstelle selektiv aktiviert oder deaktiviert werden.
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In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann ein Zapfwellenzustand über Eingangssignale von einem Zapfwellen-Zustandssensor erkannt werden, der angibt, ob die Zapfwellenvorrichtung eingekuppelt ist.
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In einem weiteren beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann das Verfahren ferner das Reagieren auf eine Last auf den Motor und das reaktive Ändern der eingestellten Zielwerte entsprechend der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz umfassen.
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In einem anderen beispielhaften Aspekt der oben genannten Ausführungsform kann das Verfahren ferner das Antizipieren einer Last auf den Motor und proaktives Ändern der eingestellten Zielwerte, die der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz entsprechen, umfassen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird hierin ein adaptives Zapfwellen- (PTO-) Abfallsteuersystem für ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug offenbart, das einen Motor aufweist, der direkt mechanisch an eine Zapfwellenvorrichtung gekoppelt ist. Das System beinhaltet mindestens eine Benutzerschnittstelle und eine Steuerung und ist konfiguriert, um die Durchführung von Schritten gemäß dem oben genannten Verfahren und optional einem oder mehreren der Aspekte davon zu leiten.
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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.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Abfallsteuersystem darstellt.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes adaptives Zapfwellen- (PTO-) Abfallsteuersystem gemäß einer hierin offenbarten Ausführungsform darstellt.
- 3 ist eine grafische Darstellung einer beispielhaften Getriebe-Bodenantriebseffizienzkurve für ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug gemäß einer hierin offenbarten Ausführungsform.
- 4 ist eine grafische Darstellung der Übertragungseffizienzkurve von 3, die positive Abfallwerte in einem beispielhaften Abfallbereich gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform veranschaulicht.
- 5 ist eine grafische Darstellung der Übertragungseffizienzkurve von 4, einschließlich negativer Abfallwerte in einem beispielhaften Abfallbereich gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform.
- 6 ist eine grafische Darstellung einer Motordrehzahl eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gegenüber Leistung und beinhaltet einen Abfallbereich gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform.
- 7 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren einer adaptiven Zapfwellenabfallsteuerung für ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug darstellt, das einen Motor aufweist, der direkt mechanisch an eine Zapfwellenvorrichtung gemäß einer hierin offenbarten Ausführungsform gekoppelt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun unter Bezugnahme auf die 1- 7 können nun verschiedene Ausführungsformen eines Systems und Verfahrens zum Steuern eines Übersetzungsverhältnisses und einer Motordrehzahl eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs (oder Arbeitsfahrzeugs) beschrieben werden, das einen Motor aufweist, der direkt mechanisch an eine Zapfwellen- (PTO-) Vorrichtung gekoppelt ist. Mit anderen Worten weist das Arbeitsfahrzeug ein festes Antriebsverhältnis zwischen der Motordrehzahl und der Zapfwellenvorrichtung auf. Bei dem selbstfahrenden Arbeitsfahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Traktor oder ein anderes Arbeitsfahrzeug mit einem mechanisch an den Motor gekoppelten Zapfwellenabtrieb handeln. Die Zapfwellenvorrichtung, wie hier allgemein erörtert, kann beispielsweise eine Zapfwellenkopplung des Fahrzeugs und/oder ein daran gekoppeltes Zapfwellen-Anbaugerät darstellen.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann ein beispielhaftes Abfallsteuersystem 100 für ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug eine Last 102 auf dem Arbeitsfahrzeug, einen Zapfwellen-Betriebszustand 104, eine Zielbodengeschwindigkeit 106 und einen ausgewählten Zapfwellen-Abfallwert 108 berücksichtigen. Das Abfallsteuersystem 100 beinhaltet ferner eine Benutzerschnittstelle 110, die von einem Bediener (oder Benutzer) des Arbeitsfahrzeugs verwendet werden kann, um mindestens die Zielbodengeschwindigkeit 106 und den ausgewählten Zapfwellen-Abfallwert 108 auszuwählen. Die Last 102 auf dem Arbeitsfahrzeug kann sich genauer auf eine Betriebslast des Motors des Arbeitsfahrzeugs beziehen, die zumindest teilweise von der bestimmten daran gekoppelten Zapfwellenvorrichtung abhängen kann. Die Last 102 kann über einen Sensor erfasst oder mithilfe einer Steuerung 112 oder einer gleichwertigen Verarbeitungs- oder Rechenvorrichtung berechnet werden. Informationen in Bezug auf die Last 102 an dem Arbeitsfahrzeug, den Zapfwellen-Betriebszustand 104, die Zielbodengeschwindigkeit 106 und den Zapfwellen-Abfallwert 108 (zusammen „Eingaben“) können von einer Steuerung 112 des Abfallsteuersystems 100 empfangen werden. Ein Motorregler, wie zuvor für die Motordrehzahlsteuerung angemerkt, kann von der Steuerung 112 getrennt (nicht gezeigt) oder anderweitig integriert sein.
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Der Zapfwellen-Betriebszustand 104 kann Informationen in Bezug auf eine Ziel-Zapfwellenrehzahl beinhalten. Alternativ kann die Ziel-Zapfwellendrehzahl durch einen Benutzer über die Benutzerschnittstelle 110 auswählbar sein. Der Zapfwellen-Betriebszustand 104 kann von einem Bediener über die Benutzerschnittstelle 110 gesteuert werden. Alternativ kann der Zapfwellen-Betriebszustand 104 von einer anderen Quelle als der Benutzerschnittstelle 110 oder der Steuerung 112 gesteuert werden.
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Eine Zielmotordrehzahl des Motors des Arbeitsfahrzeugs ist ein festgelegtes Verhältnis (oder eine Funktion) der Ziel-Zapfwellendrehzahl. Die tatsächliche Motordrehzahl des Arbeitsfahrzeugs kann zumindest teilweise von der Zielmotordrehzahl, dem ausgewählten Zapfwellen-Abfallwert 108 und der Last 102 abhängen. Dementsprechend können die tatsächlichen Motor- und Zapfwellendrehzahlen aufgrund der Last 102 abfallen (z. B. unter die Ziel-Motor- und Zapfwellenrehzahlen fallen).
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Der Begriff „Abfall“, wie hierin verwendet, kann sich im Allgemeinen auf einen Betrag beziehen, um den der Motor (z. B. die Motordrehzahl) des Arbeitsfahrzeugs als Reaktion auf Last heruntergefahren wird, zum Beispiel bevor das Getriebe des Arbeitsfahrzeugs herunterschaltet, um ein Überhängen oder Blockieren des Motors im Kontext der Abfallsteuerung, wie hierin weiter beschrieben, zu verhindern. Dieses Phänomen kann auch als positiver Abfall bezeichnet werden. Beispielsweise bedeutet ein ausgewählter Zapfwellen-Abfallwert 108 von 20 % und eine Zielmotordrehzahl von 2100 U/min, dass das Getriebe des Arbeitsfahrzeugs herunterschaltet, sobald die tatsächliche Motordrehzahl auf 1680 U/min heruntergefahren wird (z. B. ein Abfall der Motordrehzahl von 20 %). Ferner bedeutet zum Beispiel ein ausgewählter Zapfwellen-Abfallwert 108 von 6 % und eine Zielmotordrehzahl von 2100 U/min, dass das Getriebe des Arbeitsfahrzeugs herunterschaltet, sobald die tatsächliche Motordrehzahl auf 1974 U/min (z. B. einen Abfall der Motordrehzahl von 6 %) heruntergefahren wird.
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Fachleute können erkennen, dass der Motor des selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs von Signalen gesteuert werden kann, die von der Steuerung 112 oder von einem dedizierten Motorsteuermodul (nicht gezeigt) stammen oder anderweitig über diese übertragen werden, und dass das Getriebe ebenfalls von Signalen gesteuert werden kann, die von der Steuerung 112 oder von einem dedizierten Getriebesteuermodul (nicht gezeigt) stammen oder anderweitig über die Steuerung übertragen werden. Das Motorsteuermodul und das Getriebesteuermodul können über eine Kommunikations- oder Controller Access Network (CAN-BUS-) Verbindung in elektrischer Verbindung miteinander und optional mit verschiedenen der hier beschriebenen Sensoren stehen.
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Die Steuerung 112 des Abfallsteuersystems 100 passt ein Übersetzungsverhältnis 114 des Arbeitsfahrzeugs und eine Motordrehzahl 116 des Arbeitsfahrzeugs zumindest teilweise basierend auf der Last 102 an dem Arbeitsfahrzeug, dem Zapfwellen-Betriebszustand 104, der Zielbodengeschwindigkeit 106und dem Zapfwellen-Abfallwert 108 an. Das Übersetzungsverhältnis 114 und die Motordrehzahl 116 erzeugen einen effektiven Zapfwellen-Abfallwert 118. Die Steuerung 112 passt das Übersetzungsverhältnis 114 und die Motordrehzahl 116 an, um die Zielbodengeschwindigkeit 106 zu erreichen und den effektiven Zapfwellen-Abfallwert 118 mit dem ausgewählten Zapfwellen-Abfallwert 108 abzustimmen. Die Übertragungseffizienz ist eine Funktion der Motordrehzahl 116 und des Übersetzungsverhältnisses 114. Da das Übersetzungsverhältnis 114 und die Motordrehzahl 116 durch den ausgewählten Zapfwellen-Abfallwert 108 begrenzt sind, ist auch die Übertragungseffizienz nicht optimal.
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Unter Bezugnahme auf 2 zeigt eine bestimmte hierin offenbarte Ausführungsform ein adaptives Zapfwellen- (PTO-) Abfallsteuersystem 200 für das Arbeitsfahrzeug mit dem Motor, der direkt mechanisch an die Zapfwellenvorrichtung gekoppelt ist. Ähnliche Elemente aus dem Abfallsteuersystem 100 können in ähnlicher Weise nummeriert sein und können in ähnlicher Weise wie entsprechende Elemente des adaptiven Zapfwellen-Abfallsteuersystems 200 funktionieren.
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Das adaptive Zapfwellen-Abfallsteuersystem 200 kann optional einige oder alle der Lasten 102 auf dem Arbeitsfahrzeug, den Zapfwellen-Betriebszustand 104 und die Zielbodengeschwindigkeit 106 ähnlich dem Abfallsteuersystem 100 berücksichtigen. Das adaptive Zapfwellen-Abfallsteuersystem 200 berücksichtigt jedoch ferner einen definierten oder anderweitig dynamisch bestimmten Zapfwellen-Abfallbereich 208 anstelle eines endgültigen (oder festen) Zapfwellen-Abfallwerts 108 wie bei dem zuvor beschriebenen Abfallsteuersystem 100. Die Benutzerschnittstelle 110 des adaptiven Zapfwellen-Abfallsteuersystems 200 kann vom Bediener des Arbeitsfahrzeugs verwendet werden, um z. B. den definierten Zapfwellen-Abfallbereich 208 und die Zielbodengeschwindigkeit 106 auszuwählen. Die Benutzerschnittstelle 110 kann ferner konfiguriert sein, um eine Benutzerauswahl einer anfänglichen Ziel-Zapfwellendrehzahl 210 zu ermöglichen. Die Ziel-Zapfwellendrehzahl 210 weist eine entsprechende (z. B. funktional verwandte) anfängliche Zielmotordrehzahl 212 auf.
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Informationen bezüglich der Last 102 an dem Arbeitsfahrzeug, des Zapfwellen-Betriebszustands 104, der Zielbodengeschwindigkeit 106 und des definierten Zapfwellen-Abfallbereichs 208 können von einer Steuerung 214 des adaptiven Zapfwellen-Abfallsteuerungssystems 200 empfangen werden.
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Die Steuerung 214 ist konfiguriert, um eine maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz entlang einer ausgewählten leistungsbegrenzten Kurve 216 und innerhalb des definierten Zapfwellen-Abfallbereichs 208 zu identifizieren. Als Reaktion auf die identifizierte maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 ist die Steuerung 214 konfiguriert, um Steuersignale 218 zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses 114 und der Motordrehzahl 116 auf eingestellte Zielwerte zu erzeugen, die der identifizierten maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 entsprechen.
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Beispielsweise können die Steuersignale 218 die Motordrehzahl 116 von einer tatsächlichen Motordrehzahl 220 (im Wesentlichen in Echtzeit) auf eine eingestellte Zielmotordrehzahl 222 einstellen und ferner das Übersetzungsverhältnis 114 von einem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis 224 (im Wesentlichen in Echtzeit) auf ein eingestelltes Ziel-Übersetzungsverhältnis 226 einstellen. Die eingestellte Ziel-Motordrehzahl 222 und das eingestellte Ziel-Übersetzungsverhältnis 226 können jeweils als die eingestellten Sollwerte 222, 226 der Motordrehzahl 116 und des Übersetzungsverhältnisses 114 bezeichnet werden. Die eingestellte Zielmotordrehzahl 222 und das eingestellte Ziel-Übersetzungsverhältnis 226 entsprechen einem effektiven Zapfwellen-Abfallwert 230 innerhalb des definierten Zapfwellen-Abfallbereichs 208. Die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 entspricht dem effektiven Zapfwellen-Abfallwert 230.
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Das adaptive Zapfwellen-Abfallsteuersystem 200 kann ferner einen Datenspeicher 240 umfassen, der mit der Steuerung 214 integriert oder anderweitig funktional mit dieser verbunden ist. Die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 kann unter Bezugnahme auf eine Übertragungseffizienzkarte 242 identifiziert werden, die abrufbar in dem Datenspeicher 240 gespeichert ist. Die Steuerung 214 kann in einer Ausführungsform konfiguriert sein, um die Übertragungseffizienzkarte 242 auf Grundlage von aufgezeichneten Getriebe-Bodenantriebseffizienzwerten über die Zeit zu erzeugen, die mit verschiedenen Betriebsbedingungen korreliert sind. Mit anderen Worten kann die Übertragungseffizienzkarte 242 im Laufe der Zeit unter Verwendung von Lerntechniken entwickelt und weiter kalibriert werden, anstatt vorherbestimmt und im Speicher fixiert zu sein, obwohl jede Ausführungsform innerhalb des Umfangs praktikabler Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung liegt. Die Übertragungseffizienzkarte 242 kann auf Grundlage der ausgewählten Zielbodengeschwindigkeit 106 abgerufen werden. Zusätzlich können die von der Steuerung 214 erzeugten Steuersignale 218 zum Steuern der Motordrehzahl 116 und des Übersetzungsverhältnisses 114 auf eingestellte Zielwerte 222, 226, die der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 entsprechen, vom Benutzer über beispielsweise die Benutzerschnittstelle 110 selektiv aktiviert oder deaktiviert werden.
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Die Motordrehzahl 116 kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einigen oder allen der anfänglichen Zielmotordrehzahl 212, der tatsächlichen Motordrehzahl 220, dem Zapfwellen-Abfallbereich 208 und der Übertragungseffizienzkarte 242 eingestellt werden, ist jedoch nicht auf diese Eingaben beschränkt, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Das Übersetzungsverhältnis 114 kann zum Beispiel als eine Funktion einiger oder aller der Zielbodengeschwindigkeit 106, des Zapfwellen-Abfallbereichs 208 und der Übertragungseffizienzkarte 242 eingestellt werden, ist jedoch nicht auf diese Eingaben beschränkt, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die Motordrehzahl 116 und das Übersetzungsverhältnis 114 sind nicht wie das in 1 gezeigte Abfallsteuersystem 100 an einen einzelnen Abfallwert gebunden, sondern sie werden zu Steuerausgängen mit dem Ziel, die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 auf Grundlage dessen zu erreichen, dass der effektive Zapfwellen-Abfallwert 230 innerhalb des definierten Zapfwellen-Abfallbereichs 208 flexibel ist.
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Eine Übertragungseffizienz kann auf einer Funktion der Motordrehzahl 116 und des Übersetzungsverhältnisses 114 beruhen. Die Übertragungseffizienz ist aufgrund der Flexibilität des effektiven Zapfwellen-Abfallwerts 230 flexibel. Diese Flexibilität ermöglicht es, die Übertragungseffizienz durch Einstellen der Motordrehzahl 116 und des Übersetzungsverhältnisses 114 optimal oder maximiert zu werden, um die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 zu erreichen.
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Das adaptive Zapfwellen-Abfallsteuersystem 200 kann optional ferner einen Zapfwellen-Zustandssensor 250 umfassen, der konfiguriert ist, um Eingangssignale 252 an die Steuerung 214 bereitzustellen, um anzugeben, ob die Zapfwellenvorrichtung derzeit in Eingriff ist oder nicht (z. B. um den Zapfwellen-Betriebszustand 104 zu identifizieren).
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Unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhafter Verlauf einer Übertragungseffizienzkurve 300 für eine feste Motordrehzahl 116 von 1800 U/min dargestellt. Die Übertragungseffizienzkurve 300 kann hier auch als die leistungsbegrenzte Kurve 300 bezeichnet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass zwar die Übertragungseffizienzkurve und die Abfallkurven/Abfallbereiche in Form von Diagrammen veranschaulicht sind, es jedoch nicht erforderlich ist, dass solche Diagramme grafisch erzeugt oder anderweitig zur Durchführung der hierin beschriebenen Verfahren gespeichert werden. Vielmehr können die Begriffe leistungsbegrenzte Kurve, Übertragungseffizienzkurve oder Abfallkurve, wie hierin verwendet, verstanden werden, um ferner eine Funktion, eine Reihe von Funktionen oder eine Tabelle von Werten zu umfassen, die z. B. die Motordrehzahl 116 mit dem Übersetzungsverhältnis 114 korrelieren.
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Wie veranschaulicht, führt das Variieren des Übersetzungsverhältnisses 114 bei der festen Motordrehzahl 116 zu unterschiedlichen Zielbodengeschwindigkeiten 106 (auf der x-Achse gezeigt). Die Übertragungseffizienzkurve 300 kann einer bestimmten Betriebsbedingung oder Getriebe-Bodenantriebseffizienzwerten über die Zeit entsprechen, die mit verschiedenen Betriebsbedingungen korreliert sind. Die Übertragungseffizienzkarte 242 kann mit mehreren Motordrehzahlen 116 erzeugt oder anderweitig implementiert werden, die auf einer dritten Achse (d. h. in Bezug auf eine dritte Dimension) aufgetragen sind, wobei das Ergebnis eine topografische Fläche mit lokalen maximalen Wirkungsgraden für eine gegebene gewünschte Bodengeschwindigkeit 116 ist.
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Der Zapfwellen-Abfall ist die Form der Übertragungseffizienzkurve 300 (z. B. ihre Neigung, wenn die Zapfwelle in Betrieb ist).
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Unter Bezugnahme auf 4 ist die Übertragungseffizienzkurve 300 veranschaulicht, die den definierten Zapfwellen-Abfallbereich 208 beinhaltet. Der definierte Zapfwellen-Abfallbereich 208 kann zwischen einer ersten Abfallgrenze 260 und einer zweiten Abfallgrenze 262 definiert werden. Wie veranschaulicht, kann der definierte Zapfwellen-Abfallbereich 208 für eine gegebene Bodengeschwindigkeit 264 die Übertragungseffizienzkurve 300 schneiden, um unterschiedliche resultierende Getriebe-Bodenantriebseffizienzen zu fahren. Dies ist eine vereinfachte Erklärung dafür, wie der Abfall funktioniert, oder genauer gesagt, wie ein positiver Abfall funktioniert, aber es zeigt, dass der definierte Zapfwellen-Abfallbereich 208 in der Lage ist, eine minimale Getriebe-Bodenantriebseffizienz und die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 abzudecken (wenn nur positiver Abfall vorhanden ist oder anderweitig, wenn nur positive Abfallkonzepte implementiert sind).
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Die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 in verschiedenen Ausführungsformen kann über einen oder beide von positivem Abfall und negativem Abfall erreicht werden, wie weiter unten erörtert. Ein positiver Abfall kann ein reaktiver Aspekt des Erfassens der Last 102 (Echtzeit), der Zielbodengeschwindigkeit 106, der anfänglichen Ziel-Zapfwellendrehzahl 210 und/oder der tatsächlichen Motordrehzahl 220 sein und entsprechend reagieren. Der positive Abfall wird durch den in 4 gezeigten definierten Zapfwellen-Abfallbereich 208 dargestellt.
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Unter Bezugnahme auf 5 kann das Konzept des negativen Abfalls ferner gemäß bestimmten hierin offenbarten Ausführungsformen umgesetzt werden. Der negative Abfall, wie durch den negativen Abfallpunkt 270 veranschaulicht, kann einen proaktiven Aspekt zum Vorhersagen der Last 102 beinhalten, bevor sie auftritt (z. B. zukünftige Last). Ein negativer Abfall kann auch einen proaktiven Aspekt zum Erreichen der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 durch Erhöhen der Zielbodengeschwindigkeit 106 beinhalten. Wie in 5 veranschaulicht, tritt die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 bei einer Geschwindigkeit (z. B. 18 km/h) auf, die viel näher an der Zielbodengeschwindigkeit 106 (z. B. 16 km/h) liegt, als in 4 dargestellt, die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 bei einer Geschwindigkeit (z. B. 9 km/h) auf, die viel geringer ist als die Zielbodengeschwindigkeit 106. Ein positiver Abfall würde in einem solchen Fall zu einem hohen Maß an Geschwindigkeitsreduzierung führen und wäre daher aus Sicht der Produktivität und der Effizienzmaximierung kontraintuitiv.
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Unter Bezugnahme auf 6 ist eine beispielhafte Motordrehzahl eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gegenüber Leistung dargestellt und beinhaltet einen definierten Zapfwellen-Abfallbereich 208 zwischen einer ersten Abfallgrenze 260 und einer zweiten Abfallgrenze 262. Wie an anderer Stelle hierin angegeben, sind die dargestellte erste Abfallgrenze von 6 % und die dargestellte zweite Abfallgrenze von 26 % lediglich veranschaulichend und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die durch den Motor erzeugte Leistung ändert sich als Reaktion auf entsprechende Änderungen der Last 102 und der Motordrehzahl 116.
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Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 500 zur adaptiven Zapfwellen-Abfallsteuerung für das Arbeitsfahrzeug dargestellt. Das Verfahren 500 beinhaltet einen Schritt des Ermöglichens einer Benutzerauswahl 510 von mindestens einer Zielbodengeschwindigkeit 106. Das Verfahren 500 beinhaltet einen Schritt des Identifizierens 520 einer maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216, die einem effektiven Zapfwellen-Abfallwert 230 innerhalb eines definierten Zapfwellen-Abfallbereichs 208 entspricht, als Reaktion auf mindestens die ausgewählte Zielbodengeschwindigkeit 106. Das Verfahren 500 beinhaltet ferner einen Schritt des Steuerns 530 einer tatsächlichen Motordrehzahl 220 und eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses 224 auf jeweilige eingestellte Zielwerte 222, 226, die der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 entsprechen.
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Die maximale Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 des Verfahrens 500 kann unter Bezugnahme auf eine vorgegebene Abfallkurve 300 identifiziert werden, die in einer Übertragungseffizienzkarte 242 dargestellt ist, die abrufbar in Verbindung mit dem Arbeitsfahrzeug gespeichert ist.
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Die Übertragungseffizienzkarte 242 des Verfahrens 500 kann in bestimmten Ausführungsformen für das Arbeitsfahrzeug auf der Grundlage von aufgezeichneten oder modellierten Getriebe-Bodenantriebseffizienzwerten im Zeitverlauf erzeugt werden, die mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen korreliert sind.
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Die Übertragungseffizienzkarte 242 des Verfahrens 500 kann auf Grundlage einer ausgewählten Zielbodengeschwindigkeit 206 abgerufen werden.
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Eine anfängliche Zapfwellen-Zieldrehzahl 210 des Verfahrens 500 kann durch den Benutzer über eine dem Arbeitsfahrzeug zugeordnete Benutzerschnittstelle 110 auswählbar sein. Die Zapfwellendrehzahl 210 weist, wie bereits erwähnt, eine entsprechende anfängliche Zielmotordrehzahl 212 auf.
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Der definierte Zapfwellen-Abfallbereich 208 des Verfahrens 500 kann ferner durch den Benutzer über die Benutzerschnittstelle 110 auswählbar sein.
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Der Steuerschritt des Verfahrens 500 kann vom Benutzer über die Benutzerschnittstelle 110 selektiv aktiviert oder deaktiviert werden.
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Ein Zapfwellen-Betriebszustand 104 des Verfahrens 500 kann über Eingangssignale 252 von einem Zapfwellen-Zustandssensor 250 erkannt werden, der angibt, ob die Zapfwellenvorrichtung in Eingriff steht.
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Das Verfahren 500 kann ferner das Reagieren auf eine Last 102 an dem Motor und das reaktive Ändern der eingestellten Zielwerte 222, 226, die der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 entsprechen, umfassen.
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Das Verfahren 500 kann ferner das Antizipieren einer Last 102 an dem Motor und proaktives Ändern der eingestellten Zielwerte 222, 226, die der maximalen Getriebe-Bodenantriebseffizienz 216 entsprechen, umfassen.
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Die Last auf dem Fahrzeug kann beispielsweise von einem Sensor erfasst oder von der Steuerung auf Grundlage beispielsweise von Betriebsdaten berechnet oder extrapoliert werden, die von dem selbstfahrenden Arbeitsfahrzeug und/oder daran angebrachten Anbaugeräten bereitgestellt werden.
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Eine Steuerung 112, 214 in verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen kann einen Prozessor, ein computerlesbares Medium, eine Kommunikationseinheit, einen Datenspeicher, wie zum Beispiel ein Datenbanknetzwerk, und die zuvor erwähnte Benutzerschnittstelle 110 oder das Bedienfeld mit einer Anzeige beinhalten oder anderweitig damit verbunden sein. Eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung, wie etwa eine Tastatur, ein Joystick oder ein anderes Benutzerschnittstellentool, kann bereitgestellt werden, so dass der menschliche Bediener Anweisungen an die Steuerung 112, 214 eingeben kann. 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.
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Verschiedene Operationen, Schritte oder Algorithmen, wie hierin beschrieben, können direkt in der Hardware, in einem Computerprogrammprodukt, wie etwa einem Softwaremodul, das durch einen Prozessor ausgeführt wird, oder in einer Kombination aus beiden ausgelegt sein. Das Computerprogrammprodukt kann sich im RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, in Registern, auf einer Festplatte, Wechselplatte oder einer beliebigen anderen in der Fachwelt bekannten Form eines computerlesbaren Mediums befinden. 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.
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Der Begriff „Prozessor“, 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 112, 214, 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.
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Der Begriff „Benutzerschnittstelle“ 110, wie hierin verwendet, kann im Allgemeinen die Form einer Anzeigeeinheit und/oder anderer Ausgaben von dem System annehmen, wie etwa Indikatorleuchten, akustische Alarme und dergleichen. Die Benutzerschnittstelle kann ferner oder alternativ verschiedene Bedienelemente oder Benutzereingaben (z. B. ein Lenkrad, Joysticks, Hebel, Tasten) zum Bedienen des Arbeitsfahrzeugs beinhalten, einschließlich des Betriebs des Motors, der Hydraulikzylinder und dergleichen. Eine solche bordeigene Benutzerschnittstelle kann beispielsweise über eine CAN-Bus-Anordnung oder andere äquivalente Formen der elektrischen und/oder elektromechanischen Signalübertragung mit einem Fahrzeugsteuersystem gekoppelt werden. Eine andere Form der Benutzerschnittstelle (nicht gezeigt) kann die Form einer Anzeige annehmen, die auf einer Remote-Rechenvorrichtung (d. h. nicht bordeigenen) erzeugt wird, die Ausgaben wie etwa Statusanzeigen anzeigen und/oder anderweitig Benutzerinteraktionen wie etwa das Bereitstellen von Eingaben an das System ermöglichen kann. Im Kontext einer Remote-Benutzerschnittstelle kann die Datenübertragung zwischen zum Beispiel dem Fahrzeugsteuersystem und der Benutzerschnittstelle in Form eines drahtlosen Kommunikationssystems und zugehöriger Komponenten erfolgen, wie sie in der Fachwelt herkömmlich bekannt sind.
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Im Sinne dieses Dokuments bedeutet der Ausdruck „eines oder mehrere“ bei einer Liste von Elementen, dass verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren der Elemente verwendet werden können und ggf. nur eines der Elemente in der Liste erforderlich ist. Zum Beispiel kann „eines oder mehrere von“ Element A, Element B und Element C ohne Einschränkung z. B. Element A oder Element A und Element B einschließen. Dieses Beispiel kann auch Element A, Element B und Element C oder Element B und Element C einschließen.
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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.
