DE102021214836A1

DE102021214836A1 - System zum mehrschichtigen bremsen und verzögern in einem arbeitsfahrzeug

Info

Publication number: DE102021214836A1
Application number: DE102021214836.0A
Authority: DE
Inventors: Kyle K. McKinzie; Clayton G. Janasek
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-08-11
Also published as: BR102021023428A2; US11299141B1; CN114906121A

Abstract

Es wird ein Steuersystem zum Bereitstellen von mehrschichtigem Bremsen und Verzögern in einem Arbeitsfahrzeug bereitgestellt, das ein Hybrid-Elektroantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor und einer oder mehreren Elektromaschinen beinhaltet. Das Steuersystem beinhaltet ein Brems- und Verzögerungssystem, das durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs erzeugte Energie abführt, wobei das Brems- und Verzögerungssystem einen Bremswiderstand, eine Motorbremse und ein Getriebe beinhaltet, das betreibbar ist, um eine Getriebebremsung bereitzustellen. Eine Steuerung empfängt Eingaben zu einer Bremsdrehmomentanforderung und Betriebsparametern des hybriden elektrischen Antriebssystems und des Brems- und Verzögerungssystems, bestimmt eine Menge an Energieabsorption, die erforderlich ist, um die Bremsdrehmomentanforderung zu erfüllen, und teilt die Energie, die innerhalb des Brems- und Verzögerungssystems absorbiert werden soll, gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema auf Grundlage der zu absorbierenden Energie und der Betriebsparameter des hybriden elektrischen Antriebssystems und des Brems- und Verzögerungssystems zu.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG(EN)
Nicht zutreffend.
ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG
UND ENTWICKLUNG
Nicht zutreffend.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Bremssystem für ein Arbeitsfahrzeug und insbesondere auf ein mehrschichtiges Brems- und Verzögerungssystem für ein Arbeitsfahrzeug.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Große Arbeitsfahrzeuge, wie knickgelenkte Muldenkipper, Sattelauflieger und dergleichen benötigen häufig eine große Menge an Bremskraft, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, insbesondere wenn das Fahrzeug einen steilen Hang hinunterfährt oder eine schwere Nutzlast trägt. Arbeitsfahrzeuge sind somit typischerweise mit mindestens zwei Arten von Bremssystemen ausgestattet, wobei sowohl ein Reibungsbremssystem als auch ein Retardersystem verwendet werden. Reibungsbremssysteme sind wirksam, um das Fahrzeug zu verlangsamen, unterliegen jedoch dem Verschleiß und erfordern eine Wartung oder einen Austausch, wenn sie zu häufig verwendet werden. Retardersysteme können beispielsweise Vorrichtungen wie Motorbremsen und Fluidretarder umfassen, die in der Lage sind, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über die Steuerung des Motors oder des Getriebes im Fahrzeug zu verringern. Die Motorbremsen verwenden den im Motor erzeugten Druck, einschließlich der Steuerung oder Änderung von Kompressionshüben im Motor durch selektive Betätigung von Auslassventilen, um das Fahrzeug zu verlangsamen. Fluidretarder können in dem Getriebe bereitgestellt sein, um einen Teil des dem Fahrzeug zugeordneten Impulses zu absorbieren, wobei ein viskoser Widerstand auf das durch den Retarder gepumpte Fluid induziert wird, um Energie durch die Antriebswelle zu absorbieren und dadurch das Fahrzeug zu verlangsamen.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird ein Steuersystem zum Bereitstellen von mehrschichtigem Bremsen und Verzögern in einem Arbeitsfahrzeug bereitgestellt, das ein Hybrid-Elektroantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor und einer oder mehreren Elektromaschinen beinhaltet. Das Steuersystem beinhaltet ein Brems- und Verzögerungssystem, das konfiguriert ist, um Energie abzuführen, die durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs erzeugt wird, wobei das Brems- und Verzögerungssystem ferner einen Bremswiderstand, eine Motorbremse und ein Getriebe beinhaltet, das betreibbar ist, um eine Getriebebremsung bereitzustellen. Das Steuersystem beinhaltet auch eine Steuerung, einschließlich einer Prozessor- und Speicherarchitektur, die betriebsfähig mit dem Hybrid-Elektroantriebssystem und dem Brems- und Verzögerungssystem verbunden ist. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Eingaben zu empfangen, die eine Bremsdrehmomentanforderung von einem Bediener und Betriebsparametern des Hybrid-Elektroantriebssystems und des Brems- und Verzögerungssystems umfassen, eine Menge an Energieabsorption zu bestimmen, die in dem Arbeitsfahrzeug erforderlich ist, um die Bremsdrehmomentanforderung zu erfüllen, und die Energie, die in dem Brems- und Verzögerungssystem absorbiert werden soll, gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema zuzuweisen, wobei die Energie auf der Grundlage der bestimmten Menge an Energieabsorption und der Betriebsparameter des Hybrid-Elektroantriebssystems und des Brems- und Verzögerungssystems zugewiesen wird.
In einer weiteren Implementierung beinhaltet ein Arbeitsfahrzeug einen Antriebsstrang, der einen Motor, eine oder mehrere elektrische Maschinen und ein Getriebe beinhaltet, um selektiv Leistung von dem Motor und/oder der einen oder den mehreren elektrischen Maschinen auf eine Abtriebswelle zu übertragen. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet auch ein Brems- und Verzögerungssystem, das konfiguriert ist, um Energie abzuführen, die durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs erzeugt wird, wobei das Brems- und Verzögerungssystem einen Bremswiderstand, eine Motorbremse und eine Getriebebremse aufweist, die durch das Getriebe bereitgestellt wird. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, einschließlich einer Prozessor- und Speicherarchitektur, die mit dem Antriebsstrang und dem Brems- und Verzögerungssystem in Verbindung steht. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Eingaben zu empfangen, die eine Bremsdrehmomentanforderung und Betriebsparameter des Antriebsstrang und das Brems- und Verzögerungssystem umfassen, eine Menge an Energieabsorption bestimmen, die in dem Arbeitsfahrzeug erforderlich ist, um den Bremsdrehmoment zu decken, und die Energie zuzuweisen, die innerhalb des Brems- und Verzögerungssystems gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema zu absorbieren ist, wobei die Energie auf der Grundlage der bestimmten Menge an Energieabsorption und der Betriebsparameter des Antriebsstrangs und des Brems- und Verzögerungssystems zugewiesen wird.
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen sowie in der nachstehenden Beschreibung festgelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste
Mindestens ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben:

1 veranschaulicht ein beispielhaftes Arbeitsfahrzeug, das ein Steuersystem beinhaltet, das ein mehrschichtiges Bremsen und Verzögern bereitstellt, gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine schematische Darstellung eines Hybrid-Elektroantriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs von 1, einschließlich eines darin enthaltenen beispielhaften unendlich stufenlosen Getriebes;
FI. 3 ein Blockdiagramm von Eingaben an und Komponenten eines Steuersystems, das ein mehrschichtiges Bremsen und Verzögern für das Arbeitsfahrzeug von 1 bereitstellt; und
4 ist ein Flussdiagramm eines Steuerschemas zum Bereitstellen eines mehrschichtigen Bremsens und Verzögerns in einem Arbeitsfahrzeug.

Gleiche Bezugssymbole in den unterschiedlichen Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung können Beschreibungen und Details bekannter Merkmale und Techniken weggelassen werden, um unnötiges Verdecken der in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beschriebenen beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsformen der Erfindung zu vermeiden. Es versteht sich ferner, dass Merkmale oder Elemente, die in den begleitenden Figuren erscheinen, nicht zwangsläufig maßstabsgetreu gezeichnet sind, sofern nicht anders vermerkt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind in den beigefügten Figuren der vorstehend kurz beschriebenen Zeichnungen dargestellt. Verschiedene Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen können von Fachleuten in Betracht gezogen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt.
ÜBERSICHT
Wie bereits erwähnt, verwenden Arbeitsfahrzeuge wie Muldenkipper und Sattelauflieger häufig ein Retardersystem, um Bremsleistung bereitzustellen, wenn sie einen steilen Hang hinunterfahren oder eine schwere Nutzlast tragen. In Arbeitsfahrzeugen mit herkömmlichen Getrieben kann das Retardersystem einen dedizierten Fluidretarder oder einen vorhandenen Drehmomentwandler verwenden, der als Fluidretarder betrieben wird, um eine Verzögerung in dem Fahrzeug bereitzustellen, indem ein Teil des dem Fahrzeug zugeordneten Impulses absorbiert wird. Der Fluidretarder kann direkt an dem Getriebe montiert sein, wobei Schaufeln des Fluidretarders an einer Getriebeantriebswelle zwischen der Kupplung und den Straßenrädern befestigt sind. Die Schaufeln sind in einer statischen Kammer mit kleinen Abständen zu den Wänden der Kammer eingeschlossen, die ebenfalls mit Schaufeln versehen sind. Wenn der Fluidretarder betätigt wird, pumpt Druckluft Fluid (z. B. ein Standardgetriebefluid (Getriebeöl), eine separate Ölversorgung oder Wasser) in die Kammer, die auf einer Seite einen Stator und auf der anderen Seite einen Rotor aufweist. Die Drehbewegung des Rotors beschleunigt das Fluid und erzeugt ein Drehmoment, das den Rotor über ein Schrägzahnrad zieht. Der Stator bewegt das Fluid zurück zum Rotor, wodurch ein Bremsdrehmoment oder ein viskoser Widerstand erzeugt wird, der den Rotor zum Abbremsen bringt, wodurch Bremskraft an die Antriebsräder des Fahrzeugs geliefert wird. Im Betrieb ist der Fluidretarder in der Lage, einen großen Teil der vom Fahrzeug erzeugten Energie abzuführen, so dass es sich um einen wirksamen Mechanismus handelt, um Bremskraft bereitzustellen.
Während Fluidretarder beim Bereitstellen von Bremsleistung in Arbeitsfahrzeugen effektiv sind, wird anerkannt, dass es unpraktisch sein kann, einen Fluidretarder in bestimmte Arbeitsfahrzeuge und das Getriebesystem davon einzuschließen. In Arbeitsfahrzeugen mit einem Hybrid-Elektrogetriebe (elektrische unendlich stufenloses Getriebe (elVT)) ist beispielsweise typischerweise kein Drehmomentwandler oder ein dedizierter Fluidretarder enthalten, und das Hinzufügen eines solchen Fluidretarders kann zu teuer und aufwendig in das Fahrzeug einzubauen sein. Das Ausschließen eines Fluidretarders aus dem Arbeitsfahrzeug kann jedoch dazu führen, dass eine große Menge an Fahrzeugenergie verbleibt, die über andere Mittel zum Bremsen und Verzögern abgeführt werden muss.
Um eine Energieableitung in einem Arbeitsfahrzeug ohne Verwendung eines Fluidretarders bereitzustellen, wird ein Steuersystem für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Hybrid-Elektroantriebsstrang bereitgestellt, das ein mehrstufiges Brems- und Verzögerungsschema in dem Fahrzeug implementiert. Das Steuersystem verwendet eine Vielzahl von Energiespeicher- und -ableitvorrichtungen, um Energie in dem Fahrzeug zu absorbieren, einschließlich Batteriespeicher, einem Bremswiderstand, einer Motorbremse, Achsbetriebsbremsen, Motorreibung, Kühllüfter und anderem Motorzubehör. Das Steuersystem kann mit einem eIVT-System implementiert sein, wobei das Steuersystem das eIVT betreibt, um eine Getriebebremsung als zusätzliches Mittel zum Absorbieren von Energie bereitzustellen.
In einer Ausführungsform implementiert das Steuersystem ein Steuerschema, um eine mehrstufige Brems- und Verzögerungssteuerung für das Arbeitsfahrzeug anzuwenden. Bei der Implementierung des Steuerschemas empfängt eine Steuerung in dem Steuersystem Bedienerbefehle bezüglich eines angeforderten Bremsdrehmoments für das Arbeitsfahrzeug. Die Steuerung berechnet die Menge an Leistung, die im Fahrzeug absorbiert werden müsste, um das Bremsdrehmoment aufzunehmen, und vergleicht die berechnete Leistung mit einer Vielzahl von Fahrzeugbetriebsparametern, die im Arbeitsfahrzeug überwacht werden, um ein geeignetes Schema zum Zuweisen der Leistung zwischen Energiespeicher- und ableitungsvorrichtungen im Arbeitsfahrzeug zu bestimmen. Die Steuerung weist die Leistung dann mithilfe eines mehrschichtigen, hierarchischen Ansatzes, der die Leistung in optimaler Weise zuteilt, zwischen Energiespeicher- und ableitungsvorrichtungen in dem Fahrzeug zu. Gemäß einem Beispiel stellt die Steuerung eine geordnete Zuweisung der Verzögerungsleistung bereit, die die Verwendung und Ableitung dieser Leistung optimiert. Die Leistung kann zuerst zu einer oder mehreren Energiespeichervorrichtungen (z. B. einem Batteriepack) in dem Arbeitsfahrzeug geleitet werden, um so viel wie möglich von der Leistung zu speichern. Die verbleibende Leistung wird dann zwischen anderen Zubehörteilen an dem Arbeitsfahrzeug, die Leistung verbrauchen können, und verschleißfreien Komponenten des Arbeitsfahrzeugs, die große Mengen der Leistung abführen können, verteilt. Als noch weitere Mittel zum Abführen von Leistung können verschleißende Komponenten am Fahrzeug in Eingriff genommen werden, um die Leistung im Arbeitsfahrzeug weiter abzuführen.
In einer Ausführungsform kann die Steuerung auch das in den Bedienerbefehlen angeforderte Bremsdrehmoment modifizieren, wenn die Leistung, die in Verbindung mit diesem Befehl absorbiert werden muss, zu hoch ist, um sie in dem Fahrzeug aufzunehmen. Die Steuerung kann einen Rücksetzbefehl ausgeben, um das angeforderte Bremsdrehmoment für das Arbeitsfahrzeug zu reduzieren und dadurch die Menge an Leistung, die in dem Fahrzeug absorbiert werden muss, zu verringern. Durch die Verwendung eines Rücksetzbefehls in Verbindung mit der Zuweisung der Leistung zwischen Energiespeicher- und -ableitungsvorrichtungen des Fahrzeugs, wie oben beschrieben, stellt das Steuersystem einen Schutz für verschiedene Vorrichtungen des Arbeitsfahrzeugs bereit, einschließlich beispielsweise des Motors, der Bremsen und der Getriebekupplungen.
Beispielhafte Ausführungsformen eines Arbeitsfahrzeugs mit einem Hybrid-Elektrogetriebe und Steuersystem, das ein mehrstufiges Brems- und Verzögerungsschema in dem Fahrzeug implementiert, sind in den 1-4 gemäß dieser Offenbarung bereitgestellt. Ungeachtet der folgenden Beispiele würden auch andere Arten von Arbeitsfahrzeugen und andere Konfigurationen von Hybrid-Elektrogetriebesystemen davon profitieren, dass das mehrstufige Brems- und Verzögerungsschema der Erfindung darin enthalten ist. Es versteht sich daher, dass Aspekte der Erfindung nicht nur auf die im Folgenden beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein sollen.
BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORMEN EINES SYSTEMS ZUM MEHRSCHICHTIGEN BREMSEN UND VERZÖGERN IN EINEM ARBEITSFAHRZEUG
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 wird ein Arbeitsfahrzeug 10 gezeigt, das Ausführungsformen der Erfindung implementieren kann. Im veranschaulichten Beispiel ist das Arbeitsfahrzeug 10 ein knickgelenkter Muldenkipper, es versteht sich jedoch, dass andere Fahrzeugkonfigurationen möglich sein können, einschließlich Konfigurationen, in denen das Arbeitsfahrzeug 10 als eine andere Art von Geländefahrzeug ist. Das Arbeitsfahrzeug 10 beinhaltet ein Fahrgestell oder einen Rahmen 12, auf dem ein Kabinenabschnitt 14 und ein Anhängerabschnitt 16 montiert sind. Der Kabinenabschnitt 14 beinhaltet eine Kabine 18, in der ein Bediener während des Betriebs des Fahrzeugs 10 sitzen kann. Eine Vorderradbaugruppe 20 stützt den Kabinenabschnitt 14 und ist betriebsfähig mit dem Rahmen 12 gekoppelt. Der Anhängerabschnitt 16 beinhaltet einen Kippkörper oder Behälter 22, der von dem Rahmen 12 getragen wird, wobei der Behälter 22 eine Aufnahme definiert, die eine Nutzlast aufnehmen kann. Ein oder mehrere Stellglieder, wie etwa Hydraulikzylinder 24, können mit dem Behälter 22 gekoppelt werden, um den Behälter 22 relativ zum Rahmen 12 winkelmäßig anzuheben. Eine Hinterradbaugruppe 26 stützt den Anhängerabschnitt 16 und ist betriebsfähig mit dem Rahmen 12 gekoppelt, wobei die Hinterradbaugruppe 26 zwei Sätze von Rädern 28, 30 beinhaltet.
Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet eine Steuerung 32 (oder mehrere Steuerungen), um verschiedene Aspekte des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs 10 zu steuern. Im Allgemeinen kann die Steuerung 32 (oder andere) als eine Rechenvorrichtung mit zugehörigen Prozessorvorrichtungen 32a und Speicherarchitekturen 32b, als fest verdrahtete Rechenschaltung (oder -schaltungen), als programmierbare Schaltung, als hydraulische, elektrische oder elektrohydraulische Steuerung oder anderweitig konfiguriert sein. Somit kann die Steuerung 32 konfiguriert sein, um verschiedene Rechen- und Steuerfunktionen in Bezug auf das Arbeitsfahrzeug 10 auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 32 konfiguriert sein, um Eingangssignale in verschiedenen Formaten (z. B. als Hydrauliksignale, Spannungssignale, Stromsignale usw.) zu empfangen und Befehlssignale in verschiedenen Formaten (z. B. als Hydrauliksignale, Spannungssignale, Stromsignale, mechanische Bewegungen usw.) auszugeben.
Die Steuerung 32 kann in elektronischer, hydraulischer, mechanischer oder anderer Kommunikation mit verschiedenen anderen Systemen oder Vorrichtungen des Arbeitsfahrzeugs 10 stehen. So kann beispielsweise die Steuerung 32 in elektronischer oder hydraulischer Kommunikation mit verschiedenen Stellgliedern, Sensoren und anderen Vorrichtungen innerhalb (oder außerhalb) des Arbeitsfahrzeugs 10 stehen, einschließlich verschiedener Vorrichtungen, die nachfolgend beschrieben werden. Die Steuerung 32 kann mit anderen Systemen oder Vorrichtungen (einschließlich anderer Steuerungen) auf verschiedene bekannte Arten kommunizieren, einschließlich über einen CAN-BUS (nicht gezeigt) des Arbeitsfahrzeugs 10, über drahtlose oder hydraulische Kommunikationsmittel oder auf andere Weise. Eine beispielhafte Position für die Steuerung 32 ist in 1 dargestellt; es versteht sich jedoch, dass andere Positionen an dem Arbeitsfahrzeug 10 möglich sind.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 32 konfiguriert sein, um Eingabebefehle zu empfangen und eine Schnittstelle mit einem Bediener über eine Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 herzustellen, die in der Kabine 18 des Arbeitsfahrzeugs 10 angeordnet sein kann, um dem Bediener einen einfachen Zugang zu ermöglichen. Die Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 kann auf verschiedene Art und Weise konfiguriert sein. In einigen Ausführungsformen kann die Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 eine Eingabevorrichtung 36 mit einem oder mehreren Joysticks, verschiedenen Schaltern oder Hebeln, einer oder mehreren Tasten, einer Touchscreen-Schnittstelle, die einer Anzeige überlagert sein kann, einer Tastatur oder verschiedenen anderen Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtungen beinhalten.
Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, kann die Steuerung 32 die Eingabe verschiedener Arten von Bedienbefehlen und die Erfassung verschiedener Arten von Fahrzeugbetriebsparameterdaten, die dem Arbeitsfahrzeug 10 zugeordnet sind, als Teil des Betriebs eines Steuersystems 40 erleichtern, das ein mehrstufiges Brems- und Verzögerungsschema in dem Fahrzeug 10 implementiert - wobei das Steuersystem 40 so verstanden wird, dass es die Steuerung 32 und eine Vielzahl von Energiespeicher- und - ableitungsvorrichtungen in dem Arbeitsfahrzeug 10 beinhaltet, und wobei Aspekte des Steuersystems 40 auf der/durch die Steuerung 32 implementiert werden. Wie bereits erwähnt, können Bedienerbefehle über die Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 in die Steuerung 32 eingegeben werden, während die Fahrzeugbetriebsparameterdaten in Form von Rohdaten von den unten beschriebenen anwendbaren Sensoren (oder anderen Quellen) vorliegen können oder einer Verarbeitung in der Steuerung 32 unterzogen werden, um die gewünschten Merkmale zu extrahieren. Eingaben und Daten, die von der Steuerung 32 empfangen werden, werden von dem Steuersystem 40 verwendet, um eine Brems- und Verzögerungssteuerung in dem Arbeitsfahrzeug 10 über eine Vielzahl von Energiespeicher- und -ableitungsvorrichtungen darin bereitzustellen, von denen weitere Details nachfolgend bereitgestellt werden.
Das Arbeitsfahrzeug 10 beinhaltet eine Antriebsquelle, die in einer beispielhaften Ausführungsform als ein Hybrid-Elektroantriebssystem bereitgestellt ist, einen Motor 42 und eine oder mehrere elektrische Maschinen 47, 49. Der Motor 42 und die elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 können das Getriebe 44 mit Leistung versorgen.
In einem Beispiel ist der Motor 42 ein Verbrennungsmotor, wie beispielsweise ein Dieselmotor, der von der Steuerung 32 gesteuert wird, um ein Starten des Motors 42 zu ermöglichen, ein Abschalten des Motors 42 zu ermöglichen, einen Betrieb des Motors 42 zu deaktivieren und/oder einen Aspekt des Betriebs des Motors 42 oder des zugehörigen Systems zu modifizieren, beispielsweise auf Grundlage einer von der Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 empfangenen Eingabe. Das Arbeitsfahrzeug 10 kann einen Motordrehzahlsensor 46 beinhalten, der konfiguriert ist, um die Drehzahl des Motors 42 während des Betriebs zu bestimmen.
In einem Beispiel sind die elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 Wechselstrommotoren, wie etwa Permanentmagnet-Wechselstrommotoren oder Induktionsmotoren. In einer Implementierung und wie in 2 ausführlicher erläutert wird, kann eine erste elektrische Maschine 47 mechanische Leistung von dem Motor 42 empfangen und diese Leistung in elektrische Leistung umwandeln, wobei elektrische Leistung von der ersten elektrischen Maschine 47 dann der zweiten elektrischen Maschine 49 bereitgestellt wird. Diese elektrische Leistung kann dann von der zweiten elektrischen Maschine 49 zur mechanischen Ausgabe erneut umgewandelt werden. Die elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 kann (können) durch die Steuerung 32 gesteuert werden, um eine Geschwindigkeit und einen Betriebsmodus davon zu steuern, wobei die elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 sowohl in einem „Antriebsmodus“ betrieben werden kann (können), um elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, als auch in einem „regenerativen Modus“, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.
Das Getriebe 44 überträgt Leistung vom Motor 42 und/oder der/den elektrischen Maschine(n) 47, 49 auf einen geeigneten Antriebsstrang (nicht dargestellt), der mit den angetriebenen Rädern des Arbeitsfahrzeugs 10 gekoppelt ist, das die Vorderradbaugruppe 20 und/oder die Hinterradbaugruppe 26 beinhalten kann, damit sich das Arbeitsfahrzeug 10 bewegen kann. Wie im Folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, kann das Getriebe 44 als ein Hybrid-Elektrogetriebe oder eIVT konfiguriert sein, das Ausgänge von sowohl dem Motor 42 als auch dem elektrischen Maschinen 47, 49 kombiniert, um eine endgültige Leistungsabgabe (z. B. an eine Fahrzeugachse) bereitzustellen, von denen nachfolgend weitere Details bereitgestellt werden. Das Getriebe 44 kann Sensoren 48 beinhalten, die beispielsweise eine oder mehrere Merkmale des Getriebes 44 messen, wie etwa die Getriebeausgangsdrehzahl, das Getriebezahnrad und die Getriebeöltemperatur. In einem Beispiel wird das Getriebe 44 durch die Steuerung 32 gesteuert, um die Bewegung des Arbeitsfahrzeugs 10 zu aktivieren oder zu deaktivieren, zum Beispiel auf Grundlage von Eingaben, die von der Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 empfangen werden, als Teil eines mehrstufigen Brems- und Verzögerungsschemas, das durch das Steuersystem 40 implementiert wird.
Das Arbeitsfahrzeug 10 kann ferner ein Schmiersystem 50 beinhalten, das dem Motor 42 und/oder anderen Teilen des Arbeitsfahrzeugs 10 zugeordnet ist. Das Schmiersystem 50 kann gemäß Signalen von der Steuerung 32 gesteuert werden, um ein flüssiges Schmiermittel (z. B. Öl) im Motor 42 (z. B. Kolben, Zylinder, Lager) und/oder zu anderen Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 10, wie etwa den Achsen 52 des Fahrzeugs 10, zu zirkulieren. Obwohl nicht im Detail gezeigt, kann das Schmiersystem 50 Komponenten beinhalten, wie etwa ein Ölbehälter, Leitungen und Pumpen, um das Schmiermittel zu und von dem Motor 42 und anderen anwendbaren Komponenten zu zirkulieren. In einem Beispiel kann das Schmiersystem 50 einen oder mehrere Sensoren 54 beinhalten, um eine oder mehrere Schmiersystemmerkmale zu messen. In einem Beispiel können die Sensoren 54 einen Temperatursensor beinhalten, um die Temperatur des Schmiermittels an einer oder mehreren Positionen innerhalb des Schmiersystems 50 zu messen, wie etwa die Öltemperatur an der (den) Achse(n) 52. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 32 die Temperaturmesswerte von den Sensoren 54 empfangen und kann das Schmiersystem 50 steuern und/oder den Betrieb des Steuersystems 40 auf Grundlage der Temperaturmesswerte ändern.
Das Arbeitsfahrzeug 10 kann ferner eine Energiespeichervorrichtung 56 beinhalten, die über eine DC-Bus 58 elektrisch mit anderen elektrischen Komponenten des Fahrzeugs verbunden ist. Die Energiespeichervorrichtung 56 kann als Hochspannungs- oder Hochleistungs-Energiespeichervorrichtung konfiguriert sein und kann gemäß einem Beispiel eine Batterie oder ein Batteriepack sein - derart, dass die Energiespeichervorrichtung im Folgenden als „Batteriebaugruppe 56“ bezeichnet wird. Die Batteriebaugruppe 56 kann elektrische Leistung an verschiedene Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 10 weiterleiten und kann auch Aufladeleistung von Komponenten, wie beispielsweise der (den) elektrischen Maschine(n) 47, 49, empfangen. Es kann angenommen werden, dass die Batteriebaugruppe 56 einen Ladezustand aufweist, der die Menge an elektrischer Leistung darstellt, die die Batteriebaugruppe 56 zu einem bestimmten Zeitpunkt bereitstellen kann. Der Ladezustand kann von einer Reihe von Faktoren beeinflusst werden, einschließlich des Batterieverbrauchs und der Temperatur. In der Regel wird die Batteriebaugruppe 56 beim Betrieb des Motors 42 aufgeladen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann der Ladezustand gemessen oder anderweitig durch einen Batteriesensor 60 bestimmt werden, der der Steuerung 32 des Steuersystems 40 geeignete Signale bereitstellt. Die Batteriebaugruppe 56 kann von der Steuerung 52 auf der Grundlage von Befehlen von dem Bediener über die Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 und/oder auf Grundlage von Messwerten gesteuert werden, die von dem Batteriesensor 60 erhalten werden.
Das Arbeitsfahrzeug 10 beinhaltet zusätzliche Brems- und Verzögerungskomponenten, die bei Betätigung/Aktivierung dazu dienen, Energie zu absorbieren und abzuführen, um das Arbeitsfahrzeug 10 zu verlangsamen. Als Beispiele kann das Arbeitsfahrzeug Achsbetriebsbremsen 64 und eine Motorbremse 66 (z.B. Auspuffbremse, Jake-Bremse) beinhalten, die verwendet werden können, um die Bewegung des Arbeitsfahrzeugs 10 zu verlangsamen. Ein Bremswiderstand 68 (und zugehöriger Chopper 69) kann auch in dem Arbeitsfahrzeug 10 bereitgestellt werden, um eine Verzögerung bereitzustellen, wobei der Chopper 69 geschlossen ist, um Bremsenergie auf den Bremswiderstand 68 zu schalten, wobei der Bremswiderstand 68 funktioniert, um Bremsenergie in Wärme umzuwandeln, um dadurch Energie abzuleiten und die Bewegung des Arbeitsfahrzeugs 10 zu verlangsamen. Die oben angegebenen Brems- und Verzögerungskomponenten können durch einen Befehl von der Steuerung 32 betätigt werden, zum Beispiel auf der Grundlage von Eingaben, die von der Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 und von verschiedenen Sensoren im Arbeitsfahrzeug 10 empfangen werden. In einem Beispiel können die Achsbetriebsbremsen 64, die Motorbremse 66 und/oder der Bremswiderstand 68 durch einen Bremsdrehmomentbefehl von der Steuerung 32 aktiviert werden. Es können ein oder mehrere Bremsensensoren 70 bereitgestellt werden, um Informationen im Zusammenhang mit den Achsbetriebsbremsen 64 zu sammeln, wie etwa die Temperatur der Achsbetriebsbremsen 64.
Das Arbeitsfahrzeug 10 kann ferner andere Komponenten beinhalten, die Leistung von dem Fahrzeug beziehen können. Diese Komponenten können Fahrzeugkühllüfter 72 und Motorzubehör wie eine Lichtmaschine und ein HVAC-Kompressor umfassen, die als nicht einschränkende Beispiele allgemein mit 74 bezeichnet sind. Die Fahrzeugkühllüfter 72 und das Motorenzubehör 74 können auf der Grundlage von Signalen von der Steuerung 32 und/oder dem Steuersystem 40 betrieben werden.
Es können zusätzliche Sensoren vorgesehen werden, um verschiedene mit dem Arbeitsfahrzeug 10 verbundene Zustände zu beobachten. Beispielsweise können Kühllüftersensoren 76 an oder in der Nähe der Fahrzeugkühllüfter 72 angeordnet sein, um deren optionale Betriebsparameter zu messen, wie etwa die Kühllüfterdrehzahl. Zusätzlich können verschiedene Sensoren 78 verwendet werden, um den Zustand des oben beschriebenen Motorzubehörs 74 zu überwachen. Ferner kann das Arbeitsfahrzeug 10 einen oder mehrere Spannungssensoren 80 beinhalten, die Strom an einem DC-Bus (d. h. einer Wechselrichter-DC-Bus-Spannung) des Arbeitsfahrzeugs10 messen.
Gemäß den verschiedenen Komponenten und Merkmalen des Arbeitsfahrzeugs 10, wie oben beschrieben, kann ein mehrstufiges Brems- und Verzögerungsschema in dem Arbeitsfahrzeug 10 implementiert werden. Das Steuersystem 40 kann arbeiten, um Energie, die durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs 10 während seines Betriebs erzeugt wird, selektiv zu speichern und zu verteilen, insbesondere während des Verlangsamens des Fahrzeugs und/oder wenn das Fahrzeug einen steilen Hang hinunterfährt. Energie wird zwischen einer Anzahl von Energiespeicher-, Brems- und Verzögerungskomponenten in dem Arbeitsfahrzeug (oben beschrieben) gemäß einem hierarchischen oder priorisierten Energiezuweisungsschema zugewiesen, das von der Steuerung 32 implementiert wird, um die Verwendung dieser Energie zu maximieren und den Komponentenverschleiß zu minimieren, der sich aus Brems- und Verzögerungsaktionen ergeben könnte. Das Bremsen und Verzögern wird im Arbeitsfahrzeug ohne Verwendung eines Fluidretarders erreicht, aber stattdessen mit dem Steuersystem 40, das Energie vom Arbeitsfahrzeug auf eine Anzahl energieabsorbierender Komponenten in einem Brems- und Verzögerungssystem 82 verteilt - wobei das Brems- und Verzögerungssystem 82 dadurch gekennzeichnet ist, dass es verschiedene Energiespeicher-, Brems- und Verzögerungskomponenten beinhaltet, die die Batteriebaugruppe 56, den Bremswiderstand 68, die Motorbremse 66, Achsbetriebsbremsen 64, einen oder mehrere Fahrzeugkühllüfter 72, Motorzubehör 74 (Lichtmaschine, HLK-Kompressor usw.), Getriebebremsung über das Getriebe 44, und/oder Motorreibung innerhalb des Motors 42 beinhalten. Das mehrstufige Brems- und Verzögerungsschema kann von dem Steuersystem 40 verwendet werden, das auf einen Bremsdrehmomentbefehl anspricht, der vom Bediener angefordert wird, um die Bewegung des Arbeitsfahrzeugs 10 zu verlangsamen ,wobei das Steuersystem 40 selektiv Energie den verschiedenen absorbierenden Komponenten in dem Arbeitsfahrzeug zuweist.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Beispiel eines Hybrid-Elektroantriebssystems oder -antriebsstrangs 84 veranschaulicht, der in dem Arbeitsfahrzeug 10 enthalten ist, das eine detailliertere Erörterung der Struktur und Anordnung des Motors 42, der elektrischen Maschinen 47, 4, 9, eines Getriebes 44 des Arbeitsfahrzeugs 10 und wie das Getriebe 44 betrieben werden kann beinhaltet, um eine Getriebebremsung bereitzustellen, um Energie als Teil des mehrstufigen Brems- und Verzögerungsschemas abzuleiten, das durch das Steuersystem 40 implementiert ist, um die Fahrzeugenergie während eines dynamischen Ereignisses abzuleiten, wie etwa wenn das Arbeitsfahrzeug 10 einen Hang hinunterfährt, um den Motor des Fahrzeugs mit der gewünschten Rate zu verlangsamen. Gemäß der folgenden Offenbarung ist das Getriebe 44 betriebsfähig, um eine „4-Quadrat“-Kupplung zu aktivieren, um Energie in dem Arbeitsfahrzeug 10 abzuführen, wobei die Energie mit bestehender Getriebehardware verbraucht wird. Der Betrieb des Getriebes 44 und des gesamten Antriebsstrangs 84, um ein Getriebekupplungsbremsen bereitzustellen, wird in der U.S.-Veröffentlichung Nr. US 2020/0309258 ausführlicher offenbart, die sich im gemeinsamen Eigentum des Abtretungsempfängers der vorliegenden Anmeldung befindet und hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Es ist jedoch anzuerkennen, dass der in 2 dargestellte und nachfolgend beschriebene Antriebsstrang 84 nur ein Beispiel ist und dass eine Getriebebremsung durch ein Getriebe mit einer anderen Anordnung oder Konstruktion vorgesehen sein kann und dass das nachfolgend beschriebene spezifische Getriebe 44 die Ausführungsformen der Erfindung in dieser Hinsicht nicht einschränkt.
In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Antriebsstrang 84 den Motor 42, die erste elektrische Maschine 47und die zweite elektrische Maschine 49. Die elektrische Maschine 47 und die zweite elektrische Maschine 49 können durch eine elektrische Leitung 90 verbunden sein. Ein Leistungswechselrichter 92 kann beinhaltet sein und kann betriebsfähig mit der ersten elektrischen Maschine 47 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 49 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen kann der Leistungswechselrichter 92 der Batteriebaugruppe 56 Energie zuführen und/oder Energie davon empfangen. Außerdem kann der Leistungswechselrichter 92 dem Antriebsstrang 84 Energie zuführen und/oder Energie von diesem empfangen. Darüber hinaus kann der Leistungswechselrichter 92 in einigen Ausführungsformen ein Anbaugerät und/oder eine andere externe Energieversorgungsvorrichtung (nicht gezeigt) extern mit Energie versorgen.
Das Getriebe 44 überträgt Leistung vom Motor 42, der ersten elektrischen Maschine 47 und/oder der zweiten elektrische Maschine 49 an eine Abtriebswelle 94. Wie nachfolgend beschrieben, beinhaltet das Getriebe 44 eine Reihe von Getriebe-, Kupplungs- und Steuerbaugruppen, um die Abtriebswelle 94 in geeigneter Weise mit unterschiedlichen-Drehzahlen in mehreren Richtungen anzutreiben. Im Allgemeinen kann das Getriebe 44 des Antriebsstrangs 84 in einem Beispiel jede Art einer elektrischen stufenlos variablen Getriebeanordnung (eIVT) sein, wobei erkannt wird, dass Alternativen zu dem in 2 veranschaulichten Getriebe in dem Antriebstrang 84 beinhaltet sein können.
Der Motor 42 kann Drehleistung über ein Motorabtriebselement, wie etwa ein Schwungrad, an eine Motorwelle 96 gemäß Befehlen von der Steuerung 32 auf Grundlage des gewünschten Betriebs bereitstellen. Die Welle 96 kann konfiguriert sein, um Drehleistung für ein Zahnrad 98 bereitzustellen. Das Zahnrad 98 kann mit einem Zahnrad100 in Eingriff stehen, das auf einer Welle 102 gelagert (z. B. daran befestigt) ist.Die Welle 102 kann im Wesentlichen parallel zu der Motorwelle 96 sein und von dieser beabstandet sein. Die Welle 102 kann verschiedene Komponenten des Antriebsstrangs 84 lagern, wie im Folgenden näher erläutert.
Das Zahnrad 98 kann auch mit einem Zahnrad 104 in Eingriff stehen, das auf einer Welle 106 gelagert (z. B. daran befestigt) ist.Die Welle 106 kann im Wesentlichen parallel zu der Motorwelle 96 sein und von dieser beabstandet sein, und die Welle 106 kann mit der ersten elektrische Maschine 47 verbunden sein. Dementsprechend kann mechanische Leistung vom Motor (d. h. Motorleistung) über die Motorwelle 96 auf die in Eingriff stehenden Zahnräder 98, 104, auf die Welle 106 und auf die erste elektrische Maschine 47 übertragen werden. Die erste elektrische Maschine 47 kann diese Leistung zur Übertragung über die Leitung 90 zur zweiten elektrischen Maschine 49 in elektrische Leistung umwandeln. Diese umgewandelte und übertragene Leistung kann dann von der zweiten elektrischen Maschine 49 erneut zur mechanischen Ausgabe entlang einer Welle 108 umgewandelt werden.Verschiedene bekannte Steuervorrichtungen (nicht dargestellt) können bereitgestellt werden, um eine solche Umwandlung, Übertragung, Rückwandlung usw. zu regeln. Außerdem kann die Welle 108 in einigen Ausführungsformen ein Zahnrad 110 (oder eine andere ähnliche Komponente) tragen. Das Zahnrad 110 kann mit einem Zahnrad 112 in Eingriff stehen und Leistung auf dieses übertragen. Das Zahnrad 110 kann auch mit einem Zahnrad 114 in Eingriff stehen und Leistung auf dieses übertragen. Entsprechend kann Leistung von der zweiten elektrischen Maschine 49 (d. h. CVP-Leistung) zwischen dem Zahnrad 112 und dem Zahnrad 114 zur Übertragung auf andere Komponenten aufgeteilt werden, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Die Antriebskomponenten 84 können ferner einen Variator 116 beinhalten, der ein Beispiel einer Anordnung darstellt, die eine stufenlos variable Leistungsübertragung zwischen dem Motor 42 und den elektrischen Maschinen 47, 49 und der Abtriebswelle 94 ermöglicht. Wie nachstehend erörtert, ermöglicht diese Anordnung ferner dem Getriebe 44, eine Getriebekupplungsbremsung durchzuführen, bei der überschüssige Energie durch eine Kombination des Übertragens mindestens eines Teils der Energie zurück an den Motor 42 und eines Teils zur Kupplungsbremsung abgeführt wird. Es können jedoch auch andere Anordnungen des Variators 116, des Motors 42 und der elektrischen Maschinen 47, 49 bereitgestellt werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Variator 116 mindestens zwei Planetenradsätze beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der Planetenradsatz miteinander verbunden und auf einer gemeinsamen Welle gelagert sein, wie etwa der Welle 102, und die Planetenradsätze können im Wesentlichen konzentrisch sein. In weiteren Ausführungsformen können die verschiedenen Planetenradsätze auf separaten jeweiligen Wellen gelagert sein, die nicht konzentrisch sind. Die Anordnung der Planetengetriebe kann gemäß dem verfügbaren Raum innerhalb des Fahrzeugs 10 zum Verpacken des Antriebsstrang 84 konfiguriert werden.
Wie in der Ausführungsform von 2 gezeigt, kann der Variator 116 einen ersten Planetenradsatz (d. h. einen „niedrigen“ Planetenradsatz) mit einem ersten Sonnenrad 118, ersten Planetenrädern und zugehörigem Träger 120 und ein erstes Hohlrad 122 beinhalten. Darüber hinaus, kann der Variator 116 einen zweiten Planetenradsatz (d. h. einen „hohen“ Planetenradsatz) mit einem zweiten Sonnenrad 124, zweiten Planetenrädern und zugehörigem Träger 126 und ein zweites Hohlrad 128 beinhalten. Die zweiten Planetenräder und der Träger 126 können direkt am ersten Hohlrad 122 befestigt sein. Außerdem können die zweiten Planetenräder und der Träger 126 direkt an einer Welle 130 befestigt sein, an der ein Zahnrad 132 befestigt ist. Darüber hinaus kann das zweite Hohlrad 128 direkt an einem Zahnrad 134 befestigt sein. Wie gezeigt, können die Welle 130, das Zahnrad 132 und das Zahnrad 134 jeweils die Welle 102 aufnehmen und im Wesentlichen konzentrisch zu dieser sein.Obwohl nicht spezifisch gezeigt, versteht es sich, dass der Antriebsstrang 84 verschiedene Lager zum konzentrischen Stützen dieser Komponenten beinhalten kann. Insbesondere kann die Welle 130 über ein Lager an der Welle 102 drehbar befestigt sein, und das Zahnrad 134 kann über ein anderes Lager an der Welle 130 drehbar befestigt sein.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Variators 116 (von links nach rechts in 2) kann das Zahnrad 114 auf einer Welle 136 montiert (z. B. befestigt) sein, die auch das erste und zweite Sonnenrad 118, 124 trägt. In einigen Ausführungsformen kann die Welle 136 hohl sein und die Welle 102 aufnehmen.Ein Lager (nicht dargestellt) kann die Welle 136 auf der Welle 102 im Wesentlichen konzentrisch drehbar lagern.
Ferner können die ersten Planetenräder und der zugehörige Träger 120 an einem Zahnrad 138 befestigt sein. Das Zahnrad 138 kann mit einem Zahnrad 140 in Eingriff stehen, das an einer Welle 142 befestigt ist.Die Welle 142 kann im Wesentlichen parallel zu der Welle 102 sein und von dieser beabstandet sein.
Wie oben angemerkt, kann der Antriebsstrang 84 konfiguriert sein, um Leistung (von dem Motor 42, der ersten elektrischen Maschine 47und/oder der zweite elektrische Maschine 49) über das Getriebe 44 an die Abtriebswelle 94 zu übertragen. Die Abtriebswelle 94 kann konfiguriert sein, um diese empfangene Leistung an Räder des Fahrzeugs 10 übertragen.
Der Antriebsstrang 84 kann eine Vielzahl von auswählbaren Modi aufweisen, wie etwa Direktfahrmodi, Split-Path-Modi und Serienmodi. In einem Direktantriebsmodus kann Leistung von dem Motor 42 an die Abtriebswelle 94 übertragen werden, und Leistung von der zweiten elektrischen Maschine 49 kann daran gehindert werden, an die Abtriebswelle 94 übertragen zu werden. In einem Split-Path-Modus kann Leistung von dem Motor 42 und der zweiten elektrischen Maschine 49 durch den Variator 116 summiert werden, und die summierte oder kombinierte Leistung kann an die Abtriebswelle 94 abgegeben werden. Darüber hinaus kann in einem Serienmodus Leistung von der zweiten elektrischen Maschine 49 an die Abtriebswelle 94 übertragen werden und Leistung von dem Motor 42 kann im Allgemeinen daran gehindert werden, an die Abtriebswelle 94 übertragen zu werden. Der Antriebsstrang 84 kann auch unterschiedliche Drehzahlmodi in einem oder mehreren von Direktantriebs-, Split-Path- und/oder Serienmodi aufweisen, und diese unterschiedlichen Drehzahlmodi können unterschiedliche Winkeldrehzahlbereiche für die Abtriebswelle 94 bereitstellen. Der Antriebsstrang 84 kann zwischen der Vielzahl von Modi umschalten, um eine geeignete Betriebseffizienz aufrechtzuerhalten. Ferner kann der Antriebsstrang 84 einen oder mehrere Vorwärtsmodi zum Bewegen des Fahrzeugs 10 in Vorwärtsrichtung und einen oder mehrere Rückwärtsmodi zum Bewegen des Fahrzeugs 10 in Rückwärtsrichtung aufweisen.
Der Antriebsstrang 84 kann zwischen den verschiedenen Modi umschalten, zum Beispiel mithilfe einer Steuerbaugruppe 144. Die Steuerbaugruppe 144 kann eine oder mehrere auswählbare Getriebekomponenten beinhalten. Die auswählbaren Getriebekomponenten können erste Positionen (eingerückte Positionen) aufweisen, in denen die jeweilige Vorrichtung Leistung von einer Eingangskomponente an eine Ausgangskomponente überträgt. Die auswählbaren Getriebekomponenten können auch eine zweite Position (eine ausgerückte Position) aufweisen, in der die Vorrichtung eine Leistungsübertragung von der Eingangs- auf die Ausgangskomponente verhindert. Die auswählbaren Getriebekomponenten der Steuerungsbaugruppe 144 können eine oder mehrere Nasskupplungen, Trockenkupplungen, Klauenkragenkupplungen, Bremsen, Positionsgeber oder andere ähnliche Vorrichtungen beinhalten. Die Steuerbaugruppe 144 kann auch ein Stellglied zum Betätigen der auswählbaren Getriebekomponenten zwischen der ersten, zweiten und dritten Position beinhalten.
Wie in 2 gezeigt, kann die Steuerbaugruppe 144 eine erste Kupplung 146, eine zweite Kupplung 148, eine dritte Kupplung 150, eine vierte Kupplung 152 und eine fünfte Kupplung 154 beinhalten. Außerdem kann die Steuerbaugruppe 144 eine Vorwärtsrichtungskupplung 156 und eine Rückwärtsrichtungskupplung 158 beinhalten. In einem Beispiel kann die erste Kupplung 146 auf einer Welle 160 montiert und gelagert sein.Außerdem kann die erste Kupplung 146 in einer eingerückten Position das Zahnrad 112 mit der Welle 160 zur Drehung als eine Einheit einrücken. Die erste Kupplung 146 kann in einer ausgerückten Position dem Zahnrad 112 ermöglichen, sich relativ zur Welle 160 zu drehen.Außerdem kann ein Zahnrad 162 an der Welle 160 befestigt sein und das Zahnrad 162 kann mit dem Zahnrad 132 in Eingriff stehen, das an der Welle 130 befestigt ist.Die Rückwärtsrichtungskupplung 158 kann auf der Welle 160 gelagert sein (d. h. im Allgemeinen mit der ersten Kupplung 146 auf der Welle 160). Die Rückwärtsrichtungskupplung 158 kann das Zahnrad 162 und ein Zahnrad 164 einrücken und alternativ ausrücken. Das Zahnrad 164 kann mit einem Zwischenzahnrad 166 in Eingriff stehen und das Zwischenzahnrad 166 kann mit einem Zahnrad 168 in Eingriff stehen. Die Vorwärtsrichtungskupplung156 kann von einem Zahnrad 168 getragen werden, das wiederum von der Welle 102 getragen wird, um selektiv in die Welle 130 einzugreifen.Somit kann die Vorwärtsrichtungskupplung 156 sowohl mit der Welle 130 als auch der Welle 102 konzentrisch sein.Die zweite Kupplung 148 kann auf der Welle 142 gelagert sein.Die zweite Kupplung 148 kann die Welle 142 und ein Zahnrad 170 einrücken und alternativ ausrücken. Das Zahnrad 170 kann mit einem Zahnrad 172 in Eingriff gebracht werden. Das Zahnrad 172 kann an einer Vorgelegewelle 174 befestigt und daran platziert sein. Die Vorgelegewelle 174 kann auch ein Zahnrad 176 tragen. Das Zahnrad 176 kann mit einem Zahnrad 178 in Eingriff stehen, das an der Abtriebswelle 94 befestigt ist.
Die dritte Kupplung 150 kann auf einer Welle 180 gelagert sein.Die Welle 180 kann im Wesentlichen parallel und in einem Abstand von der Welle 142 beabstandet sein.Außerdem kann ein Zahnrad 182 an der Welle 180 befestigt sein und von dieser getragen werden.Das Zahnrad 182 kann, wie gezeigt, mit dem Zahnrad 134 in Eingriff gebracht werden. Die dritte Kupplung 150 kann das Zahnrad 182 und ein Zahnrad 184 einrücken und alternativ ausrücken. Das Zahnrad 184 kann mit dem Zahnrad 172 in Eingriff gebracht werden. Die vierte Kupplung 152 kann auf der Welle 142 gelagert sein (gemeinsam mit der zweiten Kupplung 148). Die vierte Kupplung152 kann die Welle 142 und ein Zahnrad 186 einrücken und alternativ ausrücken. Das Zahnrad 186 kann mit einem Zahnrad 188 in Eingriff stehen, das an der Vorlegewelle 174 befestigt und fixiert ist. Zusätzlich kann die fünfte Kupplung 154 auf der Welle 180 gelagert sein (gemeinsam mit und konzentrisch zu der dritten Kupplung 150). Die fünfte Kupplung 154 kann die Welle 180 und ein Zahnrad 190 einrücken und alternativ ausrücken. Das Zahnrad 190 kann mit dem Zahnrad 188 in Eingriff gebracht werden.
Wie zuvor angegeben, kann der Antriebsstrang 84 in einer Reihe von Modi betrieben werden, die auf einem selektiven Betrieb des Getriebes basieren, einschließlich mindestens eines Split-Path-Modus, in dem Leistung von dem Motor 42 und einer oder mehreren der elektrischen Maschinen 47, 49 kombiniert werden, einem Direktantriebsmodus, bei dem Leistung nur von einem Motor 42 bereitgestellt wird, und einem Serienmodus, bei dem Leistung nur von den elektrischen Maschinen 47, 49 bereitgestellt wird. Wie oben vorgestellt, ist die Steuerung 32 an die Steuerbaugruppe 144 gekoppelt, um ein oder mehrere Stellglieder zu steuern und infolgedessen die Bewegung der einen oder mehreren selektiven Getriebekomponenten innerhalb des Getriebes 44 zu steuern, einschließlich der ersten Kupplung 146, der zweiten Kupplung 148, der dritten Kupplung 150, der vierten Kupplung 152, der fünften Kupplung 154, der Vorwärtsrichtungskupplung 156 und der Rückwärtsrichtungskupplung 158. Im Allgemeinen betreibt die Steuerung 32 die Steuerbaugruppe 144 sowie den Antriebsmotor 42 und die elektrischen Maschinen 47, 49, um die gewünschte Funktion umzusetzen, z. B. um das angeforderte Drehmoment an der Ausgangswelle 94 für die Gesamtsteuerung des Fahrzeugs 10 zu erreichen. Dies beinhaltet Fahrzeugbeschleunigungen, Stopps, Anfahrvorgänge, Schalten zwischen Übersetzungsverhältnissen, Schalten zwischen Richtungen und dergleichen.
Das Getriebe 44 kann auch während Betriebsaspekten in Situationen, in denen es wünschenswert ist, Energie des Arbeitsfahrzeugs 10 abzuführen, eine Getriebebremsung (Getriebekupplungsbremsung) bereitstellen. Die Getriebebremsung kann insbesondere während eines dynamischen Ereignisses verwendet werden, beispielsweise wenn das Arbeitsfahrzeug 10 einen steilen Hang hinunterfährt und daher überschüssiger Energie ausgesetzt und die Getriebebremsung erwünscht ist, um ein negatives Drehmoment aufzubringen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten oder zu reduzieren, die zu der überschüssigen Energie am Motor führen kann. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, ermöglicht die Getriebebremsung, dass mindestens ein Teil dieser Energie über die Richtungskupplungen 156, 158 des Getriebes 44 aufgebracht wird, um den Motor 42 am Schwungrad zu rückwärts anzutreiben, sodass interne Verluste (z. B. Wärme und Reibung) mindestens einen Teil der überschüssigen Energie ableiten können. Wenn diese Energie jedoch dazu führt, dass der Motor 42 einen vorbestimmten Drehzahlschwellenwert überschreitet, kann die Steuerung 32 das Einrücken der gegenüberliegenden Richtungskupplung 158, 156 anweisen, diese Energie weiter über Reibungs- und Wärmeverluste an die Richtungskupplung 158, 156 abzugeben. Im Effekt kann eine Form einer „4-Quadrat“-Kupplungsanordnung selektiv auf Grundlage der Motordrehzahl implementiert werden, um die Motorabtriebswelle weiter zu verlangsamen. Diese Kombination von Motorrücktreiben und gegenläufigem Kupplungseinrücken kann eine ausreichende Energieableitung erreichen, ohne dass die abtriebsseitige Kupplungsbremsung verwendet wird und/oder in einer Weise, die unabhängig von der Radbremsung ist.
Während eines dynamischen Ereignisses, wie etwa wenn das Arbeitsfahrzeug 10 einen Hügel hinunterfährt und der Antriebsstrang 84 in die Vorwärtsrichtungsmodi oder die Direktantriebsmodi, wie oben beschrieben, versetzt wird, wird die Leistung vom Motor 42 durch die Vorwärtsrichtungskupplung 156 von der Motorwelle übertragen 96 und letztlich durch die beschriebene Anordnung auf die Abtriebswelle 94 übertragen. Wenn daher die Rückwärtsrichtungskupplung 158 während des Einrückens der Vorwärtsrichtungskupplung 156 in diesen Modi eingerückt ist, wirkt das Anlegen der Rückwärtsrichtungskupplung 158, um ein entgegengesetztes Drehmoment zum Verlangsamen der Motorwelle 96 anzuwenden. In anderen Worten wirkt die Rückwärtsrichtungskupplung 158 als eine Kupplungsbremse innerhalb der Antriebsstrang 84 auf der Motorwelle 96. In einem Beispiel funktioniert die Rückwärtsrichtungskupplung 158 in diesen Modi als eine Kupplungsbremse, da sich das Zahnrad 164 auf einer Seite der Rückwärtsrichtungskupplung 158 in einer entgegengesetzten Richtung wie das Zahnrad 162 auf der anderen Seite der Rückwärtsrichtungskupplung 158 bewegt und das Einrücken der Kupplungselemente der Rückwärtsrichtungskupplung 158 einen Reibungswiderstand bei den Drehungen erzeugt, der wiederum durch die Welle 102 bis auf die Welle 96 am Motor 42 übertragen wird.
Die Steuereinrichtung 32 wird verwendet, um die Betätigung der Vorwärtsrichtungskupplung 156 und der Rückwärtsrichtungskupplung 158 während der verschiedenen Richtungsmodi des Arbeitsfahrzeugs selektiv zu steuern, um die Getriebebremsung bereitzustellen. Die Steuerung 32 kann Befehle zum Implementieren der Getriebebremsung auf Grundlage von Eingaben von dem Motordrehzahlsensor 46 und von einer Anzahl von zusätzlichen Getriebesensoren 192, 194, 196 erzeugen. Der Sensor 192 ist betriebsfähig mit der Eingabevorrichtung 36 verbunden, um die Auswahl eines Zahnrads oder Betriebsmodus davon zu empfangen, während der Sensor 194 betriebsfähig mit der Vorwärtsrichtungskupplung 156 verbunden ist, um einen Einrückstatus davon zu identifizieren, und der Sensor 196 ist betriebsfähig mit der Rückwärtsrichtungskupplung 158 verbunden, um einen Einrückstatus davon zu identifizieren.
Unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht ein Blockdiagramm den Betrieb des Steuersystems 40 bei der Implementierung eines mehrstufigen Brems- und Verzögerungsschemas in dem Arbeitsfahrzeug 10, einschließlich einer Veranschaulichung von Eingaben in das und Komponenten von dem Steuersystem 40. Ausführungsformen des Steuersystems 40 gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine Vielzahl von Eingaben an die Steuerung 32, eine Vielzahl von Untermodulen oder Algorithmen innerhalb der Steuerung 32 und das Aktivieren einer Vielzahl von energieabsorbierenden Komponenten innerhalb der Arbeitsfahrzeuge 10 beinhalten.
Der Steuerung 32 bereitgestellte Eingaben können im Allgemeinen in Bedienerbefehle 200 und Steuerparameter für den geschlossenen Regelkreis 202 unterteilt werden Die Bedienerbefehle 200 können der Steuerung 32 beispielsweise über die Mensch-Fahrzeug-Schnittstelle 34 und Eingabevorrichtungen 36 am Arbeitsfahrzeug 10 bereitgestellt werden. Die für die Steuerung 32 bereitgestellten Bedienerbefehle 200 können ein vom Bediener angefordertes Bremsdrehmoment 204 und eine zugehörige vom Bediener angeforderte Verzögerungsgeschwindigkeit 206 beinhalten. Die Bediener stellt der Steuerung 32 einen Befehl über eine Menge von Bremsdrehmoment und Verzögerung bereit, die erwünscht ist, um das Arbeitsfahrzeug 10 zu verlangsamen und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wenn das Arbeitsfahrzeug 10 einen Hügel hinunterfährt.
Die Steuerparameter für den geschlossenen Regelkreis 202 können der Steuerung 32 über die Verwendung der verschiedenen Sensoren 46, 48, 54, 60, 70, 76, 78, 80, 192, 194, 196, die in dem Arbeitsfahrzeug enthalten sind, wie oben in Bezug auf 1 beschrieben, in dem Arbeitsfahrzeug bereitgestellt werden, wobei die Sensoren Messwerte oder Messungen an verschiedenen Betriebsparametern des Arbeitsfahrzeugs 10 während des Betriebs davon erfassen. Die Steuerparameter für den geschlossenen Regelkreis 202 können unter anderem Folgendes beinhalten: Motordrehzahl 208, Fahrzeugkühllüfterdrehzahl 210, Achsöltemperatur 212, Getriebeöltemperatur 214, Wechselrichter-DC-Bus-Spannung 216, Motorzubehörstatus 218, Batterieladezustand 220, Getriebeausgangsdrehzahl 222 und Getriebezahnrad 224. Die Steuerparameter 202 sind somit indikativ für den aktuellen Zustand des Fahrzeugzugantriebsstrangs 84 und die verschiedenen energieabsorbierenden Komponenten in dem Arbeitsfahrzeug 10, wobei die Steuerung 32 die Steuerparameter 202 analysiert, um eine optimale Art und Weise zu bestimmen, in der Energie unter diesen energieabsorbierenden Komponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82 zugeteilt wird.
Wie in 3 veranschaulicht, kann die Steuerung 32 eine Anzahl von Untermodulen oder Algorithmen darin beinhalten, durch die die Steuerung 32 eine optimale Art und Weise bestimmt, Energie zwischen Komponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82 des Arbeitsfahrzeugs 10 zuzuweisen. Die Steuerung 32 beinhaltet ein Untermodul 226, das als kinematischer Beobachter für Fahrzeug und Antriebsstrang funktioniert, wobei das Untermodul 226 den Betrieb des Getriebes 44 als Reaktion auf Drehmomentbefehle von dem Bediener beobachtet, einschließlich beispielsweise einer Drehzahl der Abtriebswelle 94. Steuerparametereingaben im geschlossenen Regelkreis an der Motordrehzahl 208 , dem Getriebezahnrad 224 und der Getriebeausgangsdrehzahl 222 können beispielsweise dem Untermodul 226 bereitgestellt werden.
Die Steuerung 32 beinhaltet auch ein Motorschutz-Untermodul 228, das zum Identifizieren des aktuellen Betriebszustands des Motors 42 und zum Bereitstellen einer ordnungsgemäßen Bremsung und Verzögerung in dem Arbeitsfahrzeug 10 zum Schutz für den Motor dient. Steuerparametereingaben im geschlossenen Regelkreis an der Motordrehzahl 208 können dem Motorschutz-Untermodul 228 bereitgestellt werden, um die aktuelle Betriebsdrehzahl des Motors 42 zu überwachen. Das Motorschutz-Untermodul 228 kann dann die Motordrehzahl durch selektives Ableiten von Energie über gewünschte Komponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82 des Arbeitsfahrzeugs 10 steuern, um zu verhindern, dass ein Motorüberdrehzahlzustand auftritt.
Die Steuerung 32 beinhaltet auch ein Achsbremsenschutz-Untermodul 230, das dazu dient, die Temperatur der Achsbetriebsbremsen 64 zu überwachen und ein ordnungsgemäßes Betriebssteuerschema für die Achsbetriebsbremsen 64 bereitzustellen, um einen Schutz für diese bereitzustellen. Steuerparametereingaben im geschlossenen Regelkreis für die Achsöltemperatur 212 und/oder andere Aspekte der Achsbetriebsbremsen 64 können dem Achsbremsenschutz-Untermodul 230 bereitgestellt werden, um die Temperatur von der Achse zu überwachen. Das Achsbremsschutz-Untermodul 230 kann dann ein Überhitzen der Betriebsbremsen 64 verhindern und anderweitig einen Schutz dafür bereitstellen, indem Energie selektiv über die gewünschten Komponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82 (andere als die Achsbetriebsbremse 64) des Fahrzeugs 10 abgeführt wird.
Die Steuerung 32 beinhaltet auch ein Getriebekupplungsschutz-Untermodul 232 das dazu dient, die Temperatur der Getriebekupplungen 156, 158 zu überwachen und ein ordnungsgemäßes Betriebssteuerschema für das Getriebe 44 bereitzustellen, um einen Schutz dafür bereitzustellen. Steuerparametereingaben im geschlossenen Regelkreis für die Getriebeöltemperatur 214 und/oder andere Aspekte des Getriebes 44 können dem Getriebekupplungsschutz-Untermodul 232 bereitgestellt werden, um die Temperatur der Getriebekupplungen156, 158 zu überwachen. Das Getriebekupplungsschutz-Untermodul232 kann dann eine Überhitzung der Getriebekupplungen 156, 158 verhindern und anderweitig einen Schutz dafür bereitstellen, indem Energie selektiv über gewünschten Komponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82 (andere als das Getriebe 44) des Arbeitsfahrzeugs 10 abgeführt wird.
Die Steuerung 32 beinhaltet auch ein Untermodul 234, das als Energieabsorption-Prioritätssteuerung fungiert, d. h. ein Prioritätssteuerung-Untermodul 234. Das heißt, dass das Prioritätssteuerung-Untermodul 234 dazu dient, um eine Hierarchie zu bestimmen, gemäß der von dem Arbeitsfahrzeug 10 erzeugte Energie unter den Komponenten im Brems- und Verzögerungssystem 82 zuzuweisen oder aufzuteilen ist. Bei der Bestimmung eines hierarchischen Energiezuweisungsschemas empfängt das Prioritätssteuerung-Untermodul 234 verschiedene Steuerparameter für den geschlossenen Regelkreis 202 (wie durch zugehörige Sensoren gemessen) und Bedienerbefehle 200 und kommuniziert mit anderen Untermodulen in der Steuerung 32. Das Prioritätssteuerung-Untermodul 234 wertet diese Eingaben und Kommunikationen aus und identifiziert eine Energiezuweisung zwischen den Komponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82, die die Fahrzeugenergie ausreichend absorbiert, und zwar auf eine Weise, die die Energieerfassung/-speicherung optimiert und die Verwendung von Verschleißkomponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82 minimiert. Das Prioritätssteuerung-Untermodul 234 gibt Befehle an die verschiedenen Komponenten in dem Brems- und Verzögerungssystem 82 aus, um Energie darauf zu richten oder die Komponenten anderweitig zu betätigen, um Energie zu absorbieren.
Bezugnehmend nun auf 4 wird ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 236 zum Bereitstellen von mehrschichtigem Bremsen und Verzögern in dem Arbeitsfahrzeug 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, das durch die Steuerung 32 ausgeführt werden kann. Im Allgemeinen wird das Verfahren 236 während des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs 10 durchgeführt, wenn ein Bremsen oder Verzögern erforderlich ist, z. B. während des Vorwärtsantriebs des Fahrzeugs einen steilen Hang hinunter. Wie im Folgenden ausführlich erläutert wird, implementiert das Verfahren 236 ein hierarchisches Energiezuweisungsschema zum Zuweisen von Energie, wenn im Arbeitsfahrzeug 10 ein Bremsen und Verzögern durchgeführt werden, wobei Energie zunächst den Energiespeichergeräten im Arbeitsfahrzeug 10 und dann anderem energieverbrauchenden Zubehör am Arbeitsfahrzeug 10 zugewiesen wird, bevor Verschleißkomponenten verwendet werden, um die verbleibende Energie abzuführen. Das Verfahren 236 stellt ein Beispiel für ein hierarchisches Energiezuweisungsschema bereit, das implementiert werden kann, aber es wird anerkannt, dass andere ähnliche hierarchische Energiezuweisungsschemata implementiert werden können, um mehrschichtiges Bremsen und Verzögern in einem Arbeitsfahrzeug 10 bereitzustellen, wobei eine andere Hierarchie bereitgestellt werden kann und/oder wobei eine andere Kombination von energieabsorbierenden Komponenten in dem Arbeitsfahrzeug 10 verwendet wird.
Das Verfahren 236 beginnt bei Schritt 238, wenn der Bediener ein Bremsdrehmoment des Arbeitsfahrzeugs 10 anfordert, um dessen Bewegung zu verlangsamen. Das angeforderte Bremsdrehmoment kann eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der das Arbeitsfahrzeug 10 fährt, eines Gewichts des Fahrzeugs (d. h. einer Nutzlast, die von dem Fahrzeug getragen wird) und/oder eines Grads der Neigung, mit dem das Fahrzeug nach unten fährt, sein, da diese Parameter zumindest teilweise den Betrag des Bremsdrehmoments bestimmen, der erforderlich ist.
Als Reaktion auf das angeforderte Bremsdrehmoment berechnet berechnet die Steuerung 32 bei Schritt 240 eine Menge an Verzögerungsleistung oder -energie, die von verschiedenen energieabsorbierenden Komponenten im Arbeitsfahrzeug 10 angefordert werden muss, um das angeforderte Bremsdrehmoment zu erfüllen, d. h. eine Menge an Energie, die im/vom Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert werden muss, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen. Auch bei Schritt 240 und in Verbindung mit dem Berechnen der angeforderten Menge an Verzögerungsleistung legt die Steuerung 32 auch einen Anfangsdrehmomentbefehl für die elektrische(n) Maschine(n) 47,49 fest, die in dem Arbeitsfahrzeug 10 enthalten sind, um den Betrieb der elektrischen Maschine(n) 47, 49 zu steuern, während das Bremsen und Verzögern in dem Arbeitsfahrzeug 10 auftritt. Der anfängliche Drehmomentbefehl, der an die elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 bereitgestellt wird, dient zum Steuern der Menge an Leistung, die während des Bremsens und Verzögerns zurück an den DC-Bus im Arbeitsfahrzeug 10 bereitgestellt wird.
In dem veranschaulichten Beispiel fährt das Verfahren 236 als nächstes mit Schritt 242 fort, in dem bestimmt wird, ob eine verfügbare Ladekapazität in der Batteriebaugruppe 56 vorhanden ist. Die Steuerung 32 kann Eingaben von dem Batteriesensor 60 in Bezug auf eine Ladezustand der Batteriebaugruppe 56 empfangen, um zu bestimmen, ob eine Ladekapazität in der Batteriebaugruppe 56 verfügbar ist. Wenn bestimmt wird, dass die Ladekapazität in der Batteriebaugruppe 56 verfügbar ist, fährt das Verfahren 236 mit Schritt 244 fort, in dem eine Batterieleistungsaufnahme durchgeführt wird. Bei Schritt 246 wird die Menge der Leistungsaufnahmen durch die Batteriebaugruppe 56 von der gesamten angeforderten Verzögerungsleistung abgezogen, die zuvor bei Schritt 240 berechnet wurde, um eine Menge an verbleibender Verzögerungsleistung auszugeben, die noch von den Brems- und Verzögerungssystem 82 im Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert werde muss, wobei dieser Wert von der Steuerung 32 gespeichert wird, während das Verfahren 236 fortgesetzt wird.
Wenn eine potentiale Leistungsaufnahme von der Batteriebaugruppe 56 auftritt, fährt das Verfahren 236 entlang einer parallelen Spur fort, wobei bei Schritt 248 eine Bestimmung vorgenommen wird, die darauf hinweist, ob sich eine Spannung am DC-Bus 58 auf einem hohen Pegel befindet - wobei ein hoher Pegel der DC-Busspannung als vorhandene Energie betrachtet wird, die eine weitere Absorption oder Verzögerung durch das Steuersystem 40 erfordert. Die Steuerung 32 kann Eingaben von dem Spannungssensor 80 auf dem Pegel der DC-Busspannung bei Schritt 248 empfangen, wobei die gemessene DC-Busspannung mit einem vorbestimmten DC-Busspannungsschwellenwert verglichen wird, um zum Beispiel zu bestimmen, ob die DC-Busspannung auf einem hohen Pegel ist. Wenn festgestellt wird, dass die Spannung auf dem DC-Bus 58 auf einem hohen Pegel ist, wird weitere Leistung von dem DC-Bus 58 über den Betrieb des Bremswiderstands 68 (und des Brems-Choppers) abgeführt. Das heißt, der Bremse-Chopper wird zuerst bei Schritt 250 geschlossen, wobei das Schließen des Brem-Choppers bewirkt, dass anschließend Leistung an den Bremswiderstand 68 bei Schritt 252 bereitgestellt wird. Bei Schritt 252 wird die Menge der durch die Batteriebaugruppe 56 verbrauchten Leistung von der (verbleibenden) zu absorbierenden Verzögerungsleistung subtrahiert, die zuvor bei Schritt 246 berechnet wurde, um eine modifizierte Menge an verbleibender Verzögerungsleistung auszugeben, die noch von dem Brems- und Verzögerungssystem 82 im Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert werden muss, wobei dieser modifizierte Wert von der Steuerung 32 gespeichert wird, während das Verfahren 236 fortgesetzt wird.
Nach der Leistungsaufnahme, die durch den Bremswiderstand 68 bei Schritt 252 bereitgestellt wird, fährt das Verfahren 236 bei Schritt 254 mit einer weiteren Bestimmung fort, ob die Spannung auf dem DC-Bus 58 noch auf einem hohen Pegel liegt. Erneut kann die Steuerung 32 beim Durchführen von Schritt 254 Eingaben vom Spannungssensor 80 über den Pegel der DC-Busspannung empfangen. Wenn bei Schritt 254 bestimmt wird, dass die Spannung an dem DC-Bus 58 noch auf einem hohen Pegel ist, kann die Steuerung 32 funktionieren, um einen Rücksetzbefehl auszugeben, wodurch das erforderliche Bremsdrehmoment für das Arbeitsfahrzeug 10 durch Modifizieren des anfänglichen Drehmomentbefehls, der der/den elektrischen Maschine(n) 47, 49 bereitgestellt wird, reduziert wird. Der Rücksetzbefehl funktioniert, um die Menge an Leistung zu verringern, die in dem Arbeitsfahrzeug 10 durch Reduzieren der Leistungsaufnahme, die dem DC-Bus 58 während des Verzögerns des Arbeitsfahrzeugs 10 bereitgestellt wird, absorbiert werden muss. Dementsprechend wird bei Schritt 256 ein reduzierter Drehmomentbefehl an die elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 bereitgestellt, und bei Schritt 258 wird die Leistungsreduzierung, die dem reduzierten Drehmomentbefehl zugeordnet ist, quantifiziert und von der (verbleibenden) Verzögerungsleistung die zuvor bei Schritt 252 berechnet wurde, abgezogen, um eine modifizierte Menge an verbleibender Verzögerungsleistung auszugeben, die noch von dem Brems- und dem Verzögerungssystem 82 in dem Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert werden muss, wobei dieser modifizierte Wert von dem Speicher 32 gespeichert wird, während das Verfahren 236 fortgesetzt wird.
Während die DC-Spannung bei Schritt 254 überwacht und möglicherweise über eine Leistungsreduzierung bei Schritt 256, 258 modifiziert wird, fährt das Verfahren 236 entlang einer parallelen Spur fort, wobei bei Schritt 260 eine Bestimmung vorgenommen wird, ob sich die Drehzahl des Motors 42 auf einem hohen Pegel befindet - wobei ein hoher Pegel der Motordrehzahl als eine Drehzahl betrachtet wird, die als Überdrehzahlbedingung oder einer sich nähernden Überdrehzahlbedingung charakterisiert werden könnte. Die Steuerung 32 kann bei der Durchführung von Schritt 260 Eingaben von dem Motordrehzahlsensor 46 über die Motordrehzahl empfangen. Wenn bei Schritt 262 bestimmt wird, dass sich die Motordrehzahl auf einem hohen Pegel befindet, wird weitere Leistung durch einen modifizierenden Vorgang des Fahrzeugkühllüfters (der Fahrzeugkühllüfter) 72 abgeführt und/oder zusätzliche Energie an ein oder mehreres Motorzubehör 74 an dem Arbeitsfahrzeug 10 abgegeben. Das heißt, dass die Steuerung 32 bewirken kann, dass das/die Fahrzeugkühllüfter (72) mit einer maximalen Drehzahl arbeiten, um zusätzliche Leistung zu verbrauchen und/oder zusätzliche Leistung von dem Motorzubehör 74 zu beziehen (z. B. HLK-Kompressor, um erhöhte Leistung zu beziehen, um eine zusätzliche Fahrzeugkühlung bereitzustellen).Bei der Durchführung von Schritt 262 kann die Steuerung 32 von den Sensoren 76, 78 Eingaben über die Kühllüfterdrehzahl und den Motorzubehörstatus empfangen, um eine angemessene Leistung für den/die Fahrzeugkühllüfter 72, und das Motorzubehör 74 zu bestimmen. Bei Schritt 264 wird die Menge der verbrauchten Leistung durch den/die Fahrzeugkühllüfter 72 und/oder das Motorzubehör 74 von der (verbleibenden) zu absorbierenden Verzögerungsleistung abgezogen, die zuvor bei Schritt 258 berechnet wurde, um eine modifizierte Menge an verbleibender Verzögerungsleistung auszugeben, die noch von dem Brems- und Verzögerungssystem 82 in dem Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert werden muss, wobei dieser modifizierte Wert von der Steuerung 32 gespeichert wird, wenn das Verfahren 236 fortgesetzt wird.
Während das Verfahren 236 fortgesetzt wird, wird bei Schritt 266 bestimmt, ob noch zusätzliche Leistung absorbiert werden muss, um die vom Bediener angeforderte Bremsleistung zu erfüllen, d. h. ob die gesamte angeforderte Verzögerungsleistung bereits durch energieabsorbierende Komponenten in dem Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert wurde.
Wenn eine Bestimmung bei Schritt 266 vorgenommen wird, dass keine überschüssige Leistung vorhanden ist, die ein weiters Bremsen und Verzögern über das Steuersystem 40 erfordert, dann geht das Verfahren 236 zu Schritt 268 über, wo die Steuerung 32 einen endgültigen Befehl an die elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 bereitstellt, um deren Betrieb zu steuern. Nach der Abschließen von Schritt 268 würde das Verfahren 236 in einem nachfolgenden Programmzyklus wiederholt, in dem die Steuerung 32 die Bremsdrehmomentanforderung vom Bediener erneut überprüft oder empfängt, eine angeforderte Verzögerungsleistung für die Bremsdrehmomentanforderung berechnet und durch eine hierarchisches Energiezuweisungsschema (Schritte 238-266) zum Zuweisen von Energieabsorption zwischen der Vielzahl von Brems- und Verzögerungskomponenten in dem Arbeitsfahrzeug 10 fortfährt.
Wenn bei Schritt 266 bestimmt wird, dass noch Leistung vorhanden ist, die ein weiteres Bremsen und Verzögern über das Steuersystem 40 erfordert, dann fährt das Verfahren 236 mit Schritt 269 fort, bei dem eine oder mehrere der Motorbremsen 66 (z. B. Auspuffbremse, Jake-Bremse) und die Achsbetriebsbremsen 64 betätigt oder angewendet werden. Die Motorbremse 66 und die Achsbetriebsbremsen 64 können in Abhängigkeit von der im Arbeitsfahrzeug 10 verbleibenden zu verzögernden Leistung und insbesondere in Bezug auf die Achsbetriebsbremsen 64 weiterhin in Abhängigkeit von deren Wärmekapazität oder Temperatur (z. B. der Achsöltemperatur, wie durch den Sensor 70 gemessen) angewendet werden. Bei der Implementierung kann das Anwenden der Motorbremse 66 über die Achsbetriebsbremsen 64 priorisiert werden, da die Motorbremse 66 als eine verschleißfreie Komponente erkannt wird, die sich als Reaktion auf eine erhöhte Nutzung, verglichen mit der Achsbetriebsbremse 64, nicht verschlechtert. Bei Schritt 270 wird die Menge an Leistung, die von den Motorbremsen 66 und/oder den Achsbetriebsbremsen 64 abgegeben wird, von der (verbleibenden) zu absorbierenden Verzögerungsleistung abgezogen, die zuvor bei Schritt 264 berechnet wurde, um eine modifizierte Menge an verbleibender Verzögerungsleistung auszugeben, die noch von dem Brems- und Verzögerungssystem 82 im Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert werden muss, wobei dieser modifizierte Wert durch die Steuerung 32 gespeichert wird, wenn das Verfahren 236 fortgesetzt wird.
Das Verfahren 236 fährt mit Schritt 272 fort, wo erneut bestimmt wird, ob zusätzliche Leistung noch absorbiert werden muss, um die vom Bediener angeforderte Bremsleistung zu erfüllen, d. h. ob die gesamte angeforderte Verzögerungsleistung bereits durch energieabsorbierende Komponenten im Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert wurde. Wenn keine Leistung vorhanden ist, die ein Bremsen und Verzögern über das Steuersystem 40 erfordert, fährt das Verfahren 236 mit der Ausführung von Schritt 268 fort, wie zuvor beschrieben. Wenn bei Schritt 272 bestimmt wird, dass noch Leistung vorhanden ist, die ein weiteres Bremsen oder Verzögern über das Steuersystem 40 erfordert, fährt das Verfahren 236 mit Schritt 274 fort, in dem die Getriebebremsung über eine selektive Aktivierung der Kupplungen 156, 158 in dem Getriebe 44, wie zuvor in Bezug auf 2 beschrieben, durchgeführt werden kann. Die Getriebebremsung kann in Abhängigkeit der verbleibenden Leistung, die in dem Arbeitsfahrzeug10 zu verzögern ist, und in Abhängigkeit der Wärmekapazität in dem Getriebe (z. B. der Getriebeöltemperatur, wie durch den Sensor 48 gemessen) angewendet werden.
Bei der Durchführung einer erforderlichen Getriebebremsung kann das Verfahren 236 eine weitere Bestimmung bei Schritt 276 in Bezug darauf, ob sich die Drehzahl des Motors 42 immer noch auf einem hohen Pegel befindet, durchführen - d. h. bei oder bei Annäherung an einen Überdrehzahlzustand. Die Steuerung 32 kann bei der Durchführung von Schritt 276 Eingaben von dem Sensor 46 über die Motordrehzahl empfangen. Wenn die Motordrehzahl auf einem akzeptablen Pegel liegt, fahrt das Verfahren 236 mit der Ausführung von Schritt 268 fort, wie zuvor beschrieben. Wird wiederum bestimmt, dass die Motordrehzahl auf einem hohen Pegel ist, kann die Steuerung 32 funktionieren, um bei Schritt 278 einen weiteren Rücksetzbefehl auszugeben, wodurch das angeforderte Drehmoment für das Arbeitsfahrzeug 10 über eine weitere Modifikation des Drehmomentbefehls, der an die elektrische Maschine(n) 47, 49 bereitgestellt wird, reduziert, wodurch die Menge an Leistung verringert wird, die in dem Arbeitsfahrzeug 10 absorbiert wird.
Bei weiterer Reduzierung des Drehmomentbefehls, der bei Schritt 278 der/den elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 bereitgestellt wird, geht das Verfahren 236 erforderlichenfalls zu Schritt 268 über, wo der Befehl, wie bei Schritt 278 modifiziert, der/den elektrische(n) Maschine(n) 47, 49 als ein letzter Befehl bereitgestellt wird. Wie zuvor beschrieben, würde das Verfahren 236 bei Abschluss von Schritt 268 in einem nachfolgenden Programmzyklus wiederholt werden, in dem die Steuerung 32 erneut die Bremsdrehmomentanforderung vom Bediener überprüfen oder empfangen würde, eine angeforderte Verzögerungsleistung für den Bremsdrehmomentbedarf berechnen und durch ein hierarchisches Energiezuweisungsschema (Schritte 238-268 oder 238-278) zum Zuweisen von Energieabsorption zwischen der Vielzahl von Brems- und Verzögerungskomponenten in dem Arbeitsfahrzeug 10 fortfahren.
Dementsprechend stellt das vorliegende Steuersystem 40 ein wirksames Verfahren zum Bereitstellen von Bremsung und Verzögerung in dem Arbeitsfahrzeug 10 gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema bereit. In ein Beispiel kann das Steuersystem 40 Energie sequentiell an die Batteriebaugruppe 56, den Bremswiderstand 68, die Fahrzeugkühllüfter 72 (und das Motorzubehör 74), der Motorbremse 66, den Achsbetriebsbremsen 64 und die Getriebekupplungen 156, 158 zuweisen, um überschüssige Energie indem Arbeitsfahrzeug 10 zu speichern und abzuführen, wie etwa wenn es sich in einer steilen Steigung befindet oder eine schwere Nutzlast trägt. Allein und insbesondere in Kombination können diese Aspekte des Steuersystems 40 die Notwendigkeit eines Fluidretarders in einem Arbeitsfahrzeug mit einem Hybrid-Elektroantriebssystem überflüssig machen und die Verwendung von Achsbetriebsbremsen zum Verlangsamen des Arbeitsfahrzeugs 10 minimieren.
AUFGEZÄHLTE BEISPIELE
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, die zur Vereinfachung der Bezugnahme nummeriert sind.
1. Es wird ein Steuersystem zum Bereitstellen von mehrschichtigem Bremsen und Verzögern in einem Arbeitsfahrzeug bereitgestellt, das ein Hybrid-Elektroantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor und einer oder mehreren Elektromaschinen beinhaltet. Das Steuersystem beinhaltet ein Brems- und Verzögerungssystem, das konfiguriert ist, um Energie abzuführen, die durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs erzeugt wird, wobei das Brems- und Verzögerungssystem ferner einen Bremswiderstand, eine Motorbremse und ein Getriebe beinhaltet, das betreibbar ist, um eine Getriebebremsung bereitzustellen. Das Steuersystem beinhaltet auch eine Steuerung, einschließlich einer Prozessor- und Speicherarchitektur, die betriebsfähig mit dem Hybrid-Elektroantriebssystem und dem Brems- und Verzögerungssystem verbunden ist. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Eingaben zu empfangen, die eine Bremsdrehmomentanforderung von einem Bediener und Betriebsparametern des Hybrid-Elektroantriebssystems und des Brems- und Verzögerungssystems umfassen, eine Menge an Energieabsorption zu bestimmen, die in dem Arbeitsfahrzeug erforderlich ist, um die Bremsdrehmomentanforderung zu erfüllen, und die Energie, die in dem Brems- und Verzögerungssystem absorbiert werden soll, gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema zuzuweisen, wobei die Energie auf der Grundlage der bestimmten Menge an Energieabsorption und der Betriebsparameter des Hybrid-Elektroantriebssystems und des Brems- und Verzögerungssystems zugewiesen wird.
2. Das Steuersystem nach Beispiel 1, wobei das Brems- und Verzögerungssystem ferner eine Energiespeichervorrichtung umfasst, die aus der durch die Bewegung des Arbeitsfahrzeugs erzeugten Energie geladen werden kann.
3. Das Steuersystem nach Beispiel 2, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um beim Zuweisen der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema eine erste Energiesubtraktion durch Zuführen von Ladeenergie zu der Energiespeichervorrichtung und eine zweite Energiesubtraktion nach der ersten Energiesubtraktion durch Zuführen von Energie zu dem Bremswiderstand durchzuführen.
4. Das Steuersystem nach Beispiel 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um eine Spannung an einem DC-Bus, der an den Bremswiderstand und die Energiespeichervorrichtung gekoppelt ist, nach der ersten und der zweiten Energiesubtraktion zu messen, zu bestimmen, ob die Spannung über einem DC-Busspannungsschwellenwert liegt, und wenn die Spannung über dem DC-Busspannungsschwellenwert liegt, ein Pegel der Bremsdrehmomentanforderung zu reduzieren.
5. Das Steuersystem nach Anspruch 3, wobei das Brems- und Verzögerungssystem ferner Achsbetriebsbremsen und Fahrzeug- und Motorzubehör umfasst, wobei das Fahrzeug- und Motorzubehör einen oder mehrere von einer Lichtmaschine, einem HLK-Kompressor und Fahrzeugkühllüfter beinhaltet.
6. Das Steuersystem nach Beispiel 5, wobei beim Zuweisen der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema die Steuerung konfiguriert ist, um nach der zweiten Energiesubtraktion eine dritte Energiesubtraktion durchzuführen, indem dem Fahrzeug und dem Motorzubehör Energie zugeführt wird, und um nach der dritten Energiesubtraktion eine vierte Energiesubtraktion durchzuführen, indem Energie über eine Betätigung der Motorbremse und der Achsbetriebsbremsen abgeführt wird.
7. Das Steuersystem nach Beispiel 6, wobei bei der Zuweisung der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema die Steuerung konfiguriert ist, um nach der vierten Energiesubtraktion eine fünfte Energiesubtraktion durchzuführen, indem das Getriebe gesteuert wird, um eine Getriebebremsung durchzuführen.
8. Das Steuersystem nach Beispiel 7, wobei das Getriebe ein stufenlos variables Getriebe umfasst, das konfiguriert ist, um Leistung selektiv von einem oder beiden Motoren und der einen oder den mehreren elektrischen Maschinen auf eine Abtriebswelle zu übertragen, und wobei das stufenlos variable Getriebe die Getriebebremsung durch selektives Einrücken einer Vielzahl von Kupplungen in dem stufenlos variablen Getriebe durchführt.
9. Das Steuersystem nach Beispiel 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob die Energiespeichervorrichtung eine verfügbare Ladekapazität aufweist, die erste Energiesubtraktion durchzuführen, indem der Energiespeichervorrichtung Ladeenergie bereitgestellt wird, wenn verfügbare Ladekapazität vorhanden ist, und die erste Energiesubtraktion zu überspringen, wenn keine verfügbare Ladekapazität vorhanden ist.
10. Das Steuersystem nach Beispiel 2, wobei die Betriebsparameter mindestens einige von Motordrehzahl, Achsöltemperatur, Getriebeöltemperatur, DC-Busspannung, Energiespeichervorrichtungszustand, Getriebeausgangsdrehzahl, Getriebezahnrad, Motorzubehörstatus und Kühllüfterdrehzahl umfassen.
11. Das Steuersystem nach Beispiel 1, wobei die Zuweisung der zu absorbierenden Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema einen Überdrehzahlschutz für den Motor bereitstellt.
12. Das Steuersystem nach Beispiel 1, wobei das hierarchische Energiezuweisungsschema ein iteratives Steuerschema ist, wobei eine Vielzahl von Programmzyklen durch die Steuerung durchgeführt wird.
13. Ein Arbeitsfahrzeug beinhaltet einen Antriebsstrang, der einen Motor, eine oder mehrere elektrische Maschinen, und ein Getriebe zum selektiven Übertragen von Leistung von mindestens einem des Motors und der einen oder mehreren elektrischen Maschinen an eine Abtriebswelle. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet auch ein Brems- und Verzögerungssystem, das konfiguriert ist, um Energie abzuführen, die durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs erzeugt wird, wobei das Brems- und Verzögerungssystem einen Bremswiderstand, eine Motorbremse und eine Getriebebremse aufweist, die durch das Getriebe bereitgestellt wird. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, einschließlich einer Prozessor- und Speicherarchitektur, die mit dem Antriebsstrang und dem Brems- und Verzögerungssystem in Verbindung steht. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine Vielzahl von Eingaben zu empfangen, die eine Bremsdrehmomentanforderung und Betriebsparameter des Antriebsstrang und das Brems- und Verzögerungssystem umfassen, eine Menge an Energieabsorption bestimmen, die in dem Arbeitsfahrzeug erforderlich ist, um den Bremsdrehmoment zu decken, und die Energie zuzuweisen, die innerhalb des Brems- und Verzögerungssystems gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema zu absorbieren ist, wobei die Energie auf der Grundlage der bestimmten Menge an Energieabsorption und der Betriebsparameter des Antriebsstrangs und des Brems- und Verzögerungssystems zugewiesen wird.
14. Das Arbeitsfahrzeug nach Beispiel 13, wobei das Brems- und Verzögerungssystem ferner eine Energiespeichervorrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um Leistung als Teil des hierarchischen Energiezuweisungsschemas zu ziehen.
15. Das Arbeitsfahrzeug nach Beispiel 14, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um beim Zuweisen der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema eine höchste Priorität dem Speichern von Energie und eine nächsthöhere Priorität dem Eingreifen von verschleißfreien Komponenten des Brems- und Verzögerungssystems zuzuweisen, um Energie abzuführen.
FAZIT
Das Vorstehende hat somit ein Steuersystem bereitgestellt, um mehrschichtiges Bremsen und Verzögern in einem Arbeitsfahrzeug bereitzustellen, das ein Hybrid-Elektroantriebssystem beinhaltet. Das Steuersystem implementiert ein hierarchisches Energiezuweisungsschema zum selektiven Speichern und Abführen von Energie, die durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs erzeugt wird, wobei das Steuersystem Energie zwischen einer Anzahl von Energiespeicher-, Brems- und Verzögerungskomponenten in dem Arbeitsfahrzeug zuweist. Die hierarchisches Energiezuweisungsschema priorisiert die Aufteilung der Energie unter den Energiespeicher-, Brems- und Verzögerungskomponenten, um die Nutzung dieser Energie zu maximieren und den Komponentenverschleiß zu minimieren, der durch Brems- und Verzögerungsvorgänge verursacht werden kann. Das Bremsen und Verzögern wird im Arbeitsfahrzeug ohne Verwendung eines Fluidretarders erreicht, wobei das Steuersystem stattdessen Energie vom Arbeitsfahrzeug einer Reihe von energieabsorbierenden Komponenten zuweist, die eine Batteriebaugruppe, einen Bremswiderstand, eine Motorbremse, Achsbetriebsbremsen, Kühllüfter und anderes Motorzubehör beinhalten können, während gleichzeitig Energie über Motorreibung und Getriebebremsung abgeführt wird.
Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei einer Verwendung in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, soll aber nicht vollständig oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für Durchschnittsfachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und Geist der Offenbarung abzuweichen. Die hierin ausdrücklich genannten Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und ihre praktische Anwendung am besten zu erklären und es anderen Fachleuten auf diesem Gebiet ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Änderungen und Abweichungen von den beschriebenen Beispielen zu erkennen. Dementsprechend liegen verschiedene Ausführungsformen und Implementierungen als die explizit beschriebenen im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2020/0309258 [0032]

Claims

Steuersystem (40) zum Bereitstellen von mehrschichtigem Bremsen und Verzögern in einem Arbeitsfahrzeug (10), das ein Hybrid-Elektroantriebssystem(84) mit einem Motor (42) und einer oder mehreren elektrischen Maschinen (47, 49) beinhaltet, wobei das Steuersystem (40) Folgendes umfasst: ein Brems- und Verzögerungssystem (82), das konfiguriert ist, um durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs (10) erzeugte Energie abzuführen, wobei das Brems- und Verzögerungssystem (82) einen Bremswiderstand (68), eine Motorbremse (66) und ein Getriebe (44) umfasst, das betreibbar ist, um eine Getriebebremsung bereitzustellen; und eine Steuerung (32), die einen Prozessor (32a) und eine Speicherarchitektur (32b) beinhaltet, die betriebsfähig mit dem Hybrid-Elektroantriebssystem (84) und dem Brems- und Verzögerungssystem (82) verbunden sind, wobei die Steuerung (32) konfiguriert ist, um: eine Vielzahl von Eingaben zu empfangen, die eine Bremsdrehmomentanforderung von einem Bediener und Betriebsparametern des Hybrid-Elektroantriebssystems (84) und des Brems- und Verzögerungssystems (82) umfassen; eine Menge an Energieabsorption zu bestimmen, die in dem Arbeitsfahrzeug (10) erforderlich ist, um die Bremsdrehmomentanforderung zu erfüllen; und zu absorbierende Energie gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema innerhalb des Brems- und Verzögerungssystems (82)zuzuweisen, wobei die zugewiesene Energie auf der Grundlage der bestimmten Menge an Energieabsorption und der Betriebsparameter des Hybrid-Elektroantriebssystems (84) und des Brems- und Verzögerungssystems (82) zugewiesen wird.
Steuersystem (40) nach Anspruch 1, wobei das Brems- und Verzögerungssystem (82) ferner eine Energiespeichervorrichtung (56) umfasst, die aus der durch die Bewegung des Arbeitsfahrzeugs (10) erzeugten Energie geladen werden kann.
Steuersystem (40) nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (32) bei der Zuweisung der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema konfiguriert ist, um: eine erste Energiesubtraktion durch Zuführen von Ladeenergie an die Energiespeichervorrichtung (56) durchzuführen; und eine zweite Energiesubtraktion nach der ersten Energiesubtraktion durchzuführen, indem dem Bremswiderstand (68) Energie zugeführt wird.
Steuersystem (40) nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (32) konfiguriert ist, um: eine Spannung an einem DC-Bus (58) in dem Arbeitsfahrzeug (10) nach der ersten und zweiten Energiesubtraktion zu messen, wobei der DC-Bus (58) elektrisch mit dem Bremswiderstand (68) und der Energiespeichervorrichtung (56) gekoppelt ist; zu bestimmen, ob die Spannung über einem DC-Busspannungsschwellenwert liegt; und wenn die Spannung über dem DC-Busspannungsschwellenwert liegt, Reduzieren eines Niveaus der Bremsdrehmomentanforderung.
Steuersystem (40) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Brems- und Verzögerungssystem (82) ferner Achsbetriebsbremsen (64) und Motorzubehör (74) umfasst, wobei das Motorzubehör (74) einen oder mehrere von einer Lichtmaschine, einem HLK-Kompressor und Fahrzeugkühllüfter beinhaltet.
Steuersystem (40) nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (32) bei der Zuweisung der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema konfiguriert ist, um: eine dritte Energiesubtraktion nach der ersten Energiesubtraktion durchzuführen, indem dem Motorzubehör (74) Energie zugeführt wird; und eine vierten Energiesubtraktion nach der dritten Energiesubtraktion durchzuführen, indem Energie über eine Betätigung der Motorbremse (66) und der Achsbetriebsbremsen (64) abgeführt wird.
Steuersystem (40) nach Anspruch 6, wobei bei der Zuweisung der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema die Steuerung (32) konfiguriert ist, um nach der vierten Energiesubtraktion eine fünfte Energiesubtraktion durchzuführen, indem das Getriebe (44) gesteuert wird, um eine Getriebebremsung durchzuführen.
Steuersystem (40) nach Anspruch 7, wobei das Getriebe (44) ein stufenlos variables Getriebe (44) umfasst, das konfiguriert ist, um selektiv Leistung von einem oder beiden Motoren (42) und der einen oder mehreren elektrischen Maschinen (47, 49) auf eine Abtriebswelle (94) zu übertragen, und wobei das stufenlos variable Getriebe (44) die Getriebebremsung durch selektives Einrücken einer Vielzahl von Kupplungen in das stufenlos variable Getriebe (44) durchführt.
Steuersystem (40) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Steuerung (32) konfiguriert ist, um: zu bestimmen, ob die Energiespeichervorrichtung (56) eine verfügbare Ladekapazität aufweist; eine erste Energiesubtraktion durch Bereitstellen von Ladeenergie an die Energiespeichervorrichtung (56) durchzuführen, wenn verfügbare Ladekapazität vorhanden ist; und die erste Energiesubtraktion zu überspringen, wenn keine Ladekapazität verfügbar ist.
Steuersystem (40) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Betriebsparameter mindestens einige von Motordrehzahl, Achsöltemperatur, Getriebeöltemperatur, DC-Busspannung, Energiespeichervorrichtungsladezustand, Getriebeausgangsdrehzahl, Getriebezahrad, Motorzubehörstatus und Kühllüfterdrehzahl umfassen.
Steuersystem (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Zuweisung der zu absorbierenden Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema einen Überdrehzahlschutz für den Motor (42) bereitstellt.
Steuersystem (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das hierarchische Energiezuweisungsschema ein iteratives Steuerschema ist, wobei eine Vielzahl von Programmzyklen durch die Steuerung (32) durchgeführt wird.
Arbeitsfahrzeug (10), umfassend: einen Antriebsstrang (84), der einen Motor (42), eine oder mehrere elektrische Maschinen (47, 49) und ein Getriebe (44) beinhaltet, um selektiv Leistung von mindestens einem von dem Motor (42) und der einen oder den mehreren elektrischen Maschinen (47, 49) auf eine Abtriebswelle (94) zu übertragen; und ein Brems- und Verzögerungssystem (82), das konfiguriert ist, um durch Bewegung des Arbeitsfahrzeugs (10) erzeugte Energie abzuführen, wobei das Brems- und Verzögerungssystem (82) einen Bremswiderstand (68), eine Motorbremse (66) und eine Getriebebremsung umfasst, die durch das Getriebe (44) bereitgestellt wird; und eine Steuerung (32), die eine Prozessor- (32a) und Speicherarchitektur (32b) in Verbindung mit dem Antriebsstrang (84) und dem Brems- und Verzögerungssystem (82) beinhaltet, wobei die Steuerung (32) konfiguriert ist, um: eine Vielzahl von Eingaben zu empfangen, die eine Bremsdrehmomentanforderung und Betriebsparameter des Antriebsstrangs (84) und des Brems- und Verzögerungssystems (82) umfassen; eine Menge an Energieabsorption zu bestimmen, die in dem Arbeitsfahrzeug (10) erforderlich ist, um die Bremsdrehmomentanforderung zu erfüllen; und zu absorbierende Energie gemäß einem hierarchischen Energiezuweisungsschema innerhalb des Brems- und Verzögerungssystems (82)zuzuweisen, wobei die zugewiesene Energie auf der Grundlage der bestimmten Menge an Energieabsorption und der Betriebsparameter des Antriebsstrangs (84) und des Brems- und Verzögerungssystems (82) zugewiesen wird.
Arbeitsfahrzeug (10) nach Anspruch 13, wobei das Brems- und Verzögerungssystem (82) ferner eine Energiespeichervorrichtung (56) umfasst, die konfiguriert ist, um Leistung als Teil des hierarchischen Energiezuteilungsschemas zu ziehen.
Arbeitsfahrzeug (10) nach Anspruch 14, wobei bei der Zuweisung der Energie gemäß dem hierarchischen Energiezuweisungsschema die Steuerung (32) konfiguriert ist, um eine höchste Priorität dem Speichern von Energie und eine nächsthöhere Priorität dem Eingreifen von verschleißfreien Komponenten des Brems- und Verzögerungssystems (82) zuzuweisen, um Energie abzuführen.