DE112010004301T5 - Steuersystem für Ausrüstung an einem Fahrzeug mit einem Hybrid-Elektrischen Antriebsstrang - Google Patents

Steuersystem für Ausrüstung an einem Fahrzeug mit einem Hybrid-Elektrischen Antriebsstrang Download PDF

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Abstract

Ein Fahrzeug, das für einen Nebenantriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist. Ein Body-Computer ist mit dem Controller Area Network verbunden, um Chassis-Eingangssignale zu empfangen. Ein Controller Area Network weist ein elektronisches Steuermodul, ein Getriebesteuermodul und ein Hybridsteuermodul auf. Das elektronische Steuermodul ist elektrisch mit dem Getriebesteuermodul und dem Hybridsteuermodul verbunden. Ein auf einer Datenübertragungsverbindung basierendes Fernbetätigungs-Leistungsmodul ist am Fahrzeug installiert, um Body-Bedarfssignale zum Initiieren eines Betriebs des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs für einen Nebenabtriebsbetrieb zu erzeugen. Eine Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern sind elektrisch mit dem Controller Area Network verbunden. Der Body-Computer ist so programmierbar, dass er ein Signal von mindestens einem der PTO-Forderungseingabeschalter aufnimmt, um einen Betriebszustand des Nebenabtriebsbetriebs zu ändern.

Description

  • Verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der internationalen Anmeldung mit der Nummer PCT/US09/63468 , eingereicht am 6. November 2009, der internationalen Anmeldung mit der Nummer PCT/US09/63470 , eingereicht am 6. November 2009, und der internationalen Anmeldung mit der Nummer PCT/US09/63561 , eingereicht am 6. November 2009. Diese Anmeldungen sind durch diese Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein hydraulisches Laststeuersystem für eine über eine Zapfwelle bzw. einen Nebenabtrieb („PTO”) betriebene Ausrüstung an einem Fahrzeug mit einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang, und genauer ein System und ein Verfahren zum Übergang zwischen einem Betrieb, bei dem ein Verbrennungsmotor den PTO, der Leistung für die hydraulische Last liefert, mit Leistung versorgt, und einem Betrieb, bei dem ein hybrid-elektrischer Antriebsstrang den PTO mit Leistung versorgt.
  • Hintergrund
  • Heutzutage werden in vielen Fahrzeugen hybrid-elektrische Antriebsstränge verwendet, um den Wirkungsgrad des Fahrzeugs zu erhöhen. Ein hybrid-elektrischer Antriebsstrang beinhaltet in der Regel einen Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt, der elektrische Leistung erzeugt, die verwendet werden kann, um Elektromotoren anzutreiben, die verwendet werden, um das Fahrzeug zu bewegen. Die Elektromotoren können verwendet werden, um Leistung für Räder des Fahrzeugs bereitzustellen, um das Fahrzeug zu bewegen bzw. zum fahren zu bringen, oder die Elektromotoren können verwendet werden, um Leistung, die vom Verbrennungsmotor und einem Getriebe auf die Räder übertragen wird, zu ergänzen. In bestimmten Betriebszuständen können die Elektromotoren die gesamte Leistung für die Räder liefern, beispielsweise bei einem langsamen Betrieb. Zusätzlich dazu, dass er Leistung liefert, um das Fahrzeug zu bewegen, kann der hybrid-elektrische Antriebsstrang dazu verwendet werden, einen PTO des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen, der, wenn er von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit Leistung versorgt wird, auch als elektrischer PTO oder EPTO bezeichnet wird, und der seinerseits PTO-angetriebenes Zubehör mit Leistung versorgt.
  • In manchen Fahrzeugen, beispielsweise in Nutzfahrzeugen bzw. Utility Trucks, kann ein PTO verwendet werden, um eine hydraulische Pumpe für ein im Fahrzeug eingebautes Hydrauliksystem anzutreiben. In manchen Gestaltungen kann PTO-angetriebenes Zubehör mit Leistung versorgt werden, während das Fahrzeug sich bewegt bzw. fährt. In anderen Gestaltungen kann PTO-angetriebenes Zubehör mit Leistung versorgt werden, während das Fahrzeug steht und das Fahrzeug vom Verbrennungsmotor mit Leistung versorgt wird. Noch andere können angetrieben werden, während das Fahrzeug entweder steht oder fährt. Steuerungsanordnungen sind für den Fahrzeugführer bzw. Operator bei jeder Art von PTO-Gestaltung vorgesehen.
  • Bei manchen PTO-Anwendungen kann der spezielle Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ein Leistungsvermögen aufweisen, die ihn wegen eines relativ geringen Leistungsbedarfs oder eines intermittierenden Betriebs der PTO-Anwendung als Antriebskraftquelle für die PTO-Anwendung ineffizient macht. Unter solchen Umständen kann der hybrid-elektrische Antriebsstrang den PTO mit Leistung versorgen, das heißt, man kann sich des Elektromotor-Generators anstelle des Verbrennungsmotors bedienen, um einen mechanischen PTO zu unterstützen. Wenn der Leistungsbedarf gering ist, zeigt der Elektromotor-Generator im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor in der Regel relativ geringe Blindverluste. Wenn Leistung intermittierend benötigt wird, aber ein schnelles Ansprechen vorgesehen ist, bietet der Elektromotor-Generator diese Verfügbarkeit, ohne die Leerlaufverluste eines Verbrennungsmotors hervorzurufen.
  • Sobald ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das für einen EPTO ausgestattet ist, in den EPTO-Betriebsmodus geht, wird herkömmlicherweise der Elektromotor-Generator erst dann mit Leistung versorgt, wenn eine aktive Eingabe gemacht oder ein Leistungsbedarfssignal ausgegeben wird. In der Regel stammt das Leistungsbedarfssignal von einer Eingabe des Fahrzeugführers, die über einen an der Karosserie angebauten Schalter empfangen wird, der Teil eines Datenübertragungsmoduls ist. Ein solches Modul könnte das Fernbetätigungs-Leistungsmodul sein, das im US-Patent 6,272,402 , Kelwaski, beschrieben ist, dessen gesamte Offenbarung durch diese Bezugnahme aufgenommen ist. Der Schalter leitet das Leistungsbedarfssignal über einen Datenbus, beispielsweise ein Controller Area Network (CAN) weiter, das mittlerweile in großem Umfang verwendet wird, um Fahrzeug-Steuerfunktionen zu integrieren.
  • Ein Leistungsbedarfssignal für den Betrieb eines Traktions- bzw. Fahrmotors ist nur eine von den möglichen Eingaben, die gemacht werden könnten und die von einem Fahrmotor-Controller empfangen werden könnten, der mit dem CAN des Fahrzeugs verbunden ist. Wegen der Art, der Anzahl und der Komplexität der möglichen Eingaben, die von einem von einem Truck-Gerätehersteller (TEM) hinzugefügten Datenübertragungsmodul ebenso wie von anderen Quellen stammen können, können Probleme in Bezug auf eine nicht angemessene Steuerung des Elektromotor-Generators entstehen, insbesondere während der Anfangsphasen bei der Inbetriebnahme eines Produkts oder während einer Vor-Ort-Wartung, insbesondere wenn das Fahrzeug vom Fahrzeugführer modifiziert worden ist oder beschädigt wurde. Eine Folge davon kann sein, dass der Fahrmotor nicht erwartungsgemäß arbeitet. Bei der Inbetriebnahme eines Produkts kann sich ein TEM mit einer Situation konfrontiert sehen, wo das Datenübertragungsmodul wegen Programmierungsproblemen, einer Interaktion mit anderen Fahrzeugprogrammierungen oder anderen architektonischen bzw. baulichen Problemen keine exakten Leistungsbedarfsforderungen für einen Betrieb des Elektromotor-Generators zum Betreiben eines EPTO stellen kann.
  • Ein hybrid-elektrischer Antriebsstrang kann den PTO des Fahrzeugs allein mit Leistung versorgen, wenn der PTO ein PTO-angetriebenes Zubehör betreibt, das so ausgelegt ist, dass es nur von einem angehaltenen Fahrzeug zu verwenden ist, beispielsweise eine Hubausrüstung oder eine Grabungsausrüstung. In manchen Situationen ist der hybrid-elektrische Antriebsstrang nicht in der Lage, dem PTO ausreichend Leistung zu liefern, und daher muss der PTO vom Verbrennungsmotor mit Leistung versorgt werden. In anderen Situationen kann es sein, dass die Batterien des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs aufgeladen werden müssen. In beiden geschilderten Situationen muss der PTO, wenn er vom hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit Leistung versorgt wird, angehalten werden, damit der Verbrennungsmotor gestartet werden kann, um den PTO mit Leistung zu versorgen, oder um Batterien des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs aufzuladen. Daher besteht ein Bedarf an einem System und einem Verfahren zum Ausschalten eines PTO, der von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang angetrieben wird, damit ein Verbrennungsmotor gestartet werden kann, um den PTO mit Leistung zu versorgen, oder um Batterien des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs aufzuladen.
  • Kurzbeschreibung
  • Gemäß einer Ausführungsform weist ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ein CAN, eine Datenübertragungsverbindung und eine Programmierung auf. Das CAN und ein Body-Computer sind so angeschlossen bzw. verbunden, dass sie eine Mehrzahl von Chassis-Eingangssignalen empfangen können. Das auf einer Datenübertragungsverbindung basierende Fernbetätigungs-Leistungsmodul ist am Fahrzeug installiert und erzeugt Body-Bedarfssignale zum Initiieren eines Betriebs des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs für einen Nebenabtriebsbetrieb. Die Programmierung ist vom Body-Computer ansprechend auf ausgewählte Chassis-Eingangssignale auszuführen, um Steuersignale für den hybrid-elektrischen Antriebsstrang für den Nebenabtriebsbetrieb zu erzeugen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgerüstet ist, eine Einrichtung auf, die auf eine Mehrzahl von Chassis-Eingangssignalen anspricht, um ein Chassis-Bedarfssignal zu erzeugen, um einen Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs zur Unterstützung eines Nebenabtriebsbetriebs zu initiieren. Das Fahrzeug weist außerdem eine Einrichtung auf, die auf Eingaben vom Fahrzeugführer anspricht und am Fahrzeug installiert ist, um Body-Bedarfssignale zu erzeugen, um einen Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs zur Unterstützung eines Nebenabtriebsbetriebs zu initiieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ein CAN, einen Body-Computer, ein auf einer Datenübertragungsverbindung basierendes Fernbetätigungs-Leistungsmodul und eine Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern auf. Der Body-Computer ist mit dem CAN verbunden, um eine Mehrzahl von Chassis-Eingangssignalen zu empfangen. Das CAN weist außerdem ein elektronisches Steuermodul, ein Getriebesteuermodul und ein Hybridsteuermodul auf. Das elektronische Steuermodul ist elektrisch mit dem Getriebesteuermodul und dem Hybridsteuermodul verbunden. Das auf einer Datenübertragungsverbindung basierende Fernbetätigungs-Leistungsmodul ist am Fahrzeug installiert, um Body-Anforderungssignale zu erzeugen, um einen Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs für einen Nebenabtriebsbetrieb zu initiieren. Die PTO-Forderungseingabeschalter sind elektrisch mit dem CAN verbunden. Der Body-Computer ist so programmierbar, dass er ein Signal von mindestens einem der PTO-Forderungseingabeschalter aufnimmt, um einen Betriebszustand des Nebenabtriebsbetriebs zu ändern.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Zuführung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ein CAN und eine Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern auf. Das CAN weist ein elektronisches Steuermodul, einen Body-Computer und ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul auf. Die Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern sind elektronisch mit dem CAN verbunden. Der Body-Computer ist so programmierbar, dass er ein Signal von mindestens einem der PTO-Forderungseingabeschalter empfängt, um einen Betriebszustand des Nebenabtriebsbetriebs zu ändern.
  • Gemäß einem Prozess wird ein Verfahren zum Zuschalten eines Nebenabtriebs eines Fahrzeugs, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ausgebildet. Ein CAN ist so programmiert, dass es ein PTO-Anforderungssignal von mindestens einem von einer Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern aufnimmt. Das Verfahren bestimmt, ob ein PTO-Anforderungssignal von mindestens einem von der Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern ein aktiver PTO-Forderungseingabeschalter ist. Ein Aktivierungszustand eines Nebenabtriebs wird modifiziert, wenn das PTO-Anforderungssignal von einem aktiven PTO-Forderungseingabeschalter kommt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, einen Verbrennungsmotor, ein Elektromotor-Generator-System, einen Nebenabtrieb, ein CAN, einen Body-Computer, ein auf einer Datenübertragungsverbindung basierendes Fernbetätigungs-Leistungsmodul, eine erste PTO-angetriebene Komponente und eine zweite PTO-angetriebene Komponente auf. Der Nebenabtrieb wird selektiv mit mindestens einem vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator-System verkuppelt, um ein Drehmoment von mindestens einem vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator-System zu erhalten. Der Body-Computer ist elektronisch mit dem CAN verbunden, um eine Mehrzahl von Chassis-Eingangssignalen zu empfangen. Das CAN weist außerdem ein elektronisches Steuermodul, ein Getriebesteuermodul und ein Hybridsteuermodul auf. Das elektronische Steuermodul ist elektrisch mit dem Getriebesteuermodul und dem Hybridsteuermodul verbunden. Das auf einer Datenübertragungsverbindung basierende Fernbetätigungs-Leistungsmodul ist am Fahrzeug installiert, um Body-Anforderungssignale zu erzeugen, um einen Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs für einen Nebenabtriebsbetrieb zu initiieren. Die erste PTO-angetriebene Komponente ist elektrisch mit dem CAN verbunden. Die zweite PTO-angetriebene Komponente ist elektrisch mit dem CAN verbunden. Der Body-Computer ist programmierbar, um einen Betrieb der ersten PTO-angetriebenen Komponente und der zweiten PTO-angetriebenen Komponente zu überwachen. Der Body-Computer ist ferner programmierbar, um zu überwachen, welcher vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator-System ein Drehmoment an den Nebenabtrieb liefert.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ein CAN, einen Body-Computer, ein elektronisches Steuermodul, ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul und eine Mehrzahl von PTO-angetriebenen Komponenten auf. Das CAN weist ein elektronisches Steuermodul auf. Die Mehrzahl von PTO-angetriebenen Komponenten sind elektronisch mit dem CAN verbunden. Der Body-Computer ist programmierbar, um ein Signal von den PTO-angetriebenen Komponenten aufzunehmen, das anzeigt, dass eine PTO-angetriebene Komponente aktiv ist.
  • Gemäß einem anderen Prozess wird ein Verfahren zum Nachverfolgen eines Nebenabtriebsbetriebs eines Fahrzeugs, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ausgebildet. Eine Aktivierung einer PTO-angetriebenen Komponente wird mittels eines Body-Computers überwacht. Eine Drehmomentabgabe von einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor-Generator-System wird überwacht. Das Verfahren bestimmt, ob zumindest einer vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator-System ein Drehmoment an einen Nebenabtrieb abgibt, wenn die PTO-angetriebene Komponente aktiv ist. Es wird überwacht, wie lange eine PTO-angetriebene Komponente aktiv ist. Die Höhe eines Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator an den Nebenabtrieb abgegeben wird, wird überwacht, wenn die PTO-angetriebene Komponente aktiv ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, einen Verbrennungsmotor, ein Elektromotor-Generator-System, einen Nebenabtrieb, ein CAN, einen Body-Computer, ein auf einer Datenübertragungsverbindung basierendes Fernbetätigungs-Leistungsmodul, mindestens eine PTO-angetriebene Komponente und einen externen PTO-Statusindikator auf. Der Nebenabtrieb wird selektiv mit mindestens einem vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator-System verkuppelt, um ein Drehmoment von mindestens einem vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator zu erhalten. Der Body-Computer ist zum Empfangen einer Mehrzahl von Chassis-Eingangssignalen mit dem CAN verbunden. Das CAN weist außerdem ein elektronisches Steuermodul, ein Getriebesteuermodul und ein Hybridsteuermodul auf. Das elektronische Steuermodul ist elektrisch mit dem Getriebesteuermodul und dem Hybridsteuermodul verbunden. Das auf einer Datenübertragungsverbindung basierende Fernbetätigungs-Leistungsmodul erzeugt Body-Anforderungssignale, um einen Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs für einen Nebenabtriebsbetrieb zu initiieren. Die mindestens eine PTO-angetriebene Komponente ist elektrisch mit dem CAN verbunden. Der externe Nebenabtriebs-Statusindikator ist elektrisch mit dem CAN verbunden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ein CAN, mindestens eine PTO-angetriebene Komponente und einen externen Nebenabtriebs-Statusindikator auf. Das CAN weist ein elektronisches Steuermodul, einen Body-Computer, ein elektronisches Steuermodul, ein Hybridsteuermodul und ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul auf. Die mindestens eine PTO-angetriebene Komponente ist elektronisch mit dem CAN verbunden. Der Body-Computer ist programmierbar, um ein Signal von der mindestens einen PTO-angetriebenen Komponente aufzunehmen, das anzeigt, dass eine PTO-angetriebene Komponente aktiv ist. Der externe Nebenabtriebs-Statusindikator ist elektrisch mit dem CAN verbunden.
  • Gemäß einem anderen Prozess wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer externen Anzeige eines Nebenabtriebsbetriebs eines Fahrzeugs, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, geschaffen. Eine Aktivierung und eine Deaktivierung einer PTO-angetriebenen Komponente werden mittels eines Body-Computers überwacht. Ein Signal zu einem externen Nebenabtriebs-Statusindikator wird erzeugt, wenn der Body-Computer erfasst, dass die PTO-angetriebene Komponente zumindest eines von aktiviert oder deaktiviert ist. Eine externe Nebenabtriebs-Statusanzeige wird am externen Nebenabtriebs-Statusindikator ansprechend auf das Signal vom Body-Computer ausgegeben.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ein CAN, einen Body-Computer, ein auf einer Datenübertragungsverbindung basierendes Fernbetätigungs-Leistungsmodul und einen drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter auf. Der Body-Computer ist mit dem CAN verbunden, um eine Mehrzahl von Chassis-Eingangssignalen zu empfangen, ebenso wie mit einem elektronischen Steuermodul, einem Getriebesteuermodul und einem Hybridsteuermodul. Das elektronische Steuermodul ist elektrisch mit dem Body Computer, dem Getriebesteuermodul und dem Hybridsteuermodul verbunden. Das auf einer Datenübertragungsverbindung basierende Fernbetätigungs-Leistungsmodul ist ausgebildet, um Body-Anforderungssignale zu erzeugen, um einen Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs für einen Nebenabtriebsbetrieb zu initiieren. Das Fernbetätigungs-Leistungsmodul ist elektrisch mit dem CAN verbunden. Der drahtlose PTO-Forderungseingabeschalter ist über das Fernbetätigungs-Leistungsmodul elektrisch mit dem CAN verbunden. Der Body-Computer ist so programmierbar, dass er ein Signal vom drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter empfängt, um einen Betriebszustand des Nebenabtriebsbetriebs zu ändern. Als Reaktion auf ein Signal vom drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter, schaltet das Fernbetätigungs-Leistungsmodul einen Ausgang zum drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter ab, um eine Änderung des Nebenabtriebsbetriebs zu ermöglichen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Steuersystem für ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ein CAN und einen drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter auf. Das CAN weist ein elektronisches Steuermodul, einen Body-Computer und ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul auf. Der drahtlose PTO-Forderungseingabeschalter ist über das Fernbetätigungs-Leistungsmodul elektrisch mit dem CAN verbunden. Der Body-Computer ist so programmierbar, dass er ein Signal vom drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter aufnimmt, um einen Betriebszustand des Nebenabtriebsbetriebs zu ändern. Als Reaktion auf ein Signal vom drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter, schaltet das Fernbetätigungs-Leistungsmodul einen Ausgang zum drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter ab, um eine Änderung des Nebenabtriebsbetriebs zu ermöglichen.
  • Gemäß einem anderen Prozess wird ein Verfahren zum Zuschalten eines Nebenabtriebs mittels eines drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalters eines Fahrzeugs, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, ausgebildet. Ein CAN, das ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul aufweist, ist programmiert, um mit dem Fernbetätigungs-Leistungsmodul ein PTO-Anforderungssignal von einem drahtlosen PTO-Anforderungsschalter, der einen Sender und einen Empfänger aufweist, zu empfangen. Das Verfahren bestimmt, ob das PTO-Anforderungssignal vom drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter eine Änderung des Nebenabtriebsbetriebs anfordert. Als Reaktion auf ein Signal vom drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter, um eine Änderung des Nebenabtriebsbetriebs zu ermöglichen, schaltet das Fernbetätigungs-Leistungsmodul einen Ausgang zum drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter ab. Nachdem der Ausgang zum drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter abgeschaltet wurde, wird ein Aktivierungszustand eines Nebenabtriebs modifiziert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein seitlicher Aufriss eines Fahrzeugs, das für einen Nebenabtriebsbetrieb ausgestattet ist;
  • 2 ist ein allgemeines Blockschema eines Steuersystems für ein Fahrzeug von 1;
  • 3 ist ein Schema einer Zustandsmaschine in Bezug auf einen Nebenabtriebsbetrieb, der am Steuersystem von 2 implementiert werden kann;
  • 4A bis D sind schematische Darstellungen eines Hybridantriebsstrangs, der verwendet wird, um einen Nebenabtriebsbetrieb zu unterstützen;
  • 5 ist ein Systemdiagramm für eine am Chassis bzw. Rahmen und am Body bzw. an der Karosserie initiierte hybride Steuerung des Elektromotor-Generator-Systems für einen Nebenabtriebsbetrieb;
  • 6 ist ein Kennfeld von Eingangs- und Ausgangssteckanschlüssen für ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul im Systemdiagramm von 5;
  • 7 ist ein Kennfeld von Eingangs- und Ausgangsstellen für den Controller des elektrischen Systems von 5;
  • 8A bis D sind schematische Darstellungen eines Fahrzeugs mit einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang, das ein PTO-angetriebenes hydraulisches System aufweist;
  • 9 ist ein Systemdiagramm für ein Steuersystem des Fahrzeugs von 8A bis D;
  • 10A bis D sind schematische Darstellungen eines Fahrzeugs mit einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang, das ein PTO-angetriebenes hydraulisches System mit einem Drucköldruckölspeicher und einem Speicherabsperrventil aufweist;
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang, das ein PTO-angetriebenes hydraulisches System aufweist, das fernaktiviert werden kann;
  • 12 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang, das ein PTO-angetriebenes hydraulisches System aufweist, dessen Betrieb und Leistungsquelle überwacht werden können;
  • 13 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang, das ein PTO-angetriebenes hydraulisches System aufweist, dessen Betriebszustand einem Anwender über optische oder akustische Signale mitgeteilt werden kann;
  • 14 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang, das ein PTO-angetriebenes hydraulisches System aufweist, das ferngesteuert werden kann.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun wird unter Bezugnahme auf die Figuren und konkret auf 1 ein Hybrid-LKW 1 mit mobiler Hebebühne dargestellt. Der Hybrid-LKW 1 mit mobiler Hebebühne dient als ein Beispiel für ein Mittellast-Fahrzeug, das eine PTO- oder EPTO-Funktion unterstützt. Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, gegebenenfalls mit geeigneten Modifizierungen, mit jedem geeigneten Fahrzeug verwendet werden können. Nähere Informationen über hybride Antriebsstränge finden sich im US-Patent Nr. 7,281,595 mit der Bezeichnung „System For Integrating Body Equipment With a Vehicle Hybrid Powertrain”, das dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung überschrieben wurde und das durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Der LKW 1 mit mobiler Hebebühne weist eine PTO-Last, in diesem Fall eine Hebebühneneinheit 2 auf, die auf einer Auflagefläche in einem hinteren Teil des LKW 1 angebaut ist. Zur Vorbereitung für einen EPTO-Betrieb kann das Getriebe für den LKW 1 mit mobiler Hebebühne in die Parkstellung gebracht werden, die Parkbremse kann eingelegt werden, Abstützungen können in Stellung gebracht werden, um das Fahrzeug zu stabilisieren, und von einem Bordnetz kann eine Anzeige erhalten werden, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 5 km/h liegt, bevor das Fahrzeug in den PTO-Modus übergeht. Bei anderen Fahrzeugtypen können andere Anzeigen die Bereitschaft für einen PTO-Betrieb anzeigen, was ein Anhalten des Fahrzeugs beinhalten kann, aber nicht muss.
  • Die Hebebühneneinheit 2 weist einen unteren Ausleger 3 und einen oberen Ausleger 4 auf, die gelenkig miteinander verbunden sind. Der untere Ausleger 3 ist seinerseits an einem Auflager 6 und einer drehbaren Konsole 7 drehbar auf der Auflagefläche des Lastwagens angebaut. Die drehbare Konsole 7 weist eine gelenkige Halterung 8 für ein Ende eines unteren Auslegers 3 auf. Ein Korb 5 ist am freien Ende des oberen Auslegers 4 gesichert und trägt Personen während des Anhebens des Korbs auf einen und stützt den Korb in einem Arbeitsbereich. Der Korb 5 ist gelenkig am freien Ende des Auslegers 4 so befestigt, dass er eine horizontale Ausrichtung beibehält. Eine Hubeinheit 9 ist zwischen der Konsole 7 und dem unteren Ausleger 3 angeordnet. Eine Gelenkverbindung 10 verbindet den Zylinder 11 des unteren Auslegers der Einheit 9 mit dem Korb 7. Eine Kolbenstange 12 geht vom Zylinder 11 aus und ist über ein Gelenk 13 gelenkig mit dem Ausleger 3 verbunden. Eine Zylindereinheit 9 des unteren Auslegers ist mit einer mit Druck beaufschlagten Quelle für ein geeignetes Hydraulikfluid verbunden, das ein Heben und Senken der Anordnung ermöglicht. Eine Quelle für unter Druck stehendes Hydraulikfluid kann ein automatisches Getriebe oder eine separate Pumpe sein. Das äußere Ende des unteren Auslegers 3 ist mit dem unteren Gelenk-Ende des oberen Auslegers 4 verbunden. Ein Gelenk 16 verbindet das äußere Ende des unteren Auslegers 3 mit dem Gelenkende des oberen Auslegers 4. Eine Ausgleichszylindereinheit oder -baugruppe 17 des oberen Auslegers ist zwischen dem unteren Ausleger 3 und dem oberen Ausleger 4 angeordnet und dient dazu, den oberen Ausleger um ein Gelenk 16 zu verschwenken, um den oberen Ausleger in Bezug auf den unteren Ausleger 3 zu positionieren. Die Ausgleichszylindereinheit 17 des oberen Auslegers ermöglicht eine unabhängige Bewegung des oberen Auslegers 4 in Bezug auf den unteren Ausleger 3 und sorgt für eine Ausgleichsbewegung zwischen den Auslegern, um den oberen Ausleger mit dem unteren Ausleger anzuheben. Die Einheit 17 wird mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid von der gleichen Quelle wie die Einheit 9 versorgt.
  • Mit Bezug auf 2 wird ein allgemeines Schema eines Steuersystems 21 erläutert, das ein Beispiel für ein System ist, das mit einer Steuerung des Fahrzeugs 1 verwendet werden kann. Ein Controller 24 des elektrischen Systems, eine Art Body-Computer, ist über eine offene Datenübertragungsverbindung bzw. ein Public Data Link 18 (hier als ein SAE-fähiger J1939 CAN-Bus dargestellt) mit einer Reihe von lokalen Controller verbunden, die ihrerseits eine direkte Steuerung bzw. Regelung der meisten Funktionen des Fahrzeugs 1 implementieren. Ein Controller des elektrischen Systems („ESC”) 24 kann auch direkt mit ausgewählten Eingängen und Ausgängen und anderen Bussen verbunden sein. Direkte „Chassis-Eingänge” sind beispielsweise ein Zündschaltereingang, ein Bremspedalpositionseingang, ein Haubenpositionseingang und ein Feststellbremsenpositionseingang, die angeschlossen sind, um Signale an den ESC 24 zu liefern. Es kann weitere Eingänge zum ESC 24 geben. Signale für eine PTO-Betriebssteuerung aus einem Führerhaus heraus können mit einem oder mehreren Führerhaus-Schalterpaket(en) 56 implementiert sein. Das Führerhaus-Schalterpaket 56 ist über eine proprietäre Datenübertragungsverbindung 64, die dem SAE J1708 Standard entspricht, angeschlossen. Die Datenübertragungsverbindung 64 ist eine Datenverbindung mit niedriger Baud-Rate, in der Regel in der Größenordnung von 9,7 kBaud. Zusätzlich zum ESC 24 sind fünf weitere Controller dargestellt, die mit der offenen Datenübertragungsverbindung 18 verbunden sind. Diese Controller sind der Verbrennungsmotor-Controller (das „ECM”) 46, der Getriebe-Controller 42, ein Instrumentengruppen-Controller 58, ein Hybrid-Controller 48 und ein Antiblockiersystem-Controller („ABS”) 50. Je nach Fahrzeug können noch weitere Controller vorhanden sein. Die Datenübertragungsverbindung 18 ist der Bus für ein offenes Controller Area Network („CAN”), der dem SAE J1939 Standard entspricht und gemäß der derzeitigen Praxis Datenübertragungen mit bis zu 250 kBaud unterstützt. Natürlich können auch andere Controller am Fahrzeug 1 installiert sein, die mit der Datenübertragungsverbindung 18 kommunizieren. Der ABS-Controller 50 steuert wie üblich die Anwendung von Bremsen 52 und empfangt Raddrehzahl-Sensorsignale von Sensoren 54. Die Raddrehzahl wird über die Datenübertragungsverbindung 18 mitgeteilt und wird vom Getriebe-Controller 42 überwacht.
  • Das Fahrzeug 1 ist als paralleles Hybrid-Elektrofahrzeug dargestellt, das einen Antriebsstrang 20 nutzt, in dem der Ausgang eines Verbrennungsmotors 28 oder eines Elektromotor-Generators 32 oder von beiden mit den Antriebsrädern 26 verkuppelt sein kann. Der Verbrennungsmotor 28 kann ein Dieselmotor sein. Wie bei anderen Vollhybridsystemen soll das System das Trägheitsmoment des Fahrzeugs während des Bremsens oder während einer Verlangsamung zurückgewinnen. Der Elektromotor-Generator 32 wird von den Rädern aus als Generator betrieben, und die erzeugte Elektrizität wird während eines Bremsens oder während einer Verlangsamung in Batterien gespeichert. Später kann die gespeicherte elektrische Leistung verwendet werden, um den Elektromotor-Generator 32 statt dem oder zusätzlich zum Verbrennungsmotor 28 laufen zu lassen, um den Bereich der herkömmlichen Kraftstoffversorgung des Fahrzeugs zu verlängern. Der Antriebsstrang 20 ist eine spezielle Abwandlung eines Hybriddesigns, das eine Unterstützung des PTO entweder durch den Verbrennungsmotor 28 oder den Elektromotor-Generator 32 ermöglicht. Wenn der Verbrennungsmotor 28 für den PTO verwendet wird, kann er auf einer effizienten Ausgangsleistungshöhe betrieben und verwendet werden, um gleichzeitig den PTO-Betrieb zu unterstützen und den Elektromotor-Generator 32 im Generatormodus zu betreiben, um die Traktions- bzw. Fahrbatterien 34 aufzuladen. Normalerweise verbraucht eine PTO-Anwendung weniger Leistung als die Leistung, die bei einer thermisch effizienten Drosseleinstellung des Verbrennungsmotors 28 abgegeben wird.
  • Der Elektromotor-Generator 32 wird verwendet, um die kinetische Energie des Fahrzeugs während einer Verlangsamung dadurch zurückzugewinnen, dass die Antriebsräder 26 genutzt werden, um den Elektromotor-Generator 32 anzutreiben. Zu dieser Zeit trennt eine selbsttätige Kupplung 30 den Verbrennungsmotor 28 vom Elektromotor-Generator 32. Der Verbrennungsmotor 28 kann genutzt werden, um Leistung zu liefern, mit der sowohl Elektrizität erzeugt als auch das PTO-System 22 betrieben wird, um eine Antriebsleistung für die Antriebsräder 26 bereitzustellen, oder um eine Antriebsleistung bereitzustellen und einen Generator zu betreiben, um Elektrizität zu erzeugen. Wenn das PTO-System 22 eine Hebebühneneinheit 2 ist, ist es unwahrscheinlich, dass es betrieben wird, während das Fahrzeug fährt, und in der vorliegenden Beschreibung wird daher davon ausgegangen, dass das Fahrzeug für den EPTO angehalten wird, aber es kann andere PTO-Anwendungen geben, wo dies nicht der Fall ist.
  • Der Antriebsstrang 20 sorgt für die Rückgewinnung von kinetischer Energie als Reaktion darauf, dass der Elektromotor-Generator 32 von der kinetischen Kraft des Fahrzeugs rückwärts angetrieben wird. Die Übergänge zwischen einem positiven und einem negativen Fahrmotorbeitrag werden von einem Hybrid-Controller 48 erfasst und gesteuert. Der Elektromotor-Generator 32 erzeugt während des Bremsens Elektrizität, die über einen Wechselrichter 36 auf Fahrbatterien 34 übertragen wird. Der Hybrid-Controller 48 betrachtet einen Datenverkehr in der Datenübertragungsverbindung des ABS-Controllers 50, um zu bestimmen, ob ein regeneratives kinetisches Bremsen einen Rutschzustand der Räder verstärken oder verbessern würde, wenn ein regeneratives Bremsen initiiert werden würde. Der Getriebe-Controller 42 erfasst einen einschlägigen Datenverkehr auf der Datenübertragungsverbindung 18 und übersetzt diese Daten in Steuersignale, um sie über die Datenübertragungsverbindung 68 auf den Hybrid-Controller 48 zu übertragen. Der Elektromotor-Generator 32 erzeugt während des Bremsens Elektrizität, die über den Hybridwechselrichter 36 auf Fahrbatterien 34 übertragen wird. Ein Teil der elektrischen Leistung kann vom Hybridwechselrichter abgezweigt werden, um die Ladung einer herkömmlichen 12 Volt Gleichspannungs-Chassis-Batterie 60 über einen spannungsherabsetzenden Gleichspannungs-Wechselrichter 62 aufrechtzuerhalten.
  • Fahrbatterien können das einzige System des Fahrzeugs 1 sein, das elektrische Leistung speichert. In Fahrzeugen, wie sie zum Zeitpunkt der Abfassung dieser Anmeldung üblich sind, sind nach wie vor zahlreiche 12-Volt-Anwendungen üblich, und das Fahrzeug 1 kann mit einem parallelen 12-Volt-System ausgestattet sein, um das Fahrzeug zu unterstützen. Dieses möglicherweise vorhandene parallele System ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Einbeziehung eines solchen parallelen Systems würde die Verwendung von leicht verfügbaren und preiswerten Komponenten ermöglichen, die zur Verwendung in Kraftfahrzeugen ausgelegt sind, beispielsweise Glühlampen zur Beleuchtung. Jedoch kann die Verwendung von 12-Volt-Komponenten dazu führen, dass das Fahrzeug zu schwer wird und kann den Aufbau komplizierter machen.
  • Der Elektromotor-Generator 32 kann verwendet werden, um das Fahrzeug 1 durch Ziehen von Leistung aus der Batterie 34 über den Wechselrichter 36, der eine Dreiphasenleistung mit 340 Volt effektiv liefert, vorwärts zu bewegen. Die Batterie 34 wird auch als Fahrbatterie bezeichnet, um sie von einer 12-Volt-Blei-säure-Akkumulator 60 zu unterscheiden, die verwendet wird, um Leistung zu verschiedenen Fahrzeugsystemen zu liefern. Jedoch profitieren schwere Nutzfahrzeuge normalerweise viel weniger von einer hybriden Fortbewegung als Automobile. Somit wird die gespeicherte elektrische Leistung auch verwendet, um das EPTO-System 22 mit Leistung zu versorgen. Außerdem wird der Elektromotor-Generator 32 zum Starten des Verbrennungsmotors 28 verwendet, wenn die Zündung die Startstellung einnimmt. Unter gewissen Umständen wird der Verbrennungsmotor 28 verwendet, um den Elektromotor-Generator 32 anzutreiben, wenn das Getriebe 38 eine Neutralstellung einnimmt, um Elektrizität zum Aufladen der Batterie 34 zu erzeugen, und/oder wird mit dem PTO-System 22 verkuppelt, um Elektrizität zum Wiederaufladen der Batterie 34 zu erzeugen und das PTO-System 22 zu betreiben. Dies würde als Reaktion darauf erfolgen, dass ein schweres PTO-System genutzt wird, das die Ladung der Batterie stark senkt. In der Regel weist der Verbrennungsmotor 28 eine wesentlich größere Ausgangsleistungskapazität auf als für den Betrieb des PTO-Systems 22 genutzt wird. Infolgedessen wäre seine ständige Nutzung für das PTO-System 22 wegen Blindverlusten, die im Verbrennungsmotor auftreten, oder Leerlaufverlusten, die bei einem intermittierenden Betrieb eintreten würden, sehr ineffizient. Ein höherer Wirkungsgrad wird erzielt, wenn der Verbrennungsmotor 22 nahe an seiner Nennleistung betrieben wird, um die Batterie 34 aufzuladen und den PTO mit Leistung zu versorgen, und der Verbrennungsmotor dann stillgelegt wird und die Batterie 34 genutzt wird, um den Elektromotor-Generator 32 mit Leistung zu versorgen, um das PTO-System 22 zu betreiben.
  • Eine Hebebühneneinheit 2 ist ein Beispiel für ein System, das von einem Techniker möglicherweise nur sporadisch genutzt wird, um den Korb 5 zuerst hochzuheben und später erneut zu positionieren. Ein Betrieb der Hebebühneneinheit 2 mittels des Fahrmotors 32 vermeidet einen Leerlauf des Verbrennungsmotors 28. Der Verbrennungsmotor 28 läuft periodisch mit einer effizienten Drehzahl, um die Batterie aufzuladen, wenn die Batterie 34 relativ stark entladen ist. Der Ladungszustand der Batterie 34 wird vom Hybrid-Controller 48 bestimmt, der diese Information über die Datenübertragungsverbindung 68 an den Getriebe-Controller 42 weitergibt. Der Getriebe-Controller 42 kann seinerseits über eine Nachricht an den ESC 24 den ESC 24 auffordern, den Verbrennungsmotor 28 zuzuschalten, und dieser sendet seinerseits Verbrennungsmotorbetriebsforderungen (d. h. Verbrennungsmotor-Start- und Stoppsignale) an das ECM 46. Die Verfügbarkeit des Verbrennungsmotors 28 kann von bestimmten einprogrammierten oder verkabelten Sperren abhängen, beispielsweise von einer Haubenposition.
  • Der Antriebsstrang 20 weist einen Verbrennungsmotor 28 auf, der mit einer selbsttätigen Kupplung 30 in Reihe geschaltet ist, die eine Trennung des Verbrennungsmotors 28 vom übrigen Antriebsstrang ermöglicht, wenn der Verbrennungsmotor nicht für eine Antriebskraft oder zum Aufladen der Batterie verwendet wird. Die selbsttätige Kupplung 30 ist direkt mit dem Elektromotor-Generator 32 verkuppelt, der seinerseits mit einem Getriebe 38 verkuppelt ist. Das Getriebe 38 wiederum wird verwendet, um Leistung vom Elektromotor-Generator 32 entweder auf das PTO-System oder auf Antriebsräder 26 zu übertragen. Das Getriebe 38 ist bidirektional und kann verwendet werden, um Energie von den Antriebsrädern 26 zurück auf den Elektromotor-Generator 32 zu übertragen. Der Elektromotor-Generator 32 kann verwendet werden, um (entweder allein oder zusammen mit dem Verbrennungsmotor 28) Antriebsenergie für das Getriebe 38 bereitzustellen. Wenn er als Generator genutzt wird, liefert der Elektromotor-Generator Elektrizität zum Wechselrichter 36, der Gleichstrom zum Aufladen der Batterie 34 liefert.
  • Ein Steuersystem 21 verwirklicht eine Zusammenarbeit der Steuerelemente für die gerade beschriebenen Betriebsabläufe. Der ESC 24 empfangt Eingaben in Bezug auf eine Drosselstellung, eine Bremspedalstellung, einen Zündungszustand und PTO-Eingaben von einem Anwender und leitet diese an den Getriebe-Controller 42 weiter, der seinerseits die Signale an den Hybrid-Controller 48 weiterleitet. Der Hybrid-Controller 48 bestimmt auf Basis eines Batterieladungsverfügbarkeitszustands, ob der Verbrennungsmotor 28 oder der Fahrmotor 32 Leistungsforderungen erfüllt. Der Hybrid-Controller 48 erzeugt mit dem ESC 24 die geeigneten Signale zur Übertragung auf die Datenübertragungsverbindung 18, um dem ESC 46 zu befehlen, den Verbrennungsmotor 28 ein- und auszuschalten, und, falls einzuschalten, bei welcher Leistungsausgabe der Verbrennungsmotor betrieben werden soll. Der Getriebe-Controller 42 steuert einen Eingriff der selbsttätigen Kupplung 30. Der Getriebe-Controller 42 steuert ferner den Zustand des Getriebes 38 als Reaktion auf einen Getriebetastencontroller 72, wobei er bestimmt, welcher Gang im Getriebe eingelegt ist, oder ob das Getriebe ein Drehmoment auf die Antriebsräder 26 oder eine Hydraulikpumpe, die Teil eines PTO-Systems 22 ist (oder einfach unter Druck stehendes Hydraulikfluid für das PTO-System 22, wenn das Getriebe 38 als Hydraulikpumpe dient), übertragen soll, oder ob das Getriebe die Neutralstellung einnehmen soll. Es sei darauf hingewiesen, dass das Fahrzeug mit mehr als einem PTO-System ausgestattet sein kann, und ein sekundäres pneumatisches System, das eine Multimagnet-Ventilbaugruppe 85 und eine pneumatische PTO-Vorrichtung 87 verwendet, ist so dargestellt, dass es direkt vom ESC 24 gesteuert wird.
  • Die Steuerung des PTO 22 wird normalerweise über eines oder mehrere Fernbetätigungs-Leistungsmodule (RPMs) verwirklicht. Fernbetätigungs-Leistungsmodule sind über eine Datenübertragungsverbindung angeschlossene erweiterte Eingabe-/Ausgabemodule, die dem ESC 24 gewidmet sind, der für ihre Nutzung programmiert ist. Wenn RPMs 40 als PTO-Controller dienen, können Sie so konfiguriert sein, dass sie Kabelausgänge 70 und Kabeleingänge, die von der PTO-Vorrichtung 22 verwendet werden, und von und zur Last-/Hebebühneneinheit 2 bereitstellen. Forderungen nach einer Bewegung der Hebebühneneinheit 2 und Positionsmeldungen werden auf die proprietäre Datenübertragungsverbindung 74 übertragen, um sie an den ESC 24 zu senden, der sie in spezifische Forderungen an die anderen Controller übersetzt, z. B. in eine Forderung nach PTO-Leistung. Der ESC 24 ist auch so programmiert, dass er Ventilzustände über RPMs 40 in der PTO-Vorrichtung 22 steuert. Fernbetätigungs-Leistungsmodule sind ausführlicher im US-Patent Nr. 6,272,402 beschrieben, das dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung gehört und das durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist. Zur Zeit der Abfassung des '402-Patents wurden die hier als „Fernbetätigungs-Leistungsmodule” bezeichneten Elemente als „Remote Interface Modules” (Fernschnittstellenmodule) bezeichnet. Es ist vorgesehen, dass die Hersteller von LKW-Ausrüstungen, die die PTO-Funktion bereitstellen, ein Fahrzeug mit RPMs 40 bestellen oder ausrüsten können, um den PTO zu unterstützen, und ein Schalterpaket 57 zum Anschluss an das RPM 40 liefern. Hersteller von LKW-Ausrüstungen werden im Englischen umgangssprachlich als „Body-Builder” bezeichnet, und Signale von einem RPM 40, die an vom Body-Builder gelieferte Fahrzeugfunktionen ausgegeben werden, werden als „Body-Leistungsbedarfssignale” bezeichnet.
  • Body-Leistungsbedarfssignale können korrumpiert werden oder einer Beschädigung des Fahrzeugs oder Architekturkonflikten über das CAN des Fahrzeugs ausgesetzt sein. Demgemäß wird ein alternativer Mechanismus vorgesehen, um Leistungsbedarfssignale für den PTO über das herkömmliche Steuernetz des Fahrzeugs zu erzeugen. Eine Möglichkeit, damit der Fahrzeugführer ein solches Leistungsbedarfssignal initiieren kann, ohne das RPM 40 verwenden zu müssen, ist die Nutzung der herkömmlichen Steuerung des Fahrzeugs, wozu Steuerungen gehören, die sogenannte „Chassis-Eingaben” ermöglichen. Leistungsbedarfssignale für einen PTO-Betrieb, die von solchen alternativen Mechanismen stammen, werden als „Chassis-Leistungsbedarfssignale” bezeichnet. Ein Beispiel dafür könnte das zweimalige Aufleuchtenlassen der Scheinwerfer während einer Betätigung der Feststellbremse oder irgendeine andere leicht zu merkende, aber offensichtlich idiosynkratrische Nutzung der Steuerung sein, solange die Wahl der Steuerung nicht das dem PTO gewidmeten RPM 40 beinhaltet.
  • Der Getriebe-Controller und der ESC 24 dienen beide als Portale und/oder Übersetzungsvorrichtungen zwischen den verschiedenen Datenübertragungsverbindungen. Die proprietären Datenübertragungsverbindungen 68 und 74 arbeiten mit wesentlich höheren Baud-Raten als die offene Datenübertragungsverbindung 18, und somit ist ein Pufferspeicher für eine Nachricht vorgesehen, die von einer Verbindung zur anderen übermittelt wird. Außerdem kann eine Nachricht umformatiert werden, oder eine Nachricht auf einer Übertragungsverbindung kann auf der zweiten Übertragungsverbindung in eine andere Art von Nachricht umgewandelt werden, z. B. kann eine Bewegungsforderung über die Übertragungsverbindung 74 in eine Forderung vom ESC 24 an den Getriebe-Controller 42 übersetzt werden, die das Einschalten eines Getriebes beinhaltet. Die Datenübertragungsverbindungen 18, 68 und 74 sind jeweils CANs und entsprechen dem SAE J1939-Protokoll. Die Datenübertragungsverbindung 64 entspricht dem SAE J1708-Protokoll.
  • In 3 wird eine Zustandsmaschine 300 als Beispiel verwendet, um ein mögliches Steuerregime darzustellen. Eingaben in die Zustandsmaschine 300 erfolgen über einen von zwei EPTO-fähigen Zustanden 300, 302, je nachdem, ob der Verbrennungsmotor 28 in Betrieb ist, um die Fahrbatterien 34 aufzuladen, oder nicht. Im EPTO-fähigen Zustand sind die Bedingungen, die einen EPTO-Betrieb auslösen, zwar erfüllt, aber es wird keine Leistung für die eigentliche PTO-Funktion geliefert. Abhängig vom Ladezustand der Fahrbatterien 34 kann der Verbrennungsmotor 28 in Betrieb sein (Zustand 302) oder kann stillstehen (Zustand 304). In jedem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 28 an der selbsttätigen Kupplung 30 ist, ist in Eingriff (+). Der Ladungszustand, der eine Batterieaufladung initiiert, ist niedriger als der Ladungszustand, bei dem ein Aufladen unterbrochen wird, um ein zu häufiges Ein- und Ausschalten des Verbrennungsmotors 28 zu vermeiden. Die EPTO-fähigen Zustande (302, 304) sorgen dafür, dass das Getriebe 38 ausgerückt wird. Im Zustand 302, in dem die Batterien 34 aufgeladen werden, ist der Elektromotor-Generator 32 im Generatormodus. Im Zustand 304, in dem die Batterien 34 als aufgeladen gelten, muss der Zustand des Elektromotor-Generators 32 nicht definiert werden und kann ein bisheriger Zustand bleiben.
  • Es werden vier EPTO-Betriebszustände, nämlich 306, 308, 310 und 312, definiert. Diese Zustande treten als Reaktion auf entweder einen Body-Leistungsbedarf oder einen Chassis-Leistungsbedarf ein. Im PTO funktioniert das Aufladen der Fahrzeugbatterie weiter. Der Zustand 306 sorgt dafür, dass der Verbrennungsmotor 28 eingeschaltet ist, die selbstständige Kupplung in Eingriff ist, der Elektromotor-Generator 32 im Generatormodus ist und das Getriebe im PTO-Gang ist. Im Zustand 308 ist der Verbrennungsmotor 28 ausgeschaltet, die selbstständige Kupplung 30 ist ausgerückt, der Fahrmotor ist im Motormodus und läuft, und das Getriebe 38 ist im PTO-Gang. Die Zustande 306 und 308 bilden eine Klasse und werden beendet, sobald das Body-Leistungsbedarfssignal verloren geht (was infolge einer Aufhebung der PTO-Zulassung passieren kann) oder nachdem ein Chassis-Leistungsbedarfssignal erscheint. Zustandsänderungen, die auf den Batterieladungszustand zurückgehen, können Änderungen innerhalb der Klasse zwischen den Zuständen 306 und 308 erzwingen. EPTO-Betriebszustände 310 und 312 sind identisch mit Zuständen 306 bzw. 308, abgesehen davon, dass ein Verlust des Body-Leistungsbedarfssignals nicht dazu führt, dass einer der Zustände 310, 310 beendet wird. Nur ein Verlust des Chassis-Leistungsbedarfssignals führt zu einem Ende der EPTO-Betriebszustände 310 oder 312, die als Klasse betrachtet werden, obwohl innerhalb der Klasse (d. h. zwischen 310 und 312) Übergänge aufgrund des Batterieladungszustands stattfinden können. Nach Verlust eines Chassis-Leistungsbedarfssignals hängt die weitere Route nach dem Ende der Zustände 310, 312 davon ab, ob ein Body-Leistungsbedarfssignal vorliegt oder nicht. Wenn ja, geht der Betriebszustand von den Zuständen 310 oder 312 auf die Zustände 306 bzw. 308 über. Wenn nein, dann auf die Zustände 302 oder 304. Wenn das Body-Leistungsbedarfssignal wegen eines Endes der EPTO-Zulassungsbedingungen verloren gegangen ist, dann werden die Zustände 302 oder 304 auf den „OFF”-Routen beendet. Bei Übergängen innerhalb einer Klasse, insbesondere von einem ausgeschalteten Zustand des Verbrennungsmotors 28 zu einem eingeschalteten Zustand des Verbrennungsmotors 28, kann ein Zwischenzustand vorgesehen sein, wo die Auto-Kupplung 30 im Eingriff ist, damit der Fahrmotor den Verbrennungsmotor andrehen kann.
  • 4A bis D stellen grafisch dar, was in den verschiedenen Zuständen der Zustandsmaschine, die über eine geeignete Programmierung des ESC 24 implementiert werden, im Fahrzeug passiert. 4A entspricht dem Zustand 304, einem der EPTO-Zulassungszustände. 4B entspricht dem Zustand 302, dem anderen EPTO-Zulassungszustand. 4C entspricht den Zuständen 308 und 312, während 4D den Zuständen 306 und 310 entspricht. In 4A ist der Verbrennungsmotor 28 ausgeschaltet (Zustand 100), die Auto-Kupplung ist ausgerückt (Zustand 102), der Zustand des Elektromotor-Generators 32 kann undefiniert bleiben, ist aber als Motormodus (104) dargestellt. Da der Elektromotor-Generator 32 im Motormodus ist, ist die Batterie im Entladungsbereitschaftszustand 108 dargestellt. Das Getriebe ist mit eingelegtem Gang dargestellt (106), aber dies ist willkürlich. In 4B findet infolge davon, dass der Verbrennungsmotor läuft, 120, die Auto-Kupplung eingekuppelt ist, 122, wobei ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor über die Auto-Kupplung auf den Elektromotor-Generator 32 übertragen wird, der im Generatormodus arbeitet, 124, eine Aufladung der Batterie statt, 128. Im Getriebe ist kein Gang eingelegt, 126.
  • 4C entspricht Zuständen 308 und 312 der Zustandsmaschine 300, bei denen der Verbrennungsmotor 28 ausgeschaltet ist, 100, und die Auto-Kupplung 30 ausgekuppelt ist, 102. Die Batterie 34 entlädt, 108, um den Fahrmotor in seinem laufenden Zustand zu betreiben, 104, um ein Drehmoment auf das Getriebe 38 zu übertragen, in dem ein Gang eingelegt ist, 126, um ein Drehmoment auf den PTO zu übertragen. 4D entspricht Zuständen 306 und 310 der Zustandsmaschine 300. Der Verbrennungsmotor 28 läuft, 120, um Leistung an eine in Eingriff stehende Auto-Kupplung zu liefern 122, um den Elektromotor-Generator 32 im Generatormodus zu betreiben, um elektrische Leistung zum Aufladen einer Batterie zu liefern (128), und um über das Getriebe ein Drehmoment für die PTO-Anwendung zu liefern
  • 5 bis 7 stellen eine konkrete Steueranordnung und Netzarchitektur dar, auf der die Zustandsmaschine 300 implementiert werden kann. Weitere Informationen über Steuersysteme für Hybridantriebsstränge finden sich in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 12/239,885, eingereicht am 29. September 2008, mit der Bezeichnung „Hybrid Electric Vehicle Traction Motor Driven Power take off Control System", die dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung überschrieben ist, und die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist, ebenso wie in der US-Patentanmeldung Nr. 12/508,737, eingereicht am 24. Juli 2009, die dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung überschrieben ist und die durch Bezugnahmen in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Die Anordnung sieht auch eine Steuerung eines sekundären pneumatischen Nebenabtriebsbetriebs 87 vor, um darzustellen, dass ein herkömmlicher PTO mit einem EPTO an einem Fahrzeug kombiniert werden kann. Der Controller 24 des elektrischen Systems steuert den sekundären pneumatischen PTO 87 mittels einer Multimagnet-Ventilbaugruppe 85. Der verfügbare Luftdruck kann Steuerantworten bestimmen, und somit ist ein Luftdruck-Messwandler 99 angeschlossen, um Luftdruckmesswerte direkt als Eingaben in den Controller 24 des elektrischen Systems zu liefern. Alternativ dazu könnte der EPTO mittels eines pneumatischen Systems implementiert werden, wenn der Fahrmotor-PTO eine Luftpumpe ist.
  • Das J1939-fähige Kabel 74, das den ESC 24 mit dem RPM 40 verbindet, ist ein verdrilltes Doppelkabel. Das dargestellte RPM 40 ist mit 6 Kabeleingängen (A bis F) und einem Ausgang dargestellt. Ein verdrilltes Doppelkabel 64, das dem SAE J1708-Standard genügt, verbindet den ESC 24 mit einem Einsatz 64 für das Führerhaus-Armaturenbrett, an dem verschiedene Steuerschalter angebracht sind. Das verdrillte Doppelkabel 18 des öffentlichen J1939 verbindet den ESC 24 mit dem Instrumenten-Controller 58, dem Hybrid-Controller 48 und dem Getriebe-Controller 42. Der Getriebe-Controller 42 ist mit einem privaten Anschluss an die im Führerhaus montierte Getriebesteuerungskonsole 72 versehen. Eine Verbindung zwischen dem Hybrid-Controller 48 und der Konsole 72 fehlt bei dieser Konfiguration, kann aber in einem anderen Kontext durchaus vorhanden sein.
  • 6 zeigt detailliert die Nutzung von Eingangs- und Ausgangssteckern für den RPM 40 für eine bestimmte Anwendung. Der Eingangsstecker A ist der Eingang einer Hybrid-Elektrofahrzeug-Bedarfsschaltung 1 und kann ein 12-Volt-Gleichstrom- oder ein Massesignal sein. Wenn er aktiv ist, läuft der Fahrmotor ohne Unterbrechung. Der Eingangsstecker B ist der Eingang einer Hybrid-Elektrofahrzeug-Bedarfsschaltung 2 und kann ein 12-Volt-Gleichstrom- oder ein Massesignal sein. Wenn er aktiv ist, läuft der Fahrmotor ohne Unterbrechung. Der Eingangsstecker C ist der Eingang einer Hybrid-Elektrofahrzeug-Bedarfsschaltung 3 und kann ein 12 Volt-Gleichstrom- oder ein Massesignal sein. Wenn das Signal aktiv ist, läuft der Fahrmotor ohne Unterbrechung. Der Eingangsstecker D ist der Eingang einer Hybrid-Elektrofahrzeug-Bedarfsschaltung 4 und kann ein 12-Volt-Gleichstrom- oder ein Massesignal sein. Wenn das Signal aktiv ist, läuft der Fahrmotor ohne Unterbrechung. Anders ausgedrückt kann der Designer vier Fernbetätigungsorte für Schalter vorsehen, von denen aus ein Fahrzeugführer ein PTO-Body-Leistungsbedarfssignal initiieren kann, um den Fahrmotor zu betreiben. Der Eingangsstecker E ist ein Fernbetätigungseingang zum Außerkraftsetzen des PTO des Hybrid-Elektrofahrzeugs. Das Signal kann entweder ein 12-Volt-Gleichstrom oder Masse sein. Wenn es aktiv ist, ist der PTO außer Kraft gesetzt. Der Eingangsstecker F ist das Rückkopplungssignal für die Zuschaltung des EPTO am Hybrid-Elektrofahrzeug. Dieses Signal ist ein Massesignal, das von einem am PTO angebrachten Druck- oder Kugelabsenkungs-Rückkopplungsschalter ausgeht. Der Ausgangsstecker transportiert das eigentliche Leistungsbedarfssignal. Wie bereits gesagt, kann es verschiedenen Sperren unterliegen. In dem Beispiel bestehen die Sperrbedingungen darin, dass die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit weniger als 3 Meilen pro Stunde beträgt, die Gangstellung neutral ist und die Feststellbremse eingelegt ist.
  • 7 zeigt den Ort, wo sich die Chassis-Ausgangsstecker und die Chassis-Eingangsstecker am Controller 24 des elektrischen Systems befinden.
  • Das hier beschriebene System liefert einen sekundären Mechanismus zur Steuerung des Hybrid-Elektromotors- und Generators unter Verwendung von verschiedenen Erstausrüster-(OEM)Chassis-Eingängen unter Umgehung der Eingangssignale (Bedarfssignale) ausgebenden TEM-Vorrichtungen z. B. das RPM 40. Die Initiierung dieses Betriebsmodus kann denkbar einfach dadurch erfolgen, dass ein einzelner, im Führerhaus eingebauter Schalter verwendet wird, der im Schalterpaket 56 angeordnet sein kann, oder sie kann auf komplexere und weniger offensichtliche Weise unter Verwendung einer Folge von Steuereingaben erfolgen, die einen „Code” darstellen. Beispielsweise könnte, wenn das Fahrzeug im EPTO-Modus ist, die Betriebsbremse niedergedrückt und gehalten werden und die Fernlichter könnten zweimal ein- und ausgeschaltet werden. Sobald die Betriebsbremse losgelassen wird, könnten anschließende Aktivierungen der Fernlichter ein Signal zum Hin-und-Herschalten des Fahrmotorbetriebs erzeugen. In jedem Fall werden dann, wenn der Fahrmotor der Steuerung durch „Chassisinitiierte” Eingaben unterliegt, TEM-Eingabezustände ignoriert oder umgangen.
  • In 8A bis D ist ein hybrid-elektrischer Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 800 dargestellt ist. Der hybrid-elektrische Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 800 weist einen Verbrennungsmotor 802, einen Elektromotor-Generator 803, einen PTO 804 und eine erste Hydraulikpumpe 806 und eine zweite Hydraulikpumpe 808 auf. Der PTO 804 ist dafür ausgelegt, Leistung entweder vom Verbrennungsmotor 802 oder vom Elektromotor-Generator 803 zu erhalten. Der PTO 804 treibt die erste Hydraulikpumpe 804 und die zweite Hydraulikpumpe 808 an.
  • Wie in 8A bis D dargestellt, ist die erste Hydraulikpumpe 806 eine hydraulische Pumpe mit gleichbleibendem Förderstrom, beispielsweise eine Flügelpumpe, während die zweite Hydraulikpumpe 808 eine hydraulische Pumpe mit variablem Förderstrom ist, beispielsweise eine Kolbenpumpe.
  • Die zweite Hydraulikpumpe 808 weist einen Steuermotor 810 und/oder einen Steuermagneten 812 auf, um die Regelung des variablen Förderstroms der zweiten Hydraulikpumpe 808 zu steuern. Der Steuermotor 810 kann ein Elektromotor, ein elektromagnetischer Schrittmotor oder dergleichen sein. Der Steuermagnet 812 kann eine elektromagnetische Magnetspulenvorrichtung oder dergleichen sein.
  • Es ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor 802 verwendet werden kann, um den PTO 804 anzutreiben, um die erste Hydraulikpumpe 806 mit Leistung zu versorgen, während der Elektromotor-Generator 803 in der Regel verwendet wird, um die zweite Hydraulikpumpe 808 mit Leistung zu versorgen. Die Verwendung der ersten Hydraulikpumpe 806 oder der zweiten Hydraulikpumpe 808 hängt häufig von der Größe der Last ab, die an ein hydraulisches System 805 angelegt wird. Eine große hydraulische Last wird die erste Hydraulikpumpe 808 verwenden, die vom Verbrennungsmotor 802 angetrieben wird, während eine kleine hydraulische Last die zweite Hydraulikpumpe 808 verwenden wird, die vom Elektromotor-Generator 803 angetrieben wird.
  • Der Verbrennungsmotor ist dafür ausgelegt, ein Drehmoment an die Hydraulikpumpen 806, 808 bei Motordrehzahlen von etwa 700 UpM bis etwa 2000 UpM anzulegen. Jedoch erzeugt der Elektromotor-Generator 803 ein hohes Drehmoment bei Drehzahlen von unter etwa 1500 UpM. Wenn der Elektromotor-Generator 803 verwendet wird, um die zweite Hydraulikpumpe 808 über den PTO 804 zu betreiben, wird daher der Förderstrom der zweiten Hydraulikpumpe auf einen größeren Förderstrom eingestellt, wenn die hydraulische Last am hydraulischen System 805 erfordert, dass der Elektromotor-Generator 803 mit einer Drehzahl von über 1500 UpM arbeitet. Der Steuermotor 810 und/oder der Steuermagnet 812 verstärken den Förderstrom der zweiten Pumpe 808 so, dass der Elektromotor-Generator 803 einen ausreichenden Hydraulikfluidstrom und -druck an das hydraulische System 805 liefern kann, während er gleichzeitig bei einer Drehzahl von unter 1500 UpM arbeitet.
  • Ebenso kann, wenn die Last im hydraulischen System 805 abnimmt, der Förderstrom der zweiten Hydraulikpumpe 808 auf einen geringeren Förderstrom geregelt werden, und der Elektromotor-Generator 803 kann auf eine Drehzahl von unter 1500 UpM verlangsamt werden.
  • Zusätzlich zur Anpassung des Förderstroms der zweiten Hydraulikpumpe 808 bei einer Änderung der Last des hydraulischen Systems 805 in eine Last, die verlangt, dass der Elektromotor-Generator mit einer Drehzahl von mehr als 1500 UpM arbeitet, ist auch vorstellbar, dass die zweite Hydraulikpumpe 808 vom Steuermotor 810 und/oder vom Steuermagneten 812 auf eine Förderstrom geregelt wird, der es dem Elektromotor-Generator ermöglicht, mit einem höheren Wirkungsgrad zu arbeiten. Falls der Elektromotor-Generator beispielsweise ein Drehmoment mit dem größten Wirkungsgrad bei einer Drehzahl von 1300 UpM erzeugt, kann der Förderstrom der zweiten Hydraulikpumpe 808 so geregelt werden, dass die Last des hydraulischen Systems 805 von der zweiten Hydraulikpumpe 808 bedient wird, während der Elektromotor-Generator bei einer Drehzahl von 1300 UpM arbeitet.
  • Das hydraulische System 805, das in 5A bis D dargestellt ist, weist ferner einen Tank 814 auf, der ein Hydraulikfluid enthält, das im hydraulischen System 805 verwendet wird. Der Tank steht mit Hydraulikmotoren 816, Hydraulikzylindern 817 und Hydraulikventilen 818 des hydraulischen Systems in Fluidverbindung, um das nötige Fluid zu liefern, um die Hydraulikmotoren 816, die Hydraulikzylinder 817 und die Hydraulikventile 818 zu betreiben.
  • Der Elektromotor-Generator 803 ist mit einer Batterie 820 und einem elektrischen Controller 822 verbunden. Die Batterie 820 speichert elektrische Leistung zur Verwendung durch den Elektromotor-Generator 803. Der elektrische Controller 822 reguliert die elektrische Energie zwischen der Batterie 820 und dem Elektromotor-Generator 803.
  • Gemäß 9 ist eine spezielle Steueranordnung und Netzarchitektur 900 gezeigt, an der der hybrid-elektrische Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen Zustand des hydraulischen Systems 800 implementiert werden kann. Eine erste Fernbetätigungsdrossel 902 und/oder eine zweite Fernbetätigungsdrossel 904 sind an TEM-Komponenten vorgesehen, um einem Anwender die Möglichkeit zu geben, die Ausgangsleistung vom Elektromotor-Generator 803 oder vom Verbrennungsmotor 802 zu steuern, um das hydraulische System 805 zu steuern. Die erste Fernbetätigungsdrossel 902 ist eine verstellbare Pedaldrossel, während die zweite Fernbetätigungsdrossel 904 eine manuell betätigte Feineinstellungsdrossel ist.
  • Wie in 9 dargestellt, ist die erste Fernbetätigungsdrossel elektrisch mit dem Motorsteuerungsmodul oder dem elektronischen Steuermodul („ECM”) 906 verbunden. Die zweite Fernbetätigungsdrossel 904 kann über ein Motordrehzahl-Fernsteuerungsmodul („RESCM”) 908 oder ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul 910 elektrisch mit dem ECM 906 verbunden sein. Das RESCM 908 und das Fernbetätigungs-Leistungsmodul 910 sind über ein J1939-fähiges Kabel 914 elektronisch mit einem Controller des elektrischen Systems („ESC”) 912 verbunden.
  • Der ESC 912 ist über ein J1939-fähiges Kabel elektronisch mit dem ECM 906 verbunden. Das J1939-fähige Kabel verbindet außerdem ein Instrumenten-Cluster 918, ein Hybridsteuermodul 920 und ein Getriebesteuermodul 922 mit dem ECM 906. Der ESC 912 überwacht den Verbrennungsmotor 802 und den Elektromotor-Generator 803 ebenso wie den Bedarf des hydraulischen Systems 805 und die Eingabe von der ersten Fernbetätigungsdrossel 904 und/oder der zweiten Fernbetätigungsdrossel 906 und erzeugt Steuersignale, die dafür ausgelegt sind, den Verbrennungsmotor 802 und den Elektromotor-Generator 803 zu steuern. Der Bedarf des hydraulischen Systems 805 wird stark von der Eingabe von der ersten Fernbetätigungsdrossel 904 und/oder der zweiten Fernbetätigungsdrossel 906 beeinflusst.
  • Der ESC 912 erzeugt Drehzahlbefehle für den Verbrennungsmotor 802 und/oder den Elektromotor-Generator 803, so dass die erste Hydraulikpumpe 804 und/oder die zweite Hydraulikpumpe 806 den Bedarf des hydraulischen Systems 805 erfüllen. Beispielsweise kann der ESC 912 ein Signal erzeugen, das die Drehzahl des Elektromotors und Generators 803 erhöht oder senkt, um einen ausreichenden Hydraulikfluidstrom von der zweiten Hydraulikpumpe 806 bereitzustellen. Ebenso kann der ESC 912 ein Signal erzeugen, das die Drehzahl des Verbrennungsmotors 802 erhöht oder senkt, um einen ausreichenden Hydraulikfluidstrom von der zweiten Hydraulikpumpe 804 bereitzustellen.
  • Der ESC 912 erzeugt außerdem ein Ausgangssignal, das an die zweite Hydraulikpumpe 806 gesendet wird, falls der Förderstrom der zweiten Hydraulikpumpe 806 modifiziert werden muss. Falls die hydraulische Last über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, kann der Förderstrom der zweiten Hydraulikpumpe 806 angehoben werden. Wenn beispielsweise der Elektromotor-Generator 803 verwendet wird, um die zweite Hydraulikpumpe mit Leistung zu versorgen, und die Drehzahl des Elektromotors und Generators 803 sich 2000 UpM nähert, erzeugt der ESC 912 ein Ausgangssignal, das bewirkt, dass der Steuermotor 810 oder der Steuermagnet 812 den Förderstrom der zweiten Hydraulikpumpe 806 verstärken, so dass die Ausgabe von der zweiten Hydraulikpumpe 806 erhöht wird, und die Drehzahl des Elektromotors und Generators 803 in einem geeigneten Betriebsbereich gehalten wird.
  • Es ist außerdem vorgesehen, dass sowohl die erste Hydraulikpumpe 804 als auch die zweite Hydraulikpumpe 806 gleichzeitig verwendet werden können. Bei einer solchen Konfiguration erzeugt der ESC 912 ein Ausgangssignal für den Steuermotor 810 oder den Steuermagneten 812, um den Förderstrom der zweiten Hydraulikpumpe 806 zu variieren. Bei einer solchen Konfiguration kann eine kleinere erste Hydraulikpumpe 804 verwendet werden, da die zweite Hydraulikpumpe 806 eine zusätzliche Pumpleistung bereitstellt, um den Bedarf des hydraulischen Systems 805 zu decken.
  • Das hydraulische System 805 der vorliegenden Ausführungsform kann verwendet werden, um Leistung für Anwendungen mit variabler Drehzahl bereitzustellen, beispielsweise Bohrstangen, Druckbagger, Aktenvernichter und andere Vorrichtungen mit variabler Drehzahl.
  • Außerdem senkt die Verwendung einer zweiten Hydraulikpumpe 806 mit variablem Förderstrom den Energieverbrauch durch den hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 800, da der Verbrennungsmotor 802 und/oder der Elektromotor-Generator 803 mit effizienteren Einstellungen betrieben werden können. Daher sinkt der Kraftstoffverbrauch oder die nötige elektrische Leistung.
  • In 10A bis D ist ein hydraulischer Hybridantriebsstrang 1000 dargestellt. Der hydraulische Hybridantriebsstrang 1000 weist einen Verbrennungsmotor 1002 und eine Hydraulikpumpe 1004 auf, die mit einem PTO 1003 verbunden ist und von diesem angetrieben wird. Der PTO kann vom Verbrennungsmotor 1002 mit Leistung versorgt werden oder kann ein wie oben beschriebener PTO sein, der von einem Elektromotor-Generator 1005 und/oder vom Verbrennungsmotor 1002 mit Leistung versorgt wird.
  • Der hydraulische Hybridantriebsstrang 1000 weist außerdem einen Hydraulikdruckölspeicher 1006 auf, der mit der Hydraulikpumpe 1004 in Fluidverbindung steht.
  • Der Hydraulikdruckölspeicher 1006 ist dafür ausgelegt, unter Druck stehendes Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 1004 zu speichern. Ein Hydrauliktank 1007 ist zusätzlich in Fluidverbindung mit der Hydraulikpumpe 1004 vorgesehen. Der Hydrauliktank 1007 speichert unter geringem Druck stehendes Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 1004 verdichtet werden kann.
  • Ein Speicherabsperrventil 1008 ist an einem Auslass des Hydraulikspeichers 1006 angeordnet. Das Speicherabsperrventil 1008 steuert den Strom des Hydraulikfluids aus dem Hydraulikdruckölspeicher 1006. Eine Speichermagnetspule 1010 positioniert das Speicherabsperrventil 1008 zumindest zwischen einer ersten Position, die einen Hydraulikfluidstrom aus dem Hydraulikdruckölspeicher 1006 zulässt, und einer zweiten Position, die einen Hydraulikfluidstrom aus dem Hydraulikdruckölspeicher 1006 verhindert. Es ist auch vorgesehen, dass die Speichermagnetspule 1010 das Speicherabsperrventil 1008 an verschiedenen Zwischenpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position positioniert, um den Hydraulikfluidstrom aus dem Hydraulikdruckölspeicher 1006 zu steuern.
  • Ein Speichermesswandler 1012 ist in Fluidverbindung mit dem Hydraulikdruckölspeicher 1006 angeordnet. Der Speichermesswandler 1012 liefert ein Ausgangssignal, um den Druck innerhalb des Hydraulikspeichers 1012 zu überwachen. Der Speichermesswandler 1012 kann verwendet werden, um den Betrieb der Hydraulikpumpe 1004 so zu steuern, dass der Druck innerhalb des Hydraulikspeichers 1006 auf Betriebspegeln gehalten werden kann, aber die Hydraulikpumpe 1004 kann auch nur intermittierend betrieben werden.
  • Der hydraulische Hybridantriebsstrang 1000 weist außerdem ein hydraulisches Fahrzeugsystem 1013 auf. Das hydraulische Fahrzeugsystem 1013 kann ein in einer Mittelstellung offenes bzw. offenes Hydrauliksystem 1015a, ein in einer Mittelstellung geschlossenes bzw. geschlossenes Hydrauliksystem 1015b oder sowohl das offene Hydrauliksystem 1015a als auch das geschlossene Hydrauliksystem 1015b aufweisen.
  • Das hydraulische Fahrzeugsystem 1013 weist einen Messwandler 1014 für die hydraulischen Fahrzeugkomponenten auf. Der Messwandler 1014 für die hydraulischen Fahrzeugkomponenten erzeugt als Reaktion auf eine hydraulische Last innerhalb des hydraulischen Fahrzeugsystems ein Ausgangssignal. Der Messwandler 1014 für die hydraulischen Fahrzeugkomponenten steht mit einem ESC 1016 in elektrischer Verbindung. Der ESC 1016 steht in elektrischer Verbindung mit einem RPM 1018, einem ECM 1024, einer Fahrzeugführeranzeige 1026 und einem Instrumenten-Cluster 1028.
  • Der ESC 1016 überwacht den Ausgang des Messwandlers 1014 für hydraulische Komponenten und bewirkt, dass der RPM 1018 ein Ausgangssignal 1022 erzeugt, das an die Speichermagnetspule 1010 gesendet wird, um das Speicherabsperrventil 1008 zu positionieren. Der RPM 1018 ist außerdem dafür ausgelegt, Eingangssignale 1020 vom hydraulischen Fahrzeugsystem 1013 zu empfangen, die anzeigen, dass das hydraulische Fahrzeugsystem 1013 aktiviert worden ist. Der RPM 1018 kann somit das Ausgangssignal 1022 erzeugen, das an den Speichermagneten 101 übermittelt wird, um das Speicherabsperrventil 1008 zu positionieren. Es ist vorgesehen, dass die Eingangssignale 1020 vom hydraulischen System 1013 des Fahrzeugs genutzt werden können, um das Ausgangssignal 1022 zu erzeugen, um eine Anfangsöffnung des Speicherabsperrventils 1008 zu steuern. Es ist vorgesehen, dass die Eingangssignale vom Messwandler 1014 der hydraulischen Fahrzeugkomponenten verwendet werden können, um das Ausgangssignal 1022 zu erzeugen, um das Schließen des Speicherabsperrventils 1008 zu steuern, wenn keine hydraulische Last im hydraulischen System 1013 des Fahrzeugs vorhanden ist.
  • Der ESC 1016 kann auch verwendet werden, um über eine Kommunikation mit dem ECM 1024 die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1002 zu verringern, oder sogar um den Motor 1002 abzustellen, wenn keine hydraulische Last im hydraulischen System 1013 des Fahrzeugs vorhanden ist. Ebenso kann der ESC 1016 verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors 1002 über das ECM 1024 zu erhöhen, wenn die Last, die im hydraulischen System 1013 des Fahrzeugs vorhanden ist, nicht von dem hydraulischen Druck im Hydraulikdruckölspeicher 1006 bedient werden kann und die Hydraulikpumpe 1004 erforderlich ist, um den Druck innerhalb des Hydraulikspeichers 1006 zu erhöhen.
  • Der Speichermesswandler 1012 kann verwendet werden, um eine Nachricht am der Fahrzeugführeranzeige 1026 zu erzeugen oder eine Anzeige am Instrumenten-Cluster 1028 zu bewirken, so dass ein Fahrzeugführer den Zustand des Hydraulikspeichers 1006 kennt.
  • Das Speicherabsperrventil 1008 verringert Leckströme innerhalb des hydraulischen Systems 1013 des Fahrzeugs, indem es verhindert, dass Hydraulikfluid aus dem Hydraulikdruckölspeicher 1006 durch das geschlossene Speicherabsperrventil 1008 strömen kann.
  • In 11 ist ein hybrid-elektrischer Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1100 dargestellt. Der hybrid-elektrische Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1100 weist einen Verbrennungsmotor 1102, einen Elektromotor-Generator 1103, einen PTO 1104 und eine erste Hydraulikpumpe 1106 und eine zweite Hydraulikpumpe 1108 auf. Der PTO 1104 ist dafür ausgelegt, Leistung entweder vom Verbrennungsmotor 1102 oder vom Elektromotor-Generator 1103 zu erhalten. Der PTO 1104 treibt die erste Hydraulikpumpe 1106 und die zweite Hydraulikpumpe 1108 an.
  • Wie in 11 dargestellt, ist die erste Hydraulikpumpe 1106 eine hydraulische Pumpe mit konstantem Förderstrom, beispielsweise eine Flügelpumpe, während die zweite Hydraulikpumpe 1108 eine hydraulische Pumpe mit variablem Förderstrom ist, beispielsweise eine Kolbenpumpe.
  • Es ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor 1102 in der Regel verwendet wird, um den PTO 1104 anzutreiben, um die erste Hydraulikpumpe 1106 mit Leistung zu versorgen, während der Elektromotor-Generator 1103 in der Regel verwendet wird, um den PTO 1104 mit Leistung zu versorgen, um die zweite Hydraulikpumpe 1108 anzutreiben. Die Verwendung der ersten Hydraulikpumpe 1106 oder der zweiten Hydraulikpumpe 1108 hängt häufig von der Größe der Last ab, die an ein hydraulisches System 1105 angelegt wird. Eine große hydraulische Last wird die erste Hydraulikpumpe 1108 verwenden, die vom Verbrennungsmotor 1102 angetrieben wird, während eine kleine hydraulische Last die zweite Hydraulikpumpe 1106 verwenden wird, die vom Elektromotor-Generator 1103 angetrieben wird.
  • Der PTO 1104 weist einen ersten PTO-Schaltmechanismus 1110, einen zweiten PTO-Schaltmechanismus 1111 und einen dritten PTO-Schaltmechanismus 1112 auf, die dafür ausgelegt sind, das Zu- und Abschalten des PTO 1104 zuzulassen. Der erste PTO-Schaltmechanismus 110 und der zweite PTO-Schaltmechanismus 1111 sind am PTO 1104 angeordnet, während der dritte PTO-Schaltmechanismus 1112 nicht am PTO 1104 angeordnet ist.
  • Das hydraulische System 1105, das in 11 dargestellt ist, weist ferner einen Tank 1114 auf, der ein Hydraulikfluid enthält, das im hydraulischen System 1105 verwendet wird. Der Tank steht mit einem Hydraulikmotor 1116, mit Hydraulikventilen 1117 und mit Hydraulikzylindern 1118 des hydraulischen Systems 1105 in Fluidverbindung, um das nötige Fluid zu liefern, um den Hydraulikmotor 1116, die Hydraulikzylinder 1118 und die Hydraulikventile 1117 zu betreiben.
  • 11 zeigt auch eine Steueranordnung 1120 des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs mit dem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1100. Die Steueranordnung 1120 weist einen ersten PTO-Forderungseingabeschalter 1122 auf. Der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1122 ist in einem Führerhaus eines Fahrzeugs angeordnet, das den hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit dem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1100 aufweist. Der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1122 kann ein an einer Getriebeschaltkonsole angebauter Membranschalter sein. Der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1122 erfordert, dass ein Fahrzeugführer sich im Führerhaus des Fahrzeugs befindet, um den PTO 1104 zu aktivieren. Ein zweiter PTO-Forderungseingabeschalter 1124 ist in Kommunikation mit einem RPM 1126 angeordnet. Der RPM 1126 ist über ein J1939-fähiges Kabel 1130 elektrisch mit einem ESC 1128 verbunden. Der ESC 1128 ist über ein J1939-Kabel 1134 elektrisch mit einem ECM 1132 verbunden. Ein Getriebesteuermodul 1136 und ein Hybridsteuermodul 1138 sind ebenfalls mit dem Kabel 1134 verbunden und daher auch elektrisch mit dem ECM 1132 und dem ESC 1128 verbunden. Der zweite PTO-Forderungseingabeschalter 1124 ist an einer TEM-Ausrüstung angebaut. Ein Beispiel für eine Anwendung des zweiten PTO-Forderungseingabeschalters 1124 ist ein Auftanken von Flugzeugen, wo PTO-Steuerungen häufig mit TEM-Tankausrüstung, die an einem LKW angebaut ist, verkabelt sind.
  • Es ist auch ein dritter PTO-Forderungseingabeschalter 1140 vorgesehen. Der dritte PTO-Forderungseingabeschalter 1140 ist ein drahtloser Forderungseingabeschalter, der mit einem Empfänger 1142 kommuniziert. Der Empfänger 1142 ist elektrisch mit dem RPM 1126 verbunden. Beispiele für Anwendungen, bei denen der dritte PTO-Forderungseingabeschalter 1140 verwendet werden würde, sind unter anderem Hilfs-Einsätze, Bergungsarbeiten und Arbeiten mit gefährlichen Stoffen oder andere Anwendungen, wo sich ein Fahrzeugführer aus Sicherheitsgründen von einem Fahrzeug fern halten muss.
  • Die Steueranordnung 1120 bietet somit zahlreiche Möglichkeiten, wie der PTO 1104 anhand mindestens eines der PTO-Forderungseingabeschalter 1122, 1124, 1140 aktiviert und deaktiviert werden kann. Es ist vorgesehen, dass die Steueranordnung so programmiert werden kann, dass nur bestimmte von den PTO-Forderungseingabeschaltern 1122, 1124, 1140 den PTO 1104 steuern. Beispielsweise ist vorgesehen, dass in einigen Ausführungsformen nur der im Führerhaus eingebaute PTO-Forderungseingabeschalter 1122 aktiv ist, um den PTO 1104 zu steuern, während in anderen Ausführungsformen mehrere PTO-Forderungseingabeschalter, beispielsweise der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1122 und der dritte PTO-Forderungseingabeschalter 1140 beide aktiv sind, um den PTO 1104 zu steuern. Es ist auch vorgesehen, dass die Steueranordnung 1120 umprogrammiert werden kann, beispielsweise so, dass verschiedene PTO-Forderungseingabeschalter 1122, 1124, 1140 den PTO 1104 steuern dürfen. Beispielsweise kann die Steueranordnung 1120 so programmiert werden, dass nur der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1122 aktiv ist, nur der zweite PTO-Forderungseingabeschalter 1124 aktiv ist oder nur der dritte PTO-Forderungseingabeschalter 1140 aktiv ist, während die anderen PTO-Forderungseingabeschalter inaktiv sind. Alternativ dazu kann die Steueranordnung 1120 so programmiert werden, dass der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1122 eine primäre Aktivierungssteuerung des PTO 1104 darstellt, während mindestens einer der zweiten und dritten PTO-Forderungseingabeschalter 1124, 1140 als sekundäre Aktivierungssteuerung des PTO 1104 dient. Ebenso kann die Steueranordnung 1120 so programmiert werden, dass mindestens einer von den zweiten und dritten PTO-Forderungseingabeschaltern 1124, 1140 als primäre Aktivierungssteuerung des PT 1104 dient, während der erste PTO-Forderungseingabeschalter als sekundäre Aktivierungssteuerung des PTO 1104 dient. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steueranordnung 1120 so programmiert werden, dass irgendeiner von den PTO-Forderungseingabeschaltern 1122, 1124 und 1140 die primäre Aktivierungssteuerung des PTO 1104 darstellen kann, während die anderen von den PTO-Forderungseingabeschaltern 1122, 1124 und 1140 als sekundäre Aktivierungssteuerungen des PTO 1104 dienen.
  • Somit kann der PTO 1104 des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs eines PTO-angetriebenen hydraulischen Systems 1100 von mehr als einem Ort aus zugeschaltet, abgeschaltet oder erneut zugeschaltet werden. Ein solcher Betrieb ist nützlich, wenn ein Fahrzeugführer sich um das Fahrzeug bewegen können muss, um ein PTO-angetriebenes Zubehör zu betätigen. Beispielsweise könnte ein Fahrzeugführer den PTO 1104 an einem von den zweiten oder dritten PTO-Forderungseingabeschaltern 1122, 1140 aktivieren und dann den PTO 1104 am ersten PTO-Forderungseingabeschalter 1122 deaktivieren. Da die Steueranordnung 1120 umkonfiguriert werden kann, können die PTO-Forderungseingabeschalter 1122, 1124, 1140, die aktiv sind, auf Basis der aktuellen Verwendung des Fahrzeugs umprogrammiert werden.
  • Durch Integrieren des ECM 1132, des Getriebesteuermoduls 1136, des Hybridsteuermoduls 1138 und des ESC 1128 verbindet der Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs mit dem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1100 den Verbrennungsmotors 1102, den Elektromotor und Generator 1103 und die TEM-Ausrüstung, beispielsweise den Hydraulikmotors 1116. Somit kann der Betrieb des PTO 1104 bewirken, dass der Verbrennungsmotor 1102 und der Elektromotor-Generator 1103 so arbeiten, dass die Leistungsquelle für den PTO 1104 auf Basis der Last ausgewählt wird, die von den Hydraulikpumpen 1106, 1108 an das System angelegt wird.
  • 12 zeigt einen hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1200. Der hybrid-elektrische Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1200 weist einen Verbrennungsmotor 1202, einen Elektromotor-Generator 1203, einen PTO 1204, eine erste Hydraulikpumpe 1206 und eine zweite PTO-angetriebene Komponente 1208 auf, bei der es sich um eine weitere Hydraulikpumpe handeln kann. Der PTO 1204 ist dafür ausgelegt, Leistung von entweder dem Verbrennungsmotor 1202 oder dem Elektromotor-Generator 1203 oder von sowohl dem Verbrennungsmotor 1202 als auch vom Elektromotor-Generator 1203 zu erhalten. Der PTO 1204 treibt die erste Hydraulikpumpe 1206, die zweite PTO-angetriebene Komponente 1208 an.
  • Es ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor 1202 in der Regel verwendet wird, um den PTO 1204 anzutreiben, um die erste Hydraulikpumpe 1206 mit Leistung zu versorgen, wenn der Hydraulikbedarf hoch ist, während der Elektromotor-Generator 1203 in der Regel verwendet wird, um den PTO 1204 mit Leistung zu versorgen, um die erste Hydraulikpumpe 1206 anzutreiben, wenn der Hydraulikbedarf niedrig ist, während der Verbrennungsmotor 1202 und/oder der Elektromotor-Generator 1203 verwendet wird/werden, um die zweite PTO-angetriebene Komponente 1208 mit Leistung zu versorgen.
  • Der PTO 1204 weist einen ersten PTO-Schaltmechanismus 1210, einen zweiten PTO-Schaltmechanismus 1211 auf, die dafür ausgelegt sind, das Zu- und Abschalten des PTO 1204 und von PTO-angetriebenen Komponenten 1206, 1208 zu ermöglichen.
  • 12 zeigt auch eine Steueranordnung 1220 des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs im PTO-angetriebenen hydraulischen System 1200. Die Steueranordnung 1220 überwacht den Betrieb des Verbrennungsmotors 1202 und des Elektromotors und Generators 1203 ebenso wie den PTO 1204 und die PTO-angesteuerten Komponenten 1206, 1208. Der erste PTO-Schaltmechanismus liefert ein erstes Rückkopplungssignal 1222 an den RPM 1224. Der RPM 1224 ist über ein J1939-fähiges Kabel 1228 elektrisch mit in elektrischer Kommunikation mit einem ESC 1226 verbunden. Der ESC 1226 ist über ein J1939-Kabel 1232 elektrisch mit einem ECM 1230 verbunden. Ein Getriebesteuermodul 1234 und ein Hybridsteuermodul 1236 sind ebenfalls mit dem Kabel 1232 verbunden und sind daher auch elektrisch mit dem ECM 1230 und dem ESC 1226 verbunden. Der zweite PTO-Schaltmechanismus 1211 liefert ein zweites Rückkopplungssignal 1238 direkt zum ESC 1226.
  • Das erste Rückkopplungssignal 1222 und das zweite Rückkopplungssignal 1238 ermöglichen es der Steueranordnung 1220, die Zeit, über die die PTO-angetriebenen Komponenten 1206, 1208 aktiv sind, zu überwachen. Jedes Mal, wenn eine der PTO-angetriebenen Komponenten 1206, 1208 verwendet wird, vermerkt daher die Steueranordnung 1220, welche von den PTO-angetriebenen Komponenten 1206, 1208 aktiv ist, und wie lange die PTO-angetriebene Komponente 1206, 1208 aktiv ist.
  • Alternativ dazu können Luftmagnetspulen 1240a, 1240b Ausgangssignale 1242a, 1242b erzeugen, die elektrisch mit dem ESC 1226 kommunizieren. Die Luftmagnetspulen 1240a, 1240b können von Systemen verwendet werden, die pneumatischen Druck verwenden, um die PTO-Schaltmechanismen 1210, 1211 zu aktivieren und zu deaktivieren.
  • Der ESC 1226 überwacht außerdem den Ausgang des ECM 1230 und des Hybridsteuermoduls 1236, um die Höhe des Drehmoments zu bestimmen, das vom Verbrennungsmotor 1202 und/oder vom Elektromotor-Generator 1203 ausgegeben wird, die verwendet werden, um den PTO 1204 mit Leistung zu versorgen. Somit kann der ESC 1226 nachverfolgen, welcher Prozentanteil eines Drehmoments, das vom PTO 1204 verwendet wird, vom Verbrennungsmotor 1202 kommt, und welcher Prozentanteil des Drehmoments vom Elektromotor-Generator 1203 kommt. Durch Überwachen des Prozentanteils des Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor 1202 kommt, und des Prozentanteils des Drehmoments, das vom Elektromotor-Generator 1203 kommt, kann die Steueranordnung 1220 die gesamte Nutzung durch den PTO 1204 nachverfolgen, nicht nur die vom Verbrennungsmotor.
  • Eine Anzeige 1244 kann die Informationen, die vom ESC 1226 in Bezug auf die Zeit, über die der PTO 1204 aktiv ist, ebenso wie über den Prozentanteil des Drehmoments, das dem PTO 1204 vom Verbrennungsmotor 1202 geliefert wird, und den Prozentanteil des Drehmoments, das dem PTO 1204 vom Elektromotor-Generator 1203 geliefert wird, gewonnen werden, optisch darstellen. Außerdem kann dieser ESC 1226 die Informationen in Bezug auf die Zeit, über die der PTO 1204 aktiv ist, ebenso wie den Prozentanteil des Drehmoments, das dem PTO 1204 vom Verbrennungsmotor 1204 geliefert wird, und den Prozentanteil des Drehmoments, der dem PTO 1204 vom Elektromotor-Generator 1203 geliefert wird, über einen Sender 1246 liefern, so dass eine fernbetätigte Nachverfolgung des Betriebs des PTO 1204 durchgeführt werden kann.
  • In 13 ist ein hybrid-elektrischer Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1300 dargestellt. Der hybrid-elektrische Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1300 weist einen Verbrennungsmotor 1302, einen Elektromotor-Generator 1303, einen PTO 1304 und eine erste Hydraulikpumpe 1306 und eine zweite Hydraulikpumpe 1308 auf. Der PTO 1304 ist dafür ausgelegt, Leistung entweder vom Verbrennungsmotor 1302 oder vom Elektromotor-Generator 1303 zu erhalten. Der PTO 1304 treibt die erste Hydraulikpumpe 1306 und die zweite Hydraulikpumpe 1308 an.
  • Wie in 13 dargestellt, ist die erste Hydraulikpumpe 1306 eine hydraulische Pumpe mit konstantem Förderstrom, beispielsweise eine Flügelpumpe, während die zweite Hydraulikpumpe eine hydraulische Pumpe mit variablem Förderstrom ist, beispielsweise eine Kolbenpumpe.
  • Es ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor 1302 in der Regel verwendet wird, um den PTO 1304 anzutreiben, um die erste Hydraulikpumpe 1306 mit Leistung zu versorgen, während der Elektromotor-Generator 1303 in der Regel verwendet wird, um den PTO 1304 mit Leistung zu versorgen, um die zweite Hydraulikpumpe 1308 anzutreiben. Die Verwendung der ersten Hydraulikpumpe 1306 oder der zweiten Hydraulikpumpe 1308 hängt häufig von der Größe der Last ab, die an ein hydraulisches System 1305 angelegt wird. Eine große hydraulische Last wird die erste Hydraulikpumpe 1306 verwenden, die vom Verbrennungsmotor 1302 angetrieben wird, während eine kleine hydraulische Last die zweite Hydraulikpumpe 1308 verwenden wird, die vom Elektromotor-Generator 1303 angetrieben wird.
  • Das hydraulische System 1305, das in 13 dargestellt ist, weist ferner einen Tank 1314 auf, der ein Hydraulikfluid enthält, das im hydraulischen System 1305 verwendet wird. Der Tank steht mit einem Hydraulikmotor 1316, mit Hydraulikventilen 1317 und mit Hydraulikzylindern 1318 des hydraulischen Systems 1305 in Fluidverbindung, um das nötige Fluid zu liefern, um den Hydraulikmotor 1316, die Hydraulikzylinder 1318 und die Hydraulikventile 1317 zu betreiben.
  • 13 zeigt auch eine Steueranordnung 1320 des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs im PTO-angetriebenen hydraulischen System 1300. Die Steueranordnung 1320 weist einen ersten PTO-Forderungseingabeschalter 1322 auf. Der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1322 ist in einem Führerhaus eines Fahrzeugs angeordnet, das den hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit dem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1300 aufweist. Der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1322 kann ein an einer Getriebeschaltkonsole angebauter Membranschalter sein. Der erste PTO-Forderungseingabeschalter 1322 erfordert, dass ein Fahrzeugführer sich im Führerhaus des Fahrzeugs befindet, um den PTO 1304 zu aktivieren. Ein zweiter PTO-Forderungseingabeschalter 1324 ist in Kommunikation mit einem RPM 1326 angeordnet. Der RPM 1326 ist über ein J1939-fähiges Kabel 1330 elektrisch mit einem ESC 1328 verbunden. Der ESC 1328 ist über ein J1939-Kabel 1334 elektrisch mit einem ECM 1332 verbunden. Ein Getriebesteuermodul 1336 und ein Hybridsteuermodul 1338 sind ebenfalls mit dem Kabel 1334 verbunden und daher auch elektrisch mit dem ECM 1332 und dem ESC 1328 verbunden. Der zweite PTO-Forderungseingabeschalter 1324 ist an einer TEM-Ausrüstung angebaut.
  • Es ist auch ein dritter PTO-Forderungseingabeschalter 1340 vorgesehen. Der dritte PTO-Forderungseingabeschalter 1340 ist ein drahtloser Forderungseingabeschalter, der mit einem Empfänger 1342 kommuniziert. Der Empfänger 1342 ist elektrisch mit dem RPM 1326 verbunden.
  • Es kann auch ein vierter PTO-Forderungseingabeschalter 1325 vorgesehen sein, der im Allgemeinen identisch ist mit dem zweiten PTO-Forderungseingabeschalter 1324.
  • Die Steueranordnung 1320 bietet somit zahlreiche Möglichkeiten, wie der PTO 1304 anhand mindestens eines der PTO-Forderungseingabeschalter 1322, 1324, 1325, 1340 aktiviert und deaktiviert werden kann.
  • Da die zweiten, dritten und vierten PTO-Forderungseingabeschalter 1324, 1340, 1325 außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sind, das den hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1300 aufweist, muss ein Fahrzeugführer darüber benachrichtigt werden, dass die Steueranordnung 1320 die Anforderung vom PTO-Forderungseingabeschalter 1324, 1340, 1325 erfasst hat. Ein Moduswählschalter 1340, der innerhalb eines Führerhauses des Fahrzeugs angeordnet ist, erlaubt die Verwendung mindestens eines von einem optischen PTO-Betriebsindikator 1342 und einem akustischen PTO-Betriebsindikator 1344, um eine Änderung des Betriebs des PTO 1304 anzuzeigen, beispielsweise dass der PTO 1304 aktiviert wird oder dass der PTO 1304 deaktiviert wird. Der optische PTO-Indikator 1342 und der akustische PTO-Indikator 1344 sind elektrisch mit dem RPM 1326 verbunden. Beispielsweise ist vorgesehen, dass ein Licht als optischer PTO-Indikator 1342 verwendet werden kann, während ein Lautsprecher als akustischer PTO-Betriebsanzeiger 1344 verwendet werden kann. Ein Fahrzeugführer kann den geeigneten aus den optischen und akustischen PTO-Betriebsindikatoren 1342, 1344 auswählen, je nach der Umgebung, in der das Fahrzeug arbeitet, das den hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1300 aufweist. Wenn die Umgebung des Fahrzeugs beispielsweise laut ist, wäre ein optischer PTO-Indikator 1342 am besten geeignet, während ein akustischer PTO-Indikator ausgewählt werden kann, wenn die Einsatzumgebung des Fahrzeugs hell ist.
  • Es ist vorgesehen, dass der optische PTO-Betriebsindikator 1342 eine andere Anzeige ausgibt, wenn der PTO 1304 aktiviert ist, beispielsweise ein Dauerlicht, als wenn der PTO 1304 deaktiviert ist, beispielsweise ein blinkendes Licht. Ebenso ist vorgesehen, dass der akustische PTO-Betriebsindikator 1344 eine andere Anzeige ausgibt, wenn der PTO 1304 aktiviert ist, beispielsweise einen Dauerton über eine gewisse Zeit, als wenn der PTO 1304 deaktiviert ist, beispielsweise einen unterbrochenen Ton.
  • Es ist ferner vorgesehen, dass sowohl der optische PTO-Indikator 1342 als auch der akustische PTO-Indikator 1344 gleichzeitig verwendet werden können, um eine Anzeige des Zustands des PTO 1304 zu liefern.
  • 14 zeigt einen hybrid-elektrischen Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1400. Der hybrid-elektrische Antriebsstrang mit einem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1400 weist einen Verbrennungsmotor 1402, einen Elektromotor-Generator 1403, einen PTO 1404 und eine erste Hydraulikpumpe 1406 und eine zweite Hydraulikpumpe 1408 auf. Der PTO 1404 ist dafür ausgelegt, Leistung entweder vom Verbrennungsmotor 1402 oder vom Elektromotor-Generator 1403 zu erhalten. Der PTO 1404 treibt die erste Hydraulikpumpe 1406 und die zweite Hydraulikpumpe 1408 an.
  • Das hydraulische System 1405, das in 14 dargestellt ist, weist ferner einen Tank 1414 auf, der ein Hydraulikfluid enthält, das im hydraulischen System 1405 verwendet wird. Der Tank steht mit einem Hydraulikmotor 1416, mit Hydraulikventilen 1417 und mit Hydraulikzylindern 1418 des hydraulischen Systems 1405 in Fluidverbindung, um das nötige Fluid zu liefern, um den Hydraulikmotor 1416, die Hydraulikzylinder 1418 und die Hydraulikventile 1417 zu betreiben.
  • 14 zeigt auch eine Steueranordnung 1420 des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs mit dem PTO-angetriebenen hydraulischen System 1400. Die Steueranordnung 1420 weist einen drahtlosen PTO-Forderungseingabeschalter 1422 auf, der mit einem Empfänger 1424 kommuniziert. Der PTO-Forderungseingabeschalter 1424 ist in Kommunikation mit einem RPM 1426 angeordnet. Der RPM 1426 ist über ein J1939-fähiges Kabel 1430 elektrisch mit einem ESC 1428 verbunden. Der ESC 1428 ist über ein J1939-Kabel 1434 elektrisch mit einem ECM 1432 verbunden. Ein Getriebesteuermodul 1436 und ein Hybridsteuermodul 1438 sind ebenfalls mit dem Kabel 1434 verbunden und daher auch elektrisch mit dem ECM 1432 und dem ESC 1428 verbunden.
  • Der drahtlose PTO-Forderungseingabeschalter 1422 weist außerdem einen PTO-Zuschaltschalter 1440, einen Verbrennungsmotor-Steuerschalter 1442 und eine Geräte-Fernabschaltung 1444 auf. Um den PTO-Zuschaltschalter 1440, den Verbrennungsmotor-Steuerschalter 1442 und die Geräte-Fernabschaltung 1444 verwenden zu können, sendet der drahtlose PTO-Forderungseingabeschalter 1422 ein Signal an den Empfänger 1424. Der RPM 1426 stellt die Ausgaben des RPM 1426 an den Empfänger 1424 vorübergehend ab, so dass der Empfänger 1424 seinen unveränderlichen Ausgabezustand aufgibt, wodurch eine Änderung des Signals vom Empfänger 1424 an den RPM 1426 möglich ist, beispielsweise ein Signal, um den PTO 1404 vom PTO-Zuschaltschalter 1440 abzuschalten. Die Steueranordnung 1420 gewährleistet, dass jede der notwendigen Sperren, beispielsweise, dass eine Parkbremse eingelegt ist und ein Zündschlüssel eine vorgegebene Position einnimmt, erfüllt ist, bevor zugelassen wird, dass die Ausgabe des RPM 1426 an den Empfänger 1424 abgeschaltet wird. Wenn der PTO 1404 unter einer Sperrbedingung abgeschaltet wurde, die nicht mehr besteht, ist daher der PTO-Forderungseingabeschalter 1422 nicht in der Lage, den PTO 1404 erneut zu aktivieren, da angenommen wird, dass die Sperrbedingung immer noch nicht erfüllt ist.
  • Es ist vorgesehen, dass die Ausgabe vom RPM 1426 an den Empfänger 1424 für eine Zeit von etwa 100 ms abgeschaltet wird. Eine solche Zeitdauer ist so kurz, dass der Fahrzeugführer in dieser Zeit wahrscheinlich keine andere Steueranforderung eingibt, und ist außerdem so kurz, dass der Fahrzeugführer wahrscheinlich keine Betriebsverzögerung des PTO 1404 bemerkt. Somit kann der Fahrzeugführer den PTO-Forderungseingabeschalter 1422 verwenden, um den Betriebszustand des PTO 1404, des Verbrennungsmotors 1402 oder von fernbetätigten Geräten, wie einem Hydraulikmotor 1416, zu verändern, ohne in das Führerhaus steigen zu müssen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 09/63468 [0001]
    • US 09/63470 [0001]
    • US 09/63561 [0001]
    • US 6272402 [0006, 0049]
    • US 7281595 [0037]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • SAE-fähiger J1939 [0040]
    • SAE J1708 Standard [0040]
    • SAE J1939 Standard [0040]
    • SAE J1939-Protokoll [0051]
    • SAE J1708-Protokoll [0051]
    • 29. September 2008, mit der Bezeichnung „Hybrid Electric Vehicle Traction Motor Driven Power take off Control System” [0056]
    • SAE J1708-Standard [0057]

Claims (20)

  1. Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, aufweisend: ein Controller Area Network; einen Body-Computer, der mit dem Controller Area Network verbunden ist, um eine Mehrzahl von Chassis-Eingangssignalen zu empfangen, wobei das Controller Area Network außerdem ein elektronisches Steuermodul, ein Getriebe-Steuermodul und ein Hybridsteuermodul aufweist, wobei das elektronische Steuermodul elektrisch mit dem Getriebesteuermodul und dem Hybridsteuermodul verbunden ist; ein auf einer Datenübertragungsverbindung basierendes Fernbetätigungs-Leistungsmodul, das am Fahrzeug installiert ist, um Body-Bedarfssignale zu erzeugen, um einen Betrieb des hybrid-elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs für einen Nebenabtriebsbetrieb zu initiieren; und eine Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern, wobei die PTO-Forderungseingabeschalter elektrisch mit dem Controller Area Network verbunden sind, wobei der Body-Computer programmierbar ist, um ein Signal von mindestens einem der PTO-Forderungseingabeschalter aufzunehmen, um einen Betriebszustand des Nebenabtriebsbetriebs zu ändern.
  2. Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, nach Anspruch 1, wobei der hybrid-elektrische Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor und ein Elektromotor-Generator-System aufweist, und wobei mindestens einer vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor-Generator-System ein Drehmoment für den Nebenabtriebsbetrieb liefert.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeug ein paralleler hybrid-elektrischer Antriebsstrang ist, der den Verbrennungsmotor aufweist, der mit dem Elektromotor-Generator-System verbunden ist, um einen Betrieb des Elektromotor-Generator-Systems gleichzeitig mit einem Betrieb des Nebenabtriebsbetriebs direkt vom Verbrennungsmotor zuzulassen.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei mindestens einer von den PTO-Forderungseingabeschaltern ein Fernbetätigungs-PTO-Forderungseingabeschalter ist.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Body-Computer programmierbar ist, um mindestens einen der PTO-Forderungseingabeschalter als aktiven PTO-Forderungseingabeschalter auszuwählen.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Body-Computer programmierbar ist, um mindestens einen von den PTO-Forderungseingabeschaltern als einen primären PTO-Forderungseingabeschalter und mindestens einen anderen von den PTO-Forderungseingabeschaltern als sekundären PTO-Forderungseingabeschalter auszuwählen.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei der sekundäre PTO-Forderungseingabeschalter nur dazu dient, den Nebenabtriebsbetrieb zu unterbrechen.
  8. Steuersystem für ein Fahrzeug, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, aufweisend: ein Controller Area Network mit einem elektronischen Steuermodul, einem Body-Computer und einem Fernbetätigungs-Leistungsmodul; und eine Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern, die elektrisch mit dem Controller Area Network verbunden sind, wobei der Body-Computer programmierbar ist, um ein Signal von mindestens einem der PTO-Forderungseingabeschalter zu empfangen, um einen Betriebszustand eines Nebenabtriebsbetriebs zu ändern.
  9. Steuersystem nach Anspruch 8, wobei mindestens einer von der Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern ein Fernbetätigungs-PTO-Forderungseingabeschalter ist, der einen Empfänger aufweist, der elektrisch mit dem Fernbetätigungs-Leistungsmodul verbunden ist.
  10. Steuersystem nach Anspruch 8, wobei mindestens einer von der Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern als primärer PTO-Forderungseingabeschalter programmiert ist, und mindestens ein anderer von der Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern als sekundärer PTO-Forderungseingabeschalter programmiert ist.
  11. Steuersystem nach Anspruch 10, wobei der primäre PTO-Forderungseingabeschalter dazu dient, den Nebenabtriebsbetrieb zuzuschalten und den Nebenabtriebsbetrieb zu unterbrechen.
  12. Steuersystem nach Anspruch 11, wobei der sekundäre PTO-Forderungseingabeschalter dazu dient, den Nebenabtriebsbetrieb zu unterbrechen.
  13. Steuersystem nach Anspruch 10, wobei mindestens zwei von der Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern primäre PTO-Forderungseingabeschalter sind.
  14. Verfahren zum Zuschalten eines Nebenabtriebs eines Fahrzeugs, das für einen Nebenabtriebsbetrieb mittels einer direkten Aufbringung von Leistung von einem hybrid-elektrischen Antriebsstrang ausgestattet ist, wobei das Verfahren umfasst: Programmieren eines Controller Area Network, damit es ein PTO-Anforderungssignal von mindestens einem von einer Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern aufnimmt; Bestimmen, ob ein PTO-Anforderungssignal von dem mindestens einen von der Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern ein aktiver PTO-Forderungseingabeschalter ist; und Modifizieren eines Aktivierungszustands eines Nebenabtriebs, wenn das PTO-Anforderungssignal von einem aktiven PTO-Forderungseingabeschalter kommt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei mindestens einer von den PTO-Forderungseingabeschaltern ein Fernbetätigungs-PTO-Forderungseingabeschalter ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei mindestens einer von den PTO-Forderungseingabeschaltern ein an einer Konsole angebauter PTO-Forderungseingabeschalter ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei mindestens zwei von der Mehrzahl von PTO-Forderungseingabeschaltern aktive PTO-Forderungseingabeschalter sind.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei mindestens einer von den aktiven PTO-Forderungseingabeschaltern ein primärer PTO-Forderungseingabeschalter ist und mindestens einer von den anderen von den aktiven PTO-Schaltern ein sekundärer PTO-Forderungseingabeschalter ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der mindestens eine von den anderen von den sekundären PTO-Forderungseingabeschaltern dazu dient, den Nebenabtrieb abzuschalten.
  20. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die PTO-Forderungseingabeschalter über ein Fernbetätigungs-Leistungsmodul mit dem Controller Area Network kommunizieren.
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