DE112018001111T5

DE112018001111T5 - System und verfahren zur motorsteuerung

Info

Publication number: DE112018001111T5
Application number: DE112018001111.9T
Authority: DE
Inventors: Henry Todd Young
Original assignee: GE Global Sourcing LLC
Current assignee: Transportation IP Holdings LLC
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2019-11-21
Also published as: EA201991945A1; CL2019002750A1; AU2018248345A1; JP2020515755A; WO2018187711A1; EA038827B1; AU2018248345B2

Abstract

Ein Verfahren umfasst das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahl-Schwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null ist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen des vorliegend offenbarten Gegenstands betreffen die Drehzahlregelung eines Motors in einem Fahrzeug.
ERLÄUTERUNG DER TECHNIK
Zumindest manche Fahrzeugbesitzer erwarten von ihrem Fahrzeug eine hohe Leistung. Eine hohe Leistung kann die Produktivität des Fahrzeugs maximieren. Abhängig von Fahrzeugtyp und Endnutzung kann die Produktivität in Form von erhöhter Geschwindigkeit, größerem Transport oder größerer Antriebskraft, kürzerer Zeit bis zum Erreichen voller Leistung, und dergleichen vorliegen. Manche dieselelektrischen Antriebssysteme wurden darauf abgestimmt, die volle Leistung aus dem Motor zu ziehen. Manchmal kann es zu einem Kompromiss zwischen Leistungsabgabe und Kraftstoffeffizienz kommen. Es kann wünschenswert sein, ein Fahrzeugsteuerungssystem zu haben, dass sich von den derzeit Erhältlichen unterscheidet.
KURZBESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einem zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate einer (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt.
Bei einer Ausführungsform weist ein Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang, einen Motor und einen Controller auf. Die Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entkoppelt. Der Controller regelt eine Drehzahl des Motors und betreibt den Motor ferner in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi; der Controller ist eingerichtet, als Reaktion auf eine bestimmte Menge an Eingabetriggern zwischen den Betriebsmodi umzuschalten. Der Betriebsmodus weist einen Leistungsmodus bzw. Performance-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer ersten, höheren UpM hält, und einen Kraftstoffspar-Betriebsmodus auf, der die Motordrehzahl auf einer zweiten, niedrigeren UpM hält als im Performance-Betriebsmodus. Die Eingabetrigger basieren zumindest teilweise auf einem oder mehreren der Folgenden: Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt; räumliche Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs; einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist; einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs; einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt; einer Drosselklappen- bzw. Gaspedaleinstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Drosselklappen- bzw. Gaspedaleinstellung für den Motor liegt; einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder eine Nutzlast des Fahrzeugs bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs liegt.
Bei einer Ausführungsform weist ein System einen Motor und einen Controller auf, die eingerichtet sind, die Drehzahl des Motors zu steuern. Der Controller betreibt den Motor ferner in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi, die einen ersten Modus, der mit einer ersten Motordrehzahl in Beziehung steht, und einen zweiten Modus umfassen, der die Motordrehzahl auf einer zweiten Motordrehzahl hält, die niedriger ist als die erste Motordrehzahl. Der Controller schaltet außerdem zwischen den Betriebsmodi als Reaktion auf das Verstreichen eines bestimmten Zeitraums um, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt.
Der Controller kann den Betriebsmodus basierend auf einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs, einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist; einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs; einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt; einer Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Drosselklappen- bzw. Gaspedaleinstellungen für den Motor liegt; einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt, umschalten.
Figurenliste
Die Erfindung wird bei der Durchsicht der nachfolgenden Beschreibung von nichtbeschränkenden Beispielen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden, in denen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugkonvois zeigt;
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs des Fahrzeugkonvois aus 1 zeigt;
3 ein Ablaufdiagramm zeigt, das ein beispielhaftes Verfahren für den Betrieb des Fahrzeugs aus 2 zeigt;
4 ein beispielhaftes Steuerdiagramm ist;
5 ein Schaubild ist, das beispielhafte Motorparameter während des Betriebs des Fahrzeugs aus 3 zeigt;
Die 6, 7, und 8 Ablaufdiagramme sind, die zusätzliche beispielhafte Verfahren für den Betrieb des Fahrzeugs aus 2 zeigen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen des vorliegend offenbarten Gegenstands betreffen das Optimieren von Betriebspunkten des Motors sowie der Leistung für einen Vollgasbefehl. Im Gegensatz zur einem herkömmlichen Betriebsmodus, bei dem ein Fahrzeug auf voller Motordrehzahl laufen kann (beispielsweise 1900 UpM) und Volllast, wenn eine Bediener 100 % Vollgas steuert, können vorliegend offenbarte Ausführungsformen einen ersten Betriebsmodus aufweisen, bei dem die Motordrehzahl zunächst auf eine erste, höhere Drehzahl eingestellt ist, und dann zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs der erste Modus auf einen zweiten Betriebsmodus mit einer zweiten niedrigeren Drehzahl umgeschaltet wird, ohne dass der Bediener eine Verringerung des Gaspedal- bzw. Drosselklappen-Grads vorgibt.
Der hierbei beschriebene Ansatz kann in den verschiedensten Motortypen und in verschiedensten Motor-getriebenen Systemen, die bezüglich anwendungsspezifischer Kriterien ausgewählt werden, zum Einsatz kommen. Während viele der bereitgestellten Beispiele bewegbar oder semi- bzw. halbbewegbar sind, können manche dieser Systeme stationär sein. Bewegbare Plattformen umfassen selbstgetriebene Fahrzeuge, wohingegen halbbewegbare Plattformen zwischen Betriebsspannen verschoben werden können, beispielsweise auf Tiefladeraufliegern montiert sein können. Geeignete Fahrzeuge können solche umfassen, deren Motoren mechanisch vom Vortriebssystem entkoppelt sind, (beispielsweise Fahrzeuge, denen mechanische Übersetzung zur Fortbewegung fehlt, sondern stattdessen Motoren aufweisen, die eine Lichtmaschine zur Erzeugung von elektrischer Energie für den Betrieb von elektrischen Traktionsmotoren antrieben). Solche Fahrzeuge können Schienenfahrzeuge, Bergbaufahrzeuge, landwirtschaftliche Fahrzeuge, Seefahrzeuge, Flugzeuge, Personenkraftwagen, Drohnen und Robotikausrüstung sowie Offroad-Fahrzeuge (OHVs) aufweisen. Zur verbesserten Darstellung kann ein Lastfahrzeug (beispielsweise ein Bergbaufahrzeug, ein dieselelektrischer Truck etc.) als beispielhafte mobile Plattform verwendet werden, um ein System zu stützen, das eine Ausführungsform der Erfindung zum Einsatz bringt.
Während des Betriebs des Motors verringert ein Motorcontroller automatisch eine Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate einer (i) Motorleistung und/oder (ii) einer Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt.
Bei einer Ausführungsform ist der erste Drehzahlwert eine Drehzahl, bei der der Motor ein bestimmtes Leistungsniveau oder ein bestimmtes Drehmomentniveau in einem bestimmten Bereich von Leistung oder Drehmoment während eines BeschleunigungsÜbergangsereignisses bereitstellt.
Der Controller kann die Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate runterfahren, bis der zweite Drehzahlwert erreicht ist, und der zweite Drehzahlwert ist eine Motordrehzahl, bei der eine höhere Kraftstoffeffizienz vorliegt als beim ersten Drehzahlwert. Es wird angemerkt, dass Motoren optimierte Betriebspunkte haben und ihre Leistung und Effizienz nicht linear zur Motordrehzahl sind. Somit kann es sein, dass ein Motor bei voller Leistungsabgabe keine optimale Kraftstoffeffizienz hat. Sobald ein stabiler Zustand erreicht wurde und für eine vorgegebene Zeit aufrechterhalten wurde, kann der Controller anordnen, dass die Motordrehzahl auf ein zweites kraftstoffoptimiertes UpM-Level verringert wird. Das zweite UpM-Level kann ein kraftstoffoptimierter Betriebspunkt sein, der nahe an dem erforderlichen Leistungsbedarf oder Drosselklappen-Grad liegt.
Bei einer Ausführungsform, wenn der Controller eine Aufforderung zur Erhöhung der Motorleistung und/oder des Motordrehmoments und/oder der Motordrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Bediener oder Controller des Fahrzeugs erhält, reagiert er, indem er das Hochfahren der Motordrehzahl von einem niedrigeren Motordrehzahlanfangswert auf den ersten Motordrehzahlwert bewirkt. Sobald der erste Motordrehzahlwert erreicht ist, wird dem Controller durch einen Zeitnehmer oder einem Sensor angezeigt, dass ein Betrieb in stabilem Zustand begonnen hat. Nach einem vorgegebenen Zeitraum des stabilen Zustands bewirkt der Controller ein Umschalten zu einem zweiten Betriebszustand, der eine ähnliche, aber niedrige Leistung, jedoch eine bessere Kraftstoffeinsparung hat. In einer anderen Ausführungsform werden anstelle der Kraftstoffeffizienz andere gewünschte Eigenschaften verwendet, wie etwa Motorverschleiß, Geräuschpegel, Emissionsausstoß und dergleichen.
Der Controller kann die Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate hochfahren, bis ein erster Drehzahlwert erreicht wurde, und das Hochfahren kann auf oder nahe (beispielsweise in einer Ausführungsform bei oder innerhalb von 10 % und in einer anderen Ausführungsform bei oder nahe 5 %) einer maximal verfügbaren Rate zum Hochfahren der Motordrehzahl liegen. Auf ähnliche Weise kann der Controller die Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert herunterfahren. Wie vorliegend angemerkt kann es sich bei dem zweiten Drehzahlwert um eine Motordrehzahl handeln, der eine höhere Kraftstoffeffizienz hat als der Motor bei Betrieb auf dem ersten Drehzahlwert.
Der Controller kann eine gemessene, geschätzte oder errechnete Geschwindigkeit des Fahrzeugs empfangen und/oder verwenden, um eine Rücklaufgeschwindigkeit der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert und/oder die Länge des bestimmten Zeitraums zu bestimmen, bei dem die Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null ist, bevor das Runterfahren der Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert veranlasst wird. Das bedeutet, dass der Betrieb des Fahrzeugs bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Controller veranlassen kann, die Änderungsrate der Motordrehzahl auf unterschiedliche Weise anzusteuern. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann der Controller die Motorrate langsamer hoch- und runterfahren als wenn das Fahrzeug bei höheren Geschwindigkeiten betrieben wird. Beispielsweise kann es sein, dass die Änderungsrate schneller auf hohen Drehzahlen sein muss, um eine verringerte Reaktionszeit durch einen Bediener auszugleichen, wohingegen bei niedrigen Drehzahlen die geringere Hochfahrrate Kraftstoff einsparen kann und/oder Verschleiß am Motor oder an anderen Bauteilen verringern kann.
Eine Rücklaufgeschwindigkeit zum Mindern der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert und/oder die Länge des bestimmten Zeitraums, für den die Änderungsrate im Wesentlichen null beträgt, können von dem Controller zumindest teilweise auf Grundlage eines Zustands des Fahrzeugs in beladenem, teilbeladenem oder Leerzustand bestimmt werden. Beispielsweise können leichtere, unbeladene Fahrzeuge ein besseres Ansprechverhalten haben als schwerer beladene Fahrzeuge, und so kann es sein, dass die Anstiegsgeschwindigkeit schneller angepasst werden muss. Ebenfalls kann es sein, dass ein schwer beladenes Fahrzeug Bauteile beschädigen kann, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit zu schnell ist. Somit kann der Controller bei einer Ausführungsform bestimmen, ob das Fahrzeug eine Nutzlast trägt, um den bestimmten Zeitraum kürzer einzustellen als wenn das Fahrzeug nahezu leer ist. Der Begriff „Nutzlast“ bezieht sich entfernbare Güter oder Fahrgäste, und nicht auf das Fahrzeug/auf Fahrzeugteile, Kraftstoffe/Verbrauchsstoffe oder Fahrzeugbediener /Crew. In einer Ausführungsform bedeutet „nahezu leer“ 5 % oder weniger einer als maximal eingestuften Nutzlastkapazität des Fahrzeugs.
Bei einer Ausführungsform ist der Controller eingerichtet, zu bestimmen, dass das Fahrzeug eine Nutzlast trägt, als Reaktion worauf der Controller in einem ersten Modus arbeitet, bei dem der bestimmte Zeitraum eine erste Dauer hat. Der Controller ist ferner eingerichtet, um zu bestimmen, dass das Fahrzeug nahezu leer ist, als Reaktion worauf der Controller in einem zweiten Modus arbeitet, wo der bestimmte Zeitraum eine zweite Dauer hat, die länger ist als die erste Dauer (d.h. die Dauer des bestimmten Zeitraums, wenn das Fahrzeug eine Nutzlast trägt ist kürzer als die Dauer des bestimmten Zeitraums, wenn das Fahrzeug nahezu leer ist). In einer anderen Ausführungsform ist der Controller eingerichtet zu bestimmen, dass das Fahrzeug eine Nutzlast trägt, als Reaktion worauf der Controller in einem ersten Modus arbeitet, bei dem der bestimmte Zeitraum eine erste Dauer hat. Der Controller ist ferner eingerichtet, um zu bestimmen, dass das Fahrzeug leer ist (keine Nutzlast), als Reaktion worauf der Controller in einem zweiten Modus arbeitet, bei dem der bestimmte Zeitraum eine zweite Dauer hat, die länger ist als die zweite Dauer (also die Dauer, des bestimmten Zeitraums, wenn das Fahrzeug eine Nutzlast trägt, kürzer ist als die Dauer des bestimmten Zeitraums, wenn das Fahrzeug leer ist).
Bestimmungen von Fahrzeug-Nutzlastzuständen (Nutzlast vs. leer oder nahezu leer) können auf empfangenen Sensorsignalen basieren (beispielsweise Sensoren, die eine Last auf einer Ladefläche oder einem anderen Laderaum des Fahrzeugs sensieren), Fahrzeugbewegung oder Ansprechverhalten (beispielsweise wie schnell das Fahrzeug bei einem bestimmten Drosselklappengrad bezüglich bekannter Beschleunigungsraten beschleunigt, wenn das Fahrzeug leer ist), Signale, die eine Eingabe des Bedieners bezüglich der Nutzlast des Fahrzeugs angeben, Signale, die Daten/Informationen über die Nutzlast betreffen (beispielsweise ein bekanntes Gewicht der Nutzlast gemäß fahrzeugexternen Messungen, Ladelisteninformationen, Materialart- und Volumen), etc.
Bei einer weiteren Ausführungsform variiert der Grad, bis zu dem der bestimmte Zeitraum kürzer ist, wenn das Fahrzeug eine Nutzlast trägt (beispielsweise wenn das Fahrzeug leer oder nahezu leer ist) auf Grundlage der Höhe der Nutzlast. Beispielsweise hat der bestimmte Zeitraum als Reaktion darauf, wenn die Nutzlast verhältnismäßig hoch ist (beispielsweise mehr als 5 % maximale bewertete Nutzlast, aber nicht mehr als 25 % maximale bemessene Nutzlast) hat der bestimmte Zeitraum eine erste Dauer als Reaktion darauf, wenn die Nutzlast schwerer ist (beispielsweise mehr als 75 % bemessene maximale Nutzlast), hat der bestimmte Zeitraum eine dritte Dauer, wobei die erste Dauer kürzer ist als die Dauer des bestimmten Zeitraums, wenn das Fahrzeug leer ist, die zweite Dauer ist kürzer als die erste Dauer und die dritte Dauer ist kürzer als die zweite Dauer. Es können zusätzliche oder andere Demarkationen verwendet werden, und/oder die Dauer kann variieren, in einer umgekehrt linearen Weise, in Abhängigkeit der Menge der Nutzlast (beispielsweise eine minimale Dauer für eine maximale Nutzlast, und eine maximale Dauer für eine nicht vorhandene Nutzlast oder etwa Leergewicht).
Bei einer Ausführungsform basieren eine Hochfahrrate der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert und/oder die Länge des bestimmten Zeitraums, bei dem die Änderungsrate im Wesentlichen null beträgt, zumindest teilweise auf einer Steigung, an der sich das Fahrzeug zu dem Zeitpunkt befindet, bei dem die Motordrehzahl von ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert übergehen soll. So ist beispielsweise bei einer Ausführungsform ein Controller eingerichtet, eine Drehzahl eines Motors automatisch von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert zu mindern, als Reaktion auf sowohl darauf, dass: der erste Drehzahlwert sich auf oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts befindet; und eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null ist. Der Controller ist eingerichtet, eine Verringerung der Drehzahl des Motors vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert zu steuern, bei einer Rücklaufgeschwindigkeit, die zumindest teilweise auf der Steigung basiert, an der das Fahrzeug sich zu dem Zeitpunkt befindet, zu dem die Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert übergehen soll. Alternativ oder zusätzlich ist der Controller eingerichtet, eine Verringerung der Geschwindigkeit als Reaktion auf die Motorleistung und/oder die Motordrehzahl, die für den bestimmten Zeitraum nahezu null beträgt, zu veranlassen, wobei der Controller eingerichtet ist, der Länge des bestimmten Zeitraums zumindest teilweise die Steigung zugrunde zu legen, an der sich das Fahrzeug zu dem Zeitpunkt befindet, bei der die Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert übergehen soll.
Der Controller kann eingerichtet sein, eine Rücklaufgeschwindigkeit der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert zu bestimmen, und/oder die Länge des bestimmten Zeitraums zu bestimmen, zumindest teilweise auf Grundlage einer absoluten Drosselklappen-Bedingung, derart, dass die angeforderte Leistungsänderung größer sein muss als ein bestimmter Schwellenwert, um das Runterfahren zu veranlassen, oder zumindest teilweise auf Grundlage einer Umweltbedingung, in der sich das Fahrzeug befinden kann. Ein Beispiel von Umweltbedingungen ist eine bestimmte Betriebsvorschrift, dass das Fahrzeug von einem zweiten Fahrzeug um einen bestimmten Abstand beabstandet sein muss, damit der Controller das Runterfahren initiieren kann, und der Abstand wird zumindest teilweise auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit von jeweils dem Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug bestimmt.
Ein weiterer Faktor, auf den der Controller verweisen kann, ist, ob der Motor 50 Prozent (50 %) oder mehr der maximalen Leistungsabgabe erzeugt oder weniger als fünfzig Prozent (50 %) der maximalen Leistungsabgabe des Motors erzeugt. Wenn der Motor etwa 50 % oder mehr Leistung erzeugt, kann der Controller das Umschalten auf oder das Beibehalten eines Betriebsmodus des Motors dahingehend initiieren, dass dieser hinsichtlich des bestimmten Zeitraums, der länger ist, verglichen damit, dass der Motor weniger als 50 % seiner maximalen Leistung erzeugt. In einer Ausführungsform ist der Controller eingerichtet, einen Leistungszustand des Motors zu ermitteln. Der Leistungszustand gibt die derzeit auftretende Leistungsabgabe des Motors an, wie sie beispielsweise durch Sensorsignale bestimmt wurde (wie etwa Kurbelwellen UpM, oder korrelierende Fahrzeugbeschleunigung/Bewegung zu einem oder mehr von Fahrzeugmasse oder gefahrener Strecke), Kraftstoffpegel (wie viel Kraftstoff wird an den Motor zugeführt/vom Motor verbrannt), elektrische Leistungsabgabe (in dem Fall, in dem der Motor eine Lichtmaschine versorgt, zum Versorgen von elektrischen Traktionsmotoren), Modelle/Schätzungen (potentiell mit Sensoreingaben von Fahrzeugkennwerten), etc. Für eine Bestimmung bezogen auf einen 50%-Pegel, hat der Leistungszustand einen von zwei Werten: der Motor erzeugt etwa fünfzig Prozent (50 %) oder mehr der maximalen Leistungsabgabe; oder der Motor erzeugt weniger als fünfzig Prozent (50 %) der maximalen Leistungsabgabe des Motors. Der Controller ist eingerichtet, in einem ersten Modus als Reaktion auf den Leistungszustand, der angibt, dass der Motor etwa 50 % oder mehr der maximalen Leistungsabgabe des Motors erzeugt, auf einen Betriebsmodus des Motors umzuschalten oder beizubehalten, der reaktionsfreudiger bezogen darauf ist, dass der bestimmte Zeitraum länger ist als verglichen mit einer Länge einer Zeit des bestimmten Zeitraums, wenn der Leistungszustand angibt, dass der Motor weniger als 50 % seiner maximalen Leistung erzeugt. Der Controller kann beispielsweise ferner eingerichtet sein, in einem zweiten Modus als Reaktion auf den Leistungszustand, der angibt, dass der Motor weniger als 50 % der maximalen Leistungsabgabe des Motors erzeugt, den Motor (wie vorliegend angegeben) dahingehend zu betreiben, dass der bestimmte Zeitraum kürzer ist verglichen mit der zeitlichen Länge des bestimmten Zeitraums, wenn der Leistungszustand angibt, dass der Motor etwa 50 % oder mehr seiner maximalen Leistung erzeugt. (In den Ausführungsformen bezieht sich „etwa“ auf plus oder minus ein Prozent. Bei anderen Ausführungsformen hat der Leistungszustand zwei mögliche Werte: beim ersten entspricht der Leistungszustand 50 % oder mehr, und beim zweiten entspricht der Leistungszustand weniger als 50 %. Eine maximale Leistungsabgabe des Motors kann als Teil der Motorspezifikationen gemäß dem Hersteller vorliegen, oder kann bestimmt werden durch Betreiben des Motors auf seinem maximalen Füllstand und/oder Drosselklappengrad bezüglich einer bekannten Last).
Bei Ausführungsformen kann der Controller den bestimmten Zeitraum und/oder seine Ansteuerungsrate darauf basieren, ob das Fahrzeug angehalten wird, in welchem Fall der bestimmte Zeitraum kürzer sein kann als wenn sich das Fahrzeug bewegt. Konkret ist der Controller in Ausführungsformen eingerichtet, einen Bewegungszustand des Fahrzeugs zu bestimmen. Der Bewegungszustand betrifft ein sich bewegendes Fahrzeug (einen ersten möglichen Zustand des Fahrzeugs) und ein angehaltenes/ortsfestes/sich nicht bewegendes Fahrzeug (einen zweiten möglichen Zustand des Fahrzeugs). Der Bewegungszustand kann auf Grundlage von Signalen eines Bewegungssensors, GPS-Informationen, Videoanalysen eines Videosignals etc. bestimmt werden. In einem ersten Betriebszustand als Reaktion darauf, dass der Bewegungszustand dem des sich bewegenden Fahrzeugs entspricht, ist der Controller eingerichtet, dass der bestimmte Zeitraum länger ist als wenn der Bewegungszustand jenem entspricht, dass das Fahrzeug angehalten wird. Der Controller ist ferner eingerichtet, in einem zweiten Betriebsmodus als Reaktion auf den Bewegungszustand, der dem angehaltenen Fahrzeug entspricht, dass der bestimmte Zeitraum kürzer ist als wenn der Bewegungszustand jenem des sich bewegenden Fahrzeugs entspricht. Beispielsweise kann der Controller im ersten Modus eingerichtet sein, die Drehzahl des Motors als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert, der bei oder oberhalb des ersten Drehzahlschwellenwerts liegt und die Änderungsrate einer (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl, die für den bestimmten Zeitraum mit einer ersten nicht-null Zeitlänge im Wesentlichen null beträgt, automatisch vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert zu mindern, und in dem zweiten Modus, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb des ersten Drehzahlschwellenwerts liegt und die Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt, für den bestimmten Zeitraum, der eine zweite nicht-null Zeitlänge hat, die Drehzahl des Motors automatisch vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert zu mindern, wobei die erste Zeitlänge länger ist als die zweite Zeitlänge.
Diese und weitere in der vorliegenden Schrift offenbarten Faktoren tragen zu dem Zeitraum bei, für den der stabile Zustand aufrechterhalten werden muss, bevor das Hochfahren von oder auf eine zweite, andere Motordrehzahl initiiert wird, gemäß einem Aspekt der Erfindung. Diese Fahrrate kann sich von der allgemeineren Hochfahrrate unterscheiden, die mit der Änderung des Drosselklappengrads durch den Controller oder Bediener auf ein neues Drosselklappengrads in Beziehung steht. Der Controller kann beispielsweise eingerichtet sein, als Reaktion auf einen allgemeinen Befehl des Bedieners zum Herunterdrosseln die Motordrehzahl auf eine erste Fahrrate zu mindern, und als Reaktion darauf, dass eine aktuelle Motordrehzahl bei oder oberhalb eines ersten Schwellenwerts liegt und eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt, ist der Controller eingerichtet, die Motordrehzahl automatisch (ohne Bedienereingabe, beispielsweise mit einem Drosselklappenbefehl des Bedieners) vom aktuellen Drehzahlwert auf eine zweite, niedrigere Drehzahl mit einer zweiten Fahrrate zu mindern, die sich von der ersten Fahrrate unterscheidet.
Bei einer Ausführungsform steht der zweite Drehzahlwert in Beziehung mit einer kraftstoffsparenden Nennleistung. Auch unterscheidet sich die kraftstoffsparende Nennleistung von einer maximalen Nennleistung des Motors um mehr als einen bestimmten Betrag. Alternativ oder zusätzlich unterscheidet sich der zweite Drehzahlwert von einer maximalen Drehzahl-Nennleistung des Motors um mehr als einen bestimmten Betrag. „Kraftstoffsparend“ meint eine niedrige Kraftstoffnutzungsrate bezüglich einer oder mehr anderen Nennleistung(en).
Dadurch ist der Controller in einer Ausführungsform eingerichtet, eine Drehzahl eines Motors automatisch von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert zu mindern, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt und eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt, wobei der zweite Drehzahlwert mit einer kraftstoffsparenden Nennleistung in Beziehung steht, beispielsweise der Motor Kraftstoff bei einer niedrigeren Rate nutzt, bei einer Nennleistung des zweiten Drehzahlwerts als einem oder mehr anderen Nennleistungen. Die kraftstoffsparende Nennleistung unterscheidet sich von einer maximalen Nennleistung des Motors um mehr als einen ersten bestimmten Betrag, und/oder der zweite Drehzahlwert unterscheidet sich von einer maximalen Drehzahlnennleistung des Motors um mehr als einen zweiten bestimmten Betrag.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen elektrischen Antriebsstrang, einen Motor und einen Controller aufweist. Die Drehzahlen des Motors können mechanisch von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entkoppelt sein. Der Controller steuert eine Drehzahl des Motors und betreibt den Motor in mindestens zwei (d.h. zwei oder mehr) Betriebszuständen. Der Controller kann ferner als Reaktion auf eine bestimmte Menge an Eingabetriggern zwischen den Betriebsmodi umschalten. Die Betriebsmodi umfassen einen Performance-Modus, der die Motordrehzahl auf einer ersten höheren UpM hält, und einen Fuel-Saver-Modus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten, niedrigeren UpM hält als im Performance-Modus. („Performance“ kann sich dabei auf eine höhere Kraftstoffverbrauchsrate beziehen, beispielsweise mehr Leistung, im Verhältnis zu „fuel-saver“, was sich auf eine niedrigere Kraftstoffverbrauchsrate beziehen kann, beispielsweise weniger Leistung). Die Eingabetrigger basieren zumindest teilweise auf einem oder mehr der Folgenden: dem Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem Änderungsrate in einem oder beiden von (i) Motorleistung und (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null ist; der räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs; einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist; einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs; einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder einen Controller, der einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt; einer Gaspedal- bzw. Drosselklappeneinstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Gaspedal- bzw. Drosselklappeneinstellungen für den Motor liegt; einer Leistungsabgabe des Motors, die fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder einer Nutzlast des Fahrzeugs, die bei fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs liegt.
In einer Ausführungsform beträgt die Motordrehzahl im Performance-Modus etwa 1.900 UpM und im Kraftstoffsparmodus etwa 1.800 UpM, und der bestimmte Zeitraum liegt in einem Bereich von etwa 5 Sekunden bis etwa 3 Minuten. Die Motordrehzahlen und bestimmten Zeiträume können bezüglich anwendungsspezifischer Kriterien gewählt werden. Während des Betriebs ist der Controller eingerichtet, die Rücklaufgeschwindigkeit der Motordrehzahl vom Performance-Betriebsmodus (d.h. von der Motordrehzahl im Performance-Betriebsmodus) auf den Fuel-Saver-Betriebsmodus (d.h. auf die niedrigere Motordrehzahl im Kraftstoffsparmodus) mit einer bestimmten Änderungsrate runterzufahren, die geringer ist als die maximale Änderungsrate bei für den Motor möglichen Motordrehzahl en.
Optional kann der Controller eingerichtet sein, einen dritten Betriebszustand (d.h. einen dritten Betriebsmodus) anzusteuern, bei dem der Motor im Leerlauf betrieben wird, und der Controller kann ferner den Motor vom Kraftstoffspar-Betriebsmodus in den dritten, also den Leerlauf-Betriebsmodus umschalten. Der Controller kann eingerichtet sein, ein Umschalten in den dritten Betriebsmodus einzuleiten, als Reaktion auf eines oder mehr bestimme Kriterien, die sich darauf beziehen, wann es für den Motor gewünscht oder geeignet sein kann, im Leerlauf zu sein, wie etwa wenn das Fahrzeug zumindest für einen bestimmten Nicht-Null-Zeitraum angehalten wird, oder das Fahrzeug sich unterhalb einer bestimmten, verhältnismäßig niedrigeren Geschwindigkeit fortbewegt (jedoch schneller als im Halt) für zumindest einen bestimmten Nicht-Null-Zeitraum, oder basierend auf Drosselklappen- oder anderen Steuerungseinstellung (beispielsweise einem sich im „Park“-Zustand befindlichen Fahrzeugs) oder auf Grundlage bestimmter Änderungsraten bei Drehzahl oder Leistung bezüglich bestimmter Zeiträume und Schwellenwerte, etc.
Bei einer Ausführungsform kann der Controller eingerichtet sein, die Drehzahl mehrmals automatisch gemäß zwei oder mehr Drehzahlminderungsstufen zu mindern. Der Controller kann beispielsweise eingerichtet sein, eine Drehzahl eines Motors automatisch von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert zu mindern, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert auf oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate von einem oder mehr von Motorleistung und/oder Motordrehzahl für einen ersten bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Controller ist ferner eingerichtet, die Drehzahl des Motors vom zweiten Drehzahlwert auf einen dritten Drehzahlwert zu mindern, als Reaktion darauf, dass die Änderungsrate von einem oder beiden von Motorleistung und/oder der Motordrehzahl für einen zweiten bestimmten Zeitraum, der beginnt, wenn der dritte Drehzahlwert erreicht wurde, im Wesentlichen null beträgt. Der zweite bestimmte Zeitraum kann von gleicher zeitlicher Länge sein wie der erste bestimmte Zeitraum, oder kann eine andere zeitliche Länge haben. Der dritte Drehzahlwert kann einen weiteren Kraftstoffsparmodus darstellen, der Kraftstoff mit einer geringeren Rate nutzt als bei Betrieb bei der zweiten Drehzahl, wo beispielsweise ein Betrieb auf dem dritten Drehzahlmodus immer noch innerhalb eines bestimmten oder gewünschten Bereichs von Motorleistung in Zusammenhang mit dem Betrieb des Fahrzeugs auf dem ersten, ursprünglichen Drehzahlwert liegt.
Ein System gemäß Aspekten der Erfindung kann einen Motor und einen Controller aufweisen. Der Controller steuert die Drehzahl des Motors und betreibt den Motor in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi, umfassend einen ersten Modus, der mit einer ersten Motordrehzahl in Beziehung steht, und einen zweiten Modus, der die Motordrehzahl bei einer zweiten Motordrehzahl hält, die niedriger ist als die erste Motordrehzahl. Der Controller kann als Reaktion auf das Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate bei einem oder beiden von (i) Motorleistung und (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt.
Bei einer Ausführungsform kann der Controller den Betriebsmodus basierend auf einer oder mehr von einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs, einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist, einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt, einer Gaspedal- bzw. Drosselklappeneinstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Gaspedal- bzw. Drosselklappen-Einstellung für den Motor liegt, einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt, und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt, umschalten.
Ein Beispiel eines Bergbaufahrzeugs, das verschiedene Aspekte und Merkmale der Erfindung ausbildet, ist in 1 dargestellt. Genauer ist in der Darstellung ein Konvoi 1 aus zwei Bergbaufahrzeugen abgebildet, die jeweils mit „V“ bezeichnet sind. Obgleich in 1 zwei Fahrzeuge dargestellt sind, können andere Anzahlen von Fahrzeugen von dem Konvoi umfasst sein. Die Konvoi-Fahrzeuge können kommunikativ und/oder mechanisch miteinander gekoppelt sein, um einen Verbund oder einen Zug zu bilden. Während des Betriebs des Konvois kann jedes Fahrzeug unabhängig bedient werden, um einen Schwellenwertabstand zwischen jedem Fahrzeug beizubehalten, vorne und hinten sowie links und rechts, und/oder eine Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs beizubehalten. Optional kann eines der Fahrzeuge die Geschwindigkeit, Richtung, Höhe, Ausrichtung etc. eines anderen der Fahrzeuge steuern. Verglichen mit einem herkömmlichen Betrieb, bei dem jedes Fahrzeug bei einem bestimmten Gaspedalbefehl bedient werden kann (beispielsweise 100 % Drosselklappe, auch als Voll-Vortriebs-Abruf „full propel call“, oder Voll-Abruf „full call“ bezeichnet) mit einer entsprechenden Motor-UpM, kann jedes Fahrzeug auf eine am Anfang bestimmte oder eingestellte Motordrehzahl, Motorleistung, oder einen anderen Befehl gesteuert werden, und dann auf eine zweite bestimmte oder festgelegte Motordrehzahl, die sich von der Anfangsmotordrehzahl unterscheidet.
Beispielsweise ist bei einer Ausführungsform ein Controller an einem ersten Fahrzeug angeordnet, das zeitweise (beispielsweise für die Dauer eines vorgegebenen Auftrags, Fahrt, Aufgabe etc.) logisch oder mechanisch, für eine koordinierte Fahrt entlang einer Route, mit einem anderen Fahrzeug gekoppelt ist. Die beiden Fahrzeuge können ein Zug oder Verbund von Fahrzeugen oder ein Teil dieser sein. Eines oder beide Fahrzeuge können unbemannt sein (kein On-Board-Bediener); beispielsweise kann das zweite Fahrzeug einen Bediener haben und das erste Fahrzeug kann unbemannt sein, wobei der Fahrer sich an Bord des zweiten Fahrzeuges befindet, zumindest für Sicherheitszwecke, und das erste Fahrzeug wird zumindest teilweise von dem zweiten Fahrzeug über eine kabellose oder kabelgebundene Kommunikationsanbindung gesteuert. Somit ist der Controller eingerichtet, das erste Fahrzeug zumindest teilweise auf Grundlage von Signalen zu steuern, die aus dem zweiten Fahrzeug empfangen werden. Der Controller ist ferner eingerichtet, eine Drehzahl eines Motors des ersten Fahrzeugs von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert zu mindern, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt, sowie eine Änderungsrate von einem oder beiden von (i) Motorleistung und (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Controller kann eingerichtet sein zur automatischen Durchführung von Geschwindigkeitsverringerung, in zumindest einem Betriebsmodus des ersten Fahrzeugs, unabhängig von Signalen, die aus dem zweiten Fahrzeug kommend empfangen wurden. Beispielsweise kann in anderen Ausführungsformen der Controller folgendermaßen eingerichtet sein: automatische Geschwindigkeitsverringerung bei Befehlen aus dem zweiten Fahrzeug; automatische Geschwindigkeitsverringerung vollständig unabhängig von Befehlen aus dem zweiten Fahrzeug; oder Betrieb sowohl in einem Modus, bei dem die Geschwindigkeit automatisch unabhängig von Befehlen aus dem zweiten Fahrzeug verringert wird, und in einem zweiten Modus bei dem die Geschwindigkeit automatisch als Reaktion auf Befehle aus dem zweiten Fahrzeug verringert wird. Dies schließt in keiner der angegebenen Ausführungsformen die Möglichkeit einer Geschwindigkeitsverringerung aus, basierend auf einer räumlichen Beziehung zwischen den beiden Fahrzeugen (wie hier an anderer Stelle beschrieben), die jedoch nicht von einem Fahrzeug an ein anderes befohlen wird. Eine technische Wirkung kann das automatische Mindern der Motordrehzahl in einem Verbund oder Zug umfassen, was ebenfalls (zumindest teilweise) durch ein anderes Fahrzeug gesteuert wird, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern (bezogen auf das Aufrechterhalten des Betriebs bei der früheren, höheren Motordrehzahl), im Sinne von Leistung kann die Geschwindigkeitsverringerung niedriger sein als, jedoch innerhalb eines bestimmten Bereichs eines Leistungsniveaus bei der (ersten) höheren Drehzahl, so dass Fahrziele, Fahrtzeile oder dergleichen des Verbunds oder Zugs nach wie vor trotz der Verringerung der Motordrehzahl beibehalten werden.
In manchen Ausführungsformen sind Fahrzeuge in einem Verbund oder Zug jeweils eingerichtet (beispielsweise hat jedes einen entsprechenden Controller, der eingerichtet ist) zum automatischen Mindern der Motordrehzahl als Reaktion auf die oben und an anderer Stelle in der vorliegenden Schrift beschriebenen Kriterien. Eine solche automatische Steuerung in einem Fahrzeug, das von einem anderen Fahrzeug gesteuert wird, kann einem Überschrieben durch eine Controller untergeordnet sein, oder einem Überschrieben auf Grundlage anderer Antriebs-/Bewegungs-/Fortbewegungs-/Straßenbedingungen. Beispielsweise kann das gesteuerte Fahrzeug eingerichtet sein zur automatischen Verringerung der Motordrehzahl, jedoch nur, wenn dieses mit aus dem steuernden Fahrzeug empfangenen Befehlen kompatibel ist, kompatibel ist mit den aktuellen Antriebs-/Bewegungs-/Fortbewegungs-/Straßenbedingungen etc. Somit kann das gesteuerte Fahrzeug eingerichtet sein, nicht automatisch die Verringerung der Motordrehzahl zu veranlassen, selbst wenn die Kriterien erfüllt sind (wie vorliegend beschrieben) wenn ein solches Handeln beispielsweise das Fahrzeug nahe an ein anderes Fahrzeug bringen würde, und dergleichen („zu nah“ oder „zu langsam“ meint hier innerhalb einer bestimmten Sicherheits-, Brems- oder einer anderen Steuerspielraums“).
In anderen Ausführungsformen kann ein Controller in einem Fahrzeug eingerichtet sein, Betriebsmodi automatisch als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug an ein anderes Fahrzeug in einem Zug oder einen Verbund gekoppelt ist (beispielsweise anwendbar in Fällen, bei denen sowohl eine logische Kopplung als auch eine mechanische Kopplung erfolgt) für eine koordinierte Fortbewegung entlang einer Route. Der Controller ist eingerichtet, in einem ersten Modus zu arbeiten, als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug nicht angekoppelt ist, beispielsweise arbeitet der Controller in dem ersten Modus, wenn das Fahrzeug unabhängig betrieben wird und nicht mit einem oder mehr anderen Fahrzeugen gekoppelt ist. Im ersten Modus ist der Controller eingerichtet, die Verringerung von Motordrehzahl gemäß den oben und an anderer Stelle erörterten Kriterien automatisch zu steuern, und nicht basierend auf der Steuerungskommunikation von anderen Fahrzeugen. Der Controller ist ferner eingerichtet, in einem zweiten Modus als Reaktion darauf zu arbeiten, dass das Fahrzeug angekoppelt ist, beispielsweise arbeitet der Controller in dem zweiten Modus, wenn das Fahrzeug mit einem oder mehr anderen Fahrzeugen gekoppelt ist, zur kontrollierten Bewegung entlang einer Strecke, auf der das Fahrzeug ein anderes Fahrzeug steuern kann, und/oder von einem anderen Fahrzeug gesteuert werden kann. Im zweiten Modus kann der Controller eingerichtet sein zum: Initiieren einer Drehzahlverringerung darauf, dass bestimmte Kriterien erfüllt sind, und ferner zum Initiieren einer Drehzahlverringerung als Reaktion auf Befehle aus einem anderen Fahrzeug; Initiieren einer Drehzahlverringerung als Reaktion darauf, dass die bestimmten Kriterien erfüllt sind, falls diese nicht von Befehlen von einem anderen Fahrzeug überschrieben werden oder auf bestimmten Antriebs/Bewegung/Reise/Streckenbedingungen basieren; oder Initiieren einer Drehzahlverringerung nur als Reaktion auf Befehle von einem anderen Fahrzeug etc.
Eine der anderen vorliegenden Ausführungsformen kann im Kontext eines Fahrzeugverbunds- oder Zugs verwirklicht sein, basierend auf Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Befehlen, unabhängig von Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Befehlen, oder gemischt (Controller arbeitet in einem oder mehr Modi, bei dem der Betrieb, beispielsweise die Drehzahlminderung unabhängig ist von Befehlen aus einem anderen Fahrzeug, und einem oder mehr Modi, bei denen der Betrieb, beispielsweise die Drehzahlverringerung unabhängig ist, beispielsweise als Reaktion auf Befehle aus einem anderen Fahrzeug.
2 ist eine Zeichnung, die ein beispielhaftes Fahrzeug des Konvois darstellt, welcher ein Fahrzeugsystem 10 umfasst. Das Fahrzeugsystem weist eine Antriebsmaschine 12 auf. In dem dargestellten Beispiel ist die Antriebsmaschine ein Dieselmotor oder ein anderer Motor, und der Begriff „Motor“ kann in der übrigen Beschreibung mit dem Begriff „Antriebsmaschine“ austauschbar sein. Der Motor kann eine Vielzahl von Zylindern aufweisen, die eingerichtet sind, Kraftstoff aus einer Vielzahl von Kraftstoffinjektoren aufzunehmen. Die Antriebsmaschine treibt eine Lichtmaschine 14 an. Der Ausgang der Lichtmaschine wird über eine Gleichrichterbank 16 in Gleichstrom umgewandelt. Der Gleichstrom wird über einen Gleichstrombus 18 einer Wechselrichtereinheit 20 bereitgestellt. Die Wechselrichtereinheit beinhaltet eine Wechselrichterschaltung eines bekannten Typs und verwendet ebenfalls Bauteile wie einen Bipolartransistor mim isoliertem Gate oder Thyristoren, und setzt ferner Bauteile wie etwa Bipolartransistoren mit isoliertem Gate oder Thyristoren ein, die als Pulsweitenmodulatoren betrieben werden (nicht gezeigt), um einem Traktionsmotor 22, der durch eine bekannte Art von Untersetzungsgetriebe (nicht gesondert gezeigt) mit einem Rad 23 gekoppelt ist, einen Wechselstrom bereitzustellen. Zum Zwecke der einfacheren Darstellung sind nur eine Wechselrichtereinheit und ein Traktionsmotor dargestellt, und es wird angemerkt, dass das Fahrzeug mit mehreren Traktionsmotoren versehen sein kann, die von mehreren Wechselrichtereinheiten angetrieben werden können.
Obgleich hier ein AC-DC-AC-System beschrieben wird, sei angemerkt, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf andere Antriebsstrangkonfigurationen angewendet werden können, beispielsweise mithilfe einer Lichtmaschine oder eines Gleichstromgenerators als Leistungsquellen, und mithilfe der AC- oder DC-Traktionsmotoren. Ferner sind die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auf andere Arten von Fahrzeugen anwendbar, wie etwa Schienenfahrzeuge oder Automobile oder andere Straßenfahrzeuge. Die Fahrzeuge können eine beliebige Art von Element verwenden, das zum Ausüben einer Traktionskraft eingerichtet ist. Beispiele von Traktionselementen umfassen Räder, Achsen, oder Übersetzungs- bzw. reziproke Strukturen. Der Begriff „Traktionsmotor“ könnte beispielsweise elektrische oder hydraulische Linearmotoren beinhalten.
Über den DC-Bus 18 sind eine oder mehr Ketten von Netzwiderständen 24 verbunden. Die Netzwiderstände 24 können selektiv mit dem DC-Bus gekoppelt sein, um Strom abzuleiten, der von dem Traktionsmotor erzeugt wird, und dadurch ein dynamisches Bremsen ermöglichen. Dies wird als „Verzögerungs“-funktion bezeichnet. Anstelle der Netzwiderstände können andere elektrische, energieabsorbierende Vorrichtungen eingesetzt werden, um den erzeugten Strom abzuleiten und/oder die erzeugte Leistung beispielsweise Batterien, ein Rückgewinnungssystem, oder Ausrüstung zum Nutzen des Stroms, wie etwa Hilfssysteme und Zubehör.
Das Fahrzeug weist zumindest eine Bremsvorrichtung 31 auf. Die Bremsvorrichtung kann eine Betriebsbremse, eine Parkbremse oder eine Notbremse sein, und kann hydraulisch, mechanisch oder elektrisch betrieben werden. Typischerweise würde das Fahrzeug ein Betriebsbremssystem und zusätzlich ein Notbrems- oder Parkbremssystem aufweisen.
Ein Mikroprozessor-basierter Controller 26 hat Betriebsverbindungen zum Motor, den Netzwiderständen, der Wechselrichtereinheit und zu zahlreichen Sensoren innerhalb des Antriebsstrangs, beispielsweise zu einem Radgeschwindigkeitssensor 28, der mit dem Rad gekoppelt ist. Obgleich unter Bezugnahme auf 2 dahingehend beschrieben, eine einzelne Einheit aufzuweisen, können getrennte Steuerungseinheiten betriebswirksam miteinander gekoppelt sein. Unter anderen Funktionen haben die Steuerungseinheiten des Controllers die Fähigkeit, die Drehzahl des Motors zu steuern, die Wechselrichtereinheit anzuweisen, den Traktionsmotor mit einem Strom zu versorgen, in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung, den an den Traktionsmotor zugeführten Strompegel zu modulieren, die Menge an durch die Lichtmaschine an den Motor angelegte Last zu steuern, und den Traktionsmotor mit den Netzwiderständen durch die Wechselrichtereinheit zu verbinden, um die Verzögerungsfunktion zu bewirken. Dem Controller werden Signale verschiedener diskreter Sensoren des Fahrzeugs bereitgestellt, einschließlich, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein, Signale von einem Motordrehzahlsensor 40 und einem Motorleistungsabgabesensor 42. Zusätzlich zu verschiedenen diskreten Sensoren ist der Controller mit einer Rückkopplung aus der Wechselrichtereinheit versehen, die die Höhe des Drehmoments anzeigt, das an den Traktionsmotor angelegt wird. Der Controller ist ferner mit einem Mechanismus zum Bestimmen des Gewichts einer vom Fahrzeug getragenen Nutzlast versehen, beispielsweise über eine Federungsdruckberechnung. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Nutzlastmessgerät 33 aufweisen, welches das Fahrzeuggesamtgewicht berechnet, auf Grundlage des sensierten Luftdrucks in den Federungsstreben 35 des Fahrzeugs. Das Nutzlastmessgerät kann dem Controller das Gesamtgewicht mitteilen, über einen Kommunikationskanal wie etwa einen Serien-Bus. Die Nutzlast kann auf andere geeignete Weise bestimmt werden, etwa vom Controller, von einem Fahrzeug-externen Sensor, beispielsweise einer Fahrzeugwaage, bereitgestellt werden.
Der Controller ist mit einem Bedienfeld 30 gekoppelt, das auch als „Fahrerinformationsanzeige“ bezeichnet wird. Das Bedienfeld beinhaltet eine Anzeige, um dem Fahrer Informationen darzustellen, und eine oder mehr Betätigungselemente für den Betrieb des Fahrzeugs. Bei manchen Beispielen ist die Anzeige eine Multi-Line-LED, und die Betätigungselemente sind als eine Vielzahl fester und konfigurierbarer Tasten eingerichtet. Es wird angemerkt, dass das Bedienfeld anders eingerichtet sein könnte, es könnte beispielsweise die Form einer Berührbildschirm-Schnittstelle annehmen. Zusätzlich zum Steuerpanel beinhaltet das Fahrzeug auch ein oder mehr diskrete Fahrzeug-Betätigungselemente, die mit dem Controller gekoppelt sein können, wie etwa ein Gaspedal (nicht gezeigt).
Optional kann der Controller Mittel zur Zwei-Wege-Kommunikation mit einem Remote-Bediener oder -Disponenten umfassen (vgl. 1, schematisch gezeigt bei 38). Wie gezeigt ist der Controller mit einem Sendeempfänger 36 gekoppelt, der mit dem Disponenten durch eine Drahtlosanbindung kommuniziert.
Der Controller kann nicht-flüchtige Befehle aufweisen, die dahingehend ausführbar sind, eines oder mehrere der hier offenbarten Verfahren durchzuführen. Wie oben beschrieben kann der Controller mehrere Steuergeräte aufweisen, die betriebswirksam miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann ein erstes Steuergerät die Kraftstoffversorgung des Motors regeln und ein zweites Steuergerät kann eine durch die Lichtmaschine an dem Motor anliegende Last regeln. Das erste Steuergerät kann die Kraftstoffversorgung des Motors regeln, indem ein Signal zum Anpassen eines Öffnungsgrads und/oder einer Dauer von einem oder mehr Kraftstoffinjektoren des Motors gesendet wird (beispielsweise kann das Signal ein Solenoid in dem Kraftstoffinjektor veranlassen, für einen vorgegebenen Zeitraum bestromt zu werden, um den Kraftstoffinjektor zu öffnen). Das zweite Steuergerät kann eine an dem Motor anliegende Last regeln, [und] kann die elektrische Last an der Lichtmaschine anpassen, welche proportional ist zu der durch die Lichtmaschine am dem Motor anliegenden Last. Um die elektrische Last an der Lichtmaschine zu regeln, kann das zweite Steuergerät wahlweise die Lichtmaschine an die Widerstandsnetze ankoppeln, die Leistung der Traktionsmotoren erhöhen, etc. Zusätzlich kann das zweite Steuergerät einen Motordrehzahlbefehl an das erste Steuergerät senden.
Zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs kann ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem mit einer ersten festgelegten Motorleistung betrieben werden, wenn eine Drosselklappenanfrage empfangen wird. Die erste Motorleistung kann auf Betriebsparametern, die vorab bezüglich Fähigkeiten des Fahrzeugs ermittelt werden, oder anderen geeigneten Parameter basieren. Um einen Betrieb bei der ersten festgelegten Leistung zu erreichen, wird, sobald eine Vollgasanfrage empfangen wurde und die erste festgelegte Leistung bestimmt wird, eine erste Motor-Solldrehzahl erhalten, beispielsweise aus einer Nachschlagetabelle, auf Grundlage der ersten Leistung. Die erste Motor-Solldrehzahl wird als Eingabe an den Kraftstoff-Controller verwendet (beispielsweise das erste, oben beschriebene Steuergerät), und an den Motor gelieferte Kraftstoffmengen können angepasst werden, um die Motor-Solldrehzahl zu erreichen. Während des ersten Zeitraums, bei dem die Motordrehzahl von der Anfangsdrehzahl auf die erste Solldrehzahl ansteigt (hochfährt), kann die Leistung des Motors vom Controller geregelt oder nicht geregelt werden. Sobald die Motor-Solldrehzahl erreicht ist (oder sobald ein Motorkraftstoffversorgungslimit erreicht ist), kann der Antriebssystem-Controller (beispielsweise das oben beschriebene, zweite Steuergerät) die am Motor anliegende Last durch die Lichtmaschine anpassen, bis die festgelegte Leistung erreicht ist. Sobald ein stabiler Betriebszustand erreicht wurde und dann für einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten wird, fährt der Controller die Motordrehzahl auf eine Drehzahl mit höherer Kraftstoffeffizienz herunter, unter Beibehaltung des etwa gleichen Leistungsniveaus, aber weniger Leistung als wenn der Motor mit der ersten Drehzahl betrieben wird. Auf diese Weise kann der Motor bei einem Betriebspunkt für gewünschtes Drehmoment und Effizienz betrieben werden, und die Motordrehzahl kann bei der geringst möglichen Drehzahl für das gewünschte Motorleistungsniveau gehalten werden.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 3 ein Verfahren 300 für den Betrieb eines Motors bei einer Solldrehzahl gezeigt. Das Verfahren kann durch einen Controller durchgeführt werden, etwa den oben beschriebenen Controller, in Kombination mit verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, wie etwa dem Motordrehzahlsensor, dem Motorleistungssensor, Kraftstoffinjektoren etc. gemäß Anweisungen, die im Speicher des Controllers hinterlegt sind. Bei einem Beispiel wird das Verfahren durch das zweite Steuergerät des Controllers durchgeführt, das oben beschrieben wird, und welches das Antriebssystem steuert (beispielsweise die Last steuert, die durch die Lichtmaschine an den Motor angelegt wurde). Bei Schritt 302 umfasst das Verfahren das Empfangen eines Vortriebsabrufs. Der Vortriebsabruf kann beispielsweise das Durchdrücken eines Gaspedals durch einen Bediener des Fahrzeugs umfassen, oder einen anderen Eingabemechanismus, der eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit anfordert. Das Verfahren bestimmt in Schritt 304, ob das Anfordern einen Voll-Vortriebsabruf beinhaltet. Ein Voll-Vortriebsabruf kann ein voll durchgedrücktes Gaspedal, eine 100%-Gaspedal bzw. Drosselklappenanforderung, oder eine andere Anforderung für maximale Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Wird kein als Voll-Abruf-Anforderung empfangen, schreitet das Verfahren zu Schritt 324 voran, um einen Motordrehzahlbefehl an eine getrenntes Kraftstoffsteuergerät zu senden (beispielsweise das erste, oben beschriebene Steuergerät) und die am Motor anliegende Last anzupassen, um eine Soll-Leistung zu erreichen, die durch die angeforderte Abrufs-Aufforderung definiert wird. Das Kraftstoff-Steuergerät kann eine Kraftstoffversorgung des Motors anpassen, um die befohlene Drehzahl zu erreichen. Dann endet das Verfahren. In anderen Ausführungsformen kann der Vortriebsabruf kleiner sein als Vollgas.
Wird eine Voll-Vortriebs-Aufforderung empfangen, schreitet das Verfahren zu Schritt 306 voran, um eine Soll-Leistung zu ermitteln. Die Soll-Leistung kann gemäß einem geeigneten Mechanismus bestimmt werden. Bei einem Beispiel kann die Soll-Leistung ein Soll bzw. Ziel sein, das während eines früheren Betriebs bestimmt wurde, oder kann ein durch einen Nutzer bestimmtes Ziel sein, wie etwa einen Bediener des Fahrzeugs oder einen Remote-Operator, der mit dem Fahrzeug in Verbindung steht. Die Soll-Leistung kann eine maximale Leistung sein, die der Motor in der Lage ist, bereitzustellen. Bei einem anderen Beispiel kann die Soll-Leistung eine vorgegebene Leistung sein, beispielsweise eine Leistung mit 90% Peak. Die Soll-Leistung kann ferner auf Grundlage von Betriebsbedingungen eingestellt werden. Beispielsweise kann die oben beschriebene Soll-Leistung auf Grundlage des Fahrzeuggewichts angepasst werden, wie durch Schritt 308 angegeben. Sobald das Gewicht des Fahrzeugs zunimmt, kann die Soll-Leistung zunehmen, um es dem Fahrzeug zu ermöglichen, eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen. In einem anderen Beispiel kann die vorgegebene Soll-Leistung auf Grundlage der Steigung angepasst werden, an der sich das Fahrzeug fortbewegt, wie in Schritt 310 angegeben. Dies kann das Erhöhen der Soll-Leistung umfassen, sobald die Steigung zunimmt. In einem weiteren Beispiel kann die vorgegebene Soll-Leistung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden, sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, wie bei Schritt 312 angegeben. Dies kann das Erhöhen der Soll-Leistung umfassen, sobald die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zunimmt. Zusätzlich kann bei manchen Beispielen die Soll-Leistung auf Grundlage einer Nutzereingabe angepasst werden, wie in Schritt 314 angegeben. Ferner kann die Soll-Leistung innerhalb eines Bereichs von 60-100% der als maximal bewerteten Leistung für das Fahrzeug liegen.
In Schritt 316 wird auf Grundlage der Soll-Leistung eine Nenndrehzahl des Motors bestimmt. Bei einem Beispiel kann die Nenndrehzahl des Motors aus einer Nachschlagetabelle, in der einer Soll-Leistung eine Nenndrehzahl zugeordnet ist, oder gemäß einem anderen geeigneten Mechanismus erhalten werden. Die Nenndrehzahl des Motors kann eine Motordrehzahl sein, die einem maximalen Drehmoment für den Motor entspricht, beispielsweise um den Motor mit hoher Effizienz zu betreiben. In einem Beispiel kann das Steuergerät eingerichtet sein, die Nachschlagetabelle anzupassen, die die bemessene Motordrehzahl basierend auf dem Betrieb des Motors zur Solldrehzahl indexiert. Beispielsweise kann, sobald der Betrieb bei maximalem Drehmoment erreicht wird, wenn Motordrehzahl oder Leistung, die bei maximalem Drehmoment erreicht werden, von den Werten in der Tabelle abweichen, die Tabelle angepasst werden. In Schritt 318 wird ein erster Drehzahlbefehl an das gesonderte Kraftstoffsteuergerät gesendet. Der erste Motordrehzahlbefehl kann die Nenndrehzahl des Motors sein, die oben in einem Beispiel ermittelt wurden. In einem weiteren Beispiel kann die erste Motordrehzahl eine Motordrehzahl sein, die geringfügig oberhalb der Nenndrehzahl, etwa 1-5 % oberhalb der Nenndrehzahl des Motors oder einer festgelegten Drehzahl oberhalb der Nenndrehzahl des Motors, etwa 30 UpM oberhalb der Nenndrehzahl des Motors. Auf diese Weise kann die gesonderte Kraftstoffsteuerungseinheit die Kraftstoffversorgung an den Motor anpassen, damit der erste Motordrehzahlbefehl erreicht werden kann.
In Schritt 320 wird die am Motor anliegende Last angepasst, um die Nenndrehzahl des Motors zu erreichen. Die Last kann durch die Lichtmaschine an dem Motor angelegt werden, und somit kann die Last an der Lichtmaschine angepasst werden (beispielsweise können elektrische Lasten an die Lichtmaschine angekoppelt oder entkoppelt werden, oder ein anderer geeigneter Mechanismus), um die Motorlast anzupassen. Die am Motor anliegende Last kann gleichzeitig zur Kraftstoffversorgungsanpassung angepasst werden, die durch das Kraftstoff-Steuergerät angepasst wurde, um die Nenndrehzahl des Motors zu erreichen. Wenn der erste Drehzahlsteuerungsbefehl größer ist als die Nenndrehzahl des Motors, wirkt die am Motor durch die Lichtmaschine anliegende Last dahingehend, der angewiesenen Motordrehzahl nach unten gezogen zu werden. Dadurch kann der Motor auf seiner maximalen Drehmomentkurve für eine vorgegebene Geschwindigkeit betrieben werden, um eine höhere Effizienz zu erreichen. Ferner kann die Nenndrehzahl des Motors eine geringere Drehzahl sein als die maximale Nenndrehzahl, wodurch eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs erreicht wird.
Wie oben beschrieben wirkt die auf den Motor aufbrachte Last dahingehend, die Motordrehzahl auf die Nenndrehzahl hinunterzuziehen. Sobald die Nenndrehzahl des Motors erreicht wurde, kann der Drehzahlbefehl, der an das Kraftstoffsteuergerät gesendet wurde, dahingehend angepasst werden, die Motordrehzahl nach dem bestimmten Zeitraum abzusenken. Somit umfasst das Verfahren bei Schritt 322 das Anpassen des Motordrehzahlbefehls auf einen zweiten Motordrehzahlbefehl, der eine höhere Kraftstoffeffizienz hat (und im Allgemeinen niedriger ist) als die erste Motordrehzahl. Der Motordrehzahlbefehl kann auf Grundlage der hier beschriebenen Faktoren angepasst werden. Dann wird das Verfahren beendet. Optional kann der Controller zusätzliche Anpassungen an der Motordrehzahl auf Grundlage anderer Faktoren vornehmen. In zumindest einer Ausführungsform werden Prognosesignale dahingehend, dass eine Performance-Modus benötigt wird oder gewünscht wird, den Controller veranlassen, die Motordrehzahl wieder auf die erste (höhere) Motordrehzahl hochzufahren, um das System in den Performance-Modus zu versetzen. Diese Signale können aus bestimmten Tabellen, die dem Controller zur Verfügung stehen, aus Erlerntem auf Grundlage von Algorithmen künstlicher Intelligenz (AI), von Aktivitäten, die von einem Bediener durchgeführt wurden (entweder am Fahrzeug oder entfernt von diesem) oder von externen Aktivitäten (wie etwa einem Anruf zur Arbeit, einem näherkommenden Fahrzeug, einem Lastsensor, der angibt, dass ein zuvor leeres Nutzfahrzeug nun voll ist, mit einer Nutzlast oder dergleichen) stammen.
Wenn die auf den Motor aufgebrachte Last die Motordrehzahl nach unten zieht, kann die Menge von an den Motor zugeführtem Kraftstoff weiterhin zunehmen, sobald die Last auf den Motor als Kraftstoffsteuerungseinheit versucht, die angewiesene, erste Motordrehzahl zu erreichen. Nachdem der stabile Zustand erreicht wurde und für einen bestimmten Zeitraum beibehalten wurde, wird der an den Motor gelieferte Kraftstoff auf den zweiten Betriebszustand abgesenkt (den Kraftstoffsparmodus).
Somit kann gemäß dem Schaubild der 3 die Motordrehzahl angepasst werden, um die Soll-Leistung an einem der effizienten Betriebspunkte des Motors zu erreichen. In einer Ausführungsform kann dies dann sein, wenn der Motor an der maximalen Drehmomentkurve liegt. In manchen Beispielen kann das Verfahren die Motordrehzahl auf kontrollierte Weise steigern oder mindern, um den Motor auf dieser Drehzahl weiterhin voll zu belasten. Das Verfahren kann gemäß einem Regelungsschema mit einer äußeren Regelschleife um einen konkreten Leistungs-Sollwert zu erreichen, der den Sollwert der Motordrehzahl anpasst, und eine innere Schleife verwirklicht sein, welche die Leistungs-Last, die am Motor anliegt, anzupassen, um die Motordrehzahl am Sollwert zu halten.
4 ist ein Schaubild 400, das eine beispielhafte Steuerroutine zum Anpassen eines Motors dahingehend zeigt, mit einer Soll-Leistung zu arbeiten. Bei einem Beispiel kann die Steuerroutine des Schaubilds 400 während eines Vortrieb-Abrufs in Gang gesetzt werden. Die Steuerroutine des Schaubilds kann die Eingaben, Ausgaben und Aktionen zeigen, die vom Controller während der Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens der 3 ergriffen werden. Wie zuvor und unten ausführlich beschrieben kann sich der Controller aus getrennten Steuergeräten zusammensetzen, umfassend ein erstes Steuergerät zum Regeln von Kraftsoff an den Motor sowie ein zweites Steuergerät zum Regeln der an den Motor durch das Antriebssystem angelegten Last.
Wie in dem Schaubild zu sehen ist, wird in einer ersten Schleife des Steuerschaubilds auf geeignete Weise eine Soll-Leistung erhalten (beispielsweise von einem Remote-Disponenten, auf Grundlage von Betriebsparametern etc.) und wird in eine Nachschlagetabelle 402 eingegeben, um die Soll-Drehzahl oder die Nenndrehzahl zu erhalten. Die Nenndrehzahl des Motors wird dem Offset-Block 404 eingegeben, der der Soll-Drehzahl des Motors einen Versatz hinzuaddiert (beispielsweise 30 UpM), um einen Motordrehzahlbefehl zu erzeugen, der in einen ersten Steuerblock 406 eingegeben wird (der sich am Kraftstoffsteuergerät befinden kann), um eine Kraftstoffmenge zu ermitteln, die an den Motor zugeführt werden soll. Die Kraftstoffmenge kann die Menge an Kraftstoff darstellen, die von jedem Kraftstoffinjektor des Motors zugeführt werden soll, oder kann beispielsweise eine Gesamtmenge von Kraftstoff darstellen, die pro Motortakt zugeführt werden soll. Die Kraftstoffmenge wird an den Motor zugeführt (dargestellt durch Block 408). Sobald der Motor arbeitet, werden Motordrehzahl (UpM) und Leistungsabgabe (PS) von den jeweiligen Sensoren gemessen.
In einer zweiten Schleife des Steuerschemas wird die Soll-Leistung mit der gemessenen Leistung an einem Lastfehlerblock 410 verglichen. Der Unterschied zwischen der Soll- und der gemessenen Drehzahl wird einem zweiten Drehzahl-Steuerungsblock 414 eingegeben, zusammen mit der Solldrehzahl des Motors, um eine Anpassung an dem Drehzahlbefehl zu bestimmen. Der angepasste Drehzahlbefehl (beispielsweise der zweite Drehzahlbefehl, der oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird) umfasst die Drehzahl, um die der Motor, um diese zu erreichen, vom Antriebs-Steuergerät herabgesetzt wird. In manchen Beispielen kann der Drehzahlsteuerblock die angewiesene Motordrehzahl auf der ersten Drehzahl halten, bis die gemessene Motordrehzahl (oder Leistung) für einen bestimmten Zeitraum an einem stabilen Zustand verbleibt, und zu diesem Zeitpunkt kann der Motordrehzahlsteuerungsbefehl auf einen Kraftstoffsparbetriebsmodus angepasst (beispielsweise verringert) werden. Der angepasste Drehzahlsteuerungsbefehl wird ebenfalls einem Drehzahlfehlerblock 416 eingegeben, um die Differenz zwischen dem angepassten Drehzahlbefehl und einer tatsächlichen Motordrehzahl zu ermitteln. Dieser Fehler wird, zusammen mit dem bei Block 410 bestimmten Fehler einem zweiten Steuerblock eingegeben. Auf Grundlage der Differenz zwischen der gemessenen Motordrehzahl und dem angepassten Drehzahlbefehl bestimmt der zweite Steuerblock eine Menge einer Last, die durch die Lichtmaschine auf den Motor angelegt wird. Ist die gemessene Motordrehzahl beispielsweise geringer als die Soll-Leistung, kann durch die Lichtmaschine eine zusätzliche Last an dem Motor angelegt werden.
Wie oben beschrieben kann sich der erste Steuerblock an der KraftstoffSteuerungseinheit befinden, wohingegen sich der zweite Steuerblock, zusammen mit der Kennfeld-Nachschlagetabelle, dem Versatzblock, dem Drehzahlanpassungsblock, dem Lastfehlerblock und dem Drehzahlfehlerblock an dem Steuergerät des Antriebssystems befinden kann.
5 ist ein Schaubild 500, das beispielhafte Betriebsparameter während des Ausführens der Steuerroutine der 4 und/oder des Verfahrens der 3 zeigt. Das Schaubild veranschaulicht eine Kraftstoffmenge, die an den Motor zugeführt wird, dargestellt durch die Kennlinie 502, die Motordrehzahl, dargestellt durch Kennlinie 504, und eine Motorleistung, dargestellt durch Kennlinie 506. Für jeden Betriebsparameter ist die Zeit entlang der X-Achse abgebildet und jeweilige Werte für jeden Parameter sind entlang der Y-Achse abgebildet.
Vor Zeitpunkt T1 kann das Fahrzeug auf einer stabilen Vortriebsanforderung unter Voll-Vortrieb arbeiten. Beispielsweise kann sich das Fahrzeug auf einer flachen Fläche bewegen, bevor es eine Steigung aus einem Steinbruch heraus erreicht. Dementsprechend arbeitet das Fahrzeug mit weniger als der maximalen Kraftstoffzufuhr, Motordrehzahl und Last. Bei Zeitpunkt t1 kann ein Bediener einen vollen Vortriebsabruf (beispielsweise Vollgas) als Reaktion darauf anfordern, dass der Auffahrt eine steile Steigung bevorsteht, aus dem Steinbruch heraus. Um die für Vollanforderung eingestellte Leistung zu erreichen, nimmt die Menge von an den Motor geliefertem Kraftstoff zu, um die Motordrehzahl zu erhöhen. Auch die Motordrehzahl beginnt zu steigen. Bei Zeitpunkt t2 erreicht die Motordrehzahl die Solldrehzahl und der Countdown des bestimmten Zeitraums verstreicht. Bei Zeitpunkt t3 verstreicht der bestimmte Zeitraum und der Controller schaltet den Betriebsmodus von „Performance“ zu „Fuel Saving“. Aufgrund der Drehzahlminderung (mit oder ohne Aufrechterhalten des Betriebs bei voller Soll-Leistung) nimmt die Menge des an den Motor gelieferten Kraftstoffs ab, was zu einem verringerten Kraftstoffverbrauch führt.
Das Verfahren, das Steuerdiagramm und die unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 oben beschriebenen, entsprechenden Betriebsparameter offenbaren ein Verfahren des Erreichens einer Motorsolldrehzahl und/oder Leistung als Reaktion auf eine Anforderung, mit einer Motorleistung zu arbeiten. Der Mechanismus zum Erreichen einer Motor-Solldrehzahl kann während verschiedener Betriebsbedingungen angelegt werden, etwa wenn Vollabruf angefordert wird, die erforderliche Motorabgabeleistung jedoch relativ nahe an Vollleistung ist, etwa bei >80% Leistungsabgabe. Wenn beispielsweise ein erstes Fahrzeug einen Berg anfährt und einen Schwellenwertabstand zu einem zweiten Fahrzeug erreicht, das sich vor dem ersten Fahrzeug bewegt, kann der Bediener des ersten Fahrzeugs die Motorleistung verringern, um nicht mit dem zweiten Fahrzeug zu kollidieren oder sich anderweitig zu nahe an diesem zu bewegen. In einem solchen Beispiel kann die Soll-Motordrehzahl des ersten Fahrzeugs verringert werden und die neue Motordrehzahl gemäß dem oben beschriebenen Verfahren erreicht werden. Ferner, wenn der Bediener des ersten Fahrzeugs anschließend auf Vollabruf zurückkehrt, könnte der gleiche Mechanismus verwendet werden, um die volle Soll-Leistung zu erreichen.
Bei einem anderen Beispiel kann das oben beschriebene Verfahren zum Erreichen einer Soll-Leistung während eines Beschleunigungsereignisses zur Anwendung kommen, das nicht unbedingt eine Aufforderung für den Betrieb bei Voll-Vortriebs-Abruf umfasst. Es kann ferner bei manchen Beispielen wünschenswert sein, die Zuwachsrate bei der Motordrehzahl zu verlangsamen, wenn versucht wird, als Reaktion auf eine Aufforderung, bei maximaler Motorleistung zu arbeiten, die Soll-Leistung bzw. Soll-PS-Zahl zu erreichen, um den Kraftstoffverbrauch während des Beschleunigens zu verringern. 6 veranschaulicht ein Verfahren 600 für den Betrieb eines Motors während eines Beschleunigungsereignisses. Das Verfahren kann durch einen Controller, wie etwa den oben beschriebenen Controller in Kombination mit verschiedenen Sensoren und Aktuatoren durchgeführt werden, wie etwa einem Motordrehzahlsensor, einen Motorleistungssensor, Kraftstoffinjektoren etc. gemäß Anweisungen, die in dem Speicher des Controllers gespeichert sind.
In Schritt 602 umfasst das Verfahren das Empfangen einer Vortriebs-Abruf-Aufforderung, beispielsweise einer Leistungseinstellung, die von einem Bediener des Fahrzeugs angefordert wird. Das Verfahren bestimmt in Schritt 604, ob die Aufforderung ein Beschleunigungsereignis umfasst, beispielsweise ob die Aufforderung eine Zunahme der angeforderten Leistung umfasst. Falls nicht, schreitet das Verfahren zu Schritt 606 voran, um die aktuellen Betriebsparameter aufrecht zu erhalten, was das Beibehalten einer aktuellen Motordrehzahl und/oder Leistung umfasst, oder um eine Verzögerung einzuleiten. Dann springt das Verfahren zurück.
Wird ein Beschleunigungsereignis angefordert, schreitet das Verfahren zu Schritt 608 voran, um eine erste Motor-Solldrehzahl zu ermitteln. Die erste Motor-Solldrehzahl kann eine andere Motor-Solldrehzahl sein als die Motor-Solldrehzahl, die für die angeforderte Vortriebsanforderung gewünscht ist, um die Beschleunigungsrate zu steigern oder zu senken.
In Schritt 610 kann auf Grundlage der Motor-Solldrehzahl eine Motor-Soll-Beschleunigungsrate bestimmt werden, beispielsweise aus einer Nachschlagetabelle. In Schritt 612 wird vom Steuergerät des Antriebssystems eine Motordrehzahl an das Kraftstoff-Steuergerät gesendet, um die Soll-Beschleunigungsrate zu erreichen. Ferner kann bei Schritt 614 die an dem Motor durch die Lichtmaschine anliegende Last angepasst werden, um die erste Motor-Soll-Leistung zu erreichen.
In Schritt 616 wird bestimmt, ob die erste Beschleunigungsrate erreicht wird. Falls nicht, springt das Verfahren zu Schritt 614 zurück, um die Last des Motors so lange anzupassen, bis die Sollrate erreicht wird. Sobald die Sollrate erreicht wurde, beginnt der bestimmte Zeitraum des stabilen Zustands. Wenn der bestimmte Zeitraum verstreicht, schreitet das Verfahren zu Schritt 618 voran, um die an den Motor angelegte Last dahingehend anzupassen, eine zweite Soll-Leistung mit einer zugeordneten zweiten Motor-Solldrehzahl zu erreichen. Die zweite Motor-Solldrehzahl kann sich von der ersten Motor-Solldrehzahl unterscheiden, kann beispielsweise niedriger sein. Auf diese Weise kann der Motor rasch beschleunigt werden, bis eine Soll-Beschleunigungsrate erreicht wird, und dann kann die Motor-Solldrehzahl verringert werden, um die Soll-Beschleunigungsrate aufrechtzuerhalten. Ferner kann in manchen Beispielen, sobald eine Motor-Solldrehzahl erreicht wurde, die Last am Motor angepasst werden, um eine dritte Motor-Solldrehzahl zu erreichen, bei der es sich um die gleiche wie die zweite Motor-Solldrehzahl handeln kann, oder kann sich zumindest teilweise von den anwendungsspezifischen Parametern unterscheiden.
Offroad-Fahrzeuge, wie etwa Bergbau-Zugfahrzeuge, können in einem Konvoi über Zyklen betrieben werden, die beispielsweise eine Fahrt von einem Beladeort zu einem Entladeort und zurück umfassen. Diese Bergbau-Zugfahrzeuge können innerhalb des Konvois auf die langsamste Fahrzeugkonfiguration beschränkt sein. Eine geringe Leistung zu Fahrzeug-Brutto-Gewicht (GVW) des Zugfahrzeugs kann die eingemessene Geschwindigkeit für eine sehr viel schnellere Transportklassenkonfiguration beschränken. Ein einzelner Lastkraftwagen mit niedriger Leistung oder Überlast einer identischen Transportkonfiguration kann ebenfalls bei Neigungsgeschwindigkeiten verlangsamt werden. In diesen Szenarien, bei denen Konvois Fahrzeuge mit gemischter Konfiguration umfassen, kann ein Bergwerk von einem simplen Leistung/Tonne-Fahrzeugbruttogewicht-Abgleich profitieren.
7 veranschaulicht ein Verfahren 700 zum Begrenzen einer Motor-Solldrehzahl auf Grundlage eines externen Faktors, wie etwa ein sich in der Nähe bewegendes Fahrzeug. In Schritt 702 umfasst das Verfahren das Ermitteln von Betriebsbedingungen, wie etwa den externen Faktoren. Konkret bewegt sich das Fahrzeug in diesem Beispiel in einem Verbund oder Konvoi mit anderen Fahrzeugen fort, und wird dahingehend gesteuert, eine Kollision mit den anderen Fahrzeugen zu vermeiden. In Schritt 704, wenn das Fahrzeug dahingehend bestimmt wird, zu schnell zu laufen, so dass es zu einem Fahrzeug in seinem Fortbewegungsweg aufschließt, erfolgt eine Anfrage für eine Verringerung der erzeugten und an den Traktionsmotor gelieferten Leistung. Bei manchen Gelegenheiten erfolgt eine Koordination bzw. Abstimmung mit dem Bremsaufwand. Die Verwendung von Bremsen ist jedoch weniger optimal für die Kraftstoffeffizienz als das Verringern der Leistung/Motordrehzahl des Motors. In Fällen, bei denen das Fahrzeug eher manuell gesteuert als ferngesteuert oder autonom gesteuert wird, kann ein Fahrzeugführer eine Anforderung an das Gaspedal unterbinden. In manchen Beispielen kann nur eine Lastveränderung detektiert werden, die größer ist als ein Schwellenwert, wie etwa eine Verringerung auf 80 % oder 90 % Last oder eine Veränderung von 3 % oder mehr von Voll-Abruf. Wurde keine Verringerung angefordert, schreitet das Verfahren zu Schritt 706 voran, um den stabilen Zustand zu messen, bis der bestimmte Zeitraum verstrichen ist, und verringert die Motordrehzahl durch Umschalten auf den Kraftstoffsparbetriebsmodus. Wurde eine Verringerung angefordert, schreitet das Verfahren zu Schritt 708 voran, um zu bestimmen, ob die Verringerungsaufforderung für eine Schwellenwertdauer, wie etwa 30 Sekunden, aufrechterhalten wurde. Falls nicht, schreitet das Verfahren zu Schritt 706 voran und wird dann beendet.
Falls ja, schreitet das Verfahren zu Schritt 710 voran, um die Leistungs-Peak-Grenze zu verringern. Die Leistungs-Peak-Grenze kann zum Beispiel bei einem Prozentwert der Soll-Leistungs-Zahl, die gemäß dem Verfahren aus 3 ermittelt wurde, festgelegt werden. Bei dem oben beschriebenen Beispiel kann ein Abruf von 90 % in einer verringerten Leistungs-Grenze von 90 % der Soll-Leistung resultieren. Die Leistungsgrenze kann jedoch gemäß einem geeigneten Mechanismus verringert werden. Die verringerte Leistungs-Grenze kann selbst dann beibehalten werden, wenn der Bediener zum Gaspedal zu der Voll-Abrufs-Position zurückkehrt, wie in Schritt 712 angedeutet. Eine Diagnose-Informations-Anzeige (Diagnostic Information Display, DID) kann verwendet werden, um einen Reiter zu haben, der angibt, welches Leistungs-Limit angewendet wird, so dass wenn es eine Frage dahingehend gibt, ob diese Grenze zur Anwendung kommt, dies dem Bediener in Echtzeit angezeigt werden kann.
Um das verringerte Leistungs-Limit freizuschalten, bestimmt das Verfahren in Schritt 714, ob das Gaspedal bis zu oder über den verringerten Lastabruf hinaus freigegeben wird. Falls nein, springt das Verfahren zu Schritt 712 zurück, um mit dem Betrieb mit der verringerten Leistungs-Peak-Grenze fortzufahren. Falls ja, schreitet das Verfahren zu Schritt 716 voran, um die verringerte Leistungs-Grenze freizugeben und zu der verringerten Soll-Leistungs-Grenze zurückzukehren. Dann wird das Verfahren beendet.
Somit stellt das Verfahren ein Auferlegen einer verringerten Leistungs-Grenze bereit, sobald eine Lastverringerungsaufforderung andauert. Beispielsweise verringert das System 0,5 Minuten nach dem stabilen Betrieb unter verringerter Leistung die Leistungs-Peak-Fähigkeit, um es einem Bediener zu ermöglichen, die verringerte Leistungsdrehzahl bei vollem Pedalabruf beizubehalten.
Die volle Leistung kann durch den Bediener angefordert werden, indem er das Gaspedal bis zur vorigen Stufe oder auf weniger als die vorige Stufe, die die verringerte Leistung veranlasst hat, freigibt. In dem Beispiel mit 90%-Abruf könnte der Bediener das Pedal auf bis zu 90% lassen, und die Drehzahl an der Steigung würde sich nicht ändern, sondern eine erneute Anwendung würde erneut 100 % voller Leistung gestatten.
Dieses Merkmal der verringerten Leistungsgrenze kann verwendet werden, um ein Bergwerk zu erkennen, in dem eine gemischte Flotte betrieben wird, die von einer verringerten Leistung an den schnelleren Fahrzeugen erheblich profitieren würde. Dies sollte den Bedarf im Bergbau, jedes Fahrzeug auf eine konkrete Leistung anzupassen, um zu den Streckengeschwindigkeiten verschiedener Fahrzeuge zu passen.
Um diese Analyse zu vereinfachen, können die folgenden Eingaben verwendet werden: Aktivieren des Leistungs-Verringerungsmerkmals, Leistung Δ pro Lastbeförderungszyklus, Zeit bei verringerter Leistung, um eine Leistungs- bzw. PS-Änderung für den nächsten Zyklus auszulösen, Zeit auf Voll-Vortriebs-Abruf, um die Leistungsänderung für den nächsten Zyklus auszurufen, und Minimal-%-Abruf, um das Merkmal zu aktivieren (Vorgabe 70 %). Durch Analysieren dieser Informationen über einen oder mehr Lastbeförderungszyklen kann bestimmt werden, dass das Fahrzeug für eine deutliche Zeitmenge auf weniger als Voll-Abruf arbeitet, und seine Leistungs-Peak-Grenze verringert werden kann, nicht nur übergangsweise sondern dauerhaft, bis eine weitere Analyse ergibt, dass das Fahrzeug für einen Großteil der Zeit erneut unter Vollabruf betrieben wird, zu welchem Zeitpunkt die Leistungs-Peak-Grenze erhöht werden kann. Bei Betrieb mit verringerter Leistungs-Peak-Grenze kann eine Diagnose-Informations-Anzeige (Diagnostic Information Display, DID) verwendet werden, um einen Reiter zu haben, der angibt, welches Leistungs-Limit angewendet wird (oder es kann ein weiterer Ausgabemechanismus aktiviert werden, wie etwa eine Kontrollleuchte), so dass wenn es eine Frage dahingehend gibt, ob diese Grenze zur Anwendung kommt, dies dem Bediener in Echtzeit angezeigt werden kann.
8 veranschaulicht ein Verfahren 800 für eine Smart-Maximum-Leistungs-Grenze über einen langen Zyklus. In Schritt 802 umfasst das Verfahren das in Gang-Setzen eines Überwachungsgeräts beim Beginn eines ersten Lastbeförderungszyklus. Das Überwachungsgerät kann die oben beschriebenen Informationen sammeln, einschließlich einer Zeitmenge oberhalb eines Schwellenwerts-%-Abrufs (beispielsweise 70 %) in Schritt 804. Dies kann in manchen Beispielen das Sammeln einer Menge von Zeit umfassen, die auf einer Steigung verbracht wurde, oder kann durch Messen der Neigung mit einem Sensor ermittelt werden. In Schritt 806 wird der Mengenanteil von Zeit, die auf Voll-Abruf verbracht wurde, bestimmt. In manchen Beispielen kann dies das Bestimmen des Mengenteils von Zeit, die bei Betrieb auf einer Steigung verbracht wurde (beispielsweise einer Steigung von mehr als 0%) umfassen. In Schritt 808 bestimmt das Verfahren, ob die prozentuale Zeit unter Voll-Abruf geringer ist als ein zweiter Schwellenwert. Der zweite Schwellenwert kann ein geeigneter Schwellenwert sein, der angibt, dass die gewünschte Fahrzeugleistung durch ein anderes Fahrzeug in dem Konvoi begrenzt werden kann, wie etwa 90%, 80% oder ein anderer geeigneter Schwellenwert. Ist der Prozentsatz auf Voll-Abruf nicht geringer als ein zweiter Schwellenwert, schreitet das Verfahren zu Schritt 810 voran, um eine aktuelle Peak-Leistungsgrenze beizubehalten, und dann springt das Verfahren zurück. Wenn der Prozentsatz bei Voll-Abruf geringer ist als der zweite Schwellenwert, schreitet das Verfahren zu Schritt 812 voran, um die Peak-Leistungsgrenze beim nächsten Lastbeförderungszyklus um einen ΔPS/Zyklus zu verringern. Der ΔPS/Zyklus kann ein feststehender Wert sein (beispielsweise 6 %) oder kann die mittlere Änderung bei der Leistung über den aktuellen und/oder vorigen Lastbeförderungszyklen wiedergeben.
In Schritt 814 wird das Überwachungsgerät beim Beginn des nächsten Lastbeförderungszyklus gestartet. Das Überwachungsgerät sammelt die Zeit bei dem prozentualen Abruf oberhalb des ersten Schwellenwerts in Schritt 816 und ermittelt in Schritt 818 den Prozentsatz bei Voll-Abruf. Das Verfahren ermittelt in Schritt 820, ob der Prozentsatz bei Voll-Abruf geringer ist als der erste Schwellenwert. Falls JA, schreitet das Verfahren zu Schritt 822 voran, um die Peak-Leistungs-Grenze durch ΔPS/Zyklus am nächsten Zyklus zu verringern, und dann springt das Verfahren zurück. Lautet die Antwort in Schritt 820 jedoch auf NEIN, springt das Verfahren zu Schritt 824 zurück, um zu ermitteln, ob der Prozentsatz bei Voll-Abruf größer ist als ein dritter Schwellenwert, höher als ein zweiter Schwellenwert. Lautet die Antwort auf NEIN, schreitet das Verfahren zu Schritt 810 voran, um die aktuellen Betriebsparameter aufrechtzuerhalten. Lautet die Antwort auf JA, schreitet das Verfahren zu Schritt 826 voran, um die Peak-Leistungs-Grenze um ΔPS/Zyklus am nächsten Zyklus zu erhöhen, und dann springt das Verfahren zurück.
Somit wird gemäß dem Verfahren für jeden Zyklus der Vortriebsabruf gesammelt (während er oberhalb eines minimalen prozentualen Vortriebsabrufs liegt). Falls das Fahrzeug eine erhebliche Menge an Zeit unterhalb eines Voll-Vortriebs-Abrufs verbringt, wird das System die Leistung auf dem Systemlimit entfernen, unter Verwendung der PS-Δ pro Transportparameter. Wenn der nächste Zyklus bei 100 % einen langen Zeitraum umfasst (was angibt, dass eine erhöhte Leistung zur Anwendung kommen könnte), wird der nächste Zyklus um die Δ-PS erhöht. Die Zuwachsfunktion wird deshalb benötigt, da, wenn alle Fahrzeuge ein durchgehend verringerndes PS- bzw. Leistungsmerkmal haben, und es keinen Weg gibt, dieses automatisch zu erhöhen, dann könnte die natürliche Lastvariation veranlassen, dass ein solches Merkmal fortwährend die Flotten-PS/Motordrehzahl/Fahrzeuggeschwindigkeit verringert. Bei manchen Beispielen kann die Leistungsmenge, die durch dieses Merkmal entfernt werden kann, um eine vorgegebene Grenze entfernt werden, beispielsweise um bis zu 10 %. Ferner kann in manchen Beispielen der Δ-PS/Zyklus aus einer Nachschlagetabelle erhalten werden, auf Grundlage des durchschnittlichen Vortriebs-Abruf-Prozentsatzes (beispielsweise verursacht ein geringerer mittlerer Vortriebsabruf-Prozentsatz eine größere Anpassung nach eben diesem Zyklus).
Somit stellen die oben beschriebenen Verfahren und Systeme mehrere Mechanismen zum Verringern der Motordrehzahl und/oder Leistungsabgabe eines Nicht-Straßenfahrzeugs bereit. In einem Beispiel kann eine einstellbare Soll-Drehzahl des Motors verwendet werden, und die Soll-Drehzahl des Motors können auf Grundlage einer Soll-PS-Zahl bestimmt werden. Die Soll-Drehzahl des Motors kann dahingehend eingestellt werden, einen Versatz derart zu beinhalten, so dass der Motor angewiesen wird, bei einer höheren Motordrehzahl als das Soll zu arbeiten, und der Motor kann dahingehend belastet werden, um eine Motordrehzahl auf die Soll-Drehzahl herunterzuziehen. Ferner wird, sobald die Soll-Drehzahl des Motors erreicht wird, wenn der Motor nicht bei der Soll-PS-Zahl arbeitet, die dem Motor angewiesene Drehzahl angepasst werden, bis die Motorleistung die Soll-PS-Zahl erreicht. Dieses Merkmal kann die bemessene Drehzahl auf fortlaufende Weise auf das erforderliche Minimum reduzieren, um eine bemessene Leistung hervorzurufen, während der Traktionskraft ein geschlossener Regelkreis bereitgestellt wird. Der Sollwert der Motordrehzahl kann, um die gewünschte PS-Zahl bzw. Leistung zu erreichen, nach oben oder unten bewegt werden, was zu einer gewünschten Leistungsabgabe führt, was per se einem Traktionsmotor Spannung und Stromstärke bereitstellt, um eine Antriebskraft zu erzeugen.
Eine weitere Ausführungsform für ein System für ein Fahrzeug weist einen Motor mit einer Vielzahl von Zylindern, ein Kraftstoffsystem zum Zuführen von Kraftstoff an den Motor; ein Antriebssystem umfassend eine Lichtmaschine zum Bereitstellen elektrischer Energie an eine Vielzahl von Traktionsmotoren, die durch den Motor angetriebene Lichtmaschine, und einen Antriebssystem-Controller bereit, der eingerichtet ist, einen Befehl, der betreibbar ist, um das Kraftstoffsystem dahingehend zu steuern, auf Grundlage einer Motor-Solldrehzahl und einer niedrigeren Kraftstoffspar-Motordrehzahl eine Kraftstoffmenge an den Motor zuzuführen. Auch kann der Controller das Antriebssystem dahingehend anpassen, dass eine an dem Motor anliegende Last PS-Zahlen erzeugt, um eine Soll-PS-Zahl zu erreichen.
Der Antriebssystem-Controller ist eingerichtet zum Anpassen der an dem Motor anliegenden Last und der Motordrehzahl, indem an den Motor eine Last von der Lichtmaschine angelegt wird. Die Motor-Solldrehzahl kann eine Motordrehzahl aufweisen, die größer ist als eine ausgewählte Motordrehzahl, die auf Grundlage der Soll-PS-Zahl des Motors ausgewählt wird. In einem Beispiel wird die Motor-Soll-PS-Zahl aus einem Remote-Dispositionssystem empfangen.
Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren umfassend das Reagieren auf das Empfangen einer Aufforderung zum Erhöhen der Motorleistung, das Anpassen eines Motordrehzahlbefehls zum Erreichen einer Sollbeschleunigungsrate des Motors, und das Anpassen einer an dem Motor anliegenden Last auf Grundlage einer ersten Soll-PS-Zahl, und sobald sie Soll-Beschleunigungsrate des Motors erreicht und für einen vorgegebenen Zeitraum beibehalten wurde, das Anpassen der an dem Motor anliegenden Last zum Erreichen einer zweiten Soll-Drehzahl des Motors. Bei einem Beispiel ist die zweite Soll-Drehzahl des Motors geringer als die erste Soll-Drehzahl des Motors. Das Verfahren bestimmt ferner eine Soll-PS-Zahl des Motors auf Grundlage der zweiten Solldrehzahl des Motors und passt den Motordrehzahlbefehl an, um die zweite Solldrehzahl des Motors zu erreichen. Das Anpassen des Motordrehzahlbefehls kann das Anpassen eines Motordrehzahlbefehls umfassen, der an einen Remote-Motorkraftstoffcontroller gesendet wurde, und das Anpassen der an dem Motor anliegenden Last kann das Anpassen einer durch eine Lichtmaschine auf den Motor aufgebrachte Last umfassen.
In einer der vorliegenden Ausführungsformen kann es sich bei dem Fahrzeug um einen Bergbautransport-LKW mit einem Bruttobetriebsgewicht von 50 Tonnen oder mehr handeln, beispielsweise 50 Tonnen, oder mehr als 500 Tonnen. Das Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor (beispielsweise einen Dieselmotor) auf, der einen Generator oder eine Lichtmaschine antreibt, als Reaktion worauf die Lichtmaschine oder der Generator ausreichend elektrische Leistung erzeugt (beispielsweise tausende von PS-Äquivalent), um einen oder mehr (beispielsweise zwei oder vier) elektrische Traktionsmotoren (beispielsweise Radnabenmotoraggregate), um das Fahrzeug, wenn dieses bis zu seiner Maximalen Nutzlast beladen ist, zu veranlassen, sich zu bewegen. Wie oben erörtert wird eine Drehzahl des Motors mechanisch von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entkoppelt. Beispielsweise kann dem Fahrzeug ein mechanisches Getriebe zum mechanischen Übertragen von Motorleistungsabgabe an Räder des Fahrzeugs für die Bewegung fehlen.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Geschwindigkeits-Schwellenwerts liegt und eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Das Verfahren kann durch einen Controller durchgeführt werden. Der Motor kann betriebsbereit in einem Fahrzeug angeordnet sein.
In einer der vorliegenden Ausführungsformen kann das Verfahren ferner (beispielsweise mit einem Controller), nachdem die Drehzahl automatisch vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert verringert wird, das Erhöhen der Drehzahl des Motors vom zweiten Drehzahlwert zurück auf den ersten Drehzahlwert (oder einen weiteren, höheren Drehzahlwert) als Reaktion auf das Erfüllen von einem oder mehreren bestimmten Kriterien, während der Motor auf dem zweiten Drehzahlwert betrieben wird, umfassen. Beispielsweise kann als Reaktion auf einen Drosselklappen- bzw. Gasbefehl oder eine Änderung des Drosselklappen- bzw. Gasbefehls, als Reaktion auf eine Verlangsamung des Fahrzeugs oberhalb eines Schwellenwerts umfassen, wenn das Fahrzeug nicht bremst (wie es beispielsweise vorkommen kann, wenn es auf eine Neigung trifft), als Reaktion auf Informationen über eine Streckendatenbank bezüglich des Standorts des Fahrzeugs (beispielsweise geben die Informationen eine bevorzustehende Neigung an), als Reaktion auf einen Fahrtenplan gemäß dem der Controller das Fahrzeug automatisch in Abhängigkeit von dem aktuellen Standort und Route steuert, als Reaktion auf eine Position und/oder Bewegung anderer Fahrzeuge, als Reaktion auf Emissionsregelungsstrategien, als Reaktion auf Fahrzeughilfslasten, als Reaktion auf Neigungs-Sensiersignale etc.).
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einem zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Bei dem ersten Drehzahlwert handelt es sich um eine Drehzahl, bei der der Motor ein vorgeschriebenes Leistungsniveau oder ein vorgeschriebenes Drehmomentniveau in einem bestimmten Drehzahl- oder Leistungsbereich während eines Beschleunigungsübergangsereignisses bereitstellt. Das Verfahren kann durch einen Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl des Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten DrehzahlSchwellenwerts liegt und eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Schritt zum Mindern umfasst das Runterfahren der Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate, bis der zweite Drehzahlwert erreicht ist, und bei dem zweiten Drehzahlwert handelt es sich um eine Motordrehzahl mit höherer Kraftstoffeffizienz als der erste Drehzahlwert. Das Verfahren kann durch einen Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten DrehzahlSchwellenwerts liegt und eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null ist. Der Motor ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner das Reagieren auf eine Aufforderung zum Erhöhen von Motorleistung und/oder Motorlast, und/oder Motordrehzahl und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Bediener oder Controller des Fahrzeugs durch Hochfahren der Motordrehzahl von einem geringeren Motordrehzahlanfangswert auf den ersten Drehzahlwert. In einer anderen Ausführungsform geschieht das Hochfahren der Motordrehzahl mit einer geregelten Rate, bis der erste Drehzahlwert erreicht wird, und die Hochfahrrate liegt bei oder nahe einer maximal verfügbaren Hochfahrrate der Motordrehzahl. Das/die Verfahren kann/können durch einen Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl des Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Das Verfahren umfasst ferner das Runterfahren der Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert, und bei dem zweiten Drehzahlwert handelt es sich um eine Motordrehzahl mit höherer Kraftstoffeffizienz als der erste Drehzahlwert. Das Verfahren kann durch einen Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt und eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Motor ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner das Ansprechen auf eine gemessene, geschätzte oder berechnete Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder eines weiteren Fahrzeugs, zum Bestimmen von: einer Rücklaufgeschwindigkeit des Minderns der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert und/oder der Länge des bestimmtem Zeitraums, für den die Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt, bevor veranlasst wird, dass die Motordrehzahl automatisch vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert verringert wird. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
Bei einer Änderung umfasst ein Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert, als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt und eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Motor ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen, zumindest teilweise auf Grundlage eines Zustands, bei dem sich das Fahrzeug in einem beladenen, teilbeladenen oder Leerzustand befindet, von einem oder beiden von: einer Rücklaufgeschwindigkeit des Minderns der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert und/oder einer Länge des bestimmtem Zeitraums für die Änderungsrate. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null ist. Der Motor ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen, zumindest teilweise auf Grundlage einer Steigung, auf der sich das Fahrzeug befindet, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert in den zweiten Drehzahlwert übergehen soll, von: einer Rücklaufgeschwindigkeit zum Mindern der Motordrehzahl von ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert; und/oder einer Länge des bestimmten Zeitraums für die Änderungsrate. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwert liegt als auch eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null ist. Der Motor ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen von einem oder beiden von: einer Rücklaufgeschwindigkeit zum Mindern der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert; und/oder einer Länge des bestimmten Zeitraums für die Änderungsrate, wobei die Bestimmung zumindest teilweise basiert auf: einer absoluten Drosselklappenbedingung, so dass eine angeforderte Leistungsänderung größer sein muss als ein bestimmter Schwellenwert, um die Verringerung einzuleiten; und/oder einer Umgebungsbedingung, so dass das Fahrzeug von einem zweiten Fahrzeug um einen bestimmten Abstand beabstandet sein muss, um die Verringerung einzuleiten, und der Abstand zumindest teilweise auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeiten von jeweils dem Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug bestimmt wird. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen eines Leistungszustands des Motors, wobei das Verfahren ferner in einem ersten Modus als Reaktion auf den Leistungszustand, der angibt, dass der Motor etwa 50 % oder mehr der maximalen Leistungsabgabe des Motors erzeugt, das Umschalten oder Beibehalten eines Betriebsmodus des Motors dahingehend umfasst, reaktionsfreudiger bezogen auf den bestimmten Zeitraum zu sein, der länger ist als verglichen mit einer zeitlichen Länge des bestimmten Zeitraums, wenn der Leistungszustand angibt, dass der Motor weniger als 50% seiner maximalen Leistungsabgabe produziert. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Motor ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen eines Bewegungszustands des Fahrzeugs, wobei in einem ersten Modus als Reaktion auf den Bewegungszustand, der dem sich bewegenden Fahrzeug entspricht, der bestimmte Zeitraum länger ist, als wenn der Bewegungszustand dem entspricht, dass das Fahrzeug gestoppt wird, und wobei in einem zweiten Modus als Reaktion auf den Bewegungszustand, der dem entspricht, dass das Fahrzeug gestoppt wird, der bestimmte Zeitraum kürzer ist als wenn der Bewegungszustand dem entspricht, dass sich das Fahrzeug bewegt. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Motor ist in einem Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner: Bestimmen, dass das Fahrzeug eine Nutzlast trägt, als Reaktion auf die der bestimmte Zeitraum eine erste Dauer hat; und Bestimmen, dass das Fahrzeug nahezu leer ist, als Reaktion worauf der bestimmte Zeitraum eine zweite Dauer hat, die länger ist als die erste Dauer. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der zweite Drehzahlwert steht in Beziehung mit einer kraftstoffsparenden Nennleistung, und einem oder beidem davon, dass: die erste kraftstoffsparende Nennleistung sich von einer maximalen Nennleistung des Motors um mehr als eine erste bestimmte Menge unterscheidet; und/oder der zweite Drehzahlwert sich von einer maximalen Nenn-Drehzahl des Motors um mehr als eine zweite bestimmte Menge unterscheidet. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das automatische Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einen zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert auf oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt und eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt. Der Motor ist in einem unbemannten ersten Fahrzeug angeordnet. Das Verfahren umfasst ferner das automatische Steuern des ersten Fahrzeugs zumindest teilweise auf Grundlage von Signalen, die aus einem zweiten Fahrzeug empfangen werden, das mit dem ersten Fahrzeug logisch oder mechanisch gekoppelt ist, für eine koordinierte Fahrt entlang einer Route, und wobei der Schritt des Automatischen Mindern der Drehzahl des Motors in zumindest einem Betriebsmodus des ersten Fahrzeugs durchgeführt wird, unabhängig von den Signalen, die von dem zweiten Fahrzeug empfangen wurden. Das Verfahren kann von einem Controller durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform weist das Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang, einen Motor (eine Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entkoppelt), und einen Controller auf. Der Controller ist eingerichtet, die Drehzahl des Motors zu steuern und ist ferner eingerichtet, um den Motor in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi zu betreiben, und, als Reaktion auf eine bestimmte Menge an Eingabetriggern zwischen den Betriebsmodi umzuschalten, wobei die Betriebsmodi umfassen: einen Performance-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer ersten, höheren UpM hält, und einen Kraftstoffspar-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten, niedrigeren UpM hält als im Performance-Betriebsmodus. Die Eingabetrigger basieren zumindest teilweise auf einem oder mehr der Folgenden: Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate bei (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt; einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs; einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist; einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs; einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt; einer Drosselklappeneinstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor liegt; einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt.
In einer Ausführungsform weist ein Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang, einen Motor (eine Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entkoppelt), sowie einen Controller auf. Der Controller ist eingerichtet, die Drehzahl des Motors zu steuern und ist ferner eingerichtet, den Motor in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi zu betreiben, und als Reaktion auf eine bestimmte Menge an Eingabetriggern zwischen den Betriebsmodi umzuschalten, wobei die Betriebsmodi umfassen: einen Performance-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer ersten, höheren UpM hält, und einen Kraftstoffspar-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten, niedrigeren UpM hält als im Performance-Betriebsmodus. Die Eingabetrigger basieren zumindest teilweise auf einem oder mehreren der Folgenden: Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt, einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich einem anderen Fahrzeug, einer Steigung, auf der das Fahrzeug angeordnet ist, einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt, einer Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor liegt, einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt. Die Motordrehzahl im Performance-Modus beträgt etwa 1.900 UpM und im Kraftstoffsparmodus etwa 1.800 UpM, und der bestimmte Zeitraum liegt in einem Bereich von etwa 5 Sekunden bis etwa 3 Minuten.
In einer Ausführungsform weist das Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang, einen Motor (eine Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entkoppelt), und einen Controller auf. Der Controller ist eingerichtet, die Drehzahl des Motors zu steuern und ist ferner eingerichtet, den Motor in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi zu betreiben, und als Reaktion auf eine bestimmte Menge an Eingabetriggern zwischen den Betriebsmodi umzuschalten, wobei die Betriebsmodi umfassen: einen Performance-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer ersten, höheren UpM hält, und einen Kraftstoffspar-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten, niedrigeren UpM hält als im Performance-Betriebsmodus. Die Eingabetrigger basieren zumindest teilweise auf einem oder mehr der folgenden Faktoren: Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt, einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs, einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist, einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt, einer Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor liegt, einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt. Der Controller ist eingerichtet, um eine Rücklaufgeschwindigkeit der Motordrehzahl vom Performance-Betriebsmodus auf den Kraftstoffspar-Betriebsmodus mit einer bestimmten Änderungsrate runterzufahren, die geringer ist als die maximale Änderungsrate bei für den Motor möglichen Motordrehzahlen.
In einer Ausführungsform weist das Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang, einen Motor (eine Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entkoppelt) sowie einen Controller auf. Der Controller ist eingerichtet, die Drehzahl des Motors zu steuern und ist ferner eingerichtet, den Motor in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi zu betreiben, und als Reaktion auf eine bestimmte Menge an Eingabetriggern zwischen den Betriebsmodi umzuschalten, wobei die Betriebsmodi umfassen: einen Performance-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer ersten, höheren UpM hält, und einen Kraftstoffspar-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten, niedrigeren UpM hält als im Performance-Betriebsmodus. Die Eingabetrigger basieren zumindest teilweise auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren: Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt, einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs, einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist, einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt, einer Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor liegt, einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt. Bei einem dritten Betriebsmodus handelt es sich um den Motor im Leerlauf, und der Controller ist eingerichtet, den Motor vom Kraftstoffsparmodus in den dritten Betriebsmodus zu schalten, bei dem sich der Motor im Leerlauf befindet.
In einer Ausführungsform weist ein System einen Motor und einen Controller auf. Eine Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit eines den Motor lagernden Fahrzeugs entkoppelt. Der Controller ist eingerichtet zum Steuern der Drehzahl des Motors und ist ferner eingerichtet zum Betreiben des Motors in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi, umfassend einen ersten Modus, der mit einer ersten Motordrehzahl in Beziehung steht, und einen zweiten Modus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten Motordrehzahl hält, die niedriger ist als die erste Motordrehzahl. Der Controller ist ferner eingerichtet, zwischen den Betriebsmodi umzuschalten, als Reaktion auf das Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt.
In einer Ausführungsform weist ein System einen Motor und einen Controller auf. Eine Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit eines den Motor lagernden Fahrzeugs entkoppelt. Der Controller ist eingerichtet zum Steuern der Drehzahl des Motors und ist ferner eingerichtet zum Betreiben des Motors in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi, umfassend einen ersten Modus, der mit einer ersten Motordrehzahl in Beziehung steht, und einen zweiten Modus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten Motordrehzahl hält, die niedriger ist als die erste Motordrehzahl. Der Controller ist ferner eingerichtet, zwischen den Betriebsmodi umzuschalten, als Reaktion auf das Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt. Der Controller ist ferner eingerichtet, die Betriebsmodi auf Grundlage von einem oder mehr von umzuschalten: einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs; einer Steigung, auf der das Fahrzeug angeordnet ist; einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs; einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt; einer Drosselklappen- bzw. Gaspedal-Einstellung für den Motor, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Drosselklappen- bzw. Gaspedal -Einstellung für den Motor liegt; einer Leistungsabgabe des Motors, die bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors liegt; und/oder eine Nutzlast des Fahrzeugs bei fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs liegt.
Wenn in der vorliegenden Schrift verwendet, soll ein Element oder ein Schritt, der im Singular erwähnt wird, und dem das Wort „eine/einer/eines“ vorausgeht, nicht dahingehend verstanden werden, als sei die Pluralform dieser Elemente oder Schritte ausgenommen, es sei denn, eine solche Ausnahme wird ausdrücklich erwähnt. Ferner sollen Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung nicht dahingehend ausgelegt werden, als wäre das Vorhandensein zusätzlicher Ausführungsformen, die die genannten Merkmale ebenfalls umfassen, ausgeschlossen. Darüber hinaus können Ausführungsformen, es sei denn, dies ist gegenteilig angegeben, die ein Element oder eine Vielzahl von Elementen mit einer besonderen Eigenschaft „aufweisen“, „umfassen“ „besitzen“ oder „beinhalten“, zusätzlich solche Elemente beinhalten, die diese Eigenschaft nicht besitzen. Die Begriffe „beinhalten/umfassen/ und „bei dem“ werden als sprachliche Entsprechungen der jeweiligen Begriffe „aufweisend“ und „wobei“ verwendet. Ferner werden die Begriffe „erste/erster/erstes“, „zweite/zweiter/zweites“ und „dritte/dritter/drittes“ lediglich als Bezeichnung genutzt, und dienen nicht der Auferlegung numerischer Voraussetzungen oder einer besonderen Positionsreihenfolge an ihren Objekten. Bei einem Aspekt meint „kann“, dass ein Controller oder ein anderes Bauteil eingerichtet ist zum Durchführen der angegebenen Funktion, und in zumindest einem Betriebsmodus dieses tut oder die angegebene Funktion während des Betriebs durchführt oder dieses tun sollte.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich des besten Modus, und ermöglicht es ferner einem Fachmann auf den Gebiet die Erfindung auszuüben, einschließlich der Herstellung und Nutzung beliebiger Systeme und Vorrichtungen und dem Durchführen eines beliebigen der aufgenommenen Verfahren. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert, und kann weiter Beispiele umfassen, die einem Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele liegen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche, wenn sie strukturelle Elemente haben, die sich nicht von der tatsächlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente haben, die nur vernachlässigbare Unterschiede zur wortwörtlichen Sprache der Ansprüche haben.

Claims

Verfahren, umfassend: automatisches Mindern einer Drehzahl eines Motors von einem ersten Drehzahlwert auf einem zweiten Drehzahlwert als Reaktion darauf, dass sowohl der erste Drehzahlwert bei oder oberhalb eines ersten Drehzahlschwellenwerts liegt als auch eine Änderungsrate einer (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Drehzahlwert eine Drehzahl ist, bei der der Motor ein bestimmtes Leistungsniveau oder ein bestimmtes Drehmomentniveau in einem bestimmten Bereich von Leistung oder Drehmoment während einem Beschleunigungsübergangsereignis bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mindern das Runterfahren der Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate umfasst, bis der zweite Drehzahlwert erreicht ist, und der zweite Drehzahlwert eine Motordrehzahl ist, die eine höhere Kraftstoffeffizienz hat als der erste Drehzahlwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug angeordnet ist, und ferner umfassend das Reagieren auf eine Aufforderung zum Erhöhen der Motorleistung und/oder des Motordrehmoments und/oder der Motordrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Bediener oder Controller des Fahrzeugs durch Hochfahren der Motordrehzahl von einer niedrigeren Motoreingangsdrehzahl auf den ersten Drehzahlwert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Hochfahren der Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate stattfindet, bis der erste Drehzahlwert erreicht wird, und die Hochfahrrate bei oder nahe einer maximal verfügbaren Rate zum Hochfahren der Motordrehzahl liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Runterfahren der Motordrehzahl mit einer gesteuerten Rate vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert, und der zweite Drehzahlwert eine Motordrehzahl mit höherer Kraftstoffeffizienz ist als der erste Drehzahlwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug angeordnet ist und ferner das Ansprechen auf eine gemessene, geschätzte oder errechnete Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder eines weiteren Fahrzeugs umfasst, zum Bestimmen von: einer Rücklaufgeschwindigkeit des Minderns der Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert; und/oder der Länge des bestimmtem Zeitraums, für den die Änderungsrate von (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl für einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen null beträgt, bevor veranlasst wird, dass die Motordrehzahl automatisch vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug angeordnet ist, ferner umfassend das Bestimmen, zumindest teilweise auf Grundlage eines Zustands, bei dem sich das Fahrzeug in einem beladenen, teilbeladenen oder Leerzustand befindet, von einem oder beiden von: einer Rücklaufgeschwindigkeit des Minderns der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert und/oder einer Länge des bestimmtem Zeitraums für die Änderungsrate.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug angeordnet ist, und ferner umfassend das Bestimmen, teilweise auf Grundlage einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlwert in den zweiten Drehzahlwert übergehen soll, von: einer Rücklaufgeschwindigkeit zum Mindern der Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert; und/oder einer Länge des bestimmten Zeitraums für die Änderungsrate.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug angeordnet ist, ferner umfassend das Bestimmen von einem oder beiden von: einer Rücklaufgeschwindigkeit des Minderns der Motordrehzahl vom ersten Drehzahlwert auf den zweiten Drehzahlwert und/oder einer Länge des bestimmtem Zeitraums für die Änderungsrate, und wobei die Bestimmung ferner zumindest teilweise basiert auf: einer absoluten Drosselklappenbedingung, derart, dass eine angeforderte Leistungsänderung größer sein muss als ein bestimmter Schwellenwert, um die Verringerung einzuleiten, und/oder einer Umgebungsbedingung, derart, dass das Fahrzeug von einem zweiten Fahrzeug um einen bestimmten Abstand beabstandet sein muss, um die Verringerung einzuleiten, und der Abstand zumindest teilweise auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeiten von jeweils dem Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen eines Leistungszustands des Motors, wobei das Verfahren ferner umfasst, in einem ersten Modus als Reaktion auf den Leistungszustand, der angibt, dass der Motor etwa 50 % oder mehr der maximalen Leistungsabgabe des Motors erzeugt, das Umschalten oder Beibehalten eines Betriebsmodus des Motors dahingehend, reaktionsfreudiger bezogen auf den bestimmten Zeitraum zu sein, der länger ist als verglichen mit einer zeitlichen Länge des bestimmten Zeitraums, wenn der Leistungszustand angibt, dass der Motor weniger als 50% seiner maximalen Leistungsabgabe produziert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug angeordnet ist, und ferner umfassend das Bestimmen eines Bewegungszustands des Fahrzeugs, wobei in einem ersten Modus als Reaktion darauf, dass der Bewegungszustand dem entspricht, dass sich das Fahrzeug bewegt, der bestimmte Zeitraum länger ist als wenn der Bewegungszustand dem entspricht, dass das Fahrzeug angehalten wird, und wobei in einem zweiten Modus als Reaktion darauf, dass der Bewegungszustand dem entspricht, dass das Fahrzeug angehalten wird, der bestimmte Zeitraum kürzer ist als wenn der Bewegungszustand dem entspricht, dass sich das Fahrzeug bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug angeordnet ist, und ferner umfassend: das Bestimmen, dass das Fahrzeug eine Nutzlast trägt, als Reaktion worauf der bestimmte Zeitraum eine erste Dauer hat; und Bestimmen, dass das Fahrzeug nahezu leer ist, als Reaktion worauf der bestimmte Zeitraum eine zweite Dauer hat, die kürzer ist als die erste Dauer.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Drehzahlwert einer kraftstoffsparenden Nennleistung zugeordnet wird, und einem oder beiden: die kraftstoffsparende Nennleistung sich von einer maximalen Nennleistung des Motors um mehr als eine erste bestimmte Menge unterscheidet; und/oder der zweite Drehzahlwert sich von einer maximalen Drehzahl-Nennleistung des Motors um mehr als eine zweite bestimmte Menge unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem unbemannten, ersten Fahrzeug angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner das automatische Steuern des ersten Fahrzeugs zumindest teilweise auf Grundlage von Signalen steuert, die aus einem zweien Fahrzeug stammen, das mit dem ersten Fahrzeug logisch oder mechanisch gekoppelt ist, für eine koordinierte Fahrt entlang einer Route, und wobei der Schritt des automatischen Minderns der Drehzahl des Motors in zumindest einem Betriebsmodus des ersten Fahrzeugs durchgeführt wird, unabhängig von den Signalen, die aus dem zweiten Fahrzeug empfangen wurden.
Fahrzeug, aufweisend: einen elektrischen Antriebsstrang; einen Motor, wobei eine Drehzahl des Motors von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs mechanisch entkoppelt ist; und einen Controller, der eingerichtet ist zum Steuern der Drehzahl des Motors und ferner eingerichtet ist zum Betreiben des Motors in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi, und zum Umschalten der Betriebsmodi als Reaktion auf eine bestimmte Menge an Eingabetriggern, wobei die Betriebsmodi umfassen: einen Performance-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer ersten, höheren UpM hält, und einen Kraftstoffspar-Betriebsmodus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten, niedrigeren UpM hält als im Performance-Betriebsmodus; und die Eingabetrigger zumindest teilweise auf einem oder mehr der Folgenden basieren: Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate bei (i) Motorleistung und/oder (ii) Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt; einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich einem anderen Fahrzeug; einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist; einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs; einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt; einer Drosselklappen-Einstellung für den Motor, bei der es sich um fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Drosselklappen-Einstellung für den Motor handelt; einer Leistungsabgabe des Motors, bei der es sich um fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors handelt; und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr einer maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei die Motordrehzahl im Performance-Modus etwa 1.900 UpM beträgt und in Kraftstoffsparmodus etwa 1.800 UpM beträgt, und der bestimmte Zeitraum im Bereich von etwa 5 Sekunden bis etwa 3 Minuten liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei der Controller eingerichtet ist, eine Rücklaufgeschwindigkeit der Motordrehzahl vom Performance-Betriebsmodus auf den Kraftstoffspar-Betriebsmodus mit einer bestimmten Änderungsrate runterzufahren, die geringer ist als die maximale Änderungsrate bei für den Motor möglichen Motordrehzahlen.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei es sich bei einem dritten Betriebsmodus um den Motor im Leerlauf handelt, und der Controller eingerichtet ist, den Motor vom Kraftstoffspar-Betriebsmodus auf den dritten Betriebsmodus umzuschalten, bei dem der Motor im Leerlauf ist.
System, aufweisend: einen Motor, und eine Drehzahl des Motors ist mechanisch von einer Geschwindigkeit eines den Motor lagernden Fahrzeugs entkoppelt; und einen Controller, der eingerichtet ist zum Steuern der Drehzahl des Motors und ferner eingerichtet ist zum Betreiben des Motors in zumindest zwei oder mehr Betriebsmodi, umfassend einen ersten Modus, der mit einer ersten Motordrehzahl in Beziehung steht, und einen zweiten Modus, der die Motordrehzahl auf einer zweiten Motordrehzahl hält, die niedriger ist als die erste Motordrehzahl, und der Controller ferner eingerichtet ist, zwischen den Betriebsmodi umzuschalten, als Reaktion auf das Verstreichen eines bestimmten Zeitraums, der beginnt, nachdem eine Änderungsrate der (i) Motorleistung und/oder (ii) der Motordrehzahl im Wesentlichen null beträgt.
System nach Anspruch 20, wobei der Controller ferner eingerichtet ist, den Betriebsmodus umzuschalten, auf Grundlage von einem oder mehr von: einer räumlichen Beziehung des Fahrzeugs bezüglich eines anderen Fahrzeugs, einer Steigung, an der das Fahrzeug angeordnet ist, einer Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer manuellen Einstellung durch einen Bediener oder ein Controller, die einen Wunsch oder einen Bedarf entweder an Kraftstoffeinsparung oder Leistung angibt, einer Drosselklappen-Einstellung für den Motor, bei der es sich um fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Drosselklappen-Einstellungen für den Motor handelt; einer Leistungsabgabe des Motors, bei der es sich um fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Leistungsabgabe des Motors handelt; und/oder es sich bei einer Nutzlast des Fahrzeugs um fünfzig Prozent oder mehr der maximal verfügbaren Nutzlast des Fahrzeugs handelt.