SISTEMA PARA INTEGRAR EQUIPO DE CARROCERÍA CON UN TREN DE ENERGÍA HÍBRIDO DE VEHÍCULO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo Técnico La invención se relaciona con la integración de un equipo de toma de energía con un sistema de control de vehículo de motor, y más particularmente para extender la funcionalidad, simplificar la modificación de sistema, mejorar la robustez y optimizar el uso de combustible en una plataforma de vehículo híbrido de diesel/eléctrico. 2. Descripción del Problema: El uso de un chasis de vehículo híbrido para soportar equipo de toma de energía (PTO), tal como torres aéreas (coloquialmente llamadas "colectores de cereza"), camiones para basura, camiones de entrega de combustible líquido y lo semejante, es relativamente nuevo. La integración del control de equipo de PTO, particularmente de una forma que utilice mejor la reserva de combustible del vehículo, ha recibido poca atención. Si el control del equipo de PTO simplemente se llevada de vehículos convencionales, no habría optimización de operación del sistema y los sistemas permanecerían altamente inflexibles. Muchos vehículos contemporáneos están ahora equipados con computadoras de carrocería, controladores locales y redes de área de controlador para implementar la mayoría de los aspectos de control de vehículo. En vehículos diseñados, construidos y vendidos por International Truck and Engine Corporation, un Controlador de Sistema Eléctrico ("ESC") lleva a cabo las funciones de la computadora de carrocería. Los controladores locales que se comunican entre sí y con el ESC para distribuir datos y solicitudes esenciales para operación de programación local mediante la que el control se implementa . En un vehículo convencional, solamente el motor del vehículo es usualmente capaz de llenar las demandas de energía requeridas por el equipo de PTO. Este motor, típicamente un diesel capaz de mover un camión a velocidades de carretera, está diseñado para proporcionar mucho más energía de la que se requiere por el equipo de PTO y consecuentemente no se opera de una manera óptima cuando el vehículo está soportando operación de PTO. El problema se aumenta en el ambiente de un vehículo de torre aérea en donde el vehículo no se está moviendo durante la operación de PTO y la propia operación de PTO puede ser solo ocasional como se demanda por un operario. Si el motor se mantiene funcionando, mucho combustible se desperdicia con el motor en descanso mientras que espera que el operario de entrada y en pérdidas parasíticas. En ciertos tipos de configuraciones híbridas el motor de tracción usado para arrancar el vehículo de un inicio en parada puede estar disponible para sustentar PTO. Los motores eléctricos adolecen mucho menos de pérdidas parasíticas que los motores térmicos y demandan relativamente poca entrada de energía en exceso de su salida. Sin embargo, no es un asunto sencillo solo aplicar el motor de tracción para soportar operación de PTO. Cualquier esquema de operación debe tomar en estado de carga de batería y ser capaz de sostener la operación de PTO del motor térmico, si se requiere. Los vehículos del ramo anterior equipados para operaciones de PTO han incluido típicamente una disposición de relés y alambrado duro extenso para soportar el equipo. Esto ha hecho a los vehículos difíciles de modificar y sujetos a falla de equipo. Complicando adicionalmente unido al control de los sistemas es que subsistemas mayores de dicho vehículo, particularmente un vehículo híbrido vienen de diferentes fabricantes. Por ejemplo, en el vehículo híbrido de torre aérea considerado en la presente solicitud Eaton Corp., suministra el motor de tracción, transmisión, controlador de transmisión, controlador híbrido, batería de litio-ion, controlador de selección de engranaje y invertidor; International Truck and Engine suministra la computadora de carrocería, motor e integra los componentes hacia un vehículo, el chasis montado en equipo de PTO puede venir de un número de fuentes, aún cuando la fuente preferida para una torre aérea es Altec Industries que suministra válvulas hidráulicas controladas electromagnéticas, conmutadores de proximidad, interruptores de articulación, motores eléctricos, relés, solenoides y luces. El subsistema de Eaton consiste en subcomponentes modulares instalados en el chasis de International. A menos que estén acoplados, estos subcomponentes junto con mucho del sistema de chasis de International no tienen clave en cuanto a continuar con el equipo de PTO montado en chasis. Sin embargo, es absolutamente imperativo que estos sistemas se conozcan, debido a que es su trabajo proporcionar potencial hidráulico y eléctrico al equipo de PTO montado al chasis a través del PTO montado en transmisión y la arquitectura eléctrica de chasis de soporte en los momentos apropiados y durante los intervalos apropiados para soportar la funcionalidad de equipo precisa. Inversamente, estos sistemas se necesitan comunicar con el equipo de PTO montado en el chasis debido a las mismas razones previamente asignadas. El problema creado por este espacio de comunicación es doble. El primer problema es que el equipo de PTO montado en el chasis no tiene forma de comunicarse con el resto de los controladores en la arquitectura de enlace de datos. El segundo problema es que si el equipo de PTO montado en chasis tuviera un medio de comunicación, qué mensajes se pasarían y cómo se formatearían . Además, qué sistemas en la barra de datos de vehículo escucharían en el enlace de datos ya que se relaciona con los otros módulos de control y sus componentes asociados? COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De conformidad con la invención, se proporciona un vehículo híbrido diesel-eléctrico equipado con accesorios de operación de toma de energía. El vehículo híbrido diesel-eléctrico incluye una barra de datos pública convencional con su computadora de carrocería, y cuando menos dos, pero de preferencia cuando menos tres barras de datos secundarias. Una barra de datos secundaria entrelaza un controlador de transmisión con un controlador de sistema híbrido y controlador de selección de engranaje de transmisión y proporcionar una puerta a la barra de datos pública. Otro controlador secundario enlaza un módulo programable genérico para control accesorio de PTO con la computadora de carrocería, que a su vez proporciona una puerta a la barra de datos pública. Todavía otra barra de datos secundaria está conectada entre un paquete de interruptor y la computadora de carrocería, que nuevamente proporciona una puerta a la barra de datos pública. El control de los accesorios de operación de toma de energía están integrados en uno o más módulos de energía remotos (RPMs) . Los RPMs son extensiones de un controlador de sistema de computadora de carrocería/eléctrico (ESC) a través de una red de área de controlador (aquí una interfaz de enlace de datos J1939 propietaria) . El ESC luego lleva a cabo el control de y comunicación para los accesorios de operación de toma de energía. De esta manera se efectúa la integración con el resto de los controladores a través de una porción pública de la arquitectura de enlace de datos. La integración de estos componentes variados a través de una arquitectura de enlace de datos incluyendo su funcionalidad de precisión se logra a través de software de preferencia implementado usando la herramienta de configuración de software de International Truck and Engine' s Diamond Logic® Builder. La estrategia de integración y control toma en consideración el sistema híbrido de base, la transmisión, embrague de auto, motor, sistema de frenado antibloqueo (ABS) y funcionalidad accesoria de PTO permitiéndoles que trabajen en una relación simbiótica de conformidad con un juego particular de requerimientos flexibles y siempre cambiantes. La reclamación en su sentido más amplio tiene que ver con un acercamiento/estrategia de integrar un sistema de impulsión híbrido a equipo montado en chasis TEM a través de un sistema de enlace de datos residente en un chasis de camión comercial o por lo demás especial a través de software flexible más bien que un juego específico de requerimientos funcionales. Las disposiciones de control se finalizan programando, que puede ser específico a un vehículo particular y alterable con el tiempo, el vehículo gana flexibilidad y la fortaleza del sistema se mejora. Además, la activación del accesorio de PTO se puede efectuar de una manera que reduce al mínimo el uso de combustible. El motor de tracción de vehículo híbrido sé emplea, bajo circunstancias normales, para suministrar energía para operación de PTO. Se usa típicamente energía eléctrica almacenada. Esta energía eléctrica típicamente representa la energía almacenada de frenado de regeneración. Sin embargo, también puede representar energía almacenado en cualquier tiempo cuando el diesel se opera a niveles en donde su salida de energía excede las demandas inmediatas de energía del motor. En respuesta a la indicación de un estado bajo de carga de la batería, el motor se puede operar para operación de PTO de soporte, pero cuando se hace esto, se opera a su salida óptima con la energía en exceso producida siendo desviada para generar electricidad para almacenamiento. De esta manera, el motor se opera solo brevemente y a su nivel de energía óptimo, reduciendo al mínimo el efecto de pérdidas parasíticas.
Efectos, particularidades y ventajas adicionales serán evidentes en la descripción escrita que sigue. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las particularidades novedosas que se creen características de la invención se exponen en las reivindicaciones anexas. La propia invención, sin embargo, así como un modo de uso preferido, objetos y ventajas adicionales de la misma, se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de una modalidad ilustrativa cuando se lea en conjunción con los dibujos que se acompañan, en donde: La Figura 1 es una ilustración simplificada de un conjunto de grúa aérea montada en camión para colocar a un operario en diversas posiciones elevadas. La Figura 2 es una esquemática de alto nivel de un sistema de control de vehículo para un vehículo híbrido equipado con una aplicación de PTO. Las Figuras 3A-3G son diagramas de estado del tren de impulsión de vehículo. La Figura 4 ilustra la ubicación y carácter de rutinas de traslación por controladores para comunicación entre bus/enlace de datos. La Figura 5 es una gráfica de flujo de alto nivel que ilustra la operación de una modalidad preferida de la invención.
La Figura 6 es una gráfica de flujo de alto nivel que ilustra la operación de una modalidad preferida de la invención . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Haciendo ahora referencia a las figuras y en particular a la Figura 1, se ilustra un ejemplo de un camión 1 de grúa aérea móvil. El camión 1 de grúa aérea móvil incluye una unidad 2 de grúa aérea montada a un lecho en la porción posterior del camión. La unidad 2 de grúa aérea incluye un brazo 3 inferior y un brazo 4 superior interconectados pivotalmente entre si. El brazo 3 inferior a su vez está montado para girar en el lecho de camión sobre un soporte 6 y una ménsula 7 de soporte giratoria. La ménsula 7 de soporte giratoria incluye un montaje 8 pivotante para un extremo del brazo 3 inferior. Un cubo 5 está asegurado al extremo libre del brazo 4 superior y soporta a personal durante la elevación del cubo a y soporta al cubo dentro de una área de trabajo. El cubo 5 está fijado pivotalmente al extremo libre del brazo r4 para mantener una orientación horizontal en todo momento. Una unidad 9 de elevación está interconectada entre la ménsula 7 y el brazo 3 inferior. Una conexión 10 de pivote conecta el cilindro 11 de brazo inferior de la unidad 9 a la ménsula 7. Una varilla 12 de cilindro se extiende desde el cilindro 11 y está conectada pivotalmente al brazo 3 a través de un pivote 13. La unidad 9 de cilindro de brazo inferior está conectada a un suministro a presión de un fluido hidráulico apropiado, que permite que el conjunto sea elevada y bajado. Como se discute abajo, la fuente primaria de fluido hidráulico a presión es de preferencia una transmisión automática. El extremo externo del brazo 3 inferior está interconectado al extremo inferior y de pivote del brazo 4 superior. Un pivote 16 interconecta el extremo externo del brazo 3 inferior al extremo de pivote del brazo 4 superior. Una unidad de cilindro de compensación de brazo superior o conjunto 17 está conectado entre el brazo 3 inferior y el brazo 4 superior para mover el brazo superior alrededor del pivote 16 para colocar el brazo superior con relación al brazo 3 inferior. La unidad 17 de cilindro de compensación de brazo superior está construida para permitir el movimiento independiente del brazo 4 superior con relación al brazo 3 inferior y para proporcionar movimiento de compensación entre los brazos para elevar el brazo superior con el brazo inferior. La unidad 17 se suministra con fluido hidráulico a presión de las mismas fuentes que la unidad 9. Haciendo referencia a la Figura 2 , se ilustra un esquemático de alto nivel de un sistema 21 de control que proporciona al vehículo 1 control y manejo de uso de combustible. Un controlador 24 de sistema eléctrico, un tipo de una computadora de carrocería, está enlazado por un enlace 18 de datos público a una variedad de controladores locales que, a su vez, implementan el control directo sobre la mayoría de las funciones del vehículo 1. El controlador
24 de sistema eléctrico (ESC) también puede estar directamente conectado a entradas y salidas seleccionadas. Como se ilustra, una entrada de interruptor de encendido, una entrada de posición de pedal de freno y un sensor de posición de freno de estacionamiento están conectados para suministrar señales al ESC 24. En algunas modalidades, una entrada de sensor de nivel de combustible y una entrada de posición de estrangulación también pueden suministrar señales al ESC 24. Las señales para control de operación de PTO desde dentro de una cabina se pueden implementar un paquete (s) 56 de interruptor En cabina. El paquete 56 de interruptor En cabina está conectado al ESC 24 a través de un enlace 64 de datos propietario que se conforma a la norma SAE J1708. En enlace 64 de datos es una conexión de datos de régimen de baudio bajo, típicamente del orden de
9.7 Kbaudio. Cuatro controladores locales principales además del ESC 24 se ilustran conectados al enlace 18 de datos público. Estos controladores son el controlador 46 de motor, el controlador 42 de transmisión, un controlador 58 de calibre y un controlador 50 de sistema de freno antibloqueo (ABS) . El enlace 18 de datos es de preferencia el bus para una red de área de controlador (CAN pública que se conforma a la norma SAE J1939 y bajo la práctica corriente soporta transmisión de datos hasta 250 Kbaudio. Se entenderá que otros controladores se pueden instalar en el vehículo 1 en comunicación con el enlace 18 de datos. El controlador 50 de ABS, como es convencional, controla la aplicación de frenos 52 y recibe señales de sensor de velocidad de rueda de los sensores 54. La velocidad de rueda se reporta a través del enlace 18 de datos y se supervisa por el controlador 42 de transmisión. El vehículo 1 es de preferencia un vehículo híbrido diesel eléctrico que utiliza un tren 20 de impulsión en el que el motor de tracción/generador 32 está conectado en línea con un motor 28. Como con otros diseños híbridos, el sistema se pretende para recapturar el momento de inercia del vehículo para suplementar la salida de motor. El tren 20 de impulsión es una variación particular del diseño híbrido que proporciona ventajas en una aplicación de utilidad. Se pretende además para operación del motor 28 soportar la operación de PTO tanto directamente, y mediante uso para generar energía eléctrica para almacenamiento. De esta manera, el motor 28 está en funcionamiento a su nivel de salida de energía óptimo cuando se usa en soporte directo de operación de PTO (y posiblemente cualquier otro momento cuando el motor podría decirse de otra manera que está funcionando) . Un motor de tracción/generador 32 se usa para recapturar la energía cinética del vehículo durante la desaceleración usando las ruedas 26 de impulsión para impulsar el motor de tracción/generador 32. El motor 28 se puede utilizar para suministrar energía para generar electricidad, para ambos generar electricidad y operar el sistema 22 de PTO, para proporcionar energía motriz a las ruedas 26 de impulsión, o para proporcionar energía motriz y para hacer funcionar un generador para generar electricidad. Cuando el sistema de PTO es una unidad 2 de elevación aérea, es improbable que se opere cuando el vehículo estaba en movimiento, y la descripción aquí supone que de hecho el vehículo se requerirá que esté detenido, pero otras aplicaciones de PTO pueden existir en donde esto podría ocurrir. Bajo dichas circunstancias, con suficiente capacidad de motor, es concebible que la generación de energía eléctrica, generación de energía motriz y operación de PTO pudieran ser al mismo tiempo. El tren 20 de impulsión provee para la recaptura de energía cinética en respuesta al motor de tracción/ generador 32 que se está impulsando atrás por la fuerza cinética del vehículo. Estas transiciones entre contribución de motor de tracción positiva y negativa se detectan y manejan por un controlador 48 híbrido. El motor de tracción/generador 32, durante el frenado, genera electricidad que se aplica a una batería 34 de almacenamiento a través del invertidor 36. El controlador 48 híbrido ve en el controlador 50 de ABS tráfico de enlace de datos para determinar si el frenado cinético de regeneración aumentaría o mejoraría una condición de deslizamiento de rueda si se iniciara frenado de regeneración. El controlador 42 de transmisión detecta dicho tráfico en el enlace 18 de datos y traduce esto como señales de control para aplicación al controlador 48 híbrido a través del enlace 68 de datos. El motor de tracción/generador 32, durante el frenado, genera electricidad que se aplica a una batería 34 de almacenamiento de Litio-ion a través del invertidor 36 híbrido. Alguna energía eléctrica se puede desviar del invertidor híbrido para mantener la carga de una batería 60 de chasis convencionales de 12 voltios de CD a través de un invertidor 62 de CD/CD. La batería 34 es una batería de litio-ion y es de preferencia el único sistema de almacenamiento de energía eléctrica para el vehículo 1. Las baterías de ion de litio se usan en sistemas de energía de CD de 42 voltios. En los vehículos contemporáneos a la escritura de esta solicitud numerosas aplicaciones de 12 voltios permanecen en uso común y el vehículo 1 puede estar equipado con un sistema de 12 voltios paralelo para soportar estos sistemas. Este posible sistema paralelo no se muestra por fines de simplicidad de ilustración de los sistemas de energía de vehículo de motor de CD de 12 voltios basados en un alternador impulsado por motor y baterías de ácido de plomo de 12 voltios, 6 celdas han estado en uso por décadas y son bien conocidas por los expertos en el ramo. La inclusión de dicho sistema paralelo permitiría el uso de componentes fácilmente disponibles y económicos diseñados para uso de vehículo de motor, tales como bulbos incandescentes para iluminación. Por lo demás la penalidad de peso y complejidad extra introducidos por componentes de 12 voltios se considera indeseable. El motor de tracción/generador 32 se puede usar para impulsar el vehículo 1 atrayendo energía de la batería 34 a través del invertidor 36, que suministra energía de rms de 340 voltios, 3 fases. La batería 34 en ocasiones se denomina como la batería de tracción para distinguirla de una batería 60 de ácido de plomo secundaria de 12 voltios usada para suministrar energía a diversos sistemas del vehículo. Los vehículos de masa elevada tienden a exhibir ganancias mucho más bajas de la locomoción híbrida que los vehículos convencionales. El uso preferido de energía eléctrica almacenada, de esta manera es el sistema 22 de PTO de energía. Además, el motor de tracción/generador 32 se usa para arrancar el motor 28 cuando el encendido está en la posición de inicio. Bajo algunas circunstancias, el motor 28 se usa para impulsar el motor de tracción/ generador 32 con la transmisión 38 en un estado neutro para generar electricidad para recargar la batería 34 y/o acoplado al sistema 22 de PTO para generar electricidad para recargar la batería 34 y operar el sistema 22 de PTO. Esto ocurriría en respuesta a uso de sistema 22 de PTO pesado que baja la carga en la batería 34. Típicamente el motor 28 tiene una capacidad de salida mucho mayor que la requerida para operar el sistema 22 de PTO. Como resultado usándolo para funcionar directamente el sistema 22 de PTO en tiempo completo sería altamente ineficiente debido a las pérdidas parasíticas incurridas en el motor. La mayor eficiencia se obtiene haciendo funcionar el motor 22 a cerca de su salida programada para recargar la batería 34 y luego apagar el motor y usar la batería 34 para suministrar electricidad al motor de tracción/generador 32 para operar el sistema 22 de PTO. Una unidad 2 de elevación aérea se usa frecuentemente de manera solo esporádica por un trabajador para redisposición del cesto 5 y de esta manera se evita el descanso desperdiciado del motor 22. El motor 22 funciona periódicamente a una velocidad eficiente para recargar la batería solamente si se requiere por el estado de carga de la batería 34. El estado de carga de la batería 34 se determina por el controlador 48 híbrido, que pasa esta información al controlador 42 de transmisión a través del enlace 68 de datos. El controlador 42 de transmisión a su vez puede solicitar al ESC 24 que acople el motor 28 mediante un mensaje al ESC 24, que a su vez envía señales de solicitud de energía, (y señales de inicio y detención) al controlador 46 de motor. La disponibilidad del motor 28 puede depender de ciertas intersujeciones programadas (o alambradas), tales como posición de cofre. El tren 20 de impulsión comprende un motor 28 conectado en línea con un embrague 30 de auto que permite la desconexión del motor 28 del resto del tren de impulsión cuando el motor no se requiere para energía motriz o para recargar la batería 34. El embrague automático está acoplado directamente al motor de tracción/generador 32 que a su vez está conectado a una transmisión 38. La transmisión 38 a su vez se utiliza para aplicar energía del motor de tracción/generador 32 a ya sea el sistema 22 de PTO o a las ruedas 26 de impulsión. La transmisión 38 es bidireccional y se puede usar para transmitir energía de las ruedas 26 de impulsión nuevamente al motor de tracción/generador 32. El motor de tracción/generador 32 se puede usar para proporcionar energía motriz (ya sea solo o en cooperación con el motor 28) a la transmisión 38.
Cuando se usa como un generador, el motor de tracción/ generador suministra electricidad al invertidor 36 que suministra corriente directa para recargar la batería 34. Un sistema 21 de control implementa la cooperación de los elementos de control para efectuar las operaciones justamente descritas. El ESC 24 recibe entradas relacionadas con posición de estrangulación, posición de pedal de freno, estado de encendido y entradas de PTO de un usuario y pasa estas al controlador 42 de transmisión que a su vez las pasa al controlador 48 híbrido. El controlador 48 híbrido con ESC 24 genera las señales apropiadas para aplicación al enlace 18 de datos para instruir al controlador 46 de motor que encienda y apague el motor 28 y, si está, encendido, a qué salida de energía operar el motor. El controlador 42 de transmisión contra el acoplamiento del embrague 30 automático. El controlador 42 de transmisión controla además el estado de transmisión 38 en respuesta al controlador 72 de botón de empuje de transmisión, determinando el engranaje en que está la transmisión o si la transmisión va a entregar par de torsión de impulsión a las ruedas 26 de impulsión o a una bomba hidráulica que es parte del sistema 22 de PTO (o simplemente fluido hidráulico a presión al sistema 22 de PTO en donde la transmisión 38 sirve como la bomba hidráulica) o si la transmisión va a estar en neutro.
El control de PTO se implementa a través de uno o más módulos de energía remotos (RPMs) . Los módulos de energía remotos son módulos de entrada/salida de expansión enlazados en datos dedicados al ESC, que está programado para utilizarlos. Los RPMs 40 funcionan como el controlador de PTO, y proporcionan salidas 70 de alambre duro requeridas por el dispositivo 22 de PTO y a y desde la unidad 2 de levantamiento aéreo. Las solicitudes de movimiento de la unidad 2 de levantamiento aéreo y reportes de posición se aplican al enlace 74 de datos propietario para transmisión al ESC 24, que las traduce en solicitudes específicas para los otros controladores, v.gr., una solicitud de energía de PTO. El ESC 24 está también programado parra controlar los estados de válvula a través de los RPMs 40 en el dispositivo 22 de PTO. Los módulos de energía remotos se describen más completamente en las Patente de Estados Unidos 6,272,402, que está cedida al cesionario de la presente invención y se incorpora completamente en la presente por referencia. En el momento en que la patente 02 fue escrita en lo que ahora se denomina "Módulos de Energía Remotos" se llamaban "Módulos de Interfaz Remotos". El controlador de transmisión y ESC 24 ambos operan como portales y/o dispositivos de traducción entre los diversos enlaces de datos. Los enlaces de datos 68 y 74 propietarios operan a regímenes de baudios substancialmente superiores que el enlace 18 de datos público y, consecuentemente, se proporciona intermediación para un mensaje pasado de un enlace a otro. Adicionalmente, un mensaje puede tener que formatearse nuevamente, o un mensaje en un enlace puede requerir otro tipo de mensaje en el segundo enlace, v.gr., una solicitud de movimiento a través del enlace 74 de datos puede traducirse en una solicitud para acoplamiento de transmisión de ESC 24 al controlador 42 de transmisión. Los enlaces 18, 68 y 74 de datos son las redes de área de controlador y se conforman al protocolo SAE J1939. El enlace 64 de datos se conforma al protocolo SAE J1708. La Figura 4 ilustra que ambos ESC 24 y el controlador 42 de transmisión proporcionan cuadros 224, 242 de traducción de mensaje, lógica 124, 142 de interpretación y intermediación 324, 342 de mensaje para comunicación que ocurre en un enlace de datos que requiere una respuesta por un controlador acoplado solamente a otro enlace de datos. El controlador 42 de transmisión y ESC 24 de esta manera proporcionar interoperación entre cuatro buses de datos. El enlace 68 de datos es parte de un sistema controlador de transmisión híbrido producido por Eaton Corporation y no forma parte de la invención. En efecto, ESC 24 y el controlador 42 de transmisión pueden actuar como puertas, pasando mensajes de un canal a otro o, dependiendo del mensaje, pueden llevar a cabo operaciones basadas en el mensaje y expedir mensajes de respuesta a cualquiera o todos los enlaces de datos a los que el controlador particular está conectado. Las Figuras 3A-G son una serie de diagramas de estado que ilustran los modos de combinación de motor, embrague, motor/generador, batería y transmisión, para efectuar la implementación de la invención. Como se anota arriba, los vehículos de motor de masa elevada se benefician menos del uso de almacenamiento de energía de regeneración del frenado que los carros de pasajeros de masa baja. Sin embargo, cuando estos vehículos se usan como plataformas móviles para entregar, y activar, equipo usado en sitios de trabajo, la energía de regeneración se aplica ventajosamente para activar el equipo PTO debido a la falta de coincidencia del motor del vehículo a la aplicación. La programación particular en cualquier vehículo dado puede ser única a ese vehículo. La Figura 3A ilustra el modo eléctrico híbrido directo del vehículo 1 en donde la batería 34 es la única fuente de energía al sistema 22 PTO. El motor 28 está en un modo 100 desconectado. El auto embrague 30 está desacoplado 102 de manera que no se transmite par de torsión entre del motor de tracción/generador 32 y motor 28. En su lugar el motor de tracción/generador 32 atrae energía de la batería 34r (modo 108 de descarga) y opera como un motor 104 que suministra par de torsión de motor como se demanda a la transmisión 38. La transmisión 38 está en el engranaje 106 para suministrar par de torsión de impulsión a ya sea las ruedas 26 de impulsión o a un sistema 22 de PTO. La Figura 3B ilustra un modo de operación de motor/batería del vehículo 1 en donde ambos, la batería 34 y el motor 28 suministran energía para generar el par de torsión de impulsión para uso por el sistema 22 de PTO, más probablemente, o para impulsar el vehículo 1. El motor 28 está funcionando 120, suministrando par de torsión de motor al auto embrague 30 que a su vez está acoplado 122. El auto embrague 30 suministra par de torsión al motor de tracción/generador 32 que está operando como un motor 124, atrayendo energía de la batería 34 y suplementando el par de torsión generado por el motor. El par de torsión combinado del motor 124 y motor 120 en funcionamiento se aplica a una transmisión 126 de engranaje que a su vez suministra par de torsión de impulsión a las ruedas 26 de impulsión. Este modo de operación se esperaría bajo circunstancias de aceleración dura u otras circunstancias en donde el vehículo 1 se estaba usando bajo condiciones que demandan par de torsión elevado para operación. La salida de energía total típicamente excedería grandemente cualquier demanda posible del sistema 22 de PTO. La Figura 3C ilustra un modo de operación de motor/batería del vehículo 1, en donde el motor 28 suministra energía tanto para generar par de torsión de impulsión para uso por el sistema 22 PTO, como para impulsar el vehículo, y para generar energía eléctrica para recargar 148 la batería 34. El motor 28 está funcionando 140, suministrando par de torsión de motor al auto embrague 30 que a su vez está acoplado 142. El auto embrague 30 suministra par de torsión al motor de tracción/generador 32 que opera como un generador 144 para suministrar corriente de recarga a la batería 34 (modo 148 de recarga de batería) . El par de torsión combinado del motor 140 en funcionamiento menos la carga impuesta por el generador
144r se aplica a una transmisión 146 de engranaje que a su vez suministra par de torsión de impulsión a las ruedas 26 de impulsión o al sistema 22 de PTO. Este modo de operación se esperaría cuando se ha indicado un estado bajo de carga de batería 34 y las reservas de combustible de vehículo son suficientes para permitir la operación de PTO continuada. Las reservas de combustible podrían ser suficientemente bajas para disparar la descontinuación de recarga e inhibir la operación de PTO, distinta a almacenamiento del sistema de PTO.
La Figura 3D ilustra un modo de operación de motor/batería del vehículo 1, en donde el motor 28 está operando como un freno 160 de motor y la inercia del vehículo suministra par de torsión de impulsión usado para regenerar la energía eléctrica para almacenamiento en la batería 34. El frenado 160 de motor se puede usar en respuesta a una indicación que la batería 34 está cerca de una carga completa, o debido a la demanda de frenado indicada por la posición de freno percibida por el ESC 24 indica que la demanda de frenado excede la capacidad de la batería 34 para aceptar energía. El par de torsión de inercia se aplica a una transmisión 166 de engranaje que aplica par de torsión de regeneración al motor de tracción/generador 32 que opera en el modo 164 de generador. La energía eléctrica se regresa a la batería 34 en el modo 168 de recarga. El par de torsión residual se pasa por el embrague 162 acoplado al motor 28 que opera como un freno 160 de motor. La Figura 3E ilustra un modo de frenado de regeneración puro del vehículo 1, en donde la inercia del vehículo suministra par de torsión de impulsión usado para regenerar energía eléctrica para almacenamiento en la batería 34. El motor 28 está desconectado 180 y el auto embrague 30 está desacoplado 182. En respuesta a la detección de depresión de un pedal de freno o a indicación de un sistema de control de velocidad de velocidad excesiva, el par de torsión de inercia se aplica a una transmisión 186 de engranaje que aplica par de torsión de regeneración al motor de tracción/generador 32 que opera en el modo 184 de generador. La energía eléctrica se regresa a la batería 34 en el modo 188 de recarga. Sería teóricamente posible recuperar energía del sistema 22 de PTO, tal como en la circunstancia de recuperar energía de una unidad 2 de elevación aérea elevada. Sin embargo., la cantidad de energía disponible para recuperar se considera como demasiado ligera en una unidad 2 de elevación aérea para justificar la complicación en control que esto involucraría. El control tendría que acomodar tanto la recuperación de la energía potencial representada por la unidad de levantamiento elevada y la desviación de energía que requeriría para controlar la unidad 2 de levantamiento aérea para almacenamiento o recolocación. La Figura 3F ilustra un modo de arranque de motor. Esto podría ocurrir en el arranque del vehículo 1, o en respuesta a indicación de un estado bajo de carga de batería durante la operación de PTO. El motor 28 está virando 200 con el auto embrague 30 desacoplado 202 para entregar par de torsión de viraje a la máquina desde el motor 204. La transmisión 38 se mueve a neutro 206, interrumpiendo temporalmente la entrega de energía al sistema 22 de PTO si el sistema de PTO está acoplado. Cuando el sistema 22 de PTO está acoplado, retardos apropiados, o pasos de seguridad, se pueden programar para impedir la interrupción inconveniente de operación del sistema 22 de PTO antes de que el motor 200 vire.
Típicamente se proporciona aviso al operario y, si es necesario, las intersujeciones se pueden acoplar para impedir el movimiento no deseado de una torre aérea, o interrupción inesperada de operación de PTO. Las condiciones particulares involucradas dependen de la aplicación específica, pero generalmente sería el mismo que las intersujeciones usadas en aplicaciones presentes. La Figura 3G ilustra la recarga 228 de batería, típicamente como ocurriría durante una interrupción de la operación de PTO y después del viraje de máquina. Este estado de operación es una alternativa al modo descrito en conexión con aquel descrito con la Figura 3C y mantiene la interrupción de operación de PTO mientras que la batería se recarga, de preferencia mientras está con la máquina funcionando 220 en su carga más eficiente. El par de torsión se aplica de una máquina 220 en funcionamiento a un auto embrague 222 acoplado y a través del embrague al motor de tracción/generador 32 operando como un generador 224. La energía eléctrica se usa para recargar 228 de batería. Ningún par de torsión de impulsión se produce mediante una transmisión que está en neutro 226. Las Figuras 5 y 6 proporcionar una vista general de alto nivel de operación del sistema 20 de control para vehículo 1 equipado con torre aérea, proporcionado como un ejemplo de aplicación de la invención a un ambiente específico. Aún cuando el control se ilustra en forma de gráfica de flujo, aquellos expertos en el ramo apreciarán que los pasos de operación están distribuidos a través de varios controladores y las gráficas de flujo no representan directamente un solo programa ejecutando en un solo dispositivo, sino más bien pasos de operación logrados mediante cooperación de varios procesadores lógicos. Para operación de torre 2 aérea se prefiere que el vehículo 1 esté estacionario, aún cuando para algunos tipos de vehículos y aplicaciones de PTO, esto no sería necesario. Los primeros pasos de esta manera están dirigidos hacia determinar si el vehículo 1 está estacionario. El controlador 50 de ABS reporta las velocidades de rueda a través del enlace 18 de datos público, que se lee por el controlador 42 de transmisión como se indica en el paso 500. El controlador 42 de transmisión, que supervisa al controlador 72 de botón de presión de transmisión y la flecha de impulsión de la transmisión 38, determina si se ha seleccionado neutro y si la flecha de impulsión tiene salida de cero. El controlador 42 de transmisión reporta que la transmisión 38 está en neutro después de que la velocidad de rueda de vehículo es cero, la salida de flecha de impulsión es cero y el engranaje seleccionado es neutro en el paso 502. En el paso 504, el ESC 24 lee que la transmisión está en neutro y determina si el freno de estacionamiento se ha ajustado, si SÍ, el ESC 24 reporta que el vehículo 1 está en su modo estacionario, permitiendo la solicitud de uso de la unidad 2 aérea. Si el resultado de cualquiera de los pasos 500, 502 o 504 es NO, entonces el programa regresa al paso 500 para supervisión continuada. En otras palabras, el ESC 24 está viendo a través del enlace 18 de datos público que el controlador 42 de transmisión Eaton está transmitiendo un estado de engranaje actual "neutro", así como una velocidad de vehículo es "cero" mph. El ESC 24 también ve que el freno de estacionamiento se ajusta "Conectado" a través de una entrada de alambre duro que viene del cableado del chasis. Se entenderá que otros requerimientos para operación de PTO se pueden añadir aquí, por ejemplo, se puede requerir que e ESC 24 reporte que el cofre está cerrado sobre el enlace 18 de datos público, como se determina de una conexión de alambre duro hacia ESC 24. Dados los altos voltajes a los que opera el sistema de tracción híbrido esto podría requerirse como una medida de seguridad. Mientras que la operación de PTO contempla operación del motor de tracción/generador 32, el controlador 48 híbrido puede, en vista del estado de batería, indicar una demanda para operación de la máquina 28, que se comunicaría nuevamente a través del controlador 42 de transmisión a ESC 24, que a su vez señalaría al controlador 46 de maquina que la máquina 28 se debía acoplar. (Es importante que haya una señal de cofre cerrado de modo que el embrague automático y motor de tracción no iniciaran un viraje/arranque de máquina inesperado con el cofre abierto y alguien debajo del cofre y trabajando, en caso de que el estado de baterías de motor de tracción/generador caigan debajo del 28% de estado de carga, iniciando un ciclo de recarga de las baterías de tracción de 340 voltios. El ESC no lee ni controla el estado de carga de las baterías de tracción. El ESC solamente dice al sistema híbrido Eaton no cerrar el embrague ni arrancar el motor de tracción/generador debido a un estado bajo de carga de batería. Una vez que el vehículo 1 está en modo estacionario se permite el modo de operación de PTO de una unidad 2 aérea. Como se ha manifestado arriba, tener un vehículo estacionario puede no ser requerido en otras aplicaciones. En el paso 508 una solicitud en cabina para operación de PTO (registrada típicamente usando el paquete 56 de interruptor y aplicada al ESC 24 a través del enlace 64 de datos) se espera. En tanto que la solicitud no se reciba los ciclos de ejecución nuevamente a lo largo de la ramificación NO al paso 500. Una vez que una solicitud de PTO se ha hecho la ejecución de operación avanza al paso 510. Si las condiciones para operación de PTO no se llenan entonces se puede suministrar indicación al operario de ese hecho. En el paso 510 el ESC 24 reporta la solicitud de PTO en el enlace 18 de datos público, desde el que se lee por el controlador 42 de transmisión. El controlador 42 de transmisión avisará asi al controlador 48 híbrido a través del enlace 68 de datos (paso 512) . En el paso 514 el controlador 42 de transmisión reportará disponibilidad de energía para operación de PTO a través del enlace 18 de datos público. En el paso 516 el ESC 24 se indica como activando al dispositivo 22 de PTO y RPM 40. En particular, la respuesta de ESC 24 a la indicación de enlace de datos público ordenando una de las salidas de 23 voltios del RPM, ajustado a un máximo de 20 amperios, girar a "Conectado". De esta manera, una fuente de "energía maestra" se proporciona al dispositivo 22 de PTO en tanto que todas las condiciones arriba descritas se mantengan sin cambiar. Haciendo ahora referencia a la Figura 6, se describe la operación accesoria de PTO. En tanto que las condiciones de "Capacitar Máquina" se mantengan como se determina por las operaciones descritas en conexión con la Figura 5 y reflejadas por el paso 602 y la energía maestra esté presente para el dispositivo 22 de PTO, un sistema transceptor óptico de fibra se activará como se indica por el paso 604. Con la depresión (indicada como un paso 604 de decisión) de un percutor de palanca de control de palanca de accionamiento de torre aérea (no mostrado) montado en los controles superiores de la torre 2 aérea, una señal óptica de fibra se transmitirá abajo a través de las secciones 3, 4 de brazo aisladas superior e inferior de la torre, en donde al convertirse por una entrada 66 de alambre duro a una señal discreta de 12 voltios y se enviará hacia una de las entradas de RPM 40. En el paso 608, el recibo por ESC 24 de indicación de una señal de 12 voltios de una de las entradas de RPM 40 a través del enlace 64 de datos propietario se indica. En respuesta al movimiento de la palanca de accionamiento el ESC 24 genera una señal de enlace 18 de datos público ordenando al controlador 48 híbrido (a través del controlador 42 de transmisión) para activar el motor de tracción/generador 32. El carácter de esa respuesta está sujeto a algunas variaciones dirigidas a evitar el choque hidráulico y a determinar cuando el operario ha dejado de solicitar movimiento. Manifestado ampliamente, el ESC 24 continuará transmitiendo la señal de enlace 18 de dato público para la activación del motor de tracción/generador 32 en tanto que ve que la solicitud de 12 voltios de la palanca de accionamiento de torre aérea en la entrada apropiada de RPM 40. Sin embargo, una vez que esta señal deja de entrar hacia la entrada de RPM 40, la ausencia de la señal se traduce en el software de ESC 24 como que el operario libera el percutor de palanca de accionamiento. El ESC 24 continuará enviando la señal de enlace 18 de datos público al controlador 48 híbrido para mantener la operación del motor de tracción/generador 32 durante un intervalo de tiempo ajustable. La razón por la que el ESC 24 mantiene esta señal es impedir las reactivaciones rápidas del motor de tracción/generador 32 por el operario creando ondas transientes de choque/presión dentro del sistema hidráulico de la torre aérea. Estos transientes pueden ocasionar fluctuaciones sutiles a extremas en la operación normalmente uniforme de la torre aérea. Debido a estas razones, simultáneamente a medida que el motor de tracción/generador 32 impulsa al PTO/bomba hidráulica del dispositivo 22 de PTO, el ESC 24 supervisa un transductor de presión hidráulica (no mostrado) que está instalado en el lado de retorno del sistema hidráulico de la torre 2 aérea. El software de ESC 24 realiza una función de filtro de carrera compleja que compensará la variación de viscosidad debido a cambios térmicos y de temperatura ambiente (también supervisados por sensores que no se ilustran por fines de sencillez) . Es esta función compleja que finalmente decide que el operario ya no está solicitando, o haciendo ningunas demandas de sistema hidráulico. Bajo estas condiciones el ESC deja de enviar el mensaje de enlace de datos público al controlador híbrido Eaton solicitando la activación de la operación del motor de tracción/generador. Como resultado el motor de tracción/generador detiene el movimiento del PTO y espera el siguiente mando del ESC. Estos pasos se reflejan en la gráfica de flujo en donde en el paso 614 el ESC está indicado como obteniendo datos de operación. En el paso 616 el ESC 24 se indica como iniciando la función de filtro. En el paso 618, que refleja tanto la presencia de la señal de movimiento de la palanca de accionamiento y en consideración a los resultados de la función de filtración, se confirma una solicitud de operario o no (la ramificación 0) . Si se confirma (la ramificación SÍ) la ejecución de un paso 620 se indica que es una solicitud al controlador 42 de transmisión (e implícitamente el controlador 48 híbrido) para activación del motor de tracción/generador 32. El paso 622 refleja la supervisión continuada del estado de la función de filtración y señal de posición de palanca de mando para determinar si el movimiento de la unidad 2 de torre aérea todavía se está solicitando. Si no, el paso 624 se ejecuta para cancelar la solicitud de operación del motor 32 de tracción. El procesamiento se regresa al paso 602 a lo largo de la ramificación SÍ del paso 622 o después del paso 624 como una indicación de que la capacitación de PTO se debe mantener. Se entenderá que si la capacitación de PTO no se mantiene que la solicitud de activación de motor de tracción se cancela. La invención permite la aplicación ventajosa de tecnología híbrida a vehículos de masa relativamente elevada, ahorrando combustible y permitiendo máquinas térmicas, cuando está en uso, que se hagan funcionar a niveles de energía reduciendo al mínimo la producción de contaminación u optimizando el uso de combustible. Mientras que la invención se muestra en solamente una de sus formas, no se limita de esta manera, sino que es susceptible a diversos cambios y modificaciones sin abandonar el espíritu y alcance de la invención.