用于重型设备的能量管理系统技术方案

本发明专利技术涉及用于重型设备的能量管理系统。重型设备包括本体、电气总线以及耦合到本体且由经由电气总线传送的电力供电的工作部件。重型设备还包括向电气总线提供电输出的发电机组、配置成耦合到电气总线的能量存储元件以及耦合到能量存储元件的计算机化控制器。计算机化控制器包括逻辑模块，该逻辑模块用于在电气总线上预测的需求增加之前将能量存储元件耦合到电气总线，其中由计算机化控制器基于外推法至少部分地从与重型设备的先前操作相关的数据预计需求增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设计成以基本重复循环操作的重型设备相关申请的交叉引用本申请要求2011年10月6日提交的美国专利申请No.12/899,450的优先权，通过引用的方式将该申请的全文结合到本申请中。
本公开一般涉及能量管理和存储系统领域。更具体而言，本公开涉及与用于采矿、挖掘和建筑的重型设备一起运行的能量存储系统。
技术介绍
诸如铲土机和挖掘机之类的重型设备可以包括在履带、轮子、浮桥等上旋转的甲板或其他平台。从甲板延伸，重型设备可以进一步包括用于关节臂或起重机的吊杆，设计成操作铲斗、破碎机、钩子或其他形式的工作器械。因此，这种重型设备通常包括设计成移动履带、旋转甲板以及操作关节臂和工作器械（workimplement）的一个或更多致动器。一些类型的重型设备被设计为以基本重复工作循环运行。举例而言，铲土机或挖掘机通常可以以包括挖掘、摆动、倾倒和返回步骤的工作循环运行，这些步骤用于操作铲斗以挖掘和装载破碎的石头、土、矿石、超覆层等以用于挖掘目的。这些步骤基本一次又一次地重复，仅有微小的变化来调节铲斗啮合地面的高度。重型设备可以使用液压缸或其他形式的致动器来执行提升、旋转和下降运动。
技术实现思路
一个实施例涉及重型设备，其包括本体、电气总线以及耦合到本体且由经由电气总线传送的电力供电的工作部件。该重型设备还包括向电气总线提供电输出的发电机组、配置成耦合到电气总线的能量存储元件以及耦合到能量存储元件的计算机化控制器。计算机化控制器包括逻辑模块，该逻辑模块用于在电气总线上预测的需求增加之前将能量存储元件耦合到电气总线，其中由计算机化控制器基于外推法至少部分地从与重型设备的先前操作有关的数据预计即将到来的需求增加。另一实施例涉及设计成以基本重复循环运行的重型设备。该重型设备包括工作器械、泵以及用于操作工作器械且至少部分地由泵增压的流体供能的线性致动器。该重型设备还包括发电机组、电气总线、补充电源以及计算机化控制器。发电机组提供电能作为对泵供电的输出，且电气总线耦合发电机组和泵。补充电源配置成电连接到电气总线，且计算机化控制器控制补充电源到电气总线的连接。计算机化控制器包括逻辑模块，该逻辑模块用于在需要来自泵的增压流体的供应增加的基本重复的循环期间在预测的增加的装载之前，将补充电源连接到电气总线。由计算机化控制器基于外推法至少部分地从与基本重复循环的先前重复相关的数据预计即将到来的预测的增加的装载。另一实施例涉及设计成以基本重复循环运行的重型设备。该重型设备包括工作器械和用于操作工作器械的致动器。该重型设备还包括电气总线、连接到电气总线以用于对致动器供电的电源、电容器以及计算机化控制器。电容器配置成连接到电气总线以用于在基本重复循环的一部分期间从电源接收电力且在基本重复循环的另一部分中增大电源。计算机化控制器包括逻辑模块，该逻辑模块用于在电气总线上的预测需求之前将电容器连接到电气总线，其中由计算机化控制器基于外推法至少部分地从与重型设备的以往操作有关的数据预计即将到来的预测需求。备选示例性实施例涉及其他特征和特征的组合，这可以在权利要求中一般性地陈述。附图说明结合附图，从下面的详细描述将更完整地理解本公开，附图中：图1是根据示例性实施例的铲土机透视图。图2是图1的铲土机的平面图。图3是图1的铲土机的甲板的一部分的透视图。图4是与图1的铲土机相关的发电机的透视图。图5是与图1的铲土机相关的液压系统的透视图。图6是根据示例性实施例的能量管理系统的流程图。图7是根据示例性实施例的第一配置中的能量管理系统的示意图。图8是第二配置中图7的能量管理系统的示意图。图9是第三配置中图8的能量管理系统的示意图。图10是根据示例性实施例通过仿真提供的预言数据的图形表达。具体实施方式在转向详细说明示例性实施例的图之前，应当理解本专利技术不限于说明书中提及或图中说明的细节或方法学。还应当理解术语仅用于说明目的且不应被认为是限制目的。参考图1，铲土机110形式的重型设备包括可在履带114上移动的甲板112。甲板112还包括发电站116、电子舱118（例如e-外壳）、液压系统120、司机室122、能量存储部件124以及引擎和液压冷却系统126、128（见图2）。各个楼梯井130和人行道132可以与甲板112结合以遍及铲土机110移动。排气消声器134位于甲板112上发电站116上方和司机室112的后面。从甲板112延伸，铲土机110还包括关节臂136，该关节臂包括可旋转地耦合到臂140（例如棒）的吊杆138，该臂140可旋转地耦合到铲斗142。根据示例性实施例，液压缸形式（包括吊杆缸144、臂缸146、卷曲缸148）的致动器（例如线性致动器）在甲板112和吊杆138之间延伸以控制吊杆138相对于甲板112的运动，在吊杆138和臂140之间延伸以控制臂140相对于吊杆138的运动，且在吊杆138和铲斗142之间延伸以控制铲斗142相对于臂140和/或吊杆138的运动。根据示例性实施例，液压缸144、146、148是配置成在各自活塞的两端接收液压油的双动作缸体。另外的致动器（例如电动机或液压马达）可以用于经由履带114推动铲土机110和/或相对于履带114旋转甲板112。参考图2-3，举例而言，甲板112包括与甲板112的后角相邻布置的能量存储部件124形式的补充电源。在一些实施例中，能量存储部件124包括一个或更多超级电容器150的组。在其他可预见实施例中，使用其他形式的能量存储部件（例如二次电池）或能量存储部件的其他布置。而且，在甲板112的后面，可以包括一个或更多冷却风扇152和/或鼓风机的引擎冷却器系统126布置在能量存储部件124之间。现在参考图2和4，根据这种实施例，甲板112包括电存储部件124前面的发电站116。在一些实施例中，发电站116包括两个柴油发电机组154，每个包括驱动交流发电机158的引擎156。整流器（例如，见如图7所示的整流器318）可以用于将柴油发电机组154提供的交变电流转换成直流，以用于经由直流电气总线（例如如图7所示的总线320）传递到铲斗110的工作部件。在其他实施例中，使用其他数目或类型的发电机，诸如单个汽油发电机组。在另外其他实施例中，可以通过电缆（诸如通过交流总线）从单独的发电厂供应电力。参考图2和5，根据这种实施例，铲土机110包括用于将发电站116提供的电能转换成增压液压油的能量的液压系统120。增压液压油然后可以用于驱动液压致动器，诸如液压缸144、146、148和液压马达。在一些示例性实施例中，液压系统120包括两套160每套6组162耦合到液压泵166的电动机164。根据一个示例性实施例，泵166是双向的，且可以在两个方向上在压力下提供和接收液压油。对于每一组162，液压泵166的速度和方向通过存储在电子舱118中且耦合到总线的电驱动172（例如逆变器）控制（也参见如图7所示的逆变器332、334、336和总线320）。电驱动172选择性地供电以控制驱动液压泵166的电动机164的速度、方向和/或扭矩。在铲土机110的运行过程中，一次可以运行比总数少的组162。在其他实施例中，液压系统可以包括其他数目或布置的电动机和液压泵。仍然参考图2和5，在这种实施例中，液压泵166（例如泵系统）和电动机164的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.06 US 12/899,4501.设计成以基本重复循环操作的重型设备，包括：工作器械；用于操作工作器械的致动器；电气总线；连接电气总线以用于对致动器供电的电源；电容器，配置成连接到电气总线以用于在基本重复循环的一部分期间从电源接收功率且在基本重复循环的另一部分中增强所述电源；包括逻辑模块的计算机化控制器，该逻辑模块用于在电气总线上预测的需求之前将电容器连接到电气总线，其中由计算机化控制器基于外推法至少部分地从与重型设备的以往操作有关的数据预计预测的需求，并且其中在电气总线上的预测的需求之前电容器与电气总线的连接在所预测的需求期间在电气总线上维持基本恒定的电压，以阻止否则由所预测的需求可能导致的电气总线上的电压降低，其中电源包括发电机组。2.根据权利要求1所述的重型设备，其中计算机化控制器用于预计预测的需求所使用的数据包括与基本重复循环的先前重复对应的数据。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·昂萨格，J·黑尔弗里奇，D·L·帕鲁金妮，W·G·克米尔，P·J·米勒，
申请(专利权)人：卡特彼勒环球矿业有限责任公司，
类型：
国别省市：