CN101909962B - 用于控制混合能量系统的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制包括至少一个牵引负载(18)的混合功率系统(10)的系统。识别表示至少一个非牵引负载(18)的重复操作的第一操作序列，该第一操作序列包括多个时间点。而第一参数和第二参数分别表示至少一个非牵引负载(18)要求的功率和输出的功率。在第一序列的多个时间点处确定和比较第一参数和第二参数。在第一序列的多个时间点处确定和监测表示由所述至少一个非牵引负载再生的功率的第三参数。确定与非牵引负载(18)有关的功率不足或过剩中的至少一个。功率不足与第一参数和第二参数相关，而功率过剩与第三参数相关。然后在第二操作序列的至少一部分期间根据所述功率不足或过剩来调节存储在储存装置(14)内的功率。第二操作序列包括多个时间点。

Description

用于控制混合能量系统的系统
技术领域
本发明涉及混合能量系统，而更具体地涉及用于控制混合能量系统的方法和设备。
背景技术
混合能量系统通常包括发动机，该发动机的原动件、例如曲轴(能)与一个或多个负载、例如牵引负载和/或非牵引负载机械地解耦/不联接。混合能量系统通常还包括能量储存装置，该能量储存装置构造成存储在发动机功率过大模式下从发动机接收的能量或在能量再生模式中从负载接收的能量。发动机和储存装置通过一电动发动机电联接到负载，以使发动机也能作为能量源而不是常规驱动机构运行并使储存装置能回收再生能量。在负载方面操作要求的和再生能量的量和频度通常与存储在储存装置内的能量的量无关。因为储存装置只能接收再生能量的一部分，所以再生能量通常作为热而被浪费。此外，因为储存装置只能输出所需能量的一部分，所以发动机输出通常被增加以满足来自负载的能量需求。另外，操作者要求的能量可以间歇地超过发动机和储存装置的最大能量输出。
授予Moroto等人的美国专利No.5,832,396(即‘396专利)公开了一种混合动力车辆和用于给电池充电的方法，所述混合动力车辆具有混合能量系统，该混合能量系统包括电池。‘396专利的方法包括输入目的地和确定车辆可采取的路线。该方法还包括确定电池当前的剩余电量，并基于行驶路线、车辆的当前位置及路况、为电池中的剩余电量目标值制定计划。该计划基于由路线信息、如高度或道路类型估计出的必要驱动输出。如果车辆在确定的路线上行驶，则控制器在确定路线的给定位置处通过调节马达和/或发动机的输出来控制电池的当前剩余电量以匹配计划的电池剩余电量。如果所确定的路线包括起初的上坡和随后的下坡，则可以在上坡行驶之前操作发动机以将电池的剩余电量增加到接近100％，并且可以不立即补充电池的剩余电量，因为当下坡行驶时电池稍后被充电。
由于‘396专利的方法基于路况来调节电池的剩余电量，所以控制器包括一用于存储行驶路线的图表数据的存储器。尽管从道路应用、例如永久公路可以很容易地得到图表数据，但对于非道路应用、例如临时的建筑工地则不容易得到。此外，‘396专利的方法可以根据改变的牵引负载、能量需求和再生给电池充电和放电，但该方法它却未考虑改变的非牵引负载。
本发明旨在克服上述缺点中的一个或多个。
发明内容
一方面，本发明涉及一种控制混合能量系统的方法。该方法包括识别第一操作序列，该第一操作序列表示至少一个非牵引负载的重复操作。第一操作序列包括多个时间点/时间增量(time increment)。该方法还包括确定混合能量系统的第一参数和第二参数，所述第一参数和第二参数分别表示所述至少一个非牵引负载要求的能量和所述至少一个非牵引负载输出的能量。该方法包括在第一操作序列的多个时间点处比较所确定的第一参数和第二参数。该方法还包括确定混合能量系统的第三参数，该第三参数表示由所述至少一个非牵引负载再生的能量。该方法还包括在第一操作序列的多个时间点处监测第三参数。该方法还包括确定与混合能量系统的非牵引负载有关的能量不足或能量过剩中的至少一个。能量不足与所确定的第一参数和第二参数相关，而能量过剩与所确定的第三参数相关。该方法还包括在第二操作序列的至少一部分期间、根据所确定的能量不足或所确定的能量过剩来选择性地调节存储在储存装置内的能量。第二操作序列包括多个时间点。
另一方面，本发明涉及一种包括混合能量系统的机械/机器，该混合能量系统包括能源、能量储存装置、至少一个非牵引负载和控制器。控制器配置成在非牵引负载的第一操纵序列期间监测机械的一个或多个参数。控制器还配置成确定第一能量，该第一能量表示在第一操纵序列期间操作者要求引向至少一个非牵引负载的能量的量。控制器还配置成确定第二能量，该第二能量表示在第一操纵序列期间由所述至少一个非牵引负载输出的能量的量。控制器还配置成确定第三能量，该第三能量表示在第一操纵序列期间由所述至少一个非牵引负载再生的能量的量。控制器还配置成在第二操纵序列期间根据所确定的第一、第二和第三能量来自动控制存储在储存装置中的能量。第二操纵序列基本上与第一操纵序列相同。
附图说明
图1是根据本发明的机械的示例性的混合能量系统的示意图；和
图2是由图1的控制器执行的示例性方法的示意框图。
具体实施方式
图1示出一示例性的混合能量系统10。具体地，系统10可以包括发动机12和储存装置14，并可以配置成通过集分器(hub)20选择性地为牵引负载16和非牵引负载18提供能量。集分器20可以选择性地接收来自发动机12、储存装置14、牵引负载16和/或非牵引负载18的能量，并将所接收的能量引向发动机12、储存装置14、牵引负载16和/或非牵引负载18。系统10还可以包括控制器22，从而可操作地控制发动机12和储存装置14的运行和/或通过集分器20向系统10的一个或多个部件引入能量。系统10可以可操作地连接到机械11，以相对于一地面推进机械11和/或操纵可操作地连接到机械11的工具13。机械11可以是执行某种类型的作业的固定式或移动式机械，所述某种类型的作业与例如矿业、建筑、农业、或技术领域中已知的任何其它工业的工业相关。例如，机械11可以是土方作业机械，如挖掘机、反铲挖掘机、装载机、推土机、自行式压路机、或任何其它土方作业机械。工具13可以包括刮板、铲斗、铲、松土工具和/或配置成执行任务的联动装置。可以设想，系统10和/或机械11可以包括一个或多个附加的和/或不同的部件，例如传动装置，例如机械或电气传动装置、齿轮传动装置、电气和/或液压线路、和/或本领域中已知的其它部件。此外，应指出功率是利用能量做功的速率，亦即，功率＝能量/时间，功率随着所用能量的量以及利用能量的速率而改变。因此，随着需求和/或在系统10的各部件之间传送功率，在单位时间内传送能量。
发动机12可以包括配置成将能量从一种形式转变成另一种形式的任何常规能源，例如汽油机或柴油机、燃料电池、天然气发动机、涡轮和/或任何其它能量转换装置。发动机12还可以包括原动件、例如曲轴(未示出)，该原动件以机械方式与牵引负载16和非牵引负载18解耦。发动机12可以通过电气、机械和/或液压连接可操作地连接到集分器20，并可以有效地作为能源运行。发动机12可以由控制器22控制，从而随着控制器22改变发动机12的一个或多个运行参数、例如喷入燃烧室的燃料量或进、排气门的正时而选择性地改变其能量输出量。
储存装置14可以包括任何能源、例如电路，并可以配置成选择性地接收、存储和输送能量。储存装置14可以包括一电路，该电路通过集分器20接收来自发动机12、牵引负载16和/或非牵引负载18的能量；存储能量：和/或向发动机12、牵引负载16和/或非牵引负载18输送能量。可以设想，储存装置14可以包括任意数量、类型、和/或尺寸的电池、一个或多个电容器、和/或其它配置成存储电能的部件。还可以设想，储存装置14可以替代地配置成具有一个或多个泵的液压回路和/或配置成接收和存储液压能量的蓄能器。
牵引负载16可以包括机械11的一个或多个推进部件、例如牵引装置15、船用推进器和/或本领域中已知的任何类型的推进负载。具体地，牵引负载16可以在推进模式中运行从而直接从集分器20消耗能量，牵引负载16可以在动态制动模式中运行从而产生引向集分器20的能量。例如，牵引负载16可以包括电动发动机，该电动发动机配置成在推进模式中将从集分器20接收的电能转变成机械能，该机械能将被输送到一个或多个牵引装置15。另外，电动发动机可以配置成在动态制动模式中将从一个或多个牵引装置15接收的机械能转变成电能，该电能将被输送到集分器20。牵引负载16可以是一可变负载、可以被间歇性地操作、可以重复一给定的循环、可以在系统10运行期间动态改变、并且可以使发动机12和/或储存装置14的一个或多个运行参数相应地改变。例如，牵引负载16可以由于牵引装置15与不同材料和/或不同等级的地面相互作用而改变；牵引负载16可以由于一个或多个被驱动的部件的惯性的增加或减少而改变；和/或牵引负载16可以以本领域中已知的任何方式改变。同样，可以从系统10和机械11向到推进机械11的与地面相关的环境输出、即传送能量。
非牵引负载18可以包括机械11的一个或多个非推进部件、例如配置成影响一个或多个液压致动器的运动从而操纵工具13的液压系统。例如，非牵引负载18可以包括一个或多个泵，例如固定排量泵或可变排量泵、和/或任何其它液压能源。非牵引负载18可以是一可变负载、可以被间歇性地操作、可以具有可变的操作时间和/或计划、和/或可以重复一给定的循环、和/或对于实现系统10或机械11的期望和/或所需的运行可以是必须的也可以是不必要的。例如，可变排量泵可以响应于一指令信号、例如操作者的指令输入而选择性地向集分器20要求能量以向一个或多个液压致动器输送加压流体。加压流体可以通过多个阀来控制和导引以影响一个或多个液压致动器的伸出和缩回，从而影响对联动装置和/或工具13的操纵。同样，可以从系统10和机械11将能量输出、亦即传送到其影响操纵的环境，例如通过铲斗升起和移动材料、通过铲子打碎地面材料、将材料装入另一机械、和/或常规地与工业例如矿业、建筑和农业有关的任何其它任务。
集分器20可以配置成选择性地接收来自发动机12、储存装置14、牵引负载16、和/或非牵引负载18的能量；将机械能转化成电能；和/或将电能输送到发动机12、储存装置14、牵引负载16、和/或非牵引负载18。集分器20可以包括一个或多个常规的电动发动机，该电动发动机配置成接收机械能、使其转子旋转、并在其定子内产生电流。集分器20还可以包括一个或多个常规逆变器。电动发动机和逆变器的运行在本领域中已知，因而不再进一步说明。集分器20还可以包括一个或多个常规开关，所述开关配置成选择性地导引和影响电能的方向和目标。所述一个或多个开关可以包括机械开关或虚拟的开关、例如软件开关，并且在本领域中已知，因而不再进一步说明。可以设想，集分器20可以另外包括使其不同部件互连的电路。还可以设想，集分器20可以包括液压回路和/或蓄能器、和/或可以包括机械传动装置，所述液压回路具有一个或多个泵，所述蓄能器配置成接收和/或分配液压能，所述机械传动装置配置成接收和/或分配机械能。
控制器22可以包括一个或多个微处理器、存储器、数据存储装置、通信网络、和/或本领域中已知的其它部件。控制器22可以监测系统10的一个或多个参数，并可以影响发动机12、储存装置14、和/或集分器20的运行。具体地，控制器22可以配置成执行方法100的一个或多个步骤(如下面参照图2所述)。控制器22可以集成在通常的机械控制系统内，该机械控制系统能控制机械11的另外的各种功能。控制器22可以配置成接收来自一个或多个传感器24，26，28，30，32，34的输入信号、执行一种或多种算法以确定合适的输出信号，并可以发送输出信号以影响对发动机12、储存装置14、和/或集分器20的控制。例如，控制器22可以控制输送到发动机12的燃料量；发动机12相应的进、排气门正时；与储存装置14、逆变器、电动发动机、和/或集分器20的开关相关的定向能量流；本领域中已知的与发动机12、储存装置14和/或集分器20有关的另外的功能和/或参数；和/或以上参数的一种或多种的组合。可以设想，控制器22还可以通过本领域中已知的一个或多个通信线路(未引用)接收和发送信号。还可以设想，控制器22可以配置成通过任何合适的方法、例如通过一个或多个传感器(未示出)来监测存储在储存装置14内的能量、亦即储存装置14的荷电状态，上述传感器配置成产生表示电压和/或电流的信号。另外可以设想，控制器22还可以配置成通过任何合适的传感器监测系统10的任何参数，并配置成影响与牵引负载16和/或非牵引负载18、例如牵引马达和/或液压泵有关的一个或多个部件的运行。
传感器24，26，28，30，32，34可以各自包括一个或多个常规传感器，所述常规传感器配置成根据所感测的操作参数而建立一信号。传感器24可以感测一个或多个操作者输入，所述输入表示所要求的牵引能量输出，该牵引能量输出配置成影响对发动机12和/或储存装置14的控制以及引向牵引负载16的能量输出从而例如相对于地面推进机械11。例如，传感器24可以配置成感测一个或多个操作者接口装置/操纵装置、例如踏板17和/或本领域中已知的任何其它操作者接口装置的位移量，并产生表示该位移量的信号。传感器26可以感测一个或多个操作者输入，所述输入表示所要求的非牵引能量输出，该非牵引能量输出配置成影响对发动机12和/或储存装置14的控制以及引向非牵引负载18的能量输出从而例如操纵工具13来执行任务。例如，与传感器24相似，传感器26可以配置成感测一个或多个操作者接口装置、例如操纵杆19的位移量，并产生一表示该位移量的信号。传感器28可以感测牵引负载16的一个或多个操作参数，所述操作参数表示从牵引负载16例如输出到环境的能量输出量。例如，传感器28可以配置成感测传动装置的输出轴的转矩和/或速度的量，并产生一表示该量的信号。传感器30可以感测一个或多个操作参数，所述操作参数表示从非牵引负载18例如输出到环境的能量输出量。例如，传感器30可以配置成感测来自加压流体源的压力输出和/或流动流量，该加压流体源配置成例如通过一液压系统来影响工具的运动从而执行任务。传感器32和34可以感测一个或多个操作参数，该一个或多个操作参数分别表示对牵引负载16和非牵引负载18的能量输入量。例如，传感器32和34可以配置成分别感测通过集分器20从发动机12和/或储存装置14引向牵引负载16和非牵引负载18的能量的量。
传感器24，26，28，30，32，34可以包括多个传感器，所述多个传感器建立多个关于一公共操作参数的信号，这多个信号可以通过例如平均或相加而结合成一公共的信号。传感器24，26，28，30，32，34可以包含本领域中已知的任何类型的传感器，例如红外传感器或雷达传感器、流量计、转换器、霍耳传感器和/或本领域中已知的任何其它传感器，并可以分别相对于发动机12、储存装置14、牵引负载16、和非牵引负载18设置在任何位置处。
图2示出示例性的控制方法100。方法100可以由控制器22执行以控制混合能量系统10。具体地，方法100可以包括确定操作循环的第一序列，即步骤102。方法100还可以包括确定操作者要求引向牵引负载16和/或非牵引负载18的能量，即步骤104；还可以包括确定来自牵引负载16和/或非牵引负载18的能量输出，即步骤106。方法100还可以包括将要求的能量与输出能量进行比较以确定在第一序列中的能量不足，即步骤108。方向100还可以包括确定从牵引负载16和/或非牵引负载18再生的能量，即步骤110。方法100还可以包括在操作循环的第二序列中调节存储在储存装置14内的能量，即步骤112。方法100可以选择性地重复步骤102至112。可以设想，方法100的一个或多个步骤可以按任何次序执行和/或基本上与方法100的一个或多个其它步骤同时地执行，而在本文中仅为清楚起见按特定次序阐述。
步骤102可以包括确定操作循环的第一序列。操作循环可以是机械11的一个或多个部件的基本上重复的操作，这可以与系统10的基本上重复的操作相对应。具体地，操作者可以通过多个序列来重复一给定的操作循环、例如机械11的运动和/或对工具13的操纵的循环。步骤102可以包括：根据操作者通过操作者接口装置、例如按钮(未示出)来手动指示给定循环的开始和结束以及控制器22接收表示手动操作的接口装置的信号，从而确定第一序列。例如，操作者可以控制机械11、使之基本上经过同一路线以重复地执行特定任务，例如将材料从一个地点运输到另一地点。同样，操作者要求引向牵引负载16的能量和作用在牵引负载16上的环境负荷在第一序列中的一时刻可以与在第二序列中的相应时刻基本上相同。另外，操作者可以控制机械11以基本上重复对工具13的相同操纵，从而重复地执行特定的任务、例如将材料从一堆垛转移到另一堆垛。同样，操作者要求引向非牵引负载18的能量和作用在非牵引负载18上的环境负荷在第一序列中的一时刻可以与在第二序列中的相应时刻基本上相同。也就是说，在牵引负载16和非牵引负载18上操作者要求的能量和环境负荷随时间变化的模式可以在给定循环的各个序列中基本上重复进行。
步骤104可以包括确定操作者要求的用于牵引负载16和/或非牵引负载18的能量输出。具体地，步骤104可以包括感测一个或多个与系统10有关的参数，并根据感测的参数确定所要求的能量。例如，步骤104可以包括分别通过传感器24和26感测一个或多个操作者接口装置、例如踏板或操纵杆的位移，所述操作者接口装置配置成影响对牵引负载16和/或非牵引负载18的控制。可以设想，操作者接口装置的位移量可以对应于希望的控制量、例如更大的位移可以对应于更大的能量要求量。
步骤106可以包括确定来自牵引负载16和/或非牵引负载18的能量输出量。具体地，步骤106可以包括感测一个或多个与系统10有关的参数，并根据所感测的参数来确定实际的能量输出量。例如，步骤106可以包括通过传感器28感测传动装置输出轴的转矩和/或速度，也可以包括通过传感器30感测引向一个或多个致动器的加压流体的压力和/或流量。步骤106还可以包括感测对牵引负载16和/或非牵引负载18的实际能量输入，并根据能量输入和其一个或多个能量转换部件的效率来确定其实际能量输出。例如，针对牵引负载16，步骤106可以包括通过传感器32感测输入传动装置的能量、例如电流或转矩，所述传动装置可操作地连接并配置到一个或多个牵引装置，步骤106还包括在功能上使感测的能量与经验确定的传动装置效率相关联。针对于非牵引负载18，步骤106可以包括通过传感器34感测输入液压系统的一个或多个液压泵的能量、例如电流或转矩，所述液压系统配置成向一个或多个致动器供应加压流体流以影响对工具13的操纵，步骤106可以还包括在功能上使感测的能量与经验确定的液压系统的效率相关联。
步骤108可以包括将要求的能量与输出能量进行比较。具体地，步骤108可以包括在第一序列中在多个时间点处将要求的输出能量、例如转矩或流体流的速率与实际的输出能量的速率进行比较，以确定在所述时间点中的任一个处要求的能量是否小于输出的能量。如果是这样(要求的能量小于输出的能量)，则步骤108可以包括确定与系统10有关的能量不足。能量不足可以表示操作者要求从牵引负载16和/或非牵引负载18(输出)的能量多于系统10能提供的能量。可以设想，步骤108可以在第一序列的每个时间点处将要求的能量与输出的能量进行比较，并可以包括确定多个能量不足。还可以设想，步骤108可以包括通过本领域中已知的任何方法、例如通过在执行第一序列时将要求的能量和输出的能量相对于时间制图或者通过在第一序列中在一个或多个离散的时间点处以电子方式比较要求的能量与输出的能量，来将要求的能量与输出的能量进行比较。应该理解，系统10可以包括各种不同的势能源、如化学(势能源)例如与发动机12有关的燃料和/或电(势能源)例如与储存装置14有关的电势，能量不足可以表示系统10不能够将能量从一种形式转变成另一种形式以满足操作者要求。例如，由于结构限制，发动机12也许不能在足以使系统10能够向牵引负载16和/或非牵引负载18输出能量从而满足操作者要求的速率下将来自燃料的能量转变成机械能和/或电能。
例如，操作者可以移动操作者接口装置例如踏板17，并要求将能量送向牵引负载16以影响机械11的规定的对地速度。作为响应，系统10可以首先从发动机12和/或储存装置14向牵引负载16输出足够的能量。然而，如果牵引负载16显著增加、例如机械11爬驶，则系统10也许不再能输出要求的能量，而机械11的对地速度可能变慢。作为另一个例子，操作者可以移动操作者接口装置、例如操纵杆19并要求将能量送向一个或多个非牵引负载18以影响对工具13的操纵。作为响应，系统10可以首先从发动机12和/或储存装置14向非牵引负载18输出足够的能量。然而，如果非牵引负载18显著增加、例如工具13从软材料过渡到硬材料，则系统10也许不再能输出要求的能量，而工具13的运动可能变慢或停止。此外，系统10可能首先向牵引负载16和/或非牵引负载18输送足够的能量以达到要求的输出，随后可能由于高负载运行的延长工作而停止提供足够的能量。例如，当机械11在高速下爬坡前进时，控制器22可以将发动机12和/或储存装置14控制到最大能量输出以满足高能量需求。当存储在储存装置14内的能量被耗尽时，由于发动机12在没有来自储存装置14的附加能量输出的情况下也许不能满足该高能量需求，机械11可能减速。
步骤110可以包括监测由系统10再生的能量。具体地，步骤110可以包括在第一序列中在多个时间点处确定从牵引负载16和非牵引负载18再生的能量的量，以确定再生的能量是否被耗散到环境中。如果是这样(再生的能量被耗散到环境中)，步骤110可以包括确定与系统10有关的能量过剩。能量过剩可以表示系统10能从牵引负载16和/或非牵引负载18再生能量，但不能将再生的能量存储到储存装置14内。例如，步骤110可以包括感测系统10和/或机械11的一个或多个参数，所述参数表示所耗散的再生能量，例如通过传感器24，26或另外的传感器来感测操作者接口装置的位移，所述操作者接口装置配置成减慢机械11的运动、例如踏板17和/或配置成减慢工具13的运动、例如操纵杆19。可以设想，步骤110可以包括感测系统10和/或机械11的任何表示牵引负载16和/或非牵引负载18的机械和/或液压减慢的参数。还可以设想，可以在与牵引负载16有关的动态制动操作期间或者在与非牵引负载18有关的超速/超程运行期间将再生的能量引向储存装置14。与这种能量有关的再生能量和系统在本领域中已知，因而不再进一步阐明。
步骤112可以包括在操作循环的第二序列中调节存储在储存装置14内的能量的量以及调节储存装置14的充、放电正时。具体地，步骤112可以包括根据所确定的能量不足和能量过剩来调节储存装置14的操作。如果在第一序列中在给定的时间点处确定能量不足，则步骤112可以包括在第二序列中在相应的时间点之前增加存储在储存装置14内的能量的量，以通过允许储存装置14相比于不增加能量的情况输出另外的能量来减少和/或消除能量不足。如果在第一序列中在给定的时间点处确定能量过剩，则步骤112可以包括在第二序列中在相应的时间点之前减少存储在储存装置14内的能量的量，以通过允许储存装置14相比于不减少能量的情况接收另外的能量来减少和/或消除能量过剩。可以设想，储存装置14可以被控制到任何荷电状态，并可以在第二序列中按照任意正时进行充、放电。还可以设想，步骤112可以包括控制器22在第二序列中自动地控制与储存装置14有关的正时和能量的量。还可以设想，步骤112可以在循环的第三序列和随后的序列中进一步减少和/或消除能量不足和/或能量过剩。
工业实用性
本发明的方法和设备可用于控制任何混合能量系统。本发明的方法和设备可以有利地存储和引导能量。下面参照对非牵引负载18、例如工具13的重复操纵的具体例子来阐明方法10的工作，该例子仅用于示例性目的。应该理解，方法10的工作可以等效地应用于对牵引负载16、例如牵引装置15的重复操纵，和/或对非牵引负载18以及牵引负载16二者的重复操纵，方法10的工作不限于下面说明的具体例子，而是可应用于对非牵引负载18、牵引负载16和/或其任何组合的任何类型操纵。
系统10可以可操作地连接到机械11，牵引负载16可以可操作地配置成相对于工作现场地面推动车辆。牵引负载16可以包括一个或多个牵引马达，所述牵引马达配置成接收来自集分器20的电能，并向牵引装置15输出机械能、例如转矩和速度。非牵引负载18可以包括一个或多个液压泵，所述液压泵配置成从集分器20接收能量并通过液压系统将加压流体供应给一个或多个液压致动器以影响对工具13的操纵。集分器20可以选择性地从发动机12和/或储存装置14接收电能。例如，牵引负载16可以在动态制动模式或超速运行操作中、例如在下坡运动或减速期间选择性地产生电能，并可以向集分器20再生电能。例如，非牵引负载18可以在超速操作、例如外部负载帮助移动工具13期间选择性地产生电能，并可以向集分器20再生电能。例如，从牵引负载16和/或非牵引负载18导向集分器20的电能可以进一步从集分器20导向储存装置14并存储于其中，随后再被导向牵引负载16和/或非牵引负载18，以减少对发动机12要求的能量的量。
例如，操作者可以通过一重复循环的一个或多个的序列来影响对工具13的操纵，所述重复循环包括：用于为铲斗装填第一堆垛中的材料的、臂部和铲斗的运动；用于将被装填的铲斗定位在第二堆垛附近的、臂部的运动；用于将材料排空到第二堆垛的、铲斗的运动；以及用于将铲斗定位在第一堆垛附近的、臂部和空铲斗的运动。操作者例如可以恰好在装填铲斗之前指示循环的第一序列开始，可以恰好在将空铲斗定位在第一堆垛附近之后指示第一序列结束，即步骤102。操作者可以执行该循环，而控制器22可以确定操作者为影响每个操纵而要求的能量，即步骤104，并可以确定从工具13的能量输出，即步骤106。在第一序列期间控制器可以将要求的能量与输出的能量进行比较以确定是否出现能量不足，即步骤108。例如，当为铲斗装填来自第一堆垛的材料时控制器22可能确定出现能量不足。在第一序列期间控制器22还可以包括确定从工具再生的能量的量，以确定是否出现能量过剩，即步骤110。例如，当将空铲斗移到第一堆垛附近时控制器22可能确定出现能量过剩。
操作者可以基本上与第一序列相同地执行循环的第二序列。或者，操作者可以对控制器22编程以在循环的第二序列和随后的序列期间自动地影响对工具13的希望的操纵。在第二序列期间，控制器22可以调节正时和存储在储存装置14内的能量，即步骤112。在第二序列期间，控制器22可以在将铲斗移动到第一堆垛附近之前的某时刻给储存装置14放电，可以在装填铲斗之前的某时刻给储存装置14充电。例如，控制器22可以在装填铲斗之前增加储存装置14内的能量，随后在装填铲斗时将该能量引向工具13以减少和/或消除与该操纵相关的能量不足。此外，控制器22可以在将铲斗移动到第一堆垛附近之前耗尽存储在储存装置14内的能量，随后在向第一堆垛附近移动铲斗时将再生的能量导向该储存装置14，从而减少和/或消除与该操纵有关的能量过剩。可以设想，控制器22可以通过将系统10控制成将能量从储存装置14导向非牵引负载18并相应地减少发动机12的输出和/或将储存装置14控制成由于例如最大能量输出操作而保持在低能量储存水平，来影响储存装置14的放电。还可以设想，控制器22可以通过将系统10控制成将能量从发动机12导向储存装置14和/或将储存装置14控制成由于例如再生操作而保持在高能量储存水平，来影响储存装置14的充电。
用于混合能量系统的常规控制方法试图将储存装置内的能量保持在接近50％，以使储存装置既能进行能量辅助操作、又能进行能量再生操作。然而，50％的充电状态也许不足以满足要求的能量输出，50％的储存容量也许不足以完全接收由即将在牵引负载16和/或非牵引负载18中发生的变化提供的再生能量输入。50％的充电状态尽管可能允许某些能量输出和某些能量输入，但也可能对这两种操作都不充分。通过增加储存装置14内的能量，系统10更可能在随后的操纵期间输出附加的能量。通过减少储存装置14内的能量，系统10更可能在随后的操纵期间再生附加的能量。通过根据确定的能量不足和能量过剩来调节正时和存储在储存装置14内的能量，系统10可以配置成更充分地满足要求的能量和更充分地接收再生的能量。
本领域的技术人员可显见，可以对所公开的用于控制混合能量系统的系统作出各种不同的修改和变型。通过考虑说明书以及对所公开的方法和设备进行实践，本领域的技术人员可显见另外的实施例。应认为说明书以及各示例仅是示例性的，而本发明的实际范围由下面的权利要求书及其等效方案指定。

Claims (10)

1.一种控制混合能量系统(10)的方法(100)，该系统(10)包括发动机(12)和储存装置(14)，所述储存装置(14)可操作地连接到一机械，该机械包括至少一个非牵引负载(18)，所述方法包括： 
识别(102)第一操作序列，该第一操作序列表示所述至少一个非牵引负载的重复操作，所述第一操作序列包括多个时间点； 
确定(104，106)所述混合能量系统的第一参数和第二参数，所述第一参数和第二参数分别表示所述至少一个非牵引负载要求的能量和所述至少一个非牵引负载输出的能量； 
在所述第一操作序列的多个时间点处比较(108)所确定的第一参数和第二参数； 
确定(108)所述混合能量系统的第三参数，该第三参数表示由所述至少一个非牵引负载再生的能量； 
在所述第一操作序列的多个时间点处监测所述第三参数； 
确定(110)与所述混合能量系统的非牵引负载有关的能量不足或能量过剩中的至少一个，其中所述能量不足与所确定的第一参数和第二参数相关，而能量过剩与所确定的第三参数相关；和 
在第二操作序列的至少一部分期间、根据所确定的能量不足或所确定的能量过剩来选择性地调节(112)存储在储存装置内的能量，其中所述第二操作序列包括多个时间点。 
2.如权利要求1所述的方法，还包括： 
在所述第一操作序列期间在一第一时间点处，如果所确定的第一参数大于所确定的第二参数，则确定能量不足，该第一时间点是所述第一操作序列的多个时间点之一；和 
在所述第二操作序列期间在一第二时间点处选择性地增加存储在储存装置内的能量的量，该第二时间点是所述第二操作序列的多个时间点之一并且在所述第二操作序列期间的与所述第一操作序列的第一时间点相对应的时间点之前。 
3.如权利要求1所述的方法，还包括： 
在所述第一操作序列期间在一第一时间点处，如果所监测的第三参数表示再生的能量没有被导向储存装置，则确定能量过剩，该第一时间点是所述第一操作序列的多个时间点之一；和 
在所述第二操作序列期间在一第二时间点处选择性地减少存储在储存装置内的能量的量，该第二时间点是所述第二操作序列的多个时间点之一并且在所述第二操作序列期间的与所述第一操作序列的第一时间点相对应的时间点之前。 
4.如权利要求1所述的方法，还包括： 
在所述第一操作序列期间确定多个能量变化，每个能量变化对应于能量不足或能量过剩中的一个；和 
根据所确定的多个能量变化中的每一个来选择性地调节存储在储存装置内的能量的量。 
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个非牵引负载包括一工具(13)，所述方法还包括基本上重复进行对所述工具的操纵循环，所述第一操作序列和第二操作序列是该循环的两个序列。 
6.如权利要求1所述的方法，其中，识别第一序列包括：接收一表示第一序列开始的操作者输入以及接收一表示第一序列结束的操作者输入。 
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述系统还包括至少一个牵引负载(16)，所述方法还包括： 
确定(104，106)所述混合能量系统的第四参数和第五参数，该第四参数和第五参数分别表示所述至少一个牵引负载要求的牵引能量和所述至少一个牵引负载的输出； 
在所述第一操作序列的多个时间点处比较(108)所确定的第四参数和第五参数； 
确定(110)所述混合能量系统的第六参数，该第六参数表示从所述至少一个牵引负载再生的能量； 
在所述第一操作序列的多个时间点处监测所述第六参数； 
确定与所述混合能量系统的牵引负载有关的能量不足或能量过剩中的至少一个，所述能量不足与所确定的第四参数和第五参数相关，而所述能量过剩与所确定的第六参数相关；和 
在一第二操作序列的至少一部分期间，根据与所述混合能量系统的牵引负载相关的、所确定的能量不足或所确定的能量过剩来选择性地(112)调节存储在储存装置内的能量的量。 
8.如权利要求7所述的方法，其中，确定第六参数包括感测一操作者接口装置的位移，该操作者接口装置配置成减慢所述至少一个牵引负载的操作。 
9.如权利要求1所述的方法，其中，确定第三参数包括感测一操作者接口装置的位移，该操作者接口装置配置成减慢所述至少一个非牵引负载的操作。 
10.一种用于执行作业的固定式或移动式机械(11)，包括： 
混合能量系统(10)，该混合能量系统(10)包括能量源(12)、能量储存装置(14)、至少一个非牵引负载(18)和控制器，所述控制器配置成执行根据权利要求1-9中任一项所述的方法。 
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