CN112385111A - 采掘机械的电池充电管理 - Google Patents

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马丁·斯文松
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Atlas Copco Rock Drills AB
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Abstract

本公开内容涉及用于一个或多个电池供电的采掘机械(210a，210b)的电池充电管理的系统(200)、方法、控制单元和计算机程序产品。用于电池充电管理的系统包括：一个或多个电池(220a‑f)；至少一个电池管理系统BMS(230a‑f)，被布置成收集表示相应电池的操作状态的电池数据；一个或多个电池充电器(240a‑b)；以及电池充电控制单元(250)。每个电池被配置成用在相应电池供电的采掘机械中，该相应电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作，并且每个BMS被配置成向电池充电控制单元提供电池数据。电池充电控制单元被配置成：基于电池数据生成至少一个充电模型，并且基于至少一个充电模型经由一个或多个电池充电器调度一个或多个电池中的相应电池的充电。

Description

采掘机械的电池充电管理
技术领域
本公开内容涉及用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池充电管理的系统、方法、控制单元和计算机程序产品。
背景技术
正在进行工作以使采掘机械适于使用电力进行操作，并且更具体地说，至少部分地以电池供电的模式进行操作。除了采掘机械之外，还存在其他由电力驱动的装置，例如通风风机、起重机、照明装置等。这些其他装置也可以至少部分地是电池供电的。从燃料驱动的机械(和装置)到电力驱动和电池供电的机械的切换增加了矿井中的电能消耗，并且电池的充电将对矿井中的电力消耗具有显著影响。用于矿井应用的常规电池充电解决方案公开了使用电池管理系统/能量管理系统(BMS/EMS)以对电池或电池供电的车辆进行优化充电，但是没有考虑充电的负荷影响。
US2018/0111496公开了一种用于电动采掘车辆的充电控制器，其被配置成确定要提供至采掘机的电池的充电量。在所公开的解决方案中，对电池充电适于采掘车辆的电动机先前经历的特定负荷需求。
采掘的日常作业通常涉及除采掘车辆所用于的运输之外更多的采掘作业。作业包括以下的周期：钻孔、爆破、通风以及装载、运输和倾倒采掘作业周期(即采掘周期)期间已经切割的材料。采掘作业涉及各种各样的采掘机械，例如面钻机、生产钻机、锚杆支护装置、锚索支护装置、混凝土喷射机、装载机、搬运机和倾倒机。所列出的采掘机械在作业期间需要相当大的电力，并且采掘机械在采掘周期的可预测阶段期间通常具有高的电力需求。当单独考虑每个采掘机械时，大多数采掘机械可以被认为是根据循环采掘周期(即，针对特定机械限定的采掘作业的周期)进行操作。
在矿井内同时执行的多个作业导致采掘特有的对电力提出需求的相应的多个采掘周期。在采掘的领域中，为了满足多个同时采掘作业的电力需求，电网经常处于其容量的边缘甚至在标准之下，特别是在作业周期意味着电网中间歇性电力需求的情况下。电力需求中的一些需求可能来自具有同时电池充电需求的一个或多个电池供电的采掘机械，这将导致矿井中电网上的高峰负荷。因此，在现有的、已经高负荷的主采掘电网内，对一个或多个机械充电(尤其是在矿井中操作其他电动工具的时间期间执行时)可能导致过载。
因此，需要改进的充电管理。
发明内容
本公开内容的目的是解决或缓解、减轻或消除现有技术中至少部分上述缺陷，并且提供用于改进的充电管理的解决方案。
根据第一方面，该目的通过用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池充电管理的系统来实现。该系统包括：一个或多个电池；至少一个电池管理系统(BMS)，其被布置成收集表示相应电池的操作状态的电池数据；一个或多个电池充电器；以及电池充电控制单元。每个电池被配置成用于相应电池供电的采掘机械中，该相应电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。每个电池管理系统(BMS)被配置成向电池充电控制单元提供电池数据。电池充电控制单元被配置成：生成至少一个充电模型并且基于至少一个充电模型经由一个或多个电池充电器来调度一个或多个电池中的相应电池的充电。
本公开内容提供了以下优点：实现用于电池供电的采掘机械的改进的电池充电/电池管理。使用充电模型控制充电；每个电池充电模型基于采掘周期期间的预期电池消耗和电池的操作状态。
在一些实施方式中，电池管理系统(BMS)被配置成在一个或多个采掘周期内收集电池数据，并且电池充电控制单元被配置成基于充电模型来调度至少一个后续采掘周期内的相应电池的充电，其中，后续采掘周期包括与数据的收集期间执行的矿井作业类似的一组矿井作业。
在一些实施方式中，电池数据包括相应电池的充电水平和温度极限中的至少一个。
在一些实施方式中，电池充电控制单元被配置成基于温度极限来调节相应电池的内部温度。
在一些实施方式中，充电模型包括预测在预定的采掘周期的未来部分期间电池的操作状态。该预测基于电池数据和用于一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的历史操作状态信息。
根据一些实施方式，预测电池的操作状态基于车辆模型和矿井模型中的至少一个。车辆模型表示用于采掘机械的历史操作状态信息。矿井模型表示对应于矿井路线的历史操作状态信息。
根据本公开内容的第二方面，该目的通过在根据第一方面的系统的电池充电控制单元中执行的方法来实现。该方法包括从一个或多个电池管理系统(BMS)接收电池数据，该一个或多个电池管理系统(BMS)被布置成收集表示被用在电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，该电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。该方法还包括：基于电池数据生成用于电池的至少一个充电模型，该电池被配置成用于电池供电的采掘机械中；以及基于所述至少一个充电模型来调度多个电池中的相应电池的充电。
在一些实施方式中，生成至少一个充电模型包括：预测在后续采掘周期期间电池的操作状态，以及确定针对电池的充电要求。该预测基于电池数据和用于一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的历史操作状态信息。
在一些实施方式中，充电要求包括充电的时间段、最小充电水平、最大充电水平、电池的最佳工作温度和电池的温度极限中的至少一个。
根据本公开内容的第三方面，该目的通过电池充电控制单元来实现，该电池充电控制单元用于控制用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池的电池充电管理。该电池充电控制单元包括处理电路，该处理电路被配置成从一个或多个电池管理系统(BMS)接收电池数据。每个电池管理系统(BMS)被布置成收集表示被用在电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，该电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。该BMS还被布置成：基于电池数据生成用于电池的至少一个充电模型，该电池被配置成用在电池供电的采掘机械中；并且基于至少一个充电模型来调度多个电池中的相应电池的充电。
根据本公开内容的第四方面，该目的通过计算机程序来实现，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在被执行时使根据第三方面的电池充电控制单元执行根据第一方面的方法。
实施方式提供了以下优点：基于电池数据控制一个或多个电池供电的采掘机械的电池充电管理，电池数据表示相应采掘机械或一组采掘机械内所有电池供电的设备的电力消耗。电池充电管理允许用在电池供电的采掘机械中的电池的损耗减少，并且还可以用于延长工作周期或以其他方式优化工作周期。
附图说明
如附图所示，根据以下对示例实施方式的详细描述，将更容易理解前述内容，在附图中，贯穿不同的视图，相同的附图标记指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明示例实施方式上。
图1示意性地示出了包括多个电池供电的采掘机械的地下矿井；
图2示意性地示出了电池充电管理系统；
图3示意性地示出了包括电池充电控制单元的电池供电的采掘机械；
图4是示出用于一个或多个采掘机械的电池充电管理的示例性方法步骤的流程图；
图5是示出示例电池充电控制单元的框图；
图6是示出被配置用于生成充电模型的模块的框图；
图7
a.示出了示例充电管理系统中的信号发送的各方面；
b.示出了示例充电管理系统中的信号发送的各方面；
c.示出了示例充电管理系统中的信号发送的各方面。
具体实施方式
下文将参照附图更全面地描述本公开内容的各方面。然而，本文公开的设备和方法可以以许多不同的形式实现，并且不应当被解释为限于本文所阐述的各方面。在附图中相同的数字始终指代相同的元件。
本文使用的术语仅仅是用于描述本公开内容的特定方面的目的，而不是旨在限制本公开内容。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在还包括复数形式，除非上下文另外明确指示。
在一些实现方式中，并且根据本公开内容的一些方面，框中标注的功能或步骤可以不按照操作图示中标注的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这两个框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。此外，根据本公开内容的一些方面，可以循环地连续执行框中标注的功能或步骤。
应当强调的是，当在本说明书中使用术语“包括/包含”时，其用于指定存在所述的特征、整数、步骤或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、部件或其组。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在还包括复数形式，除非上下文另外明确指示。
图1示出了包括电池充电管理系统(BMS)的地下矿井。多个电池供电的采掘机械位于矿井坑道A-D中。在与采掘机械分离的充电站处，或者在用于采掘机械的车载充电的充电站处，提供一个或多个电池充电器14以用于对每个电池供电的采掘机械的电池12进行充电。充电站被布置在采掘机械的工作地点附近，以进行高效充电。采掘机械通常以采掘周期进行操作，这表示在给定时间段内以重复顺序执行采掘作业。充电周期可以随着矿井的扩大和后续充电站的移动而随时间改变，但是这种改变是缓慢的，并且不影响本发明的功能。如矿井坑道C-D中所示，采掘机械的操作可能意味着采掘机械移动，使得矿井的各方面可能会影响电池的电力消耗。取决于工作周期，采掘机械可能能够产生可以存储在电池中的能量。在这种情况下，为了允许这种再生能量的存储，最好不要有完全充电的电池。对于相反的情况，当电池供电的采掘机械需要执行高功率操作时，该高功率操作可能导致电池的温度升高。在这种情况下，在电池充电管理中将电池温度考虑作为一个参数可能是有益的，例如，在开始操作之前允许电池的冷却。将电池预冷却至比环境空气的温度低的初始温度可以确保电池在电池允许的温度间隔内操作。可选地，当电池供电的机械要执行低功率操作时，充电期间电池的冷却可以被中断或减少。电池的稍微较高的内部温度使内部电阻降低，并且可以降低操作期间的功率损耗。因此，在电池充电管理中需要考虑矿井模型方面。
转向图2，公开了用于一个或多个电池供电的采掘机械210a、210b的充电管理的系统200。该系统包括：一个或多个电池220a-f；至少一个BMS 230a-f，其被布置成收集表示相应电池的操作状态的电池数据；一个或多个电池充电器240a-b；以及电池充电控制单元250。每个电池被配置成用于相应电池供电的采掘机械中，该相应电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。每个BMS被配置成向电池充电控制单元提供电池数据。电池充电控制单元被配置成生成至少一个充电模型，并且基于至少一个充电模型经由一个或多个电池充电器来调度一个或多个电池中的相应电池的充电。
在本公开内容中，术语电池用于表示可充电的能量存储装置，其能够供应能量/电力以用于操作采掘机械的电力系统。这种电力系统可以被配置成向例如采掘机械中的电动工具或电气设备的电动机提供电力。因此，术语电池应当被解释为表示可充电电池、超级电容器、可充电燃料电池和飞轮中的任意一种。还将理解的是，术语电池还可以反映共同位于采掘机械内的多个可充电电池或包括多个电池芯的单个电池单元，其中多个电池芯中的一个或多个电池芯可以限定可充电电池。根据一些方面，电池为锂离子电池。每个电池被配置成用在被配置成以预定的采掘周期进行操作的相应的电池供电的采掘机械中。可以在采掘机械上设置一个或多个电池，但是也可以从采掘机械拆卸一个或多个电池，以用于在由相应电池充电器充电期间在充电站处进行充电。
在本公开内容中，BMS被配置成监视电池的操作状态，例如电池的充电水平或温度。根据本公开内容的各方面，BMS还可以被配置成控制电池的操作状态，使得保护电池免于充电超过预定的最大充电水平或损耗低于最小充电水平。这种控制也可以应用于电池的内部温度，由此当内部温度偏离电池的最佳温度时，例如，上升到预定温度极限以上或以下时，BMS可以中断来自电池的电力供应。在本公开内容的最一般的上下文中，每个BMS被配置成向电池充电控制单元提供电池数据。根据一些方面，每个电池包括各自的BMS。
根据一些方面，电池数据包括充电状态(SoC)、放电深度(DoD)、健康状态和内部温度中的至少一个。因此，电池数据反映了关于每个电池中还有多少电能可用的信息以及电池的工作状态。可充电电池随着它们在许多再充电周期内再充电将会逐渐失去健康。可以通过在再充电之前不完全耗尽来延长可充电电池的寿命。应当认识到，电池也向采掘机械的辅助电力系统提供电力，并且在开发充电模型时也必须考虑这些辅助系统的电力消耗。因此，本发明的一个重要方面是：基于电池数据而不是基于来自驱动相应采掘机械的工具或动力传动机构的电动机的消耗数据来开发充电模型。
此外，电池通常与表示充电间隔的充电间隔状态相关联，充电间隔与电池的相对低的损耗相关联。当将电池充电至较高的充电水平或允许电池损耗至较低的充电水平时，电池的充电可能表示特定电池的过度损耗。
保持采掘作业的最大效率的重要因素是确保尽可能少的中断。中断的一个潜在来源是电池寿命的逐渐减少。对电池寿命具有影响的两个重要因素是电池的充电状态和电池的温度。根据本公开内容的各方面，电池数据包括相应电池的充电水平和温度中的至少一个。将电池完全消耗或完全充电通常会相当大地缩短电池寿命。因此，在采掘机械的操作期间，优选地仅使用电池的总能量的一部分。同样，过高的温度或快速的温度变化可能对电池寿命具有不利影响。因此，根据一些方面，最大充电水平和最大放电水平基于可充电电池的期望充电状态(SoC)。根据一些方面，最大充电水平和最大放电水平基于电池的温度。因此，充电状态和电池温度的组合可以实现电池的优化的损耗减低。
电池充电控制单元被配置成生成至少一个充电模型，并且基于至少一个充电模型经由一个或多个电池充电器来调度一个或多个电池中的相应电池的充电。根据本公开内容的各方面，电池充电控制单元可以提供对相应一个或多个电池充电器的控制，以确保遵守根据充电模型的充电。然而，这种控制也可以被分配给相应的BMS，由此BMS基于从电池充电控制单元接收的信息来控制相应电池的充电。
可选地，电池充电控制单元可以基于在矿井的主电网中或连接电池充电器的本地电网中确定的或预测的负荷来提供对相应一个或多个电池充电器的控制。
根据本公开内容，针对采掘机械的一个或多个电池或多个采掘机械的电池创建充电模型。充电模型可以包括多个部分充电模型或子模型，其表示针对特定电池或采掘机械的操作需求或要求。如下面将进一步讨论的，充电模型可以包括电池的期望的SoC和/或温度，以及在可能发生充电时为了不使矿井的电网的任何部分过载的时间间隔。因此，本公开内容确认，对于每个单独的电池，可能需要单独的充电模型，并且确认在包括多个电池的系统中使用多个充电模型除了优化单个的采掘机械的操作和电池寿命之外还将实现改进的电网控制。根据本公开内容的一些方面，每个充电模型基于与车辆模型结合的矿井模型，如将在下面进一步说明的。
根据本公开内容的各方面，BMS被配置成在一个或多个采掘周期内收集电池数据，并且电池充电控制单元被配置成基于充电模型调度在至少一个后续采掘周期内相应电池的充电。后续采掘周期包括与在数据的收集期间执行的矿井作业类似的一组矿井作业，例如，后续采掘周期的矿井作业使用与在用于数据收集的一个或多个采掘周期期间执行的作业相同类型的采掘机械在相同的采掘环境中执行。因此，收集的电池数据可以被认为也表示后续采掘周期。根据本公开内容的各方面，采掘周期和后续采掘周期包括在相同的时间间隔内执行的一组类似的矿井作业。替选地，后续采掘周期可以表示一个或多个采掘周期的子周期，例如，比收集电池数据期间的时间间隔短的时间间隔。将关于图6中的公开内容进一步说明本公开内容的这些方面。
根据本公开内容的各方面，充电模型包括预定初始电池温度，例如温度间隔，并且其中电池充电控制单元被配置成控制在后续采掘周期内充电时电池的温度，使得电池的内部温度被调节成与预定初始电池温度一致。
根据本公开内容的一些方面，充电模型基于电池数据和用于一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的操作状态信息。电池的操作状态可以基于车辆模型和矿井模型中的至少一个。车辆模型表示针对采掘机械的历史操作状态信息。记录的数据可以用于建立用于车辆的通用模型。这种记录的数据还可以用于对驾驶员行为进行建模。矿井模型表示对应于矿井路线的历史操作状态信息。矿井模型可以包括与采掘机械要行进的距离、沿路线的高度差和道路质量相关的路线信息。
根据本公开内容的各方面，电池充电控制单元250还被配置成生成充电模型，并且调度用于向矿井中使用的基础设施装置(例如，通风风扇(210c)、提升机(210d)和照明装置(210e))进行电力供应的电池220c-e的充电。
电池充电控制单元可选地布置在中央数据中心260中。电池的实际充电主要旨在由分布在矿井中的电池充电器或BMS控制和/或执行。然而，电池控制单元可以至少部分地被布置为集中式应用，其能够生成用于多个电池充电器的电池充电模型并且能够将这种电池充电模型传送至电池充电控制单元的本地布置的功能。根据一些方面，电池充电控制单元被布置成生成用于不同的电池供电的采掘机械和/或矿井中的基础设施装置中的一个或多个电池的充电模型。电池充电控制单元还可以被布置成生成用于在至少一个矿井的不同部分中使用的多个电池的充电模型，或者生成用于在多个矿井中使用的多个电池的充电模型。
图3示出了采掘机械310中的充电管理系统的实现方式，该采掘机械310包括：电池320；BMS 330，其被布置成收集表示电池320的操作状态的电池数据。可选地，可以将电池充电控制单元30设置在采掘机械中，例如作为单独的实体或者与BMS位于同一位置。根据本公开内容的各方面，采掘机械包括：至少一个传感器380，其被布置成收集表示采掘机械的操作状态的传感器数据；微处理器390，其被布置成基于所收集的传感器数据来确定用于电池供电的采掘机械的操作状态信息；以及通信单元370，其被布置成向电池充电控制单元(当位于远离采掘机械的位置处时)提供操作状态信息。
图4是示出用于一个或多个采掘机械的电池充电管理的示例性方法步骤的流程图。在其最一般的形式中，该方法包括从一个或多个BMS接收S41电池数据，所述一个或多个BMS被布置成收集表示被用在电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，该电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。基于所接收的电池数据生成(S42)用于相应电池的一个或多个充电模型；以及基于一个或多个充电模型来调度(S45)多个电池中的相应电池的充电。
根据本公开内容的各方面，生成至少一个充电模型包括：预测(S43)在预定的采掘周期的未来部分(例如后续采掘周期)期间电池的操作状态。该预测基于电池数据和用于一个或多个采掘机械中的相应采掘机械在采掘周期内的历史操作状态信息。在本公开内容的上下文中，采掘周期和后续采掘周期包括类似的一组矿井作业，例如，使用与在数据的收集期间执行的作业相同类型的采掘机械在相同的采掘环境中执行后续采掘周期的矿井作业。因此，收集的电池数据也可以被认为表示后续采掘周期。根据预测的操作状态确定(S44)电池的充电要求。根据本公开内容的各方面，充电要求包括充电的时间段、最小充电水平和最大充电水平。根据本公开内容的其他方面，充电要求包括电池温度，即初始电池温度。初始电池温度可以是温度间隔。因此，调度电池的充电将可选地包括调度电池的最佳工作温度和/或电池的温度极限。可选地，用于电池充电管理的方法包括基于充电模型控制(S46)相应电池的充电。充电模型可以包括电池的期望的SoC和/或温度，以及可能发生充电时为了不使矿井的电网的任何部分过载的时间间隔。因此，电池充电控制单元将被配置成控制在后续采掘周期内充电时电池的温度，使得电池的内部温度被调节成与预定初始电池温度一致。
图5是示出用于控制用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池的电池充电管理的示例电池充电控制单元50的框图。电池充电控制单元包括处理电路51，该处理电路51被配置成从一个或多个BMS接收电池数据，所述一个或多个BMS被布置成收集表示用于电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，该电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。处理电路还被配置成：生成用于电池的至少一个充电模型，该电池被配置成用于电池充电的采掘机械中；以及基于至少一个充电模型来调度多个电池中的相应电池的充电。
图5还示出了其上具有计算机程序的示例计算机程序产品52，该计算机程序包括指令。计算机程序产品包括诸如例如通用串行总线(USB)存储器、插入式卡、嵌入式驱动器或只读存储器(ROM)的计算机可读介质。计算机可读介质上存储有包括程序指令的计算机程序。计算机程序可加载至包括在装置50中的处理电路51中。当加载至处理电路51中时，计算机程序可以存储在与处理电路相关联或包括在处理电路中的存储器51b中，并且由处理器51a执行。根据一些实施方式，当计算机程序被加载至处理电路中并且由处理电路运行时，计算机程序可以使得根据例如图4所示的方法或本文另外描述的方法执行方法步骤。
因此，计算机程序可加载至数据处理电路中，例如，加载至图5的处理电路51中，并且被配置成使得执行用于一个或多个采掘机械的电池充电管理的实施方式。
图6公开了示出充电模型生成模块的框图。如图所示，充电模型生成基于来自(例如驻留在电池充电控制单元中)的日志数据库的电池数据。日志数据库包括来自限定的矿井位置的历史数据以及来自特定类型的车辆或采掘机械的历史数据。充电模型由电池充电控制单元生成并且提供给电池充电器。充电模型生成模块包括用于生成矿井模型以及车辆模型的逻辑。作为基于表示采掘机械或车辆行进的路线的历史数据的矿井模型的替选方案，矿井模型也可以基于CAD建模。矿井模型可以包括(例如，关于沿路线或路径的识别的部分的)与矿井路线的高度和道路质量相关的信息。可以从记录的数据生成该模型，或者从包括与矿井的几何形状相关的数据的CAD系统提取该模型。针对所有车辆类型，矿井模型可能是相同的。因此，虽然矿井模型可以基于由特定机械或车辆取得的数据，但是该模型可以用于执行操作或沿相同路线行进的任何其他类型的机械或车辆。
对机械或车辆进行建模包括考虑机械/车辆的类型和操作数据，例如车辆的速度或装载。由于车辆模型的各方面可能取决于驾驶员偏好，因此建模还可以包括与驾驶员行为相关的信息以及适于特定驾驶员的行为的建模。当考虑矿井卡车的各方面时，电力要求取决于例如矿井卡车的装载/卸载期间所需的能量的量、车辆的传动系中的电力损耗以及车辆驾驶室的加热/冷却所消耗的电力。图6公开了例如基于来自相同采掘周期的先前经验使用记录的数据作为输入来优化特定采掘周期的电池准备的一般方面。用于特定路线的记录的数据可以用于计算充电管理过程的输入值。记录的数据还可以用于建立用于车辆、矿井几何形状和驾驶员行为的通用模型。然后，使用模型来计算用于电池充电管理的输入值，即与电池的充电和温度调节相关的值。
图7a至图7c示出了示例充电管理系统中的信号发送的各方面。
如图7a所示，BMS被配置成收集电池数据并且将电池数据提供给进行接收的电池充电控制单元。电池充电控制单元被配置成基于电池数据生成至少一个充电模型，并且基于电池充电模型调度至少一个电池充电器的充电。
除了图7a的公开内容之外，图7b还公开了提供记录的数据以便用于在电池充电控制单元中生成充电模型。
图7c示出了上述公开的电池充电管理系统中的电池充电管理和充电模型生成的进一步细节。
已经出于说明的目的给出了本文所提供的示例实施方式的描述。该描述不旨在穷举或将示例实施方式限制为所公开的精确形式；根据上述教导可以进行修改和变型，或者可以从对所提供的实施方式的各种替选方案的实践中获得修改和变型。选择和描述本文所讨论的示例是为了说明各种示例实施方式的原理和性质及其实际应用，以使得本领域技术人员能够以各种方式并且使用适合于所构想的特定用途的各种修改来利用示例实施方式。本文描述的实施方式的特征可以在源节点、目标节点、对应方法和计算机程序产品的所有可能组合中进行组合。应当理解的是，本文所给出的示例实施方式可以彼此组合进行实施。
所描述的实施方式及其等同物可以以软件或硬件或其组合实现。实施方式可以由通用电路来执行。通用电路的示例包括数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、协处理器单元、现场可编程门阵列(FPGA)以及其他可编程硬件。替选地或附加地，实施方式可以由专用电路(例如专用集成电路(ASIC))执行。通用电路和/或专用电路可以例如与诸如无线通信装置或网络节点的设备相关联或包括在该设备中。
实施方式可以出现在包括根据本文所描述的任何实施方式的布置、电路和/或逻辑的电子设备中。替选地或附加地，电子设备可以被配置成执行根据本文描述的任何实施方式的方法。
通常，本文使用的所有术语应根据其在相关技术领域中的普通含义来解释，除非从其使用的上下文中清楚地给出和/或暗示了不同的含义。
本文已经参考了各种实施方式。然而，本领域技术人员将认识到所描述的实施方式的许多变型仍将落入权利要求的范围内。
例如，本文描述的方法实施方式公开了通过以特定顺序执行的步骤的示例方法。然而，应该认识到，在不脱离权利要求的范围的情况下，这些事件的序列可以以另一顺序发生。此外，可以并行执行一些方法步骤，即使它们已经被描述为依次执行。因此，本文公开的任何方法的步骤不必以公开的确切顺序执行，除非一个步骤被明确描述为在另一步骤之后或之前，和/或暗示一个步骤必须在另一步骤之后或之前。
以同样的方式，应当注意的是，在实施方式的描述中，将功能块划分成特定单元绝不旨在限制。相反，这些划分仅是示例。本文描述为一个单元的功能块可以被分成两个或更多个单元。此外，本文描述成实现为两个或更多个单元的功能块可以合并成较少的(例如，单个)单元。
在适当的情况下，本文公开的任何实施方式的任何特征可以应用于任何其他实施方式。同样，任何实施方式的任何优点可以应用于任何其他实施方式，反之亦然。
在附图和说明书中，已经公开了本公开内容的示例性方面。然而，在基本上不脱离本公开内容的原理的情况下，可以对这些方面进行许多变型和修改。因此，本公开内容应当被视为说明性的而非限制性的，并且不应当被视为限于上面讨论的特定方面。因此，尽管使用了特定的术语，但是它们仅用于一般性和描述性意义，而不是为了限制的目的。
因此，应当理解的是，所描述的实施方式的细节仅是出于说明性目的而提出的示例，并且落入权利要求的范围内的所有变型都旨在被包含在其中。

Claims (19)

1.一种用于一个或多个电池供电的采掘机械(210a-b)的电池充电管理的系统(200)，所述系统(200)包括：一个或多个电池(220a-f)；至少一个电池管理系统BMS(230a-f)，其被布置成收集表示相应电池的操作状态的电池数据；一个或多个电池充电器(240a-b)；以及电池充电控制单元(250)，其中，
-每个电池被配置成用于相应电池供电的采掘机械中，所述相应电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作；
-每个BMS被配置成向所述电池充电控制单元提供所述电池数据；并且
-所述电池充电控制单元被配置成：基于所述电池数据生成至少一个充电模型并且基于所述至少一个充电模型经由所述一个或多个电池充电器来调度所述一个或多个电池中的相应电池的充电。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述BMS被配置成在一个或多个采掘周期内收集电池数据，其中，所述电池充电控制单元被配置成基于所述充电模型来调度至少一个后续采掘周期内的相应电池的充电，并且其中，所述后续采掘周期包括与在数据的收集期间执行的矿井作业类似的一组矿井作业。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述电池数据包括相应电池的充电水平和温度中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述充电模型包括所述后续采掘周期内的预定初始电池温度，并且其中，所述电池充电控制单元被配置成将温度调节为所述预定初始电池温度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述充电模型基于电池数据和用于所述一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的操作状态信息。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，电池的操作状态基于车辆模型和矿井模型中的至少一个，并且其中，所述车辆模型表示用于所述采掘机械的历史操作状态信息，并且其中，所述矿井模型表示对应于矿井路线的历史操作状态信息。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电池充电控制单元还被配置成生成充电模型并且调度用于向矿井中使用的基础设施装置进行电力供应的电池的充电。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述基础设施装置包括通风风扇(210c)、提升机(210d)和照明装置(210e)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电池充电控制单元被包括在所述电池供电的采掘机械中，或者被包括在用于所述电池供电的采掘机械的电池的所述BMS中。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述电池充电控制单元被布置在中央数据中心(260)中。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电池充电控制单元被布置成生成用于在不同的电池供电的采掘机械和/或矿井中的基础设施装置中使用的一个或多个电池的充电模型。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其中，所述电池充电控制单元被布置成生成用于在至少一个矿井的不同部分中使用的多个电池的充电模型和/或用于在多个矿井中使用的多个电池的充电模型。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，每个采掘机械包括：至少一个传感器(270，370)，其被布置成收集表示所述采掘机械的操作状态的传感器数据；微处理器(280，380)，其被布置成基于所收集的传感器数据来确定所述电池供电的采掘机械的操作状态信息；以及通信单元(290，390)，其被布置成向所述电池充电控制单元(250)提供所述操作状态信息。
14.一种在根据权利要求1至13中任一项所述的系统的电池充电控制单元中执行的方法，所述方法包括：
-从一个或多个电池管理系统BMS接收(S41)电池数据，所述一个或多个电池管理系统BMS被布置成收集表示被用在电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，所述电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作；
-基于所接收的电池数据生成(S42)用于相应电池的一个或多个充电模型；以及
-基于所述一个或多个充电模型来调度(S45)所述多个电池中的相应电池的充电。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，生成所述至少一个充电模型包括：
-预测(S43)在所述预定的采掘周期的未来部分期间电池的操作状态，其中，所述预测基于所述电池数据和用于所述一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的历史操作状态信息，以及
-确定(S44)对于电池的充电要求。
16.根据权利要求15或16所述的方法，还包括：
-基于所述一个或多个充电模型来控制(S46)相应电池的充电。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述充电要求包括充电的时间段、最小充电水平、最大充电水平、电池的最佳工作温度和电池的温度极限中的一个或多个。
18.一种电池充电控制单元(50)，其用于控制用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池的电池充电管理，所述电池充电控制单元包括处理电路(51)，所述处理电路(51)被配置成：
-从一个或多个电池管理系统BMS接收电池数据，所述一个或多个电池管理系统BMS被布置成收集表示被用在电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，所述电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作；
-生成用于电池的至少一个充电模型，所述电池被配置成用在电池供电的采掘机械中；以及
-基于所述至少一个充电模型来调度所述多个电池中的相应电池的充电。
19.一种计算机程序产品(52)，其包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在被执行时使根据权利要求18所述的电池充电控制单元执行根据权利要求14-17中任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3937099A1 (en) * 2020-07-07 2022-01-12 ABB Schweiz AG A method and devices for use in mining activity scheduling
DE102021202989A1 (de) * 2021-03-26 2022-09-29 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines ausschließlich elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs und Steuergerät
CN118369632A (zh) * 2021-10-08 2024-07-19 安百拓凿岩有限公司 最佳能量存储利用率
EP4206034A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-05 Sandvik Mining and Construction Oy Mining vehicle control
DE102022201608A1 (de) * 2022-02-16 2023-08-17 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Temperaturregelung bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug
WO2024181900A1 (en) * 2023-02-28 2024-09-06 Epiroc Rock Drills Aktiebolag Charge capacity warning for mining machine in a mining environment
WO2024205460A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-03 Epiroc Rock Drills Aktiebolag System, battery charge management unit and methods in underground environment

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050040789A1 (en) * 2003-08-18 2005-02-24 General Electric Company Vehicle energy storage system control methods and method for determining battery cycle life projection for heavy duty hybrid vehicle applications
US20110224859A1 (en) * 2008-11-26 2011-09-15 Sandvik Mining And Construction Oy Method for using mining vehicle, arrangement in mine, rock drilling rig, and mining vehicle
US20140121866A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Tesla Motors, Inc. Fast charge mode for extended trip
US20150248569A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-03 Berntsen International, Inc. Advanced System for Navigating Between, Locating and Monitoring Underground Assets
US20160028249A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Sony Corporation Methods and systems of a battery charging profile
CN106660461A (zh) * 2014-06-20 2017-05-10 通用电气公司 用于能量存储充电站的功率控制的系统和方法
US9664745B1 (en) * 2013-06-07 2017-05-30 Material Handling Services, LLC Computer implemented system and method and computer program product for using battery information to automatically charge a battery
US20180079318A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-22 Hyundai Motor Company System and method for charging battery
CN107878218A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 优化插电式车辆车队的自适应系统和方法
US20180131200A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Battelle Memorial Institute Battery system management through non-linear estimation of battery state of charge

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8629657B2 (en) * 2009-12-31 2014-01-14 Tesla Motors, Inc. State of charge range
JP2011176968A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 充電式フォークリフトの充電管理システム及び充電管理方法
EP3037297B1 (en) * 2014-12-22 2019-03-06 Sandvik Mining and Construction Oy Mining vehicle and method for its energy supply
CA2982997C (en) 2016-10-21 2020-07-14 Medatech Engineering Services Ltd. Electric mining vehicle, charge controller, and related process

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050040789A1 (en) * 2003-08-18 2005-02-24 General Electric Company Vehicle energy storage system control methods and method for determining battery cycle life projection for heavy duty hybrid vehicle applications
US20110224859A1 (en) * 2008-11-26 2011-09-15 Sandvik Mining And Construction Oy Method for using mining vehicle, arrangement in mine, rock drilling rig, and mining vehicle
US20140121866A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Tesla Motors, Inc. Fast charge mode for extended trip
US9664745B1 (en) * 2013-06-07 2017-05-30 Material Handling Services, LLC Computer implemented system and method and computer program product for using battery information to automatically charge a battery
US20150248569A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-03 Berntsen International, Inc. Advanced System for Navigating Between, Locating and Monitoring Underground Assets
CN106660461A (zh) * 2014-06-20 2017-05-10 通用电气公司 用于能量存储充电站的功率控制的系统和方法
US20160028249A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Sony Corporation Methods and systems of a battery charging profile
US20180079318A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-22 Hyundai Motor Company System and method for charging battery
CN107878218A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 优化插电式车辆车队的自适应系统和方法
US20180131200A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Battelle Memorial Institute Battery system management through non-linear estimation of battery state of charge

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