CN116171344A - 能够实现可互换动力源的机器配置和控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种机器控制系统控制安装在机器(2)上的多个可互换动力源(33)中的任一个的操作。机器包括底架和上部结构(6)，所述底架支撑推进机器(2)的地面接合构件(4)，所述上部结构可旋转地支撑在底架上。上部结构包括支撑驾驶室(24)的摆动框架(22)、可互换动力源(33)、液压部件和电气部件。所述机器控制系统包括：处理器，所述处理器配置成：从通信地联接到所述处理器的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与所述多个动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准，利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与所述机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来处理所述多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性，以及标准化所述动力源中的每一个输出的功率以提供所述机器的系统的规范化、一致的控制和操作，而不管所述动力源中的哪一个安装在所述机器上。

Description

能够实现可互换动力源的机器配置和控制系统
技术领域
本公开涉及一种具有可互换动力源的机器，并且更具体地，涉及一种能够实现可互换动力源的机器配置和控制系统。
背景技术
一些常规机器具有用于操作液压致动器的液压动力源。例如，这种机器通常可以包括用于驱动一个或多个液压泵的内燃发动机，所述一个或多个液压泵又向一个或多个液压致动器供应动力以执行工作。这种机器的一个示例是液压挖掘机。液压挖掘机通常可以包括一个或多个液压泵，所述一个或多个液压泵以加压流体流的形式向一个或多个液压马达和液压缸提供液压动力以用于操作摆动机构、动臂、斗杆和挖掘工具。在这种机器中，液压马达可以用于使驾驶室相对于驾驶室安装在其上的底盘旋转并驱动用于移动机器的地面接合构件，例如轮或履带。提供给液压致动器的液压动力可以用于升高和降低动臂并操纵斗杆和挖掘工具，以便执行挖掘和/或装载操作。
为了提高效率和/或减少由内燃发动机的操作引起的不期望的排放，已努力重新捕获在这种机器的操作期间通常损失的一些能量。例如，能量可以以储存的电能和液压能的形式被重新捕获以供电气和液压装置使用。因此，可能期望通过使用电气和液压装置两者在具有储存的液压能和储存的电能两者的机器中执行一些工作功能。典型的机器设计和配置成用于仅一个动力源，例如内燃发动机。然而，即使在发动机性能和/或效率提高的情况下，当采用内燃发动机时，通常需要提供排气后处理系统以及燃料控制系统、空气供应系统和冷却系统以实现期望的发动机性能和效率并满足政府规定的排放标准。因此，可能期望提供一种机器配置，其能够实现并适应安装替代的和潜在可互换的动力源，例如完全电池供电系统、燃料电池系统和从外部动力源接收电力的系留线缆系统，作为诸如柴油发动机的传统内燃发动机的替代。当用于在预定时间段内操作机器的各种系统和子系统的所有功率要求可以通过储存在电池中的电力来满足时，机器可以配置成完全消除任何内燃发动机。例如，完全电池供电的机器还可以受益于消除燃料储存、燃料供应和燃料喷射系统，点火系统，排气后处理系统，具有冷却剂通路、泵和散热器的复杂网络的液体冷却系统，以及与通过将来自发动机缸内的燃料混合物的燃烧的能量转换成驱动轴的旋转输出而产生的动力关联的其他部件和系统。还可能期望提供机器控制系统和方法，用于自动感测机器上使用的动力源的类型，处理检测到的输出和特定动力源特有的特性，并且使得标准化的功率输出能够提供机器系统的规范化、一致的控制和操作，而不管与机器发动机控制模块(ECM)结合使用的动力源的类型如何。
Komiyama等人的美国专利第7,669,413B2号(“'413专利”)公开了一种混合建筑机器。特别地，'413专利公开了一种混合动力挖掘机，其包括液压泵，并联连接到发动机的输出轴的发电机马达，以及由电池驱动的旋转马达。发电机马达通过执行马达功能来辅助发动机。检测液压泵和旋转马达中的每一个的功耗，并且控制液压泵和旋转马达的输出，使得检测到的功耗的总和不超过设定为能够供应到液压泵和旋转马达的功率的总和的最大功率功率。
尽管'413专利中公开的机器包括电气装置和液压装置两者，但是'413专利中公开的机器仍然需要具有连接到发动机的输出轴的液压泵的内燃发动机。因此，'413专利中公开的机器仍然需要燃料储存、燃料供应和燃料喷射系统，点火系统，排气后处理系统，具有冷却剂通路、泵和散热器的复杂网络的液体冷却系统，以及与通过将来自发动机缸内的燃料混合物的燃烧的能量转换成驱动轴的旋转输出而产生的动力关联的其他部件和系统。
发明内容
在一方面，本公开涉及一种机器控制系统，其配置成用于控制安装在机器上的多个可互换动力源中的任何一个的操作。所述机器可以包括底架和上部结构，所述底架配置成用于支撑推进所述机器的地面接合构件，所述上部结构可旋转地支撑在所述底架上，其中所述上部结构包括摆动框架。所述摆动框架可配置成用于支撑驾驶室、多个可互换动力源中的任何一个、液压部件和电气部件。机器控制系统可以包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置成从通信地联接到一个或多个处理器的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与多个动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准。机器控制系统可以配置成利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来感测和处理多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性。机器控制系统还可以配置成标准化多个动力源中的每一个输出的功率以提供机器的系统的规范化、一致的控制和操作，而不管多个动力源中的哪一个安装在机器上。
根据另一方面，本公开涉及一种适于由多个可互换动力源中的任何一个提供动力的操作的机器。所述机器可以包括底架和上部结构，所述底架配置成用于支撑推进所述机器的地面接合构件，所述上部结构可旋转地支撑在所述底架上。所述上部结构可以包括摆动框架，所述摆动框架配置成用于支撑驾驶室、多个可互换动力源中的任何一个、液压部件和电气部件。配重可以设置在所述摆动框架的第一端处。配重可以包括面向所述摆动框架的挖空部分，所述挖空部分与配置成用于支撑多个可互换动力源中的一个的所述摆动框架的中心芯部分中心地对准，其中一个动力源部分地容纳在所述配重的所述挖空部分内。所述机器还可以包括动力系统电子控制模块和主机电子控制模块。动力系统电子控制模块可以包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置成从通信地联接到一个或多个处理器的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与多个可互换动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准。动力系统电子控制模块还可以配置成利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来感测和处理多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性。动力系统电子控制模块还可以配置成标准化多个动力源中的每一个输出的功率以提供由主机电子控制模块控制的机器的系统的规范化、一致的控制和操作，而不管多个动力源中的哪一个安装在机器上。
根据另一方面，本公开涉及一种可变机器显示器，其用于适于由多个可互换动力源中的任何一个提供动力的操作的机器。机器可以包括动力系统电子控制模块，所述动力系统电子控制模块配置成从通信地联接到动力系统电子控制模块的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与多个可互换动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准。动力系统电子控制模块还可以配置成利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来感测和处理多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性。动力系统电子控制模块还可以配置成标准化多个动力源中的每一个输出的功率以提供机器的系统的规范化、一致的控制和操作，而不管多个可互换动力源中的哪一个安装在机器上。可变机器显示器可以包括与动力系统电子控制模块通信地联接的关联的显示控制器。显示控制器可以配置成接收指示由动力系统电子控制模块产生的标准化功率输出的一个或多个信号，并且显示基于为机器提供动力的多个可互换动力源中的一个而修改的信息、图标和整体外观中的一个或多个。
附图说明
图1是可以包括能够实现可互换动力源的配置和控制系统的机器的示例性实施例的示意图。
图2是图1的机器的动力系统的示例性实施例的示意图。
图3是用于操作示例性机器中的发动机以及电气和液压装置的示例性控制策略的示意图。
图4-6是机器的示例性实施例的部分分解透视图，所述机器可以包括能够实现可互换动力源的配置和控制系统。
图7是示出在移除内燃动力源和使得能够安装可互换动力源的修改之前和之后机器的示例性摆动框架和配重的示意图。
图8是被修改以使得能够安装可互换的动力源的图7的示例性摆动框架的放大示意图。
图9是可以包括能够实现可互换动力源的配置和控制系统的机器的示例性摆动框架布局的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于执行工作的机器2的示例性实施例。特别地，图1所示的示例性机器2是挖掘机，其配置成用于执行诸如挖掘和/或装载材料的操作。尽管关于挖掘机描述了本文公开的示例性系统和方法，但是所公开的系统和方法可以应用于其他机器，例如汽车、卡车、农用载具、作业载具、轮式装载机、推土机、装载机、履带式拖拉机、平地机、非公路卡车或本领域技术人员已知的任何其他机器。
如图1所示，示例性机器2可以包括底架(或底盘)，所述底架包括用于移动机器2的地面接合构件4(例如，履带或轮)。机器2可以包括安装在上部摆动体6上的驾驶室24，所述上部摆动体以允许驾驶室24相对于底架旋转的方式可旋转地附接到底架。工作臂装置8可以附接到上部摆动体6并且配置成在竖直方向上移动。上部摆动体6可以包括可相对于底架围绕竖直轴线摆动的摆动框架22，设置在摆动框架22上的左前部处的驾驶室24，设置在摆动框架22上的后部处的配重126，设置在配重126的前侧上的动力源容纳室28，枢转地附接到摆动框架22并配置成覆盖室28的侧部的门30，以及枢转地附接到摆动框架22并配置成覆盖室28的上侧的罩32。
工作臂装置8可以包括动臂10，所述动臂以允许动臂10相对于驾驶室24枢转的方式联接到驾驶室24。在动臂10的与驾驶室24相对的远端处，斗杆12可以以允许斗杆12相对于动臂10枢转的方式联接到动臂10。工具14(例如，挖掘工具或铲斗)可以以允许工具14相对于斗杆12枢转的方式联接到斗杆12。尽管图1中所示的示例性机器2包括挖掘工具，但是当期望执行其他类型的工作时，其他工具可以联接到斗杆12。
在所示的示例性实施例中，一对致动器16(仅示出一个)可以联接到驾驶室24和动臂10，使得致动器16的伸展和收缩相对于驾驶室24相应地升高和降低动臂10。另一致动器18可以联接到动臂10和斗杆12，使得致动器18的延伸和缩回导致斗杆12相对于动臂10相应地向内和向外枢转。又一致动器20可以联接到斗杆12和挖掘工具14，使得致动器20的延伸和缩回导致挖掘工具14相对于斗杆12相应地在关闭位置和打开位置之间枢转。
如关于图2更详细地解释，示例性机器可以包括配置成用于使机器的各种部件相对于彼此移动的多个致动器25、26和27。例如，致动器25可以相当于图1中所示的挖掘机的致动器16，并且配置成相对于驾驶室24移动动臂10。致动器26可以相当于图1中所示的致动器18，并且配置成使斗杆12相对于动臂10移动。致动器27可以相当于图1中所示的致动器20，并且配置成相对于斗杆12移动挖掘工具14。致动器25、26、27中的每一个可以是液压装置，特别是液压缸，其通过在活塞的任一侧上从缸供应和排出流体来提供动力以引起活塞在缸内的往复运动。在不脱离本文公开的概念的情况下，致动器25、26和27中的一个或多个可以是非液压致动器。另外，在不脱离本文公开的概念的情况下，可以改变相应地联接到动臂10、斗杆12和/或工具14的每个致动器的数量。
参考图2，示例性机器2可以包括动力系统15，所述动力系统包括相应地经由电动力源和液压动力源操作并由控制器控制的电气装置和液压装置。根据本公开的各种示例性实施例，示例性动力系统15可以包括多个可互换动力源中的任何一个，例如内燃发动机、电池、燃料电池或通过滑环和系留线缆连接到外部动力源(例如电网或外部发电机)的机器2上的动力系统的直接操作。示例性内燃发动机可以包括例如压缩点火发动机、火花点火发动机、燃气涡轮发动机、均质充量压缩点火发动机、二冲程发动机、四冲程或本领域技术人员已知的任何类型的内燃发动机。内燃发动机可以配置成以任何燃料或燃料组合操作，例如柴油、生物柴油、汽油、乙醇、甲醇或本领域技术人员已知的任何燃料。此外，内燃发动机可以由氢动力发动机、燃料电池、太阳能电池和/或本领域技术人员已知的任何动力源补充。
在图2所示的示例性实施例中，动力系统15可以包括电动马达/发电机34。马达/发电机34可以电联接到逆变器36(例如，DC-AC逆变器)，所述逆变器又可以电联接到总线38(例如，DC总线)。示例性动力系统15还可以包括电联接到总线38的转换器40。转换器40可以是DC-DC转换器，其又可以电联接到电储存装置42。电储存装置42可以包括一个或多个电池和/或超级电容器，其配置成储存从马达/发电机34供应的电能和/或通过捕获与机器2的操作关联的能量，例如从机器的移动部件(例如地面接合构件4)的再生制动和/或摆动框架22和驾驶室24的旋转捕获的能量而产生的任何电能。储存在电储存装置42中的电能可以用作电力源，如下面更详细地解释。
示例性动力系统15还可以包括联接到总线38的逆变器44(例如，DC-AC逆变器)。逆变器44电联接到电动马达/发电机46(例如，AC马达/发电机)。在所示的示例性实施例中，马达/发电机46联接到驾驶室24，使得马达/发电机46的操作导致驾驶室24相对于底架旋转。另外，马达/发电机46能够以再生方式减慢和停止驾驶室24的旋转，这导致产生电能，所述电能可以经由逆变器44、总线38和转换器40路由到电储存装置42，以便稍后供应到诸如马达/发电机34和46的电致动器。根据一些实施例，电储存装置42中的电能可以经由转换器40、总线38和逆变器36路由到马达/发电机34，然后所述马达/发电机可以使用电能来驱动液压泵/马达48a和48b中的一个或多个，因此使得动力源能够驱动机器中的液压装置。在具有动力系统15的机器的主动力源是不同的可互换动力源(例如内燃发动机或燃料电池)的替代实施例中，来自电储存装置42或来自马达/发电机46和马达/发电机34中的一个或多个的电能可以补充内燃发动机或燃料电池，和/或驱动一个或多个液压泵/马达48a和48b。根据一些实施例，由马达/发电机34和/或马达/发电机46产生的电能可以在两个马达/发电机34和46之间路由，而不必储存在电储存装置42中，例如，通过从马达/发电机46经由逆变器44、总线38和逆变器36路由到马达/发电机34，或者从马达/发电机34经由逆变器36、总线38和逆变器44路由到马达/发电机46。
在图2所示的示例性实施例中，马达/发电机34联接到可以包括固定排量泵或可变排量泵的两个液压泵/马达48a和48b。尽管所示的示例性实施例包括两个泵/马达48a和48b，但是可以使用单个泵/马达或两个以上泵/马达。在所示的示例性配置中，马达/发电机34供应电力以驱动泵/马达48a和48b，所述泵/马达又通过使加压流体流入和流出液压缸25、26和27来向动力系统15提供液压动力。另外，根据一些实施例，泵/马达48a和48b中的一个或多个可以驱动马达/发电机34，所述马达/发电机又可以向机器2的电气装置供应电力。
在图2所示的示例性实施例中，泵/马达48a和48b液压地联接到控制阀50，使得泵/马达48a和48b将加压流体供应到控制阀50，所述控制阀又控制流体流入和流出机器2的液压装置。例如，如图2中所示，控制阀50液压地联接到液压缸25、26和27以及液压泵/马达52，所述液压泵/马达在被供应加压流体流时驱动地面接合构件4。尽管示出了单个液压马达52，但是动力系统15可以包括一个或多个液压马达52，例如，每个地面接合构件4有一个。此外，(一个或多个)液压泵/马达52能够以再生方式减慢和停止地面接合构件4，这导致产生液压能，所述液压能可以被重新路由以向动力系统15提供液压动力，储存在液压储存装置中以用于稍后向液压致动器供应液压动力，和/或向泵/马达48a和48b提供液压动力，所述泵/马达可以补充电储存装置42，如下面更详细地解释。
示例性动力系统15还可以包括液压地联接到控制阀50的蓄能器54。蓄能器54可以配置成储存在动力系统15的操作期间捕获的液压能。例如，如上所述，(一个或多个)液压马达52可以配置成通过作为泵操作来减慢地面接合构件4的移动，使得地面接合构件4驱动泵，由此减慢地面接合构件4。通过泵送供应给液压流体的能量可以经由控制阀50路由，用于储存在蓄能器54中以供以后使用，和/或路由到泵/马达48a和48b。
在示例性动力系统15中，液压缸25、26和27均可以液压地联接到控制阀50。如关于图1所解释的，液压缸25、26和27可以相应地相当于联接到动臂10、斗杆12和工具14以用于操纵动臂10、斗杆12和工具14的缸16、18和20。类似于(一个或多个)液压马达52，液压缸25、26和27可以以再生方式操作，这导致产生液压能，所述液压能可以被重新路由以向动力系统15提供液压动力和/或储存在蓄能器54中。例如，如果动臂(例如图1中的动臂10)从升高位置下降，则加压流体以受控方式从液压缸16被推动。类似地，具有图2的动力系统15的机器上的部件的移动可以导致加压流体以受控方式从图2中的缸25被推动。该加压流体可以经由控制阀50路由以储存在蓄能器54中，和/或路由到泵/马达48a、48b和52中的一个或多个以辅助那些液压装置的操作。
图2中所示的示例性动力系统15可以包括用于控制动力系统15的控制系统55。例如，动力系统15可以包括操作者接口56，所述操作者接口可以包含在驾驶室24中。根据一些实施例，操作者接口56可以远离机器2定位以用于远程控制机器2。示例性操作者接口56可以包括用于控制机器2及其功能的多个控件(例如，控制杆、踏板和/或按钮)。在所示的示例性实施例中，操作者接口56可以电气地和/或液压地联接到控制阀50，使得电控制信号和/或液压控制信号(例如，经由液压先导回路)可以从操作者接口56发送到控制阀50。这样的电气和液压控制信号可以用于控制控制阀50的操作以操作和控制动力系统15的液压装置。另外，操作者接口56可以电联接到控制器58，所述控制器配置成控制示例性动力系统15的一个或多个电气和液压装置的操作，如下面更详细地解释。
另外，控制器58可以联接到与机器2的装置关联的多个传感器以便接收指示装置的操作的信号。例如，机器2可以包括以下传感器：与马达/发电机34关联的马达/发电机传感器34a，与电储存装置42关联的储存装置传感器42a，与马达/发电机46关联的马达/发电机传感器46a，相应地与泵/马达48a和48b关联的泵/马达传感器48c和48d，相应地与液压缸25、26和27(相应地相当于图1中的示例性挖掘机2的液压缸16、18和20)关联的液压传感器25a、26a和27a，与蓄能器54关联的蓄能器传感器54a，以及与泵/马达52关联的泵/马达传感器52a。上面识别的每个传感器可以包括单个传感器或一起操作的多个传感器以提供指示关联装置的操作的信号。
电储存装置传感器42a可以包括电荷传感器、电流传感器、电压传感器和/或其他电储存装置相关传感器。马达/发电机传感器34a和46a可以包括速度传感器、电流传感器、电压传感器和/或其他马达/发电机相关的传感器。泵/马达传感器48c、48d和52a可以包括速度传感器、流速传感器、压力传感器和/或其他液压相关传感器。蓄能器传感器54a可以包括压力传感器和/或其他液压相关传感器。
控制器58可以包括一个或多个处理器、微处理器、中央处理单元、机载计算机、电子控制模块和/或本领域技术人员已知的任何其他计算和控制装置。控制器58可以配置成运行存储在存储器位置中、从计算机可读介质读取和/或从通过任何合适的通信网络可操作地联接到控制器58的外部装置访问的一个或多个软件程序或应用。
示例性控制器58可以配置成控制包括电池33以及示例性机器2的各种电气和液压装置的示例性动力系统15的操作。例如，控制器58可以配置成与作为电动力和液压动力的潜在供应器和消耗器的每个电气和液压装置通信，并且在接收到操作者请求时，以协调的方式控制机器2的主动力源以及电气和液压装置的操作以提供期望的机器性能和效率。
例如，电动马达/发电机34和46可以通过消耗电力或供应电力来操作。当操作以加速由马达/发电机34和46驱动的装置时，它们可能消耗电力。例如，可以驱动马达/发电机34以辅助电池33或用于机器2的另一不同的可互换动力源向液压泵/马达48a和48b供应动力，并且可以驱动马达/发电机46以使驾驶室24旋转。当操作以使载具2减速时，马达/发电机34还可以使用马达/发电机34的发电机部分产生电力来向动力系统15供应电力。当使驾驶室24的旋转减速时，马达/发电机46还可以以类似的方式操作以向动力系统15供应电力。另外，当在发电机模式下操作时，马达/发电机34和46可以向彼此和向能量储存装置42供应电力。
能量储存装置42还可以作为电力的供应器或消耗器操作。例如，能量储存装置42可以通过向马达/发电机34提供电力以辅助电池33的输出和/或向马达/发电机46提供电力以使驾驶室24旋转而作为电力供应器操作。当电储存装置42储存从马达/发电机34和46接收的电力时电储存装置还可以充当电力的消耗器。
液压装置也可以被视为液压动力的消耗器和供应器两者。例如，泵/马达48a、48b和52可以通过消耗液压动力或供应液压动力来操作。当操作以增加液压系统中的流速和/或压力，例如抵抗负载操作液压缸25、26和27时，它们可能消耗液压动力。此外，泵/马达48a、48b和52可以操作以消耗液压动力来驱动泵/马达中的另一个和/或向蓄能器54提供加压流体。例如，泵/马达48a和48b中的一个或多个可以作为泵操作以提供流体来驱动泵/马达52，从而驱动地面接合构件4以移动机器2。
泵/马达48a、48b和/或52还可以向动力系统15供应液压动力。例如，当机器2的运动经由泵/马达52减慢时，泵/马达52可以通过泵送液压流体来转换机器2的动能，由此向动力系统15供应液压动力，泵/马达48a和48b可以使用所述液压动力来辅助电池33向电动马达/发电机34供应动力，以辅助液压缸25、26和27抵抗负载的操作，和/或向蓄能器54供应加压流体以进行储存。
类似地，液压缸25、26和27可以操作以消耗或供应液压动力。例如，参考图1的示例性挖掘机，当动臂10降低时，液压缸16(其可以相当于图2中的缸25)可以操作以将加压流体形式的液压动力供应到液压系统，所述液压系统可以用于将动力供应到泵/马达48a、48b和52、其他液压缸26和27和/或蓄能器54。当通过从泵/马达48a、48b和52、蓄能器54和/或其他液压缸26和27中的一个或多个汲取液压动力来抵抗负载时(例如，当图1的示例性挖掘机2的等效缸16正在提升动臂10时)，液压缸25还可以作为动力消耗器操作。
蓄能器54还可以作为液压动力的供应器或消耗器操作。例如，蓄能器54可以通过向泵/马达48a和48b提供加压流体以辅助电池33的输出，向液压缸25、26和27提供加压流体以抵抗负载，和/或向泵/马达52提供加压流体以驱动地面接合构件4来作为液压动力的供应器操作。当蓄能器54以从泵/马达48a、48b和52和/或液压缸25、26和27接收的加压流体的形式储存液压动力时，蓄能器可以作为液压动力的消耗器操作。
示例性控制器58配置成接收指示电气和液压装置的请求操作的请求信号，例如从操作者接口56接收的信号，并且根据控制策略控制机器2中的电力和液压动力。例如，控制器58可以配置成从接口56接收请求信号，并且在接收到请求信号时从电气和液压装置接收操作信号。操作信号指示在接收到请求信号时相应的电气和液压装置的状态。例如，操作信号可以是从与相应的电气和液压装置关联的传感器接收的信号，并且可以包括关于在接收到请求信号时由电气和液压装置供应或消耗的功率的信息。操作信号还可以指示在控制器58接收到请求信号时电气和液压装置提供功率或消耗功率的能力。根据一些实施例，操作信号还可以包括与电池33或若干替代和可互换动力源(例如内燃发动机、燃料电池或系留线缆动力源)中的任何一个的操作关联的信号。控制器58可以基于请求信号、操作信号和控制策略来确定由可互换动力源中的任一个以及电气和液压装置供应或消耗的功率水平，并且提供用于控制机器2的可互换动力源中的任一个以及电气和液压装置的操作的控制信号。
图3是用于操作机器2上的多个可互换动力源中的任何一个(例如图2中的电池33)以及示例性机器2的关联的电气和液压装置的示例性控制策略60的示意图。如图3中所示，示例性控制策略60可以包括子系统控件62和监督控件64。示例性子系统控件62可以包括用于控制电池33的操作的电池子系统控件62a，用于控制电气子系统的电气装置的操作的电气子系统控件62b，以及用于控制液压子系统的液压装置的操作的液压子系统控件62c。一些实施例可以包括用于控制其他装置的操作的附加子系统控件。
子系统控件62配置成向监督控件64提供指示电气和液压装置的请求操作的请求信号66。根据一些实施例，监督控件64可以直接从除了子系统控件62之外的源，例如操作者接口56和/或电池33以及电气和液压装置本身接收请求信号66。
子系统控件62还配置成基于相应子系统内的装置的操作的相互关系来提供用于操作与相应电气子系统和液压子系统关联的能量储存装置的请求和范围信号。例如，在电气子系统内，电气子系统控件62b基于电气子系统内的其他装置的操作提供用于控制电储存装置42的操作的请求信号。类似地，在液压子系统内，液压子系统控件62c基于液压子系统内的其他装置的操作提供用于控制蓄能器54的操作的请求信号。
子系统控件62还配置成在接收到请求信号66时提供范围信号68，所述范围信号指示与电气和液压装置的操作关联的可接受的电气和液压动力水平的范围。范围信号68还可以基于装置在相应子系统内如何起作用。例如，对于电气子系统，用于相应电气装置的范围信号68可以基于电气子系统内的电气装置的操作的相互关系，例如，如下面关于电储存装置42更详细地解释。类似地，对于液压子系统，用于相应液压装置的范围信号68可以基于液压子系统内的液压装置的操作的相互关系，例如，如下面关于蓄能器54更详细地解释。
监督控件64配置成基于操作信号72(本文先前描述)、范围信号68和指示电气和液压装置的请求操作的请求信号66来确定用于控制电池33以及电气和液压装置的操作的控制信号70。以该示例性方式，控制器58评估电池33的操作，例如电池33的当前充电状态(SOC)、电池温度、功率输出、电流输出、电压输出等，以及电气和液压装置的操作，将装置的请求操作与实际的实时操作进行比较，并以协调的方式控制电池33和动力装置的操作以提供所需的机器性能并提高效率。
控制器58可以包括定义多个软件中介之间的交互的软件和应用编程接口(API)，其适于并配置成接收和处理与多个可互换动力源(例如内燃发动机、电池、燃料电池和系留线缆动力系统)中的每一个关联的变量、控制参数和标准。控制器58还可以配置成与主机电子控制模块(ECM)和电气/液压系统ECM接口。控制器58可以配置成利用控制逻辑，各种输入，输出，感测和处理的信号，储存、感测和/或处理的数据，参数，变量等(例如可以至少部分地从查找表和/或映射获得)来感测和处理特定于机器上实际使用的特定动力源的输出和操作特性。另外，控制器58可以配置成标准化来自在机器上安装和采用的特定的可互换动力源的功率输出，以提供由动力源提供动力的各种电气和液压机器系统的规范化、一致的控制和操作，而不管机器上使用的动力源的类型如何。
根据一些实施例，可接受的电功率水平和液压功率水平的范围指示在控制器58接收到请求信号66时允许电气和液压装置操作的最大和最小功率水平。例如，最大和最小功率水平可以基于相应装置供应功率或消耗功率，或者基于预定设计限制供应或消耗功率的容量。例如，泵/马达48a可以具有最大泵送功率输出，并且因此，最大功率输出水平可以被限制到最大泵送功率输出。从电池33的角度来看，这将表示最大功耗限制。然而，从液压缸25、26和27、蓄能器54和泵/马达52的角度来看，这将代表最大功率供应限制。替代地，泵/马达48a的最大泵送功率输出可以基于预定设计极限来限制，例如，以避免泵/马达48a和/或机器2的其他部分的过度磨损。
范围信号68的最小功率水平可以涉及可接受功率输出的预定下限。例如，对于泵/马达48a和48b，下限可以例如与最小动力输出关联，以向液压缸25、26和27提供足够的液压动力以将工具14中的负载保持在当前高度。
电池33或不同的可互换动力源(例如内燃发动机、燃料电池或系留线缆系统)也可以经由其关联的传感器33a提供与机器2上采用的特定动力源的操作关联的操作信号72。例如，电池传感器33a可以提供指示电池33的状态(例如，SOC、功率输出、电压输出或电流输出)的信号。电池子系统控件62a可以提供指示最大和最小功率水平的范围信号68，在控制器58接收到请求信号66时允许电池33以所述最大和最小功率水平操作。
根据一些实施例，可接受的电气、液压和动力源功率输出水平的范围可以为监督控件64提供限制，使得监督控件64不为电气装置、液压装置和诸如电池33的动力源提供落在相应限制之外的控制信号70。因此，尽管监督控件64可以确定用于操作安装在机器上的可互换动力源以及由动力源提供动力的电气和液压装置的功率输出水平的最高效的解决方案(即，仅基于功耗考虑)，但是这些范围可以防止最高效解决方案的意外和不期望的后果。
例如，在控制器58接收到使驾驶室24的旋转减速的请求时，马达/发电机46可以作为发电机操作，由此向机器2供应电力。如果马达/发电机46增加驾驶室24的减速水平，则它将供应更大量的电力。然而，这可能导致驾驶室24的旋转比请求要求的更快地停止，由此导致不期望的控制特性。如果马达/发电机46降低驾驶室24的减速水平，则它将供应较少量的电力。然而，这可能导致驾驶室24的旋转比请求要求的更慢地停止，由此也导致不期望的控制特性。监督控件64可以配置成确定用于操作安装在机器上的可互换动力源的功率输出水平的最高效的解决方案，其中解决方案取决于多个可互换动力源中的哪个在机器上实际安装和采用。
当控制器58接收到用于使驾驶室24减速的请求信号66时，电气子系统控件62b可以确定在减速期间用于马达/发电机46的可接受功率供应水平的范围。如上所述，由于可能不期望机器2的操作减小或增加驾驶室24的减速水平，因此电气子系统控件62b可以在这些情况下确定可接受的功率供应水平的窄范围。因此，电气子系统控件62b将向监督控件64提供指示马达/发电机46的请求操作的请求信号66和指示马达/发电机46的可接受功率供应水平的窄范围的范围信号68。监督控件64此后将通过基于请求信号66、电池33和机器2的各种装置的操作信号72以及从电气子系统控件62b接收的范围信号68确定由马达/发电机46提供的功率供应水平来控制马达/发电机46的操作。此后，将控制信号70提供给马达/发电机46以控制其操作。控制信号70可以从监督控件64发送到电气子系统控件62b，所述电气子系统控件此后可以控制马达/发电机46的操作。根据一些实施例，控制信号70可以直接发送到马达/发电机46，而不必通过电气子系统控件62b中继。
作为另一示例，在驾驶室24加速期间，控制器58可以接收加速请求信号66，并且马达/发电机46可以作为马达操作，由此消耗来自电池33或安装在机器2上并由机器采用的另一可互换动力源的电力。如果马达/发电机46增加驾驶室24的加速水平，则它将消耗更大量的电力。如果马达/发电机46降低驾驶室24的加速水平，则它将消耗较少量的电力。
电气子系统控件62b可以确定在驾驶室24的加速期间马达/发电机46的可接受功耗水平的范围。例如，可能不希望机器2的操作将驾驶室24的加速度增加到超过请求水平。然而，由于机器2上的电池33的功率限制或其他考虑，可能期望将加速水平降低到请求水平以下。因此，电气子系统控件62b可以提供从等于请求水平的最大值到远低于请求水平的最小值的可接受功耗水平的范围。电气子系统控件62b可以向监督控件64提供指示马达/发电机46的请求操作的请求信号66和指示可接受的功率供应水平的范围的范围信号68。此后，通过基于从电气子系统控件62a接收的请求信号66和范围信号68以及电池33和机器2的各种装置的操作信号72确定由马达/发电机46消耗的功率水平，监督控件64可以使用控制信号72例如以先前描述的方式控制马达/发电机46的操作。
电气子系统控件62b可以基于电气子系统内的电气装置的操作的相互关系来确定电储存装置42的操作范围。例如，如果没有电气装置在电气子系统内操作，则电气子系统控件62b可以向监督控件64提供指示没有对电气装置的请求的请求信号和用于每个电气装置的范围信号68，其指示包括电储存装置42的电气装置通过向电池33补充电力以操作泵/马达48a和48b中的一个或多个来向电池33和/或液压子系统供电的能力。
然而，如果例如接收到用于驾驶室24的旋转的请求信号66(经由马达/发电机46)，则电气子系统控件62b可以向监督控件64提供用于电气装置(包括电储存装置42)中的每一个的请求信号66。另外，电气子系统控件62b可以为电气装置中的每一个提供范围信号68。例如，用于操作马达/发电机46以旋转驾驶室24的请求信号66可以请求50个单位的电功率。电气子系统控件62b可以确定由电池33驱动的马达/发电机34具有向马达/发电机46提供40个单位的电功率以使驾驶室24旋转的能力，并且电储存装置42具有向马达/发电机46提供40个单位的电功率以使驾驶室24旋转的能力。因此，马达/发电机34和电储存装置42可以具有总共30个单位的过剩容量以满足驾驶室24的请求旋转。电气子系统控件62b可以确定用于马达/发电机34和电储存装置42的相应范围信号66，所述范围信号指示用于马达/发电机34和电储存装置42中的每一个的0-40个单位的功率输出范围，以及用于马达/发电机46以使驾驶室24旋转的50个单位的请求信号66。电气子系统控件62b还可以确定用于马达/发电机46的范围信号，如本文先前概述。此外，电气子系统控件62b可以确定用于马达/发电机34和电储存装置42中的每一个的请求信号66以向马达/发电机46提供50个单位的功率。例如，电气子系统控件62b可以确定用于马达/发电机34的请求信号66将是40个单位的功率，并且用于电储存装置42的请求信号将是10个单位的功率，由此对应于操作马达/发电机46以旋转驾驶室24所请求的50个单位的电功率。请求信号66和范围信号68可以供应到监督控件64。
在该示例中，监督控件64使用来自电气子系统控件62b的请求和范围信号66和68以及来自发动机子系统控件62a和液压子系统控件62c的类似信号来确定用于控制电池33以及机器2的电气和液压装置的操作的控制信号70。例如，如果不需要电力来补充电池33或液压系统，则监督控件64可以向电气子系统控件62b提供控制信号70，使得马达/发电机34向马达/发电机46供应例如40个单位的功率，并且电储存装置42向马达/发电机46供应10个单位的功率，由此满足使驾驶室24旋转所请求的50个单位。
然而，如果监督控件64确定液压子系统将受益于由电气子系统供应的功率，例如，如果液压子系统不能供应足够的液压功率以满足液压子系统的请求操作需求，例如，由于电池33的容量有限和/或蓄能器54不能抵消电池33的有限容量，则监督控件64可以确定电气子系统可以供应功率以补充电池33的操作，例如20个单位的功率，由此增加液压子系统的能力。由于泵/马达48a和48b的输出可能由于瞬时电池输出能力而受到限制，因此用电气子系统补充电池33的操作可以使得泵/马达48a和48b可以供应的液压功率增加。因此，为了满足用于补充电池33的20个单位的功率需求和旋转驾驶室24的请求的50个单位的功率需求，可以从来自马达/发电机34和电储存装置42的组合的80个单位的可用功率供应70个单位的功率，使得50个单位被供应以旋转驾驶室24，并且20个单位经由供应给电池33的功率供应给液压子系统。
以类似的方式，液压子系统控件62c可以基于液压子系统内的液压装置的操作的相互关系来确定蓄能器54的操作范围。例如，如果没有液压装置在液压子系统内操作，则液压子系统控件62c可以向监督控件64提供指示没有对液压装置的请求的请求信号和用于每个液压装置的范围信号68，所述范围信号指示包括蓄能器54的液压装置通过向电池33补充电力以操作电气子系统的马达/发电机34来向电池33和/或电气子系统供电的能力。
然而，如果例如接收到用于机器2的移动的请求信号66(经由泵/马达52和地面接合构件4)，则液压子系统控件62c可以向监督控件64提供用于每个液压装置(包括蓄能器54)的请求信号66。此外，液压子系统控件62c可以为每个液压装置提供范围信号68。例如，用于操作泵/马达52以移动机器2的请求信号66可以请求60个单位的电力。液压子系统控件62c可以确定由电池33驱动的泵/马达48a和48b具有向马达/发电机46提供50个单位的液压功率以移动机器2的能力，并且蓄能器54具有向泵/马达52提供30个单位的液压功率以移动机器2的能力。(根据一些实施例，液压缸25、26和/或27可以用于向泵/马达52供应液压功率，如本文先前所述。)因此，泵/马达48a和48b以及蓄能器54可以具有总共20个单位的过剩容量以满足机器2的请求移动。液压子系统控件62c可以确定用于泵/马达48a和48b以及蓄能器54的相应范围信号66，其指示用于泵/马达48a和48b的0-50个单位的功率输出范围和用于蓄能器54的0-30个单位的功率，以及用于泵/马达52的用于机器2的移动的60个单位的请求信号66。液压子系统控件62c还可以确定用于泵/马达52的范围信号，如本文先前概述。而且，液压子系统控件62c可以确定用于泵/马达48a和48b以及蓄能器54中的每一个的请求信号66以向泵/马达52提供60个单位的功率。例如，液压子系统控件62c可以确定用于泵/马达48a和48b的请求信号66将是总共50个单位的功率，并且用于蓄能器54(和/或液压致动器24、26和/或27)的请求信号66将是10个单位的功率，由此对应于操作泵/马达52以移动机器2所请求的60个单位的液压功率。请求信号66和范围信号68提供给监督控件64。
在该示例中，监督控件64可以使用来自液压子系统控件62c的请求和范围信号66和68以及来自发动机子系统控件62a和电气子系统控件62b的类似信号来确定用于控制电池33或安装在机器2上的另一可互换动力源以及机器2的电气和液压装置的操作的控制信号。例如，如果不需要液压功率来补充电池33或电气子系统，则监督控件64可以向液压子系统控件62c提供控制信号70，使得泵/马达48a和48b向泵/马达52供应例如50个单位的功率，并且蓄能器54向泵/马达52供应10个单位的功率，由此满足移动机器2所请求的60个单位。
然而，如果监督控件64确定电气子系统将受益于由液压子系统供应的功率，例如，如果电气子系统本身不能供应足够的电力以满足电气子系统的所请求的操作需求，则监督控件64可以确定液压子系统可以供应功率以补充电池33的操作，例如20个单位的功率。因此，为了满足用于补充电池33的20个单位的功率需求和移动机器2的请求的60个单位的功率需求，可以从来自泵/马达48a和48b以及蓄能器54的组合的80个单位的可用功率供应80个单位的功率，使得60个单位供应给移动机器2，并且20个单位经由供应给电池33的功率供应给电气子系统。
根据本公开的各种示例性实施例的机器可以适于由多个可互换动力源中的任何一个提供动力的操作。在例如图1所示的挖掘机2的示例性实施例中，机器可以包括底架，所述底架配置成用于支撑推进机器的地面接合构件4。上部结构6可以可旋转地支撑在底架上。上部结构可以包括摆动框架22，并且摆动框架22可以配置成用于支撑驾驶室24、多个可互换动力源中的任何一个、液压部件和电气部件。如图1和4-9中所示，配重126、226可以设置在摆动框架22的第一端处。在根据本公开的示例性实施例中，配重226可以包括面向摆动框架22的挖空部分222。如图8的放大视图中的圆圈部分所示，摆动框架22的中心芯部分310可以与配重226的挖空部分222中心地对准。中心芯部分310可以配置成用于支撑多个可互换动力源中的任何一个。如图4和5的示例性实施例中所示，示例性机器200的电池组240可以是安装在摆动框架22上的可互换动力源，其中电池组240的一部分部分地容纳在配重226的挖空部分222内，并且电池组240的其余部分容纳在摆动框架22上的动力源容纳室228内。
如图4中所示，动力源容纳室228可以在驾驶室224的后侧和横向侧设置在摆动框架22的一部分处。动力系统ECM 262和主机ECM 266可以与逆变器、一个或多个马达/发电机、(一个或多个)电储存装置以及一个或多个液压泵或其他液压部件一起在驾驶室224的一个横向侧定位在摆动框架22上。各种电气和液压部件可以朝向梯侧裙部的外周边设置在梯侧裙部312、314上，以便最大化中心芯部分310和可以设置在摆动框架上的可互换动力源的可用空间。中心芯部分310也可以相对于梯侧裙部降低，以便降低安装在中心芯部分上的动力源的重心。在一些示例性实施例中，设置在梯侧裙部上的一个或多个液压泵可以安装到电动马达/发电机，并且沿着梯侧裙部中的一者或两者的外周边部分纵向设置，以便最大化中心芯部分310上的用于安装可互换动力源的开放空间的量。
无论在机器2上安装和采用哪一个可互换动力源，动力源都可以至少部分地容纳在配重226的挖空部分222内。该配置使得能够并便于将可互换动力源(例如电池33、内燃发动机、燃料电池或系留线缆系统中的一个)安装在摆动框架22上的使机器的整体尺寸和重量最小化的位置，从而提高燃料经济性。如图6-8中最佳所示，摆动框架22可以配置有中心芯部分310，所述中心芯部分在相对的横向侧上侧接梯侧裙部312、314。梯侧裙部312、314中的每一个可以包括多个平行的横向构件322。中心芯部分310可以在中心芯部分310的相对的横向侧上包括平行的纵向布置的竖直加强肋332、334，其分别具有安装凸台333、335。图7中的左侧图示出了安装在摆动框架上的内燃发动机500以及关联的冷却系统部件、排气处理部件等。图7中的右侧图示出了根据本公开的示例性实施例的修改的摆动框架，其中内燃发动机和关联的部件被移除，挖空配重226设置在摆动框架的后端处，并且修改的摆动框架配置成用于安装可互换动力源，例如电池组。如图8的放大图中最佳所示，多个隔振安装垫352可以设置在摆动框架的中心芯部分310上，邻近配重226的挖空部分222。隔振安装垫352可以配置成用于安装诸如图4的电池组240的可互换动力源，并且将电池组240与在机器操作期间可能产生的加速度和力隔离。
摆动框架22可以包括在中心芯部分310的每个相对的横向侧上的梯侧裙部312、314，并且摆动框架22的中心芯部分310可以在每个梯侧裙部下方延伸以降低安装在摆动框架22的中心芯部分310上的一个动力源的重心。多个隔振安装垫352可以设置在摆动框架22的中心芯部分310上，邻近配重226的挖空部分222。在本公开的各种示例性实施例中，配重226的挖空部分222可以延伸到摆动框架22的中心芯部分310的两侧。摆动框架22可以配置成用于支撑多个可互换动力源中的任何一个，并且梯侧裙部可以配置成用于在梯侧裙部的与中心芯部分间隔开的部分上支撑液压部件和电气部件以增加可用于将多个可互换动力源中的任何一个安装在中心芯部分310上的空间量。如上所述，并且例如在图8中所示，中心芯部分310可以包括在中心芯部分310的相对的横向侧上的平行的纵向布置的竖直加强肋332、334，以及配置成用于安装一个动力源并将动力源与在机器操作期间可能发生的振动隔离的隔振安装垫352。
安装在中心芯部分310的横向侧上的梯侧裙部的外周边部分上的电气部件可以包括冷却系统342，所述冷却系统包括多个风扇，由动力源驱动的电动马达，并且液压部件可以包括安装到电动马达的泵362，其中联接件介于泵和电动马达之间。该联接件可以使得液压泵能够直接安装到电动马达，因此使得各种电气和液压部件能够紧凑地布置在梯侧裙部上，并且最大化中心芯部分310上的用于安装可互换动力源中的任何一个的可用空间。
上述示例性系统和方法包括电气和液压装置的组合以及电气和液压储存装置的组合。可以设想，本文所述的系统和方法可以不包括电气和液压装置两者，或者可以不包括电气和液压储存装置两者。例如，系统和方法可以用于具有电气装置和电储存装置，或者电气装置、电储存装置和非液压装置(例如，非液压储存装置，如非液压机械储存装置，如飞轮)的组合的机器中。替代地，系统和方法可以用于具有液压装置和液压储存装置，或者液压装置、液压储存装置和非电气装置(例如，非电气储存装置，如非电气机械储存装置，如飞轮)的组合的机器中。
工业适用性
根据本公开的各种实施例的示例性机器和机器控制系统可以用于执行工作。特别地，图1中所示的示例性机器2是用于执行诸如挖掘和/或装载材料的操作的挖掘机。尽管关于挖掘机描述了本文公开的示例性系统和方法，但是所公开的系统和方法可应用于其他机器，例如汽车、卡车、农用载具、作业载具、轮式装载机、推土机、装载机、履带式拖拉机、平地机、非公路卡车或本领域技术人员已知的任何其他机器。
如上所述，用于机器的示例性动力系统15可以用于控制具有电气和液压装置两者的机器中的动力，所述电气和液压装置可以充当动力供应器或消耗器。特别地，示例性动力系统15可以以提高机器效率的方式控制电气和液压装置的动力供应和消耗，同时保持机器的期望控制特性。电气和液压装置可以包括电气和液压储存装置以及电气和液压致动器，例如电动马达、发电机、电动马达/发电机、液压泵、液压马达、液压泵/马达和液压缸。
示例性动力系统15可以配置成用于控制安装在机器(例如图1的挖掘机2)上的多个可互换动力源中的任何一个的操作。如上所述，示例性挖掘机2可以包括底架，所述底架配置成用于支撑推进挖掘机的地面接合构件4。上部结构6可以可旋转地支撑在底架上。上部结构6可以包括摆动框架22，并且摆动框架22可以配置成用于支撑驾驶室24、多个可互换动力源中的任何一个、液压部件、电气部件以及配置成用于控制所有各种部件的一个或多个电子控制模块(ECM)。动力系统15可以包括控制器58。由控制器58启用和实施的机器控制系统可以包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置成从通信地联接到一个或多个处理器的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与多个可互换动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准。一个或多个处理器可以利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来感测和处理多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性。一个或多个处理器还可以标准化多个动力源中的每一个输出的功率以提供机器系统的规范化、一致的控制和操作，而不管多个动力源中的哪一个安装在机器上。
在本公开的各种示例性实施方式中，由动力系统15的控制器58启用和实施的机器控制系统的一个或多个处理器可以包括在动力系统电子控制模块(ECM)中。动力系统ECM可以配置成与主机ECM、电气系统ECM和液压系统ECM中的至少一个接口。电气系统ECM可以配置成控制包括电动马达、逆变器、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电容器中的至少一种的一个或多个电气部件的操作。液压系统ECM可以配置成控制包括泵、马达和阀中的至少一种的一个或多个液压部件的操作。
根据本公开的各种示例性实施例的动力系统ECM可以配置成感测和确定多个潜在的可互换动力源中的哪一个当前安装在机器上并在机器上操作。如上所述，多个可互换动力源可以包括内燃发动机、电池、燃料电池和配置成从机器外部的源接收电力的系留线缆系统。与多个可互换动力源中的每一个的操作关联的存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个可以由一个或多个处理器从存储在与处理器关联的存储器中的一个或多个查找表或映射中检索。一个或多个处理器还可以配置成基于来自当前安装在机器上并在机器上操作的特定可互换动力源的标准化功率输出来确定用于控制机器的系统的控制策略。通过根据多个可互换动力源中的哪一个安装在机器上而使机器以及关联的软件和硬件可重新配置，根据本公开的各种实施例的机器的机器生产物流可以使得能够将具有不可知动力源的机器运送给客户。然后客户可以在本地提供特定动力源，所述特定动力源配置成满足客户的特定操作需求。通过不同的可互换动力源重新配置机器以进行操作的能力还可以使得能够在机器配置和生产的过程后期重新配置机器，从而为每个客户的需要和特定需求提供更大的灵活性来制作成本有效的解决方案。
根据本公开的各种示例性实施例的机器还可以包括可变机器显示器，所述可变机器显示器适于由多个可互换动力源中的任何一个提供动力的操作。机器可以包括动力系统电子控制模块，所述动力系统电子控制模块配置成从通信地联接到动力系统电子控制模块的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与多个可互换动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准。动力系统电子控制模块可以利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来感测和处理多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性。动力系统电子控制模块可以标准化多个动力源中的每一个输出的功率以提供机器的系统的规范化、一致的控制和操作，而不管多个可互换动力源中的哪一个安装在机器上。
机器的可变机器显示器可以包括与动力系统电子控制模块通信地联接的关联的显示控制器。显示控制器可以配置成接收指示由动力系统电子控制模块产生的标准化功率输出的一个或多个信号，并且显示基于安装在机器上并为机器提供动力的多个可互换动力源中的一个而修改的信息、图标和整体外观中的一个或多个。在一个示例性实施例中，当多个可互换动力源中的一个是电池时，显示控制器可以显示剩余电池电力或其他电池相关参数。在替代示例性实施例中，当多个可互换动力源中的一个是内燃发动机或燃料电池中的一个时，显示控制器可以显示剩余燃料量或其他动力源操作特性。在又一示例性实施例中，当多个可互换动力源中的一个是配置成将机器连接到外部电源的系留线缆系统时，显示控制器可以显示由机器从外部电源接收的实时电力。
对于本领域技术人员显而易见的是，可以对示例性公开的系统、方法和机器进行各种修改和变化。通过考虑本说明书和示例性公开实施例的实践，其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实例仅旨在认作是示例性的，其中真实范围由以下权利要求书和其等同物指出。

Claims (10)

1.一种机器控制系统，其配置成用于控制安装在机器(2)上的多个可互换动力源(33)中的任一个的操作，所述机器包括配置成用于支撑推进所述机器的地面接合构件(4)的底架；上部结构(6)，所述上部结构可旋转地支撑在所述底架上，所述上部结构包括摆动框架(22)，所述摆动框架配置成用于支撑驾驶室(24)、所述多个可互换动力源中的任一个、液压部件和电气部件，所述机器控制系统包括：
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置成：
从通信地联接到所述一个或多个处理器的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与多个动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准，
利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与所述机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来感测和处理多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性，以及
标准化所述多个动力源中的每一个输出的功率以提供所述机器的系统的规范化、一致的控制和操作，而不管所述多个动力源中的哪一个安装在所述机器上。
2.根据权利要求1所述的机器控制系统，其中所述一个或多个处理器包括在动力系统电子控制模块中。
3.根据权利要求2所述的机器控制系统，其中所述动力系统电子控制模块配置成与主机电子控制模块、电气系统电子控制模块和液压系统电子控制模块中的至少一个接口。
4.根据权利要求3所述的机器控制系统，其中所述电气系统电子控制模块配置成控制包括电动马达、逆变器、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电容器中的至少一种的一个或多个电气部件的操作。
5.根据权利要求3所述的机器控制系统，其中所述液压系统电子控制模块配置成控制包括泵、马达和阀中的至少一种的一个或多个液压部件的操作。
6.根据权利要求2所述的机器控制系统，其中所述动力系统电子控制模块配置成感测和确定所述多个可互换动力源中的哪一个在所述机器上操作。
7.根据权利要求6所述的机器控制系统，其中所述多个可互换动力源包括内燃发动机、电池、燃料电池和配置成从所述机器外部的源接收电力的系留线缆系统。
8.根据权利要求1所述的机器控制系统，其中由所述一个或多个处理器从一个或多个查找表或映射检索所述存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个。
9.根据权利要求1所述的机器控制系统，其中所述一个或多个处理器配置成基于从安装在所述机器上的动力源输出的标准化功率来确定用于控制所述机器的系统的控制策略。
10.一种机器(2)，其适于由多个可互换动力源(33)中的任何一个提供动力的操作，所述机器包括：
底架，所述底架配置成用于支撑推进所述机器(2)的地面接合构件(4)；
上部结构(6)，所述上部结构可旋转地支撑在所述底架上，所述上部结构包括摆动框架(22)，所述摆动框架配置成用于支撑驾驶室(24)、所述多个可互换动力源(33)中的任何一个、液压部件和电气部件；
设置在所述摆动框架的第一端处的配重(226)，所述配重包括面向所述摆动框架的挖空部分(222)，所述挖空部分与配置成用于支撑多个可互换动力源中的一个的所述摆动框架的中心芯部分(310)中心地对准，其中一个动力源部分地容纳在所述配重的所述挖空部分内；
动力系统电子控制模块；以及
主机电子控制模块，所述动力系统电子控制模块包括：
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器配置成：
从通信地联接到所述一个或多个处理器的传感器、输入装置、输出装置和存储器中的一个或多个接收与所述多个可互换动力源中的每一个的操作关联的变量、控制参数和标准，
利用控制逻辑，机器操作输入和输出，与所述机器的位置、移动和操作关联的感测和处理信号，以及存储、感测和处理的数据、变量、控制参数和标准中的一个或多个来感测和处理多个动力源中的每一个特有的输出和操作特性，以及
标准化所述多个动力源中的每一个输出的功率以提供由所述主机电子控制模块控制的所述机器的系统的规范化、一致的控制和操作，而不管所述多个动力源中的哪一个安装在所述机器上。
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