DE102006024394A1

DE102006024394A1 - Elektrisches System einer mobilen Maschine

Info

Publication number: DE102006024394A1
Application number: DE102006024394A
Authority: DE
Inventors: John J. Chillicothe Bernardi; Brian T. Peoria Morrical; Kevin D. Eureka Ehrenhardt; Timothy A. Dunlap Goldammer
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-02-01
Also published as: US20070023210A1; JP2007030872A

Abstract

Eine Maschine weist einen Primärantrieb und ein elektrisches System auf. Das elektrische System kann eine erste Leistungsquelle, eine zweite Leistungsquelle, ein Leistungsverteilungssystem, welches mit einer oder mehreren Leistungslasten verbunden ist, und Leistungsversorgungssteuerungen aufweisen. Die Leistungsversorgungssteuerungen können konfiguriert sein, um ein Steuerverfahren auszuführen, was mit einschließt, dass die erste Leistungsquelle mit dem Leistungsverteilungssystem verbunden wird. Das Ausführen der Leistungsquellenumschaltung kann das Abtrennen der ersten Leistungsquelle von dem Leistungsverteilungssystem aufweisen, weiter das Warten auf die Erfüllung von mindestens einem vorbestimmten Zustand und die Verbindung der zweiten Leistungsquelle mit dem Leistungsverteilungssystem.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf elektrische Systeme und insbesondere auf elektrische Systeme von mobilen Maschinen.
Hintergrund
Mobile Maschinen weisen oft elektrische Systeme auf, um den Betrieb der mobilen Maschine zu erleichtern und den Komfort eines Bedieners der mobilen Maschine zu steigern. Solche elektrischen Systeme können eine oder mehrere Leistungsquellen aufweisen, die elektrische Leistung erzeugen, eine oder mehrere Leistung verbrauchende Vorrichtungen und Leistungsübertragungssysteme zur Übertragung von Leistung von den Leistungsquellen zu den Leistung verbrauchenden Vorrichtungen. Elektrische Systeme mit mehreren Leistungsquellen können Vorkehrungen aufweisen, um es einem Bediener zu ermöglichen, selektiv unterschiedliche Leistungsquellen zu aktivieren und zu deaktivieren, um die Notwendigkeiten von unterschiedlichen Umständen zu erfüllen. Unglücklicherweise kann eine solche manuelle Aktivierung und Deaktivierung von unterschiedlichen Leistungsquellen ansprechend auf sich ändernde Bedingungen in nicht wünschenswerter Weise einen Bediener der mobilen Maschine belasten.

Die US-Patentanmeldung Nr. 2003/0105567 ("die '567-Anmeldung"), die am 28. November 2001 eingereicht wurde, offenbart eine mobile Maschine mit einem elektrischen System mit mehreren Leistungsquellen und Vorkehrungen zur automatischen Aktivierung und Deaktivierung von unterschiedlichen Leistungsquellen abhängig von Betriebsbedingungen des elektrischen Systems. Die Leistungsquellen des elektrischen Systems, die von der '567-Anmeldung offenbart werden, weisen eine Batterie, einen Motorgenerator und einen externen Leistungsanschluss auf, der konfiguriert ist, um eine Verbindung mit einer externen Leistungsquelle herzustellen. Wenn der ex terne Leistungsanschluss Leistung liefert und der Motor/Generator dies nicht tut, detektieren die Steuerungen des elektrischen Systems Leistungsdefizite durch Vergleich der Leistungsanforderungen des elektrischen Systems mit der Leistungskapazität der externen Leistungsquelle. Wenn ein Leistungsdefizit unter solchen Bedingungen auftritt und der Motorgenerator eine höhere Leistungskapazität hat als die externe Leistungsquelle, deaktiviert das elektrische System automatisch den externen Leistungsanschluss und aktiviert den Motorgenerator.

Obwohl das elektrische System der '567-Anmeldung automatisch unterschiedliche Leistungsquellen ansprechend auf sich verändernde Leistungsanforderungen aktiviert und deaktiviert, bestehen gewisse Nachteile. Beispielsweise weist das elektrische System keine Vorkehrungen auf, um unerwünschte transiente Ereignisse zu verhindern, auch wenn man von einer Kombination von aktiven Leistungsquellen zu einer anderen übergeht. Zusätzlich, mit Ausnahme der Möglichkeit, Fehlercodes zu speichern und Alarme zu aktivieren, weist das in der '567-Anmeldung beschriebene elektrische System keine Vorkehrungen auf, um auf Fehlfunktionen der Leistungsquellen anzusprechen.

Die Steuerverfahren der vorliegenden Offenbarung lösen eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein offenbartes Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine mobile Maschine, die ein Antriebssystem aufweisen kann, welches konfiguriert ist, um die mobile Maschine anzutreiben. Die mobile Maschine kann auch ein elektrisches System aufweisen, welches an der Maschine montiert ist. Das elektrische System kann eine erste Leistungsquelle, eine zweite Leistungsquelle, ein Leistungsübertragungssystem, welches mit einer oder mehreren Leistungslasten verbunden ist, und Leistungsversorgungssteuerungen aufweisen. Die Leistungsversorgungssteuerungen können konfiguriert sein, um ein Steuer verfahren auszuführen, welches die Ausführung einer Leistungsquellenumschaltung aufweist. Das Ausführen der Leistungsquellenumschaltung kann aufweisen, die erste Leistungsquelle von dem Leistungsübertragungssystem zu trennen, auf eine Erfüllung von mindestens einer vorbestimmten Bedingung zu warten und die zweite Leistungsquelle mit dem Leistungsübertragungssystem zu verbinden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Systems einer mobilen Maschine. Das elektrische System kann einen von einem Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator, eine zweite Leistungsquelle, ein Leistungsübertragungssystem und eine Vielzahl von Leistungslasten aufweisen, die mit dem Leistungsübertragungssystem verbunden sind. Das Verfahren kann auch aufweisen, Eingangsgrößen aufzunehmen, die sich auf Betriebsbedingungen der Maschine beziehen. Zusätzlich kann das Verfahren aufweisen, den durch den Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator mit dem Leistungsübertragungssystem während eines ersten Satzes von vorbestimmten Bedingungen zu verbinden, was die Aufnahme von Eingangsgrößen aufweist, die anzeigen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator gegenwärtig Leistung liefern kann. Darüber hinaus kann das Verfahren aufweisen, die zweite Leistungsquelle mit dem Leistungsübertragungssystem während eines zweiten Satzes von vorbestimmten Bedingungen zu verbinden, was aufweist, dass mindestens eine der aufgenommenen Eingangsgrößen anzeigt, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator gegenwärtig nicht Leistung liefern kann, und wobei die Aufnahme der Eingangsgrößen anzeigt, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator eine Fehlfunktion zeigen kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann sich auf eine mobile Maschine beziehen, die ein Antriebssystem aufweisen kann, welches konfiguriert ist, um die mobile Maschine anzutreiben. Die mobile Maschine kann auch ein elektrisches System aufweisen, welches an der mobilen Maschine montiert ist. Das elektrische System kann eine erste Leistungsquelle, eine zweite Leistungsquelle, ein Leistungsübertragungssystem, eine oder mehrere Leistungslas ten, die mit dem Leistungsübertragungssystem verbunden sind, und Leistungsquellensteuerungen aufweisen. Die Leistungsquellensteuerungen können konfiguriert sein, um ein Steuerverfahren auszuführen, welches die Verbindung der ersten Leistungsquelle mit dem Leistungsübertragungssystem und die Aufnahme von Eingangsgrößen aufweisen kann, die mit der Leistung der ersten Leistungsquelle in Beziehung stehen. Zusätzlich kann das Verfahren aufweisen, ansprechend auf den Empfang von Eingangsgrößen, die anzeigen, dass die erste Leistungsquelle eine Fehlfunktion hat, die erste Leistungsquelle von dem Leistungsübertragungssystem zu trennen, die zweite Leistungsquelle mit dem Leistungsübertragungssystem zu verbinden und darauf folgend die erste Leistungsquelle, von dem Leistungsübertragungssystem getrennt zu halten, und zwar zumindest bis zur Aufnahme von einer oder mehreren vorbestimmten Eingangsgrößen von einem Bediener.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Veranschaulichung einer mobilen Maschine gemäß einem offenbarten Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Bestimmung veranschaulicht, welche von einer Vielzahl von Leistungsquellen gegenwärtig bevorzugt wird;
3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens veranschaulicht, um zu steuern, welche von einer Vielzahl von Leistungsquellen mit einem Leistungsübertragungssystem eines elektrischen Systems verbunden ist;
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel eines Fehlerüberwachungsverfahrens für ein elektrisches System veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung
1 sieht eine schematische Ansicht einer mobilen Maschine 10 vor. Die mobile Maschine 10 kann ein Antriebssystem 12 und ein elektrisches Sys tem 14 aufweisen. Während 1 die mobile Maschine 10 als landbasiert zeigt, kann die mobile Maschine 10 ein Wasserfahrzeug oder ein Flugzeug sein.
Das Antriebssystem 12 kann einen Primärantrieb 16 und Antriebsvorrichtungen 18 aufweisen. Der Primärantrieb 16 kann irgendeine Art einer Vorrichtung sein, die konfiguriert ist, um Leistung zum Antrieb der mobilen Maschine 10 zu erzeugen, was einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen durch gasförmigen Brennstoff angetriebenen Motor und eine Turbine mit einschließt, jedoch nicht darauf eingeschränkt ist. Die Antriebsvorrichtungen 18 können irgendeine Art einer Komponente sein, die konfiguriert ist, um Leistung aufzunehmen, die von dem Primärantrieb 16 erzeugt wird, und die diese Leistung verwenden, um die mobile Maschine 10 anzutreiben. Beispielsweise können die Antriebsvorrichtungen 18 Räder, Raupeneinheiten oder ein Propeller sein.
Das elektrische System 14 kann eine oder mehrere Leistungsquellen 20 aufweisen, weiter ein Leistungsübertragungssystem 22, eine oder mehrere Leistungslasten 24 und Leistungsversorgungssteuerungen 26. Die Leistungsquellen 20 können konfiguriert sein, um elektrische Leistung zu erzeugen. Das Leistungsübertragungssystem 22 kann konfiguriert sein, um Leistung von den Leistungsquellen 20 aufzunehmen und diese Leistung an Leistungslasten 24 zu verteilen. Die Leistungslasten 24 können konfiguriert sein, um Leistung von dem Leistungsübertragungssystem 22 aufzunehmen und den Betrieb der mobilen Maschine 10 zu erleichtern und/oder verschiedene Funktionen auszuführen, die den Komfort, die Bequemlichkeit und die gesamte Zufriedenheit eines Bedieners der mobilen Maschine 10 verbessern. Die Leistungsversorgungssteuerungen 26 können konfiguriert sein, um verschiedene Aspekte zum Betrieb des elektrischen Systems 14 zu steuern, was mit einschließt, welche der Leistungsquellen 20 mit dem Leistungsübertragungssystem 22 verbunden sind und welche Leistung dorthin liefern.
Die Leistungsquellen 20 können einen vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator 28, eine Netzleistungsschnittstelle 30 und eine Zusatzleistungseinheit 32 aufweisen. Der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 kann mechanisch mit einer Ausgangswelle 36 des Primärantriebs 16 gekoppelt sein und konfiguriert sein, um Leistung, die von der Ausgangswelle 36 aufgenommen wird, in Elektrizität umzuwandeln. Die Netzleistungsschnittstelle 30 kann eine oder mehrere Leistungsaufnahmen aufweisen, um eine Verbindung mit externen Leistungsquellen herzustellen, die Gebrauchsleistung (beispielsweise ein elektrisches Gitter), einen externen Generator, eine externe Batterie, Leistungsverbindungen, die von Dritten geliefert werden (beispielsweise Campingplätze, Lastwagenstationen, Raststationen, Häfen, Flugplätze usw.) oder irgendeine andere externe Leistungsquelle aufweisen. Die Netzleistungsschnittstelle 30 kann Aufnahmen aufweisen, die konfiguriert sind, um 110 Volt Wechselstromleistung, 220 Volt Wechselstromleistung und/oder Gleichstromleistung aufzunehmen. Die Zusatzleistungseinheit 32 kann einen (nicht gezeigten) Motor aufweisen, der an der mobilen Maschine 10 befestigt ist, wie beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen von gasförmigem Brennstoff angetriebenen Motor oder einen Turbinenmotor und einen zusätzlichen (nicht gezeigten) Motor/Generator, der mechanisch mit dem Motor verbunden ist.
Das Leistungsübertragungssystem 22 kann ein Leistungselektronikmodul 48 und ein Übertragungsnetzwerk 43 aufweisen. Das Leistungselektronikmodul 48 kann eine erste Schaltvorrichtung 54, eine zweite Schaltvorrichtung 56 und eine dritte Schaltvorrichtung 58 aufweisen, um selektiv das Leistungselektronikmodul 48 mit dem vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator 28, mit der Netzleistungsschnittstelle 30 bzw. der Zusatzleistungseinheit 32 zu verbinden. Die ersten, zweiten und dritten Schaltvorrichtungen 54, 56, 58 können jeweils eine Eingangsseite 53 und eine Ausgangsseite 55 aufweisen. Zusätzlich kann das Leistungselektronikmodul 48 eine oder mehrere Leistungseinstellvorrichtungen 60, 62, 64 aufweisen, die konfiguriert sind, um die Menge und/oder Form der Leistung einzustellen, die zu verschiedenen Teilen des Übertragungsnetzwerkes 43 geliefert werden. Ein erster Teil 42 des Übertragungsnetzwerkes 43 kann sich von der Leistungseinstellvorrichtung 60 erstrecken, und ein zweiter Teil 44 des Übertragungsnetzwerkes 43 kann sich von den Leistungseinstellvorrichtungen 62, 64 erstrecken.
Die Leistungsversorgungssteuerungen 26 können das Leistungselektronikmodul 48, eine Steuervorrichtung 50 und Bedienersteuerungen 52 aufweisen. Die Steuervorrichtung 50 kann einen oder mehrere (nicht gezeigte) Prozessoren aufweisen, und eine oder mehrere (nicht gezeigte) Speichervorrichtungen. Die Steuervorrichtung 50 kann in kommunizierender Weise mit verschiedenen Sensoren und/oder anderen Steuervorrichtungen der mobilen Maschine verbunden sein, um Eingangsgrößen aufzunehmen, die sich auf die Betriebsbedingungen der mobilen Maschine 10 und des elektrischen Systems 14 beziehen. Die Steuervorrichtung 50 kann konfiguriert sein, um den Betrieb des Leistungselektronikmoduls 48 zu steuern. Die Steuervorrichtung 50 kann eine extra dafür vorgesehene Steuervorrichtung sein, um die Leistungsversorgung zum Leistungsübertragungssystem 22 zu steuern. Alternativ kann die Steuervorrichtung 50 konfiguriert sein, um andere Aspekte der mobilen Maschine 10 zu überwachen und/oder zu steuern.
Die Bedienersteuerungen 52 können eine Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 und einen APU-Schalter 68 aufweisen. Die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 kann konfiguriert sein, um es einem Bediener zu gestatten, einen von einer Vielzahl von Betriebszuständen des elektrischen Systems 14 anzufordern, was einen inaktiven Betriebszustand und einen oder mehrere aktive Betriebszustände aufweist. Beispielsweise kann ein Bediener einen inaktiven Betriebszustand anfordern, indem er die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 in die "Aus-Position" setzt, oder kann einen inaktiven Betriebszustand anfordern, indem er die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 in einen der "ACC-", "An-" und "Start-Betriebszustände" setzt. Der APU-Schalter 68 kann konfiguriert sein, um es einem Bediener zu gestatten, anzufordern, dass die Zusatzleistungseinheit (auxiliary power unit = APU) 32 als eine Leistungsquelle für das elektrische System 14 eingeschaltet oder ausgeschaltet wird. Wie in 1 gezeigt, kann der APU-Schalter 68 ein Schalter sein, der in einem Betriebszustand einer Anforderung zum Einschalten entspricht und in einem anderen Betriebszustand einer Anforderung zum Ausschalten entspricht.
Die Leistungsversorgungssteuerungen 26 sind nicht auf das in 1 veranschaulichte Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Beispielsweise können die Leistungsversorgungssteuerungen 26 hart verkabelte Logikschaltungen und/oder andere logische Vorrichtungen zusätzlich zur Steuervorrichtung 50 oder statt dieser einrichten. Die Leistungsversorgungssteuerungen 26 können auch andere Steuervorrichtungen zusätzlich zur Steuervorrichtung 50 aufweisen und die Steuerlogik der Leistungsversorgungssteuerungen 26 kann zwischen der Steuervorrichtung 50 und irgendeiner von diesen anderen Steuervorrichtungen verteilt werden. Zusätzlich können im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die ersten, zweiten und dritten Schaltvorrichtungen 54, 56, 58 und die Leistungseinstellvorrichtungen 60, 62, 64 physikalisch verteilt sein anstatt zusammengelegen zu sein. Weiterhin können die Leistungsversorgungssteuerungen 26 eine oder mehrere Leistungseinstellvorrichtungen 60, 62, 64 weglassen oder zusätzliche Leistungseinstellvorrichtungen aufweisen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die offenbarten Ausführungsbeispiele finden Anwendung bei irgendeiner mobilen Maschine, die ein elektrisches System 14 aufweist. Der Betrieb eines elektrischen Systems 14 einer mobilen Maschine gemäß den offenbarten Ausführungsbeispielen wird unten besprochen.
Das Leistungselektronikmodul 48 kann mit dem vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator 28, mit der Netzleistungsschnittstelle 30 und/oder einer Zusatzleistungseinheit 32 verbunden werden, wenn die erste Schaltvorrichtung 54, die zweite Schaltvorrichtung 56 und/oder die dritte Schaltvorrichtung 58 geschlossen sind. In einigen Ausführungsbeispielen, wie bei spielsweise jenen, die in Verbindung mit den 2 und 3 beschrieben werden, können die Leistungsversorgungssteuerungen 26 das Leistungselektronikmodul 48 mit nur einer der Leistungsquellen 20 gleichzeitig verbunden halten. Irgendwelche Leistungsquellen 20, die so mit dem Leistungselektronikmodul 48 verbunden werden, können Leistung zu dem Leistungselektronikmodul 20 liefern. Leistungseinstellvorrichtungen 60, 62 und 64 können diese Leistung aufnehmen und sie an das Übertragungsnetzwerk 43 übertragen. Die Leistungseinstellvorrichtung 60 kann Leistung zum ersten Teil 42 des Übertragungsnetzwerks 43 liefern. Die Leistungseinstellvorrichtungen 62, 64 können Leistung zu einem zweiten Teil 44 des Übertragungsnetzwerks 43 liefern. Wenn die Leistungseinstellvorrichtungen 62, 64 und die Leistungsquellen 20, die ihnen Leistung liefern, ordnungsgemäß arbeiten, können die Leistungseinstellvorrichtungen 62, 64 Leistung mit einer im wesentlichen konstanten Spannung liefern, wie beispielsweise 340 Volt Gleichstrom.
2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens veranschaulicht, gemäß dem die Steuervorrichtung 50 bestimmen kann, welche der ersten, zweiten und dritten Schaltvorrichtungen 54, 56, 58 geschlossen werden sollte, um eine der Leistungsquellen 20 mit den Leistungseinstellvorrichtungen 60, 62, 64 zu verbinden. Gemäß einem Verfahren, wie beispielsweise jenem, welches in 2 veranschaulicht ist, können die Leistungsquellen 20 eine Prioritätsrangfolge haben, und die Leistungsquelle 20 mit der höchsten Priorität, die als eine eingeschaltete Leistungsquelle angesehen wird und nicht als fehlerhaft angesehen wird, kann die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 sein. Die Steuervorrichtung 50 kann unterschiedliche Kriterien verwenden, um zu bestimmen, ob unterschiedliche Leistungsquellen 20 als eingeschaltet bzw. intakt angesehen werden sollten und somit als verfügbar zur Lieferung von Leistung zu dem Leistungsübertragungsnetzwerk 22. Der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 und die Netzleistungsschnittstelle 30 können als eingeschaltet bzw. intakt angesehen werden, wenn die Eingangsgrößen in die Steuervorrichtung 50 anzeigen, dass sie gegenwärtig Leistung liefern kön nen. Die Zusatzleistungseinheit 32 kann als intakt bzw. eingeschaltet angesehen werden, wenn die Steuervorrichtung 50 gewisse Eingangsgrößen von einem Bediener aufnimmt.
Wie 2 zeigt, kann bei einigen Ausführungsbeispielen der erste Faktor bei der Bestimmung, welche Leistungsquelle 20 gegenwärtig bevorzugt wird, aufweisen, ob der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator als fehlerhaft angesehen wird (Schritt 70). Im allgemeinen kann eine Leistungsquelle 20 als fehlerhaft angesehen werden, wenn die Steuervorrichtung 50 Eingangsgrößen empfangen hat, die anzeigen, dass die Leistungsquelle 20 eine Fehlfunktion hat. Ein Verfahren gemäß dem die Steuervorrichtung 50 bestimmen kann, ob eine Leistungsquelle 20 als fehlerhaft angesehen werden sollte, wird genauer unten in Verbindung mit 4 besprochen. Wenn der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 nicht als fehlerhaft angesehen wird, kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob die Eingangsgrößen anzeigen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator gegenwärtig Leistung liefern kann (Schritt 72). In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 50 dies tun, und zwar indem sie bestimmt, ob die Eingangsgrößen anzeigen, dass der Primärantrieb 16 über einer vordefinierten Drehzahl arbeitet, wie beispielsweise 500 U/min. Falls dies so ist, kann der Primärantrieb 16 den vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator 28 mit einer ausreichend hohen Drehzahl antreiben, um zu ermöglichen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 Leistung liefert. Wenn die Eingangsgrößen anzeigen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 gegenwärtig Leistung liefern kann, kann die Steuervorrichtung 50 ihn als eine Leistungsquelle eingeschaltet bzw. betriebsbereit ansehen, und als die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 (Schritt 74). Die Steuervorrichtung 50 kann dann zum Schritt 70 zurückkehren und kann den Prozess der Bestimmung, welche Leistungsquelle 20 gegenwärtig bevorzugt wird, weiterführen.
Wenn der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 gegenwärtig nicht Leistung liefern kann oder als fehlerhaft angesehen wird, kann der nächste Faktor bei der Bestimmung, welche Leistungsquelle 20 gegenwärtig bevorzugt ist, sein, ob die Netzleistungsschnittstelle 30 als fehlerhaft angesehen wird (Schritt 76). Falls nicht, kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob die Netzleistungsschnittstelle 30 gegenwärtig Leistung liefern kann. Die Steuervorrichtung 50 kann dies tun, indem sie bestimmt, ob die Eingangsgrößen anzeigen, dass Spannung auf der Netzleistungsschnittstelle 30 vorhanden ist (Schritt 78). Falls dies so ist, kann die Steuervorrichtung 50 die Netzleistungsschnittstelle 30 als betriebsbereit als eine Leistungsquelle ansehen, und als die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 (Schritt 80). Darauf folgend kann die Steuervorrichtung 50 zum Schritt 70 zurückkehren.
Falls weder der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 noch die Netzleistungsschnittstelle 30 die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 ist und die Zusatzleistungseinheit 32 nicht als fehlerhaft angesehen wird (Schritt 82) kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob die Zusatzleistungseinheit 32 als eine Leistungsquelle eingeschaltet ist. Die Steuervorrichtung 50 kann dies so tun, indem sie bestimmt, ob ein Bediener den APU-Schalter 68 betätigt hat, um das Einschalten einer Zusatzleistungseinheit 32 anzufordern, seitdem das letzte mal die Betriebszustandsauswahlvorrichtung betätigt wurde, um anzufordern, dass das elektrische System 14 von einem inaktiven Betriebszustand in einen aktiven Betriebszustand umschaltet (Schritt 84). Die Anforderung eines Bedieners, das Einschalten der Zusatzleistungseinheit 32 nach jedem zyklischen Durchgang der Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 anzufragen, kann einen Bediener davon abhalten, unwissentlich die Zusatzleistungseinheit 32 zu aktivieren, wenn ein aktiver Betriebszustand des elektrischen Systems 14 angefordert wird. Wenn die Steuervorrichtung 50 im Schritt 84 bestimmt, dass die Zusatzleistungseinheit 32 eingeschaltet bzw. betriebsbereit ist, kann die Zusatzleistungseinheit 32 die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 sein (Schritt 86). Nach dem Schritt 86 nach einer bestätigenden Bestimmung im Schritt 82 oder nach einer negativen Bestimmung im Schritt 84, kann die Steuervorrichtung 50 zum Schritt 70 zurückkehren.
Ausführungsbeispiele, wie beispielsweise jenes, welches in 2 veranschaulicht ist, wo der von Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28, die Netzleistungsschnittstelle 30 und die Zusatzleistungseinheit 32 hohe bzw. mittlere bzw. niedrige Prioritätsrangfolgen haben, können eine effiziente Energieanwendung begünstigen. Wenn der Primärantrieb 16 arbeitet und der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 Leistung liefern kann, kann das Abziehen von Leistung von dem Primärantrieb 16 zur Erzeugung von Elektrizität energieeffizienter sein als der Verbrauch von Elektrizität von der Netzleistungsschnittstelle 30 oder der Zusatzleistungseinheit 32. Zusätzlich kann die Netzleistungsschnittstelle 30 effizienter als die Zusatzleistungseinheit 32 sein.
Verfahren zur Steuerung, welche der Leistungsquellen 20 gegenwärtig bevorzugt wird/werden, sind nicht auf die oben in Verbindung mit 2 besprochenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Beispielsweise können Steuerverfahren die Möglichkeit aufweisen, dass mehr als eine Leistungsquelle 20 gegenwärtig bevorzugt wird. Zusätzlich können in manchen Ausführungsbeispielen die Prioritätsreihenfolgen und die Betriebsbereitschaftsanforderungen für den vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator 28, für die Netzleistungsschnittstelle 30 und die Zusatzleistungseinheit 32 anders sein.
Während das Verfahren der 2 ausgeführt wird, um zu bestimmen, welche Leistungsquelle 20 gegenwärtig bevorzugt wird, kann die Steuervorrichtung 50 die Leistungsquellen 20 mit dem Leistungselektronikmodul 48 verbinden und davon trennen, falls nötig, um die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 in Verbindung mit dem Leistungselektronikmodul 48 zu halten. Das Flussdiagramm der 3 veranschaulicht ein Verfahren gemäß dem die Steuervorrichtung 50 die Leistungsquellen 20 anschließen und trennen kann, um die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 mit dem Leistungselektronikmodul 48 verbunden zu halten. Die Steuervorrichtung 50 kann als erstes bestimmen, ob die Leistungsquelle 20, die die Leistungsquelle 20 ist, die gegenwärtig mit dem Leistungselektronikmodul 48 verbunden ist, die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 ist (Schritt 88), und zwar wie bestimmt durch Ausführung des Verfahrens der 2. Falls dies so ist, kann die Steuervorrichtung 50 einfach diese Bestimmung iterativ durchlaufen. Wenn das Leistungselektronikmodul 48 nicht mit der gegenwärtig bevorzugten Leistungsquelle 20 verbunden ist, kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob das Leistungselektronikmodul 48 mit einer anderen Leistungsquelle 20 verbunden ist als der gegenwärtig bevorzugten Leistungsquelle 20 (Schritt 90). Wenn beispielsweise die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 ist und nicht mit dem Leistungselektronikmodul 48 verbunden ist, kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob das Leistungselektronikmodul 48 mit der Netzleistungsschnittstelle 30 und/oder der Zusatzleistungseinheit 32 verbunden ist oder von allen Leistungsquellen 20 getrennt ist. Wenn das Leistungselektronikmodul 48 mit einer anderen Leistungsquelle verbunden ist als der gegenwärtig bevorzugten Leistungsquelle 20, kann die Steuervorrichtung bewirken, dass das Leistungselektronikmodul 48 von dieser Leistungsquelle 20 getrennt wird (Schritt 92).
Sobald alle anderen Leistungsquellen 20 als die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle von dem Leistungselektronikmodul 48 getrennt sind, kann die Steuervorrichtung 50 warten, bis die Spannung im ersten Teil 42 des Übertragungsnetzwerks 43 unter einem vorbestimmten Niveau, wie beispielsweise 150 Volt, für eine vorbestimmte Periode gewesen ist, wie beispielsweise für 2 Sekunden (Schritt 94). Die Steuervorrichtung 50 kann dann bewirken, dass das Leistungselektronikmodul 48 mit der gegenwärtig bevorzugten Leistungsquelle 20 verbunden wird (Schritt 96). Das Warten, dass die Spannung in dem ersten Teil 42 des Übertragungsnetzwerks 43 abfällt, bevor eine andere Leistungsquelle 20 angeschlossen wird, kann dabei helfen, unerwünschte transiente Ereignisse zu vermeiden, wie beispielsweise einen Überspannungszustand, der eine oder mehrere Komponenten des elektrischen Systems 14 beschädigen könnte.
4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Fehlerüberwachungsverfahrens zur Bestimmung, ob irgendeine der Leistungsquellen 20 als fehlerhaft angesehen werden sollte. Die Steuervorrichtung 50 kann die Ausführung des Verfahrens beginnen, wenn ein Bediener die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 betätigt, um eine Veränderung von einem inaktiven Betriebszustand in einen aktiven Betriebszustand anzufordern (Schritt 95). Die Steuervorrichtung 50 kann anfänglich alle nicht versagten Leistungsquellen 20 berücksichtigen (Schritt 97). Wenn das Leistungselektronikmodul 48 mit dem vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator 28 verbunden ist (Schritt 98), kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob die Spannung an der Eingangsseite 53 der ersten Schaltvorrichtung 54 unter einem vorbestimmten Niveau, beispielsweise 150 Volt, für eine vorbestimmte Periode, beispielsweise 15 Sekunden, gewesen ist (Schritt 102). Wenn dies so ist, kann dies anzeigen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator 28 ein bevorstehendes Problem hat, und die Steuervorrichtung 50 kann den vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator als versagt ansehen (Schritt 104). Wenn das Leistungselektronikmodul 48 mit der Netzleistungsschnittstelle 30 oder der Zusatzleistungseinheit 32 verbunden ist, kann die Steuervorrichtung 50 ähnliche Schritte ausführen, wie beispielsweise die Schritte 110 und 112 oder die Schritte 118 bzw. 120, und zwar um zu bestimmen, ob die Netzleistungsschnittstelle 30 oder die Zusatzleistungseinheit 32 als fehlerhaft angesehen werden sollten.
Nach der Bestimmung, ob die gegenwärtig mit dem Leistungselektronikmodul 48 verbundene Leistungsquelle als fehlerhaft angesehen werden sollte, kann die Steuervorrichtung 50 bestimmen, ob die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 betätigt worden ist, um eine Veränderung aus einem aktiven Betriebszustand in einen inaktiven Betriebszustand anzufordern (Schritt 122). Falls nicht, kann die Steuervorrichtung 50 den Prozess der Bestimmung, ob die gegenwärtig mit dem Leistungselektronikmodul 48 verbundene Leistungsquelle 20 als fehlerhaft angesehen werden sollte, iterativ weiterschalten. In einigen Ausführungsbeispielen, wie beispielsweise bei jenen, die in Verbindung mit den 2 und 3 besprochen wurden, kann eine Leis tungsquelle 20, die als fehlerhaft angesehen wird, die gegenwärtig bevorzugte Leistungsquelle 20 sein, und die Steuervorrichtung 50 wird sie von dem Leistungselektronikmodul 48 trennen und sie davon getrennt lassen, außer wenn die Steuervorrichtung 50 darauf folgend diese als nicht fehlerhaft ansieht. Wenn die Steuervorrichtung 50 im Schritt 122 bestimmt, dass die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 betätigt worden ist, um einen inaktiven Betriebszustand anzufordern, kann die Steuervorrichtung 50 warten, bis die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 66 wieder betätigt worden ist, um einen aktiven Betriebszustand anzufordern (Schritt 95) bevor der Fehlerüberwachungsprozess wieder aufgenommen wird.
Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen bei dem elektrischen System 14 und dem offenbarten Verfahren zu dessen Betrieb eingerichtet werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus einer praktischen Ausführung des elektrischen Systems 14 und der offenbarten Betriebsverfahren dafür offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Offenbarung dieser Ausführungsbeispiele nur als beispielhaft angesehen wird, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.

Claims

Maschine (10), die folgendes aufweist: einen Primärantrieb; ein elektrisches System (14), welches folgendes aufweist: eine erste Leistungsquelle (20); eine zweite Leistungsquelle (20); ein Leistungsverteilungssystem (22), welches mit einer oder mehreren Leistungslasten (24) verbunden ist; Leistungsversorgungssteuerungen (26), die konfiguriert sind, um ein Steuerverfahren auszuführen, welches folgendes aufweist: Ausführung einer Leistungsquellenumschaltung, der folgendes aufweist: Trennung der ersten Leistungsquelle von dem Leistungsverteilungssystem; Warten auf die Erfüllung von mindestens einem vorbestimmten Zustand; und Verbinden der zweiten Leistungsquelle mit dem Leistungsverteilungssystem.
Maschine nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Zustand sich auf den Zustand der Elektrifizierung von zumindest einem Teil der Leistungsverteilungssysteme bezieht.
Maschine nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Zustand das Spannungsniveau in einem Teil des Leistungsverteilungssystems aufweist, welches unter ein vorbestimmtes Niveau abfiel.
Maschine nach Anspruch 1, wobei die Leistungsversorgungssteuerungen konfiguriert sind, um zu bewirken, dass nur eine der ersten Leistungsquelle und der zweiten Leistungsquelle Leistung zu dem Leistungsverteilungssystem zu irgend einem gegebenen Zeitpunkt liefert.
Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Systems (14) einer Maschine (10), wobei das elektrische System einen vom Primärantrieb angetriebenen Motor/Generator (28) aufweist, weiter eine zweite Leistungsquelle (20), ein Leistungsverteilungssystem (22) und eine Vielzahl von Leistungslasten (24), die mit dem Leistungsverteilungssystem verbunden sind, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Aufnahme von Eingangsgrößen, die sich auf Betriebsbedingungen der Maschine beziehen; Verbindung des vom Primärantrieb angetriebenen Motors/Generators mit dem Leistungsverteilungssystem während eines ersten Satzes von vorbestimmten Bedingungen, was die Aufnahme von Eingangsgrößen mit einschließt, die anzeigen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motorgenerator gegenwärtig Leistung liefern kann; und Verbindung der zweiten Leistungsquelle mit dem Leistungsverteilungssystem während eines zweiten Satzes von vorbestimmten Bedingungen, was aufweist, das mindestens eine empfangene Eingangsgröße anzeigt, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator gegenwärtig nicht Leistung liefern kann, und die Aufnahme von Eingangsgrößen, die anzeigen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator eine Fehlfunktion haben kann.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Eingangsgrößen, die anzeigen, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator gegenwärtig Leistung liefern kann, Eingangsgrößen aufweisen, die anzeigen, dass der Primärantrieb arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Leistungsquelle eine Netzleistungsschnittstelle (30) und/oder eine alternative Leistungseinheit (32) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, welches weiter folgendes aufweist: Verbinden einer dritten Leistungsquelle (20) mit dem Leistungsverteilungssystem (22) während eines dritten Satzes von vorbestimmten Bedingungen, was mit einschließt, dass mindestens eine Aufnahme von Eingangsgrößen anzeigt, dass die erste Leistungsquelle gegenwärtig nicht Leistung liefern kann, und wobei die Aufnahme der Eingangsgrößen anzeigt, dass der vom Primärantrieb angetriebene Motor/Generator eine Fehlfunktion zeigt, und wobei der dritte Satz von vorbestimmten Bedingungen weiter aufweist, dass zumindest eine empfangene vorbestimmte Eingangsgröße anzeigt, dass die zweite Leistungsquelle nicht als Leistungsquelle für das elektrische System betriebsbereit ist, und wobei die aufgenommene Eingangsgrößen anzeigen, dass die zweite Leistungsquelle eine Fehlfunktion haben kann.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zweite Leistungsquelle eine Netzleistungsschnittstelle (30) ist, und wobei die dritte Leistungsquelle (32) eine alternative Leistungseinheit ist.
Maschine (10), die ein elektrisches System (14) aufweist, welches konfiguriert ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 5-9 auszuführen.