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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Arbeitsmaschinen. Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen mit einer Mehrzahl von Betriebsmodi, einschließlich Modi für die Batterieleistungsverwaltung.
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Stand der Technik
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Arbeitsmaschinen wie Pflastergeräte, Erdbewegungsgeräte und Bergbaugeräte werden verwendet, um verschiedene Schwereinsatzaufgaben durchzuführen. Die Pflastergeräte beinhalten verschiedene Maschinen, die zum Abtragen, Zerkleinern, Auftragen, Verteilen und Verdichten von Pflastermaterial verwendet werden. Diese Asphaltfertiger werden regelmäßig beim Bau von Straßen, Parkplätzen und anderen Bereichen verwendet, bei denen eine glatte dauerhafte Oberfläche für das Fahren von Autos, LKWs und anderen Fahrzeugen erforderlich ist.
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Arbeitsmaschinen müssen mit Leistung versorgt werden, einschließlich während des Betriebs. In zunehmendem Maße werden Batterien genutzt, um den Bewegungsbetrieb von Arbeitsmaschinen mit Leistung zu versorgen, zusätzlich dazu, dass Hilfsgeräte und elektrische Systeme der Maschine mit Leistung versorgt werden.
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Transportfahrzeuge, die mit Batterien mit Leistung versorgt werden, wie sie in dem
EP-Patent Nr. 3,234,506 und im
US-Patent Nr. 9,322,796 erörtert sind, haben Leistungsverwaltungssysteme entwickelt, die die Batterieladung reduzieren und die Betriebsdauer der Transportfahrzeuge zwischen den Batterieladungen erhöhen. Diese Patente verwenden die in der Batterie verbleibende Restkapazität, um beispielsweise die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugs zu begrenzen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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In einem Beispiel wird eine Arbeitsmaschine offenbart. Die Arbeitsmaschine beinhaltet eine oder mehrere Batterien, die die Bewegung der Arbeitsmaschine innerhalb eines Arbeitsbereichs steuern. Die Arbeitsmaschine beinhaltet eine Steuervorrichtung, der dazu konfiguriert ist, Kriterien zu empfangen, die sich auf eine oder mehrere Betriebseigenschaften der Arbeitsmaschine beziehen, und einen von mehreren Betriebsmodi für die Arbeitsmaschine auf Grundlage der Kriterien und einer Restladung einer oder mehrerer Batterien zu bestimmen.
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Ein weiteres Beispiel ist ein Verfahren zum Steuern des Leistungsverbrauchs einer oder mehrerer Batterien einer Arbeitsmaschine. Das Verfahren beinhaltet das Überwachen von Kriterien, die sich auf eine oder mehrere Betriebseigenschaften der Arbeitsmaschine beziehen, mit einer Steuervorrichtung, das Bestimmen eines von einer Mehrzahl von Betriebsmodi für die Arbeitsmaschine auf Grundlage der Kriterien und einer Restladung einer oder mehrerer Batterien und das Implementieren des einen der Mehrzahl oder Betriebsmodi für die Arbeitsmaschine.
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Ein weiteres Beispiel ist ein System zum Steuern des Leistungsverbrauchs einer oder mehrerer Batterien einer Arbeitsmaschine. Das System beinhaltet eine Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine beinhaltet eine oder mehrere Batterien, die von der Arbeitsmaschine getragen werden und der Arbeitsmaschine Bewegungsleistung bereitstellen. Die Arbeitsmaschine beinhaltet einen oder mehrere Sensoren, die von der Arbeitsmaschine getragen werden und dazu konfiguriert sind, eine oder mehrere Betriebseigenschaften der Arbeitsmaschine zu sammeln. Das System beinhaltet eine Steuervorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Kriterien einschließlich eines Signals von dem einen oder den mehreren Sensoren bezüglich des Betriebs eines oder mehrerer Merkmale der Arbeitsmaschine zu empfangen und einen aus einer Mehrzahl von Betriebsmodi für die Arbeitsmaschine auf Grundlage der Kriterien und einer verbleibenden Ladung einer oder mehrerer Batterien zu bestimmen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine sehr schematische Veranschaulichung einer Arbeitsmaschine, umfassend einen von einer Batterie angetriebenen Verdichter gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung.
- 2 ist eine sehr schematische Veranschaulichung, das ein System zum Steuern des Leistungsverbrauchs der Batterie der Arbeitsmaschine gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung zeigt.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das eine Technik zum Steuern der Leistungsverbrauchs der Batterie für die Arbeitsmaschine gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht.
- 4 ist eine sehr schematische Veranschaulichung, die eine Mehrzahl von Betriebsmodi der Arbeitsmaschine gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung zeigt.
- 5 ist eine sehr schematische Veranschaulichung, die ein Beispiel von Faktoren, die bei der Anpassung eines oder mehrerer Betriebsmerkmale der Arbeitsmaschine zu berücksichtigen sind, um den Leistungsverbrauch der Batterie gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung zu reduzieren.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt eine Arbeitsmaschine 10 auf eine sehr schematische Weise. 1 zeigt die Arbeitsmaschine 10 als einen Verdichter. Dies dient jedoch lediglich beispielhaften Veranschaulichungszwecken. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Techniken, Systeme, Verfahren und Merkmale auf jeder Arbeitsmaschine, wie auf einer beliebigen Maschine, die für Pflaster, Baugewerbe, Bergbau usw., verwendet wird.
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Die Arbeitsmaschine 10 ist beispielsweise ein Verdichter mit vibrierender Walze, die für die Verarbeitung verschiedener Materialien, einschließlich der Verdichtung von Asphalt, verwendet werden kann. In 1 beinhaltet die Arbeitsmaschine 10 einen Rahmen 12, an den eine Karosserie 14 gekoppelt ist, eine oder mehrere Batterien 16 (einen Leistungsgenerator, wie hierin weiter erörtert), Bewegungseinheiten 18 (z. B. Räder, Raupen usw.), eine Walze 20, eine Kabine 22 und eine Steuervorrichtung 24. Obwohl nicht abgebildet, beinhaltet die Arbeitsmaschine 10 ebenso Bremsen, die den Bewegungseinheiten 18 zugeordnet und dazu konfiguriert sind, die Drehung dieser zu begrenzen und/oder anzuhalten.
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Die Arbeitsmaschine 10 beinhaltet den Rahmen 12, an dem die Karosserie 14 der Arbeitsmaschine 10 befestigt ist. Der Rahmen 12 kann ein oder mehrere Abschnitte und/oder separate Rahmen beinhalten, die miteinander gekoppelt sind. In einem Beispiel beinhaltet der Rahmen 12 mehrere Rahmen, die miteinander gekoppelt und dazu konfiguriert sind, sich relativ zueinander gelenkig zu befestigen.
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Die Arbeitsmaschine 10 beinhaltet ebenso eine oder mehrere Batterien 16, die dazu konfiguriert sind, Leistung für den Antrieb der Arbeitsmaschine 10 zu erzeugen. Die eine oder die mehreren Batterien können mit den Bewegungseinheiten 18 betriebsmäßig gekoppelt werden, wie über Antriebsstrangkomponenten (z. B. einen Elektromotor, ein Getriebe usw.), wie sie in dem Stand der Technik bekannt sind. Neben dem Antrieb der Arbeitsmaschine 10 über verschiedene Terrains kann die von der einen oder den mehreren Batterien 16 erzeugte Leistung für verschiedene Betriebsaufgaben der Maschine verwendet werden, einschließlich für das Versorgen eines elektrischen Systems der Maschine mit Leistung, für das Versorgen von Hilfssystemen der Maschine mit Leistung, wie eines Vibrationssystems der Walze 20, usw.
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Die Walze 20 kann mit dem Rahmen 12 gekoppelt und dazu konfiguriert sein, sich relativ zu diesem dreht. Die Walze 20 kann eine statische Verdichtungskraft (d. h. ein durch die Schwerkraft verursachtes Gewicht) bereitstellen, um die Materialien zu verarbeiten, sowie mit einem oder mehreren Mechanismen gekoppelt sein, die von einer oder mehreren Batterien 16 mit Leistung versorgt werden können. Diese ein oder mehreren Mechanismen können dazu konfiguriert werden, die Walze zu vibrieren und dadurch dynamische Kräfte bereitzustellen, um die Verdichtungsergebnisse zu verbessern. Die Walze 20 kann abhängig von der vorgesehenen Verwendung der Arbeitsmaschine 10 verschiedene Größen, Materialien, Gewichte, Formen unter anderen Merkmalen aufweisen.
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Die Arbeitsmaschine 10 beinhaltet ebenso die Steuervorrichtung 24, die beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU) 24 sein kann. In dem Beispiel aus 1 kann sich die ECU 24 in der Kabine 22 befinden. Obwohl die ECU 24 in der Kabine 22 in dem Beispiel von 1 gezeigt ist, könnte die ECU 24 in anderen Beispielen an verschiedenen Stellen der Arbeitsmaschine 10 positioniert sein oder könnte Abschnitte davon aufweisen, die von der Arbeitsmaschine 10 entfernt sind und sich außerhalb der Maschine befinden. Die ECU 24 kann Sender, Empfänger, Sendeempfänger und andere Komponenten beinhalten, die dazu konfiguriert sind, zu ermöglichen, dass die Steuervorrichtung 24 mit anderen Systemen und/oder Maschinen/Fahrzeugen kommuniziert und Informationen, Daten und Signale als Beispiele austauscht.
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Die ECU 24 kann ein eingebettetes System sein, das die elektrischen Systeme der Maschine und/oder andere Teilsysteme der Maschine steuert. Arten von ECU beinhalten unter anderen Beispielen das Elektronik-/Motorsteuerungsmodul, das Triebwerksteuerungsmodul, das Getriebesteuerungsmodul, das Bremsensteuerungsmodul und das Aufhängungssteuerungsmodul. Bei Industrie-, Bau- und anderen schweren Maschinen können die beispielhaften ECU ebenso ein Arbeitsgerätesteuerungsmodul beinhalten, das einem oder mehreren Arbeitsgeräten zugeordnet ist, die mit der Maschine gekoppelt und von ihr aus betriebsfähig sind.
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Die ECU und andere elektronische Steuerungen der Arbeitsmaschine 10, einschließlich der ECU 24, können Software, Hardware und Kombinationen von Hardware und Software beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine Anzahl von Funktionen auszuführen, die den Komponenten in den offenbarten Beispielen zugeordnet sind. Die ECU oder anderen elektronischen Steuerungen der Arbeitsmaschine 10 können analoge, digitale oder kombinierte analoge und digitale Steuervorrichtung sein, die eine Anzahl von Komponenten beinhalten. Als Beispiele können die ECU und anderen elektronischen Steuerungen der Arbeitsmaschine 10 integrierte Leiterplatten oder ICB(s), Leiterplatten PCB(s), Prozessoren, Datenspeicher, Schalter, Relais usw. beinhalten. Beispiele für Prozessoren können einen beliebigen oder mehrere von einem Mikroprozessor, einer Steuervorrichtung, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder einer gleichwertigen diskreten oder integrierten Logikschaltung beinhalten.
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Die ECU und andere elektronische Steuerungen der Arbeitsmaschine 10 können Speichermedien beinhalten, um Daten oder andere Informationen, beispielsweise Signale von Sensoren, zu speichern und/oder abzurufen. Beispiele für nichtflüchtige Speichervorrichtungen beinhalten magnetische Festplatten, optische Platten, Disketten, Flash-Speicher oder Formen von elektrisch programmierbaren Speichern (EPROM) oder elektrisch lösch- und programmierbaren Speichern (EEPROM). Beispiele für flüchtige Speichervorrichtungen beinhalten Direktzugriffsspeicher (RAM), dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM), statische Direktzugriffsspeicher (SRAM) und andere Formen von flüchtigen Speichervorrichtungen. Die Datenspeichervorrichtungen können verwendet werden, um Programmanweisungen für die Ausführung durch den/die Prozessor(en) von beispielsweise der ECU 24 zu speichern.
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Die ECU und andere elektronische Steuerungen der Arbeitsmaschine 10 können dazu konfiguriert werden, untereinander und mit anderen Komponenten der Arbeitsmaschine 10 über verschiedene drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationstechnologien und -komponenten unter Verwendung verschiedener öffentlicher und/oder proprietärer Standards und/oder Protokolle zu kommunizieren. Beispiele für Transportmedien und Protokolle für die elektronische Kommunikation zwischen Komponenten der Maschine beinhalten Ethernet, Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), 802.11 oder Bluetooth oder andere Standard- oder proprietäre Transportmedien und Kommunikationsprotokolle.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Steuerungssystems 100 für die Arbeitsmaschine 10 (z. B. den Verdichter von 1). Das System 100 kann einige der zuvor beschriebenen Komponenten beinhalten. So kann das System 100 eine Batterie 102 (z. B. eine oder mehrere Batterien 16), eine Steuervorrichtung 104 (z. B. ECU 24), eine Datenbank 105, einen Maschinenantrieb 106 (z. B. Antriebseinheiten 18), Kriteriensensor(en) 108, Umgebungssensor(en) 110, Maschinenmerkmal(e) 112, ein Vibrationssystem 114, eine Bedienerschnittstelle 116 und ein elektrisches System 118 beinhalten.
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Die Steuerung der Arbeitsmaschine 10 kann über die eingebettete oder integrierte Steuervorrichtung 104 der Arbeitsmaschine 10 verwaltet werden. Die Steuervorrichtung 104 kann einen/eine oder mehrere Prozessoren, Mikroprozessoren, Mikrocontroller, elektronische Steuermodule (ECMs), elektronische Steuereinheiten (ECUs), oder jedes andere geeignete Mittel für die elektronische Steuerung der Funktionalität der Arbeitsmaschine 10 umfassen, wie zuvor erörtert.
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Die Steuervorrichtung 104 kann dazu konfiguriert sein, gemäß einem vorgegebenen Algorithmus oder einem Satz von Anweisungen für die Steuerung und für die Leistungsverwaltung der Batterie 102 der Arbeitsmaschine 10 zu arbeiten. Eine solche Steuerung kann auf verschiedenen Kriterien (z. B. Betriebsbedingungen der Arbeitsmaschine 10), einem Ladezustand der Batterie 102 und/oder dem Leitungsverbrauch der einen oder mehreren Funktionen 112 der Arbeitsmaschine 10 basiert sein, wie hierin weiter erläutert. Die Eingaben an die Steuervorrichtung 104, wie Kriterien, können beispielsweise von dem/den Kriteriensensor(en) 108 und/oder dem/den Umgebungssensor(en) 110 sowie von anderen Sensoren erfasst werden. Die Eingabe kann jedoch zusätzlich oder alternativ Bedienereingabe(n), Datenbankeingabe(n) und/oder andere Eingaben sein. In einem Beispiel kann die Steuervorrichtung 104 Anweisungen ausführen, die in dem Speicher der Datenbank 105 gespeichert sind, um die Verfahren und Techniken durchzuführen, die unter Bezugnahme auf 3-5 beschrieben sind. Ein Algorithmus oder Satz von Anweisungen kann in der Datenbank 105 gespeichert und in einen bordeigenen Speicher der Steuervorrichtung 104 eingelesen oder in ein Speichermedium oder einen Speicher vorprogrammiert werden, auf den die Steuervorrichtung 104 zugreifen kann, beispielsweise in der Form einer Festplatte, eines optischen Mediums, eines Direktzugriffsspeichers (RAM), eines Festwertspeichers (ROM) oder eines anderen geeigneten computerlesbaren Speichermediums, das im Allgemeinen in dem Stand der Technik verwendet wird (jeweils als eine „Datenbank“ bezeichnet).
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Die Steuervorrichtung 104 kann mit verschiedenen Komponenten des Systems 100 elektrisch kommunizieren oder verbunden sein, einschließlich (ohne jedoch darauf beschränkt zu sein) den Maschinenantrieb 106, den/die Kriteriensensor(en) 108, den/die Umgebungssensor(en) 110, das/die Maschinenmerkmal(e) 112, das Vibrationssystem 114, die Bedienerschnittstelle 116 und das elektrische System 118. Die Steuervorrichtung 104 kann ebenso mit verschiedenen anderen, nicht spezifisch veranschaulichten Komponenten, Systemen oder Teilsystemen der Arbeitsmaschine 10 kommunizieren. Der Maschinenantrieb 106 kann die verschiedenen Komponenten (z. B. Elektromotor, Getriebe, Rad/Räder oder andere Bewegungseinheiten usw.) des Triebwerks umfassen. Über eine solche Verbindung kann die Steuervorrichtung 104 Daten zu den aktuellen Betriebsparametern der Arbeitsmaschine 10 von der Bedienerschnittstelle 116 und verschiedenen Sensoren, wie dem/den Kriteriensensor(en) 108, dem/den Umgebungssensor(en) 110 und dergleichen, empfangen. Als Reaktion auf solche Eingaben kann die Steuervorrichtung 104 verschiedene Bestimmungen treffen und Ausgangssignale übertragen, die den Ergebnissen solcher Bestimmungen entsprechen, oder entsprechende Aktionen durchführen, die durchgeführt werden müssen, wie die Begrenzung, Reduzierung oder Deaktivierung eines oder mehrerer Maschinenmerkmal(e) 112, um den Leistungsverbrauch der Batterie 102 zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 104 die Lebensdauer der Batterie 102 erhöhen, um zu ermöglichen, dass die Arbeitsmaschine 10 verschiedene Aufgaben (z. B. Verdichten, Ziehen, Asphaltieren, Transportieren von Erde usw.) länger ausführen kann, als dies der Fall wäre, wenn der Leitungsverbrauch nicht so begrenzt wäre.
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Anders ausgedrückt: Die Steuervorrichtung 104 kann aus einer Mehrzahl von Betriebsmodi für die Arbeitsmaschine 10 einen geeigneten Betriebsmodus für die Arbeitsmaschine 10 auswählen. Einen oder mehrere der Mehrzahl von Betriebsmodi können eines oder mehrere der Maschinenmerkmal(e) 112 begrenzen, um den Leitungsverbrauch der Batterie 102 zu reduzieren, wie hierin weiter erörtert.
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Die Steuervorrichtung 104, einschließlich der Bedienerschnittstelle 116, kann verschiedene Ausgabevorrichtungen wie Bildschirme, Videoanzeigen, Monitore und dergleichen beinhalten, die für die Anzeige von Informationen, Warnungen, Daten wie Text, Zahlen, Grafiken, Symbolen und dergleichen in Bezug auf den Status der Arbeitsmaschine 10 verwendet werden können, einschließlich Echtzeit-Leistungsverbrauchsdaten, einschließlich der verbleibenden Ladung der Batterie 102, der verbleibenden Betriebszeit, der verbleibenden Betriebszeit in dem gegebenen Betriebsmodus der Maschine, des Leistungsverbrauchs, der einem bestimmten Maschinenmerkmal 112 zugeordnet ist, usw. Die Steuervorrichtung 104, einschließlich der Bedienerschnittstelle 116, kann zusätzlich eine Mehrzahl von Eingangsschnittstellen zum Empfangen von Informationen und Befehlssignalen von verschiedenen Schaltern und Sensoren, die der Arbeitsmaschine 10 zugeordnet sind, und eine Mehrzahl von Ausgangsschnittstellen zum Senden von Steuersignalen an verschiedene Aktuatoren, Hilfssysteme oder dergleichen, die der Arbeitsmaschine 10 zugeordnet sind, beinhalten. Geeignet programmiert, kann die Steuervorrichtung 104 viele weitere ähnliche oder völlig unterschiedliche Funktionen erfüllen, wie in dem Stand in der Technik hinreichend bekannt ist.
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In Bezug auf die Eingabe kann die Steuervorrichtung 104 Signale oder Daten von der Bedienerschnittstelle 116 (wie an einem Bedienfeld in der Kabine von 1), dem/den Kriteriensensor(en) 108, dem/den Umgebungssensor(en) 110, dem Vibrationssystem 114, dem elektrischen System 118 und dergleichen empfangen. Wie in dem in 2 veranschaulichten Beispiel zu sehen ist, kann die Steuervorrichtung 104 Signale von der Bedienerschnittstelle 116 empfangen. Solche Signale, die die Steuervorrichtung 104 von der Bedienerschnittstelle 116 empfängt, können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Eingaben für die Begrenzung des/der Maschinenmerkmals/Maschinenmerkmale 112 (z. B. für die Auswahl eines Betriebsmodi) beinhalten, die die Betriebsdauer der Batterie 102 erhält oder verlängert.
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Der/die Kriteriensensor(en) 108 kann/können ein oder mehrere Sensoren sein, die auf verschiedene Weise konstruiert sind, wie in dem Stand der Technik bekannt. Der/die Kriteriensensor(en) 108 kann/können Betriebseigenschaften messen, die sich auf den Leistungsverbrauch beziehen, wie, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eines oder mehrere von: der Geschwindigkeit der Maschine, der Beschleunigung der Maschine, ob die Betriebslichter an dem Fahrzeug eingeschaltet sind, der Menge der von der Maschine erzeugten Vibrationen (z. B. Amplitude und/oder Frequenz), dem Betrieb der Heizung oder der Klimaanlage in der Kabine, ob ein Fenster in der Kabine geöffnet ist, Betriebsinformationen in Bezug auf verschiedene Hilfssystemen (z. B. Wärme/Temperatur der Abziehbohle, Reifendruck usw.). Die Bedienerschnittstelle 116, die Datenbank 105 oder andere Eingaben können verwendet werden, um zusätzliche Kriterien in die Steuervorrichtung 104 einzugeben, die sich auf die Betriebseigenschaften der Maschine beziehen, wie, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine oder eine Kombination aus: einer geplanten Betriebszeit für die Arbeitsmaschine (z. B. dies kann jede verfügbare Zeit zum Aufladen der Maschine berücksichtigen, wie während einer Mittagspause), einer Größe des Arbeitsbereichs, einer von der Arbeitsmaschine zu bewegenden Materialmenge, einer Zeit bis zu dem Aufladen der einen oder mehreren Batterien, einer Vorliebe des Bedieners und/oder einer Nähe zu einer Ladestation.
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Der/die Umgebungssensor(en) 110 kann/können der Steuervorrichtung 104 eine weitere Eingabe/weitere Eingaben bereitstellen und kann/können eine beliebige oder eine Kombination beinhalten, aus: Topographie des Arbeitsplatzes (z. B. Neigung), Größe des Arbeitsplatzes, Standort einer Ladestation für die Batterie 102, Umgebungstemperatur, Vorhandensein und Menge des Umgebungslichts oder dergleichen. Der/die Umgebungssensor(en) 110 oder der/die Kriteriensensor(en) 108 kann/können ebenso andere Faktoren wie den Betrieb einer Klimaanlage (oder Wärme) in der Kabine der Arbeitsmaschine, eine Position (offen, teilweise offen oder geschlossen) eines Fensters in der Kabine oder einen Betrieb einer oder mehrerer Lampen an der Arbeitsmaschine beinhalten.
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Das elektrische System 118 kann dazu konfiguriert sein, mit den elektrischen Komponenten der Arbeitsmaschine 10, einschließlich der Batterie 102 und der Steuervorrichtung 104, zu kommunizieren und elektrische mit diesen gekoppelt zu sein. Die Steuervorrichtung 104 kann das elektrische System 118 steuern, um in einem von einer Mehrzahl von Betriebsmodi für das elektrische System 118 zu arbeiten. Beispielsweise können Maschinenmerkmale 112 wie Scheinwerfer, Kabinenbeleuchtung, Anzeigebeleuchtung und die Leitungsversorgung nicht unbedingt erforderlicher Hilfssysteme mit dem elektrischen System 118 gekoppelt und gesteuert werden, um gemäß einem anderen der Mehrzahl von Betriebsmodi unterschiedlich zu arbeiten. Das elektrische System 118 kann die verbleibende Ladung der Batterie 102 messen (z. B. erfassen), berechnen oder anderweitig bestimmen und kann diese Informationen mit der Steuervorrichtung 104 kommunizieren, wie in Echtzeit. Das elektrische System 118 kann zusätzlich Leitung für den Betrieb verschiedener Komponenten der Arbeitsmaschine 10, wie Anzeigen, Hilfssysteme oder dergleichen, bereitzustellen.
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Die Steuervorrichtung 104 kann ebenso Daten von anderen Steuervorrichtungen, Systemen oder Komponenten der Arbeitsmaschine 10 empfangen. In Beispielen kann die Steuervorrichtung 104 den Betriebszustand (z. B. den Betriebsmodus) der Arbeitsmaschine 10 steuern. In einigen Beispielen kann die Steuervorrichtung 104 autonom und ohne Eingreifen des Bedieners die Arbeitsmaschine 10 in einem der Mehrzahl von Betriebsmodi auswählen und betreiben, einschließlich eines oder mehrerer Betriebsmodi, die das/die Maschinenmerkmal(e) 112 begrenzen und dadurch den Ladezustand der Batterie 102 über einen längeren Zeitraum erhalten.
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2 veranschaulicht spezifische Beispiele für Maschinenmerkmale 112, die angepasst werden können, um den Leitungsverbrauch der Batterie 102 zu reduzieren. Diese Maschinenmerkmale 112 beinhalten den Maschinenantrieb 106 (Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung können gemäß einem oder mehreren der Mehrzahl von Betriebsmodi reduziert werden), das Vibrationssystem 114 (Amplitude oder Frequenz der Walze können gemäß einem oder mehreren der Mehrzahl von Betriebsmodi reduziert oder ausgeschaltet werden) und/oder das elektrische System 118 (Scheinwerfer, Kabinenbeleuchtung, Anzeigebeleuchtung usw. können gemäß einem oder mehreren der Mehrzahl von Betriebsmodi reduziert oder ausgeschaltet werden).
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3 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Technik 200 zum Steuern des Leitungsverbrauchs der Batterie der Arbeitsmaschine. Die Technik beinhaltet Eingaben wie ein oder mehrere Kriterien 202, die sich auf die Betriebseigenschaften der Arbeitsmaschine und eine verbleibende Batterieladung 204 beziehen. Beispiele für das eine oder die mehreren Kriterien 202 wurden bereits in Bezug auf 2 erörtert. Optional können die Eingaben gemäß einigen Beispielen die Vorliebe 206 des Bedieners beinhalten.
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Auf Grundlage des einen oder der mehreren Kriterien 202 (das eine oder die mehreren Kriterien 202 können ebenso Umgebungsfaktoren, wie die mit einem oder mehreren Umgebungssensoren erfassten, beinhalten), der verbleibenden Batterieladung 204 und optional der Vorliebe 206 des Bedieners kann die Technik 200, wie sie von der Steuervorrichtung implementiert wird, bestimmen, ob ein Vollleistungsmodus 208 implementiert werden sollte. Wenn ein solcher Vollleistungsmodus bei 210 implementiert ist, sind die Maschinenmerkmale (z. B. Heizung oder Klimaanlage in einer Kabine eines Bedieners, Maschinengeschwindigkeit, Maschinenbeschleunigung, Maschinenbeleuchtung, Walzenvibration, Abziehbohlenheizung oder andere Hilfssysteme) nicht begrenzt und voll betriebsfähig.
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In einigen Beispielen kann die von der Steuervorrichtung implementierte Technik jedoch bestimmen, dass ein Modus 212 mit reduziertem Leitungsverbrauch implementiert werden sollte, um Energie zu sparen und die Betriebsdauer der Arbeitsmaschine zu verlängern. Die Bestimmung kann auf Grundlage des einen oder der mehreren Kriterien 202, der verbleibenden Batterieladung 204 und optional der Vorliebe 206 des Bedieners erfolgen. Gemäß diesem Modus 212 mit reduziertem Leitungsverbrauch können eine oder mehrere Funktionen der Maschine, die Leitung verbrauchen, angepasst werden 214. Die Anpassung 214 des einen oder der mehreren Merkmale der Arbeitsmaschine kann auf wenigstens einem des einen oder der mehreren erfassten Merkmale der Arbeitsmaschine, dem Leitungsverbrauch eines solchen Merkmals, einem erfassten Umgebungsfaktor für den Arbeitsbereich, Betriebskriterien in Bezug auf die Arbeitsmaschine oder anderen Faktoren, wie zuvor und nachfolgend erörtert, basiert werden. Eine solche Anpassung kann, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eines oder mehrere beinhalten von: Reduzieren oder Deaktivieren der Heizung oder der Klimaanlage in der Kabine des Bedieners der Arbeitsmaschine (z. B. wenn erfasst wird, dass das Fenster der Kabine offen ist oder die Umgebungstemperatur in einem gewünschten Bereich liegt), Reduzieren der Beschleunigung der Arbeitsmaschine; Reduzieren einer Höchstgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine, Reduzieren oder Deaktivieren der Beleuchtung der Arbeitsmaschine (einschließlich Scheinwerfer, Kabinenbeleuchtung und/oder Anzeigenbeleuchtung), Reduzieren oder Deaktivieren einer von der Arbeitsmaschine erzeugten Vibration, Reduzieren oder Deaktivieren der von einer oder mehreren Komponenten der Arbeitsmaschine erzeugten Wärme (z. B. Abziehbohlenwärme), und/oder Begrenzen oder Abschalten des Betriebs eines oder mehrerer Hilfssysteme der Arbeitsmaschine.
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Die Bestimmung kann gemäß einigen Beispielen automatisch ohne Bedienereingabe erfolgen. Gemäß anderen Beispielen kann jedoch die Eingabe des Bedieners 216 verlangt werden und/oder der Bediener kann über die Bestimmung des Betriebsmodus und andere Informationen bezüglich dieses Betriebsmodus (z. B. die in diesem Betriebsmodus verfügbare Laufzeit) informiert werden.
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4 zeigt drei beispielhafte Betriebsmodi der Arbeitsmaschine. Diese Modi sind eine Mehrzahl von Betriebsmodi 300 für die Arbeitsmaschine. Die Anzahl der gezeigten Betriebsmodi ist rein beispielhaft, und mehr oder weniger Betriebsmodi als die drei veranschaulichten können gemäß anderen Ausführungsformen in Betracht gezogen werden. Die Mehrzahl von Betriebsmodi 300 beinhaltet einen Vollleistungsmodus 302, in dem alle Betriebsmerkmale der Arbeitsmaschine funktionsfähig sind und der Leitungsverbrauch der Batterie keine Rolle spielt. Die Mehrzahl von Betriebsmodi 300 beinhalten ferner einen Batteriesparmodus 304, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, bevor ein Ladung erforderlich ist. Gemäß diesem Batteriesparmodus 304 werden eine oder mehrere Betriebsmerkmale begrenzt oder deaktiviert. 4 zeigt verschiedene Beispiele für solche Merkmale.
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4 zeigt einen ausfallsicheren Betriebsmodus 306. Gemäß dem ausfallsicheren Betriebsmodus 306 kann die Batterieleistung nur für die Bewegungsenergie genutzt werden, um die Arbeitsmaschine zu einer Ladestation zurückzubringen, da die Batterieladung im Wesentlichen erschöpft sein kann, damit dieser ausfallsichere Betriebsmodus 306 implementiert wird. Gemäß einigen Beispielen kann der ausfallsichere Betriebsmodus 306 einen Teil der Batterieleistung zurückhalten, um wesentliche Aufgaben durchzuführen, die für die Aufrechterhaltung des Betriebszustands der Maschine erforderlich sind, bevor sie zum Aufladen an der Ladestation abgeschaltet wird. Bei einem Fertiger, der in dem ausfallsicheren Betriebsmodus 306 betrieben wird, würde beispielsweise ein Trichter davon vor der vollständigen Entladung der Batterie und der Abschaltung der Maschine von jeglichem darin verbliebenen Heißasphalt befreit werden. Wird der Asphalt nicht vor der Abschaltung gereinigt, würde dies ermöglichen, dass sich der Asphalt verfestigt, sodass der Fertiger überholt werden muss.
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5 zeigt eine schematische Darstellung von beispielhaften Faktoren, die von der Steuervorrichtung, die bei der Bestimmung, welche der Betriebsmerkmale der Arbeitsmaschine angepasst werden sollten, genutzt wird, umgesetzt werden können. 5 ist rein beispielhaft. Die Menge der Anpassung oder die Auswahl, welche der Betriebsmerkmale angepasst werden sollten, kann den dem Merkmal 402 zugeordneten Leitungsverbrauch gegen die Bedeutung des Merkmals für die Leistung der Arbeitsmaschine 404 abwägen. Die Bedeutung des Merkmals kann verschiedene Punkte gewichten oder berücksichtigen und zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedlich sein. Die Bedeutung des Merkmals kann Punkte abwiegen und berücksichtigen, die einen Sicherheitsvorteil, der dem Merkmal zugeordnet ist, die Bedeutung des Merkmals für die Fertigstellung der Arbeit, zeitliche oder sonstige Projektbeschränkungen und ob das Merkmal diese beeinflusst, den Bedienerkomfort, die Auswirkungen des Merkmals auf die zukünftige Betriebsfähigkeit der Arbeitsmaschine usw. beinhalten. Ein Beispiel für den Sicherheitsvorteil ist die Tatsache, dass der Betrieb von Scheinwerfern bei Tageslicht einen reduzierten Sicherheitsvorteil aufweist im Vergleich mit dem Betrieb von Scheinwerfern in der Dämmerung oder bei Dunkelheit. Die Kriterien für die Fertigstellung einer Arbeit könnten durch die Menge des zu bewegenden oder zu transportierenden Materials, das Vorhandensein einer Mittagspause oder einer anderen Unterbrechung zum Aufladen, eine Größe des Arbeitsbereichs, eine Topografie des Arbeitsbereichs und andere Überlegungen des Projektmanagements beeinflusst werden oder sich auf diese beziehen. Zeitliche Beschränkungen können ebenso die voraussichtlichen Betriebszeiten beinhalten. Der Bedienerkomfort könnte die Bedeutung einer Klimaanlage an einem heißen Tag (z. B. über 80 Grad Fahrenheit) als ein erhöhtes Gewicht betrachten im Gegensatz zu dem Bedürfnis einer Klimaanlage, wenn die Umgebungstemperatur zwischen 75 Grad Fahrenheit und 60 Grad Fahrenheit liegt. Der Bedienerkomfort könnte bei der Gewichtung ebenso berücksichtigen, ob die Arbeitsmaschine offene Fenster in der Bedienerkabine hat (oder ob keine Fenster vorhanden sind) (z. B. würde sich das Bedürfnis für eine Klimaanlage reduzieren, wenn die Fenster geöffnet sind). Die Auswirkung auf die künftige Betriebsfähigkeit würde Situationen wie die Räumung des Asphalts aus dem Trichter eines Fertigers vor dem Abschalten der Maschine als extrem wichtig betrachten, sodass die Notwendigkeit, Leitungsverbrauch zu sparen, überschrieben wird.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die derzeitige Elektrifizierung von schweren Maschinen (hierin als „Arbeitsmaschinen“ bezeichnet) für Bau, Transport, Pflasterung, Bergbau usw. treibt den Bedarf an der Entwicklung energieeffizienter Arbeitsmaschinen voran. Die Effizienz ist wichtig, da der Platz für die Unterbringung der Batterien in solchen Maschinen begrenzt ist. Die Energieverwaltung von batteriebetriebenen Arbeitsmaschinen ist von entscheidender Bedeutung, damit solche Arbeitsmaschinen die gewünschten Aufgaben innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfüllen können, wobei die Speicherkapazität der Batterie, die Batteriegröße und andere Faktoren eine Rolle spielen. Oft wird ein Betrieb einer solchen Arbeitsmaschine konventionell mit Höchstleistung abgeschlossen, obwohl die Höchstleistung für den Abschluss der Aufgabe nicht erforderlich ist. Die Steuerung eines oder mehrerer Merkmale der Maschine kann angepasst werden, um Energie zu sparen, wenn die Leistung der Maschine nicht benötigt wird und/oder der Ladezustand der Batterie niedrig ist. So kann als ein Beispiel die Arbeitsbeleuchtung der Arbeitsmaschine bei Tageslicht deaktiviert werden und/oder kann die Klimaanlage in der Bedienerkabine bei geöffneten Fenstern deaktiviert werden.
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Die vorliegende Anmeldung betrachtet die Verwendung der verschiedenen Einrichtungen, Systeme und Verfahren, um den Leitungsverbrauch der Batterien zu reduzieren und die Lebensdauer der Batterien zwischen den Ladevorgängen zu erhöhen, ohne dabei Abstriche bei der Erreichung der Projektziele zu machen. So können beispielsweise die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Maschine reduziert werden, die Vibrationen an den Walzen in ihrer Frequenz und/oder Amplitude begrenzt oder ganz deaktiviert werden. Damit wird versucht, den Leitungsverbrauch zu reduzieren, bevor die Maschine aufgrund einer vollständig entladenen Batterie vollständig deaktiviert wird. Die vorliegende Anwendung betrachtet daher eine Mehrzahl von Betriebsmodi, einschließlich solcher, bei denen ein oder mehrere Merkmale der Arbeitsmaschine angepasst (z. B. reduziert oder deaktiviert) werden, um den Leitungsverbrauch der Batterie zu reduzieren. Diese Mehrzahl von Betriebsmodi beinhaltet einen ausfallsicheren Modus, der es der Arbeitsmaschine ermöglicht, nur grundlegende Funktionen durchzuführen, wie das Bereitstellen der Mobilität zurück zu einer Ladestation und/oder das Durchführen wesentlicher Aufgaben.
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Die vorstehende detaillierte Beschreibung dient der Veranschaulichung und ist nicht einschränkend. Der Umfang der Offenbarung sollte daher unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollen Umfang der Äquivalente, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3234506 [0004]
- US 9322796 [0004]
