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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft ein Hybridenergiesystem und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Hybridenergiesystems.
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Hintergrund
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Hybridenergiesysteme
weisen üblicherweise eine Kraftmaschine auf, die ihren
Hauptantrieb, z. B. eine Kurbelwelle, von einer oder mehreren Lasten,
z. B. Traktions- und/oder Nicht-Traktionslasten, mechanisch entkoppelt
hat. Üblicherweise weisen Hybridenergiesysteme auch eine
Energiespeichervorrichtung auf, die zum Speichern von Energie ausgebildet ist,
welche entweder von der Kraftmaschine während eines Überlastungsbetriebsmodus
der Kraftmaschine oder von den Lasten während eines Energieregenerationsbetriebsmodus
empfangen wird. Die Kraftmaschine und die Speichervorrichtung sind
elektrisch mit den Lasten über einen Motorgenerator gekoppelt,
um zu ermöglichen, dass die Kraftmaschine auch als Energiequelle
anstelle eines konventionellen Antriebsmechanismus betrieben wird,
und um es der Speichervorrichtung zu ermöglichen, die regenerierte
Energie zurückzugewinnen. Die Menge und die Häufigkeit
von betriebsangeforderter und regenerierter Energie bezüglich
der Lasten sind üblicherweise unabhängig von der
Menge an in der Speichervorrichtung gespeicherter Energie. Oft geht
regenerierte Energie in Form von Wärme verloren, weil die
Speichervorrichtung nur einen Teil der regenerierten Energie annehmen
kann. Zusätzlich wird die Kraftmaschinenabgabe oft erhöht,
um Energieanforderungen der Lasten genüge zu tun, weil
die Speichervorrichtung nur einen Teil der angeforderten Energie
abgeben kann. Außerdem kann die vom Bediener angeforderte
Energie periodisch die Maximalenergieabgabe der Kraftmaschine und
der Speichervorrichtung übersteigen.
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US-Patent Nr. 5,832,396 („das
'396-Patent”), erteilt für Moroto et al., offenbart
ein Hybridfahrzeug mit einem Hybridenergiesystem, das eine Batterie aufweist,
sowie ein Verfahren zum Laden der Batterie. Das Verfahren des
'396 -Patents weist ein Eingeben
eines Zielortes und ein Ermitteln einer Route, die das Fahrzeug
nehmen kann, auf. Das Verfahren weist auch den Schritt auf, die
aktuelle Restladung der Batterie zu ermitteln, und erzeugt eine
Aufstellung für einen Zielwert der Restladung der Batterie basierend
auf der Fahrroute, der aktuellen Position des Fahrzeugs und den
Straßenzuständen. Die Aufstellung basiert auf
der notwendigen Fahrausgabe, die ausgehend von der Routeninformation,
wie z. B. der Höhe oder des Straßentyps, abgeschätzt
wird. Wenn das Fahrzeug auf der ermittelten Route gefahren wird,
steuert eine Steuerung durch Anpassen der Abgabe eines Motors und/oder
einer Kraftmaschine die aktuelle Restladung der Batterie, um der
geplanten Restladung der Batterie an einer gegebenen Position auf
der ermittelten Route zu entsprechen. Wenn die ermittelte Route
einen anfänglichen Anstieg und ein folgendes Gefälle
aufweist, kann die Kraftmaschine zum Erhöhen der Restladung
der Batterie auf ungefähr 100% betrieben werden, bevor bergauf
gefahren wird, und, wenn bergab gefahren wird, kann die Restladung
der Batterie nicht sofort ergänzt werden, weil die Batterie
später geladen wird.
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Weil
das Verfahren des
'396 -Patents
die Restladung der Batterie basierend auf den Straßenzuständen
anpasst, weist die Steuerung einen Speicher zum Speichern von Kartendaten
für die Fahrroute auf. Obwohl Kartendaten ohne weiteres
für Straßenanwendungen, z. B. bestehende Autobahnen, verfügbar
sein können, können sie nicht ohne weiteres für
Geländeanwendungen, z. B. zeitlich begrenzte Baustellen,
verfügbar sein. Zusätzlich kann das Verfahren
des
'396 -Patents die
Batterie basierend auf sich ändernden Traktionslasten, Energieanforderungen
und Regeneration laden und entladen, jedoch kann es nicht sich ändernde
Nicht-Traktionslasten berücksichtigen.
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Das
offenbarte System ist darauf ausgerichtet, ein oder mehrere der
zuvor aufgeführten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
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In
einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum
Steuern eines Hybridenergiesystems gerichtet. Das Verfahren beinhaltet
das Ermitteln einer ersten Betriebssequenz, welche einen wiederholten
Betrieb von mindestens einer Nicht-Traktionslast angibt. Die erste
Betriebssequenz weist mehrere Zeitinkremente auf. Das Verfahren
beinhaltet auch das Ermitteln eines ersten und eines zweiten Parameters
des Hybridenergiesystems, welche jeweils eine angeforderte Energie
der mindestens einen Nicht-Traktionslast und eine Ausgangsenergie
der mindestens einen Nicht-Traktionslast angeben. Das Verfahren
beinhaltet das Vergleichen des ermittelten ersten und des ermittelten
zweiten Parameters bei den mehreren Zeitinkrementen der ersten Betriebssequenz.
Das Verfahren beinhaltet auch das Ermitteln eines dritten Parameters
des Hybridenergiesystems, welcher eine von der zumindest einen Nicht-Traktionslast
erzeugte Energie angibt. Das Verfahren beinhaltet auch das Überwachen
des dritten Parameters bei den mehreren Zeitinkrementen der ersten
Betriebssequenz. Das Verfahren beinhaltet auch das Ermitteln mindestens
eines Energiefehlbetrags oder eines Energieüberschusses,
welche der Nicht-Traktionslast des Hybridenergiesystems zugeordnet
sind. Der Energiefehlbetrag ist eine Funktion des ermittelten ersten
und des ermittelten zweiten Parameters und der Energieüberschuss
ist eine Funktion des ermittelten dritten Parameters. Das Verfahren
beinhaltet ferner das selektive Anpassen einer in der Speichervorrichtung
während mindestens eines Abschnitts einer zweiten Betriebssequenz
gespeicherter Energie als eine Funktion des ermittelten Energiefehlbetrags
oder des ermittelten Energieüberschusses. Die zweite Betriebssequenz
weist mehrere Zeitinkremente auf.
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In
einem anderen Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Maschine
gerichtet, die ein Hybridenergiesystem mit einer Energiequelle,
einer Energiespeichervorrichtung, mindestens einer Nicht-Traktionslast
und einer Steuerung aufweist. Die Steuerung ist zum Überwachen
eines oder mehrerer Parameter der Maschine während einer
ersten Betätigungssequenz der Nicht-Traktionslast ausgebildet. Die
Steuerung ist auch zum Ermitteln einer ersten Energie ausgebildet,
die eine Energiemenge angibt, welche von einem Bediener zum Zuführen
an die mindestens eine Nicht-Traktionslast während der ersten
Betätigungssequenz angefordert wird. Die Steuerung ist
auch zum Ermitteln einer zweiten Energie ausgebildet, die eine Energiemenge
angibt, welche von der mindestens einen Nicht-Traktionslast während
der ersten Betätigungssequenz abgegeben wurde. Die Steuerung
ist auch zum Ermitteln einer dritten Energie ausgebildet, die eine
Energiemenge angibt, die von der mindestens einen Nicht-Traktionslast
während der ersten Betätigungssequenz regeneriert
wird. Die Steuerung ist ferner zum automatischen Steuern der Energie
ausgebildet, welche innerhalb der Speichervorrichtung während
einer zweiten Betätigungssequenz als eine Funktion der
ermittelten ersten, zweiten und dritten Energie gespeichert wird.
Die zweite Betätigungssequenz entspricht im Wesentlichen
der ersten Betätigungssequenz.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Diagrammdarstellung eines beispielhaften Hybridenergiesystems
einer Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung;
und
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens,
welches dazu angepasst ist, von der Steuerung der 1 durchgeführt zu
werden.
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Detaillierte Beschreibung
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1 stellt
ein beispielhaftes Hybridenergiesystem 10 dar. Speziell
kann das System 10 eine Kraftmaschine 12 und eine Speichervorrichtung 14 aufweisen
und sie kann dazu ausgebildet sein, eine Traktionslast 16 und
Nicht-Traktionslasten 18 über einen Hub 20 wahlweise
mit Energie zu versorgen. Hub 20 kann wahlweise Energie
von der Kraftmaschine 12, der Speichervorrichtung 14,
der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 empfangen
und empfangene Energie der Kraftmaschine 12, der Speichervorrichtung 14,
der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 zuzuführen. Das
System 10 kann auch eine Steuerung 22 aufweisen
zum operativen Steuern des Betriebs der Kraftmaschine 12 und
der Speichervorrichtung 14 und/oder zum Zuführen
von Energie über den Hub 20 zu einem oder mehreren
Bauteilen des Systems 10. Das System 10 kann mit
der Maschine 11 wirkverbunden sein, um die Maschine 11 relativ
zu einer Oberfläche anzutreiben und/oder um das Gerät 13, welches
mit der Maschine 11 wirkverbunden ist, zu betätigen.
Die Maschine 11 kann eine stationäre oder eine
mobile Maschine sein, die eine Art von Tätigkeit in der
Industrie, wie z. B. dem Bergbau, dem Bau, der Landwirtschaft oder
einer anderen allgemein bekannten Industrie, ausführt.
Zum Beispiel kann die Maschine 11 eine Maschine für
Erdbewegungen sein, wie z. B. ein Tieflöffelbagger, ein
Löffelbagger, ein Lader, ein Bulldozer, ein Motorgrader
oder eine andere Maschine für Erdbewegungen. Das Gerät 13 kann
ein Blatt, ein Löffel, eine Schaufel, einen Reißpflug
und/oder ein Gelenk aufweisen, die zur Durchführung einer
Aufgabe ausgebildet sind. Es ist vorgesehen, dass das System 10 und/oder
die Maschine 11 eine oder mehrere zusätzliche
und/oder unterschiedliche Bauteile, wie z. B. eine Getriebevorrichtung,
z. B. eine mechanische oder elektrische Getriebevorrichtung, eine Übersetzung,
elektrische und/oder hydraulische Leitungen und/oder andere bekannte
Bauteile aufweisen können. Zusätzlich wird darauf
hingewiesen, dass Leistung die Rate ist, mit der Energie dazu verwendet
wird, Arbeit zu leisten, d. h. Leistung = Energie/Zeit, und dass
sich die Leistung sowohl als Funktion der verwendeten Energiemenge als
auch der Rate, mit der die Energie verwendet wird, ändert.
Somit wird, wenn Leistung angefordert und/oder zwischen Bauteilen
des Systems 10 übertragen wird, Energie pro Zeit übertragen.
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Die
Kraftmaschine 12 kann jede konventionelle Energiequelle
aufweisen, die dazu ausgebildet ist, Energie von einer Form in eine
andere Form umzuwandeln, wie z. B. ein Benzin- oder Dieselverbrennungsmotor,
eine Kraftstoffzelle, eine Erdgaskraftmaschine, eine Turbine und/oder
jede andere Energiewandlungsvorrichtung. Die Kraftmaschine 12 kann
auch einen Hauptantrieb, z. B. eine Kurbelwelle (nicht gezeigt),
aufweisen, die mechanisch von der Traktionslast 16 und
den Nicht-Traktionslasten 18 entkoppelt ist. Die Kraftmaschine 12 kann über
eine elektrische, mechanische und/oder hydraulische Verbindung mit
dem Hub 20 zum Durchführen eines Betriebs verbunden
sein und sie kann effektiv als Energiequelle betrieben werden. Die
Kraftmaschine 12 kann von der Steuerung 22 gesteuert
werden, um die von ihr ausgegebene Energiemenge wahlweise als Funktion
der Steuerung 22 zu ändern, wobei eine oder mehrere
Betriebsparameter der Kraftmaschine 12, z. B. eine in eine
Verbrennungskammer eingespritzte Kraftstoffmenge oder die zeitliche
Steuerung von Ansaug- und Abgasventilen, geändert werden.
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Die
Speichervorrichtung 14 kann jede Art Energiequelle aufweisen,
wie z. B. einen elektrischen Schaltkreis, und sie kann zum wahlweise
Empfangen, Speichern und Abgeben von Energie ausgebildet sein. Die
Speichervorrichtung 14 kann einen elektrischen Schaltkreis
aufweisen, der über den Hub 20 Energie von der
Kraftmaschine 12, der Traktionslast 16 und/oder
den Nicht-Traktionslasten 18 empfängt, Energie
speichert und/oder Energie an die Kraftmaschine 12, die
Traktionslast 16 und/oder die Nicht-Traktionslasten 18 liefert.
Es ist vorgesehen, dass die Speichervorrichtung 14 jede
Anzahl, Art und/oder Größe von Batterien, einen
oder mehrere Kondensatoren und/oder andere Bauteile, die zum Speichern
elektrischer Energie ausgebildet sind, aufweist. Es ist auch vorgesehen,
dass die Speichervorrichtung 14 alternativ als hydraulischer
Kreis mit einer oder mehreren Pumpen und/oder Akkumulatoren die zum
Empfangen und Speichern hydraulischer Energie ausgebildet sind,
ausgebildet ist.
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Die
Traktionslast 16 kann eine oder mehrere Antriebsbauteile
der Maschine 11 aufweisen, wie z. B. eine Traktionsvorrichtung 15,
eine Schiffsschraube und/oder jede Art einer bekannten Antriebslast. Speziell
kann die Traktionslast 16 dazu betrieben werden, in einem
Antriebsmodus eine von dem Hub 20 zugeführte Energie
zu verbrauchen, und die Traktionslast 16 kann dazu betrieben
werden, in einem dynamischen Bremsmodus dem Hub 20 zugeführte Energie
zu erzeugen. Zum Beispiel kann die Traktionslast 16 einen
Motorgenerator aufweisen, der dazu ausgebildet ist, in einem Antriebsmodus
von dem Hub 20 empfangene elektrische Energie in mechanische
Energie umzuwandeln, die einer oder mehreren Traktionsvorrichtungen 15 zugeführt
wird. Zusätzlich kann der Motorgenerator dazu ausgebildet
sein, in einem dynamischen Bremsmodus eine von einer oder mehreren
Traktionsvorrichtungen 15 empfangene mechanische Energie
in elektrische Energie umzuwandeln, die dem Hub 20 zugeführt
wird. Die Traktionslast 16 kann eine variable Last sein,
sie kann periodisch betrieben werden, sie kann einen vorgegebenen
Zyklus wiederholen, sie kann sich dynamisch während des
Betriebs des Systems 10 ändern und sie kann eine
oder mehrere Betriebsparameter der Kraftmaschine 12 und/oder
der Speichervorrichtung 14 so beeinflussen, dass sie sich
entsprechend ändern. Zum Beispiel kann sich die Traktionslast 16 ändern,
wenn die Traktionsvorrichtungen 15 mit unterschiedlichen
Materialien und/oder unterschiedlichen Gefällen einer Oberfläche
Wechselwirken, die Traktionslast 16 kann sich ändern,
wenn die Trägheit eines oder mehrerer angetriebener Bauteile
zunimmt oder abnimmt und/oder sie kann sich auf bekannte Art und Weise ändern.
Zum Beispiel kann Energie von dem System 10 und der Maschine 11 an
eine Umgebung abgegeben, d. h. übertragen, werden, um die
Maschine 11 relativ zu einer Oberfläche vorwärtszutreiben.
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Die
Nicht-Traktionslasten 18 können eine oder mehrere
Nicht-Antriebsbauteile der Maschine 11 aufweisen, wie z.
B. hydraulische Systeme, die zum Bewirken einer Bewegung eines oder
mehrerer hydraulischer Aktuatoren ausgebildet sind, um ein Gerät 13 zu
betätigen. Zum Beispiel können die Nicht-Traktionslasten 18 eine
oder mehrere Pumpen, z. B. stationäre oder variable Verdrängungspumpen, und/oder
jede andere Quelle von hydraulischer Energie aufweisen. Die Nicht-Traktionslasten 18 können variable
Lasten sein, sie können periodisch betrieben werden, sie
können variable Betriebsdauern und/oder -abläufe
haben, sie können einen vorgegebenen Zyklus wiederholen
und/oder sie können essenziell oder nicht essenziell sein,
um eine gewünschte und/oder geforderte Tätigkeit
des Systems 10 oder der Maschine 11 zu bewirken.
Zum Beispiel kann eine variable Verdrängungspumpe wahlweise Energie
von dem Hub 20 anfordern, um ein mit Druck beaufschlagtes
Fluid zu einem oder mehreren hydraulischen Aktuatoren in Reaktion
auf ein Befehlssignal, z. B. einer Bedienerbefehlseingabe, zu liefern. Das
druckbeaufschlagte Fluid kann mittels mehrerer Ventile gesteuert
und gerichtet werden, um ein Ausfahren und Zurückziehen
eines oder mehrerer hydraulischer Aktuatoren zu bewirken, um ein
Betätigen eines Gelenks und/oder des Geräts 13 zu
bewirken. Zum Beispiel kann Energie von dem System 10 und
der Maschine 11 an eine Umgebung abgegeben, d. h. übertragen,
werden, um eine Betätigung derselben zu bewirken, z. B.
ein Material mittels eines Löffels anzuheben und zu bewegen,
Oberflächenmaterial mittels eines Reißpflugs aufzubrechen,
Material in eine andere Maschine zu laden und/oder jede andere Tätigkeit,
die üblicherweise einer Industrie, wie z. B. Bergbau, Bau,
Landwirtschaft, zugeordnet ist.
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Der
Hub 20 kann dazu ausgebildet sein, wahlweise Energie von
der Kraftmaschine 12, der Speichervorrichtung 14,
der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 zu
empfangen, mechanische in elektrische Energie umzuwandeln und/oder
elektrische Energie der Kraftmaschine 12, der Speichervorrichtung 14,
der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 zuzuführen. Der
Hub 20 kann einen oder mehrere konventionelle Motorgeneratoren
aufweisen, die zum Empfangen von mechanischer Energie, zum Rotieren
eines Rotors derselben und zum Erzeugen eines elektrischen Stroms
innerhalb eines Stators derselben ausgebildet sind. Der Hub 20 kann
auch einen oder mehrere konventionelle Wandler aufweisen. Der Betrieb
eines Motorgenerators und eines Wandlers ist bekannt und wird nicht
weiter beschrieben. Der Hub 20 kann auch einen oder mehrere
konventionelle Schalter aufweisen, die zum wahlweise Ausrichten
oder Bewirken der Ausrichtung und des Bestimmungsortes der elektrischen
Energie ausgebildet sind. Der eine oder die mehreren Schalter können
mechanische oder virtuelle, z. B. Software-, Schalter, aufweisen
und sind allgemein bekannt und werden nicht weiter beschrieben.
Es ist vorgesehen, dass der Hub 20 zusätzlich einen
elektrischen Schaltkreis aufweisen kann, der verschiedene Bauteile
davon verbindet. Es ist auch vorgesehen, dass der Hub 20 einen
hydraulischen Kreis mit einer oder mehreren Pumpen und/oder Akkumulatoren
aufweist, die dazu ausgebildet sind, hydraulische Energie zu empfangen
und/oder zu verteilen, und/oder er kann ein mechanisches Getriebe aufweisen,
das zum Empfangen und/oder Verteilen mechanischer Energie ausgebildet
ist.
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Die
Steuerung 22 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren,
einen Speicher, eine Datenspeichervorrichtung, ein Kommunikationsnetzwerk und/oder
andere bekannte Bauteile aufweisen. Die Steuerung 22 kann
einen oder mehrere Parameter des Systems 10 überwachen
und sie kann den Betrieb der Kraftmaschine 12, der Speichervorrichtung 14 und/oder
des Hubs 20 beeinflussen. Speziell kann die Steuerung 22 dazu
ausgebildet sein, einen oder mehrere Schritte des Verfahrens 100 (wie
es im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben)
auszuführen. Die Steuerung 22 kann in einem allgemeinen Maschinenkontrollsystem
zum Steuern zusätzlicher verschiedener Funktionen der Maschine 11 integriert sein.
Die Steuerung 22 kann zum Empfangen von Eingabesignalen
von einem oder mehreren Sensoren 24, 26, 28, 30, 32, 34,
zum Durchführen eines oder mehrerer Algorithmen zum Ermitteln
angemessener Ausgabesignale ausgebildet sein und sie kann Ausgabesignale
liefern, die ein Steuern der Kraftmaschine 12, der Speichervorrichtung 14 und/oder
des Hubs 20 bewirken. Zum Beispiel kann die Steuerung 22 die
der Kraftmaschine 12 zugeführte Menge an Kraftstoff,
die zeitliche Steuerung von der Kraftmaschine 12 zugeordneten
Ansaug- und Abgasventilen, den gerichteten Fluss von Energie, die
der Speichervorrichtung 14, dem Wandler, dem Motorgenerator und/oder
dem Schalter des Hubs zugeordnet ist, zusätzliche allgemein
bekannte Funktionen und/oder Parameter, die der Kraftmaschine 12,
der Steuervorrichtung 14 und/oder dem Hub 20 zugeordnet
sind, und/oder eine oder mehrere Kombinationen davon steuern. Es
ist vorgesehen, dass die Steuerung 22 auch Signale über
eine oder mehrere aus dem Stand der Technik bekannte Kommunikationsleitungen
(ohne Referenznummer) empfangen oder aussenden kann. Es ist auch
vorgesehen, dass die Steuerung 22 dazu ausgebildet ist,
die in der Speichervorrichtung 14 gespeicherte Energie,
d. h. den Ladungszustand der Speichervorrichtung 14, mittels
eines geeigneten Verfahrens, z. B. mittels eines oder mehrerer Sensoren
(nicht gezeigt), die zum Erzeugen eines Signals ausgebildet sind,
welches eine Spannung und/oder einen Strom anzeigt, zu überwachen.
Es ist ferner vorgesehen, dass die Steuerung 22 ferner
dazu ausgebildet sein kann, jeden Parameter des Systems 10 mittels
eines geeigneten Sensors zu überwachen und den Betrieb
einer mehrerer Komponenten zu bewirken, welche der Traktionslast 16 und/oder
den Nicht-Traktionslasten 18, z. B. Traktionsmotoren und/oder
hydraulische Pumpen, zugeordnet sind.
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Die
Sensoren 24, 26, 28, 30, 32, 34 können jeweils
einen oder mehrere konventionelle Sensoren aufweisen, die zum Aufbauen
eines Signals als eine Funktion eines ermittelten Betriebsparameters
ausgebildet sind. Die Sensoren 24 können eine
oder mehrere Bedienereingaben erfassen, die eine angeforderte Traktionsenergieabgabe
anzeigen, welche dazu angepasst ist, ein Steuern der Kraftmaschine 12 und/oder
der Speichervorrichtung 14 sowie die auf die Traktionslast 16 gerichtete
Energieausgabe zum z. B. Vorwärtstreiben der Maschine 11 relativ
zu einer Oberfläche zu bewirken. Zum Beispiel können
die Sensoren 24 dazu konfiguriert sein, eine Verstellungsgröße
eines oder mehrerer Bedienerschnittstellenvorrichtungen, z. B. Pedale 17,
und/oder irgendwelcher anderer bekannter Bedienerschnittstellenvorrichtungen
zu erfassen und ein dies anzeigendes Signal zu erzeugen. Die Sensoren 26 können
eine oder mehrere Bedienereingaben erfassen, die eine angeforderte
Nicht-Traktionsenergieabgabe angeben, welche dazu angepasst ist,
ein Steuern der Kraftmaschine 12 und/oder der Speichervorrichtung 14 zu
bewirken sowie die auf die Nicht-Traktionslasten 18 gerichteten
Energieabgabe zum z. B. Betätigen des Geräts 13 zum
Ausführen einer Aufgabe anzupassen. Zum Beispiel können, ähnlich
den Sensoren 24, die Sensoren 26 dazu ausgebildet
sein, eine Verstellungsgröße einer oder mehrerer
Bedienerschnittstellenvorrichtungen, z. B. Joysticks 19,
zu erfassen und ein dies anzeigendes Signal zu erzeugen. Die Sensoren 28 können
eine oder mehrere Bedienparameter der Traktionslast 16 erfassen,
die die Menge der Energieabgabe von der Traktionslast 16, z.
B. Abgabe an die Umgebung, anzeigen. Zum Beispiel können
die Sensoren 28 dazu ausgebildet sein, den Betrag eines
Drehmoments und/oder einer Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle
eines Getriebes zu erfassen und ein dies anzeigendes Signal zu erzeugen.
Die Sensoren 30 können eine oder mehrere Bedienparameter
erfassen, die die Menge an Energieausgabe von den Nicht-Traktionslasten 18,
z. B. Ausgabe an die Umgebung, anzeigen. Zum Beispiel können
die Sensoren 30 dazu ausgebildet sein, eine Fluidströmungsrate
und/oder einen Druckausgang von einer Quelle von einem mit Druck
beaufschlagten Fluid, welches dazu angepasst ist, eine Bewegung eines
Geräts zur Durchführung einer Aufgabe, z. B. mittels
eines hydraulischen Systems, zu bewirken, zu erfassen. Die Sensoren 32 und 34 können
einen oder mehrere Bedienparameter erfassen, die die Menge an Energie
erfassen, die der Traktionslast 16 und den Nicht-Traktionslasten 18 jeweils
zugeführt wird. Zum Beispiel können die Sensoren 32, 34 dazu
ausgebildet sein, die Menge an Energie zu erfassen, die mittels
des Hubs 20 von der Kraftmaschine 12 und/oder der
Speichervorrichtung 14 zu der Traktionslast 16 und
den Nicht-Traktionslasten 18 jeweils geleitet wird.
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Die
Sensoren 24, 26, 28, 30, 32, 34 können mehrere
Sensoren aufweisen, die mehrere Signale mit Bezug zu einem gemeinsamen
Bedienparameter erstellen und dass die mehreren Signale in ein gemeinsames
Signal durch z. B. Mitteln oder Aufsummieren kombiniert werden können.
Die Sensoren 24, 26, 28, 30, 32, 34 können
jede allgemein bekannte Art eines Sensors sein, wie z. B. Infrarot-
oder Radarsensoren, Strömungsmeter, Transducer, Hallsensoren
und/oder andere allgemein bekannte Sensoren und sie können
jeweils an einer Position bezüglich der Kraftmaschine 12,
der Speichervorrichtung 14, der Traktionslast 16 und
den Nicht-Traktionslasten 18 angeordnet werden.
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2 stellt
ein beispielhaftes Steuerungsverfahren 100 dar. Das Verfahren 100 kann
durch die Steuerung 22 zur Steuerung des Hybridenergiesystems 10 ausgeführt
werden. Speziell kann das Verfahren 100 das Ermitteln einer
ersten Sequenz eines Bedienzyklus aufweisen, Schritt 102.
Das Verfahren 100 kann auch das Ermitteln der Energie aufweisen, welche
von einem Bediener angefordert wird, um sie zu der Traktionslast 16 und/oder
den Nicht-Traktionslasten 18 zu leiten, Schritt 104,
und es kann das Ermitteln der Energieabgabe von der Traktionslast 16 und/oder
den Nicht-Traktionslasten 18 aufweisen, Schritt 106.
Das Verfahren 100 kann auch das Vergleichen der angeforderten
Energie mit der abgegebenen Energie aufweisen, um irgendwelche Energiefehlbeträge
während der ersten Sequenz zu ermitteln, Schritt 108.
Das Verfahren 100 kann auch das Ermitteln der von der Traktionslast 16 und/oder
den Nicht-Traktionslasten 18 regenerierten Energie aufweisen,
Schritt 110. Das Verfahren 100 kann auch das Anpassen
der in der Speichervorrichtung 14 gespeicherten Energie
während einer zweiten Sequenz des Bedienzyklus aufweisen,
Schritt 112. Das Verfahren 100 kann wahlweise
die Schritte 102 bis 112 wiederholen. Es ist vorgesehen,
dass einer oder mehrere der Schritte des Verfahrens 100 in
beliebiger Reihenfolge und/oder im Wesentlichen gleichzeitig mit
einem oder mehreren anderen Schritten des Verfahrens 100 ausgeführt
werden können und sie werden hierin nur zum Zwecke der
Klarstellung in einer bestimmten Reihenfolge erläutert.
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Der
Schritt 102 kann das Ermitteln einer ersten Sequenz eines
Bedienzyklus aufweisen. Der Bedienzyklus kann ein im Wesentlichen
wiederholter Betrieb eines oder mehrerer Bauteile der Maschine 11 sein,
was einem im Wesentlichen wiederholten Betrieb des Systems 10 entsprechen
kann. Speziell kann ein Bediener einen gegebenen Zyklus des Betriebs,
z. B. eine Bewegung der Maschine 11 und/oder eine Betätigung
des Geräts 13, in mehreren Sequenzen wiederholen.
Der Schritt 102 kann das Ermitteln der ersten Sequenz in
Abhängigkeit von einem Bediener, der manuell Start und
Ende eines gegebenen Zyklus mittels einer Bedienerschnittstellenvorrichtung,
z. B. eines Druckknopfs (nicht gezeigt), eingibt und der Steuerung 22,
die ein Signal empfängt, das die manuell betätigte
Schnittstellenvorrichtung angibt. Zum Beispiel kann ein Bediener
die Maschine 11 derart steuern, dass diese die gleiche
Route im Wesentlichen durchläuft, um wiederholt eine bestimmte
Aufgabe, z. B. das Transportieren von Material von einer Seite auf
die andere, auszuführen. Zum Beispiel können bezüglich
einer zeitlichen Steuerung während einer ersten Sequenz
eine bedienerangeforderte Energie, die der Traktionslast 16 zugeführt
wird, und die Umgebungslasten, die auf die Traktionslast 16 wirken,
im Wesentlichen einer entsprechenden zeitlichen Steuerung während
einer zweiten Sequenz ähnlich sein. Ein Bediener kann auch
die Maschine 11 derart ansteuern, dass im Wesentlichen
die gleichen Betätigungen des Geräts 13 wiederholt
werden, um wiederholt eine bestimmte Aufgabe auszuführen,
z. B. Material von einem Haufen auf einen anderen zu befördern.
Zum Beispiel können bezüglich einer zeitlichen
Steuerung während einer ersten Sequenz eine bedienerangeforderte
Energie, die den Nicht-Traktionslasten 18 zugeführt
wird, und Umgebungslasten, welche auf die Nicht-Traktionslasten 18 wirken,
im Wesentlichen einer entsprechenden zeitlichen Steuerung während einer
zweiten Sequenz ähnlich sein. Das heißt, ein zeitinkrementiertes
Muster von bedienerangeforderter Energie und Umgebungslasten auf
die Traktionslast 16 und die Nicht-Traktionslasten 18 können
im Wesentlichen während entsprechender Sequenzen eines
gegebenen Zyklus wiederholt werden.
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Der
Schritt 104 kann das Ermitteln einer bedienerangeforderten
Energieabgabe für die Traktionslast 16 und/oder
die Nicht-Traktionslasten 18 aufweisen. Speziell kann der
Schritt 104 ein Erfassen einer oder mehrerer dem System 10 zugehöriger
Parameter und das Ermitteln der angeforderten Energie als eine Funktion
der erfassten Parameter aufweisen. Zum Beispiel kann der Schritt 104 ein,
jeweils mit den Sensoren 24 und 26, Erfassen einer
Verstellung einer oder mehrerer Bedienerschnittstellenvorrichtungen,
z. B. Pedalen oder Joysticks, aufweisen, welche dazu ausgebildet
sind, ein Steuern der Traktionslast 16 und/oder der Nicht-Traktionslasten 18 zu bewirken.
Es ist vorgesehen, dass die Größe der Verstellung
einer Bedienerschnittstellenvorrichtung der gewünschten
Steuerungsgröße entspricht, z. B. eine größere
Verstellung kann einer größeren angeforderten
Energiemenge entsprechen.
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Der
Schritt 106 kann das Ermitteln der Menge an Energieabgabe
von der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 beinhalten. Speziell
kann der Schritt 106 das Erfassen von einem oder mehreren
dem System 10 zugeordneten Parameter und das Ermitteln
der aktuellen Menge an abgegebener Energie als eine Funktion der
erfassten Parameter aufweisen. Zum Beispiel kann der Schritt 106 ein
Erfassen von einem Drehmoment und/oder einer Drehzahl einer Getriebeausgangswelle
mit dem Sensor 28 aufweisen und er kann das Erfassen des Drucks
und/oder der Strömungsrate eines druckbeaufschlagten Fluids,
welches in Richtung eines oder mehrerer Aktuatoren gerichtet ist,
mit dem Sensor 30 aufweisen. Der Schritt 106 kann
auch das Erfassen der aktuellen Energiezufuhr zu der Traktionslast 16 und/oder
den Nicht- Traktionslasten 18 und das Ermitteln der aktuellen
Energieabgabe von diesen als Funktion der Energiezufuhr und Effizienz
von einem oder mehreren Energiewandlungsbauteilen derselben aufweisen.
Zum Beispiel kann für die Traktionslast 16 der
Schritt 106 das Erfassen, mit dem Sensor 32, der
Energie, z. B. Strom oder Drehmoment, welche einem Getriebe zugeführt
wurde, das funktionell mit einer oder mehreren Traktionsvorrichtungen
verbunden und an diese angepasst ist, und das funktionell in Bezug
Bringen der erfassten Energie mit einer empirisch ermittelten Getriebeeffizienz
beinhalten. Für die Nicht-Traktionslasten 18 kann
der Schritt 106 das Erfassen, mit dem Sensor 34,
der Energie, z. B. Strom oder Drehmoment, welche einer oder mehreren
hydraulischen Pumpen eines hydraulischen Systems zugeführt
wird, wobei das hydraulische Systems dazu konfiguriert ist, eine
Strömung eines druckbeaufschlagten Fluids hin zu einem
oder mehreren Aktuatoren bereitzustellen, um eine Betätigung des
Geräts 13 zu bewirken, und ein funktionell in
Bezug Bringen der erfassten Energie mit einer empirisch ermittelten
Effizienz des hydraulischen Systems beinhalten.
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Der
Schritt 108 kann das Vergleichen der angeforderten Energie
mit der abgegebenen Energie aufweisen. Speziell kann der Schritt 108 das
Vergleichen der angeforderten Rate von abgegebener Energie, z. B.
Drehmoment oder Fluidströmung, mit der Rate der aktuellen
abgegebenen Energie bei mehreren Zeitinkrementen während
der ersten Sequenz aufweisen, um zu ermitteln, ob bei einem der
Zeitinkremente die angeforderte Energie weniger als die abgegebene
Energie ist. Wenn dies so ist, kann der Schritt 108 ein
Ermitteln eines dem System 10 zugeordneten Energiefehlbetrags
beinhalten. Ein Energiefehlbetrag kann angeben, dass ein Bediener
mehr Energie von der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 anfordert,
als das System 10 zur Verfügung stellen kann.
Es ist vorgesehen, dass der Schritt 108 das Vergleichen
der angeforderten und der abgegebenen Energie bei jedem Zeitinkrement
der ersten Sequenz aufweisen kann und das Ermitteln mehrerer Energiefehlbeträge
aufweisen kann. Es ist auch vorgesehen, dass der Schritt 108 das
Vergleichen der angeforderten und der abgegebenen Energie mittels
eines allgemein bekannten Verfahrens, wie z. B. durch Abbilden der
angeforderten und abgegebenen Energien gegenüber der Zeit,
wenn die erste Sequenz durchgeführt wird, oder durch elektronisches
Vergleichen der angeforderten und abgegebenen Energien bei einem
oder mehreren diskreten Zeitinkrementen während der ersten Sequenz,
beinhalten kann. Es wird verstanden, dass das System 10 verschiedene
Quellen von möglicher Energie aufweist, wie z. B. chemischer,
z. B. der Kraftmaschine 12 zugeordneter Kraftstoff, und/oder elektrischer,
z. B. der Speichervorrichtung 14 zugeordnete Spannung,
und ein Energiefehlbetrag kann angeben, dass das System 10 Energie
nicht von einer Form in die andere umwandeln kann, um den Bedieneranforderungen
gerecht zu werden. Zum Beispiel kann aufgrund struktureller Grenzen
die Kraftmaschine 12 nicht imstand sein, Energie von dem Kraftstoff
in mechanische und/oder elektrische Energie bei einer Rate umzuwandeln,
die ausreichend ist, dass das System 10 Energie für
die Traktionslast 16 und/oder die Nicht-Traktionslasten 18 abgeben
kann, um den Bedieneranforderungen gerecht zu werden.
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Zum
Beispiel kann der Bediener eine Bedienerschnittstellenvorrichtung,
z. B. Pedale 17, verstellen und Energie anfordern, die
der Traktionslast 16 zugeführt werden soll, um
eine gegebene Geschwindigkeit über Grund der Maschine 11 zu
bewirken. In Reaktion kann das System 10 anfangs ausreichend Energie
von der Kraftmaschine 12 und/oder der Speichervorrichtung 14 an
die Traktionslast 16 abgeben. Wenn jedoch die Traktionslast 16 wesentlich
zunimmt, z. B. die Maschine 11 bergauf fährt,
kann das System 10 nicht imstande sein, die angeforderte
Energie abzugeben, und die Geschwindigkeit über Grund der
Maschine kann langsamer werden. Als ein anderes Beispiel kann ein
Bediener eine Bedienerschnittstellenvorrichtung, z. B. Joysticks 19,
verstellen und Energie anfordern, die einer oder mehreren Nicht-Traktionslasten 18 zugeführt
werden soll, um eine Betätigung des Geräts 13 zu bewirken.
In Reaktion kann das System 10 anfangs ausreichend Energie
von der Kraftmaschine 12 und/oder der Speichervorrichtung 14 an
die Nicht-Traktionslasten 18 abgeben. Wenn jedoch die Nicht-Traktionslasten 18 wesentlich
zunehmen, z. B. das Gerät 13 von einem weichen
Material zu einem harten Material übergeht, kann das System 10 nicht
länger imstande sein, die angeforderte Energie abzugeben
und die Bewegung des Geräts 13 kann langsamer
werden oder es kann stehenbleiben. Zusätzlich kann das
Gerät 10 anfangs ausreichend Energie an die Traktionslast 16 und/oder
die Nicht-Traktionslasten 18 liefern, um die angeforderte
Abgabe zu erreichen, und es kann anschließend aufgrund
des verlängerten Durchführens eines hochlastigen
Betriebs nachlassen, ausreichend Energie zur Verfügung
zu stellen. Wenn zum Beispiel die Maschine 11 mit einer
hohen Geschwindigkeit einen Berg hinauffährt, kann die
Steuerung 22 die Kraftmaschine 12 und/oder die
Speichervorrichtung 14 auf eine Maximalenergieabgabe einstellen, um
die hohe Energienachfrage zu befriedigen. Wenn die in der Speichervorrichtung 14 gespeicherte
Energie erschöpft ist, kann die Maschine 11 langsamer werden,
weil die Kraftmaschine 12 nicht imstande ist, die hohe
Energienachfrage ohne zusätzliche Energieabgabe von der
Speichervorrichtung 14 zu erfüllen.
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Der
Schritt 110 kann ein Überwachen der von dem System 10 regenerierten
Energie aufweisen. Speziell kann der Schritt 110 das Ermitteln
der Menge an von der Traktionslast 16 und den Nicht-Traktionslasten 18 regenerierten
Energie bei den mehreren Zeitinkrementen während der ersten Sequenz
aufweisen, um zu ermitteln, ob regenerierte Energie an die Umgebung
abgegeben wird. Wenn ja, kann der Schritt 110 das Ermitteln
eines dem System 10 zugeordneten Energieüberschusses
beinhalten. Ein Energieüberschuss kann anzeigen, dass es
für das System 10 möglich ist, Energie
von der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 zu regenerieren,
dass es jedoch noch nicht möglich ist, die regenerierte
Energie in der Speichervorrichtung 14 zu speichern. Zum
Beispiel kann der Schritt 110 ein Erfassen eines oder mehrerer
Parameter des Systems 10 und/oder der Maschine 111 aufweisen, welche
auf verschwendete regenerative Energie hindeuten, wie zum Beispiel
Erfassen einer Verstellung, z. B. mit den Sensoren 24, 26 oder
zusätzlicher Sensoren, einer Bedienerschnittstellenvorrichtung,
die dazu ausgebildet ist, eine Bewegung der Maschine abzubremsen,
z. B. Pedale 17, und/oder die dazu ausgebildet ist, die
Bewegung des Geräts 13 abzubremsen, z. B. Joysticks 19.
Es ist vorgesehen, dass der Schritt 110 das Erfassen irgendeines
Parameters des Systems 10 und/oder der Maschine 11 beinhaltet,
welcher ein mechanisches und/oder hydraulisches Bremsen der Traktionslast 16 und/oder
der Nicht-Traktionslasten 18 anzeigt. Es ist auch vorgesehen,
dass regenerierte Energie der Speichervorrichtung 14 während
eines der Traktionslast 16 zugeordneten Bremsvorgangs oder
eines den Nicht-Traktionslasten 18 zugeordneten Auflaufvorgangs
zugeführt wird. Regenerierte Energie und die dieser Energie
zugeordneten Systeme sind allgemein bekannt und werden nicht weiter
erläutert.
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Der
Schritt 112 kann das Anpassen der in der Speichervorrichtung 14 gespeicherten
Energiemenge als auch das Anpassen des zeitlichen Steuerns des Ladens
und Entladens der Speichervorrichtung 14 während
einer zweiten Sequenz des Betriebszyklus beinhalten. Speziell kann
der Schritt 112 das Anpassen des Betriebs der Speichervorrichtung 14 als eine
Funktion der ermittelten Energiefehlbeträge und Energieüberschüsse
beinhalten. Wenn ein Energiefehlbetrag bei einem gegebenen Zeitinkrement
während der ersten Sequenz ermittelt wurde, kann der Schritt 112 ein
Erhöhen der Menge an in der Speichervorrichtung 14 gespeicherter
Energie vor dem entsprechenden Zeitinkrement während der
zweiten Sequenz beinhalten, um den Leistungsfehlbetrag zu reduzieren
und/oder auszuschließen, indem es der Speichervorrichtung 14 ermöglicht
wird, zusätzliche Energie abzugeben, als sie es sonst machen
würde. Wenn ein Energieüberschuss bei einem gegebenen Zeitinkrement
während der ersten Sequenz ermittelt wurde, kann der Schritt 112 ein
Verringern der Menge an in der Speichervorrichtung 14 gespeicherter
Energie vor dem entsprechenden Zeitinkrement während der
zweiten Sequenz beinhalten, um den Energieüberschuss dadurch
zu reduzieren und/oder auszuschließen, dass es der Speichervorrichtung 14 ermöglicht
wird, zusätzliche Energie aufzunehmen, als sie es sonst
machen würde. Es ist vorgesehen, dass die Speichervorrichtung 14 entsprechend
gesteuert werden kann, um bei jedem beliebigen Ladungszustand zu
sein, und sie kann entsprechend einer beliebigen zeitlichen Steuerung
während der zweiten Sequenz geladen und entladen werden.
Es ist auch vorgesehen, dass der Schritt 112 beinhalten
kann, dass die Steuerung 22 die zeitliche Steuerung und
die der Speichervorrichtung 14 zugeordnete Energie während
der zweiten Sequenz automatisch steuert. Es ist ferner vorgesehen,
dass der Schritt 112 ferner Energiefehlbeträge
und/oder Energieüberschüsse in dritten und folgenden
Sequenzen des Zyklus reduziert und/oder ausschließt.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Verfahren und die offenbarte Vorrichtung können
zum Steuern eines Hybridenergiesystems verwendet werden. Das offenbarte
Verfahren und die offenbarte Vorrichtung können Energie
vorteilhaft speichern und liefern. Der Betrieb des Verfahrens 10 ist
im Folgenden unter Bezugnahme auf ein spezielles Beispiel einer
wiederholten Betätigung von Nicht-Traktionslasten 18,
z. B. des Geräts 13, für beispielhafte
Zwecke erläutert. Es wird verstanden, dass der Betrieb
des Verfahrens 10 gleichermaßen zur wiederholten
Betätigung einer Traktionslast 16, z. B. der Traktionsvorrichtung 15, und/oder
einer Kombination von einer wiederholten Betätigung von
Nicht-Traktionslasten 18 und Traktionslasten 16 anwendbar
ist, und dass der Betrieb des Verfahrens 10 nicht auf das
im Folgenden erklärte spezielle Beispiel eingeschränkt
ist, sondern auf jede Art von Betätigung von den Nicht-Traktionslasten 18,
der Traktionslast 16 und/oder irgendeiner Kombination derselben
anwendbar ist.
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Das
System 10 kann der Maschine 11 funktionell zugeordnet
sein, und die Traktionslast 16 kann funktionell dazu ausgebildet
sein, das Fahrzeug relativ zu einer Arbeitsplatzoberfläche
anzutreiben. Die Traktionslast 16 kann einen oder mehrere
Traktionsmotoren aufweisen, die zum Empfangen von elektrischer Energie
von dem Hub 20 und zum Leiten mechanischer Energie, z.
B. Drehmoment und Drehgeschwindigkeit, zu den Traktionsvorrichtungen 15 ausgebildet
sind. Die Nicht-Traktionslasten 18 können eine
oder mehrere hydraulische Pumpen aufweisen, die zum Empfangen von
Energie von dem Hub 20 und zum Versorgen eines oder mehrerer
hydraulischer Aktuatoren über ein Hydrauliksystem mit einem
druckbeaufschlagten Fluid zum Bewirken einer Betätigung
des Geräts 13 ausgebildet sind. Der Hub 20 kann
wahlweise elektrische Energie von der Kraftmaschine 12 und/oder
der Speichervorrichtung 14 empfangen. Zum Beispiel kann
die Traktionslast 16 wahlweise elektrische Energie während
eines dynamischen Bremsmodus oder eines Auflaufbetriebs, z. B. einer
Bergabbewegung oder einer Abbremsung, erzeugen und sie kann elektrische
Energie für den Hub 20 regenerieren. Zum Beispiel
können die Nicht-Traktionslasten 18 wahlweise
elektrische Energie während eines Auflaufbetriebs, z. B.
eine äußere Last unterstützt ein Bewegen
des Geräts 13, erzeugen und sie können
elektrische Energie für den Hub 20 regenerieren.
Zum Beispiel kann elektrische Energie, die zu dem Hub 20 von
der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 geliefert
wird, ferner von dem Hub 20 zu der Speichervorrichtung 14 geleitet
werden, darin gespeichert werden und anschließend zu der
Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 geleitet
werden, um die Menge an Energie zu reduzieren, die von der Kraftmaschine 12 angefordert
wird.
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Zum
Beispiel kann ein Bediener eine Betätigung des Geräts 13 durch
eine oder mehrere Sequenzen eines sich wiederholenden Zyklus bewirken,
wobei der Zyklus eine Bewegung eines Arms und eines Löffels
zum Laden des Löffels mit Material von einem ersten Haufen,
eine Bewegung des Arms, um den beladenen Löffel neben einem
zweiten Haufen zu positionieren, eine Bewegung des Löffels
zum Ausleeren des Materials auf den zweiten Haufen und eine Bewegung
des Arms und leeren Löffels, um den Löffel neben
dem ersten Haufen zu positionieren, aufweist. Ein Bediener kann
zum Beispiel den Beginn einer ersten Sequenz des Zyklus kurz vor
dem Laden des Löffels angeben und er kann das Ende der
ersten Sequenz kurz nach dem Positionieren des leeren Löffels
neben dem ersten Haufen angeben, Schritt 102. Der Bediener
kann den Zyklus durchführen, und die Steuerung 22 kann
die Energie ermitteln, die von dem Bediener zum Bewirken jeder der
Betätigungen angefordert wurde, Schritt 102, und
sie kann die vom Gerät 13 abgegebene Energie ermitteln,
Schritt 106. Die Steuerung kann die angeforderte Energie
und die abgegebene Energie vergleichen, um zu ermitteln, ob ein
Energiefehlbetrag während der ersten Sequenz eintrat, Schritt 108.
Zum Beispiel kann die Steuerung 22 ermitteln, dass ein
Energiefehlbetrag während des Ladens des Löffels
mit dem Material von dem ersten Haufen vorlag. Die Steuerung 22 kann
auch ein Ermitteln der von dem Gerät regenerierten Energiemenge
aufweisen, um zu ermitteln, ob ein Energieüberschuss während
der ersten Sequenz vorlag, Schritt 110. Zum Beispiel kann
die Steuerung 22 ermitteln, dass ein Energieüberschuss
vorlag, wenn der leere Löffel neben den ersten Haufen bewegt
wird.
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Der
Bediener kann eine zweite Sequenz des Zyklus im Wesentlichen ähnlich
zu der ersten Sequenz durchführen. Alternativ kann der
Bediener die Steuerung 22 programmieren, um die gewünschten Betätigungen
des Geräts 13 während der zweiten und
nachfolgenden Sequenzen des Zyklus automatisch auszuführen.
Während der zweiten Sequenz kann die Steuerung 22 die
zeitliche Steuerung und die in der Speichervorrichtung 14 gespeicherte
Energie anpassen, Schritt 112. Während der zweiten
Sequenz kann die Steuerung 22 die Speichervorrichtung 14 einige
Zeit vor dem Bewegen des Löffels neben den ersten Haufen
entladen und sie kann die Speichervorrichtung 14 einige
Zeit vor dem Laden des Löffels aufladen. Zum Beispiel kann
die Steuerung 22 die Energie in der Speichervorrichtung 14 vor dem
Laden des Löffels erhöhen und anschließend diese
Energie dem Gerät 13 zuführen, während
der Löffel geladen wird, um den dieser Betätigung
zugeordneten Energiefehlbetrag zu reduzieren und/oder auszuschließen.
Zusätzlich kann die Steuerung 22 die in der Speichervorrichtung 14 gespeicherte
Energie aufbrauchen, bevor der Löffel neben den ersten Haufen
bewegt wird, und sie kann anschließend der Speichervorrichtung 14 regenerierte
Energie zuführen, während der Löffel
neben den ersten Haufen bewegt wird, um den dieser Betätigung
zugeordneten Energieüberschuss zu reduzieren und/oder auszuschließen.
Es ist vorgesehen, dass die Steuerung 22 ein Entladen der
Speichervorrichtung 14 durch Steuern des Systems 10 bewirken
kann, um Energie von der Speichervorrichtung 14 zu der
Nicht-Traktionslast 18 zu leiten und entsprechend die Abgabe
der Kraftmaschine 12 zu reduzieren, und/oder dass sie dies durch
Steuern der Speichervorrichtung 14 zum Verbleiben bei einem
niedrigen Energiespeicherniveau von z. B. einem Maximalenergieabgabebetrieb
bewirken kann. Es ist auch vorgesehen, dass die Steuerung 22 ein
Laden der Speichervorrichtung 14 durch Steuern des Systems 10 zum
Zuführen von Energie von der Kraftmaschine 12 zu
der Speichervorrichtung 14 und/oder durch Steuern der Speichervorrichtung 14 zum
Verbleiben bei einem hohen Energiespeicherniveau von z. B. einem
Regenerationsbetrieb bewirken kann.
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Eine
konventionelle Steuermethode für ein Hybridenergiesystem
kann versuchen, die Energie in einer Speichervorrichtung ungefähr
bei 50% zu halten, so dass die Speichervorrichtung sowohl einen Energieunterstützungsbetrieb
als auch einen Energieregenerierungsbetrieb durchführen
kann. Jedoch kann angesichts zukünftiger Änderungen
in der Traktionslast 16 und/oder den Nicht-Traktionslasten 18 ein
50%-Ladungszustand nicht ausreichend sein, eine angeforderte Ausgangsenergie
bereitzustellen, und eine 50%-ige Speicherkapazität kann
nicht ausreichend sein, regenerierte Eingangsenergie vollkommen
aufzunehmen. Obwohl ein 50%-iger Ladezustand etwas Ausgangsenergie
und etwas Eingangsenergie ermöglichen kann, kann er nicht
für beide Operationen ausreichen. Durch Erhöhen
der Energie in der Speichervorrichtung 14 kann das System 10 mehr
imstande sein, zusätzliche Energie während nachfolgender
Betätigungen abzugeben. Durch Reduzieren der Energie in
der Speichervorrichtung 14 kann das System imstande sein,
zusätzliche Energie während nachfolgender Betätigungen
zu regenerieren. Durch Anpassen der zeitlichen Steuerung und der
in der Speichervorrichtung 14 gespeicherten Energie als
eine Funktion von ermittelten Energiefehlbeträgen und Energieüberschüssen
kann das System 10 dazu ausgebildet sein, ausreichender
angeforderter Energie nachzukommen und regenerierte Energie aufzunehmen.
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Es
wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene
Modifikationen und Änderungen in dem offenbarten System
zur Steuerung eines Hybridenergiesystems vorgenommen werden können.
Andere Ausführungsformen ergeben sich dem Fachmann unter
Berücksichtigung der Beschreibung und der Benutzung des
offenbarten Verfahrens und der offenbarten Vorrichtung. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur beispielhaft angesehen
werden, wobei die wahre Reichweite durch die folgenden Ansprüche
und deren Äquivalente angezeigt wird.
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Zusammenfassung
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SYSTEM ZUM STEUERN EINES HYBRIDENERGIESYSTEMS
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Es
werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Hybridleistungssystems
mit einem Verfahren zum Steuern eines Hybridleistungssystems mit
einer Kraftmaschine und einer Speichervorrichtung, die funktionell
mit einer Maschine, die mindestens eine Nicht-Traktionslast aufweist,
verbunden sind, offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Ermitteln
einer ersten Betriebssequenz, die einen wiederholten Betrieb der
mindestens einen Nicht-Traktionslast angibt. Die erste Betriebssequenz weist
mehrere Zeitinkremente auf. Das Verfahren beinhaltet auch das Ermitteln
eines ersten und eines zweiten Parameters des Hybridleistungssystems,
die jeweils eine angeforderte Leistung der mindestens einen Nicht-Traktionslast
und eine Ausgangsleistung der mindestens einen Nicht-Traktionslast
angeben. Das Verfahren beinhaltet das Vergleichen des ermittelten
ersten und des ermittelten zweiten Parameters bei den mehreren Zeitinkrementen
der ersten Betriebssequenz. Das Verfahren beinhaltet auch das Ermitteln
eines dritten Parameters des Hybridleistungssystems, der eine von
der mindestens einen Nicht-Traktionslast regenerierte Leistung angibt.
Das Verfahren beinhaltet auch das Überwachen des dritten
Parameters bei den mehreren Zeitinkrementen der ersten Betriebssequenz.
Das Verfahren beinhaltet auch das Ermitteln mindestens eines Leistungsfehlbetrags
oder eines Leistungsüberschusses, die der Nicht-Traktionslast
des Hybridleistungssystems zugeordnet sind. Der Leistungsfehlbetrag
ist eine Funktion des ermittelten ersten und des ermittelten zweiten
Parameters und der Leistungsüberschuss ist eine Funktion
des ermittelten dritten Parameters. Das Verfahren beinhaltet ferner
das selektive Anpassen der in der Speichervorrichtung während
mindestens eines Abschnitts der zweiten Betriebssequenz gespeicherten
Leistung als eine Funktion eines ermittelten Leistungsfehlbetrags
oder des ermittelten Leistungsüberschusses. Die zweite
Betriebssequenz weist mehrere Zeitinkremente auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5832396 [0003, 0003, 0004, 0004]