DE112012002675T5 - System zur Steuerung der Leistung in einer Maschine mit elektrischen und/oder hydraulischen Vorrichtungen - Google Patents

System zur Steuerung der Leistung in einer Maschine mit elektrischen und/oder hydraulischen Vorrichtungen Download PDF

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Corey Gorman
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Abstract

Ein System zur Steuerung der Leistung in einer Maschine wird offenbart. Das System weist eine Steuervorrichtung auf, die konfiguriert ist, um einen Leistungspegel zu bestimmen, der durch eine elektrische Vorrichtung und/oder eine hydraulische Vorrichtung geliefert oder verbraucht werden soll, und zwar basierend auf Anfragesignalen, Betriebssignalen und einer Steuerstrategie zur Steuerung der elektrischen Leistung und/oder hydraulischen Leistung für die Maschine, und um Steuersignale zur Steuerung des Betriebs der zumindest einen Vorrichtung vorzusehen. Die Steuerstrategie weist eine Untersystemsteuerung und eine Überwachungssteuerung auf. Die Untersystemsteuerung weist zumindest eine Steuerung des elektrischen Untersystems und/oder eine Steuerung des hydraulischen Untersystems auf, um den Betrieb einer elektrischen Vorrichtung und/oder einer hydraulischen Vorrichtung zu steuern. Die Untersystemsteuerung ist konfiguriert, um Bereichssignale vorzusehen, die eine Anzeige für den zumindest einen Bereich der akzeptablen elektrischen Leistungspegel und einen Bereich der akzeptablen hydraulischen Leistungspegel bilden, und die Überwachungssteuerung ist konfiguriert, um die Steuersignale zu bestimmen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Leistung in einer Maschine mit elektrischen und/oder hydraulischen Vorrichtungen, und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zur Steuerung der elektrischen und/oder hydraulischen Vorrichtungen, die konfiguriert sind um Leistung zu liefern und zu verbrauchen.
  • Hintergrund
  • Einige herkömmliche Maschinen besitzen eine hydraulische Leistungsquelle für das Betreiben hydraulischer Betätigungsvorrichtungen. Beispielsweise kann eine derartige Maschine typischerweise einen Verbrennungsmotor für das Antreiben von einer oder mehreren hydraulischen Pumpen umfassen, die wiederum Leistung an eine oder mehrere hydraulische Betätigungsvorrichtungen liefern, um Arbeit zu verrichten. Ein Beispiel einer derartigen Maschine ist ein hydraulischer Bagger. Ein hydraulischer Bagger kann typischerweise eine oder mehrere hydraulische Pumpen umfassen, die hydraulische Leistung in der Form eines druckbeaufschlagten Strömungsmittelstroms zu einem oder mehreren hydraulischen Motoren und hydraulischen Zylindern für den Betrieb eines Auslegers, Vorderauslegers und Aushubwerkzeugs zu liefern. In einer derartigen Maschine können die hydraulischen Motoren verwendet werden, um einen Führerstand relativ zu einem Chassis bzw. Fahrgestell zu drehen, auf dem der Führerstand angebracht ist, und um Kettenlaufräder oder Laufketten für die Bewegung der Maschine anzutreiben. Die hydraulische Leistung, die durch die hydraulischen Betätigungsvorrichtungen vorgesehen wird, kann verwendet werden, um den Ausleger anzuheben und abzusenken und den Vorderausleger und das Aushubwerkzeug zu betätigen, um die Bagger- und Ladevorgänge auszuführen.
  • Um die Effizienz zu erhöhen und/oder um unerwünschte Emissionen resultierend aus dem Betrieb des Verbrennungsmotors zu reduzieren, wurden Anstrengungen unternommen, um einen Teil der Energie zurückzugewinnen, der typischerweise durch den Betrieb einer derartigen Maschine verloren geht. Beispielsweise kann Energie in der Form gespeicherter, elektrischer und hydraulischer Energie zurückgewonnen werden, um durch die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen verwendet zu werden. Daher kann es wünschenswert sein, einige der Arbeitsfunktionen in der Maschine mit sowohl gespeicherter hydraulischer Energie als auch gespeicherter elektrischer Energie durch die Verwendung von sowohl elektrischen als auch hydraulischen Vorrichtungen auszuführen. In einer derartigen Maschine kann es jedoch schwierig sein, die Lieferung der elektrischen und hydraulischen Leistung an die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen in einer Art und Weise zu steuern, die zu einer erwünschten Leistung und/oder Effizienz führt. Daher kann es wünschenswert sein, ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Leistung in einer Maschine mit sowohl elektrischen als auch hydraulischen Vorrichtungen in einer Art und Weise vorzusehen, die dazu führt, dass die Maschine die erwünschte Leistung und/oder Effizienz besitzt.
  • Eine hybride Baumaschine ist in dem U.S. Patent Nr. 7,669,413 B2 an Komiyama et al. (das „Patent '413”) offenbart. Insbesondere offenbart das Patent '413 einen Hybridbagger, der eine hydraulische Pumpe, einen Generatormotor, der parallel mit einer Abtriebswelle eines Motors verbunden ist, und einen Rotationsmotor umfasst, der durch eine Batterie angetrieben wird. Der Generatormotor unterstützt den Motor durch Ausführen einer Motorfunktion. Der Leistungsverbrauch von sowohl der hydraulischen Pumpe als auch dem Rotationsmotor wird detektiert, und die Arbeitsleistung der hydraulischen Pumpe und des Rotationsmotors wird gesteuert, so dass die Summe des detektierten Leistungsverbrauchs nicht eine maximal gelieferte Leistung übersteigt, die als die Summe der Leistung eingestellt wird, die an die hydraulische Pumpe und den Rotationsmotor geliefert werden kann.
  • Obwohl die Maschine, die in dem Patent '413 offenbart ist, sowohl elektrische als auch hydraulische Vorrichtungen umfasst, kann die in dem Patent '413 offenbarte Maschine weiterhin versagen, die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen in der Maschine in einer Art und Weise zu steuern, so dass eine erwünschte Maschinenleistung und -effizienz vorgesehen wird. Daher kann es wünschenswert sein, ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Leistung in einer Maschine mit sowohl elektrischen als auch hydraulischen Vorrichtungen vorzusehen, und zwar in einer Art und Weise die dazu führt, dass die Maschine die erwünschte Leistung und Effizienz besitzt.
  • Zusammenfassung
  • In einem Aspekt umfasst die vorliegende Offenbarung ein System zur Steuerung der Leistung in einer Maschine. Das System umfasst eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um Anfragesignale zu empfangen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb von zumindest einer elektrischen Vorrichtung und/oder hydraulischen Vorrichtung bilden, sowie Betriebssignale von zumindest einer Vorrichtung zu empfangen, wobei die Betriebssignale eine Anzeige für einen Status der zumindest einen Vorrichtung bilden. Die Steuervorrichtung ist ebenfalls konfiguriert, um einen Leistungspegel zu bestimmen, der von der zumindest einen Vorrichtung geliefert oder konsumiert werden soll, und zwar basierend auf den Anfragesignalen, den Betriebssignalen und einer Steuerstrategie zur Steuerung der elektrischen und/oder hydraulischen Leistung der Maschine, und um Steuersignale für die Steuerung des Betriebs der zumindest einen Vorrichtung zu liefern. Die Steuerstrategie umfasst eine Untersystemsteuerung und eine Überwachungssteuerung. Die Untersystemsteuerung umfasst zumindest eine elektrische Untersystemsteuerung zur Steuerung des Betriebs einer elektrischen Vorrichtung und eine hydraulische Untersystemsteuerung zur Steuerung des Betriebs einer hydraulischen Vorrichtung. Die Untersystemsteuerung ist konfiguriert, um Bereichssignale für eine elektrische Vorrichtung und/oder eine hydraulische Vorrichtung vorzusehen, wobei die Bereichssignale eine Anzeige für zumindest einen Bereich der akzeptablen, elektrischen Leistungspegel und einen Bereich der akzeptablen, hydraulischen Leistungspegel bildet, die mit dem Betrieb der zumindest einen Vorrichtung assoziiert sind. Die Überwachungssteuerung ist konfiguriert, um die Steuersignale zur Steuerung des Betriebs der zumindest einen Vorrichtung basierend auf den Betriebssignalen, den Bereichssignalen und den Anfragesignalen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der zumindest einen Vorrichtung bilden, zu bestimmen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt, umfasst die Offenbarung ein Verfahren zur Steuerung der Leistung in einer Maschine, die eine elektrische Vorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, um elektrische Leistung zu liefern und elektrische Leistung zu verbrauchen, sowie eine hydraulische Vorrichtung, die konfiguriert ist, um hydraulische Leistung zu liefern und hydraulische Leistung zu verbrauchen. Das Verfahren umfasst das Empfangen von Anfragesignalen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden, sowie das Empfangen von Betriebssignalen von den elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen, wobei die Betriebssignale eine Anzeige für einen Status der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden. Das Verfahren weist ferner das Bestimmen eines Leistungspegels auf, der durch die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen geliefert oder verbraucht werden soll, und zwar basierend auf den Anfragesignalen, den Betriebssignalen und der Steuerstrategie zur Steuerung der elektrischen und hydraulischen Leistung für die Maschine. Das Verfahren weist ferner das Vorsehen von Steuersignalen zur Steuerung des Betriebs der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen auf, wobei die Steuerstrategie Untersystemsteuerungen und eine Überwachungssteuerung aufweist. Die Untersystemsteuerung weist eine Steuerung des elektrischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Vorrichtung und eine Steuerung des hydraulischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs der hydraulischen Vorrichtung auf. Die Untersystemsteuerungen sind konfiguriert, um Bereichssignale für die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen vorzusehen, wobei die Bereichssignale eine Anzeige für einen Bereich der akzeptablen elektrischen und hydraulischen Leistungspegel bildet, die mit dem Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen assoziiert sind. Die Überwachungssteuerung ist konfiguriert, um die Steuersignale zur Steuerung des Betriebs der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen basierend auf den Betriebssignalen, den Bereichssignalen und den Anfragesignalen zu bestimmen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Offenbarung eine Maschine, die ein Fahrgestell, eine Bedienerschnittstelle zur Steuerung des Betriebs der Maschine, eine elektrische Vorrichtung, die mit dem Fahrgestell gekoppelt ist, eine hydraulische Vorrichtung, die mit dem Fahrgestell gekoppelt ist, sowie eine Steuervorrichtung aufweist. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um Anfragesignale zu empfangen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden, und um Betriebssignale von den elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen zu empfangen, wobei die Betriebssignale eine Anzeige für einen Status der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden. Die Steuervorrichtung ist ferner konfiguriert, um einen Leistungspegel zu bestimmen, der durch die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen geliefert oder verbraucht werden soll, und zwar basierend auf den Anfragesignalen, den Betriebssignalen und einer Steuerstrategie zur Steuerung der elektrischen und hydraulischen Leistung für die Maschine. Die Steuervorrichtung ist ferner konfiguriert, um Steuersignale für die Steuerung des Betriebs der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen zu liefern, wobei die Steuerstrategie Untersystemsteuerungen und eine Überwachungssteuerung umfasst. Die Untersystemsteuerungen umfassen eine Steuerung des elektrischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Vorrichtung und eine Steuerung des hydraulischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs der hydraulischen Vorrichtung. Die Untersystemsteuerungen sind konfiguriert, um Bereichssignale für die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen vorzusehen, wobei die Bereichssignale eine Anzeige für einen Bereich der akzeptablen elektrischen und hydraulischen Leistungspegel bilden, die mit dem Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen assoziiert sind. Die Überwachungssteuerung ist konfiguriert, um die Steuersignale zur Steuerung des Betriebs der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen basierend auf den Betriebssignalen, den Bereichssignalen und den Anfragesignalen zu bestimmen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer Maschine, die ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Systems zur Steuerung in der Maschine aufweist.
  • 2 ist ein schematisches Schaubild eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer Maschine, die ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Leistungssystems der Maschine aufweist.
  • 3 ist ein schematisches Schaubild einer beispielhaften Steuerstrategie für den Betrieb eines Motors und elektrischer und hydraulischer Vorrichtungen in einer beispielhaften Maschine.
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung der Leistung in einer beispielhaften Maschine.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Maschine 10 zum Ausführen von Arbeiten. Insbesondere ist die beispielhafte Maschine 10, die in 1 gezeigt, ein Bagger zum Ausführen von Vorgängen, wie beispielsweise Ausbaggern und/oder Beladen von Material. Obwohl die beispielhaften Systeme und Verfahren, die hierin offenbart sind, in Bezug auf einen Bagger beschrieben werden, besitzen die offenbarten Systeme und Verfahren Anwendungen in anderen Maschinen, wie beispielsweise einem Automobil, LKW, Landwirtschaftsfahrzeug, Arbeitsfahrzeug, Radlader, Bulldozer, Lader, Raupentraktor, Grader bzw. Planiermaschine, Geländelastwagen oder jegliche Maschinen, die Fachleuten bekannt sind.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst die beispielhafte Maschine 10 ein Fahrgestell 12, das von Bodeneingriffsgliedern 14 zur Bewegung der Maschine 10 (z. B. über mit dem Boden in Eingriff stehende Raupen oder Räder) flankiert wird. Die Maschine 10 umfasst ein Fahrerhaus 16, das auf dem Fahrgestell 12 in einer Art und Weise angebracht ist, die die Rotation des Führersitzes bzw. Fahrerhauses 16 in Bezug auf das Fahrgestell 12 ermöglicht. Ein Ausleger 18 ist mit dem Fahrerhaus 16 in einer Art und Weise gekoppelt, die es dem Ausleger 18 ermöglicht, in Bezug auf das Fahrerhaus 16 zu schwenken. An einem Ende gegenüberliegend dem Fahrerhaus 16 ist ein Vorderausleger 20 mit dem Ausleger 18 in einer solchen Art und Weise gekoppelt, die es dem Vorderausleger 20 ermöglicht, in Bezug auf den Ausleger 18 zu schwenken. An einem Ende gegenüberliegend dem Ausleger 18, ist ein Werkzeug 22 (z. B. ein Baggerwerkzeug oder eine Schaufel) mit dem Vorderausleger 20 in einer Art und Weise gekoppelt, die es dem Werkzeug 22 ermöglicht, in Bezug auf den Vorderausleger 20 zu schwenken. Obwohl die beispielhafte Maschine 10, die in 1 gezeigt ist, ein Baggerwerkzeug umfasst, können andere Werkzeuge bzw. Arbeitsgeräte mit dem Vorderausleger 20 gekoppelt sein, wenn es erwünscht ist, dass andere Arten von Arbeiten ausgeführt werden.
  • In dem gezeigten, beispielhaften Ausführungsbeispiel ist ein Paar von Betätigungsvorrichtungen 24 mit dem Fahrerhaus 16 und dem Ausleger 18 gekoppelt, so dass das Ausziehen und die Kontraktion der Betätigungsvorrichtungen 24 den Ausleger 18 relativ zu dem Fahrerhaus 16 anhebt bzw. absenkt. Eine Betätigungsvorrichtung 26 ist mit dem Ausleger 18 und dem Vorderausleger 20 gekoppelt, so dass das Ausziehen und Zurückziehen der Betätigungsvorrichtung 26 dazu führt, dass der Vorderausleger 20 nach innen bzw. nach außen in Bezug auf den Ausleger 18 schwenkt. Die Betätigungsvorrichtung 28 ist mit dem Vorderausleger 20 und dem Baggerwerkzeug 22 gekoppelt, so dass das Ausziehen und Zurückziehen der Betätigungsvorrichtung 28 dazu führt, dass das Baggerwerkzeug 22 zwischen geschlossenen bzw. geöffneten Positionen in Bezug auf den Vorderausleger 20 schwenkt.
  • Wie detaillierter in Bezug auf 2 erläutert, sind die beispielhaften Betätigungsvorrichtungen 24, 26 und 28 hydraulische Vorrichtungen, insbesondere hydraulische Zylinder, die durch Liefern und Ablassen von Strömungsmittel aus den Zylindern auf jeder Seite eines Kolbens angetrieben werden, um eine Hin- und Herbewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders zu bewirken. Einer oder mehrere Betätigungsvorrichtungen 24, 26 und 28 können nicht-hydraulische Betätigungsvorrichtungen sein, ohne von den hierin offenbarten Konzepten abzuweichen. Zusätzlich kann die Anzahl von jeder der Betätigungsvorrichtungen 24, 26 und 28, die jeweils mit dem Ausleger 18, dem Vorderausleger 20 und/oder dem Werkzeug 22 gekoppelt sind, verändert werden, ohne von den hierin offenbarten Konzepten abzuweichen.
  • Bezug nehmend auf 2 umfasst die beispielhafte Maschine 10 ein Leistungssystem 30, das elektrische und hydraulische Vorrichtungen umfasst, die jeweils über elektrische bzw. hydraulische Leistungsquellen betrieben und durch eine Steuervorrichtung gesteuert werden. Insbesondere umfasst das beispielhafte Leistungssystem 30 einen Verbrennungsmotor 32. Die Antriebsmaschine 32 kann beispielsweise ein Selbstzündermotor bzw. Dieselmotor, ein Ottomotor, ein Gasturbinenmotor, ein homogener Kompressionszündungsmotor, ein Zweitaktmotor, ein Viertakter oder irgendeine Art von Verbrennungsmotor sein, der Fachleuten des Gebiets bekannt ist. Die Antriebsmaschine 32 kann konfiguriert sein, um mit irgendeinem Kraftstoff oder eine Kombination von Kraftstoffen betrieben zu werden, wie beispielsweise Diesel, Bio-Diesel, Benzin, Ethanol, Methanol oder irgendeiner Art von Kraftstoff der Fachleuten de Gebiets bekannt ist. Ferner kann der Motor 32 durch einen wasserstoffbetriebenen Motor, eine Brennstoffzelle, eine Solarzelle und/oder jegliche Leistungsquelle unterstützt werden, die Fachleuten des Gebiets bekannt ist.
  • In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das gezeigt ist, umfasst das Leistungssystem 30 einen elektrischen Motor/Generator 34 (z. B. einen Wechselstrom-Motor/Generator), der mit der Antriebsmaschine 32 gekoppelt ist, so dass die Antriebsmaschine 32 den Motor/Generator 34 antreibt, wodurch elektrische Leistung erzeugt wird. Der Motor/Generator 34 ist elektrisch mit einem Inverter bzw. Umrichter 36 (z. B. einem Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichter) gekoppelt, der wiederum elektrisch mit einem Bus 38 (z. B. einem Gleichstrombus) gekoppelt ist. Das beispielhafte Leistungssystem 30 umfasst ferner einen Wandler bzw. Konverter 40, der elektrisch mit dem Bus 38 gekoppelt ist. Der Konverter 40 kann ein bidirektionaler DC-DC-Transformator sein, der wiederum elektrisch mit einer elektrischen Speichervorrichtung 42 gekoppelt ist. Die elektrische Speichervorrichtung 42 kann eine oder mehrere Batterie und/oder Ultrakondensatoren umfassen, die konfiguriert sind, um elektrische Energie zu speichern, die von dem Motor/Generator 34 geliefert wird und/oder jegliche elektrische Energie, die durch Einfangen der Energie erzeugt wird, die mit dem Betrieb der Maschine 10 assoziiert ist, wie beispielsweise Energie, die durch regeneratives Bremsen beweglicher Teile der Maschine 10 eingefangen wird, wie beispielsweise der Bodeneingriffsglieder 14 und/oder der Rotation des Fahrerhauses 16. Elektrische Energie, die in der elektrischen Speichervorrichtung 42 gespeichert wird, kann als eine Quelle der elektrischen Leistung verwendet werden, wie nachfolgend detaillierter erläutert wird.
  • Das beispielhafte Leistungssystem 30 umfasst ferner einen Inverter bzw. Umrichter 44 (z. B. einen AC-DC- bzw. Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichter), der mit dem Bus 38 gekoppelt ist. Der Umrichter 44 ist elektrisch mit einem elektrischen Motor/Generator 46 (z. B. einem Wechselstrom-Motor/Generator) gekoppelt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das gezeigt ist, ist der Motor/Generator 46 mit dem Fahrerhaus 16 so gekoppelt, dass der Betrieb des Motor/Generators 46 dazu führt, dass sich das Fahrerhaus 16 relativ zu dem Fahrgestell 12 dreht. Zusätzlich kann der Motor/Generator 46 imstande sein, die Rotation des Fahrerhauses 16 in einer regenerativen Art und Weise abzubremsen oder anzuhalten, die dazu führt, dass elektrische Energie erzeugt wird, die über den Umrichter 44, den Bus 38 und den Konverter 40 zu der elektrischen Speichervorrichtung 42 zur späteren Lieferung an die elektrischen Betätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise die Motor/Generatoren 34 und 46 geleitet werden kann. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Energie in der elektrischen Speichervorrichtung 42 über den Konverter 40, den Bus 38 und den Umrichter 36 zu dem Motor/Generator 34 geleitet werden, der dann die elektrische Energie verwenden kann, um die Antriebsmaschine 32 zu unterstützen und/oder um eine oder mehrere hydraulische Pumpen/Motoren 48a und 48b anzutreiben, was die elektrischen Leistungsquellen in die Lage versetzt, die Antriebsmaschine 32 und/oder die hydraulischen Vorrichtungen in der Maschine 10 zu unterstützen. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann elektrische Energie, die durch die Motor/Generator 34 und/oder den Motor/Generator 46 erzeugt wird, zwischen den zwei Motoren/Generatoren 34 und 46 geleitet werden, ohne notwendigerweise in der elektrischen Speichervorrichtung 42 gespeichert zu werden, beispielsweise indem sie von dem Motor/Generator 46 über den Umrichter 44, den Bus 38 und den Umrichter 36 zu dem Motor/Generator 34 geleitet wird, oder von dem Motor/Generator 34 über den Umrichter 36, den Bus 38 und den Umrichter 44 zu dem Motor/Generator 46.
  • In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, ist die Antriebsmaschine 32 mit zwei hydraulischen Pumpen/Motoren 48a und 48b gekoppelt, die Pumpen mit konstanter Verdrängung bzw. Konstantpumpen oder Pumpen mit variabler Verdrängung bzw. Verstellpumpen umfassen können. Obwohl das gezeigte, beispielhafte Ausführungsbeispiel zwei Pumpen/Motoren 48a und 48b aufweist, kann eine einzelne Pumpe/Motor oder können mehr als zwei Pumpen/Motoren verwendet werden. In der gezeigten, beispielhaften Konfiguration liefert die Antriebsmaschine 32 mechanische Leistung, um die Pumpen/Motoren 48a und 48b anzutreiben, die wiederum hydraulische Leistung an das Leistungssystem 30 liefern, wodurch das druckbeaufschlagte Strömungsmittel veranlasst wird, zu den hydraulischen Zylindern 24, 26 und 28 zu strömen sowie von diesen weg. Zusätzlich können gemäß einigen Ausführungsbeispielen einer oder mehrere Pumpen/Motoren 48a und 48b Leistung an die Antriebsmaschine 32 liefern, um beim Betrieb der Antriebsmaschine 32 zu assistieren, beispielsweise um den Motor/Generator 34 anzutreiben, der wiederum elektrische Leistung an die elektrischen Vorrichtungen der Maschine 10 liefern kann.
  • In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, sind die Pumpen/Motoren 48a und 48b hydraulisch mit Steuerventilen 50 gekoppelt, so dass die Pumpen/Motoren 48a und 48b druckbeaufschlagtes Strömungsmittel an die Steuerventile 50 liefern, die wiederum den Strömungsmittelfluss zu und von den hydraulischen Vorrichtungen der Maschine 10 steuern. Beispielsweise sind die in 2 gezeigten Steuerventile 50 hydraulisch mit den hydraulischen Zylindern 24, 26 und 28 gekoppelt und die hydraulische Pumpe/Motor 52 treibt, wenn sie/er mit einem druckbeaufschlagtem Strömungsmittelfluss beliefert wird, die Bodeneingriffsglieder 14 an. Obwohl ein einzelner hydraulischer Motor 52 gezeigt ist, kann das Leistungssystem 30 einen oder mehrere hydraulische Motoren 52 umfassen, beispielsweise einen für jedes der Bodeneingriffsglieder 14. Ferner kann/können die hydraulische Pumpe(n)/Motor(en) 52 imstande sein, die Bodeneingriffsglieder 14 in einer regenerativen Art und Weise zu verlangsamen und anzuhalten, die dazu führt, dass hydraulische Energie erzeugt wird, die umgeleitet werden kann, um hydraulische Leistung an das Leistungssystem 30 zu liefern, die in einer hydraulischen Speichervorrichtung zur späteren Lieferung der hydraulischen Leistung an hydraulische Betätigungsvorrichtungen gespeichert wird, und/oder um hydraulische Leistung an die Pumpen/Motoren 48a und 48b zu liefern, die die Leistung der Antriebsmaschine 32 unterstützen kann, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
  • Das beispielhafte Leistungssystem 30 umfasst ebenfalls einen Akkumulator 54, der hydraulisch mit den Steuerventilen 50 gekoppelt ist. Der Akkumulator 54 ist konfiguriert, um hydraulische Energie zu speichern, die durch den Betrieb des Leistungssystems 30 eingefangen wird. Beispielsweise, wie oben beschrieben, kann/können der/die hydraulische(n) Motor(en) 52 konfiguriert sein, um die Bewegung der Bodeneingriffsglieder 14 durch Betätigen als Pumpen zu verlangsamen, so dass die Bodeneingriffsglieder 14 die Pumpen antreiben, wodurch die Bodeneingriffsglieder 14 verlangsamt werden. Die Energie, die an das hydraulische Strömungsmittel mittels des Pumpens geliefert wird, kann über die Steuerventile 50 zur Speicherung in dem Akkumulator 54 zur späteren Verwendung und/oder an den/die Pumpe(n)/Motor(en) 48a und 48b geleitet werden.
  • In dem beispielhaften Leistungssystem 30 sind die hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28 hydraulisch mit den Steuerventilen 50 gekoppelt. Wie in Bezug auf 1 erläutert, sind die hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28 jeweils mit dem Ausleger 18, dem Vorderausleger 20 und dem Werkzeug 22 zur Betätigung des Auslegers 18, des Vorderauslegers 20 und des Werkzeugs 22 gekoppelt. Ähnlich dem/den hydraulischen Motor(en) 52, können die hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28 in einer regenerativen Art und Weise betrieben werden, die dazu führt, dass hydraulische Energie erzeugt wird, die umgeleitet werden kann, um hydraulische Leistung an das Leistungssystem 30 zu liefern und/oder in dem Akkumulator 54 zu speichern. Beispielsweise wenn der Ausleger 18 von einer angehobenen Position abgesenkt wird, wird druckbeaufschlagtes Strömungsmittel in einer gesteuerten Weise aus dem hydraulischen Zylinder 24 gezwängt. Dieses druckbeaufschlagte Strömungsmittel kann über die Steuerventile 50 zur Speicherung in dem Akkumulator 54 geleitet werden, und/oder zu einer oder mehreren Pumpen/Motoren 48a, 48b und 52, um den Betrieb dieser hydraulischen Vorrichtungen zu unterstützen.
  • Das beispielhafte Leistungssystem 30, das in 2 gezeigt ist, weist ein System 55 zur Steuerung des Leistungssystems 30 auf. Das Leistungssystem 30 weist beispielsweise eine Bedienerschnittstelle 56 auf, die in einem Fahrerhaus 16 enthalten sein kann. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Bedienerschnittstelle 56 entfernt von der Maschine 10 zur Fernsteuerung der Maschine 10 gelegen sein. Die beispielhafte Bedienerschnittstelle 56 weist eine Anzahl von Steuerungen (z. B. Hebel, Pedale und/oder Knöpfe) zur Steuerung der Maschine 10 und ihrer Funktionen auf. In dem gezeigten, beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Bedienerschnittstelle 56 mit den Steuerventilen 50 gekoppelt, elektrisch und/oder hydraulisch, so dass elektrische Steuersignale und/oder hydraulische Steuersignale (z. B. über eine hydraulische Pilotschaltung) von der Bedienerschnittstelle 56 zu den Steuerventilen 50 gesendet werden können. Derartige elektrische und hydraulische Steuersignale können verwendet werden, um den Betrieb der Steuerventile 50 für den Betrieb zu steuern und um die hydraulischen Vorrichtungen des Leistungssystems 30 zu steuern. Zusätzlich ist die Bedienerschnittstelle 56 elektrisch mit einer Steuervorrichtung 58 gekoppelt, die konfiguriert ist, um den Betrieb der einen oder mehreren elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen des beispielhaften Leistungssystems 30, wie nachfolgend detaillierter beschrieben, zu steuern.
  • Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 58 mit einer Anzahl von Sensoren gekoppelt sein, die mit den Vorrichtungen der Maschine 10 assoziiert sind, um Signale zu empfangen, die eine Anzeige für den Betrieb der Vorrichtungen bilden. Beispielsweise kann die Maschine 10 die folgenden Sensoren aufweisen: den Antriebsmaschinensensor 32a, der mit der Antriebsmaschine 32 assoziiert ist, den Motor/Generator-Sensor 34a, der mit dem Motor/Generator 34 assoziiert ist, den Speichervorrichtungssensor 42a, der mit der elektrischen Speichervorrichtung 42 assoziiert ist, den Motor/Generator-Sensor 46a, der mit dem Motor/Generator 46 assoziiert ist, die Pumpen/Motor-Sensoren 48c und 48d die jeweils mit den Pumpen/Motoren 48a und 48b assoziiert sind, die hydraulischen Sensoren 24a, 26a und 28a, die jeweils mit den hydraulischen Zylindern 24, 26 und 28 assoziiert sind, den Akkumulatorsensor 54a, der mit dem Akkumulator 54 assoziiert ist, und den Pumpen/Motor-Sensor 52a, der mit dem Pumpen/Motor 52 assoziiert ist. Jeder der oben identifizierten Sensoren kann einen einzelnen Sensor oder eine Anzahl von Sensoren aufweisen, die gemeinsam arbeiten, um Signale zu liefern, die eine Anzeige für den Betrieb der assoziierten Vorrichtung bilden.
  • Der Antriebsmaschinensensor 32a kann einen Antriebsmaschinengeschwindigkeitssensor, einen Massenluftstromsensor, einen Emissionssensor, einen Ladedrucksensor, einen Turboladerverstärkungsdrucksensor und/oder andere antriebsmaschinenbezogene Sensoren aufweisen. Die Motor/Generator-Sensoren 34a und 46a können einen Geschwindigkeitssensor, einen Stromsensor, einen Spannungssensor und/oder andere Motor/Generator-bezogene Sensoren aufweisen. Der Speichervorrichtungssensor 42a kann einen Ladungssensor, einen Stromsensor, einen Spannungssensor, und/oder andere auf die elektrische Speichervorrichtung bezogene Sensoren aufweisen. Die Pumpen/Motor-Sensoren 48c, 48d und 52a können einen Geschwindigkeitssensor, einen Strömungsratensensor, einen Drucksensor und/oder andere hydraulikbezogene Sensoren aufweisen. Der Akkumulatorsensor 54a kann einen Drucksensor und/oder andere hydraulikbezogene Sensoren aufweisen.
  • Die Steuervorrichtung 58 kann einen oder mehrere Prozessoren, Mikroprozessoren, Zentraleinheiten, On-Board-Computer, elektronische Steuermodule und/oder irgendwelche anderen Berechnungs- und Steuervorrichtungen aufweisen, die Fachleuten des Gebiets bekannt sind. Die Steuervorrichtung 58 kann konfiguriert sein, um eine oder mehrere Softwareprogramme oder Anwendungen laufen zu lassen, die in einem Speicherort gespeichert sind, aus einem computerlesbaren Medium auslesen und/oder auf diese von einer externen Vorrichtung zugreifen, die betriebsmäßig mit der Steuervorrichtung 58 durch irgendein geeignetes Kommunikationsnetzwerk gekoppelt ist.
  • Die beispielhafte Steuervorrichtung 58 ist konfiguriert, um den Betrieb des Leistungssystems 30 zu steuern, einschließlich der Antriebsmaschine und verschiedener elektrischer und hydraulischer Vorrichtungen der beispielhaften Maschine 10. Die Steuervorrichtung 58 kann beispielsweise konfiguriert sein, um jede der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen sowohl als potentielle Lieferanten als auch Verbraucher elektrische und hydraulischer Leistung zu betrachten und bei Empfang der Bedieneranforderungen, den Betrieb der Antriebsmaschine und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen in einer koordinierten Art und Weise steuern, um die erwünschte Maschinenleistung und Effizienz vorzusehen.
  • Beispielsweise können die elektrischen Motoren/Generatoren 34 und 46 arbeiten, indem sie entweder elektrische Leistung verbrauchen oder elektrische Leistung liefern. Sie können elektrische Leistung verbrauchen, wenn sie betrieben werden, um eine Vorrichtung zu beschleunigen, die durch die Motor/Generatoren 34 und 46 angetrieben werden. Beispielsweise kann der Motor/Generator 34 angetrieben werden, um die Antriebsmaschine 32 zu assistieren, Leistung an die hydraulischen Pumpen/Motoren 48a und 48b zu liefern, und der Motor/Generator 46 kann angetrieben werden, um das Fahrerhaus 16 zu drehen. Der Motor/Generator 34 kann ebenfalls elektrische Leistung an das Leistungssystem 30 liefern, wenn er betrieben wird, um die Antriebsmaschine 32 zu bremsen (z. B. wenn die Antriebsmaschine 32 mit einer Schwungradspeichervorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt ist), und zwar unter Verwendung des Generatorteils des Motor/Generators 34, um elektrische Leistung zu erzeugen, wie durch den Antrieb durch die Antriebsmaschine 32. Der Motor/Generator 46 kann ebenfalls arbeiten, um elektrische Leistung an das Leistungssystem 30 in einer ähnlichen Weise zu liefern, wenn die Rotation eines Fahrerhauses 16 gebremst wird. Zusätzlich können die Motor/Generatoren 34 und 46 elektrische Leistung zueinander und zu der Energiespeichervorrichtung 42 liefern, wenn sie in einem Generatormodus betrieben werden.
  • Die Energiespeichervorrichtung 42 kann ebenfalls sowohl als Lieferant als auch als Konsument bzw. Verbraucher elektrischer Leistung arbeiten. Die Energiespeichervorrichtung 42 kann als ein Lieferant elektrischer Leistung arbeiten, indem elektrisch Leistung an den Motor/Generator 34 geliefert wird, um die Ausgabe bzw. Antriebsleistung der Antriebsmaschine 32 zu assistieren, und/oder an den Motor/Generator 46, um das Fahrerhaus 16 zu drehen. Die elektrische Speichervorrichtung 42 kann ebenfalls als ein Verbraucher elektrischer Leistung dienen, wenn sie elektrische Leistung speichert, die von den Motor/Generatoren 34 und 46 empfangen wird.
  • Die hydraulischen Vorrichtungen können ebenfalls als sowohl Verbraucher als auch Lieferanten hydraulischer Leistung betrachtet werden. Beispielsweise können die Pumpen/Motoren 48a, 48b und 52 arbeiten, wobei sie entweder hydraulische Leistung verbrauchen oder hydraulische Leistung liefern. Sie können hydraulische Leistung verbrauchen, wenn sie betrieben werden, um die Strömungsrate und/oder den Druck in dem hydraulischen System zu erhöhen, beispielsweise um hydraulische Zylinder 24, 26 und 28 gegen eine Last zu erhöhen. Zusätzlich können die Pumpen/Motoren 48a, 48b und 52 arbeiten, um hydraulische Leistung zu verbrauchen, um weitere Pumpen/Motoren anzutreiben und/oder um druckbeaufschlagtes Strömungsmittel an den Akkumulator 54 zu liefern. Beispielsweise können eine(r) oder mehrere Pumpen/Motoren 48a und 48b als eine Pumpe arbeiten, um Strömungsmittel zu liefern, um den Pumpe/Motor 52 anzutreiben, um die Bodeneingriffsglieder 14 anzutreiben, um die Maschine 10 zu bewegen.
  • Die Pumpen/Motoren 48a, 48b und/oder 52 können ebenfalls hydraulische Leistung an das Leistungssystem 30 liefern. Wenn beispielsweise die Bewegung der Maschine 10 über den Pumpen/Motor 52 verlangsamt bzw. gebremst wird, kann der Pumpen/Motor 62 die kinetische Energie der Maschine 10 durch Pumpen von hydraulischem Strömungsmittel umwandeln, wodurch hydraulische Leistung an das Leistungssystem 30 geliefert wird, die durch die Pumpen/Motoren 48a und 48b verwendet werden kann, um die Antriebsmaschine 32 zu assistieren, Leistung an den elektrischen Motor/Generator 34 zu liefern, um beim Betrieb der hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28 gegen eine Last zu assistieren und/oder um druckbeaufschlagtes Strömungsmittel an den Akkumulator 54 zur Speicherung zu liefern.
  • In ähnlicher Weise können die hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28 arbeiten, um entweder hydraulische Leistung zu verbrauchen oder zu liefern. Beispielsweise während der Ausleger 18 abgesenkt wird, kann der hydraulische Zylinder 24 arbeiten, um hydraulische Leistung in der Form von druckbeaufschlagtem Strömungsmittel an das hydraulische System zu liefern, welche verwendet werden kann, um Leistung an die Pumpen/Motoren 48a, 48b und 52, an die anderen hydraulischen Zylinder 26 und 28 und/oder den Akkumulator 54 zu liefern. Der hydraulische Zylinder 24 kann ebenfalls als ein Leistungsverbraucher arbeiten, wenn er gegen eine Last (z. B. zum Anheben des Auslegers 18) wirkt, durch Ziehen hydraulischer Leistung von einer oder mehreren der Pumpen/Motoren 48a, 48b und 52, dem Akkumulator 54 und/oder anderen hydraulischen Zylindern 26 und 28.
  • Der Akkumulator 54 kann ebenfalls entweder als Lieferant oder Verbraucher hydraulischer Leistung arbeiten. Beispielsweise kann der Akkumulator 54 als ein Lieferant hydraulischer Leistung arbeiten, um unter Druck gesetztes bzw. druckbeaufschlagtes Strömungsmittel an die Pumpen/Motoren 48a und 48b zu liefern, um die Ausgabe der Antriebsmaschine 32 an die hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28 zu unterstützen, um gegen eine Last zu wirken, und/oder an den Pumpen/Motor 52, um das Bodeneingriffsglied 14 anzutreiben. Der Akkumulator 54 kann als ein Verbraucher hydraulischer Leistung arbeiten, wenn er hydraulische Leistung in der Form von druckbeaufschlagtem Strömungsmittel, das von den Pumpen/Motoren 48a, 48b und 52 und/oder den hydraulischen Zylindern 24, 26 und 28 aufgenommen wird, speichert.
  • Die beispielhafte Steuervorrichtung 58 ist konfiguriert, um Anfragesignale zu empfangen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bildet, beispielsweise Signale, die von der Bedienerschnittstelle 56 empfangen werden, und um die elektrische und hydraulische Leistung in der Maschine 10 gemäß einer Steuerstrategie zu steuern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 58 konfiguriert sein, um die Anfragesignale von der Schnittstelle 56 zu empfangen, sowie Betriebssignale von den elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen beim Empfang der Anfragesignale. Die Betriebssignale bilden eine Anzeige für den Status der entsprechenden elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen zum Zeitpunkt des Empfangs der Anfragesignale. Beispielsweise können die Betriebssignale Signale sein, die von den Sensoren empfangen werden, die mit den entsprechenden elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen assoziiert sind und können Informationen über die Leistung umfassen, die durch die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen beim Empfang der Anfragesignale geliefert oder verbraucht werden. Die Betriebssignale können ebenfalls eine Anzeige für die Fähigkeit der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden, entweder Leistung zu liefern oder Leistung beim Empfang der Anfragesignale durch die Steuervorrichtung 58 zu verbrauchen. Gemäß einiger Ausführungsbeispiele können die Betriebssignale ebenfalls Signale aufweisen, die mit dem Betrieb der Antriebsmaschine 32 assoziiert sind. Die Steuervorrichtung 58 kann den Leistungspegel bestimmen, der durch die Antriebsmaschine 32 und die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen geliefert oder verbraucht werden soll, und zwar basierend auf den Anfragesignalen, den Betriebssignalen und der Steuerstrategie, und Steuersignale für die Steuerung des Betriebs der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen der Maschine 10 liefern.
  • 3 ist ein schematisches Schaubild einer beispielhaften Steuerstrategie 60 für den Betrieb der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen in der beispielhaften Maschine 10. Wie in 3 gezeigt, weist die beispielhafte Steuerstrategie 60 Untersystemsteuerungen 62 und eine Überwachungssteuerung 64 auf. Die beispielhaften Untersystemsteuerungen 62 weisen eine Antriebsmaschinenuntersystemsteuerung 62a auf, um den Betrieb der Antriebsmaschine 32 zu steuern, eine Steuerung 62b des elektrischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Vorrichtungen des elektrischen Untersystems und eine Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs der hydraulischen Vorrichtungen des hydraulischen Untersystems. Einige Ausführungsbeispiele können zusätzliche Untersystemsteuerungen zur Steuerung des Betriebs der anderen Vorrichtungen aufweisen.
  • Die Untersystemsteuerungen 62 sind konfiguriert, um die Überwachungssteuerung 64 mit Anfragesignalen 66 zu beliefern, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Überwachungssteuerung 64 Anfragesignale 66 empfangen, und zwar direkt von einer anderen Quelle als den Untersystemsteuerungen 62, wie beispielsweise der Schnittstelle 56 und/oder der Antriebsmaschine 32 und den elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen selbst.
  • Die Untersystemsteuerungen 62 sind ebenfalls konfiguriert, um Anforderungs- und Bereichssignale für den Betrieb der Energiespeichervorrichtungen vorzusehen, die mit dem entsprechenden elektrischen Untersystem und dem hydraulischen Untersystem basierend auf der Wechselbeziehung des Betriebs der Vorrichtungen innerhalb des entsprechenden Untersystems assoziiert sind. Beispielsweise innerhalb des elektrischen Untersystems sieht die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems Anfragesignale zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Speichervorrichtung 42 basierend auf dem Betrieb der anderen Vorrichtungen innerhalb des elektrischen Untersystems vor. In ähnlicher Weise sieht innerhalb des hydraulischen Untersystems, die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems Anfragesignale zur Steuerung des Betriebs des Akkumulators 54 vor, basierend auf dem Betrieb der anderen Vorrichtungen innerhalb des hydraulischen Untersystems.
  • Die Untersystemsteuerungen 62 sind ebenfalls konfiguriert, um Bereichssignale 68 vorzusehen, die eine Anzeige für einen Bereich der akzeptablen elektrischen und hydraulischen Leistungspegel bilden, die mit dem Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen beim Empfang der Anfragesignale 66 verbunden sind. Die Bereichssignale 68 können ebenfalls darauf basieren, wie die Vorrichtung innerhalb eines entsprechenden Untersystems funktioniert. Beispielsweise können für das elektrische Untersystem die Bereichssignale 68 für die entsprechenden elektrischen Vorrichtungen auf der Wechselbeziehung des Betriebs der elektrischen Vorrichtungen innerhalb des elektrischen Untersystems basieren, wie beispielsweise detaillierter nachfolgend in Bezug auf die elektrische Speichervorrichtung 42 erläutert wird. In ähnlicher Weise können für das hydraulische Untersystem die Bereichssignale 68 für die entsprechenden hydraulischen Vorrichtungen auf der Wechselbeziehung des Betriebs der hydraulischen Vorrichtungen innerhalb des hydraulischen Untersystems basieren, wie beispielsweise detaillierter nachfolgend in Bezug auf den Akkumulator 54 erläutert wird.
  • Die Überwachungssteuerung 64 ist konfiguriert, um die Steuersignale 70 zur Steuerung des Betriebs der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen basierend auf den Betriebssignalen 72 (zuvor hierin beschrieben), den Bereichssignalen 68 und den Anfragesignalen 66 zu bestimmen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden. In dieser beispielhaften Weise bewertet die Steuervorrichtung 58 den Betrieb der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen, den angeforderten Betrieb der Vorrichtungen und steuert den Betrieb der Antriebsmaschine 32 und der Vorrichtungen in einer koordinierten Art und Weise, um die erwünschte Maschinenleistung vorzusehen und die Effizienz zu verbessern.
  • Gemäß einiger Ausführungsbeispiele bildet der Bereich der akzeptablen elektrischen und hydraulischen Leistungspegel eine Anzeige für die maximalen und minimalen Leistungspegel, bei denen es zulässig ist, dass die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen beim Empfang der Anfragesignale 66 durch die Steuervorrichtung 58 arbeiten. Die maximalen und minimalen Leistungspegel können beispielsweise auf der Kapazität der entsprechenden Vorrichtung Leistung zu liefern oder Leistung zu verbrauchen, basieren, oder Leistung zu liefern oder zu verbrauchen und zwar basierend auf den vorbestimmten Konstruktionsgrenzen. Beispielsweise kann der Pumpen/Motor 48a eine maximale Pumpleistungsausgabe besitzen und folglich kann der maximale Leistungsausgabepegel durch die maximale Pumpleistungsausgabe begrenzt sein. Bei Betrachtung aus der Perspektive der Antriebsmaschine 32 würde dies eine maximale Leistungsverbrauchsgrenze repräsentieren. Bei Betrachtung aus der Perspektive der hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28, dem Akkumulator 54, und dem Pumpen/Motor 52 würde dies eine maximale Leistungsverbrauchsgrenze repräsentieren. Alternativ könnte die maximale Pumpleistungsausgabe des Pumpen/Motors 48a basierend auf einer vorbestimmten Konstruktionsgrenze begrenzt sein, beispielsweise um eine übermäßige Abnutzung an dem Pumpen/Motor 48a und/oder anderen Teilen der Maschine 10 zu vermeiden.
  • Die minimalen Leistungspegel der Bereichssignale 68 können sich auf einen vorbestimmten Leistungspegel der akzeptablen Leistungsausgabe beziehen. Beispielsweise kann für die Pumpen/Motoren 48a und 48b die untere Grenze mit der minimalen Leistungsausgabe assoziiert sein, um die hydraulischen Zylinder 24, 26 und 28 mit ausreichender hydraulischer Leistung zu beliefern, um eine Last auf dem Werkzeug 22 auf aktueller Höhe zu halten.
  • Die Antriebsmaschine 32 kann ebenfalls über ihre assoziierten Sensoren 32a Betriebssignale 72 vorsehen, die eine Anzeige für den Status der Antriebsmaschine 32 bilden (z. B. die Stromleistungsausgabe und die Geschwindigkeit). Die Antriebsmaschinenuntersystemsteuerung 62a kann Bereichssignale 68 vorsehen, die eine Anzeige für die maximalen und minimalen Leistungspegel bilden, bei denen es für die Antriebsmaschine zulässig ist, beim Empfang der Anfragesignale 66 durch die Steuervorrichtung 58 zu arbeiten.
  • Gemäß einiger Ausführungsbeispiele sehen die Bereiche der akzeptablen elektrischen, hydraulischen und Antriebsmaschinenleistungsausgabenpegel Grenzen für die Überwachungssteuerung 64 vor, so dass die Überwachungssteuerung 64 keine Steuersignale 70 für die elektrischen Vorrichtungen, hydraulischen Vorrichtungen und die Antriebsmaschine 32 vorsieht, die aus den entsprechenden Grenzen herausfallen. Infolgedessen, obwohl die Überwachungssteuerung 64 eine effizienteste Lösung (z. B. basierend auf ausschließlich den Leistungsverbrauchsüberlegungen) für den Betrieb der Leistungsausgabepegel der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bestimmt, können die Bereiche unbeabsichtigte und ungewünschte Konsequenzen der effizientesten Lösung verhindern.
  • Beispielsweise beim Empfang einer Anfrage bzw. Anforderung zur Verlangsamung der Rotation eines Fahrerhauses 16 durch die Steuervorrichtung 58, kann der Motor/Generator 46 als ein Generator arbeiten, wodurch elektrische Leistung an die Maschine 10 geliefert wird. Wenn der Motor/Generator 46 den Verlangsamungspegel des Fahrerhauses 16 erhöht, würde er eine größere Menge an elektrischer Leistung liefern. Dies könnte jedoch dazu führen, dass die Rotation des Fahrerhauses 16 schneller als die Anfrageforderungen anhält, was zu ungewünschten Steuercharakteristiken führt. Wenn der Motor/Generator 46 die Verlangsamungspegel des Fahrerhauses 16 verringert, würde er einen geringen Betrag elektrischer Leistung liefern. Dies könnte jedoch dazu führen, dass die Rotation des Fahrerhauses 16 langsamer als die Anfrageforderung anhält, was ebenfalls zu ungewünschten Steuercharakteristiken führt.
  • Wenn die Steuervorrichtung 58 ein Anfragesignal 66 zur Verlangsamung des Fahrerhauses 16 empfängt, kann die elektrische Untersystemsteuerung 62b einen Bereich der akzeptablen Leistungslieferpegel für den Motor/Generator 46 während der Verlangsamung bestimmen. Wie oben erwähnt, da es für den Betrieb der Maschine 10 unerwünscht sein kann, den Verlangsamungspegel des Fahrerhauses 16 zu verringern oder zu erhöhen, kann die Steuerung 62b des elektrischen Untersystemseinen engen Bereich der akzeptablen Leistungslieferpegel unter diesen Umständen bestimmen. Auf diese Weise würde die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems an die Überwachungssteuerung 64 das Anfragesignal 66 liefern, das eine Anzeige für den angeforderten Betrieb des Motor/Generators 46 liefert, sowie Bereichssignale 68, die eine Anzeige für einen schmalen Bereich der akzeptablen Leistungslieferpegel für den Motor/Generator 46 bildet. Die Überwachungssteuerung 64 würde anschließend den Betrieb des Motor/Generators 46 steuern, indem ein Pegel der Leistungslieferung bestimmt wird, die durch den Motor/Generator 46 basierend auf den Anfragesignalen 66, den Betriebssignalen 72 der Antriebsmaschine 32 und den verschiedenen Vorrichtungen der Maschine 10, sowie dem Bereichssignal 68, das von der Steuerung 62b des elektrischen Teilbereichs empfangen wird, geliefert werden sollen. Danach werden Steuersignale 70 an den Motor/Generator 46 geliefert, um dessen Betrieb zu steuern. Die Steuersignale 70 können von der Überwachungssteuerung 64 an die elektrische Untersystemsteuerung 62b gesendet werden, die anschließend den Betrieb des Motor/Generators 46 steuern kann. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen können die Steuersignale 70 direkt an den Motor/Generator 46 gesendet werden, ohne notwendigerweise durch die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems weitergeleitet zu werden.
  • Als ein weiteres Beispiel empfängt die Steuervorrichtung 58 während der Beschleunigung des Fahrerhauses 16 das Anfragesignal 66 zur Beschleunigung, und der Motor/Generator 46 arbeitet als ein Motor, wodurch elektrische Leistung von der Maschine 10 verbraucht wird. Wenn der Motor/Generator 46 den Beschleunigungspegel des Fahrerhauses 16 erhöht, würde er einen höheren Betrag der elektrischen Leistung verbrauchen. Wenn der Motor/Generator 46 den Beschleunigungspegel des Fahrerhauses 16 verringert, würde er einen kleineren Betrag der elektrischen Leistung verbrauchen.
  • Die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems kann einen Bereich der akzeptablen Leistungsverbrauchspegel für den Motor/Generator 46 während der Beschleunigung des Fahrerhauses 16 bestimmen. Beispielsweise kann es für den Betrieb der Maschine 10 nicht wünschenswert sein, die Beschleunigung des Fahrerhauses 16 über den angeforderten Pegel hinaus zu erhöhen. Aufgrund der Leistungsgrenzen der Maschine 10 oder anderer Überlegungen kann es erwünscht sein, den Beschleunigungspegel unter den angefragten Pegel zu verringern. Auf diese Weise kann die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems einen Bereich akzeptabler Leistungsverbrauchspegel von einem Maximum entsprechend dem angefragten Pegel zu einem Minimum deutlich unterhalb des angefragten Pegels vorsehen. Die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems würde der Überwachungssteuerung 64 ein Anfragesignal 66 liefern, das eine Anzeige für den angeforderten Betrieb des Motor/Generators 46 bildet, sowie ein Bereichssignal 68, das eine Anzeige für den Bereich der akzeptablen Leistungslieferpegel bildet. Danach steuert die Überwachungssteuerung 64 unter Verwendung der Steuersignale 72 den Betrieb des Motor/Generators 46, beispielsweise in der Art und Weise, die zuvor beschrieben wurde, und zwar durch Bestimmen des Leistungspegels für den Verbrauch durch den Motor/Generator 46 basierend auf dem Anfragesignal 66 und dem Bereichssignal, das von der Steuerung 62a des elektrischen Untersystems empfangen wird, sowie den Betriebssignalen 72 der Antriebsmaschine 32 und der verschiedenen Vorrichtungen der Maschine 10.
  • Die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems kann einen Bereich für den Betrieb der elektrischen Speichervorrichtung 42 bestimmen, und zwar basierend auf der Wechselbeziehung des Betriebs der elektrischen Vorrichtungen innerhalb des elektrischen Untersystems. Beispielsweise wenn keine elektrischen Vorrichtungen innerhalb des elektrischen Untersystems arbeiten, kann die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems der Überwachungssteuerung 64 ein Anfragesignal liefern, das keine Anforderungen bzw. Anfragen für die elektrischen Vorrichtungen anzeigt, sowie ein Bereichssignal 68 für jede der elektrischen Vorrichtungen, welche die Fähigkeit der elektrischen Vorrichtungen anzeigt, einschließlich der elektrischen Speichervorrichtung 42, Leistung an die Antriebsmaschine 32 und/oder das hydraulische Untersystem über die Ergänzung von Leistung für die Antriebsmaschine 32 für den Betrieb von einer/einem oder mehreren Pumpen/Motoren 48a und 48b zu liefern.
  • Wenn jedoch beispielsweise ein Anfragesignal 66 für die Rotation des Fahrerhauses 16 (über den Motor/Generator 46) empfangen wird, beliefert die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems die Überwachungssteuerung 64 mit Anfragesignalen 66 für jede der elektrischen Vorrichtungen, einschließlich der elektrischen Speichervorrichtung 42. Zusätzlich sieht die Steuerung 62b für das elektrische Untersystem Bereichssignale 68 für jede der elektrischen Vorrichtungen vor. Das Anfragesignal 66 für den Betrieb des Motor/Generators 46 zur Drehung des Fahrerhauses 16 kann beispielsweise 50 Einheiten elektrischer Leistung anfordern. Die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems bestimmt, dass der Motor/Generator 34, der durch die Antriebsmaschine 32 angetrieben wird, die Fähigkeit besitzt, 40 Einheiten elektrischer Leistung an den Motor/Generator 46 zu liefern, um das Fahrerhaus 16 zu drehen, und die elektrische Speichervorrichtung 42 besitzt die Fähigkeit, 40 Einheiten elektrischer Leistung an den Motor/Generator 46 zu liefern, um das Fahrerhaus 16 zu drehen. Folglich haben der Motor/Generator 34 und die elektrische Speichervorrichtung 42 insgesamt 30 Einheiten an Überkapazität, um die angeforderte Rotation des Fahrerhauses 16 zu erfüllen. Die elektrische Untersystemsteuerung 62b bestimmt die entsprechenden Bereichssignale 66 für den Motor/Generator 34 und die elektrische Speichervorrichtung 42, was einen Bereich von Leistungsausgaben von 0–40 Leistungseinheiten für jeden Motor/Generator 34 und die elektrische Speichervorrichtung 42 anzeigt, und ein Anfragesignal 66 der 50 Einheiten für den Motor/Generator 46 für die Rotation des Fahrerhauses 16. Die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems bestimmt ebenfalls ein Bereichssignal für den Motor/Generator 46, wie zuvor hierin skizziert. Die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems bestimmt die Anfragesignale 66 für sowohl den Motor/Generator 34 als auch die elektrische Speichervorrichtung 42, um die 50 Leistungseinheiten an den Motor/Generator 46 zu liefern. Die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems bestimmt beispielsweise, dass das Anfragesignal 66 für den Motor/Generator 34 40 Leistungseinheiten betragen wird, und das Anfragesignal für die elektrische Speichervorrichtung 42 10 Leistungseinheiten betragen wird, wodurch den 50 Einheiten der elektrischen Leistung entsprochen wird, die für den Betrieb des Motor/Generators 46 angefordert werden, um das Fahrerhaus 16 zu drehen. Die Anfragesignale 66 und die Bereichssignale 68 werden an die Überwachungssteuerung 64 geliefert.
  • In diesem Beispiel verwendet die Überwachungssteuerung 64 die Anfrage- und Bereichssignale 66 und 68 von der Steuerung 62b des elektrischen Untersystems, ebenso wie ähnliche Signale von der Steuerung 62a des Antriebsmaschinenuntersystems und der Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems, um die Steuersignale 70 zur Steuerung des Betriebs der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen der Maschine 10 zu bestimmen. Beispielsweise, wenn keine elektrische Leistung erforderlich ist, um die Antriebsmaschine 32 oder das hydraulische System zu unterstützen, kann die Überwachungssteuerung 64 Steuersignale 70 an die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems liefern, so dass der Motor/Generator 34 beispielsweise 40 Leistungseinheiten an den Motor/Generator 46 liefert, und die elektrische Speichervorrichtung 42 10 Leistungseinheiten an den Motor/Generator 46 liefert, wodurch die angeforderten 50 Einheiten zum Drehen des Fahrerhauses 16 erfüllt werden.
  • Wenn die Überwachungssteuerung 64 jedoch bestimmt, dass das hydraulische Untersystem von Leistung profitieren würde, die durch das elektrische Untersystem geliefert wird, beispielsweise wenn das hydraulische Untersystem nicht imstande ist, ausreichend hydraulische Leistung zu liefern, um die angeforderten Betriebsanforderungen des hydraulischen Untersystems zu erfüllen, beispielsweise aufgrund begrenztem Potenzial der Antriebsmaschine 32 und/oder einem Unvermögen des Akkumulators 54 das begrenzte Potenzial der Antriebsmaschine 32 auszugleichen, kann die Überwachungssteuerung 64 bestimmen, dass das elektrische Untersystem Leistung liefern kann, um den Betrieb der Antriebsmaschine 32 zu unterstützen, beispielsweise durch 20 Leistungseinheiten, wodurch das Potenzial des hydraulischen Untersystems erhöht wird. Da die Ausgabe der Pumpen/Motoren 48a und 48b aufgrund eines sofortigen Antriebsmaschinenpotentials begrenzt ist, kann die Ergänzung des Betriebs der Antriebsmaschine 32 um das elektrische Untersystem einen Anstieg in der hydraulischen Leistung ermöglichen, die die Pumpen/Motoren 48a und 48b liefern können. Folglich, um die 20-Einheiten-Leistungsanforderung zur Unterstützung der Antriebsmaschine 32 und die 50-Einheiten-Leistunganforderung der Anfrage zum Drehen des Fahrerhauses 16 zu erfüllen, können 70 Leistungseinheiten aus den kombinierten 80 Einheiten der verfügbaren Leistung von dem Motor/Generator 34 und der elektrischen Speichervorrichtung 42 geliefert werden, so dass 50 Einheiten geliefert werden, um das Fahrerhaus 16 zu drehen und 20 Einheiten an das hydraulische Untersystem über die Leistung geliefert werden, die an die Antriebsmaschine 32 geliefert wird.
  • In ähnlicher Weise kann die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems einen Bereich für den Betrieb eines Akkumulators 54 bestimmen, und zwar basierend auf der Wechselbeziehung des Betriebs der hydraulischen Vorrichtungen innerhalb des hydraulischen Untersystems. Wenn beispielsweise keine hydraulischen Vorrichtungen innerhalb des hydraulischen Untersystems arbeiten, kann die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems die Überwachungssteuerung 64 mit einem Anfragesignal beliefern, das keine Anforderungen für die hydraulischen Vorrichtungen anzeigt, sowie ein Bereichssignal 68 für jede der hydraulischen Vorrichtungen, welches die Fähigkeit der hydraulischen Vorrichtungen, einschließlich des Akkumulators 54 anzeigt, Leistung an die Antriebsmaschine 32 und/oder das elektrische Untersystem über die Ergänzung von Leistung an die Antriebsmaschine 32 für den Betrieb des Motor/Generators 34 des elektrischen Untersystems zu liefern.
  • Wenn jedoch beispielsweise ein Anfragesignal 66 für die Bewegung der Maschine 10 (über den Pumpen/Motor 52 und die Bodeneingriffsglieder 14) empfangen wird, beliefert die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems die Überwachungssteuerung 64 mit Anfragesignalen 66 für jede der hydraulischen Vorrichtungen, einschließlich des Akkumulators 54. Zusätzlich sieht die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems Bereichssignale 68 für jede der hydraulischen Vorrichtungen vor. Beispielsweise kann das Anfragesignal 66 für den Betrieb des Pumpen/Motors 52 zur Bewegung der Maschine 10 60 Einheiten elektrischer Leistung anfordern. Die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems bestimmt, dass die Pumpen/Motoren 48a und 48b, die durch die Antriebsmaschine 32 angetrieben werden, die Fähigkeit besitzen, 50 Einheiten hydraulischer Leistung an den Motor/Generator 46 zu liefern, um die Maschine 10 anzutreiben, und der Akkumulator 54 besitzt die Fähigkeit, 30 Einheiten hydraulischer Leistung an den Pumpen/Motor 52 zu liefern, um die Maschine 10 zu bewegen. (Gemäß einiger Ausführungsbeispiele können die hydraulischen Zylinder 24, 26 und/oder 28 verwendet werden, um hydraulische Leistung an den Pumpen/Motor 52, wie zuvor hierin beschrieben, zu liefern.) Auf diese Weise haben die Pumpen/Motoren 48a und 48b und der Akkumulator 54 eine Überkapazität von insgesamt 20 Einheiten, um die angeforderte Bewegung der Maschine 10 zu erfüllen. Die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems bestimmt die entsprechenden Bereichssignale 66 für die Pumpen/Motoren 48a und 48b und den Akkumulator 54, was einen Bereich der Leistungsausgaben von 0–50 Einheiten für die Pumpen/Motoren 48a und 48b und 0–30 Leistungseinheiten für den Akkumulator 54 anzeigt, sowie ein Anfragesignal 66 von 60 Einheiten für den Pumpen/Motor 52 für die Bewegung der Maschine 10. Die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems bestimmt ebenfalls ein Bereichssignal für den Pumpen/Motor 52, wie zuvor hierin skizziert. Die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems bestimmt ebenfalls die Anfragesignale 66 für jede der Pumpen/Motoren 48a und 48b und den Akkumulator 54, um die 60 Leistungseinheiten für den Pumpen/Motor 52 vorzusehen. Beispielsweise bestimmt die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems, dass das Anfragesignal 66 für die Pumpen/Motoren 48a und 48b insgesamt 50 Leistungseinheiten betragen wird, und das Anfragesignal 66 für den Akkumulator 54 (und/oder die hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 24, 26 und/oder 28) wird 10 Leistungseinheiten betragen, wodurch den 60 Einheiten der hydraulischen Leistung entsprochen wird, die für den Betrieb des Pumpen/Motors 52 zur Bewegung der Maschine 10 entsprochen wird. Die Anfragesignale 66 und die Bereichssignale 68 werden an die Überwachungssteuerung 64 geliefert.
  • In diesem Beispiel verwendet die Überwachungssteuerung 64 die Anforderungs- und Bereichssignale 66 und 68 von der Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems, ebenso wie ähnliche Signale von der Steuerung 62a des Antriebsmaschinenuntersystems und der Steuerung 62b des elektrischen Untersystems, um die Steuersignale für die Steuerung des Betriebs der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen der Maschine 10 zu bestimmen. Beispielsweise wenn die hydraulische Leistung für die Unterstützung der Antriebsmaschine 32 oder des elektrischen Untersystems nicht erforderlich ist, kann die Überwachungssteuerung 64 Steuersignale 70 an die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems liefern, so dass die Pumpen/Motoren 48a und 48b beispielsweise 50 Leistungseinheiten an den Pumpen/Motor 52 liefern und der Akkumulator 54 10 Leistungseinheiten an den Pumpen/Motor 52 liefert, wodurch den angeforderten 60 Einheiten zur Bewegung der Maschine 10 entsprochen wird.
  • Wenn die Überwachungssteuerung 64 jedoch bestimmt, dass das elektrische Untersystem von Leistung profitieren würde, die durch das hydraulische Untersystem geliefert wird, beispielsweise wenn das elektrische Untersystem nicht imstande ist, ausreichend elektrische Leistung zu liefern, um die angeforderten Betriebsanforderungen des elektrischen Untersystems zu erfüllen, kann die Überwachungssteuerung 64 bestimmen, dass das hydraulische Untersystem Leistung liefern kann, um den Betrieb der Antriebsmaschine 32 zu unterstützen bzw. zu ergänzen, beispielsweise mit 20 Leistungseinheiten. Um die Leistungsnachfrage von 20 Einheiten zur Unterstützung der Antriebsmaschine 32 und die Leistungsnachfrage von 60 Einheiten, die angefordert ist, um die Maschine 10 zu bewegen, können folglich 80 Leistungseinheiten aus den kombinierten 80 Einheiten der verfügbaren Leistung von den Pumpen/Motoren 48a und 48b und dem Akkumulator 54 geliefert werden, so dass 60 Einheiten geliefert werden, um die Maschine 10 zu bewegen und 20 Einheiten an das elektrische Untersystem über Leistung geliefert werden, die an die Antriebsmaschine 32 geliefert wird.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung der Leistung in einer beispielhaften Maschine 10. Wie in 4 gezeigt, beginnt das beispielhafte Verfahren bei Schritt 100 mit dem Empfang der Anfragesignale 66, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen durch die Steuervorrichtung 58 von beispielsweise der Bedienerschnittstelle 56 bilden. Beim Empfang der Anfragesignale 66 empfängt bei Schritt 110 die Steuervorrichtung 58 die Betriebssignale 72 von den verschiedenen Sensoren, die mit dem Betrieb der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen verbunden sind. Die Betriebssignale 72 bilden beispielsweise eine Anzeige für den Status der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen und können Informationen über die aktuellen Fähigkeiten der Antriebsmaschine 32 und der verschiedenen Vorrichtungen liefern, wie beispielsweise der aktuellen Leistungsausgabe, dem aktuellen Pegel der Energiespeicherung, dem aktuellen Leistungsverbrauch und der aktuellen Fähigkeit Leistung zu liefern und zu verbrauchen.
  • Dem Empfang der Anfragesignale 66 und der Betriebssignale 72 folgend, bestimmt die Steuervorrichtung 58 bei Schritt 120 den Leistungspegel, der durch die Antriebsmaschine 32 und die verschiedenen elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen der Maschine 10 geliefert oder verbraucht werden soll. In diesem beispielhaften Verfahren wird diese Bestimmung basierend auf den Anfragesignalen 66, den Betriebssignalen 72 und der Steuerstrategie 60 zur Steuerung der elektrischen und hydraulischen Leistung für die Maschine 10 vorgenommen, beispielsweise durch Steuern des Betriebs der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen.
  • Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das zuvor hierin beschrieben wurde, umfasst die Steuerstrategie 60 die Steuerung 62a des Antriebsmaschinenuntersystems zur Steuerung der Antriebsmaschine 32, die Steuerung 62b des elektrischen Untersystems zur Steuerung der elektrischen Vorrichtungen der Maschine 10 und die Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems zur Steuerung der hydraulischen Vorrichtungen der Maschine 10. Die beispielhafte Steuerstrategie 60 weist ebenfalls die Überwachungssteuerung 64 auf, die bei Schritt 130 Steuersignale 70 zur Steuerung des Betriebs der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen basierend auf den Anfragesignalen 66, den Betriebssignalen 72 und den Signalen vorsieht, die von der Steuerung 62a des Antriebsmaschinenuntersystems, der Steuerung 62b des elektrischen Untersystems und der Steuerung 62c des hydraulischen Untersystems empfangen werden. Die Untersystemsteuerungen 62 sehen Bereichssignale 68 vor, die eine Anzeige für den Bereich der akzeptablen Leistungspegel (Leistungsverbrauchs- oder -lieferpegel) bilden, die mit dem Betrieb der Antriebsmaschine 32 und der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen verbunden sind.
  • Gemäß diesem beispielhaften Verfahren kann die Leistung der Maschine 10 in einer Art und Weise gesteuert werden, die dazu führt, dass die Maschine 10 die erwünschten Betriebscharakteristiken und eine verbesserte Effizienz aufweist. Insbesondere können die Antriebsmaschine 32 und die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen in einer koordinierten Art und Weise betrieben werden, so dass sie Leistung von der Maschine 10 in effizienter Weise verbrauchen und zu dieser liefern, während die wünschenswerten Betriebscharakteristiken aufrechterhalten werden.
  • Die beispielhaften Systeme und Verfahren, die oben beschrieben wurden, umfassen eine Kombination elektrischer und hydraulischer Vorrichtungen und eine Kombination elektrischer und hydraulischer Speichervorrichtungen. Es wird erwogen, dass die Systeme und Verfahren, die hierin beschrieben sind, nicht sowohl elektrische als auch hydraulische Vorrichtungen umfassen können, oder nicht sowohl elektrische als auch hydraulische Speichervorrichtungen umfassen können. Beispielsweise können die Systeme und Verfahren in Maschinen verwendet werden, die elektrische Vorrichtungen und elektrische Speichervorrichtungen aufweisen, oder eine Kombination elektrischer Vorrichtungen, elektrischer Speichervorrichtungen, und nicht-hydraulischer Vorrichtungen (z. B. nicht-hydraulische Speichervorrichtungen, wie beispielsweise eine nicht-hydraulische, mechanische Speichervorrichtung, wie beispielsweise ein Schwungrad). Alternativ können die Systeme und Verfahren in den Maschinen verwendet werden, die hydraulische Vorrichtungen und hydraulische Speichervorrichtungen, sowie nicht-elektrische Vorrichtungen (z. B. nicht-elektrische Speichervorrichtungen, wie beispielsweise eine nicht-elektrische, mechanische Speichervorrichtung, wie beispielsweise ein Schwungrad) aufweisen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Eine beispielhafte Maschine 10 kann verwendet werden, um Arbeit zu verrichten. Insbesondere ist die beispielhafte Maschine 10, die in 1 gezeigt ist, ein Bagger zum Ausführen von Arbeiten, wie beispielsweise Baggern und/oder Laden von Material. Obwohl die beispielhaften Systeme und Verfahren, die hierin offenbart sind, in Bezug auf einen Bagger beschrieben sind, weisen die offenbarten Systeme und Verfahren Anwendungen in anderen Maschinen, wie beispielsweise einem Automobil, LKW, Landwirtschaftsfahrzeug, einer Arbeitsmaschine, einem Radlader, einem Bulldozer, Lader, Raupentraktor, Grader bzw. Planiermaschine, Geländelastwagen oder jegliche Maschinen, die Fachleuten des Gebiets bekannt sind.
  • Das beispielhafte System 55 zur Steuerung der Leistung in der Maschine 10 kann verwendet werden, um die Leistung in einer Maschine zu steuern, die sowohl elektrische als auch hydraulische Vorrichtungen aufweist, die entweder als Leistungslieferanten oder als Leistungsverbraucher fungieren können. Insbesondere steuert das beispielhafte System 55 die Leistungslieferung und den Leistungsverbrauch der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen in einer Art und Weise, die die Effizienz einer Maschine verbessert, während die erwünschten Steuercharakteristiken der Maschine erhalten bleiben. Die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen können elektrische und hydraulische Speichervorrichtungen ebenso wie elektrische und hydraulische Betätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise elektrische Motoren, elektrische Generatoren, elektrische Motor/Generatoren, hydraulische Pumpen, hydraulische Motoren, hydraulische Pumpen/Motoren und hydraulische Zylinder umfassen.
  • Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den beispielhaften offenbarten Systemen, Verfahren und der Maschinen vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele werden Fachleuten unter Berücksichtigung der Beschreibung und der Praxis der beispielhaft offenbarten Ausführungsbeispiele offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele als lediglich beispielhaft angesehen werden, wobei der tatsächliche Umfang durch die folgenden Ansprüche und ihre entsprechenden Ausführungen angezeigt wird.

Claims (10)

  1. System (55) zur Steuerung der Leistung in einer Maschine (10), wobei das System Folgendes aufweist: eine Steuervorrichtung (58), die konfiguriert ist, um: Anfragesignale (66) zu empfangen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb von zumindest einer elektrischen Vorrichtung und/oder einer hydraulischen Vorrichtung bildet, Betriebssignale (72) von der zumindest einen Vorrichtung zu empfangen, wobei die Betriebssignale eine Anzeige für einen Status der zumindest einen Vorrichtung bilden; einen Leistungspegel zu bestimmen, der durch die zumindest eine Vorrichtung geliefert oder verbraucht werden soll, und zwar basierend auf den Anfragesignalen, den Betriebssignalen und einer Steuerstrategie (60) zur Steuerung von zumindest der elektrischen Leistung und/oder der hydraulischen Leistung für die Maschine; und Steuersignale (70) zur Steuerung des Betriebs der zumindest einen Vorrichtung vorzusehen, wobei die Steuerstrategie eine Untersystemsteuerung (62) und eine Überwachungssteuerung (64) aufweist, wobei die Untersystemsteuerung eine Steuerung (62b) des elektrischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs einer elektrischen Vorrichtung und eine Steuerung (62c) des hydraulischen Untersystems zur Steuerung des Betriebs einer hydraulischen Vorrichtung aufweist, wobei die Untersystemsteuerung konfiguriert ist, um Bereichssignale (68) für zumindest eine elektrische Vorrichtung und/oder eine hydraulische Vorrichtung vorzusehen, wobei die Bereichssignale eine Anzeige für entweder einen Beriech der akzeptablen elektrischen Leistungspegel und/oder einen Bereich der akzeptablen, hydraulischen Leistungspegel bildet, die mit dem Betrieb der zumindest einen Vorrichtung assoziiert sind, und wobei die Überwachungssteuerung konfiguriert ist, um die Steuersignale für die Steuerung des Betriebs der zumindest einen Vorrichtung zu bestimmen, und zwar basierend auf den Betriebssignalen, den Bereichssignalen, und den Anfragesignalen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der zumindest einen Vorrichtung bilden.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei die Maschine eine elektrische Vorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, um elektrische Leistung zu liefern und elektrische Leistung zu verbrauchen, sowie eine hydraulische Vorrichtung, die konfiguriert ist, um hydraulische Leistung zu liefern und hydraulische Leistung zu verbrauchen, und wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um: Anfragesignale zu empfangen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden; Betriebssignale von den elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen zu empfangen, wobei die Betriebssignale eine Anzeige für einen Status der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden; einen Leistungspegel zu bestimmen, der durch die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen geliefert oder verbraucht werden soll, und zwar basierend auf den Anfragesignalen, den Betriebssignalen und einer Steuerstrategie zur Steuerung der elektrischen und hydraulischen Leistung für die Maschine; und Steuersignale für die Steuerung des Betriebs der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen zu liefern, wobei die Steuerstrategie Untersystemsteuerungen und eine Überwachungssteuerung aufweist, wobei die Untersystemsteuerungen eine elektrische Untersystemsteuerung zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Vorrichtung und eine hydraulische Untersystemsteuerung zur Steuerung des Betriebs der hydraulischen Vorrichtung aufweist, wobei die Untersystemsteuerungen konfiguriert sind, um Bereichssignale für die elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen vorzusehen, wobei die Bereichssignale eine Anzeige für einen Bereich der akzeptablen elektrischen und hydraulischen Leistungspegel bildet, die mit dem Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen assoziiert sind, und wobei die Überwachungssteuerung konfiguriert ist, die Steuersignale zur Steuerung des Betriebs der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen basierend auf den Betriebssignalen, den Bereichssignalen und den Anforderungssignalen zu bestimmen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden.
  3. System gemäß Anspruch 2, wobei die Maschine ferner einen Verbrennungsmotor (32) aufweist, und die Untersystemsteuerungen einen Steuerung (62a) des Antriebsmaschinenuntersystems aufweist, und wobei die Überwachungssteuerung konfiguriert ist, um die Steuersignale für die Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors basierend auf den Betriebssignalen, den Bereichssignalen und den Anfragesignalen zu bestimmen, die eine Anzeige für den angeforderten Betrieb der elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen bilden.
  4. System gemäß Anspruch 3, wobei die elektrische Vorrichtung einen Motor/Generator (34) aufweist, und die hydraulische Vorrichtung einen hydraulischen Pumpen/Motor (48a) aufweist.
  5. System gemäß Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um Leistung an den Verbrennungsmotor von dem zumindest einen Motor/Generator und dem hydraulischen Pumpen/Motor zu liefern, und wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um mechanische Leistung von dem Verbrennungsmotor zu dem Motor/Generator und/oder dem hydraulischen Pumpen/Motor zu liefern.
  6. System gemäß Anspruch 2, das ferner ein elektrisches Untersystem und ein hydraulisches Untersystem aufweist, wobei das elektrische Untersystem eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen aufweist und das hydraulische Untersystem eine Vielzahl von hydraulischen Vorrichtungen aufweist, wobei die Bereichssignale, die mit einer elektrischen Vorrichtung assoziiert sind, auf entweder der elektrischen Vorrichtung allein oder einem Betrieb der elektrischen Vorrichtung innerhalb des elektrischen Untersystems basieren, und wobei die Bereichssignale, die mit einer hydraulischen Vorrichtung assoziiert sind, auf entweder der hydraulischen Vorrichtung allein oder einem Betrieb der hydraulischen Vorrichtung innerhalb des hydraulischen Untersystems basieren.
  7. System gemäß Anspruch 2, wobei die elektrische Vorrichtung eine elektrische Speichervorrichtung (42) aufweist, wobei die Steuerung des elektrischen Untersystems konfiguriert ist, um Anfragesignale vorzusehen, die mit der elektrischen Speichervorrichtung assoziiert sind, wobei die hydraulische Vorrichtung einen Akkumulator (54) aufweist, und wobei die Steuerung des hydraulischen Untersystems konfiguriert ist, um Anfragesignale vorzusehen, die mit dem Akkumulator assoziiert sind.
  8. System gemäß Anspruch 7, wobei die elektrische Vorrichtung einen Motor/Generator aufweist, der konfiguriert ist, um elektrische Leistung zu verbrauchen, die von der Maschine während der Beschleunigung empfangen wird, und um elektrische Leistung an die Maschine während der Verlangsamung zu liefern, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die Lieferung der elektrischen Leistung zu steuern, die durch den Motor/Generator von der zumindest einen Batterie, einem Ultrakondensator, und einem zweiten Motor/Generator empfangen wird, und wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die elektrische Leistung zu steuern, die durch den Motor/Generator an die zumindest eine Batterie zur Speicherung, den Ultrakondensator zur Speicherung, und den zweiten Motor/Generator zur Unterstützung des Betriebs des zweiten Motor/Generators geliefert wird.
  9. System gemäß Anspruch 2, wobei die hydraulische Vorrichtung einen Akkumulator und/oder einen hydraulischen Zylinder und/oder einen hydraulischen Pumpen/Motor aufweist, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die Lieferung hydraulischer Leistung zu steuern, die durch den hydraulischen Pumpen/Motor verbraucht wird, die von dem Akkumulator und/oder dem hydraulischen Zylinder und/oder einem zweiten hydraulischen Pumpen/Motor empfangen wird, und wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die hydraulische Leistung zu steuern, die durch den Pumpen/Motor an den Akkumulator zur Speicherung und/oder den hydraulischen Zylinder zur Unterstützung des Betriebs des hydraulischen Zylinders und/oder den zweiten hydraulischen Pumpen/Motor zur Unterstützung des Betriebs des zweiten Pumpen/Motors geliefert wird.
  10. Maschine, die Folgendes aufweist: ein Fahrgestell bzw. ein Chassis (12); eine Bedienerschnittstelle (56) zur Steuerung des Betriebs der Maschine; eine elektrische Vorrichtung, die mit dem Fahrgestell gekoppelt ist; eine hydraulische Vorrichtung, die mit dem Fahrgestell gekoppelt ist; und ein System zur Steuerung der Leistung in einer Maschine gemäß einem der Ansprüche 1–9, wobei die Maschine ferner Folgendes aufweist: ein Fahrerhaus (16), das in drehbarer Weise auf dem Fahrgestell angebracht ist; einen Ausleger (18), der in schwenkbarer Weise mit dem Fahrgestell gekoppelt ist; und ein Vorderausleger bzw. Stiel (20), der in schwenkbarer Weise mit dem Ausleger gekoppelt ist; und ein Werkzeug (22), das in schwenkbarer Weise mit dem Vorderausleger gekoppelt ist, wobei die elektrische Vorrichtung einen Motor/Generator aufweist, der mit dem Fahrerhaus und dem Fahrgestell gekoppelt ist, um das Fahrerhaus in Bezug auf das Fahrgestell zu drehen, wobei die hydraulische Vorrichtung eine Vielzahl von hydraulischen Vorrichtungen umfasst, die Folgendes aufweisen: einen ersten hydraulischen Zylinder (24), der mit dem Fahrerhaus und dem Ausleger gekoppelt ist, um den Ausleger in Bezug auf das Fahrerhaus in schwenkbarer Weise zu bewegen, einen zweiten hydraulischen Zylinder (26), der mit dem Ausleger und dem Vorderausleger gekoppelt ist, um den Schaufelstil in Bezug auf den Ausleger in schwenkbarer Weise zu bewegen, und einen dritten hydraulischen Zylinder (28), der mit dem Vorderausleger und dem Werkzeug gekoppelt ist, um das Werkzeug in schwenkbarer Weise in Bezug auf den Vorderausleger zu bewegen.
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US (1) US8909434B2 (de)
CN (1) CN103635636A (de)
DE (1) DE112012002675T5 (de)
WO (1) WO2013003014A1 (de)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9565275B2 (en) 2012-02-09 2017-02-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Transformation of industrial data into useful cloud information
JP5562893B2 (ja) * 2011-03-31 2014-07-30 住友建機株式会社 ショベル
CN103547743B (zh) * 2011-06-27 2015-12-02 住友重机械工业株式会社 混合式工作机械及其控制方法
ITTO20110924A1 (it) * 2011-10-14 2013-04-15 Merlo Project S R L Con Unico Socio Macchina da lavoro ibrido elettro-idraulico
US9477936B2 (en) 2012-02-09 2016-10-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cloud-based operator interface for industrial automation
JP5970898B2 (ja) * 2012-03-26 2016-08-17 コベルコ建機株式会社 動力伝達装置及びこれを備えたハイブリッド建設機械
JP6019956B2 (ja) * 2012-09-06 2016-11-02 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械の動力制御装置
US9551284B2 (en) * 2013-04-04 2017-01-24 Doosan Infracore Co., Ltd. Apparatus for controlling construction equipment engine and control method therefor
US10026049B2 (en) 2013-05-09 2018-07-17 Rockwell Automation Technologies, Inc. Risk assessment for industrial systems using big data
US9709978B2 (en) 2013-05-09 2017-07-18 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data for virtualization of an industrial automation environment with information overlays
US9989958B2 (en) 2013-05-09 2018-06-05 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data for virtualization of an industrial automation environment
US9438648B2 (en) 2013-05-09 2016-09-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Industrial data analytics in a cloud platform
US9786197B2 (en) 2013-05-09 2017-10-10 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data to facilitate enhancing performance in connection with an industrial automation system
US9703902B2 (en) 2013-05-09 2017-07-11 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data for industrial simulation
US9975426B2 (en) * 2013-06-26 2018-05-22 Parker-Hannifin Manufacturing Limited Energy efficient electric vehicle control system
JP6214327B2 (ja) * 2013-10-18 2017-10-18 日立建機株式会社 ハイブリッド式建設機械
CN103541396A (zh) * 2013-10-29 2014-01-29 路旺培 一种液压挖掘机的电控系统
CN104481942B (zh) * 2014-12-04 2016-08-24 华侨大学 一种单泵双执行器的液压装置
US10496061B2 (en) 2015-03-16 2019-12-03 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modeling of an industrial automation environment in the cloud
US11513477B2 (en) * 2015-03-16 2022-11-29 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cloud-based industrial controller
US11042131B2 (en) 2015-03-16 2021-06-22 Rockwell Automation Technologies, Inc. Backup of an industrial automation plant in the cloud
US11243505B2 (en) 2015-03-16 2022-02-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cloud-based analytics for industrial automation
EP3536865B1 (de) * 2015-08-14 2020-10-14 Parker-Hannifin Corporation Potenzielle energierückgewinnung aus dem ausleger eines hydraulikbaggers
CN105256855B (zh) * 2015-09-10 2017-12-22 北京科技大学 一种混合动力工程机械多输入多负载模块化平台系统
CA2922295A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-02 Off The X Inc. Door breacher
US10023195B2 (en) 2016-08-11 2018-07-17 Caterpillar Inc. Powertrain operation and regulation
CN108317130B (zh) * 2018-01-12 2021-01-22 湖南中联重科智能技术有限公司 用于电液控制系统的智能终端、远程调用方法及工程机械
JP6861179B2 (ja) * 2018-03-19 2021-04-21 日立建機株式会社 建設機械および建設機械の管理装置
US11885104B2 (en) 2018-04-27 2024-01-30 Volvo Construction Equipment Ab Hydraulic hybrid system for a work machine and a method of controlling the hydraulic hybrid system
EP3861175B1 (de) 2018-10-02 2022-09-14 Clark Equipment Company Verteiltes hydrauliksystem
WO2020164103A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-20 Guangxi Liugong Machinery Co., Ltd. Construction machine with flywheel arrangement
US11511642B2 (en) 2019-04-05 2022-11-29 Oshkosh Corporation Electric concrete vehicle systems and methods
WO2021072087A1 (en) 2019-10-11 2021-04-15 Oshkosh Corporation Vehicle with accessory drive
DE102020206197A1 (de) * 2020-05-18 2021-11-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hydrostatischer Antrieb
WO2023062412A1 (en) * 2021-10-14 2023-04-20 Cummins Inc. Electric powertrain work modes
WO2024044886A1 (en) * 2022-08-29 2024-03-07 Robert Bosch Gmbh Method and system for diverting regenerated electrical power

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6666022B1 (en) 1999-06-28 2003-12-23 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Drive device of working machine
JP3859982B2 (ja) 2001-04-27 2006-12-20 株式会社神戸製鋼所 ハイブリッド建設機械の電力制御装置
JP4082935B2 (ja) 2002-06-05 2008-04-30 株式会社小松製作所 ハイブリッド式建設機械
JP4179465B2 (ja) 2002-07-31 2008-11-12 株式会社小松製作所 建設機械
DE112004000751B4 (de) 2003-05-07 2012-11-15 Komatsu Ltd. Arbeitsmaschine mit Motorsteuerungseinrichtung
JP4173121B2 (ja) 2003-09-02 2008-10-29 株式会社小松製作所 建設機械の運転システム
JP4248378B2 (ja) 2003-12-02 2009-04-02 株式会社小松製作所 ハイブリッド作業機械の駆動制御装置
JP2006336432A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 作業機械
JP2006336845A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 作業機械
US7950481B2 (en) 2005-09-29 2011-05-31 Caterpillar Inc. Electric powertrain for machine
DE112006002887B4 (de) 2005-10-31 2017-11-16 Komatsu Ltd. Steuergerät für eine Arbeitsmaschine
JP4524679B2 (ja) 2006-03-15 2010-08-18 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械
US7206687B1 (en) 2006-04-06 2007-04-17 General Motors Corporation Method for controlling a hybrid electric vehicle
JP4230493B2 (ja) 2006-05-24 2009-02-25 日立建機株式会社 電気駆動ダンプトラックの駆動システム
JP2008049761A (ja) * 2006-08-23 2008-03-06 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd ハイブリッド制御システム
JP5125048B2 (ja) 2006-09-29 2013-01-23 コベルコ建機株式会社 作業機械の旋回制御装置
JP4264843B2 (ja) 2007-03-30 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
WO2008128416A1 (en) 2007-04-19 2008-10-30 The Chinese University Of Hong Kong Energy management for hybrid electric vehicles
US8060284B2 (en) 2007-10-31 2011-11-15 Deere & Company Work machine with torque limiting control for an infinitely variable transmission
JP5095361B2 (ja) 2007-11-22 2012-12-12 住友建機株式会社 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械
US7945378B2 (en) 2008-09-22 2011-05-17 Deere & Company Method of selecting engine torque curves
US8151916B2 (en) 2009-01-26 2012-04-10 Ford Global Technologies, Llc Energy management system and method for hybrid electric vehicles
DE202009004071U1 (de) 2009-03-23 2010-08-12 Liebherr-France Sas, Colmar Antrieb für einen Hydraulikbagger
WO2010114036A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 日立建機株式会社 電源システムを備えた建設機械及び産業車両

Also Published As

Publication number Publication date
US8909434B2 (en) 2014-12-09
US20130004281A1 (en) 2013-01-03
WO2013003014A1 (en) 2013-01-03
CN103635636A (zh) 2014-03-12

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