JP2011509370A - 動力システムの性能を最適化するシステム、方法、およびコンピュータソフトウェアコード - Google Patents

Abstract

動力システム（１７）の性能を最適化するためのシステムであって、このシステムは、動力システムの現在の動作条件についての現在の情報および／または動力システムについての以前の情報を提供するように構成されたデータ装置（２１）と、動力システムの動作を制御するように構成されたコントローラ（２４）と、動力システムを動作させる際に使用するための、コントローラ（２４）への少なくとも１つの制御コマンド、および／またはユーザへの少なくとも１つの推奨コマンドを有するユーザ情報を与えて、動力システムを制御するように構成されたプロセッサ（２０）であって、少なくとも１つの制御コマンドおよび／またはユーザ情報が、現在の情報および／または以前の情報に少なくとも部分的に基づくプロセッサとを含む。システム、およびコンピュータ可読媒体に格納され、プロセッサによって実行可能なコンピュータソフトウェアコードについても開示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オフハイウェイ車に関し、より詳細には、オフハイウェイ車の性能を最適化する制御システムに関する。

オフハイウェイ車（ＯＨＶ）は、それだけには限らないが露天掘り鉱山での運搬トラック作業など、複数の目的で使われる。トロリー連結ＯＨＶおよび他の大型牽引車両を含むこのようなオフハイウェイ車は一般的には、車両の１つまたは複数の車軸またはモータ／ホイールセットと駆動関係で結合された電気牽引モータによって動力を与えられる。モータリングまたは牽引動作モードでは、牽引モータには、制御可能な電力源、たとえば、エンジン駆動牽引交流機／整流器／インバータの組合せ、あるいは、インバータをもたないｄｃモータを含む直流駆動源から電流が供給される。牽引モータは、車両の車輪にトルクを加え、車輪は、車両が走っている表面（たとえば、運搬軌道または道路）に接線力または牽引力を加え、そうすることによって、車両を、通行権のある道路に沿って所望の方向に推進させる。

逆に、電気（すなわち、動的）制動動作モードでは、同じモータが、軸駆動／車輪駆動発電機として働く。トルクがモータ機軸に、それぞれ関連付けられた軸／ホイールセットによって加えられ、このセットが次いで、表面に制動力を加え、そうすることによって車両の進行が妨げられ、または遅くなる。従来のオフハイウェイ車にもトロリー連結ＯＨＶにも、結果として生成される電気エネルギー用の適切な蓄積媒体がないので、電気抵抗グリッド（動的制動グリッドまたはロードボックスとして知られる）が、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するのに使われ、熱エネルギーは次いで、大気中に発散される。

対照的に、ハイブリッドＯＨＶおよびハイブリッドトロリー連結ＯＨＶは、たとえばバッテリ、フライホイール、ウルトラキャパシタなど、適切な蓄積要素（群）に、生成された動的制動エネルギーを蓄積することが可能である。この蓄積エネルギーは次いで、ＯＨＶの牽引および／または補助システム用に使うことができ、そうすることによって燃料効率が向上する。しかし、ＯＨＶが動力蓄積要素および／またはエネルギー散逸要素を含むかどうかに関わらず、このような構成要素により、車両の全体的サイズおよび重量が増し、したがって車両のコストも上がる。ある運転者が、ある特定のサイズおよび／または重量のＯＨＶの運転には熟練していることがあるが、その運転者の熟練度は、サイズおよび／または重量が異なり得る各ＯＨＶによって変わる可能性がある。

上で開示したようなＯＨＶの違い、ならびに運転者の技能レベル、経験、および／または要望により、ＯＨＶを運転し、ある特定の生産レベルを達成するのにかかるコストは、大きく変わり得る。たとえば、様々な試験により、燃料消費量（ｆｕｅｌ ｂｕｒｎ）だけでも、運転者のみに基づいて、最大１５パーセント（１５％）変わり得ることが示されている。ＯＨＶの様々な物理構成を考慮すると、運転者が、異なるＯＨＶを同様の運転モードで運転する場合、燃料消費量はさらに変わり得る。

オフハイウェイ車の所有者および／または運転者、ならびにたとえば露天掘り鉱山だがそれに限定されない、このような車両が使われる場所の所有者には、最適なＯＨＶ動作パラメータが使用されるときの、たとえば鉱山１トンあたりのコストの低下、燃焼率の最小化などだがそれに限定されない、実現される経済的利益が理解されよう。最適なパラメータにより、ＯＨＶの個々の構成要素の構成要素寿命がさらに最大限になる。

米国特許出願公開第２００７／０２１９６８０号公報

本発明の実施形態は、動力システムの性能を最適化するシステム、方法、およびコンピュータ可読媒体に関する。このシステムは、動力システムの現在の動作条件についての現在の情報および／または動力システムについての以前の情報を提供するように構成されたデータ装置を含む。（指摘した通り、「現在の情報」は、動力システムの現在／現時点での動作条件についての情報を指す。「以前の情報」は、動力システムの過去の動作条件についての情報を指す）。本システムは、動力システムの動作を制御するように構成されたコントローラも含む。本システムは、動力システムを動作させる際に使用するための、コントローラへの少なくとも１つの制御コマンド、および／または動力システムを制御するための、ユーザへの少なくとも１つの推奨コマンドを有するユーザ情報を与えるように構成されたプロセッサをさらに含み、少なくとも１つの制御コマンドおよび／またはユーザ情報は、現在の情報および／または以前の情報に少なくとも部分的に基づく。

本方法は、動力システム用の性能目標を判定することを含む。本方法は、性能目標を、動力システムの実際の動作パラメータと比較することをさらに含む。本方法は、性能目標を達成するように、動力システムの実際の性能を修正することも含む。

コンピュータソフトウェアコードは、コンピュータ可読媒体上に格納され、プロセッサによって実行可能である。コンピュータソフトウェアコードは、プロセッサによって実行されたとき、動力システム用の性能目標を判定するコンピュータソフトウェアモジュールを含む。コンピュータソフトウェアコードは、プロセッサによって実行されたとき、性能目標を、動力システムの実際の動作パラメータと比較するコンピュータソフトウェアモジュールをさらに含む。コンピュータソフトウェアコードは、プロセッサによって実行されたとき、性能目標を達成するように、動力システムの実際の性能を修正するコンピュータソフトウェアモジュールも含む。

上で簡潔に説明した本発明のより具体的な説明を、添付の図面に示す、本発明の具体的な実施形態を参照して行う。こうした図面は、本発明の典型的な実施形態を図示するに過ぎず、したがって本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではないことを理解した上で、本発明の例示的な実施形態を、添付の図面を使用して、特異性および詳細を追加して記載し説明する。

オフハイウェイ車の動作を最適化する方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。 互いから情報を取得するオフハイウェイ車の例示的な実施形態を示すブロック図である。 オフハイウェイ車の動作を最適化する際に使われる要素の例示的な実施形態を示すブロック図である。 オフハイウェイ車の動作を最適化する閉ループシステムの例示的な実施形態を示すブロック図である。 オフハイウェイ車内部のインタフェースの例示的な実施形態を示す図である。

ここで、本発明と一致する実施形態への参照を詳細に行うが、実施形態の例は添付の図面に示してある。可能な場合は常に、図面を通して使われる同じ参照番号は、同じまたは同様の部分を指す。

本発明の例示的な実施形態を、オフハイウェイ車に関して記載するが、本発明の例示的な実施形態は、それだけには限らないが農業用車両、輸送車両、定置式動力プラント、および／または船舶など、他の使用にも適用可能であり、これらはそれぞれ、少なくとも１つのディーゼルエンジン、またはディーゼル内燃エンジンを用いることができる。この目的のために、指定されたミッションを論じる際、ミッションは、ディーゼル動力システムによって実施されるべきタスクまたは要件を含む。したがって、船舶アプリケーションに関して、ミッションは、現在地から目的地へのシステムの移動を指し得る。定置動力発生ステーションまたは動力発生ステーション網などだが、それに限定されない定置アプリケーションのケースでは、指定されたミッションは、ディーゼル動力システムによって満足されるべきワット量（たとえば、ＭＷ／ｈｒ）または他のパラメータもしくは要件を指し得る。同様に、ディーゼル燃料動力発生ステーションの動作条件は、速度、荷重、燃料値、タイミングなどの１つまたは複数を含み得る。

船舶に関わる例示的な一実施形態では、複数の引船が一緒に運転されている場合があり、この場合、すべての引船が、より大きい同一の船を動かしており、各引船は、より大きい船を動かすというミッションを遂行するように、ペースを合わせている。別の例示的な実施形態では、一艘の船舶が、複数のエンジンを有し得る。オフハイウェイ車（ＯＨＶ）は、場所「Ａ」から場所「Ｂ」まで土類を移動するという同じミッションをもつ一団の車両を伴う場合があり、この場合、各ＯＨＶは、ミッションを遂行するように、ペースを合わせている。定置動力発生ステーションに関しては、複数のステーションが、ある特定の場所および／または目的のために一体となって動力を生じるために、１つにグループ化される場合がある。別の例示的な実施形態では、単一のステーションが提供されるが、複数の発生装置によってこの単一のステーションが構成される。船舶に関わる例示的な一実施形態では、複数のディーゼル動力システムが共同で動作している場合があり、この場合、すべての動力システムが、より大きい同一の荷重を動かしており、各システムは、より大きい荷重を動かすというミッションを遂行するように、ペースを合わせている。

さらに、本明細書で開示する動力車両および他の動力システムは通常、ディーゼル動力システムであるが、本発明の実施形態は、それだけには限らないが、たとえば天然ガス動力システム、バイオディーゼル動力システムなど、非ディーゼル動力システムとともに使用され得ることも当業者には容易に理解されよう。さらに、このような非ディーゼル動力システム、ならびにディーゼル動力システムは、複数のエンジン、他のタイプの動力源、ならびに／または、バッテリ源、電圧源（コンデンサなどだが、それに限定されない）、化学源、圧力型ソース（スプリングおよび／または油圧拡張などだが、それに限定されない）、電流源（インダクタなどだが、それに限定されない）、慣性源（フライホイール装置などだが、それに限定されない）、重力型動力源、および／もしくは熱型動力源などだが、それに限定されない追加動力源を含み得る。さらに、動力源は、外部にあってもよく、たとえば電気式動力システムだが、それに限定されず、この場合、動力は、頭上吊架線、第三軌条、および／または磁気浮上コイルから外部供給される。

本発明の例示的な実施形態により、それだけには限らないがオフハイウェイ車など、動力システムの性能を最適化するシステム、方法、およびコンピュータソフトウェアコードなどのコンピュータ実施方法を提供することによって、当該分野における問題が解決される。ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ、プログラムストレージ、接続バス、および他の適切な構成要素を含む、データ処理システムなどの機器は、本発明の方法の実施を容易にするようにプログラミングされ、あるいは設計され得ることが当業者には理解されよう。このようなシステムは、本発明の方法を実行する適切なプログラム手段を含む。

また、データ処理システムとともに使用するための、事前記録ディスクや他の同様のコンピュータプログラム製品などの製造品は、記憶媒体と、本発明の方法の実施を容易にするようデータ処理システムに指令する、記憶媒体に記録されたプログラム手段とを含み得る。このような機器および製造品も、本発明の精神および範囲内である。

概して、技術的効果は、動力システムの性能を最適化することである。本発明の例示的な実施形態を理解しやすくするために、本発明を、これ以降はその具体的な実装形態を参照して説明する。本発明の例示的な実施形態は、それだけには限らないがコンピュータなど、データを受諾し、規定された数学および／または論理演算を通常は高速で実施するように設計され、このような演算の結果が表示されてもされなくてもよい任意の装置によって実行される、プログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能命令という一般的状況で説明され得る。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを実施し、または特定の抽象データタイプを実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造などを含む。たとえば、本発明の例示的な実施形態の基底にあるソフトウェアプログラムは、異なる装置またはプラットフォームとともに使用するために、異なるプログラミング言語でコーディングすることができる。以下の説明において、本発明の例は、ウェブブラウザを利用するウェブポータルという状況で記載され得る。しかし、本発明の例示的な実施形態の基底にある原理は、他のタイプのコンピュータソフトウェア技術とともに実装され得ることも理解されよう。

さらに、本発明の例示的な実施形態は、ハンドヘルド装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能家電製品、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む他のコンピュータシステム構成でも実施され得ることが当業者には理解されよう。本発明の例示的な実施形態は、通信ネットワークを介してリンクされるリモート処理装置によってタスクが実施される分散型コンピューティング環境でも実施することができる。分散型コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、メモリ記憶装置を含むローカルおよびリモートコンピュータ記憶媒体両方に配置することができる。こうしたローカルおよびリモートコンピューティング環境は、全体が動力システム、またはコンシスト（ｃｏｎｓｉｓｔ）内の周辺動力システムに含まれてもよく、無線通信が用いられる沿道装置または中央局内など、車外にあってもよい。

本文書では、「ＯＨＶコンシスト」または「オフハイウェイ車コンシスト」という用語を用いる。本明細書で使用するように、ＯＨＶコンシストは、モータリング能力を提供するように、トロリーとともに連続して動作し、１つに連結された１つまたは複数のＯＨＶを有するものとして説明され得る。具体的には、先頭コンシストおよび複数のリモートコンシストがあり得る。各ＯＨＶコンシストは、第１のＯＨＶおよびトレールＯＨＶ（１つまたは複数）、またはトロリーを先頭に有し得る。さらに、「コンシスト」という用語は、１つに連結された複数のＯＨＶについて論じる際、限定要因とみなされるべきではない。ＯＨＶコンシストは、採掘物質が各ＯＨＶに置かれるときの第１の場所という視点での各ＯＨＶと、採掘物質が各ＯＨＶから移動される第２の場所との間の一定の物理空間が期待される場所において共同で動作する複数のＯＨＶに関し得る。

本明細書で開示するように、コンシストは、それだけには限らないが農業用車両、輸送車両、定置式動力プラント、および／または海洋推進船など、モータリング、動力発生、および／または制動能力を提供するように共同で動作する他のディーゼル動力システムを指すときにも適用可能である。したがって、「ＯＨＶコンシスト」が本明細書において使われるとしても、この用語は、他のディーゼル動力システムにも当てはまり得る。同様に、サブコンシストも存在し得る。たとえば、ディーゼル動力システムは、複数のディーゼル燃料動力発生ユニットを有し得る。たとえば、動力プラントが複数のディーゼル電力ユニットを有する場合があり、この場合、最適化はサブコンシストレベルでよい。同様に、ＯＨＶが複数のディーゼル動力ユニットを有する場合がある。

ここで図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。本発明の例示的な実施形態は、システム（コンピュータ処理システムを含む）、方法（コンピュータ化方法を含む）、機器、コンピュータ可読媒体、コンピュータプログラム製品、ウェブポータルを含むグラフィカルユーザインタフェース、またはコンピュータ可読メモリに有形に固定されたデータ構造を含む多数のやり方で実装することができる。本発明のいくつかの実施形態について、以下で論じる。

図１は、オフハイウェイ車の動作を最適化する方法の例示的な実施形態を示すフローチャートを示す。ＯＨＶ向けの性能目標が、フローチャート５の１０で判定される。性能目標は、一般に「ダンプおよびショベル時間」と呼ばれる、ステーションでの待機時間に基づき得る。待機時間は、動力システムによって実施される少なくとも２つの機能の間の遅延時間でよいことが当業者には理解されよう。ステーションは、採掘物質がＯＨＶに積まれ、もしくはショべリングされる場所および／または採掘物質がＯＨＶから移動され、またはダンプされる場所を含み得る。ＯＨＶの生産性、たとえば、１時間あたりのサイクル数および／または１時間あたりの運搬トン数を考慮してもよい。ダンピングおよびショべリングについて開示するが、本明細書で開示する他の動力システムに関して、ダンピングおよびショべリングは、動力システムによって実施される機能として識別され得ることが当業者には理解されよう。

性能目標はさらに、ＯＨＶの動作挙動および／または統計、もしくは統計情報によって判定することができる。たとえば、推進制動デューティサイクルおよび／または制動時間を、こうした要因に関する履歴データと比較すればよい。別の例示的な実施形態では、性能目標は、他のＯＨＶと比較した、ＯＨＶの物理的位置によって判定することができる。距離は、たとえば、ディスパッチシステム、沿道マーカと車両の間の測定、および／またはＯＨＶ間の直接測定によって判定することができる。次のＯＨＶまでの最小距離、次のＯＨＶまでの時間、および／または運搬経路におけるＯＨＶ空間が制御され得る。運搬サイクルにおいて少なくとも２つのＯＨＶの間の空間を均等に取ることにより、事故の危険性が削減される可能性がある。これは、一本の車線のみを支える道路部分がある鉱山では特に重要である。「運搬サイクル」という用語は、本明細書ではＯＨＶ動作に特有のものとして論じているが、この用語は、本明細書で開示する他の動力システムに特有のサイクルにも関し得る。たとえば、運搬サイクルは、ミッション区分にも、動力システムがある特定の場所を離れ、次いで戻る時間にも関し得るが、この場合、動力システムは、物資および／または生き物を輸送するために特定の場所を離れてよい。

性能目標はさらに、環境条件によって判定することができる。環境条件は、それだけには限らないが霧発生条件、降水条件、およびＯＨＶが走っている面が滑る（たとえば、牽引車輪が、指定されたレベルを下回ると思われる）かどうかなど、気象条件を含み得る。さらに、それだけには限らないが縮退運転モードなど、ＯＨＶ動作条件も考慮することができる。縮退運転モードは、それだけには限らないが過熱エンジンなど、ＯＨＶ縮退運転モードと、それだけには限らないがＯＨＶが少なくとも２つのステーションの間で横断する道路の悪化など、環境悪化条件との両方を含み得る。

ＯＨＶの性能目標と、ＯＨＶの実際の動作パラメータとの比較が、１２で実施される。性能目標と動作パラメータとの間に違いがある場合、１４で、ＯＨＶの性能目標を達成するように、ＯＨＶの実際の性能に対して修正が行われる。この修正は、生じる最大馬力を制限し、かつ／または生じる馬力を、目標性能を満たすまで数パーセントずつ減らすことにより、馬力を調整することによって遂行することができる。馬力が低すぎる場合は、増力すればよい。馬力は、環境条件が理想的でないときに性能目標を満たすように増力してもよい。たとえば、ＯＨＶの馬力は、運動量が失われないように、ＯＨＶが走っている地面の上の柔らかい地点を横断するために増力することができる。

性能の修正は、ＯＨＶの速度を低下することによって遂行することもでき、たとえば最大速度を制限し、かつ／または運搬サイクル全体においてＯＨＶ速度を低下することだが、それに限定されない。動的なＯＨＶ速度制限は、運搬サイクルにおけるＯＨＶの位置に比較され得る。たとえば、運転者によって制御されるとき、馬力およびＯＨＶ速度は、目標速度を運転者に知らせ、運転者に車両を完全に制御させたままにしておくことによって制御することができる。図３に示すように、馬力および速度が自律コントローラによって制御されるとき、自律コントローラは、ＯＨＶの動作を指示する。

別の例示的な実施形態では、ＯＨＶ性能に対する修正は、ＯＨＶの運搬サイクルの学習に基づいて遂行される。より具体的には、１６で、以前の運搬サイクルについての以前の情報が取得され（たとえば、集められ、またはアクセスされ）、新規または現在の運搬サイクルの少なくとも１つのパラメータについての判定が、以前の運搬サイクルに基づいて行われる。続いて、ＯＨＶは、一部にはパラメータに基づいて、新規、現在、または後続の運搬サイクル中で制御される。運搬サイクルについては、それだけには限らないが過去の運搬サイクルに基づく平均化または重みづけデータなど、動作履歴に基づいて学習することができる。この情報を用いると、緩やかな経路変更が可能になり得る。別の例では、運搬サイクルには、時間および／または位置と突き合わせてインデックスをつけることができる。位置および／または時間は、ショベルおよびダンプのハード地点からのものに基づく速度から積分することができる。さらに、ＯＨＶの左車輪とＯＨＶの右車輪との間の違いを用いて、道路の曲率を推定することができ、曲率は運搬プロファイルを識別するのに使うことができ、運搬プロファイルは、ＯＨＶの性能をさらに最適化するのに使うことができる。運搬サイクルを学習するのに使うことができる他の情報は、停止地点および／または固定沿道地点、表面傾斜の変化、ならびに傾斜が変化すると、ＯＨＶがＧＰＳ座標の使用をどのように実施するかなどを含み得る。

運搬サイクルは、履歴サイクル（以前の）情報からの偏差に基づいて定義してもよい。たとえば、現動作との相関に基づいて、多様な格納サイクル情報を選択することができる。現在の運搬サイクルは、運転者および／またはディスパッチシステム入力に基づいて、１組の可能サイクルから選択することができる。

フローチャート５は、以下で詳しく開示するように、コンピュータ媒体に格納可能でありプロセッサ２０によって動作可能なコンピュータソフトウェアコードで実装され得ることが当業者には容易に理解されよう。フローチャート５における特定の要素は、コンピュータソフトウェアモジュールで実装される。より具体的には、コンピュータソフトウェアコードは、プロセッサによって実行されたとき、動力システムに対する性能目標を判定するコンピュータソフトウェアモジュールを含む。プロセッサによって実行されたとき、性能目標を、動力システムの実際の動作パラメータと比較するコンピュータソフトウェアモジュールも含まれる。プロセッサによって実行されたとき、性能目標を達成するように動力システムの実際の性能を修正するコンピュータソフトウェアモジュールも含まれる。コンピュータソフトウェアコードは、プロセッサによって実行されたとき、動力システムの少なくとも１つの機能についての現在の情報および／または以前の情報を取得し、少なくとも１つの機能の以前の性能に基づいて、少なくとも１つの機能の新規性能に対する少なくとも１つのパラメータを判定するコンピュータソフトウェアモジュールも含む。ＯＨＶに関して、少なくとも１つの機能は、運搬サイクルに関連づけられ得る。

上で開示した例示的な実施形態を利用することによって、一団の動力システムの性能向上を実現することができる。たとえば、鉱山現場での一団のＯＨＶに関して、燃焼される燃料の削減、衝突を最小限に抑えることなどが、向上され得る。このような向上は、同じ近辺にある他の動力システムからの情報またはフィードバックを用いることによって、さらに可能である。フィードバックのタイプは限定されないが、同じ鉱山で作業している他のＯＨＶからの性能情報を含み得る。図２に示すように、性能目標は、同じ近辺にある他の動力システムから取得された情報に基づき得る。たとえば、２台のＯＨＶが互いに従っている場合、先頭ＯＨＶ１７からの性能目標は、無線によってトレーリングＯＨＶ１８に伝達される。他の例示的な実施形態では、沿道装置１９を経路上で通過する場合、先頭ＯＨＶ１７は、性能目標を沿道装置１９に与えることができ、装置１９は、トレーリングＯＨＶ１８が沿道装置１９の通信範囲内にあるときに情報をトレーリングＯＨＶ１８に伝送する。この動作を容易にするために、通信装置２７が、各ＯＨＶ１７、１８、および／または沿道装置１９上にある。ある特定の動力システムに性能目標を提供するのに、２つより多い動力システムを使用してもよいことが当業者には容易に理解されよう。

図３は、オフハイウェイ車の動作を最適化する際に使われるシステムの例示的な実施形態を明示するブロック図を示す。このシステムは、プロセッサ２０を含む。ソフトウェア２５（コンピュータ可読命令）は、プロセッサによって動作可能である。プロセッサ２０およびソフトウェア２５は、ＯＨＶ向けの性能目標を判定するのに使うことができる。データ（現在および／または以前の情報を具現化したもの）が、データ装置２１を介して、プロセッサに、したがってソフトウェア２５に与えられる。データ装置２１は、それだけには限らないがＯＨＶ上に配置されたセンサ、鉱山ディスパッチシステム、および／または動作履歴情報を保持するデータベースなど、複数の装置を含み得る。プロセッサ２０およびソフトウェア２５は、ＯＨＶ向けの性能目標を、ＯＨＶの実際の動作パラメータと比較し、ＯＨＶ向けの性能目標を達成するようにＯＨＶの実際の性能を修正するのに使うこともできる。例示的な一実施形態では、性能目標を達成するように実際の性能を修正することにより実現される結果は、図５を参照して以下で開示するように、インタフェース２２、またはディスプレイにより運転者に伝達される。別の例示的な実施形態では、結果は、上で開示したように自律コントローラ２４に与えられ、コントローラ２４は、ＯＨＶ１７のコントロール２６にコマンド信号を送る。より具体的には、ソフトウェア２５中のコンピュータ可読命令がプロセッサ２０によって実行されると、プロセッサ２０は、オフハイウェイ車を運転する際に使うためのコントローラ２４へのコマンドおよび／またはオフハイウェイ車に乗っている運転者へのコマンドを、インタフェース２２を介して提供することができる。

本発明の例示的な実施形態は、性能および／または速度に影響を及ぼし、たとえば燃料消費量および動作コストを最小限にするように目標速度を増力し、制限し、または与えると同時に、構成要素寿命を最大限にすることができるが、それに限定されない。この影響行使は、運搬、ショベル、またはダンプ端での待機時間が目標を超える場合、馬力を動的に低下することと同程度に容易であり得る。上で開示したように、影響行使は、ＯＨＶの空間取りを制御し、または運搬サイクル全体に対するある特定の目標速度プロファイルを、エネルギー利用を最小限にするように定義することと同程度に複雑であり得る。本発明の例示的な実施形態は、異なる多くの入力が使用され得るように柔軟である。入力例は、推進コントローラにとってローカルに利用可能な簡易動作履歴、鉱山ディスパッチシステムとの対話、および／または自律ＯＨＶコントローラ情報を含む。本発明の例示的な実施形態は、目標速度告知を用いて、ＯＨＶの速度および／または馬力をアクティブに制御し、かつ／またはドライバの動作に影響し得る。この目的のために、本発明の例示的な実施形態は、複数のＯＨＶの間に均一に空間を取り、かつ／または最終的に鉱山生産率を制御するのに利用することができる。

図４は、オフハイウェイ車の動作を最適化する閉ループシステムの例示的な実施形態を示すブロック図を示す。開示したように、データ装置２１からの現在および／または以前の情報は、ＯＨＶ１７から収集され、プロセッサ２０に与えられ、プロセッサ２０は、情報をソフトウェア２５に与える。新規の動作設定が判定されると、設定は、コントローラ２４に与えられる。コントローラ２４が、ＯＨＶ１７を動作させるように構成される場合、コントローラ２４は、新規の動作設定を実装する。コントローラ２４が、ＯＨＶ１７を動作させるように構成されない場合、新規の動作設定は、たとえばインタフェース２２を介してだが、それに限定されず、運転者に与えられる。この決定が行われる場所を識別するための決定ゲート２３を図示してある。運転者は、インタフェース２２を使って、ＯＨＶ１７にコマンドを与えることができる。コントローラがＯＨＶ１７を動作させているとき、ＯＨＶ１７および／またはコントローラ２４は、インタフェース２２を介して、動作設定についての情報を運転者に与えることができる。図４は、閉ループ構成の例示的な実施形態を図示しているが、他の閉ループ構成が可能であることが当業者には容易に理解されよう。

図５は、オフハイウェイ車内部のインタフェースの例示的な実施形態を図示する。図１に開示したフローチャート５は、上で開示した方法が運転者に勧告を与えるのに用いられる場合、自律的に、より具体的には運転者インタフェースなしかそれに近い状態で、および／または運転者インタフェースありで実装することができることが当業者には容易に理解されよう。運転者に勧告が与えられる場合、インタフェース２２が運転者に提供されなければならない。例示的な実施形態では、インタフェース２２は、視覚インジケータを介して、第１の視覚インジケータ３２での速度（実際および／もしくは目標速度）、第２の視覚インジケータ３３での今後の速度目標、ならびに／または第３の視覚インジケータ３４での加速／減速要件の少なくとも１つについての情報を運転者に与える。

それだけには限らないが鉱山トラックドライバなど、ＯＨＶの運転者は、道路および周辺環境に集中しなければならないので、インタフェースの視覚表示は、最小化することが好まれる。この目的のために、情報は、視覚インジケータ３２、３３、３４ならびに聴覚インジケータ３５を介して運転者に伝達すればよい。たとえば、視覚情報は、それだけには限らないがデジタル表示および／または、時間に対する線グラフなど、グラフの形の、実際の速度と比較した目標速度（速度目標を含む）を含み得る。さらに、目標速度を達成するための加速要件が、様々な長さの矢印の形で表示され得る。別の例示的な実施形態では、加速／減速要件は、運転者が目標速度から逸脱するに従って周波数が増大するビープ音の形で聞こえるように提示することができる。聞こえるように与えられる情報は、スピーカ３５を介して、および／または運転者が身につけるスピーカヘッドセットを介して発生し得る。スピーカヘッドセットは、有線および／または無線でよい。

別の例示的な実施形態では、物理的触角により情報を伝達することができる。たとえば、加速／減速要件を聞こえるように提示するのではなく、運転者の皮膚領域に印加される電流を使うことができる。運転者との接続用に、アタッチメント３６が提供される。例示的な実施形態では、皮膚領域に印加される電流は、減速要件が伝達されなければならないときにのみ使うことができるが、聴覚インジケータが無視されたとき、および減速の失敗が危険な動作条件を生じ得る場合のみである。他の選択肢は、運転者制御による触覚フィードバックの提供を含む。

本明細書において、様々な例示的実施形態を参照して本発明を記載したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更、省略および／または追加を行うことができ、その要素に対して等価物を代用することができることが当業者には理解されよう。さらに、ある特定の状況または物質を本発明の教示内容に適応させるように、本発明の範囲から逸脱することなく多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明の実施のために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は、添付の請求項の範囲内であるすべての実施形態を含むことを意図するものである。さらに、用語のいかなる使用も具体的に記述しない限り、第１、第２などは、いかなる順序も重要性も示すものではなく、第１、第２などの用語は、ある要素を別の要素と区別するのに使われている。

１７ 先頭ＯＨＶ
１８ トレーリングＯＨＶ
１９ 沿道装置
２０ プロセッサ
２１ データ装置
２２ インタフェース
２３ 決定ゲート
２４ 自律コントローラ
２５ ソフトウェア
２６ ＯＨＶコントロール
２７ 通信装置
３２ 第１の視覚インジケータ
３３ 第２の視覚インジケータ
３４ 第３の視覚インジケータ
３５ 聴覚インジケータ、スピーカ
３６ アタッチメント

Claims (21)

1. 動力システムの性能を最適化するためのシステムであって、
   前記動力システムの現在の動作条件についての現在の情報および／または前記動力システムについての以前の情報を提供するように構成されたデータ装置と、
   前記動力システムの動作を制御するように構成されたコントローラと、
   前記動力システムを動作させる際に使用するための、前記コントローラへの少なくとも１つの制御コマンド、および／またはユーザへの少なくとも１つの推奨コマンドを有するユーザ情報を与えて、前記動力システムを制御するように構成されたプロセッサであって、前記少なくとも１つの制御コマンドおよび／またはユーザ情報が、前記現在の情報および／または前記以前の情報に少なくとも部分的に基づくプロセッサとを備えるシステム。
2. 前記プロセッサから前記少なくとも１つの推奨コマンドを受け取り、視覚、音声、および／または触角を用いて前記少なくとも１つの推奨コマンドを前記ユーザに伝えるように構成されたインタフェースをさらに備える、請求項１記載のシステム。
3. 前記データ装置が、前記動力システムからのデータ、ディスパッチからの情報、少なくとも１つの環境条件についての情報、および／または動作履歴情報を有するデータベースに含まれる情報を収集するように構成されたセンサを備える、請求項１又は２記載のシステム。
4. 前記プロセッサが、前記動力システム向けの性能目標を、前記動力システムの実際の動作パラメータと比較し、前記目標と実際の動作パラメータとの間の違いに基づいて、前記性能目標を満たすように前記動力システムを動作させる前記少なくとも１つの制御コマンドを前記コントローラに与えるように構成される、請求項１乃至３のいずれか１項記載のシステム。
5. 前記プロセッサ、前記データ装置、および前記コントローラの少なくとも１つが、前記動力システムの動作サイクルを判定するようにさらに構成され、前記動作サイクルが、前記動力システムの現在の動作パラメータを判定するのに使われる、請求項１記載のシステム。
6. 前記コントローラ、前記プロセッサ、および前記データ装置が、前記動力システムを制御するための閉ループ構成で構成される、請求項１乃至５のいずれか１項記載のシステム。
7. 前記閉ループ構成が、運転者に前記動力システムを制御させるためのインタフェースをさらに備える、請求項６記載のシステム。
8. 前記動力システムが、オフハイウェイ車、農業用車両、輸送車両、定置式動力プラント、および／または船舶を含む、請求項１乃至７のいずれか１項記載のシステム。
9. 前記プロセッサが、前記動力システムの以前の運搬サイクルについての情報を取得し、前記以前の運搬サイクルについての前記取得情報に基づいて、少なくとも１つの現在の運搬サイクル用の少なくとも１つのパラメータを判定し、前記少なくとも１つのパラメータが、前記少なくとも１つの現在の運搬サイクル中での前記動力システムの制御に使われる、請求項１乃至８のいずれか１項記載のシステム。
10. 動力システムの性能を最適化する方法であって、
    動力システム向けの性能目標を判定すること、
    前記性能目標を、前記動力システムの実際の動作パラメータと比較すること、および
    前記動力システムの実際の性能を、前記性能目標を達成するように修正することを含む方法。
11. 前記性能目標を判定することが、前記動力システムによって実施される少なくとも２つの機能の間の待機時間を判定することをさらに含む、請求項１０記載の方法。
12. 前記性能目標を判定することが、前記動力システムの生産性を判定すること、少なくとも１つの以前のミッションを前記動力システムの現在のミッションと比較すること、前記動力システムの動作挙動を判定すること、前記動力システムの統計情報を判定すること、前記動力システムの位置を少なくとも１つの他の動力システムと比較すること、前記動力システムが経験する環境条件を判定すること、および／または前記動力システムが経験し得る縮退運転モードを判定することをさらに含む、請求項１０又は１１記載の方法。
13. 前記実際の性能を修正することが、前記動力システムの馬力を調整し、かつ／または速度を調整することをさらに含む、請求項１０乃至１２のいずれか１項記載の方法。
14. 馬力調整および／または速度調整が自動的に実施される、請求項１３記載の方法。
15. 前記動力システムの前記実際の性能を、少なくとも１つの環境条件を補償するように調整することをさらに含む、請求項１０乃至１４のいずれか１項記載の方法。
16. 性能目標の判定が、同じまたは同様のミッションを実施する少なくとも別の動力システムから情報を取得することによって遂行される、請求項１０記載の方法。
17. 前記動力システムが、オフハイウェイ車、農業用車両、輸送車両、定置式動力プラント、および／または船舶を含む、請求項１０乃至１６のいずれか１項記載の方法。
18. 前記動力システムの以前の運搬サイクルについての情報を取得すること、および
    前記以前の運搬サイクルについての前記取得情報に基づいて、少なくとも１つの現在の運搬サイクル用の少なくとも１つのパラメータを判定することであって、前記少なくとも１つのパラメータが、前記少なくとも１つの現在の運搬サイクル中での前記動力システムの制御に使われる、判定することをさらに含む、請求項１０乃至１７のいずれか１項記載の方法。
19. コンピュータ可読媒体上に格納され、プロセッサによって実行可能な、動力システムの性能を最適化するコンピュータソフトウェアコードであって、
    前記プロセッサによって実行されたとき、前記動力システム向けの性能目標を判定するコンピュータソフトウェアモジュールと、
    前記プロセッサによって実行されたとき、前記性能目標を、前記動力システムの実際の動作パラメータと比較するコンピュータソフトウェアモジュールと、
    前記プロセッサによって実行されたとき、前記動力システムの実際の性能を、前記性能目標を達成するように修正するコンピュータソフトウェアモジュールとを備えるコンピュータソフトウェアコード。
20. 前記プロセッサによって実行されたとき、前記動力システムの少なくとも１つの機能についての情報を取得し、前記少なくとも１つの機能の以前の性能に基づいて、前記少なくとも１つの機能の新規性能用の少なくとも１つのパラメータを判定するコンピュータソフトウェアモジュールをさらに備える、請求項１９記載のコンピュータソフトウェアコード。
21. 前記プロセッサによって実行されたとき、前記動力システムの前記実際の性能を、少なくとも１つの環境条件を補償するように調整するコンピュータソフトウェアモジュールをさらに備える、請求項１９記載のコンピュータソフトウェアコード。

Images