JP6568475B2 - 予測可能な作業サイクルを遂行する機械類のためのエネルギー管理システム - Google Patents
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Description
本願は、2012年9月21日出願の米国仮特許出願第61/703,879号に対する優先権を主張し、その内容全体を参考文献としてここに援用する。
[実施形態1] 産業機械において、
(1)前記産業機械によって遂行されていて複数の作業サイクルセグメントを含んでいる反復的作業サイクル内の再生式の作業サイクルセグメントの発現を検知するように、及び(2)前記産業機械に含まれている少なくとも1つのパワー源の作動を前記再生式の作業サイクルセグメントに亘って修正するように、構成されている少なくとも1つのコントローラ、を備えている産業機械。
[実施形態2] 前記パワー源はエンジンを含んでいる、実施形態1に記載の産業機械。
[実施形態3] 前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つのパワー源の作動を、前記エンジンの速度を増加させることによって修正するように構成されている、実施形態2に記載の産業機械。
[実施形態4] 前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つのパワー源の作動を、前記エンジンの前記速度を減少させることによって修正するように構成されている、実施形態2に記載の産業機械。
[実施形態5] 前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つのパワー源の作動を、前記再生式の作業サイクルセグメントの開始に先立って修正するように構成されている、実施形態1に記載の産業機械。
[実施形態6] 前記少なくとも1つのコントローラは、再生式の作業サイクルセグメントの前記発現を、現在の作業サイクルセグメントを検知し、前記現在の作業サイクルセグメントが再生式の作業サイクルセグメントであるかどうかを識別することによって、検知するように構成されている、実施形態1に記載の産業機械。
[実施形態7] 前記少なくとも1つのコントローラは、再生式の作業サイクルセグメントの前記発現を、現在の作業サイクルセグメントを検知し、後続の作業サイクルセグメントを前記現在の作業サイクルセグメント及び前記反復的作業サイクルに基づいて予測し、前記後続の作業サイクルセグメントが再生式の作業サイクルセグメントであるかどうかを識別することによって、検知するように構成されている、実施形態1に記載の産業機械。
[実施形態8] 前記コントローラは、更に、双方向パワーバスを前記再生式の作業サイクルセグメントに亘って修正するように構成されている、実施形態1に記載の産業機械。
[実施形態9] 前記コントローラは、前記双方向パワーバスを、当該双方向パワーバスの電圧を小さくすることによって修正するように構成されている、実施形態8に記載の産業機械。
[実施形態10] 前記反復的作業サイクルを遂行するように操作者によって制御されるディッパーを更に備えている、実施形態1に記載の産業機械。
[実施形態11] 前記ディッパーの位置を検知するように構成されている少なくとも1つのセンサを更に備えている、実施形態10に記載の産業機械。
[実施形態12] 前記少なくとも1つのセンサは、クラウドセンサ、揺動センサ、及び巻き上げセンサのうちの少なくとも1つを含んでいる、実施形態11に記載の産業機械。
[実施形態13] 前記コントローラは、再生式の作業サイクルセグメントの前記発現を、前記少なくとも1つのセンサからの情報に基づいて検知するように構成されている、実施形態10に記載の産業機械。
[実施形態14] 操作者からの少なくとも1つの運動コマンドを受信するように構成されている操作者インターフェースを更に備えている、実施形態10に記載の産業機械。
[実施形態15] 前記少なくとも1つの運動コマンドは、操作者からの、クラウド制御、揺動制御、巻き上げ制御、及びドア制御のうちの少なくとも1つを含んでいる、実施形態14に記載の産業機械。
[実施形態16] 前記コントローラは、再生式の作業サイクルセグメントの前記発現を、前記少なくとも1つの運動コマンドに基づいて検知するように構成されている、実施形態14に記載の産業機械。
[実施形態17] 前記複数の作業サイクルセグメントは、掘削セグメント、揺動セグメント、投棄セグメント、及び戻りセグメントを含んでいる、実施形態11に記載の産業機械。
[実施形態18] 産業機械を運転する方法において、
コントローラによって、前記産業機械によって遂行される反復的作業サイクルであって複数の作業サイクルセグメントを含む反復的作業サイクル内の再生式の作業サイクルセグメントの発現を検知する段階と、
前記コントローラによって、前記産業機械の作動を前記再生式の作業サイクルセグメントに亘って修正する段階と、を備えている方法。
[実施形態19] 再生式の作業サイクルセグメントの発現を検知する段階は、現在の作業サイクルセグメントを検知する段階と、前記現在の作業サイクルセグメントが再生式の作業サイクルセグメントであるかどうかを識別する段階と、を含んでいる、実施形態18に記載の方法。
[実施形態20] 再生式の作業サイクルセグメントの発現を検知する段階は、現在の作業サイクルセグメントを検知する段階と、後続の作業サイクルセグメントを前記現在の作業サイクルセグメント及び前記反復的作業サイクルに基づいて予測する段階と、前記後続の作業サイクルセグメントが再生式の作業サイクルセグメントであるかどうかを識別する段階と、を含んでいる、実施形態18に記載の方法。
[実施形態21] 前記産業機械の作動を修正する段階は、当該産業機械の作動を、前記再生式の作業サイクルセグメントの開始に先立って修正する段階を含んでいる、実施形態18に記載の方法。
[実施形態22] 前記産業機械の作動を修正する段階は、当該産業機械に含まれている少なくとも1つのエンジンの作動を修正する段階を含んでいる、実施形態18に記載の方法。
[実施形態23] 前記少なくとも1つのエンジンの作動を修正する段階は、当該少なくとも1つのエンジンの速度を増加させる段階を含んでいる、実施形態22に記載の方法。
[実施形態24] 前記少なくとも1つのエンジンの作動を修正する段階は、当該少なくとも1つのエンジンの速度を減少させる段階を含んでいる、実施形態22に記載の方法。
[実施形態25] 前記産業機械の作動を修正する段階は、当該産業機械に含まれている少なくとも1つの双方向パワーバスの作動を修正する段階を含んでいる、実施形態18に記載の方法。
[実施形態26] 前記少なくとも1つの双方向パワーバスの作動を修正する段階は、当該少なくとも1つの双方向パワーバスの電圧を下げる段階を含んでいる、実施形態25に記載の方法。
[実施形態27] 前記再生式の作業サイクルセグメントの終了後に前記ショベルを非修正作動へ戻す段階を更に備えている、実施形態18に記載の方法。
[実施形態28] エネルギー管理システムにおいて、
双方向パワーバスと、
前記双方向パワーバスからの電気パワーを受け取り、調整された電気エネルギーを生成するパワー変換ユニットと、
前記パワー変換ユニットからの調整された電気エネルギーを受け取って少なくとも1つの工具を複数の作業サイクルセグメントを有する反復的作業サイクル内で操作するアクチュエータと、
エンジンと、
前記エンジンへ連結されていて当該エンジンによって駆動されているモーター−発電機であって、前記モーター/発電機は、電気エネルギーを生成し、前記電気パワーを前記双方向パワーバスへ供給する、モーター−発電機と、
(1)前記複数の作業サイクルセグメントのうちの1つであってその間は再生パワーが生成されるセグメントの発現を検知するように、及び(2)前記エンジンと前記双方向パワーバスのうちの少なくとも一方の作動を前記複数の作業サイクルセグメントの前記1つに亘って前記再生パワーに基づいて修正するように、構成されているコントローラと、を備えているエネルギー管理システム。
[実施形態29] 前記コントローラは、前記エンジンと前記双方向パワーバスのうちの少なくとも一方の作動を、前記エンジンの速度を増加させることによって修正するように構成されている、実施形態28に記載のエネルギー管理システム。
[実施形態30] 前記コントローラは、前記エンジンと前記双方向パワーバスのうちの少なくとも一方の作動を、前記エンジンの速度を減少させることによって修正するように構成されている、実施形態28に記載のエネルギー管理システム。
[実施形態31] 前記コントローラは、前記エンジンと前記双方向パワーバスのうちの少なくとも一方の作動を、前記少なくとも1つの双方向パワーバスの電圧を下げることによって修正するように構成されている、実施形態28に記載のエネルギー管理システム。
[実施形態32] 前記モーター−発電機は、前記複数の作業サイクルセグメントのうちの前記1つの間中、前記エンジンを駆動する、実施形態28に記載のエネルギー管理システム。
[0008]本発明の他の態様は、詳細な説明及び付随の図面を考察することによって自明となるであろう。
105 軌道
110 基部
115 操作台
125 揺動軸
130 ブーム
135 ディッパーハンドル
140 ディッパー
145 ディッパーのドア
150 吊りケーブル
155 巻き上げケーブル
160 ディッパー外しケーブル
175 運搬トラック
176 運搬トラックの荷台
190 エネルギー管理システム
200 ポンプ駆動伝動装置
202 エンジン
204 モーター−発電機
208 パワー変換ユニット(PCU)
210 電気モーター又は電気機械
211 工具
213 エネルギー貯蔵装置
214 制動チョッパ
300 コントローラ
350 処理ユニット
355 コンピュータ可読メモリモジュール
365 入力/出力インターフェース
370 操作者インターフェース
380 位置センサ
Claims (18)
- 複数の作業サイクルセグメントを遂行するための産業機械において、前記複数の作業サイクルセグメントの少なくとも1つが、消費される機械パワーが負であるときの作業サイクルセグメントである再生式の作業サイクルセグメントであり、前記産業機械が、
(1)前記複数の作業サイクルセグメントのうちの現在の作業サイクルセグメントを検知し、(2)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるか否かを検知し、且つ、(3)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるときに、前記再生式の作業サイクルセグメントの間に生成された再生パワーを前記産業機械に含まれている少なくとも1つのアクチュエータで消費するために、前記産業機械に含まれているエンジンの作動を修正するように、構成されている少なくとも1つのコントローラ、を備え、
前記少なくとも1つのコントローラは、前記エンジンの作動を、前記エンジンの速度を増加させることによって修正するように構成されている、産業機械。 - 複数の作業サイクルセグメントを遂行するための産業機械において、前記複数の作業サイクルセグメントの少なくとも1つが、消費される機械パワーが負であるときの作業サイクルセグメントである再生式の作業サイクルセグメントであり、前記産業機械が、
(1)前記複数の作業サイクルセグメントのうちの現在の作業サイクルセグメントを検知し、(2)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるか否かを検知し、且つ、(3)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるときに、前記再生式の作業サイクルセグメントの間に生成された再生パワーを前記産業機械に含まれている少なくとも1つのアクチュエータで消費するために、前記産業機械に含まれているエンジンの作動を修正するように、構成されている少なくとも1つのコントローラ、を備え、
前記少なくとも1つのコントローラは、前記エンジンの作動を、前記エンジンの速度を減少させることによって修正するように構成されている、産業機械。 - 前記少なくとも1つのコントローラは、前記エンジンの作動を、前記再生式の作業サイクルセグメントの開始に先立って修正するように構成されている、請求項1又は2に記載の産業機械。
- 反復的な作業サイクルを遂行するように操作者によって制御されるディッパーを更に備えている、請求項1から3の何れか1項に記載の産業機械。
- 前記ディッパーの位置を検知するように構成されている少なくとも1つのセンサを更に備えている、請求項4に記載の産業機械。
- 前記少なくとも1つのセンサは、クラウドセンサ、揺動センサ、及び巻き上げセンサのうちの少なくとも1つを含んでいる、請求項5に記載の産業機械。
- 前記コントローラは、再生式の作業サイクルセグメントの発現を、前記少なくとも1つのセンサからの情報に基づいて検知するように構成されている、請求項5又は6に記載の産業機械。
- 操作者からの少なくとも1つの運動コマンドを受信するように構成されている操作者インターフェースを更に備えている、請求項4から7の何れか1項に記載の産業機械。
- 前記少なくとも1つの運動コマンドは、操作者からの、クラウド制御、揺動制御、巻き上げ制御、及びドア制御のうちの少なくとも1つを含んでいる、請求項8に記載の産業機械。
- 前記コントローラは、再生式の作業サイクルセグメントの発現を、前記少なくとも1つの運動コマンドに基づいて検知するように構成されている、請求項8又は9に記載の産業機械。
- 前記複数の作業サイクルセグメントは、掘削セグメント、揺動セグメント、投棄セグメント、及び戻りセグメントを含んでいる、請求項4に記載の産業機械。
- 複数の作業サイクルセグメントを遂行するために産業機械を運転する方法において、前記複数の作業サイクルセグメントの少なくとも1つが、消費される機械パワーが負であるときの作業サイクルセグメントである再生式の作業サイクルセグメントであり、前記方法が、
コントローラによって、前記複数の作業サイクルセグメントのうちの現在の作業サイクルセグメントを検知する段階と、
前記コントローラによって、前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるか否かを検知する段階と、
前記コントローラによって、前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるときに、前記再生式の作業サイクルセグメントの間に生成された再生パワーを前記産業機械に含まれている少なくとも1つのアクチュエータで消費するために、前記産業機械に含まれているエンジンの作動を修正する段階と、を備え、
前記エンジンの作動を修正する段階は、当該エンジンの速度を増加させる段階を含んでいる、方法。 - 複数の作業サイクルセグメントを遂行するために産業機械を運転する方法において、前記複数の作業サイクルセグメントの少なくとも1つが、消費される機械パワーが負であるときの作業サイクルセグメントである再生式の作業サイクルセグメントであり、前記方法が、
コントローラによって、前記複数の作業サイクルセグメントのうちの現在の作業サイクルセグメントを検知する段階と、
前記コントローラによって、前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるか否かを検知する段階と、
前記コントローラによって、前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるときに、前記再生式の作業サイクルセグメントの間に生成された再生パワーを前記産業機械に含まれている少なくとも1つのアクチュエータで消費するために、前記産業機械に含まれているエンジンの作動を修正する段階と、を備え、
前記エンジンの作動を修正する段階は、当該エンジンの速度を減少させる段階を含んでいる、方法。 - 前記エンジンの作動を修正する段階は、当該エンジンの作動を、前記再生式の作業サイクルセグメントの開始に先立って修正する段階を含んでいる、請求項12又は13に記載の方法。
- 前記再生式の作業サイクルセグメントの終了後に前記エンジンを非修正の作動速度へ戻す段階を更に備えている、請求項12から14の何れか1項に記載の方法。
- エネルギー管理システムにおいて、
調整された電気エネルギーを生成するパワー変換ユニットと、
前記パワー変換ユニットからの調整された電気エネルギーを受け取って少なくとも1つの工具を複数の作業サイクルセグメントを遂行するように操作するアクチュエータであって、前記複数の作業サイクルセグメントの少なくとも1つが、消費される機械パワーが負であるときの作業サイクルセグメントである再生式の作業サイクルセグメントである、アクチュエータと、
エンジンと、
前記エンジンへ連結されていて当該エンジンによって駆動されているモーター−発電機と、
(1)前記複数の作業サイクルセグメントのうちの現在の作業サイクルセグメントを検知し、(2)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるか否かを検知し、且つ、(3)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるときに、前記再生式の作業サイクルセグメントの間に生成された再生パワーを前記アクチュエータで消費するために、前記エンジンの作動を修正するように、構成されているコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記エンジンの作動を、前記エンジンの速度を増加させることによって修正するように構成されている、エネルギー管理システム。 - エネルギー管理システムにおいて、
調整された電気エネルギーを生成するパワー変換ユニットと、
前記パワー変換ユニットからの調整された電気エネルギーを受け取って少なくとも1つの工具を複数の作業サイクルセグメントを遂行するように操作するアクチュエータであって、前記複数の作業サイクルセグメントの少なくとも1つが、消費される機械パワーが負であるときの作業サイクルセグメントである再生式の作業サイクルセグメントである、アクチュエータと、
エンジンと、
前記エンジンへ連結されていて当該エンジンによって駆動されているモーター−発電機と、
(1)前記複数の作業サイクルセグメントのうちの現在の作業サイクルセグメントを検知し、(2)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるか否かを検知し、且つ、(3)前記現在の作業サイクルセグメントまたは当該現在の作業サイクルセグメントに続く作業サイクルセグメントが、再生式の作業サイクルセグメントであるときに、前記再生式の作業サイクルセグメントの間に生成された再生パワーを前記アクチュエータで消費するために、前記エンジンの作動を修正するように、構成されているコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記エンジンの作動を、前記エンジンの速度を減少させることによって修正するように構成されている、エネルギー管理システム。 - 前記モーター−発電機は、前記再生式の作業サイクルセグメントの間中、前記エンジンを駆動する、請求項16又は17に記載のエネルギー管理システム。
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