[发明专利]用于重型设备的能量系统

说明书

技术领域

本发明总的涉及能量管理和存储系统的领域。更具体地，本发明涉及适用于采矿、挖掘和施工的重型设备的蓄能系统。

背景技术

重型设备如机动铲运机和挖掘机可包括在履带、车轮、浮筒等的上方旋转的甲板或其它平台。从甲板延伸，重型设备还可包括设计成运转铲斗、破碎器、吊钩或另一种形式的工作机具的用于铰接臂或起重机的悬臂。因此，这种重型设备典型地包括被设计成移动履带、旋转甲板及运转铰接臂和工作机具的一个或多个致动器。

一些类型的重型设备设计成在大致重复的工作循环中运转。举例而言，机动铲运机或挖掘机可典型地在包括挖掘、摆动、倾倒和返回步骤的工作循环中运转，以出于采矿目的而运转铲斗挖掘和装载打碎的岩石、泥土、矿物、表土等。这些步骤基本上被一次又一次地重复，其中微小的变化是铲斗与地面接合的高度。该重型设备可使用液压缸或其它形式的致动器来进行提升、旋转和降低运动。

发明内容

一个实施例涉及一种用于具有用于运转工具的致动器的重型设备的能量系统。该能量系统包括总线、发动机、发电机、蓄能装置和控制器。总线用于根据工具的运转而向致动器提供电力。发动机用于提供输出功率并且发电机联接到发动机且构造成向总线提供电力。蓄能装置构造成接收来自总线的电力以存储能量，并且还构造成向总线提供电力以补充由发电机提供的电力。控制器构造成根据总线上的电力需求而改变发动机的输出功率。响应于电力需求的变化，控制器构造成以小于发动机的最大性能的速率改变发动机的输出功率。

另一实施例涉及一种用于具有用于运转工具的致动器的重型设备的能量系统。该能量系统包括总线、发动机、发电机、超级电容器和控制器。总线用于根据工具的运转而向致动器提供电力。发动机用于提供输出功率并且发电机联接到发动机且构造成向总线提供电力。超级电容器构造成接收来自总线的电力以存储能量，并且还构造成向总线提供电力以补充由发电机提供的电力。控制器构造成根据总线上的电力需求而改变发动机的输出功率。响应于电力需求的变化，控制器构造成就燃料经济性来优化发动机的输出功率的变化率。

又一实施例涉及一种控制用于重型设备的能量系统的方法。该方法包括从由发动机驱动的发电机向总线提供电能以给运转重型设备的工具的致动器提供电能。该方法还包括响应于总线上增加的电力需求从蓄能装置向总线提供电能。该方法再还包括以小于发动机的最大性能的速率增加驱动发电机的发动机的输出功率，和对应地减小从蓄能装置向总线提供的电力。

可供选择的示例性实施例涉及如可在权利要求中总的记载的其它特征及特征的组合。

附图说明

根据以下结合附图进行的详细描述，将更加充分地理解本发明，附图中同样的附图标记表示同样的元件，其中：

图1是根据一个示例性实施例的机动铲运机的透视图。

图2是图1的机动铲运机的平面图。

图3是图1的机动铲运机的甲板的一部分的透视图。

图4是与图1的机动铲运机相关的发电机的透视图。

图5是与图1的机动铲运机相关的液压系统的透视图。

图6是根据一个示例性实施例的能量管理系统的流程图。

图7是根据一示例性实施例的第一构型下的能量管理系统的示意图。

图8是第二构型下的图7的能量管理系统的示意图。

图9是第三构型下的图8的能量管理系统的示意图。

图10是由根据一个示例性实施例的模拟所提供的预示数据的图形表示。

图11是根据一个示例性实施例的响应于负荷变化而运转的假想能量系统的特征的一系列图形表示。

图12是由根据另一个示例性实施例的模拟所提供的预示数据的图形表示。

图13是由根据另一个示例性实施例的模拟所提供的预示数据的图形表示。

图14是比较由图13的模拟和另一个模拟所提供的预示数据的图形表示。

具体实施方式

在转到详细示出示例性实施例的附图前，应理解的是，本申请并不限于在说明书中阐述或在附图中示出的细节或方法。还应理解，术语只是出于描述的目的并且不应该被视为限制性的。