[发明专利]能量存储系统

说明书

一种与具有作业工具(120)和一个或多个辅助负载(212)的机器(100)相关联的能量存储系统(200)包括产生机械动力的动力源(202)。能量存储装置(206)将动力供应到一个或多个辅助负载(212)。发电机(204)可操作地联接到动力源(202)且将机械动力的至少一部分转换成电力。发电机(204)将电力供应到能量存储装置(206)。控制器(210)可通信地联接到动力源(202)、作业工具(120)、能量存储装置(206)和发电机(204)。控制器(210)确定作业工具(120)的动力需求。然后，控制器(210)比较所确定的动力需求是否超过预定阈值动力。如果动力需求超过预定阈值动力，则控制器(210)停用发电机(204)将电力供应到能量存储装置(206)。

技术领域

本公开大体上涉及能量管理和存储系统。更确切地说，本公开涉及与用于采矿、挖掘和建筑等的重型设备一起操作的能量存储系统。

背景技术

诸如动力铲和挖掘机之类的机器可能包括在连续履带、车轮、浮筒等上方旋转的甲板或其它平台。从甲板延伸，该机器可进一步包括用于铰接臂或起重机的动臂，该动臂设计成操作铲斗、破碎机、吊钩或任何其它此类作业工具。因此，此类机器通常包括一个或多个致动器，该致动器被设计为移动履带，旋转甲板以及操作铰接臂和作业工具。

上面的机器设计为在实质上重复的工作循环中操作。举例来说，动力铲或挖掘机通常可以以工作循环进行操作，该工作循环可包括挖掘、提升、摆动、倾倒和返回步骤，以操作铲斗来挖掘和装载破碎的岩石、泥土、矿物、覆盖层等用于采矿目的。为这些操作提供动力的是机械动力系统或机电动力系统，其设计用于针对作业工具和一些辅助负载(包括机器的冷却负载等)的组合最大动力需求提供动力。大多数情况下，由于基于工作循环的重复性的峰值动力需求不均，故机器无法充分利用可用动力。因此，该机器结合对于其动力需求分布的大部分过大的发动机操作。过大发动机会影响初始采购成本、操作和维修成本，以及机器的整体寿命。

美国专利号8,606,451(下文称作’451参考文献)描述了用于重型设备的能量系统，其中能量系统基于电需求的变化而改变发动机的功率输出。’451参考文献包括一种方法，所述方法用于向母线提供电力以用于为致动器供电，响应于母线上的增加的电气需求从能量存储装置向母线提供电力，以及以小于发动机的最大能力的速率增大发动机的功率输出。然而，’451参考文献并未公开关于发动机尺寸减少的任何解决方案的详细信息。

因此，需要用于机器的改进的能量存储系统。

发明内容

在本公开的一个方面，提供了一种与机器相关联的能量存储系统。机器包括作业工具和一个或多个辅助负载。能量存储系统包括产生机械动力的动力源，能量存储装置，可操作地联接到动力源的发电机，以及可通信地联接到动力源、作业工具、能量存储装置和发电机的控制器。发电机将机械动力的至少一部分转换成电力并将电力供应到能量存储装置。能量存储装置将电力供应到一个或多个辅助负载。控制器确定作业工具的动力需求。然后，控制器比较所确定的动力需求是否超过预定阈值动力。如果动力需求超过预定阈值动力，则控制器停用发电机向能量存储装置供应电力。

在本公开的另一方面，提供了一种与机器相关联的能量存储系统。机器包括作业工具和一个或多个辅助负载。能量存储系统包括产生机械动力的动力源，可操作地联接到动力源的发电机，电联接到发电机的能量存储装置，以及可通信地联接到动力源、作业工具、能量存储装置和发电机的控制器。发电机将机械动力的至少一部分转换成电力。能量存储装置接收来自发电机的电力。能量存储装置进一步将电力供应到一个或多个辅助负载。控制器确定作业工具的动力需求。控制器进一步确定所确定的动力需求是否超过预定阈值动力。如果所确定的动力需求超过预定阈值动力，则控制器然后基于辅助负载的特征性质调节电力到辅助负载的供应，以延长存储能量的使用。