电力驱动的采矿机或者施工机器的能量供应模式的制作方法

本发明涉及在电力驱动的采矿机或者施工机器处的电力控制系统中的电力分配领域，并且更具体地，涉及在电力驱动的采矿机或者施工机器处的电子控制体系中的电力分配方法和这种电力控制系统。

背景技术：

1、通常用于露天矿井、道路建设和施工工地，在岩石中钻孔以便例如然后可进行爆破的地面钻机如今几乎完全由内燃机(通常是柴油发动机)驱动。内燃机将液体或者气态化学能转换为驱动钻机的动能。内燃机的缺点在于，它们排放的废气含有对环境有害的气体，例如nox、hc、co、pm以及对气候有影响的co2。通过用电代替能源，并且用电动马达代替马达，可以使这种钻机的废气排放几乎为零。当内燃机被电动马达代替时，能源效率也会提高，因为这些电动马达具有更高的效率。

2、为了能够用电操作钻机，必须向钻机供应电能，或者可替代地在钻机上存储或者产生电能。传统上，经由电缆从电网向类似的机器(例如电动pit-vipers或者电动地下钻机)供电。

3、当经由电缆为钻机供应电能时，一个困难是电缆使得钻机难以移动，因为钻机必须始终连接到电网，而出于实际原因，电缆具有限制最远行程的有限的长度。此外，所使用的电缆通常又厚又硬，使得当用钻机进行复杂的操纵时或者当在调整钻机位置的同时重复反转较短距离时它们难以避免。一般难以移动钻机并避免碾过电缆，碾过电缆可能会严重损坏或者切断电缆。

4、为了减少电缆管理的难度并提高电动地面钻机的自主性，钻机可以配备电能存储器，例如电池、超级电容器或者可以转换为电能的化学能存储器(例如氢与燃料电池的结合)。这样，钻机可以在不连接电缆的情况下使用。

5、钻机上只有一个能量存储器的一个问题是，能量存储器是有限的，即必须给电池充电并填充氢罐。当补充能量存储器时，钻机的实际工作(即钻孔)必须暂停，并且损失工作时间。取决于钻机上供应的能量存储器的大小，这种情况可能经常发生。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种用于由在电力驱动的采矿机或者施工机器处的电力控制系统进行电力分配的简单且安全的解决方案。

2、这通过一种在电力驱动的采矿机或者施工机器处的电力控制系统中进行电力分配的方法来提供，电力驱动的采矿机或者施工机器包括人机界面(mmi)和线路转换器，线路转换器选择性地可连接到主电源和机器机载安装的电池和/或燃料电池，其中，主电源以及电池和/或燃料电池两者都连接到被布置成为机载用电设备供应电能的dc总线，方法包括：在电力控制系统中提供多个预定义的能量供应模式(esm)，多个预定义的能量供应模式(esm)定义来自任意连接的主电源以及电池和/或燃料电池的能量将如何分配给机载用电设备，每个相应的能量供应模式单独地由操作者使用人机界面可选择，在电力控制系统中提供多个预定义的控制序列，多个预定义的控制序列定义用于启动每个相应的能量供应模式的启动序列、用于终止每个相应的能量供应模式的关机序列和用于从第一选择的能量供应模式改变为第二随后选择的能量供应模式的切换序列；由控制系统响应于来自人机界面的对激活具体的能量供应模式进行选择的操作者选择信息来控制预定义的控制序列，以启动操作者选择的具体的能量供应模式，或者如果已经在另一能量供应模式下操作则切换到操作者选择的具体的能量供应模式，或者响应于来自人机界面的对去激活具体的能量供应模式进行选择的操作者选择信息来控制预定义的关机序列，以终止操作者选择的具体的能量供应模式。

3、本文中提出的系统确保了对车辆消耗的电力源自哪个能量来源的能量和成本有效的选择。此外，它提供了电能来自哪个来源的用户友好的操作者概览，并且允许在不必控制下层电气序列的情况下做出主动选择。当有定义明确的序列和转换、模式改变时，提高了电气连接和断开的安全性。当能量供应模式的启动和改变被系统化时，停工期减少。

4、在一个实施例中，方法进一步包括：使得以下项经由人机界面可选择：esm自动模式，当主电源和电池中的至少一个被连接时；esm电池模式，当仅有电池被连接时；esm自动燃料电池模式，当主电源，燃料电池，或者燃料电池和电池中的至少一个被连接时；esm燃料电池模式，当仅有燃料电池被连接或者燃料电池和电池被连接时；esm电网模式，当仅有主电源被连接时；以及esm辅助电力模式，当主电源以及电池和/或燃料电池中的至少一个被连接并且除了预定义的选择的机载用电设备之外的所有机载用电设备都不活跃时。

5、在一个实施例中，方法进一步包括：在esm自动模式下，将向所有机载用电设备的电能的供应控制为来自主电源，同时控制线路转换器以对照机载用电设备保持电池的当前soc水平的要求来平衡从主电源输出的功率，或者可替代地控制线路转换器将从主电源输出的功率提高到高于机载用电设备提高电池的soc水平的要求，或者控制线路转换器将从主电源输出的功率降低到低于机载用电设备降低电池的soc水平的要求。

6、在一个实施例中，方法进一步包括：在esm电池模式下，将向所有机载用电设备的电能的供应控制为仅来自电池。

7、在一个实施例中，方法进一步包括：在esm自动燃料电池模式下，将向所有机载用电设备的电能的供应控制为来自主电源，或者控制线路转换器以对照机载用电设备的要求平衡从主电源输出的功率和从燃料电池或者从燃料电池和电池输出的功率。

8、在一个实施例中，方法进一步包括：在esm燃料电池模式下，将向所有机载用电设备的电能的供应控制为仅来自燃料电池或者来自燃料电池和电池。

9、在一个实施例中，方法进一步包括：在esm电网模式下，将向所有机载用电设备的电能的供应控制为仅来自主电源。

10、在一个实施例中，方法进一步包括：在esm辅助电力模式下，将向预定义的选择的机载用电设备的电能的供应控制为仅来自主电源，仅来自电池和/或燃料电池，或者来自主电源以及电池和/或燃料电池两者。

11、在一个实施例中，方法进一步包括：在用于启动esm自动模式的预定义的控制序列期间检查主电源是否已被连接，并且如果确定未连接，则启动用于从esm自动模式切换到esm电池模式的预定义的控制序列，并且向人机界面(mmi)提供机器正在esm电池模式下操作的信息。

12、在本公开的第二方面中，提供了一种在电力驱动的采矿机或者施工机器处的电力控制系统，电力驱动的采矿机或者施工机器包括人机界面(mmi)和线路转换器，线路转换器选择性地可连接到主电源以及机器机载安装的电池和/或燃料电池，其中，主电源以及电池和/或燃料电池两者都连接到被布置成为机载用电设备供应电能的dc总线，控制系统被布置成执行上面的方法。

13、在本公开的第三方面中，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质存储程序，该程序被配置为在根据第二方面的电力控制系统中执行电力分配方法。

14、在本公开的第四方面中，提供了一种包括指令的计算机程序产品，当该程序由计算机执行时，该指令使得计算机在根据第二方面的电力控制系统中执行电力分配方法。

技术特征：

1.一种由电力控制系统(9)在电力驱动的采矿机或者施工机器(2)处进行电力分配的方法，所述电力驱动的采矿机或者施工机器(2)包括人机界面(10)和线路转换器(5)，所述线路转换器(5)选择性地可连接到主电源(4)和所述机器(2)机载安装的电池(6)和/或燃料电池，其中，所述主电源(4)以及所述电池(6)和/或燃料电池两者都连接到被布置成为机载用电设备(8)供应电能的dc总线(7)，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使得以下项中的至少一项经由所述人机界面(10)可选择：

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述esm自动模式下，将向所有机载用电设备(8)的电能的供应控制为来自所述主电源(4)，同时控制所述线路转换器(5)以对照所述机载用电设备(8)保持所述电池(6)的当前soc水平的要求来平衡从所述主电源(4)输出的功率，或者可替代地控制所述线路转换器(5)将从所述主电源(4)输出的功率提高到高于所述机载用电设备(8)提高所述电池(6)的所述soc水平的要求，或者控制所述线路转换器(5)将从所述主电源(4)输出的所述功率降低到低于所述机载用电设备(8)减少所述电池(6)的所述soc水平的要求。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述esm电池模式下，将向所有机载用电设备(8)的电能的供应控制为仅来自所述电池(6)。

5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述esm自动燃料电池模式下，将向所有机载用电设备(8)的电能的供应控制为来自主电源(4)，或者控制所述线路转换器(5)对照所述机载用电设备(8)的要求平衡从主电源(4)输出的功率和从所述燃料电池或者从所述燃料电池和电池输出的功率。

6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述esm燃料电池模式下，将向所有机载用电设备(8)的电能的供应控制为仅来自所述燃料电池或者来自所述燃料电池和电池。

7.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述esm电网模式下，将向所有机载用电设备(8)的电能的供应控制为仅来自所述主电源(4)。

8.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述esm辅助电力模式下，将向所述预定义的选择的机载用电设备(8)的电能的供应控制为仅来自所述主电源(4)，仅来自所述电池(6)和/或燃料电池，或者来自所述主电源(4)以及所述电池(6)和/或燃料电池两者。

9.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在用于启动所述esm自动模式的所述预定义的控制序列期间检查所述主电源(4)是否已被连接，并且如果确定未连接，则启动用于从所述esm自动模式切换到所述esm电池模式的预定义的控制序列，并且向所述人机界面(10)提供所述机器(2)正在所述esm电池模式下操作的信息。

10.一种在电力驱动的采矿机或者施工机器(2)处的电力控制系统(9)，所述电力驱动的采矿机或者施工机器(2)包括人机界面(10)和线路转换器(5)，所述线路转换器(5)选择性地可连接到主电源(4)和所述机器(2)机载安装的电池(6)和/或燃料电池，其中，所述主电源(5)和所述电池(6)和/或燃料电池两者都连接到被布置成为机载用电设备(8)供应电能的dc总线(7)，所述控制系统(9)被布置成执行权利要求1至9中任一项所述的方法。

11.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质存储程序，所述程序被配置为在根据权利要求10所述的系统(9)中执行权利要求1至9中任一项的方法。

12.一种计算机程序产品，包括指令，所述程序当由计算机执行时，所述指令使所述计算机在根据权利要求10所述的系统(9)中执行权利要求1至9中任一项所述的方法。

技术总结一种在电力驱动的采矿机或者施工机器(2)处的电力控制系统(9)中进行功率分配的方法。线路转换器(5)选择性地可连接到主电源(4)以及机载电池(6)和/或燃料电池。所有的电源(4，6)都连接到直流DC总线(7)以向用电设备(8)供电。提供了预定义的能量供应模式(ESM)，通过预定义的控制序列定义了能量将如何分配，预定义的控制序列定义用于启动的启动序列、用于终止的关机序列以及用于从第一能量供应模式改变为第二能量供应模式的切换序列。响应于激活特定的能量供应模式的操作者选择，执行预定义的控制序列，以启动操作者选择的具体的能量供应模式，或者如果已经在另一模式下操作则切换到操作者选择的具体的能量供应模式，或者响应于去激活具体的能量供应模式的操作者选择，执行预定义的关机序列，以终止操作者选择的具体的能量供应模式。技术研发人员：约根·阿尔布雷克特松,帕特里克·罗特,埃米尔·安德森,约翰内斯·斯科格隆,安德斯·尼尔森受保护的技术使用者：安百拓凿岩有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4