特表 2023-536432 交換可能な電源を可能にする機械構成および制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-25

(54)【発明の名称】交換可能な電源を可能にする機械構成および制御システム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20230818BHJP

   E02F 9/00 20060101ALI20230818BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20230818BHJP

   B60L 50/10 20190101ALI20230818BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20230818BHJP

   B60L 50/70 20190101ALI20230818BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20230818BHJP

   B60L 53/80 20190101ALI20230818BHJP

   B60L 58/18 20190101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 C

E02F9/00 C

B60L9/18 J

B60L50/10

B60L50/60

B60L50/70

B60L53/14

B60L53/80

B60L58/18

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023504775

(86)(22)【出願日】2021-07-23

(85)【翻訳文提出日】2023-02-02

(86)【国際出願番号】 EP2021025282

(87)【国際公開番号】W WO2022022856

(87)【国際公開日】2022-02-03

(31)【優先権主張番号】16/942,241

(32)【優先日】2020-07-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505236469

【氏名又は名称】キャタピラー エス エー アール エル

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ゴーマン、コリー リー

(72)【発明者】

【氏名】マクネリ、アンソニー ディー．

(72)【発明者】

【氏名】星野 康将

【テーマコード（参考）】

2D003

5H125

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB07

2D003BA05

2D003CA02

2D003CA10

2D003DA02

2D003DA04

2D003DB08

2D003FA02

5H125AA12

5H125AC07

5H125AC08

5H125AC13

5H125AC24

5H125BA00

5H125BB00

5H125BC05

5H125BC28

5H125CC01

5H125EE21

5H125EE51

5H125EE55

(57)【要約】

機械制御システムは、機械（２）に取り付けられた複数の交換可能な電源（３３）のうちのいずれか一つの動作を制御する。機械は、機械（２）を推進する接地係合部材（４）を支持する下部走行体と、下部走行体上に回転可能に支持された上部構造（６）とを含む。上部構造は、オペレーターキャブ（２４）、交換可能な電源（３３）、油圧構成要素、および電気構成要素を支持する旋回フレーム（２２）を含む。機械制御システムは、プロセッサーに通信可能に結合された、一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、複数の電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信し、制御ロジック、機械動作入力および出力、機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を処理し、複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、電源のうちのどれが機械上に取り付けられるかにかかわらず、機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供するように構成されるプロセッサーを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械（２）に取り付けられた複数の交換可能な電源（３３）のうちのいずれか一つの動作を制御するように構成される、機械制御システムであって、前記機械が、前記機械を推進する接地係合部材（４）を支持するように構成される下部走行体と、前記下部走行体上で回転可能に支持された上部構造（６）であって、前記上部構造が旋回フレーム（２２）を含み、前記旋回フレームがオペレーターキャブ（２４）、前記複数の交換可能な電源のいずれか一つ、油圧構成要素、および電気構成要素を支持するように構成される、上部構造と、を備え、前記機械制御システムが、
一つまたは複数のプロセッサーであって、
前記一つまたは複数のプロセッサーに通信可能に結合された、一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、前記複数の電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信し、
制御ロジック、機械動作入力および出力、前記機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、前記複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を感知および処理し、
前記複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、前記複数の電源のどれが前記機械上に取り付けられるかにかかわらず、前記機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供するように構成される、一つまたは複数のプロセッサーを備える、機械制御システム。

【請求項2】

前記一つまたは複数のプロセッサーが、電力システム電子制御モジュールに含まれる、請求項１に記載の機械制御システム。

【請求項3】

前記電力システム電子制御モジュールが、主機械電子制御モジュール、電気システム電子制御モジュール、および油圧システム電子制御モジュールのうちの少なくとも一つとインターフェイスするように構成される、請求項２に記載の機械制御システム。

【請求項4】

前記電気システム電子制御モジュールが、電気モーター、インバーター、絶縁ゲート双極トランジスター（ＩＧＢＴ）、およびキャパシタのうちの少なくとも一つを含む、一つまたは複数の電気構成要素の動作を制御するように構成される、請求項３に記載の機械制御システム。

【請求項5】

前記油圧システム電子制御モジュールが、ポンプ、モーター、および弁のうちの少なくとも一つを含む油圧構成要素のうちの一つまたは複数の動作を制御するように構成される、請求項３に記載の機械制御システム。

【請求項6】

前記電力システム電子制御モジュールが、前記複数の交換可能な電源のうちのいずれが前記機械上で動作しているかを感知および決定するように構成される、請求項２に記載の機械制御システム。

【請求項7】

前記複数の交換可能な電源が、内燃機関、バッテリー、燃料電池、および前記機械外部のソースから電力を受けるように構成される有線式ケーブルシステムを含む、請求項６に記載の機械制御システム。

【請求項8】

前記保存され、感知され、および処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数が、前記一つまたは複数のプロセッサーによって一つまたは複数の早見表またはマップから取得される、請求項１に記載の機械制御システム。

【請求項9】

前記一つまたは複数のプロセッサーが、前記機械上に取り付けられた前記電源からの前記標準化されたパワー出力に基づいて、前記機械のシステムを制御するための制御ストラテジーを決定するように構成される、請求項１に記載の機械制御システム。

【請求項10】

複数の交換可能な電源（３３）のいずれか一つによって電力供給される動作のために適合される機械（２）であって、前記機械が、
前記機械（２）を推進する接地係合部材（４）を支持するよう構成される下部走行体と、
前記下部走行体上に回転可能に支持される上部構造（６）であって、前記上部構造が旋回フレーム（２２）を含み、前記旋回フレームがオペレーターキャブ（２４）、前記複数の交換可能な電源（３３）のいずれか一つ、油圧構成要素、および電気構成要素を支持するように構成される、上部構造と、
前記旋回フレームの第一の端部に配置され、前記旋回フレームに向かって面する中空部分（２２２）を含むカウンターウェイト（２２６）であって、前記中空部分が、前記一つの電源が前記カウンターウェイトの前記中空部分内に部分的に収容される状態で、前記複数の交換可能な電源のうちの一つを支持するよう構成される前記旋回フレームの中心コア部（３１０）と中央で整列する、カウンターウェイトと、
電力システム電子制御モジュールと、
主機械電子制御モジュールと、を備え、前記電力システム電子制御モジュールが、
一つまたは複数のプロセッサーであって、
前記一つまたは複数のプロセッサーに通信可能に結合された、一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、前記複数の交換可能な電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信し、
制御ロジック、機械動作入力および出力、前記機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、前記複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を感知および処理し、
前記複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、前記複数の電源のうちのどれが前記機械上に取り付けられるかにかかわらず、前記主機械電子制御モジュールによって制御される前記機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供するように構成される、一つまたは複数のプロセッサーを備える、機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、交換可能な電源を有する機械に関し、より具体的には、交換可能な電源を可能にする機械構成および制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来型の機械の中には、油圧アクチュエーターを操作するための油圧動力源を持つものがある。例えば、このような機械は、典型的には、作業を実施するために一つまたは複数の油圧アクチュエーターに電力を供給する、一つまたは複数の油圧ポンプを駆動するための内燃機関を含んでもよい。こうした機械の一例は、油圧ショベルである。油圧ショベルは、典型的には、旋回機構、ブーム、スティック、および採掘器具の動作のために、一つまたは複数の油圧モーターおよび油圧シリンダーに加圧流体流れの形態で油圧動力を提供する、一つまたは複数の油圧ポンプを含み得る。こうした機械では、油圧モーターは、キャブが取り付けられているシャーシに対してキャブを回転させ、機械の移動のための車輪またはトラックなどの接地係合部材を駆動するために使用され得る。油圧アクチュエーターに提供される油圧動力は、採掘および／またはローディング操作を実施するために、ブームを昇降させ、スティックおよび採掘器具を操作するために使用され得る。

【0003】

内燃機関の動作から生じる効率を増加させ、および／または望ましくない排出を低減するために、こうした機械の動作中に典型的には失われるエネルギーの一部を再捕捉するよう努力される。例えば、エネルギーは、電気および油圧装置によって使用するための保存された電気および油圧エネルギーの形態で再捕捉され得る。従って、電気および油圧装置の両方を使用することによって、保存された油圧エネルギーおよび保存された電気エネルギーの両方を有する機械で、いくつかの作業機能を実施することが望ましくあり得る。典型的な機械は、内燃機関など、一つの電源のみ用に設計および構成される。しかしながら、エンジン性能および／または効率の改善があっても、内燃機関を採用する場合、一般的に、望ましいエンジン性能および効率を達成し、政府が義務付ける排出基準を満たすために、排気後処理システム、ならびに燃料制御システム、空気供給システム、および冷却システムを提供する必要がある。従って、ディーゼルエンジンなどの従来の内燃機関の代替として、外部電源から電力を受け取る完全バッテリー駆動システム、燃料電池システム、および有線式ケーブルシステムなどの代替的な、および潜在的に交換可能な電源の設置を可能にし、かつそれらに対応する機械構成を提供することが望ましくあり得る。所定の時間にわたって機械のさまざまなシステムおよびサブシステムを操作するための電力要件の全てが、バッテリーに保存された電力によって満たされ得る場合、機械は、任意の内燃機関を完全に排除するように構成され得る。例えば、完全バッテリー駆動の機械は、燃料貯蔵、燃料供給、および燃料噴射システム、点火システム、排気後処理システム、冷却剤通路、ポンプ、およびラジエータの複雑なネットワークを有する液体冷却システム、ならびにエンジンのシリンダー内の燃料混合物の燃焼からのエネルギーを駆動シャフトの回転出力に変換することによって生成される電力に関連するその他の構成要素およびシステムの除去から利益を得ることもできる。また、機械上で使用される電源のタイプを自動的に感知し、特定の電源に特有の検出された出力および特性を処理し、標準化されたパワー出力が、機械エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）とともに使用される電源のタイプに関係なく、機械システムの正規化された、一貫した制御および動作を提供することを可能にするための機械制御システムおよび方法を提供することが望ましくあり得る。

【0004】

ハイブリッド建設機械は、Ｋｏｍｉｙａｍａ等の米国特許第７，６６９，４１３号Ｂ２（‘４１３特許）に開示される。特に、’４１３特許は、油圧ポンプ、エンジンの出力シャフトに並列に接続される発電機モーター、およびバッテリーによって駆動される回転モーターを含むハイブリッドショベルを開示する。発電機モーターは、モーター機能を実行することによってエンジンを支援する。油圧ポンプおよび回転モーターの各々の電力消費が検出され、油圧ポンプおよび回転モーターの出力は、検出された電力消費の合計が、油圧ポンプおよび回転モーターに供給され得る電力の合計として設定された最大供給電力を超えないように制御される。

【0005】

’４１３特許に開示された機械は、電気および油圧装置の両方を含むが、’４１３特許に開示された機械は、依然として、エンジンの出力シャフトに接続される油圧ポンプを有する内燃機関を必要とする。結果として、’４１３特許に開示される機械は、燃料貯蔵、燃料供給、燃料噴射システム、点火システム、排気後処理システム、冷却剤通路、ポンプ、およびラジエータの複雑なネットワークを有する液体冷却システム、ならびにエンジンのシリンダー内の燃料混合物の燃焼からのエネルギーを駆動シャフトの回転出力に変換することによって生成される電力に関連するその他の構成要素およびシステムを必要とする。

【発明の概要】

【0006】

一態様では、本開示は機械に取り付けられた複数の交換可能な電源のいずれか一つの動作を制御するように構成された機械制御システムを対象とする。機械は、機械を推進する接地係合部材を支持するよう構成される下部走行体と、下部走行体上に回転可能に支持された上部構造とを含み、当該上部構造は旋回フレームを含む。旋回フレームは、オペレーターキャブ、複数の交換可能な電源のいずれか一つ、油圧構成要素、および電気構成要素を支持するように構成され得る。機械制御システムは、一つまたは複数のプロセッサーに通信可能に結合された、一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、複数の電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信するように構成される一つまたは複数のプロセッサーを含み得る。機械制御システムは、制御ロジック、機械動作入力および出力、機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および／または処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を感知および処理するように構成され得る。機械制御システムはまた、複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、複数の電源のどれが機械上に取り付けられるかにかかわらず、機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供するように構成され得る。

【0007】

別の態様では、本開示は、複数の交換可能な電源のいずれか一つによって電力供給される動作のために適合される機械に向けられる。機械は、機械を推進する接地係合部材を支持するよう構成される下部走行体と、下部走行体上に回転可能に支持される上部構造とを含み得る。上部構造は旋回フレームを含んでもよく、当該旋回フレームは、オペレーターキャブ、複数の交換可能な電源のいずれか一つ、油圧構成要素、および電気構成要素を支持するように構成される。カウンターウェイトは、旋回フレームの第一の端部に配置され得る。カウンターウェイトは、旋回フレームに向かって面する中空部分を含み得、中空部分は、一つの電源が、カウンターウェイトの中空部分内に部分的に収容される状態で、複数の交換可能な電源のうちの一つを支持するように構成される旋回フレームの中心コア部と中心に整列する。機械はまた、電力システム電子制御モジュール、および主機械電子制御モジュールを含み得る。電力システム電子制御モジュールは、一つまたは複数のプロセッサーに通信可能に結合された、一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、複数の交換可能な電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信するように構成される一つまたは複数のプロセッサーを含み得る。電力システム電子制御モジュールはまた、制御ロジック、機械動作入力および出力、機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および／または処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を感知および処理するように構成され得る。電力システム電子制御モジュールは、複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、複数の電源のうちのどれが機械上に取り付けられるかにかかわらず、主機械電子制御モジュールによって制御される、機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供するようにさらに構成され得る。

【0008】

さらなる一態様では、本開示は、複数の交換可能な電源のいずれか一つによって電力供給される動作のために適合される機械用の可変機械ディスプレイに向けられる。機械は、電力システム電子制御モジュールに通信可能に結合された一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、複数の交換可能な電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信するように構成される電力システム電子制御モジュールを含み得る。電力システム電子制御モジュールは、制御ロジック、機械動作入力および出力、機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および／または処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を感知および処理するようにさらに構成され得る。電力システム電子制御モジュールは、複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、複数の交換可能な電源のうちのどれが機械上に取り付けられるかにかかわらず、機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供するようにさらに構成され得る。可変機械ディスプレイは、電力システム電子制御モジュールと通信可能に結合された関連する表示コントローラーを含み得る。表示コントローラーは、電力システム電子制御モジュールによって生成される標準化されたパワー出力を示す一つまたは複数の信号を受信し、機械に給電する複数の交換可能な電源のうちの一つに基づき変更される、一つまたは複数の情報、アイコン、および全体的な外観を表示するように構成され得る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、交換可能な電源を可能にする構成および制御システムを含み得る、機械の例示的な実施形態の概略図である。

【図2】図２は、図１の機械の電力システムの例示的な実施形態の概略図である。

【図3】図３は、例示的な機械におけるエンジンおよび電気および油圧装置の動作のための例示的な制御ストラテジーの概略図である。

【図4】図４～６は、交換可能な電源を可能にする構成および制御システムを含み得る、機械の例示的な実施形態の部分分解斜視図である。

【図5】同上。

【図6】同上。

【図7】図７は、内燃電源の除去の前および後の機械の例示的な旋回フレームおよびカウンターウェイト、および交換可能な電源の設置を可能にする修正を示す概略図である。

【図8】図８は、交換可能な電源の設置を可能にするように変更された図７の例示的な旋回フレームの拡大概略図である。

【図9】図９は、交換可能な電源を可能にする構成および制御システムを含み得る、機械の例示的な旋回フレームレイアウトの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、作業を行うための機械２の例示的な実施形態を示す。特に、図１に示す例示的な機械２は、材料を採掘および／またはローディングするなどの動作を実施するように構成されるショベルである。本明細書に開示される例示的なシステムおよび方法は、ショベルに関連して記載されるが、開示されたシステムおよび方法は、自動車、トラック、農業用車両、作業車両、ホイールローダー、ブルドーザー、ローダー、トラックタイプのトラクター、グレーダー、高速道路外トラック、または当業者に公知の任意の他の機械などの他の機械における用途を有し得る。

【0011】

図１に示すように、例示的な機械２は、機械２を移動させるための接地係合部材４（例えば、軌道または車輪）を含む、下部走行体（またはシャーシ）を含み得る。機械２は、キャブ２４を下部走行体に対して回転させることを可能にする方法で下部走行体に回転可能に取り付けられる、上部旋回体６に取り付けられるオペレーターキャブ２４を含んでもよい。作動アーム装置８は、上部旋回体６に取り付けられてもよく、鉛直方向に移動するように構成され得る。上部旋回体６は、下部走行体に対して鉛直軸の周り旋回し得る旋回フレーム２２と、旋回フレーム２２の左前部に配置されるオペレーターキャブ２４と、旋回フレーム２２の後部に配置されるカウンターウェイト１２６と、カウンターウェイト１２６の前側に配置されるチャンバー２８を含む電源と、旋回フレーム２２に枢動可能に取り付けられ、チャンバー２８の側面部分を被覆するように構成されるドア３０と、旋回フレーム２２に枢動可能に取り付けられ、チャンバー２８の上側を覆うように構成されるフード３２とを含む。

【0012】

作動アーム装置８は、ブーム１０がキャブ２４に対して旋回することを可能にする様式で、キャブ２４に結合されるブーム１０を含み得る。キャブ２４とは反対に、ブーム１０の遠位端で、スティック１２が、スティック１２がブーム１０に対して旋回するのを可能にする様式で、ブーム１０に結合され得る。器具１４（例えば、採掘器具またはバケツ）は、器具１４がスティック１２に対して旋回することを可能にする方法で、スティック１２に結合され得る。図１に示す例示的な機械２は、採掘器具を含むが、他のタイプの作業が実施されることが所望されるとき、他のツールをスティック１２に結合し得る。

【0013】

示される例示的な実施形態では、一対のアクチュエーター１６（一つのみ示される）は、アクチュエーター１６の伸長および収縮が、それぞれ、キャブ２４に対してブーム１０を上昇および下降させるように、キャブ２４およびブーム１０に結合され得る。別のアクチュエーター１８が、アクチュエーター１８の伸長および収縮が、スティック１２がブーム１０に対してそれぞれ内側および外側へと旋回することをもたらす、ブーム１０およびスティック１２に結合され得る。さらに別のアクチュエーター２０は、アクチュエーター２０の伸長および収縮が、採採掘器具１４がスティック１２に対してそれぞれ閉位置と開位置との間で旋回することをもたらすように、スティック１２および採掘器具１４に結合され得る。

【0014】

図２に関してより詳細に説明するように、例示的な機械は、互いに対して機械のさまざまな構成要素を移動させるように構成される複数のアクチュエーター２５、２６、および２７を含み得る。例えば、アクチュエーター２５は、図１に示され、かつキャブ２４に対してブーム１０を移動するように構成される、ショベルのアクチュエーター１６と同等であり得る。アクチュエーター２６は、図１に示され、ブーム１０に対してスティック１２を動かすように構成される、アクチュエーター１８と同等であり得る。アクチュエーター２７は、図１に示され、かつスティック１２に対して採掘器具１４を移動させるように構成される、アクチュエーター２０と同等であり得る。アクチュエーター２５、２６、２７の各々は、油圧装置であってもよく、特に、ピストンの両側のシリンダーから流体を供給および排出して、シリンダー内のピストンの往復運動を引き起こすことによって駆動される油圧シリンダーであり得る。一つまたは複数のアクチュエーター２５、２６、および２７は、本明細書に開示される概念から逸脱することなく、非油圧アクチュエーターであり得る。さらに、ブーム１０、スティック１２、および／または器具１４にそれぞれ結合されたアクチュエーターの各々の数は、本明細書に開示される概念から逸脱することなく変更され得る。

【0015】

図２を参照すると、例示的な機械２は、電力および油圧動力源を介してそれぞれ動作し、コントローラーによって制御される電気および油圧装置を含む、電力システム１５を含み得る。本開示のさまざまな例示的な実施形態によれば、例示的な電力システム１５は、内燃機関、バッテリー、燃料電池、またはスリップリングおよび有線式ケーブルを介して電力グリッドまたは外部発電機などの外部電源に接続される機械２上の電力システムの直接動作などの複数の交換可能な電源のいずれか一つを含み得る。例示的な内燃機関としては、例えば、圧縮点火エンジン、スパーク点火エンジン、ガスタービンエンジン、等電荷圧縮点火エンジン、２ストロークエンジン、４ストローク、または当業者に公知の任意のタイプの内燃機関を挙げることができる。内燃機関は、例えば、ディーゼル、バイオディーゼル、ガソリン、エタノール、メタノール、または当業者に知られている任意の燃料などの任意の燃料または燃料の組み合わせで動作するように構成され得る。さらに、内燃機関は、水素駆動エンジン、燃料電池、太陽電池、および／または当業者に公知の任意の電源によって補充され得る。

【0016】

図２に示す例示的な実施形態では、電力システム１５は、電気モーター／発電機３４を含み得る。モーター／発電機３４は、バス３８（例えば、ＤＣバス）に電気的に結合され得る、インバーター３６（例えば、ＤＣ－ＡＣインバーター）に電気的に結合され得る。例示的な電力システム１５は、バス３８に電気的に結合されたコンバーター４０をさらに含み得る。コンバーター４０は、電気貯蔵装置４２に電気的に結合され得る、ＤＣ－ＤＣコンバーターであり得る。電気貯蔵装置４２は、モーター／発電機３４から供給される電気エネルギーおよび／または例えば、接地係合部材４などの機械の可動部品の回生ブレーキ旋回フレーム２２およびキャブ２４の回転など、から捕捉されたエネルギーなど、機械２の動作に関連するエネルギーを捕捉することによって生成される任意の電気エネルギーを貯蔵するように構成される、一つまたは複数のバッテリーおよび／または超キャパシタを含み得る。電気貯蔵装置４２に保存された電気エネルギーは、以下でより詳細に説明するように、電力源として使用され得る。

【0017】

例示的な電力システム１５は、バス３８に結合されたインバーター４４（例えば、ＤＣ－ＡＣインバーター）をさらに含み得る。インバーター４４は、電気モーター／発電機４６（例えば、ＡＣモーター／発電機）に電気的に結合される。示される例示的な実施形態では、モーター／発電機４６は、モーター／発電機４６の動作が、キャブ２４を下部走行体に対して回転させるように、キャブ２４に結合される。さらに、モーター／発電機４６は、モーター／発電機３４および４６などの電気アクチュエーターに後に供給するために、インバーター４４、バス３８、およびコンバーター４０を介して電気貯蔵装置４２に経路指定され得る電気エネルギーが生成される結果となる、回生方法でキャブ２４の回転を減速および停止することができる。いくつかの実施形態によれば、電気貯蔵装置４２内の電気エネルギーは、コンバーター４０、バス３８、およびインバーター３６を介してモーター／発電機３４に経路指定されてもよく、次に、電気エネルギーを使用して油圧ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂのうちの一つまたは複数を駆動し、それによって、電源が機械内の油圧装置を駆動することを可能にする。電力システム１５を有する機械の主電源が、内燃機関または燃料電池などの異なる交換可能な電源である代替的な実施形態では、電気貯蔵装置４２またはモーター／発電機４６およびモーター／発電機３４のうちの一つまたは複数からの電気エネルギーが、内燃機関または燃料電池を補足してもよく、および／または一つまたは複数の油圧ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂを駆動し得る。いくつかの実施形態によれば、モーター／発電機３４および／またはモーター／発電機４６によって生成される電気エネルギーは、必ずしも電気貯蔵装置４２に保存されることなく、例えば、モーター／発電機４６から、インバーター４４、バス３８、およびインバーター３６を介して、モーター／発電機３４へ、またはモーター／発電機３４から、インバーター３６、バス３８、およびインバーター４４を介して、モーター／発電機４６へ経路指定されることにより、二つのモーター／発電機３４と４６との間に経路指定され得る。

【0018】

図２に示す例示的な実施形態では、モーター／発電機３４は、固定変位ポンプまたは可変変位ポンプを含み得る二つの油圧ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂに結合される。示される例示的な実施形態は、二つのポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂを含むが、単一のポンプ／モーターまたは二つ超のポンプ／モーターを使用し得る。示される例示的な構成では、モーター／発電機３４は、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂを駆動するための電力を供給するが、これは次に、加圧流体を油圧シリンダー２５、２６および２７との間で流れさせることによって、電力システム１５に油圧動力を供給する。さらに、いくつかの実施形態によれば、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂのうちの一つまたは複数は、モーター／発電機３４を駆動してもよく、これは次に、機械２の電気装置に電力を供給し得る。

【0019】

図２に示す例示的な実施形態では、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂは、制御弁５０に油圧結合され、その結果ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂが、制御弁５０に加圧流体を供給し、機械２の油圧装置へ、および油圧装置からの流体の流れを制御する。例えば、図２に示すように、制御弁５０は、油圧シリンダー２５、２６、および２７、ならびに油圧ポンプ／モーター５２に油圧結合され、加圧流体流れが供給されると、接地係合部材４を駆動する。単一の油圧モーター５２が示されるが、電力システム１５は、一つまたは複数の油圧モーター５２、例えば、接地係合部材４のそれぞれに対して一つ、を含み得る。さらに、油圧ポンプ／モーター５２は、以下に詳述するように、油圧動力を油圧アクチュエーターに後で供給するため油圧貯蔵装置に貯蔵される油圧動力を電力システム１５に提供し、および／または油圧動力をポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂに提供するように再経路指定され得る油圧エネルギーが生成され、電気貯蔵装置４２を補足し得ることをもたらす、回生方法で接地係合部材４を減速および停止することができる。

【0020】

例示的な電力システム１５はまた、制御弁５０に油圧結合されるアキュムレーター５４を含んでもよい。アキュムレーター５４は、電力システム１５の動作中に捕捉された油圧エネルギーを保存するように構成され得る。例えば、上述のように、油圧モーター５２は、接地係合部材４がポンプを駆動し、それによって接地係合部材４を遅くするように、ポンプとして動作することによって、接地係合部材４の動きを遅くするよう、構成され得る。ポンピングによって作動油に供給されるエネルギーは、後で使用するためにアキュムレーター５４に貯蔵するために制御弁５０を介して、および／またはポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂに経路指定され得る。

【0021】

例示的な電力システム１５では、油圧シリンダー２５、２６、および２７はそれぞれ、制御弁５０に油圧結合され得る。図１に関して説明したように、油圧シリンダー２５、２６、および２７は、ブーム１０、スティック１２、および器具１４を操作するため、それぞれブーム１０、スティック１２、および器具１４に結合されたシリンダー１６、１８、および２０と同等であり得る。油圧モーター５２と同様に、油圧シリンダー２５、２６、および２７は、油圧動力を電力システム１５に供給するために経路変更されてもよく、および／またはアキュムレーター５４に保存され得る、油圧エネルギーが生成される結果となる、回生的に操作され得る。例えば、図１のブーム１０などのブームが上昇位置から降ろされる場合、加圧流体は、油圧シリンダー１６から制御された様式で強制される。同様に、図２の電力システム１５を有する機械上の構成要素の移動は、図２のシリンダー２５から制御された様式で加圧流体を強制することをもたらし得る。この加圧流体は、アキュムレーター５４に保存するために制御弁５０を介して、および／またはそれらの油圧装置の動作を支援するためにポンプ／モーター４８ａ、４８ｂ、および５２のうちの一つまたは複数に経路指定され得る。

【0022】

図２に示す例示的な電力システム１５は、電力システム１５を制御するための制御システム５５を含み得る。例えば、電力システム１５は、キャブ２４に含まれ得るオペレーターインターフェイス５６を含み得る。いくつかの実施形態によれば、オペレーターインターフェイス５６は、機械２の遠隔制御のために、機械２から遠隔に位置し得る。例示的なオペレーターインターフェイス５６は、機械２およびその機能を制御するための複数の制御機器（例えば、レバー、ペダル、および／またはボタン）を含み得る。示される例示的な実施形態では、オペレーターインターフェイス５６は、電気制御信号および／または油圧制御信号（例えば、油圧パイロット回路を介して）がオペレーターインターフェイス５６から制御弁５０へ送られ得るように、制御弁５０に電気的および／または油圧的に結合され得る。こうした電気制御信号および油圧制御信号は、電力システム１５の油圧装置の動作および制御のための制御弁５０の動作を制御するために使用され得る。さらに、オペレーターインターフェイス５６は、以下でより詳細に説明するように、例示的な電力システム１５の一つまたは複数の電気および油圧装置の動作を制御するように構成されるコントローラー５８に電気的に結合され得る。

【0023】

さらに、コントローラー５８は、装置の動作を示す信号を受信するために、機械２の装置に関連付けられる複数のセンサーに結合され得る。例えば機械２は、以下のセンサー、モーター／発電機３４に関連付けられるモーター／発電機センサー３４ａと、電気貯蔵装置４２と関連付けられる貯蔵装置センサー４２ａと、モーター／発電機４６に関連付けられるモーター／発電機センサー４６ａと、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂにそれぞれ関連付けられるポンプ／モーターセンサー４８ｃおよび４８ｄと、油圧シリンダー２５、２６および２７（図１の例示的なショベル２の油圧シリンダー１６、１８、２０とそれぞれ同等）にそれぞれ関連付けられる油圧センサー２５ａ、２６ａ、および２７ａと、アキュムレーター５４に関連付けられるアキュムレーターセンサー５４ａと、ポンプ／モーター５２に関連付けられるポンプ／モーターセンサー５２ａとを含んでもよい。上で識別されたセンサーの各々は、単一のセンサーまたは一緒に動作する複数のセンサーを含んで、関連するデバイスの動作を示す信号を提供し得る。

【0024】

電気貯蔵装置センサー４２ａは、電荷センサー、電流センサー、電圧センサー、および／または他の電気貯蔵装置関連センサーを含み得る。モーター／発電機センサー３４ａおよび４６ａは、速度センサー、電流センサー、電圧センサー、および／または他のモーター／発電機関連センサーを含み得る。ポンプ／モーターセンサー４８ｃ、４８ｄ、および５２ａは、速度センサー、流量センサー、圧力センサー、および／または他の油圧関連センサーを含み得る。アキュムレーターセンサー５４ａは、圧力センサーおよび／または他の油圧関連センサーを含み得る。

【0025】

コントローラー５８は、一つまたは複数のプロセッサー、マイクロプロセッサー、中央処理装置、オンボードコンピューター、電子制御モジュール、および／または当業者に公知の任意の他のコンピューティングおよび制御装置を含み得る。コントローラー５８は、メモリー位置に格納される一つまたは複数のソフトウェアプログラムまたはアプリケーションを実行し、コンピューター可読媒体から読み取り、および／または任意の適切な通信ネットワークによってコントローラー５８に動作可能に結合された、外部装置からアクセスするように構成され得る。

【0026】

例示的なコントローラー５８は、バッテリー３３および例示的な機械２のさまざまな電気および油圧装置を含む例示的な電力システム１５の動作を制御するように構成され得る。例えば、コントローラー５８は、電力および油圧動力の潜在的な供給機器および消費機器の両方として、電気および油圧装置のそれぞれと通信するように構成されてもよく、オペレーターの要請を受け取ったとき、所望の機械の性能および効率を提供するために、機械２および電気および油圧装置の主電源の動作を協調的に制御する。

【0027】

例えば、電気モーター／発電機３４および４６は、電力を消費するか、または電力を供給するかのいずれかによって動作し得る。これらは、モーター／発電機３４および４６によって駆動されるデバイスを加速するために動作したときに電力を消費し得る。例えば、モーター／発電機３４は、油圧ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂへの電力供給によって、バッテリー３３または別の異なる、機械２用の交換可能な電源をアシストするように駆動されてもよく、モーター／発電機４６は、キャブ２４を回転するように駆動され得る。モーター／発電機３４はまた、車両２を減速するために運転された場合、モーター／発電機３４の発電機部分を使用して電力システム１５に電力を供給して、電力を生成することもできる。モーター／発電機４６はまた、キャブ２４の回転を減速する時、同様の様式で電力を電力システム１５に供給するように動作し得る。さらに、モーター／発電機３４および４６は、発電機モードで動作しているとき、相互に、およびエネルギー貯蔵装置４２に電力を供給し得る。

【0028】

エネルギー貯蔵装置４２はまた、電力の供給機器または消費機器として動作し得る。例えば、エネルギー貯蔵装置４２は、バッテリー３３の出力を支援するためにモーター／発電機３４に、および／またはキャブ２４を回転させるためにモーター／発電機４６に電力を提供することによって、電力の供給機器として動作し得る。電気貯蔵装置４２はまた、モーター／発電機３４および４６から受信した電力を格納する際に、電力の消費機器として作用し得る。

【0029】

油圧装置はまた、油圧動力の消費機器および供給機器の両方とみなされ得る。例えば、ポンプ／モーター４８ａ、４８ｂ、および５２は、油圧動力の消費または油圧動力供給のいずれかによって動作し得る。それらは、例えば、油圧シリンダー２５、２６、および２７を負荷に対して動作させるために、油圧システムの流量および／または圧力を増加させるように動作させると、油圧動力を消費し得る。さらに、ポンプ／モーター４８ａ、４８ｂ、および５２は、ポンプ／モーターの別のものを駆動するために、および／またはアキュムレーター５４に加圧流体を提供するために、油圧動力を消費するように動作し得る。例えば、一つまたは複数のポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂは、機械２を移動させるための接地係合部材４を駆動するため、流体を提供してポンプ／モーター５２を駆動するポンプとして動作し得る。

【0030】

ポンプ／モーター４８ａ、４８ｂ、および／または５２はまた、油圧動力を電力システム１５に供給し得る。例えば、機械２の動作がポンプ／モーター５２を介して減速されるとき、ポンプ／モーター５２は、作動油をポンピングすることによって機械２の運動エネルギーを変換し、それによって、電力システム１５に油圧動力を供給して、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂによって使用され、電気モーター／発電機３４への電力供給でバッテリー３３を補助し、負荷に対する油圧シリンダー２５、２６、および２７の動作を補助し、および／または保存のためにアキュムレーター５４に加圧流体を供給することができる。

【0031】

同様に、油圧シリンダー２５、２６、および２７は、油圧動力を消費または供給するかのいずれかに作動し得る。例えば、図１の例示的なショベルを参照すると、ブーム１０が下降すると、油圧シリンダー１６（図２のシリンダー２５と同等であり得る）は、加圧流体の形態で油圧動力を油圧システムに供給するように動作してもよく、これはポンプ／モーター４８ａ、４８ｂ、および５２、その他の油圧シリンダー２６および２７、および／またはアキュムレーター５４への電力供給に使用され得る。油圧シリンダー２５はまた、ポンプ／モーター４８ａ、４８ｂ、および５２、アキュムレーター５４、および／または他の油圧シリンダー２６および２７のうちの一つまたは複数から油圧動力を引き出すことによって、負荷に対して作用するとき（例えば、図１の例示的なショベル２の等価シリンダー１６がブーム１０を上昇させるとき）に、電力消費機器として動作し得る。

【0032】

アキュムレーター５４はまた、油圧動力の供給機器または消費機器として動作し得る。例えば、アキュムレーター５４は、加圧流体を、バッテリー３３の出力を補助するためにポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂに、負荷に対して作用するために油圧シリンダー２５、２６、および２７に、および／または接地係合部材４を駆動するためにポンプ／モーター５２に提供することによって、油圧動力の供給機器として動作し得る。アキュムレーター５４は、ポンプ／モーター４８ａ、４８ｂ、および５２、および／または油圧シリンダー２５、２６、および２７から受容される加圧流体の形態で油圧動力を貯蔵するときに、油圧動力の消費機器として動作し得る。

【0033】

例示的なコントローラー５８は、例えば、オペレーターインターフェイス５６から受信した信号などの、電気および油圧装置の要求された動作を示す要求信号を受信し、制御ストラテジーに従って機械２の電力および油圧動力を制御するように構成される。例えば、コントローラー５８は、インターフェイス５６からの要求信号、および要求信号を受信すると電気および油圧装置からの動作信号を受信するように構成され得る。動作信号は、要求信号の受信時のそれぞれの電気および油圧装置の状態を示す。例えば、動作信号は、それぞれの電気および油圧装置に関連付けられるセンサーから受信される信号であってもよく、要求信号の受信時に電気および油圧装置によって供給または消費される電力についての情報を含んでもよい。動作信号はまた、コントローラー５８による要求信号の受信時に電力を提供するか、または電力を消費するかのいずれかを行う電気および油圧装置の能力を示し得る。いくつかの実施形態によれば、動作信号はまた、バッテリー３３、または内燃機関、燃料電池、または有線式ケーブル電源などのいくつかの代替的かつ交換可能な電源のいずれかの動作に関連する信号を含んでもよい。コントローラー５８は、要求信号、動作信号、および制御ストラテジーに基づき、交換可能な電源および電気および油圧装置のいずれか一つによって供給または消費される電力のレベルを決定し、機械２の交換可能な電源、および電気および油圧装置のいずれか一つの動作を制御するための制御信号を提供し得る。

【0034】

図３は、図２のバッテリー３３など、機械２上の複数の交換可能な電源のいずれか一つ、および例示的な機械２の関連する電気および油圧装置の動作のための例示的な制御ストラテジー６０の概略図である。図３に示すように、例示的な制御ストラテジー６０は、サブシステム制御６２および監視制御６４を含み得る。例示的なサブシステム制御６２は、バッテリー３３の動作を制御するためのバッテリーサブシステム制御６２ａ、電気サブシステムの電気装置の動作を制御するための電気サブシステム制御６２ｂ、および油圧サブシステムの油圧装置の動作を制御するための油圧サブシステム制御６２ｃを含み得る。いくつかの実施形態は、他のデバイスの動作を制御するための追加のサブシステム制御を含み得る。

【0035】

サブシステム制御６２は、監視制御６４に電気および油圧装置の要求された動作を示す要求信号６６を提供するように構成される。いくつかの実施形態によれば、監視制御６４は、例えば、オペレーターインターフェイス５６、および／またはバッテリー３３および電気および油圧装置自体など、サブシステム制御６２以外のソースから直接要求信号６６を受信し得る。

【0036】

サブシステム制御６２はまた、それぞれのサブシステム内の装置の動作の相互関係に基づき、それぞれの電気サブシステムおよび油圧サブシステムに関連付けられるエネルギー貯蔵装置の動作の要求および範囲信号を提供するように構成される。例えば、電気サブシステム内で、電気サブシステム制御６２ｂは、電気サブシステム内の他の装置の動作に基づき、電気貯蔵装置４２の動作を制御するための要求信号を提供する。同様に、油圧サブシステム内で、油圧サブシステム制御６２ｃは、油圧サブシステム内の他の装置の動作に基づきアキュムレーター５４の動作を制御するための要求信号を提供する。

【0037】

サブシステム制御６２はまた、要求信号６６を受信すると、電気および油圧装置の動作に関連する許容可能な電気および油圧パワーレベルの範囲を示す、範囲信号６８を提供するように構成される。範囲信号６８はまた、デバイスがそれぞれのサブシステム内でどのように機能するかに基づいてもよい。例えば、電気サブシステムについては、それぞれの電気装置の範囲信号６８は、例えば、電気貯蔵装置４２に関して以下でより詳細に説明するように、電気サブシステム内の電気装置の動作の相互関係に基づいてもよい。同様に、油圧サブシステムについては、それぞれの油圧装置の範囲信号６８は、例えば、アキュムレーター５４に関して以下でより詳細に説明するように、油圧サブシステム内の油圧装置の動作の相互関係に基づいてもよい。

【0038】

監視制御６４は、および動作信号７２（本明細書で前述）、範囲信号６８、および電気および油圧装置の要求された動作を示す要求信号６６に基づき、バッテリー３３、および電気および油圧装置の動作を制御するための制御信号７０を決定するように構成される。この例示的な様式では、コントローラー５８は、バッテリー３３の電流状態、バッテリー温度、パワー出力、電流出力、電圧出力など、バッテリー３３の動作、および電気および油圧装置の動作などを評価し、装置の要求された動作を、実際のリアルタイム動作と比較し、調整された様式でバッテリー３３および電力供給された装置の動作を制御して、所望の機械性能を提供し、効率を改善する。

【0039】

コントローラー５８は、内燃機関、バッテリー、燃料電池、および有線式ケーブル電力システムなどの複数の交換可能な電源のそれぞれに関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信および処理するように適合され構成される複数のソフトウェア中間装置間の相互作用を定義するソフトウェアおよびアプリケーションプログラミングインターフェイス（ＡＰＩ）を含み得る。コントローラー５８はまた、主機械電子制御モジュール（ＥＣＭ）、および電気／油圧システムＥＣＭとインターフェイスするように構成され得る。コントローラー５８は、制御ロジック、さまざまな入力、出力、感知および処理された信号、保存され、感知され、および／または処理されたデータ、パラメーター、変数など（例えば、早見表および／またはマップから少なくとも部分的に取得され得る）を利用して、機械上で実際に使用される特定の電源に特有の出力および動作特性を感知および処理するよう構成され得る。さらに、コントローラー５８は、機械上に取り付けられ、使用される特定の交換可能な電源からのパワー出力を標準化して、機械に使用される電源のタイプに関係なく、電源によって電力供給されるさまざまな電気および油圧機械システムの正規化された、一貫した制御および動作を提供するように構成され得る。

【0040】

いくつかの実施形態によれば、許容可能な電気および油圧動力レベルの範囲は、コントローラー５８による要求信号６６の受信時に電気および油圧装置が動作することが許容される最大および最小パワーレベルを示す。例えば、最大および最小パワーレベルは、電力を供給するか、または電力を消費するか、または所定の設計限界に基づき電力を供給するか、または電力を消費する、それぞれのデバイスの能力に基づいてもよい。例えば、ポンプ／モーター４８ａは、最大ポンピングパワー出力を有してもよく、従って、最大パワー出力レベルは、最大ポンピングパワー出力に制限され得る。バッテリー３３の観点から見ると、これは最大電力消費制限を表す。しかしながら、油圧シリンダー２５、２６、および２７、アキュムレーター５４、およびポンプ／モーター５２の観点から見ると、これは最大電源供給限界を表す。別の方法として、ポンプ／モーター４８ａの最大ポンピングパワー出力は、例えば、ポンプ／モーター４８ａおよび／または機械２の他の部分への過度の摩耗を避けるために、所定の設計限界に基づき制限され得る。

【0041】

範囲信号６８の最小パワーレベルは、許容可能なパワー出力の所定の下限に関連し得る。例えば、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂについては、下限は、例えば、最小パワー出力と関連付けられて、油圧シリンダー２５、２６、および２７に、器具１４の負荷を現在の高さで保持するのに十分な油圧動力を提供する。

【0042】

バッテリー３３、または内燃機関、燃料電池、または有線式ケーブルシステムなどの異なる交換可能な電源はまた、その関連するセンサー３３ａを介して、機械２上で使用される特定の電源の動作に関連する動作信号７２を提供し得る。例えば、バッテリーセンサー３３ａは、バッテリー３３の状態（例えば、ＳＯＣ、パワー出力、電圧出力、または電流出力）を示す信号を提供し得る。バッテリーサブシステム制御６２ａは、コントローラー５８による要求信号６６の受信時に、バッテリー３３が動作することが許容される最大および最小パワーレベルを示す、範囲信号６８を提供し得る。

【0043】

いくつかの実施形態によれば、許容可能な電気、油圧、および電源パワー出力レベルの範囲は、監視制御６４に対する制限を提供してもよく、その結果、監視制御６４は、それぞれの制限の外側にある電気装置、油圧装置、およびバッテリー３３などの電源に対する制御信号７０を提供しない。結果として、監視制御６４は、機械上に取り付けられる交換可能な電源、および電源によって電力供給される電気および油圧装置のパワー出力レベルを操作するための最も効率的なソリューションを決定し得る（すなわち、電力消費の考慮事項のみに基づき）が、範囲は、最も効率的なソリューションの意図的でないおよび望ましくない結果を防止し得る。

【0044】

例えば、コントローラー５８によるキャブ２４の回転の減速の要求を受信すると、モーター／発電機４６は発電機として動作し、それによって機械２に電力を供給することができる。モーター／発電機４６がキャブ２４の減速レベルを増加させる場合、より大きな量の電力を供給することになる。しかしながら、これは、要求が求めるよりも早く停止するキャブ２４の回転をもたらし、それによって望ましくない制御特性をもたらし得る。モーター／発電機４６がキャブ２４の減速レベルを減少させる場合、それは、より少ない量の電力を供給することになる。しかし、これは、要求が求めるよりもゆっくりと停止するキャブ２４の回転をもたらし、それによって望ましくない制御特性をもたし得る。監視制御６４は、機械上に取り付けられる交換可能な電源のパワー出力レベルを操作するための最も効率的なソリューションを決定するように構成されてもよく、ソリューションは、複数の交換可能な電源のうち、どれが機械上に取り付けられ、実際に使用されるかに依存する。

【0045】

コントローラー５８がキャブ２４を減速するための要求信号６６を受信すると、電気サブシステム制御６２ｂは、減速中にモーター／発電機４６の許容可能な電力供給レベルの範囲を決定し得る。上述のように、機械２の動作が、キャブ２４の減速レベルを低減または増加させることは望ましくない場合があるため、電気サブシステム制御６２ｂは、これらの状況下で、狭い範囲の許容可能な電力供給レベルを決定し得る。従って、電気サブシステム制御６２ｂは、監視制御６４に、モーター／発電機４６の要求動作を示す要求信号６６、およびモーター／発電機４６の許容可能な電力供給レベルの狭い範囲を示す範囲信号６８を提供する。監視制御６４は、その後、要求信号６６、バッテリー３３および機械２のさまざまな装置の動作信号７２、および電気サブシステム制御６２ｂから受信した範囲信号６８に基づき、モーター／発電機４６によって提供される電力供給のレベルを決定することによって、モーター／発電機４６の動作を制御する。その後、制御信号７０は、その動作を制御するためにモーター／発電機４６に提供される。制御信号７０は、監視制御６４から電気サブシステム制御６２ｂに送信されてもよく、その後、モーター／発電機４６の動作を制御し得る。いくつかの実施形態によれば、制御信号７０は、必ずしも電気サブシステム制御６２ｂを介して中継されることなく、モーター／発電機４６に直接送信され得る。

【0046】

別の実施例として、キャブ２４の加速中、コントローラー５８は、加速の要求信号６６を受信してもよく、モーター／発電機４６はモーターとして動作してもよく、それによって、バッテリー３３または機械２上に取り付けられ、かつ機械２によって使用される別の交換可能な電源からの電力を消費する。モーター／発電機４６がキャブ２４の加速レベルを増加させる場合、より大きな量の電力を消費することになる。モーター／発電機４６がキャブ２４の加速レベルを減少させる場合、より少ない量の電力を消費することになる。

【0047】

電気サブシステム制御６２ｂは、キャブ２４の加速中にモーター／発電機４６の許容可能な電力消費レベルの範囲を決定し得る。例えば、機械２の動作が、要求されたレベルを超えてキャブ２４の加速を増加させることは望ましくない場合がある。しかし、機械２上のバッテリー３３の電力制限または他の考慮事項のため、要求レベルを下回る加速レベルを減少させることが望ましくあり得る。従って、電気サブシステム制御６２ｂは、要求されたレベルに等しい最大値から要求されたレベルを十分下回る最小値まで、許容可能な電力消費レベルの範囲を提供し得る。電気サブシステム制御６２ｂは、監視制御６４に、モーター／発電機４６の要求動作を示す要求信号６６、および許容可能な電力供給レベルの範囲を示す範囲信号６８を提供し得る。その後、制御信号７２を使用して、監視制御６４は、例えば、電気サブシステム制御６２ａから受信された要求信号６６および範囲信号６８、およびバッテリー３３および機械２のさまざまな装置の動作信号７２に基づきモーター／発電機４６による消費のための電力レベルを決定することによって、前述の方法で、モーター／発電機４６の動作を制御し得る。

【0048】

電気サブシステム制御６２ｂは、電気サブシステム内の電気装置の動作の相互関係に基づき、電気貯蔵装置４２の動作範囲を決定し得る。例えば電気装置が電気サブシステム内で動作していない場合電気サブシステム制御６２ｂは、監視制御６４に、電気装置に対する要求がないことを示す要求信号と、電気貯蔵装置４２を含む、電気装置の能力を示す、電気装置のそれぞれに対する範囲信号６８を提供し、一つまたは複数のポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂの動作のために、バッテリー３３への電力の補完を介して、バッテリー３３および／または油圧サブシステムに電力を供給し得る。

【0049】

しかしながら、例えば、要求信号６６がキャブ２４の回転のために（モーター／発電機４６を介して）受信される場合、電気サブシステム制御６２ｂは、監視制御６４に電気貯蔵装置４２を含む電気装置のそれぞれに対して要求信号６６を提供し得る。さらに、電気サブシステム制御６２ｂは、電気装置のそれぞれに対して範囲信号６８を提供し得る。例えば、キャブ２４の回転のためのモーター／発電機４６の動作のための要求信号６６は、５０ユニットの電力を要求し得る。電気サブシステム制御６２ｂは、バッテリー３３によって駆動されるモーター／発電機３４が、キャブ２４を回転させるためにモーター／発電機４６に４０ユニットの電力を供給する能力を有し、電気貯蔵装置４２が、キャブ２４を回転させるためにモーター／発電機４６に４０ユニットの電力を供給する能力を有すると決定し得る。従って、モーター／発電機３４および電気貯蔵装置４２は、キャブ２４の要求された回転を満たすために、合計で３０ユニットを超える容量を有し得る。電気サブシステム制御６２ｂは、モーター／発電機３４および電気貯蔵装置４２のそれぞれについて、０～４０ユニットのパワー出力の範囲を示す、モーター／発電機３４および電気貯蔵装置４２のそれぞれ対するそれぞれの範囲信号６６、およびキャブ２４の回転についてモーター／発電機４６のために５０ユニットの要求信号６６を決定し得る。電気サブシステム制御６２ｂはまた、本明細書で前述したように、モーター／発電機４６の範囲信号を決定し得る。また、電気サブシステム制御６２ｂは、モーター／発電機３４および電気貯蔵装置４２のそれぞれに対する要求信号６６を決定して、５０ユニットの電力をモーター／発電機４６に提供することができる。例えば、電気サブシステム制御６２ｂは、モーター／発電機３４の要求信号６６が４０ユニット電力であり、電気貯蔵装置４２の要求信号が１０ユニット電力であり、それによって、キャブ２４を回転するのに、モーター／発電機４６の動作のために要求される５０ユニットの電力に対応すると決定し得る。要求信号６６および範囲信号６８は、監視制御６４に供給され得る。

【0050】

この例では、監視制御６４は、電気サブシステム制御６２ｂからの要求および範囲信号６６および６８、ならびにエンジンサブシステム制御６２ａおよび油圧サブシステム制御６２ｃからの類似の信号を使用して、バッテリー３３、および機械２の電気および油圧装置の動作を制御するための制御信号７０を決定する。例えば、バッテリー３３または油圧システムの補充に電力が必要ない場合、監視制御６４は、制御信号７０を電気サブシステム制御６２ｂに供給し、その結果、モーター／発電機３４は、例えば、４０ユニットの電力をモーター／発電機４６に供給し、電気貯蔵装置４２は、１０ユニットの電力をモーター／発電機４６に供給し、それによって、キャブ２４を回転させるのに、要求された５０ユニットを満たし得る。

【0051】

しかし監視制御６４が、油圧サブシステムが電気サブシステムによって供給される電力から利益を得ると判断した場合、例えば油圧サブシステムが、例えばバッテリー３３の容量が限定されること、および／またはアキュムレーター５４がバッテリー３３の限定された容量をオフセットできないため、油圧サブシステムの要求された動作命令を満たすのに十分な油圧動力を供給できない場合、監視制御６４は、電気サブシステムが、例えば、２０ユニットの電力によって、バッテリー３３の動作を補足するための電力を供給し、それによって、油圧サブシステムの能力を増加させると決定し得る。ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂの出力は、瞬時バッテリー出力能力によって制限され得るため、バッテリー３３の動作を電気サブシステムで補足することにより、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂが供給し得る油圧動力の増加が可能となり得る。従って、バッテリー３３を補充するための２０ユニットの電力需要、およびキャブ２４を回転させる要求の５０ユニットの電力需要を満たすために、７０ユニットの電力がモーター／発電機３４および電気貯蔵装置４２からの組み合わされた８０ユニットの利用可能な電力から供給されてもよく、その結果、５０ユニットがキャブ２４を回転するために供給され、２０ユニットがバッテリー３３に供給される電力を介して油圧サブシステムに供給される。

【0052】

同様に、油圧サブシステム制御６２ｃは、油圧サブシステム内の油圧装置の動作の相互関係に基づき、アキュムレーター５４の動作範囲を決定し得る。例えば油圧サブシステム内で油圧装置が動作していない場合油圧サブシステム制御６２ｃは、監視制御６４に油圧装置に対する要求がないことを示す要求信号と、アキュムレーター５４を含む油圧装置の能力を示す、油圧装置のそれぞれに対する範囲信号６８とを提供し得、電気サブシステムのモーター／発電機３４の動作のために、バッテリー３３への電力の補完を介して、バッテリー３３および／または電気サブシステムに電力を供給し得る。

【0053】

しかしながら、例えば、（ポンプ／モーター５２および接地係合部材４を介して）機械２の移動の要求信号６６を受信する場合、油圧サブシステム制御６２ｃは、監視制御６４にアキュムレーター５４を含む油圧装置のそれぞれに対して要求信号６６を提供し得る。さらに、油圧サブシステム制御６２ｃは、油圧装置のそれぞれに対して範囲信号６８を提供し得る。例えば、機械２の移動のためのポンプ／モーター５２の動作の要求信号６６は、６０ユニットの電力を要求し得る。油圧サブシステム制御６２ｃは、バッテリー３３によって駆動されるポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂが、機械２を移動させるためにモーター／発電機４６に５０ユニットの油圧動力を供給する能力を有し、アキュムレーター５４が機械２を移動させるために３０ユニットの油圧動力ポンプ／モーター５２を提供する能力を有すると判定し得る。（いくつかの実施形態によれば、油圧シリンダー２５、２６、および／または２７は、本明細書で前述したように、ポンプ／モーター５２に油圧動力を供給するために使用され得る。）従って、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂおよびアキュムレーター５４は、機械２の要求された移動を満たすために、合計で２０ユニットを超える能力を有し得る。油圧サブシステム制御６２ｃは、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂのための０～５０ユニット、およびアキュムレーター５４のための０～３０ユニットのパワー出力の範囲を示す、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂ、およびアキュムレーター５４のためのそれぞれの範囲信号６６、および機械２の移動のためのポンプ／モーター５２のための６０ユニットの要求信号６６を決定し得る。油圧サブシステム制御６２ｃはまた、本明細書で前述したように、ポンプ／モーター５２の範囲信号を決定し得る。また、油圧サブシステム制御６２ｃは、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂおよびアキュムレーター５４のそれぞれに対する要求信号６６を決定し、６０ユニットの電力をポンプ／モーター５２に提供することができる。例えば、油圧サブシステム制御６２ｃは、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂの要求信号６６が、合計５０ユニットの電力であり、アキュムレーター５４（および／または油圧アクチュエーター２４、２６、および／または２７）の要求信号６６が、１０ユニットの電力であり、それによって、機械２を移動させるためにポンプ／モーター５２の動作のために要求される６０ユニットの油圧動力に対応すると判断し得る。要求信号６６および範囲信号６８は、監視制御６４に供給される。

【0054】

この例では、監視制御６４は、油圧サブシステム制御６２ｃからの要求信号および範囲信号６６および６８、ならびにエンジンサブシステム制御６２ａおよび電気サブシステム制御６２ｂからの類似の信号を使用して、バッテリー３３または機械２上に取り付けられる別の交換可能な電源および機械２の電気および油圧装置の動作を制御するための制御信号を決定することができる。例えば、バッテリー３３または電気サブシステムを補充するために油圧動力が必要ない場合、監視制御６４は、制御信号７０を油圧サブシステム制御６２ｃに供給し、故に、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂは、例えば、５０ユニットの電力をポンプ／モーター５２へ供給し、およびアキュムレーター５４は、１０ユニットの電力をポンプ／モーター５２へ供給し、それによって、機械２を移動させるために要求された６０ユニットを満たす。

【0055】

しかしながら、監視制御６４が、電気サブシステムが、油圧サブシステムによって供給される電力から利益を得ると判断した場合、例えば、電気サブシステムが、電気サブシステムの要求された動作命令を満たすのに十分な電力を単独で供給できない場合、監視制御６４は、油圧サブシステムが、例えば、２０ユニットの電力によって、バッテリー３３の動作を補足するために電力を供給し得ると決定し得る。従って、バッテリー３３を補充するための２０ユニットの電力需要、および機械２の移動要求の６０ユニットの電力需要を満たすために、８０ユニットの電力が、ポンプ／モーター４８ａおよび４８ｂおよびアキュムレーター５４からの組み合わされた８０ユニットの利用可能な電力から供給されてもよく、その結果、６０ユニットは、機械２を移動するために供給され、２０ユニットは、バッテリー３３に供給される電力を介して電気サブシステムに供給される。

【0056】

本開示のさまざまな例示的な実施形態による機械は、複数の交換可能な電源のいずれか一つによって電力供給される動作に適合され得る。図１に示すようなショベル２の例示的な実施形態では、機械は、機械を推進する接地係合部材４を支持するよう構成される下部走行体を含み得る。上部構造６は、下部走行体上に回転可能に支持され得る。上部構造は、旋回フレーム２２を含んでもよく、旋回フレーム２２は、オペレーターキャブ２４、複数の交換可能な電源のいずれか一つ、油圧構成要素、および電気構成要素を支持するように構成され得る。図１および４～９に示すように、カウンターウェイト１２６、２２６は、旋回フレーム２２の第一の端部に配置され得る。本開示による例示的な実施形態では、カウンターウェイト２２６は、旋回フレーム２２に向かって面する中空部分２２２を含み得る。図８の拡大図の円形部分によって示されるように、旋回フレーム２２の中心コア部３１０は、カウンターウェイト２２６の中空部分２２２と中央整列され得る。中心コア部３１０は、複数の交換可能な電源のいずれか一つを支持するように構成され得る。図４および５の例示的な実施形態に示すように、例示的な機械２００のバッテリーパック２４０は、旋回フレーム２２上に取り付けられる交換可能な電源であってもよく、バッテリーパック２４０の一部がカウンターウェイト２２６の中空部分２２２内に部分的に収容され、バッテリーパック２４０の残りの部分が旋回フレーム２２上のチャンバー２２８を含む電源内に収容される。

【0057】

図４に示すように、チャンバー２２８を含む電源は、旋回フレーム２２の一部分で、オペレーターキャブ２２４の後方側および横方向側に配置され得る。電力システムＥＣＭ２６２および主機械ＥＣＭ２６６は、インバーター、一つまたは複数の電気モーター／発電機、電気貯蔵装置、および一つまたは複数の油圧ポンプまたは他の油圧構成要素とともに、旋回フレーム２２上のオペレーターキャブ２２４の一方の横方向に位置付けられてもよい。さまざまな電気および油圧構成要素は、中心コア部３１０の利用可能なスペースおよび旋回フレーム上に提供され得る交換可能な電源を最大化するためにラダーサイドスカートの外周部に向かってラダーサイドスカート３１２、３１４上に配置され得る。中心コア部３１０はまた、中心コア部に取り付けられる電源の重心を下げるために、ラダーサイドスカートに対して下げられてもよい。一部の例示的な実施形態では、ラダーサイドスカート上に提供される油圧ポンプのうちの一つまたは複数は、電気モーター／発電機に取り付けられてもよく、交換可能な電源を取り付けるための中心コア部３１０上の開放空間の大きさを最大化するために、ラダーサイドスカートの一方または両方の外側周辺部分に沿って長手方向に配置され得る。

【0058】

交換可能な電源のいずれか一つが、機械２に取り付けられて、機械２上で使用される場合、電源は、カウンターウェイト２２６の中空部分２２２内に少なくとも部分的に収容され得る。この構成は、旋回フレーム２２上のバッテリー３３、内燃機関、燃料電池、または有線式ケーブルシステムのうちの一つなどの交換可能な電源を、機械の全体的なサイズおよび重量を最小化する、それによって燃料経済性を改善する位置に設置することを可能にし、容易にする。図６～８で最もよくわかるように、旋回フレーム２２は、ラダーサイドスカート３１２、３１４によって対向する横方向の側に位置する中心コア部３１０で構成され得る。ラダーサイドスカート３１２、３１４の各々は、複数の平行なクロス部材３２２を含み得る。中心コア部３１０は、中心コア部３１０の対向する横方向の側に、それぞれ取り付けボス３３３、３３５を有する平行な、長手方向に配置される垂直補強リブ３３２、３３４を含み得る。図７の左側の図は、旋回フレームに取り付けられる内燃機関５００を、関連する冷却システム構成要素、排気処理構成要素などとともに示す。図７の右側の図は、内燃機関および関連構成要素が取り除かれた、本開示の例示的な実施形態による修正された旋回フレーム、旋回フレームの後端に配置される中空のカウンターウェイト２２６を示し、および修正された旋回フレームがバッテリーパックなどの交換可能な電源を取り付けるように構成される。図８の拡大図で最もよくわかるように、複数の振動分離取り付けパッド３５２が、カウンターウェイト２２６の中空部分２２２に隣接する旋回フレームの中心コア部３１０上に配置され得る。振動分離取り付けパッド３５２は、図４のバッテリーパック２４０などの交換可能な電源を取り付けし、バッテリーパック２４０を、機械の動作中に発生し得る加速および力から分離するように構成され得る。

【0059】

旋回フレーム２２は、中心コア部３１０の対向する横方向の側のそれぞれにラダーサイドスカート３１２、３１４を含んでもよく、および旋回フレーム２２の中心コア部３１０は、ラダーサイドスカートのそれぞれの下方に延在して、旋回フレーム２２の中心コア部３１０に取り付けられる一つの電源の重心を下げてもよい。複数の振動分離取り付けパッド３５２は、カウンターウェイト２２６の中空部分２２２に隣接する旋回フレーム２２の中心コア部３１０上に配置され得る。本開示のさまざまな例示的な実施形態では、カウンターウェイト２２６の中空部分２２２は、旋回フレーム２２の中心コア部３１０の両側に延在し得る。旋回フレーム２２は、複数の交換可能な電源のいずれか一つを支持するように構成されてもよく、ラダーサイドスカートは、中心コア部から離間したラダーサイドスカートの部分上の油圧構成要素および電気構成要素を支持するように構成され、複数の交換可能な電源のいずれか一つを中心コア部３１０に取り付けるために利用可能なスペースの広さを増加させてもよい。上述のように、例えば、図８で示されるように、中心コア部３１０は、中心コア部３１０の対向する横方向の側の平行な、長手方向に配置される垂直補強リブ３３２、３３４と、一つの電源を設置し、機械の動作中に発生し得る振動から電源を隔離するように構成される、振動分離取り付けパッド３５２とを含み得る。

【0060】

中心コア部３１０の横方向の側のラダーサイドスカートの外側周辺部分上に取り付けられる電気構成要素は、複数のファンと、電源によって駆動される電気モーターとを含む冷却システム３４２を含んでもよく、油圧構成要素は、カップリングがポンプと電気モーターとの間に介在する状態で、電気モーターに取り付けられるポンプ３６２を含んでもよい。カップリングは、油圧ポンプを電気モーターに直接取り付けることを可能にし、それによって、ラダーサイドスカート上のさまざまな電気および油圧構成要素のコンパクトな配置を可能にし、交換可能な電源のいずれか一つを取り付けるための中心コア部３１０上の利用可能なスペースを最大化することができる。

【0061】

上述の例示的なシステムおよび方法は、電気および油圧装置の組み合わせ、ならびに電気および油圧貯蔵装置の組み合わせを含む。本明細書に記載されるシステムおよび方法は、電気および油圧装置の両方を含む必要があるわけではない、または電気および油圧貯蔵装置の両方を含む必要があるわけではないことが企図される。例えば、システムおよび方法は、電気装置および電気貯蔵装置、または電気装置、電気貯蔵装置、および非油圧装置（例えば、フライホイールなどの非油圧式、機械的貯蔵装置などの非油圧貯蔵装置）の組み合わせを有する機械で使用され得る。別の方法として、システムおよび方法は、油圧装置および油圧貯蔵装置、または油圧装置、油圧貯蔵装置、および非電気装置（例えば、フライホイールなどの非電気的な機械的貯蔵装置など、非電気貯蔵装置）の組み合わせを有する機械で使用され得る。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本開示のさまざまな実施形態による例示的な機械および機械制御システムは、作業を実施するために使用され得る。特に、図１に示す例示的な機械２は、材料を採掘および／またはローディングするなどの動作を行うためのショベルである。本明細書に開示される例示的なシステムおよび方法は、ショベルに関連して記載されるが、開示されたシステムおよび方法は、自動車、トラック、農業用車両、作業車両、ホイールローダー、ブルドーザー、ローダー、トラックタイプのトラクター、グレーダー、高速道路外トラック、または当業者に公知の任意の他の機械などの他の機械における用途を有する。

【0063】

上述したように、機械用の例示的な電力システム１５は、電力供給機器または消費機器のいずれかとして作用し得る電気および油圧装置の両方を有する、機械内の電力を制御するために使用され得る。特に、例示的な電力システム１５は、機械の望ましい制御特性を維持しながら、機械の効率を改善する方法で、電気および油圧装置の電力供給および消費を制御し得る。電気および油圧装置は、電気および油圧貯蔵装置、ならびに例えば、電気モーター、発電機、電気モーター／発電機、油圧ポンプ、油圧モーター、油圧ポンプ／モーター、および油圧シリンダーなどの電気および油圧アクチュエーターを含んでもよい。

【0064】

例示的な電力システム１５は、図１のショベル２など、機械上に取り付けられる複数の交換可能な電源のいずれか一つの動作を制御するように構成され得る。上で論じたように、例示的なショベル２は、ショベルを推進する接地係合部材４を支持するよう構成される下部走行体を含み得る。上部構造６は、下部走行体上に回転可能に支持され得る。上部構造６は、旋回フレーム２２を含んでもよく、旋回フレーム２２は、オペレーターキャブ２４、複数の交換可能な電源のいずれか一つ、油圧構成要素、電気構成要素、およびさまざまな構成要素の全てを制御するよう構成される一つまたは複数の電子制御モジュール（ＥＣＭｓ）を支持するように構成され得る。電力システム１５は、コントローラー５８を含み得る。コントローラー５８によって有効化され、かつ具現化される機械制御システムは、一つまたは複数のプロセッサーに通信可能に結合された、一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、複数の交換可能な電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信するように構成される一つまたは複数のプロセッサーを含み得る。一つまたは複数のプロセッサーは、制御ロジック、機械動作入力および出力、機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および／または処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を感知および処理し得る。一つまたは複数のプロセッサーはまた、複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、複数の電源のどれが機械上に取り付けられるかにかかわらず、機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供し得る。

【0065】

本開示のさまざまな例示的な実施態様では、電力システム１５のコントローラー５８によって有効化かつ具体化される機械制御システムの一つまたは複数のプロセッサーは、電力システム電子制御モジュール（ＥＣＭ）に含まれてもよい。電力システムＥＣＭは、主機械ＥＣＭ、電気システムＥＣＭ、および油圧システムＥＣＭのうちの少なくとも一つとインターフェイスするように構成され得る。電気システムＥＣＭは、電気モーター、インバーター、絶縁ゲート双極トランジスター（ＩＧＢＴ）、およびキャパシタのうちの少なくとも一つを含む、一つまたは複数の電気構成要素の動作を制御するように構成され得る。油圧システムＥＣＭは、ポンプ、モーター、および弁のうちの少なくとも一つを含む、一つまたは複数の油圧構成要素の動作を制御するように構成され得る。

【0066】

本開示のさまざまな例示的な実施形態による電力システムＥＣＭは、複数の潜在的な交換可能な電源のうち、どれが現在機械に取り付けられ、動作しているかを感知し、決定するように構成され得る。上述したように、複数の交換可能な電源は、内燃機関、バッテリー、燃料電池、および機械外部のソースから電力を受けるように構成される有線式ケーブルシステムを含み得る。複数の交換可能な電源のそれぞれの動作に関連する、保存され、感知され、および／または処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数は、プロセッサーに関連付けられるメモリーに格納される一つまたは複数の早見表またはマップから、一つまたは複数のプロセッサーによって取得され得る。一つまたは複数のプロセッサーはまた、現在機械上に取り付けられ、動作している特定の交換可能な電源からの標準化されたパワー出力に基づき、機械のシステムを制御するための制御ストラテジーを決定するように構成され得る。機械および関連するソフトウェアおよびハードウェアを、複数の交換可能な電源のうちのどれが機械に取り付けられるかに応じて再構成可能にすることによって、本開示のさまざまな実施形態による機械の機械生産ロジスティックスによって、不可知の電源を有する機械の顧客への出荷を可能にし得る。次に、顧客は、顧客のための特定の運用要件を満たすように構成される特定の電源を局所的にソースとし得る。異なる、交換可能な電源によって機械を動作させるために再構成する能力によって、機械構成および製造のプロセスの後期に機械の再構成が可能になり、それによって、各顧客のニーズおよび特定の要件に対してコスト効率の高いソリューションをより柔軟に構築することができる。

【0067】

本開示のさまざまな例示的な実施形態による機械はまた、複数の交換可能な電源のいずれか一つによって電力供給される動作に適合される可変機械ディスプレイを含んでもよい。機械は、電力システム電子制御モジュールに通信可能に結合された一つまたは複数のセンサー、入力装置、出力装置、およびメモリーから、複数の交換可能な電源のそれぞれの動作に関連する変数、制御パラメーター、および規格を受信するように構成される電力システム電子制御モジュールを含み得る。電力システム電子制御モジュールは、制御ロジック、機械動作入力および出力、機械の位置、移動、および動作に関連する感知および処理された信号、ならびに保存され、感知され、および／または処理されたデータ、変数、制御パラメーター、および規格のうちの一つまたは複数を利用して、複数の電源のそれぞれに特有の出力および動作特性を感知および処理し得る。電力システム電子制御モジュールは、複数の電源のそれぞれによるパワー出力を標準化して、複数の交換可能な電源のうちのどれが機械上に取り付けられるかにかかわらず、機械のシステムの正規化された、一貫した制御および動作を提供し得る。

【0068】

機械用の可変機械ディスプレイは、電力システム電子制御モジュールと通信可能に結合された関連する表示コントローラーを含み得る。表示コントローラーは、電力システム電子制御モジュールによって生成される標準化されたパワー出力を示す一つまたは複数の信号を受信し、機械に取り付けられ、かつ給電する複数の交換可能な電源のうちの一つに基づき変更される、一つまたは複数の情報、アイコン、および全体的な外観を表示するように構成され得る。一つの例示的な実施形態では、表示コントローラーは、複数の交換可能な電源のうちの一つがバッテリーである場合に、残りのバッテリー電力または他のバッテリー関連パラメーターを表示し得る。代替的な例示的な実施形態では、表示コントローラーは、複数の交換可能な電源のうちの一つが内燃機関または燃料電池のうちの一つであるとき、残りの燃料または他の電源の動作特性の量を表示し得る。さらにさらなる例示的な実施形態では、表示コントローラーは、複数の交換可能な電源のうちの一つが、機械を外部電源に接続するよう構成される有線式ケーブルシステムであるときに、外部電源から機械が受信するリアルタイム電力を表示し得る。

【0069】

例示的開示されたシステム、方法、機械に対してさまざまな修正および変形を行うことができることは、当業者には明らかであろう。その他の実施形態は、本明細書およびレポート開示された実施形態を考慮することで、当業者には明らかであろう。本明細書および実施例は、以下の請求項およびその均等物によって示される真の範囲を有する単なる例示とみなされることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】