(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】2024-10-18
(54)【発明の名称】岩石掘削装置、採掘機器のシステム、およびその方法
(51)【国際特許分類】
E02F 9/00 20060101AFI20241010BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20241010BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20241010BHJP
B60K 1/04 20190101ALI20241010BHJP
E02F 9/20 20060101ALN20241010BHJP
【FI】
E02F9/00 C
H02J7/02 G
H02J7/00 H
H02J7/00 P
B60K1/04 A
E02F9/20 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024521136
(86)(22)【出願日】2022-10-05
(85)【翻訳文提出日】2024-06-04
(86)【国際出願番号】 SE2022050893
(87)【国際公開番号】W WO2023059252
(87)【国際公開日】2023-04-13
(32)【優先日】2021-10-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524097768
【氏名又は名称】エピロック ロック ドリルズ アクチエボラグ
【氏名又は名称原語表記】EPIROC ROCK DRILLS AKTIEBOLAG
【住所又は居所原語表記】SE-701 91 Orebro SWEDEN
(74)【代理人】
【識別番号】110001841
【氏名又は名称】弁理士法人ATEN
(72)【発明者】
【氏名】パーション アンデシュ
(72)【発明者】
【氏名】マルム パトリック
(72)【発明者】
【氏名】ロース ペール
【テーマコード(参考)】
2D003
3D235
5G503
【Fターム(参考)】
2D003AA01
2D003AA06
2D003AB07
2D003BA02
2D003CA10
2D003DA04
2D003DB08
3D235AA19
3D235BB24
3D235CC15
3D235EE63
3D235HH12
5G503AA01
5G503AA04
5G503BA04
5G503BB01
5G503BB02
5G503CC08
5G503DA07
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5G503FA06
5G503GD03
5G503GD04
5G503GD06
(57)【要約】
キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、制御部(CU)、および少なくとも一つの電池パック(b1、b2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えている岩石掘削装置(101)であって、前記制御部(CU)は、作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行するように、かつ前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を制御するように構成されており、前記インターフェイス(10)は独立した複数の電池パック(b1、b2)を受け取るように構成されており、前記制御部(CU)は前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を選択的に制御するように構成されている岩石掘削装置(101)。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、制御部(CU)、および、少なくとも一つの電池パック(b1、b2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えている岩石掘削装置(101)であって、
前記制御部(CU)は、作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行するように、かつ、前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を制御するように構成されており、
前記インターフェイス(10)は、独立した複数の電池パック(b1、b2)を受け取るように構成されており、前記制御部(CU)は、前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を選択的に制御するように構成されており、
前記岩石掘削装置(101)は、作業エリアで前記岩石掘削装置(101)を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えており、
前記制御部(CU)は、前記岩石掘削装置(101)に電力供給されるのと同時に、または、任意の電池パック(b1、b2)が前記岩石掘削装置(101)に電力供給するのと同時に、別の電池パック(b1、b2)を前記外部電源から選択的に充電するように構成されていることを特徴とする岩石掘削装置(101)。
【請求項2】
前記インターフェイス(10)に配置されている複数の電池パック(b1、b2)を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項3】
前記制御部(CU)は、どの電池パック(b1、b2)が、またはどの電池パック(b1、b2)の組み合わせが、前記岩石掘削装置(101)に電力供給しているのかを選択的に制御するように構成されていることを特徴とする、請求項2に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項4】
前記制御部(CU)は、複数の電池パラメータを継続して監視および処理するように構成されており、前記複数の電池パラメータは、充電状態、健康状態、入力電流および出力電流のうちいずれか一つを示しており、前記制御部(CU)は、それを基にして、交換、充電、および/または前記岩石掘削装置(101)への電力供給の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パック(b1、b2)を示すように構成されていることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項5】
燃料電池をさらに備えており、
前記燃料電池は、単体で、または、配置されている任意の電池パック(b1、b2)と組み合わせて前記岩石掘削装置(101)に電力供給するように、かつ、
配置されている任意の電池パック(b1、b2)を充電するように構成されていることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項6】
少なくとも1つの岩石掘削装置(101)、複数の電池パック(b1、b2)、および制御部(CU)を備えている採掘機器のシステム(200)であって、
前記岩石掘削装置(101)は、キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、および、少なくとも一つの電池パック(b1、b2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えており、
前記複数の電池パック(b1、b2)は、物理的に別個の存在であり、互いに独立して制御されるように構成されており、
前記制御部(CU)は、
作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行するように、かつ、
少なくとも一つの前記岩石掘削装置(101)の前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を制御するように構成されていることを特徴とするシステム(200)。
【請求項7】
前記岩石掘削装置(101)は、作業エリアで前記岩石掘削装置(101)を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えており、
前記制御部(CU)は、前記岩石掘削装置(101)が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パック(b1、b2)が前記岩石掘削装置(101)に電力供給するのと同時に、別の電池パック(b1、b2)を前記外部電源から選択的に充電するように構成されていることを特徴とする、請求項6に記載のシステム(200)。
【請求項8】
前記制御部(CU)は、
前記複数の電池パック(b1、b2)の電池パックパラメータを継続して監視および処理し、
それを基にして、交換、充電、および/または前記少なくとも一つの前記岩石掘削装置(101)への電力供給の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パック(b1、b2)を示すように構成されていることを特徴とする、請求項6または7に記載のシステム(200)。
【請求項9】
複数のセンサを追加で備えており、
前記複数のセンサは、
前記複数の電池パック(b1、b2)の容量、
採掘機器装置(101)の位置、
前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)の位置、および/または、電池パック(b1、b2)および特定の採掘機器装置(101)の間の任意の接続のうち、少なくとも一つのデータを監視および生成するように構成されていることを特徴とする、請求項6~8のいずれか一項に記載のシステム(100)。
【請求項10】
少なくとも一つの採掘機器装置(102、103)を追加で備えており、追加された採掘機器装置(102、103)には対応する前記インターフェイス(10)が設けられており、前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は、異なる種類の採掘機器装置(101、102、103)および前記岩石掘削装置(101)間のすべての前記インターフェイス(10)間において交換可能であることを特徴とする、請求項6~9のいずれか一項に記載のシステム(200)。
【請求項11】
前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は、異なる最大充電容量を持つ複数の電池パックを備えていることを特徴とする、請求項6~10のいずれか一項に記載のシステム(100)。
【請求項12】
岩石掘削装置(101)を制御する方法であり、前記岩石掘削装置(101)は、キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、制御部(CU)、および独立した複数の電池パック(b1、b2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えており、
前記制御部(CU)は、
作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行し、
個別の前記複数の電池パック(b1、b2)の電池特定パラメータおよび作業サイクルに応じて、前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池(b1、b2)から前記岩石掘削装置(101)への操作力を選択的に制御する前記方法を実行し、
前記岩石掘削装置(101)は、作業エリアで前記岩石掘削装置(101)を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えており、
前記制御部(CU)は、さらに、前記岩石掘削装置(101)が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パック(b1/b2)が前記岩石掘削装置(101)に電力供給するのと同時に、前記インターフェイス(10)内の別の電池パック(b1/b2)を前記外部電源からの電力で選択的に充電することを特徴とする方法。
【請求項13】
採掘機器のシステム(200)を制御する方法であって、前記システムは、少なくとも岩石掘削装置(101)、複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)、および制御部(CU)を備えており、
前記岩石掘削装置(101)は、キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、および少なくとも一つの電池(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えており、
前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は、物理的に別個の存在であり、かつ互いに独立しており、
前記制御部(CU)は、
作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行し、
少なくとも一つの前記岩石掘削装置(101)の前記インターフェイス内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)から前記岩石掘削装置(101)への操作力を、個別の前記複数の電池パック(b1、b2)の電池特定パラメータおよび作業サイクルに応じて制御し、
前記複数の電池パック(b1、b2)の電池パックパラメータからのデータを継続して監視および処理し、
交換および/または充電の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パック(b1、b2)を示す方法を実行することを特徴とする方法。
【請求項14】
少なくとも一つの採掘機器装置(102、103)を追加で備えており、追加された採掘機器装置(102、103)には対応する前記インターフェイス(10)が設けられており、前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は異なる種類の採掘機器装置(102、103)および前記岩石掘削装置(101)間のすべての前記インターフェイス(10)間において交換可能であり、
前記制御部(CU)は、
前記岩石掘削装置(101)および前記少なくとも一つの追加された採掘機器装置(102、103)からの入力データを継続して監視および処理し、
特定の採掘機器装置の作業予定および/または最大電圧出力に合わせて、前記採掘機器装置(101、102、103)に電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)を割り当てることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は採掘機器装置に関し、特に電動の岩石掘削装置に関する。さらに、本開示は少なくとも一つの岩石掘削装置を備えている採掘機器のシステムに関する。さらに、本開示は岩石掘削装置を制御する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
岩石掘削装置は、鉱物の位置と品質を特定することを目的とした探査掘削や、採掘または建設の生産サイクルで使用される生産掘削など、いくつかの目的で使用される。
【0003】
従来、岩石掘削装置などの採掘機器は内燃機関によって駆動されてきた。しかしながら、環境への関心が高まってきた近年では、鉱業において、従来の内燃機関を減らすかまたは内燃機関から脱却し、化石燃料による温室効果ガスの排出を減らして徐々になくそうとしている。
【0004】
鉱業において、解決策として機械駐車の電動化に焦点が当てられている。主に今日の電池の容量において、特に岩石掘削中に高電力を出力する必要がある岩石掘削装置における電池の容量において、電動化には困難な点がいくつかある。これは、岩石掘削の作業サイクルを実行するときに岩石掘削装置が外部の電気回路に接続可能であることで解決できる。このような問題に対して提案される解決策は、内燃機関を電動モータに置き換えること、部分的に電池によって駆動させること、および外部の電気回路へ接続させることである。岩石掘削装置が岩石掘削機を用いて作業サイクルを実行する場合、岩石掘削装置は、岩石掘削装置に電力供給するための外部の電気回路に接続されなければならない。
【0005】
本解決策はCO2の直接排出量および化石燃料の使用をゼロにするが、欠点もいくつかある。欠点の一例として、作業現場で十分な電力容量を持つ外部の電気ネットワークが使用可能かどうかという点が挙げられる。別の欠点として、電力ケーブルによる外部の電気回路への接続が、機械の機動性を制限し、同じ作業エリア内における他の採掘機器装置に対する障害物を形成しうるという点が挙げられる。
【発明の概要】
【0006】
本発明の目的は、過去の解決策の欠点を無くした、または減らした、環境に優しい電源によって駆動される岩石掘削装置を提供することである。環境に優しい電源とは、使用時において、従来の内燃機関よりも少ない温室効果ガスを排出する電源を意味する。
【0007】
本発明のさらに別の目的は、異なる作業現場、および/または給油エリア、および/またはメンテナンスエリア間の確実な再配置が可能である岩石掘削装置を提供することである。
【0008】
本発明のさらに別の目的は、少なくとも岩石掘削装置を備えている採掘機器のシステムを提供することである。それにより、より安全で柔軟性のある採掘機器が実現される。
【0009】
本発明のさらに別の目的は、岩石掘削装置を制御する方法を提供することである。
【0010】
目的の一つは岩石掘削装置によって解決される。本岩石掘削装置は、キャリッジ、岩石掘削機、制御部、および、少なくとも一つの電池を受け取るためのインターフェイスを備えている。
【0011】
また、本制御部は作業サイクルに応じて岩石掘削装置を制御して作業タスクを実行するように、かつ、インターフェイス内に設けられる任意の電池パックから岩石掘削装置への操作力を制御するように構成されている。
【0012】
また、本インターフェイスは独立した複数の電池パックを受け取るように構成されており、本制御部(CU)はインターフェイス内に設けられる任意の電池からの操作力を選択的に制御するように構成されている。
【0013】
また、本岩石掘削装置は、作業エリアで岩石掘削装置を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えている。
【0014】
また、本制御部は、岩石掘削装置が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パックが岩石掘削装置に電力供給するのと同時に、別の電池パックを外部電源から選択的に充電するように構成されている。
【0015】
提案される岩石掘削装置の効果の例として、岩石掘削装置への電力供給中に電池パックを交換することが可能であるため、継続して電力を得ることができ、かつ、外部の電気ネットワークの存在から、完全に柔軟性および独立性を得ることができる点が挙げられる。
複数の電池を受け取るように構成されるインターフェイスを持つ岩石掘削装置を設ける効果の別の例として、インターフェイス内に設けられる複数の別個の電池パックのうちいずれか一つから岩石掘削装置に電力供給することができ、それによって岩石掘削装置の作業エリアを広くすることができる点が挙げられる。加えて、岩石掘削装置が作業現場で作業サイクルを実行し、かつインターフェイス内に設けられる電池から電力を得るのと同時に、インターフェイス内に設けられる岩石掘削装置への電力供給に使用されていない電池パックを充電および/または交換することができる。さらに、予定されているこの先の作業タスクに合わせて、電池パックの使用を最適化することができる。例えば、健康状態がいい電池パックは大変な掘削のためにとっておき、および/または、それよりは劣る電池パックを二つの作業現場間の岩石掘削装置への電力供給に使用することができる。
【0016】
外部電源を、外部の電力系統または外部の充電車両とすることができる。
【0017】
電気コードなど、外部電源への電気接続を提供する効果の一例として、岩石掘削装置が作業サイクルに応じて作業タスクを実行するのと同時に、岩石掘削装置に電力供給していない複数の電池を充電することができる点が挙げられる。
【0018】
本開示の文脈において、電池パックは、通常は複数の電池モジュール内に配置されている複数の個別の電池セルから構成される、個別の電池として定義される。また、複数の電池モジュールは一つの電池パックを形成する。電池パックは、例えば、独自の電池管理システムを持つ独立した電池である。採掘での応用において、電池は今日ではおそらくリチウムイオン電池であるが、本開示はこれには限定されない。リチウムイオン電池以外の電池、例えば、固体電池、リチウム硫黄電池、および/またはその他の電池、および/またはスーパーキャパシタを任意にかつ適切に組み合わせて使用することもできる。
【0019】
複数のセンサを岩石掘削装置上に配置することもできる。それらのセンサは、岩石掘削装置の個別の装置からのデータを監視および生成するように構成されている。インターフェイス内に配置されている任意の電池パックの蓄電レベル、および/または、電池パックからの電流の入出力、岩石掘削装置、および/または、個別の装置の空間位置特定、岩石掘削装置の互いに関連する個別の存在の空間位置特定、電気装置へのおよび電気装置からの温度、圧力、および/または電流は、非限定的及び例示的なものである。制御部は複数のセンサからデータを受け取って処理し、それを基にして、岩石掘削装置、岩石掘削装置の個別の部分、および部分間での相互作用を制御するように構成されている。少なくとも、受け取って監視されるデータを基にして複数の個別の電池パックを使用しているが、これは非制限的な例である。
【0020】
制御部を、中央制御部、またはネットワークおよび/またはクラウドネットワークにおける複数の制御部の演算能力を使用する分散制御部とすることができる。作業サイクルを、所定の作業サイクル、または、作業エリア特定パラメータを基にして動的に更新される作業サイクルとすることができる。岩石掘削装置の作業タスクの一例は、掘削および掘削現場間の移動である。
【0021】
インターフェイスは、設けられている任意の電池パックと岩石掘削装置の電源システム間の電気接続を提供する。岩石掘削装置の電源システムは二つの主要部分を備えている。一つ目は岩石掘削装置のキャリッジを進ませるための部分で、二つ目はキャリッジに設けられる岩石掘削機に電力供給するための部分である。
【0022】
岩石掘削装置はキャリッジおよび岩石掘削機を備えている。岩石掘削機はブームによってキャリッジ上に設けられ、かつキャリッジに接続されている。これにより、岩石掘削部が、キャリッジおよび掘削する岩石に関連する異なる位置に配置可能になっている。キャリッジ、岩石掘削機、およびブームが一体となって岩石掘削装置を形成している。ここで開示する岩石掘削装置は、岩石掘削装置のインターフェイス内に配置されている任意の電池パックからの操作力を選択的に得るように構成されている。操作力とは、キャリッジの推進力、および/または岩石掘削機および/または岩石掘削機の任意のサブシステムの電力供給などの、岩石掘削装置を操作するための力である。
【0023】
岩石掘削装置の一例において、岩石掘削装置はインターフェイス内に配置されている複数の電池パックを備えている。
【0024】
岩石掘削装置の一例において、制御部は、どの電池パックが、またはどの電池パックの組み合わせが岩石掘削装置に電力供給しているのかを選択的に制御するように構成されている。
【0025】
効果の一例として、制御部が、健康状態、充電状態、および、岩石掘削装置の作業予定の観点から最適な電池パックを決定することができるという点が挙げられる。
【0026】
岩石掘削装置の一例において、電池パックおよび電池管理システムは、電池パックをパーテーションに分割するように構成されている。本開示の文脈において、電池管理システムを分散制御部の一部とすることができる。分割された電池パックのそれぞれの大きさを、個別の電池、および/または複数の電池、および/または一つの電池モジュール、および/または複数の電池モジュールの大きさにすることができる。制御部は、分割された電池パックのどの部分またはどの部分の組み合わせが、岩石掘削装置への電力供給に使用されるべきなのか、および/または、外部および/または搭載電源によって充電されるべきなのかを、選択的に制御するように構成されている。
【0027】
複数に分割される電池パックを持つ岩石掘削装置を提供する効果の一例として、分割される電池パックのそれぞれの健康状態、充電状態、および/または、その他の電池特定パラメータに合わせて、電力を取り出したり充電したりすることができる点が挙げられる。
【0028】
岩石掘削装置の一例において、制御部は複数の電池パックパラメータを継続して監視および処理するように構成されている。本パラメータは、充電状態、健康状態、入力電流および出力電流のうちいずれか一つを示す。また、それを基にして、制御部は、交換、充電、および/または岩石掘削装置への電力供給の準備をするために、対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パックを示すように構成されている。
【0029】
その効果の一例として、制御部が個別の電池パックを完全に制御し、それによって個別の電池パックを必要なときにすぐに交換および/または充電することが可能である点が挙げられる。
【0030】
岩石掘削装置の一例において、岩石掘削装置はさらに燃料電池を備えている。本燃料電池は、単体で、または配置されている任意の電池パックと組み合わせて岩石掘削装置に電力供給し、配置されている任意の電池パックを充電するように構成されている。
【0031】
その効果の一例として、燃料電池を用いて電池パックを継続して充電することができるため、電力供給システムにおいて岩石掘削装置が高い冗長性を持つようになり、いかなる外部の電気接続からも完全に独立する点が挙げられる。
【0032】
本開示の目的の一つは、上に定義した任意の組み合わせの採掘機器のシステムによって解決される。本システムは少なくとも岩石掘削装置、複数の電池パック、および制御部を備えている。
【0033】
また、本岩石掘削装置は、キャリッジ、岩石掘削機、および少なくとも一つの電池を受け取るためのインターフェイスを備えている。
また、複数の電池パックは物理的に別個の存在であり、互いに独立して制御されるように構成されている。
また、制御部は、作業サイクルに応じて岩石掘削装置を制御して作業タスクを実行し、少なくとも一つの岩石掘削装置のインターフェイス内に設けられる任意の電池パックからの操作力を制御するように構成されている。
【0034】
提案される上述のシステムの効果の一例として、インターフェイス内に設けられる複数の別個の電池パックのうちいずれか一つから岩石掘削装置に電力供給することができ、それによって採掘機器のシステムの作業エリアを広くすることができる点が挙げられる。さらに、予定されているこの先の作業タスクに合わせて、電池パックの使用を最適化することができる。例えば、健康状態がいい電池パックは大変な掘削のためにとっておき、および/またはそれよりは劣る電池パックを二つの作業現場間の岩石掘削装置への電力供給に使用することができる。
【0035】
システムの一例において、岩石掘削装置は、作業エリアで岩石掘削装置を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えている。
また、制御部は、岩石掘削装置が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パックが岩石掘削装置に電力供給するのと同時に、別の電池パックを外部電源から選択的に充電するように構成されている。
【0036】
外部電源を、外部の電力系統または外部の充電車両とすることができる。
【0037】
電気コードなど、外部電源への電気接続を提供する効果の一例として、岩石掘削装置が作業サイクルに応じて作業タスクを実行するのと同時に、岩石掘削装置に電力供給していない複数の電池を充電することができる点が挙げられる。
【0038】
システムの一例において、制御部はさらに、
電池パックの複数の電池パックパラメータを継続して監視および処理し、
それを基にして、交換、充電、および/または少なくとも一つの岩石掘削装置への電力供給の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パックを示すように構成されている。
【0039】
その効果の一例として、岩石掘削装置に電力供給している際に電池を交換することができるため、作業サイクルを実行するのに十分な健康状態および充電状態である電池パックを、途切れることなく岩石掘削装置に供給し続けることができる点が挙げられる。
【0040】
採掘機器のシステムの一例において、システムは複数のセンサをさらに備えている。
また、複数のセンサは、
複数の電池パックの容量、
採掘機器装置の位置、
電池パックの位置、および/または、電池パックおよび特定の採掘機器装置の間の任意の接続のうち、少なくとも一つのデータを監視および生成するように構成されている。
【0041】
電池パックの容量を、例えば、健康状態、充電状態、最大充電容量とすることができる。
【0042】
空間位置特定システム、例えばGPS、グロナス、または局所的な空間位置特定システムなどの衛星測位システムを介して、上述の位置を受け取ることができる。
【0043】
上述のセンサの組み合わせは、好適なシステム制御および最適化に合わせて選択することができる。
【0044】
その効果の一例として、掘削予定に関する時間および位置について電池パックの充電および交換を最適化するために、制御部がシステムのすべての関連データを監視および処理することができる点が挙げられる。
【0045】
システムの一例は、少なくとも一つの採掘機器装置を追加で備える。この採掘機器装置には対応するインターフェイスが設けられている。また、複数の電池パックが、少なくとも一つの採掘機器装置および岩石掘削装置間のすべてのインターフェイス間において交換可能となっている。
【0046】
採掘機器装置をシステム内にさらに含む効果の一例として、健康状態がよくなく、かつ、最大充電容量が低い電池パックを、必要な電力が小さい採掘機器装置にあてがうことで、より高い柔軟性を得て電池のライフサイクルを延ばすことができる点が挙げられる。ライフサイクルが始まったばかりの新しい電池を高電力の出力が必要な装置に配置して、ライフサイクルが終わりかけである劣化した電池を、例えばローダー、サービスおよび/またはメンテナンス車両における、低電力の出力でよい装置に配置することができる。
【0047】
岩石掘削装置、掘削機、ショベル、ドラグライン、ブルドーザー、ローダー、スクレーパー、スキッドステア、モーターグレーダー、オフハイウェイダンプ、運搬トラック、タンク車、水上車両、フォークリフト、輸送車、クレーン、コンベヤシステム、分別機、破砕機、および/または多目的車両が、非限定的な採掘機器装置の例である。
【0048】
システムの一例において、電池パックは異なる最大充電容量を持つ複数の電池パックを備えている。
【0049】
最大充電容量が異なる複数の電池パックを持つシステムを設ける効果の一例は、最適化の可能性が増加する点である。
【0050】
目的の一つは、上に定義される任意の組み合わせの岩石掘削装置を制御する方法によって解決される。
また、制御部は、
作業サイクルに応じて岩石掘削装置を制御して作業タスクを実行し、
個別の電池パックの電池特定パラメータおよび作業サイクルに応じて、インターフェイス内に設けられる任意の電池から岩石掘削装置への操作力を選択的に制御する本方法を実行する。
また、岩石掘削装置は、作業エリアで岩石掘削装置を外部電源に接続するための電気接続を備えている。
また、制御部はさらに、岩石掘削装置が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パックが岩石掘削装置に電力供給するのと同時に、インターフェイス内の別の電池パックを外部電源からの電力で選択的に充電する。
【0051】
効果の一例として、岩石掘削装置に電力供給するのと同時に、岩石掘削装置への電力供給に使用されていない電池パックを充電することができる点が挙げられる。
【0052】
本方法の効果の一例として、作業タスクに最適な電池から岩石掘削装置へ電力供給することができ、電池容量の全体的な最適化が達成される点が挙げられる。例えば、二つの作業位置間の移動のためにキャリッジへ電力供給すべき場合、充電状態がやや少なく、および/または健康状態がややよくない電池を使用することができる。また、採掘機を用いた作業サイクルを実行すべき場合、最大まで充電されており、かつ健康状態のいい電池を岩石掘削装置へ電力供給するのに選択することができる。電池特定パラメータに相当する。
【0053】
目的の一つは、上に定義した任意の組み合わせの採掘機器のシステムを制御する方法を介して解決される。また、本システムは少なくとも岩石掘削装置、複数の電池パック、および制御部を備えている。
また、本岩石掘削装置は、キャリッジ、岩石掘削機、および少なくとも一つの電池パックを受け取るためのインターフェイスを備えている。
また、複数の電池パックは物理的に別個の存在であり、互いに独立して制御されるように構成されている。
また、制御部は、
作業サイクルに応じて岩石掘削装置を制御して作業タスクを実行し、
少なくとも一つの岩石掘削装置のインターフェイス内に設けられる任意の電池パックから岩石掘削装置への操作力を制御し、
電池パックの複数の電池パックパラメータを継続して監視および処理し、
交換、充電、および/または少なくとも一つの岩石掘削装置への電力供給の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パックを示して、本方法を実行する。
【0054】
その効果の一例として、作業サイクルを実行するのに十分な健康状態および充電状態である電池パックによって、途切れることなく岩石掘削装置に電力供給し続けることができる点が挙げられる。これは、インターフェイス内に設けられる欠陥のある電池やパフォーマンスの低い電池パックが岩石掘削装置に電力供給していない際に、これらの電池パックを交換することができるためである。
【0055】
上述の電池パックの示唆を、示される電池パックの状態を表す光信号、音声信号、または好適には電気信号とすることができる。それにより、制御部は示された電池を持つ機械を制御して充電および/または交換ステーションまで誘導するか、または代わりにシステムにおける別の採掘機械を制御して示された電池パックを充電するか、または交換することができる。
【0056】
採掘機器のシステムを制御する方法の一例において、本システムは少なくとも一つの採掘機器装置を追加で備える。本採掘機器装置には対応するインターフェイスが設けられており、複数の電池パックが、異なる種類の採掘機器装置および岩石掘削装置間のすべてのインターフェイス間において交換可能となっている。
また、制御部は、
岩石掘削装置および少なくとも一つの追加された採掘機器装置のすべてからの入力データを継続して監視および処理し、
特定の採掘機器装置の作業予定および/または最大電圧出力に合わせて、採掘機器装置に電池パックを割り当てる。
【0057】
本方法の効果の一例として、電池パックの健康状態、または異なる採掘機器装置に適した個別の電池パックを決定するのに使用されるその他の電池の指標に基づいて、制御部が電池パック間に階層を動的に設定できる点が挙げられる。
本発明を、例えば、添付の図面を参照して説明する。添付の図面において、図面が異なっても、同じ要素には同じ符号を付している。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【
図1】
図1は、実施形態の例に従って岩石掘削装置を示す概略図である。
【
図2】
図2は、実施形態の例に従って採掘機器のシステムを示す概略図である。
【
図3】
図3は、一例にかかる方法のフローチャートを示す。
【
図4】
図4は、一例にかかる方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0059】
開示される実施形態の詳細は、上述の特定の特徴を組み合わせた例とみなされる。開示される実施形態以外の特徴、および/または開示される実施形態より少ない/多い特徴を組み合わせることで、追加の例が達成されてもよいと理解される。従って、図面は実施形態の例を開示するのであって、排他的な組み合わせではない。この文脈において、簡略化のため、特に言及がない限りすべての図面は概略的に開示されることも留意されるべきである。
【0060】
図1は、本明細書で開示される岩石掘削装置101を示す概略図である。
図1の岩石掘削装置101は、キャリッジ1011、およびキャリッジ1011の前側に取り付けられている岩石掘削機1013を備えている。岩石掘削機1013はブーム1014によってキャリッジ1011上に設けられ、かつ、キャリッジ1011に接続されている。これにより、岩石掘削機1013が、キャリッジ1011および掘削する岩石に関連する異なる位置に配置可能になっている。キャリッジ1011、岩石掘削機1013、およびブーム1014が一体となって岩石掘削装置101の主要な部分を形成している。キャリッジ1011には、車輪や無限軌道などの移動手段1012および推進機器が設けられている。岩石掘削装置101はさらにインターフェイス10を備えている。インターフェイス10において、岩石掘削装置101への電気接続のために複数の電池パックb1、b2を配置することができる。
【0061】
岩石掘削装置101はさらに制御部CUを備えている。岩石掘削装置101には、インターフェイス10内に配置されている電池パックb1、b2のうちいずれか一つからの操作力が供給される。操作力とは、推進機器および/または岩石掘削機1013に電力供給する力である。岩石掘削装置101が操作される場合、制御部CUは、個別の電池パックXの電池特定パラメータおよび作業サイクルに応じて、岩石掘削装置101のインターフェイス10内に設けられる任意の電池パックb1、b2からの操作力を選択的に制御するように構成されている。通常、作業サイクルは複数の作業タスクを備えている。制御部CUはさらに、岩石掘削装置101が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パックb1、b2が岩石掘削装置101に電力供給するのと同時に、別の電池パックb1、b2を外部電源(
図1に図示せず)からのエネルギーで選択的に充電するように構成されている。
【0062】
操作力を、インターフェイス10内に配置されている一つまたは複数の電池パックb1、b2から供給することができる。
【0063】
図2は、本発明の可能な実施形態の一つにかかる採掘機器のシステムを示す概略図である。システム200は、少なくとも一つの岩石掘削装置101および制御部CUを備えている。また、二つの採掘機器装置、つまり、別の岩石掘削装置102および掘削機103を追加で備えている。採掘機器装置101、102、および103のすべてに、少なくとも一つの電池パックを受け取るためのインターフェイス10が設けられている。システムはその他の採掘機器装置、例えば、ショベル、ドラグライン、ブルドーザー、ローダー、スクレーパー、スキッドステア、モーターグレーダー、オフハイウェイダンプ、運搬トラック、タンク車、水上車両、フォークリフト、輸送車、クレーン、コンベヤシステム、分別機、破砕機、および/または多目的車両を備えうる。
図2の概略図において、岩石掘削装置101、岩石掘削装置102、および掘削機103が、システム200における採掘機器装置である。
【0064】
図2はさらに、システム200の採掘機器装置101、102、および103間にデータリンクを提供する通信インターフェイスCIを概略的に開示する。上述のように、制御部CUを、制御部の分散ネットワークの一部、つまり、フォグおよび/またはクラウド演算システムとすることができる。
【0065】
図3は、本明細書に開示される例示的な方法のフローチャートを示す。上述の通り、本方法は制御部CUによって、岩石掘削装置101を制御するために実行される。
【0066】
本方法は、作業サイクルに応じて岩石掘削装置101が作業タスクを実行する制御ステップS1、および、岩石掘削装置101のインターフェイス10内に設けられる任意の電池パックb1、b2からの操作力を、個別の電池パックb1、b2の電池特定パラメータおよび作業サイクルに合わせて選択的に制御するステップS2を備えている。上述の通り、岩石掘削装置101は、作業エリアで岩石掘削装置101を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えている。
図3における方法はさらに、岩石掘削装置101が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パックb1、b2が岩石掘削装置101に電力供給するのと同時に、インターフェイス10内の別の電池パックb1、b2を外部電源からの電力で選択的に充電するステップS3を備えている。
【0067】
本明細書で定義される方法に従って岩石掘削装置101を制御することで、個別の電池パックb1、b2の電力リソースを、個別の電池パック特定パラメータを参照して最適な作業タスクに配分することができる。
【0068】
図4は、本明細書に開示されるシステム200を制御する方法の実施例のフローチャートを示す。また、本システムは少なくとも、第一岩石掘削装置101、複数の電池パックb1、b2、および制御部CUを備えている。
また、岩石掘削装置101は、キャリッジ1011、岩石掘削機1013、および少なくとも一つの電池パックb1、b2を受け取るためのインターフェイス10を備えている。
また、電池パックb1、b2は物理的に別個の存在であり、互いに独立している。
また、少なくとも一つの採掘機器装置102、103を追加で備える。採掘機器装置102、103には、岩石掘削装置101と同様に対応するインターフェイス10が設けられている。
また、電池パックb1、b2は、異なる種類の採掘機器装置102、103および第一岩石掘削装置101間のすべてのインターフェイス10間において交換可能となっている。
【0069】
本方法は、制御部CUによって実行される。本方法において、
作業サイクルに応じて岩石掘削装置101を制御して作業タスクを実行するステップS11、
少なくとも一つの岩石掘削装置101のインターフェイス10内に設けられる任意の電池パックb1、b2から岩石掘削装置101への操作力を、個別の電池パックb1、b2の電池特定パラメータおよび作業サイクルに応じて制御するステップS22、
岩石掘削装置101および少なくとも一つの追加された採掘機器装置102、103からの入力データを継続して監視および処理するステップS33、
交換および/または充電の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パックb1、b2を示すステップS44、および、
特定の採掘機器装置101、102、103の作業予定および/または最大電圧出力に合わせて、採掘機器装置に電池パックb1、b2を割り当てるステップS55が実行される。
【0070】
ステップS44において、電池パックの示唆を、示される電池パックの状態を表す光信号、音声信号、または好適には電気信号とすることができる。それにより、制御部CUは示された電池b1、b2を持つ採掘機器装置101、102、103を制御して充電および/または交換ステーションまで誘導するか、または代わりにシステム200における別の採掘機器装置101、102、103を制御して示された電池パックb1、b2を充電または交換することができる。
【0071】
検知するステップS1は、システム200における岩石掘削装置101、電池パックb1、b2、およびその他の採掘機器装置102、103に設けられる複数のセンサからのデータを受け取り処理することで実行することができる。複数のセンサは、複数の電池パックの少なくとも蓄電レベルのデータを監視および生成するように構成されている。制御部CUは、複数のセンサから受け取って監視するデータを基にして、データを処理して岩石掘削装置101を制御するように構成されている。
【0072】
制御部CUを、中央制御部、または制御部のクラウドネットワークにおいて機能している複数の制御部を分散配置したものとすることができる。
【0073】
上述の実施形態の例に関する説明は、網羅的であったり、上述の変形に限定されたりすることを意図するものではない。他に特に明示的なことが述べられていない限り、本開示の範囲内で変形するために、本開示の異なる実施形態の例で説明された特徴を自由に組み合わせることができる。
【手続補正書】
【提出日】2024-06-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、制御部(CU)、および、少なくとも一つの電池パック(b1、b2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えている岩石掘削装置(101)であって、
前記制御部(CU)は、作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行するように、かつ、前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を制御するように構成されており、
前記インターフェイス(10)は、独立した複数の電池パック(b1、b2)を受け取るように構成されており、前記制御部(CU)は、前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を選択的に制御するように構成されており、
前記岩石掘削装置(101)は、作業エリアで前記岩石掘削装置(101)を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えており、
前記制御部(CU)は、前記岩石掘削装置(101)に電力供給されるのと同時に、または、任意の電池パック(b1、b2)が前記岩石掘削装置(101)に電力供給するのと同時に、別の電池パック(b1、b2)を前記外部電源から選択的に充電するように構成されていることを特徴とする岩石掘削装置(101)。
【請求項2】
前記インターフェイス(10)に配置されている複数の電池パック(b1、b2)を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項3】
前記制御部(CU)は、どの電池パック(b1、b2)が、またはどの電池パック(b1、b2)の組み合わせが、前記岩石掘削装置(101)に電力供給しているのかを選択的に制御するように構成されていることを特徴とする、請求項2に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項4】
前記制御部(CU)は、複数の電池パラメータを継続して監視および処理するように構成されており、前記複数の電池パラメータは、充電状態、健康状態、入力電流および出力電流のうちいずれか一つを示しており、前記制御部(CU)は、それを基にして、交換、充電、および/または前記岩石掘削装置(101)への電力供給の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パック(b1、b2)を示すように構成されていることを特徴とする、
請求項1に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項5】
燃料電池をさらに備えており、
前記燃料電池は、単体で、または、配置されている任意の電池パック(b1、b2)と組み合わせて前記岩石掘削装置(101)に電力供給するように、かつ、
配置されている任意の電池パック(b1、b2)を充電するように構成されていることを特徴とする、
請求項1に記載の岩石掘削装置(101)。
【請求項6】
少なくとも1つの岩石掘削装置(101)、複数の電池パック(b1、b2)、および制御部(CU)を備えている採掘機器のシステム(200)であって、
前記岩石掘削装置(101)は、キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、および、少なくとも一つの電池パック(b1、b2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えており、
前記複数の電池パック(b1、b2)は、物理的に別個の存在であり、互いに独立して制御されるように構成されており、
前記制御部(CU)は、
作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行するように、かつ、
少なくとも一つの前記岩石掘削装置(101)の前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)からの操作力を制御するように構成されていることを特徴とするシステム(200)。
【請求項7】
前記岩石掘削装置(101)は、作業エリアで前記岩石掘削装置(101)を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えており、
前記制御部(CU)は、前記岩石掘削装置(101)が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パック(b1、b2)が前記岩石掘削装置(101)に電力供給するのと同時に、別の電池パック(b1、b2)を前記外部電源から選択的に充電するように構成されていることを特徴とする、請求項6に記載のシステム(200)。
【請求項8】
前記制御部(CU)は、
前記複数の電池パック(b1、b2)の電池パックパラメータを継続して監視および処理し、
それを基にして、交換、充電、および/または前記少なくとも一つの前記岩石掘削装置(101)への電力供給の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パック(b1、b2)を示すように構成されていることを特徴とする、請求項6または7に記載のシステム(200)。
【請求項9】
複数のセンサを追加で備えており、
前記複数のセンサは、
前記複数の電池パック(b1、b2)の容量、
採掘機器装置(101)の位置、
前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)の位置、および/または、電池パック(b1、b2)および特定の採掘機器装置(101)の間の任意の接続のうち、少なくとも一つのデータを監視および生成するように構成されていることを特徴とする、
請求項6に記載のシステム(100)。
【請求項10】
少なくとも一つの採掘機器装置(102、103)を追加で備えており、追加された
前記少なくとも一つの採掘機器装置(102、103)には対応する前記インターフェイス(10)が設けられており、前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は、異なる種類の採掘機器装置(101、102、103)および前記岩石掘削装置(101)間のすべての前記インターフェイス(10)間において交換可能であることを特徴とする、
請求項6に記載のシステム(200)。
【請求項11】
前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は、異なる最大充電容量を持つ複数の電池パックを備えていることを特徴とする、
請求項10に記載のシステム(100)。
【請求項12】
岩石掘削装置(101)を制御する方法であり、前記岩石掘削装置(101)は、キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、制御部(CU)、および独立した複数の電池パック(b1、b2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えており、
前記制御部(CU)は、
作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行し、
個別の前記複数の電池パック(b1、b2)の電池特定パラメータおよび作業サイクルに応じて、前記インターフェイス(10)内に設けられる任意の電池(b1、b2)から前記岩石掘削装置(101)への操作力を選択的に制御する前記方法を実行し、
前記岩石掘削装置(101)は、作業エリアで前記岩石掘削装置(101)を外部電源に接続するための電気接続をさらに備えており、
前記制御部(CU)は、さらに、前記岩石掘削装置(101)が電力供給されるのと同時に、または任意の電池パック(b1/b2)が前記岩石掘削装置(101)に電力供給するのと同時に、前記インターフェイス(10)内の別の電池パック(b1/b2)を前記外部電源からの電力で選択的に充電することを特徴とする方法。
【請求項13】
採掘機器のシステム(200)を制御する方法であって、前記システムは、少なくとも岩石掘削装置(101)、複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)、および制御部(CU)を備えており、
前記岩石掘削装置(101)は、キャリッジ(1011)、岩石掘削機(1013)、および少なくとも一つの電池(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)を受け取るためのインターフェイス(10)を備えており、
前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は、物理的に別個の存在であり、かつ互いに独立しており、
前記制御部(CU)は、
作業サイクルに応じて前記岩石掘削装置(101)を制御して作業タスクを実行し、
少なくとも一つの前記岩石掘削装置(101)の前記インターフェイス内に設けられる任意の電池パック(b1、b2)から前記岩石掘削装置(101)への操作力を、個別の前記複数の電池パック(b1、b2)の電池特定パラメータおよび作業サイクルに応じて制御し、
前記複数の電池パック(b1、b2)の電池パックパラメータからのデータを継続して監視および処理し、
交換および/または充電の準備をするために、そのパラメータに対応する閾値よりも下回る電池パラメータ値を持つ電池パック(b1、b2)を示す方法を実行することを特徴とする方法。
【請求項14】
少なくとも一つの採掘機器装置(102、103)を追加で備えており、追加された
前記少なくとも一つの採掘機器装置(102、103)には対応する前記インターフェイス(10)が設けられており、前記複数の電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)は異なる種類の採掘機器装置(102、103)および前記岩石掘削装置(101)間のすべての前記インターフェイス(10)間において交換可能であり、
前記制御部(CU)は、
前記岩石掘削装置(101)および前記少なくとも一つの追加された採掘機器装置(102、103)からの入力データを継続して監視および処理し、
特定の採掘機器装置の作業予定および/または最大電圧出力に合わせて、前記採掘機器装置(101、102、103)に電池パック(b1、b2、b102_1、b102_2、b103_1、b103_2)を割り当てることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
【国際調査報告】