用于采矿机中的功率控制的方法和设备与流程

[0001]
本公开内容涉及用于采矿机中的功率控制的方法和设备。特别地，本公开内容涉及用于包括一个或更多个能量源的采矿机的功率控制的方法和设备。本公开内容还涉及相应的计算机程序和包括功率控制电路系统/装置的采矿机。


背景技术：

[0002]
采矿的日常操作通常涉及钻探、爆破、通风以及装载、运输和倾卸过程中释放出的材料的循环。采矿操作涉及各种各样的采矿机，例如面钻机、生产钻机、岩石锚杆钻机(bolting rig)、电缆锚杆钻机、混凝土喷射机、装载机、运输机和倾卸机。所列出的采矿机在操作期间需要相当大的功率。目前正在进行巨大的努力从燃料驱动的采矿机向电动和电池驱动的采矿机转换。
[0003]
采矿循环对采矿所特有的功率提出了要求。在采矿循环的可预测阶段期间，采矿机通常具有非常高的功率需求。在功率需求非常高的阶段期间，向采矿机提供功率的源受到压力，并且由于功率需求过载而存在不希望的生产停止的风险。特别地，由于电力故障而导致的采矿机的转向/控制的丧失可能使采矿人员和采矿机处于危险中。
[0004]
每个采矿机通常具有多个电功率单元，每个电功率单元具有特定的电功率需求。特别的挑战是：电功率单元中的一些具有可预测的功率需求，而其他电功率单元受外力影响，例如液压装置的电功率需求，这使得功率峰值难以或无法预测。例如由于一些电功率单元未获得足够的功率，功率峰值可能会给采矿机的能量源造成压力并引起中断，这可能导致生产率下降和潜在的危险。高功率需求的压力可能会显著地影响能量源以及采矿机作为整体的预期寿命。
[0005]
另一个问题涉及能量效率。高功率需求导致相应的能量成本。此外，由于矿井中的电力供应经常受到限制，因此非常期望是经济的。对于电力驱动和电池驱动的采矿机，在使用可再充电电池的情况下，效率低下可能导致不希望的中断或需要更多的充电周期。


技术实现要素：

[0006]
本公开内容的目的是：提供试图单独地或以任何组合缓和、减轻或消除本领域中以上标识的缺陷和缺点中的一个或更多个的方法和设备，并且提供用于采矿机的功率控制的方法、计算机程序、控制电路系统和采矿机。
[0007]
本公开内容涉及一种用于采矿机的功率控制的方法。该采矿机包括一个或更多个能量源。该方法包括给采矿机的多个电功率单元中的电功率单元分配优先级，每个电功率单元具有所分配的优先级。该方法还包括：基于所分配的优先级来控制关于多个电功率单元的电功率分布。根据一些方面，一个或更多个能量源包括可再充电电池、超级电容器、可再充电燃料电池和飞轮中的至少一个。在采矿操作循环期间，同一采矿机可能面临一组任务，每个任务对采矿机的不同电功率单元提出不同的功率水平要求。通过分配优先级，可以考虑到可用功率来组织电功率单元以解决手头的当前任务。通过使用分配的优先级，所有
可用功率可以用于特定的电功率单元，只要不使用更高优先级的电功率单元即可。例如，所有可用的电功率可以用于牵引——以使车辆速度最大化——只要不使用由辅助马达驱动的更高优先级的转向即可。该方法使实现增大的生产率、改善的可靠性、改善的安全性，并且使实现延长的采矿机预期寿命，特别地，使实现在电池驱动的采矿机的情况下延长的可再充电电池的预期寿命。所公开的方法提供了处理电池的充电和放电功率水平的系统化方法。
[0008]
根据一些方面，控制电功率分布的步骤还基于采矿机的直流dc总线的最大充电功率水平和最大放电功率水平。dc总线被配置成：向诸如可再充电电池的一个或更多个能量源和多个电功率单元发送电功率以及从诸如可再充电电池的一个或更多个能量源和多个电功率单元接收电功率。电池具有可以不被超过的有限的充电和放电功率水平。通过关注dc总线的最大充电和放电水平，使电池供电的采矿机的电池的充电和放电功率水平保持在允许的范围内，而同时使得能够考虑到不同类型的电功率单元的特性。由此大大降低了由于电池功率过载而导致的停机风险。
[0009]
根据一些方面，最大充电功率水平和最大放电功率水平基于可再充电电池的期望充电状态soc。根据一些方面，最大充电功率水平和最大放电功率水平基于可再充电电池的温度。作为确定采矿机的多个电功率单元的充电和放电极限的一部分，可再充电电池通常向采矿机的控制电路系统连续地发送充电和放电极限。放电极限通常基于电池的期望充电状态，但是放电极限也可以基于其他参数，例如电池温度和/或电池温度变化。放电极限还可以基于所述参数和/或其他适当的参数的任意组合。对于相应的充电极限也是如此。
[0010]
根据一些方面，控制功率分布的步骤还基于采矿机的多个电功率单元的相应最大充电功率水平和相应最大放电功率水平。电功率单元通常将与诸如电池的一个或更多个能量源一起相互作用，以便确定关于电功率单元的可能的充电和放电功率水平。不仅一个或更多个能量源确定电功率单元可以释放多少电功率；而且其他能量功率单元也可能影响决定。由此，充电和放电极限可以分开但彼此又进行协调。
[0011]
根据一些方面，电功率单元的最大充电功率水平和最大放电功率水平基于其余的dc总线充电功率和/或其余的dc总线放电功率，并且还基于预定的功率裕度。由此，诸如辅助马达的辅助电功率单元可以基于其余的dc总线(放电)充电功率和功率裕度来分配所讨论的电功率单元的功率极限。这保证了某些功率极限不会被超过多于所述功率裕度。
[0012]
根据一些方面，控制功率分布的步骤还基于采矿机的dc总线的电压水平，其中，dc总线被配置成：向可再充电电池和多个电功率单元发送电功率以及从可再充电电池和多个电功率单元接收电功率。于是，不同的功率单元可以基于不同的电压水平来调节它们的功率水平。当采矿机的dc总线经由例如具有恒定标称电压水平的交流ac-直流dc转换器被供电时，这可能尤其合适。
[0013]
根据一些方面，分配的优先级被分成关于对电功率单元进行充电的优先级和关于对电功率单元进行放电的优先级。通过分配关于对电功率单元进行充电和放电的不同优先级，可以显著地降低例如由于采矿机的控制的丧失而导致的危险停止的风险。例如，可以确保通常要求相对低功率水平的关键24v外围电源系统始终具有足够的功率。
[0014]
根据一些方面，一组电功率单元被一起分组在功能单元中并且被分配关于该功能单元的单个优先级。根据一些方面，电功率单元的功能单元包括充电器、制动斩波器和延迟
器。实际上，某些电功率单元例如车载充电器和制动斩波器/延迟器将永远不会同时被激活。因此，专用于充电或放电的物理单元例如(车载)充电器、制动斩波器和延迟器可以被视为单个功能单元。
[0015]
根据一些方面，控制功率分布的步骤还基于所测量的在每个电功率单元中产生和消耗的功率。
[0016]
根据一些方面，控制功率分布的步骤还包括：基于来自采矿机的一个或更多个能量源的电功率分布反馈来确定关于多个电功率单元中的至少一个电功率单元的功率估计误差。控制功率分布的步骤还包括：基于所确定的功率估计误差来调节多个电功率单元中的至少一个电功率单元的充电和/或放电功率水平。通过基于由电池实际测量的功率来确定功率校正项，可以补偿在确定电功率单元的充电极限和放电极限时的下游误差。
[0017]
本公开内容还涉及一种用于采矿机的功率控制的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在被执行时使采矿机的控制电路系统执行如以上和以下所描述的用于采矿机的功率控制的方法。
[0018]
本公开内容还涉及用于采矿机的功率控制的控制电路系统。控制电路系统被配置成给采矿机的多个电功率单元中的电功率单元分配优先级。每个电功率单元具有分配的优先级。控制电路系统还被配置成：基于分配的优先级来控制关于多个电功率单元的功率分布。
[0019]
根据一些方面，控制电路系统还包括处理器和存储器。存储器具有在其上存储的如以上和以下所描述的用于采矿机的功率控制的计算机程序。处理器被配置成执行计算机程序。
[0020]
本公开内容还涉及一种用于采矿机的功率控制的采矿机。采矿机包括一个或更多个能量源、多个电功率单元和控制电路系统。采矿机被配置成：向一个或更多个能量源和多个电功率单元发送电功率以及从一个或更多个能量源和多个电功率单元接收电功率。控制电路系统被配置成给采矿机的多个电功率单元中的电功率单元分配优先级，每个电功率单元具有分配的优先级。控制电路系统还被配置成：基于分配的优先级来控制关于多个电功率单元的功率分布。根据一些方面，一个或更多个能量源包括可再充电电池、超级电容器、可再充电燃料电池和飞轮中的至少一个。根据一些方面，采矿机还包括dc总线。dc总线被配置成：向一个或更多个能量源和多个电功率单元发送电功率以及从一个或更多个能量源和多个电功率单元接收电功率。
[0021]
所公开的计算机程序、控制电路系统和采矿机实现所公开的方法，因此具有所有相关联的技术效果和优点。
附图说明
[0022]
根据下面对示例实施方式的更具体的描述，前述内容将变得明显，如附图中所示，在附图中，遍及不同的视图，相同的附图标记指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在示出示例实施方式上。
[0023]
图1是示出用于采矿机的功率控制的方法的流程图；
[0024]
图2示意性地示出了用于采矿机的功率控制的控制电路系统；
[0025]
图3示意性地示出了根据本公开内容的采矿机；
[0026]
图4示意性地示出了关于对电功率单元进行充电的优先级的功率控制；以及
[0027]
图5示意性地示出了关于对电功率单元进行放电的优先级的功率控制。
具体实施方式
[0028]
在下文中将参照附图更全面地描述本公开内容的各方面。然而，本文中公开的设备和方法可以以许多不同的形式被实现，并且不应被解释为限于本文中阐述的各方面。附图中相同的标号始终指代相同的要素。
[0029]
本文中使用的术语仅出于描述本公开内容的特定方面的目的，并且不旨在限制本发明。除非上下文另外明确指出，否则如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。
[0030]
图1是示出用于采矿机的功率控制的方法的流程图。通过转到图3，可以看到执行所公开的方法的采矿机300的示意图。采矿机300包括一个或更多个能量源310，所述一个或更多个能量源310电连接至一组电功率单元320a至320c。通常，一个或更多个能量源经由直流dc总线330连接至电功率单元。采矿机300还包括被配置成执行所公开的方法的控制电路系统340。控制电路系统可以包括如下计算机程序，该计算机程序被配置成在该计算机程序被执行时执行所公开的方法。虽然dc总线330作为单独的单元被讨论，但是它可以被包括在控制电路系统中。返回到图1，该方法使得能够在连接至本文中由可再充电电池示出的一个或更多个能量源的任意数目的电功率单元之中进行系统化的优先化。然而，一个或更多个能量源不只限于可再充电电池；一个或更多个能量源可以包括可再充电电池、超级电容器、可再充电燃料电池和飞轮中的一个或更多个。一个或更多个能量源可以是相同类型的能量源例如仅可再充电电池，或者一个或更多个能量源可以是不同类型的能量源。换言之，一个或更多个能量源可以包括至少两种不同类型的能量源。这些可再充电能量源在重量和操作要求方面能够实现足够的能量存储，同时还能够在放电期间提供必要的功率输出。
[0031]
该方法是用于采矿机的功率控制的方法。采矿机包括一个或更多个能量源。所公开的方法的一个目的是保持在一个或更多个能量源的充电和放电极限内，并且从而避免停机。
[0032]
该方法包括向采矿机的多个电功率单元中的电功率单元分配s10优先级，每个电功率单元具有分配的优先级。该方法还包括基于分配的优先级来控制s20关于多个电功率单元的电功率分布。在采矿机中，电池通常经由dc总线向采矿机的电功率单元供应电功率。于是，起始点是确定允许多少dc总线被充电和放电。
[0033]
因此，根据一些方面，控制s20电功率分布的步骤还基于采矿机的dc总线的最大充电功率水平和最大放电功率水平。dc总线被配置成向在此由可再充电电池示出的一个或更多个能量源和多个电功率单元发送电功率以及从在此由可再充电电池示出的一个或更多个能量源和多个电功率单元接收电功率。
[0034]
所公开的方法的特别的优点在于：它使得能够为每个电功率单元提供单独的充电优先级和放电优先级。换言之，根据一些方面，分配的优先级被分成关于对电功率单元进行充电的优先级和关于对电功率单元进行放电的优先级。将充电优先级和放电优先级分开特别有效地确保关键的电功率单元始终具有功率，这降低了例如由于采矿机失去控制而导致的危险中断或停止的风险。
[0035]
允许多少dc总线被充电和放电不是仅取决于可再充电电池的充电和放电极限，还取决于各个电功率单元的贡献。例如，对dc总线进行放电的电功率单元会提高dc总线的充电容量，但不会提高电池的充电容量。因此，根据一些方面，控制s20电功率分布的步骤还基于采矿机的多个电功率单元中的相应最大充电功率水平和相应最大放电功率水平。
[0036]
基于这些充电极限和放电极限，将通过减去电功率单元的当前或期望的电功率，根据电功率单元的分配的优先级来限制电功率单元的电功率。具有最低优先级的电功率单元将首先使其电功率降低。
[0037]
保持采矿操作的最大效率的重要因素是确保存在尽可能少的中断。一个潜在的中断源是电池寿命的逐渐减少。另一个潜在的中断源是由于电过载而导致的保险丝熔断。影响电池寿命的两个重要因素是电池的充电状态和电池的温度。电池完全耗尽或完全充电通常会大大缩短电池寿命。因此，优选地，在采矿机的操作期间使用电池的总能量的仅一部分。同样，温度过高或温度变化过快可能对电池寿命产生不利影响。因此，根据一些方面，最大充电功率水平和最大放电功率水平基于可再充电电池的期望充电状态soc。根据一些方面，最大充电功率水平和最大放电功率水平基于可再充电电池的温度。
[0038]
某些电功率单元在其进行充电和放电时可能具有对抗性关系。例如，根据一些方面，一组电功率单元包括充电器、制动斩波器和延迟器。同时使用车载充电器作为制动斩波器或延迟器是没有意义的。因此，即使这些电功率单元是物理上分开的单元，也可以将它们分组为单个功能单元。因此，根据一些方面，一组电功率单元被一起分组在功能单元中并且被分配关于该功能单元的单个优先级。
[0039]
在将电池和电功率单元连接至公共dc总线的情况下，dc总线的最大充电/放电功率水平将确定最高优先级电功率单元(或者如果具有单独的充电和放电优先级的单元)的可用功率，并且隐含地确定较低优先级的电功率单元的可用功率。然而，dc总线的最大充电/放电功率水平不仅取决于电池，而且取决于电功率单元。具体地，dc总线充电/放电极限将由电池功率充电/放电极限与电功率单元的需求之间的差异来确定。换言之，根据一些方面，控制s20电功率分布的步骤还基于所测量的每个电功率单元中产生和消耗的功率。通过引入功率充电/放电功率裕度作为虚拟电功率单元，可以给电功率控制方法增加鲁棒性。
[0040]
可以顺序地执行电功率分布的控制，其中，在向分配有较低优先级的电功率单元提供任何功率之前，具有最高优先级的电功率单元使其需求首先被满足。然而，由于dc总线的最大充电/放电功率水平可能包括测量误差，因此确定电功率单元的下游最大充电/放电功率水平可能受到不利影响。通过以校正的形式引入虚拟电功率单元，可以根据由电池实际测量的功率来调节功率。因此，根据一些方面，控制s20电功率分布的步骤还包括：基于来自一个或更多个能量源的电功率分布反馈来确定s22关于多个电功率单元中的至少一个电功率单元的功率估计误差。控制功率分布的步骤还包括：基于所确定的功率估计误差来调节s24多个电功率单元中的至少一个电功率单元的充电和/或放电功率水平。
[0041]
根据一些方面，多个电功率单元的充电和放电功率极限被连续地更新。根据一些方面，以预定频率更新充电和放电功率极限。同样，可以例如以预定频率连续地更新dc总线的充电和放电电功率极限。dc总线的电功率充电和放电极限以及多个电功率单元的单独的电功率充电和放电极限可以基于多个电功率单元的电功率充电和放电需求的例如以预定频率的连续更新。换言之，可以在反馈环路中使用电功率充电和放电需求，以便连续地更新
dc总线和/或多个电功率单元的电功率充电和放电极限。
[0042]
如果经由例如具有恒定标称电压水平的交流电ac到dc转换器来供应采矿机的dc总线，则可能可以基于dc总线的电压水平来调节电功率单元的功率水平。因此，根据一些方面，控制s20电功率分布的步骤还基于采矿机的dc总线的电压水平，其中，dc总线被配置成：向采矿机的可再充电电池、超级电容器、可再充电燃料电池和飞轮中的至少一个以及多个电功率单元发送电功率以及从采矿机的可再充电电池、超级电容器、可再充电燃料电池和飞轮中的至少一个以及多个电功率单元接收电功率。
[0043]
对于诸如速度受控的辅助马达的辅助电功率单元，存在替选或补充方面，其基于根据其余的dc总线充电/放电加上裕度来分配辅助电功率单元的各自充电/放电功率极限。这具有以下优点：它保证电池的电功率极限不被超过多于所述裕度。因此，根据一些方面，电功率单元的最大充电功率水平和最大放电功率水平基于其余的dc总线充电功率和/或其余的dc总线放电功率，并且还基于预定的功率裕度。
[0044]
本公开内容还涉及用于采矿机的功率控制的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在被执行时使采矿机的控制电路系统执行如以上和以下所描述的用于采矿机的功率控制的方法。
[0045]
图2示出了用于采矿机的功率控制的控制电路系统240。控制电路系统240被配置成向采矿机的多个电功率单元中的电功率单元分配优先级，每个电功率单元具有分配的优先级。控制电路系统还被配置成：基于所分配的优先级来控制关于多个电功率单元的功率分布。根据一些方面，控制电路系统240还包括处理器242和存储器244。存储器244具有在其上存储的如以上和以下所描述的计算机程序。处理器242被配置成执行计算机程序。控制电路系统可以另外包括dc总线。dc总线被配置成：向采矿机的一个或更多个能量源例如可再充电电池以及多个电功率单元发送电功率以及从采矿机的一个或更多个能量源例如可再充电电池以及多个电功率单元接收电功率。可以从采矿机本身或者经由远程控制来执行采矿机的操作。采矿机的操作控制通常由机器控制单元执行，该机器控制单元可以包括在采矿机中或位于采矿机的外部，例如作为中央控制系统的一部分。具体地，机器控制单元被配置成控制采矿机的一个或更多个电气系统和/或子系统。机器控制单元可以是嵌入式系统。控制电路系统可以是这样的机器控制单元的一部分。控制电路系统实现所公开的方法，因此具有所有相关联的技术效果和优点。
[0046]
图3示出了根据本公开内容的采矿机。采矿机300包括一个或更多个能量源310。根据一些方面，一个或更多个能量源310包括可再充电电池。根据一些其他方面，采矿机还包括一个或更多个电池管理系统bms 360，所述一个或更多个电池管理系统bms 360被配置成向采矿机的控制电路系统340提供电池数据。电池数据可以包括电池的操作状态，例如电池的充电水平或温度。
[0047]
然而，一个或更多个能量源不只限于电池；一个或更多个能量源可以是可再充电电池、超级电容器、可再充电燃料电池和飞轮中的一种或其任意组合。根据一些方面，采矿机具有混合能量供应，即，采矿机包括至少两种不同类型的能量源。采矿机可以包括柴油驱动的能量源和可再充电电池。柴油驱动的能量源还可以被配置成对可再充电电池进行充电。就像采矿机可以包括用于监测电池的操作状态的一个或更多个电池管理系统并且向控制电路系统提供电池数据一样，采矿机可以包括用于超级电容器、可再充电燃料电池、飞轮
和混合能量源的相应能量源管理系统。就像bms被配置成提供电池数据一样，能量源管理系统将被配置成向控制电路系统提供与相应能量源有关的数据，例如飞轮的动能。
[0048]
采矿机还包括多个电功率单元320a、320b、320c。采矿机被配置成：向一个或更多个能量源和多个电功率单元发送电功率以及从一个或更多个能量源和多个电功率单元接收电功率。根据一些方面，采矿机还包括dc总线330。dc总线被配置成：向一个或更多个能量源和多个电功率单元发送电功率以及从一个或更多个能量源和多个电功率单元接收电功率。
[0049]
采矿机另外包括控制电路系统340。控制电路系统被配置成给采矿机的多个电功率单元中的电功率单元分配优先级。每个电功率单元具有分配的优先级。控制电路系统还被配置成：基于所分配的优先级来控制多个电功率单元的功率分布。可以从采矿机本身或者经由远程控制来执行采矿机的操作。采矿机的操作控制通常由机器控制单元350执行，机器控制单元350可以包括在采矿机中或位于采矿机的外部，例如作为中央控制系统的一部分。控制电路系统340可以是这样的机器控制单元350的一部分。采矿机实现所公开的方法，因此具有所有相关联的技术效果和优点。
[0050]
图4和图5示出了：在所公开的方法中，不同的部件可以如何相互作用。因此除非另外说明，否则可以将图4和图5的技术特征自由地即单独地或组合地彼此结合以及与以上关于图1至图3所公开的技术特征结合。如以上所讨论的，该方法的一些方面包括：将分配的优先级分成关于对电功率单元进行充电的优先级和关于对电功率单元进行放电的优先级；为了清楚起见，这是图4和图5中示出的情况。通过以这种方式使分配的优先级分离，可以根据功率是流入还是流出一个或更多个能量源来分配不同的优先级。
[0051]
图4示出了关于对电功率单元进行充电的优先级的功率控制。在该示例中，采矿机的电功率单元经由dc总线与采矿机的在本文中被举例说明为可再充电电池的一个或更多个能量源进行相互作用。dc总线被配置成：向可再充电电池和多个电功率单元发送电功率以及从可再充电电池和多个电功率单元接收电功率。电功率由用于采矿机的功率控制的控制电路系统控制。控制电路系统被配置成给采矿机的多个电功率单元中的电功率单元分配s10优先级。每个电功率单元具有分配的优先级。控制电路系统还被配置成：基于所分配的优先级来控制s20多个电功率单元的电功率分布。
[0052]
在此，通过牵引电功率单元p
traction
、辅助电功率单元p
auxiliary
、外围电功率单元p
peripheral
、充电器、制动斩波器和(液压)延迟器电功率单元p
ccr
来举例说明采矿机的多个电功率单元。辅助电功率单元涉及驱动采矿机的液压系统的电动马达。在混合驱动的采矿机的情况下，第二发动机例如柴油发动机可以用作充电电功率单元。外围电功率单元通常包括24伏系统。24伏系统通常是低功率系统，但对于采矿机的控制至关重要。根据一些方面，一组电功率单元被一起分组在功能单元中并且被分配关于该功能单元的单个优先级。例如，尽管充电器、制动斩波器和(液压)延迟器是物理上不同的单元，但它们表示可以在由p
+ccr
(参见图4)和p-ccr
(参见图5)给定的极限内增加或减去功率的单个功能单元。因为在该示例中充电功率被定义为正，因此充电功率极限由加号表示(参见图4)；因为在该示例中放电功率被定义为负，因此放电功率极限由负号表示(参见图5)。
[0053]
还介绍了虚拟电功率单元p
corr
。虚拟电功率单元p
corr
是与测量的电池功率与请求的电池功率之间的差有关的校正项。实际上，例如因为不同的单元具有不同的响应时间，因
此确定比仅确定所述差更复杂。换言之，校正项可以取决于(其他)电功率单元的响应时间。校正项p
corr
被用来根据由电池实际测量的功率来调节功率。在该示例中，正值指示过多的dc总线充电功率。这将从可用于dc总线中的任何其他单元的dc总线充电功率的量中被减去。负值指示过多的dc总线放电功率。这将从可用于dc总线中的任何其他单元的dc总线放电功率的量中被减去。校正项p
corr
确保控制电路系统对功率需求做出的错误假设得到考虑。换言之，控制s20电功率分布的步骤可以包括：基于来自一个或更多个能量源的电功率分布反馈来确定s22关于多个电功率单元中的至少一个电功率单元的功率估计误差。因此，控制s20电功率分布的步骤还可以包括：基于所确定的功率估计误差来调节s24多个电功率单元中的至少一个电功率单元的充电和/或放电功率水平。
[0054]
控制电路系统优选地被配置成：获得关于连接至dc总线的每个电功率单元的功率使用的信息。控制电路系统还可以被配置成：获得使得控制电路系统能够确定电池当前可以处理的功率的量的信息。这使得控制电路系统能够执行用于以优先顺序控制进出电功率单元的允许功率的任务，以使电功率单元保持在由电池给定的极限内。
[0055]
控制电路系统可以可选地被配置成确定电池能量水平例如充电状态soc。电池完全耗尽或完全充电通常会大大缩短电池寿命。因此，优选地，在采矿机的操作期间使用电池的总能量的仅一部分。因此，根据一些方面，最大充电功率水平和最大放电功率水平基于可再充电电池的期望充电状态soc。同样，对电池进行充电和放电可以引起可能对电池寿命产生负面影响的温度变化和/或温度水平。因此，根据一些方面，最大充电功率水平和最大放电功率水平基于可再充电电池的温度。电池可以基于soc和/或温度将(电池的)充电和放电功率极限连续地传输至控制电路系统。每个电池通常都具有bms，bms被配置成监测电池组中的各个电池并且为设定由bms进行监测的电池设置适当的充电和放电功率极限。在本公开内容中，电池管理系统bms被配置成监测电池的操作状态，例如电池的充电水平或温度。根据本公开内容的方面，bms还可以被配置成控制电池的操作状态，从而保护电池免于被充电超过了预定的最大充电水平或被消耗得低于最小充电水平。这样的控制还可以应用于电池的内部温度，由此当内部温度升高到预定温度极限之上或之下时，bms可以中断来自电池的电力供应。在本公开内容的最一般的上下文中，每个bms被配置成：将电池数据提供给采矿机的被配置成执行所公开的方法的控制电路系统。
[0056]
可用于对dc总线进行充电的任何电功率单元的功率的量取决于指示dc总线充电极限的最大可用dc总线充电功率p
charge lim
以及具有较高优先级的电功率单元的需求。换言之，从方法角度来看，控制s20电功率分布的步骤还基于采矿机的dc总线的最大充电功率水平(图4)(和最大放电功率水平——参见下面的图5)。向dc总线添加功率的电功率单元将按优先顺序使它们的需求得到满足。因此，可以基于采矿机的电功率单元的电池充电功率极限和功率需求来确定可用于他们的功率的量，在此用正数举例说明可用于他们的功率的量。dc总线充电功率极限的估计在图4的插图中被示出并且在下面进一步被阐述。为了估计dc总线充电功率极限，从电池充电极限p
bat charge limit
中减去从dc总线汲取功率的所有单元的功率。
[0057]
可选地，还包括功率充电裕度p
m-charge
。换言之，下面进一步示出的电功率单元的最大充电功率水平(图4)和最大放电功率水平(参见进行放电的图5)基于其余的dc总线充电功率和/或其余的dc总线放电功率并且还基于预定的功率裕度。
[0058]
在估计了dc总线充电功率极限的情况下，基于分配的优先级——在此按照顺序的次序——从最大可用dc总线充电功率中减去功率需求。
[0059]
在示出的示例中，校正项p
corr
用于通过确定牵引的功率极限p
+traction
根据由电池实际测量的功率来调节功率。一旦牵引电功率单元p
traction
已经被减去，就为具有次高优先级的电功率单元——在此是辅助电功率单元p
auxiliary
——确定功率极限p
+auxiliary
。对于外围电功率单元p
peripheral
也是如此。换言之，根据一些方面，控制s20电功率分布的步骤还基于所测量的在每个电功率单元中产生和消耗的功率。但是实际上，由于考虑到当前惯例，p
peripheral
小于零，因此控制电路系统将只需要计算p
+traction
和p
+auxiliary
(除非在dc总线上存在较低优先级的其他充电单元)。换言之，控制s20电功率分布的步骤还基于采矿机的多个电功率单元的相应最大充电功率水平(图4)(以及相应最大放电功率水平——参见图5)。
[0060]
控制功率分布的替代或补充方面包括查看dc总线的电压水平。如果电压水平增加，则电功率也增加。例如，如果可以确定开路电压ocv并且可以估计内部电阻，则可以基于测量的电流来估计电压水平的变化。因此，根据一些方面，控制s20电功率分布的步骤还基于采矿机的dc总线的电压水平。
[0061]
要与上面的图4一起阅读的图5示出了关于对电功率单元进行放电的优先级的功率控制。图5在很大程度上是图4的(放电)镜像，其中主要区别在于所分配的优先级不同以及电功率单元的(放电)功率极限的差异。
[0062]
(车载)充电器、制动斩波器和延迟器可以用于添加或减去到dc总线的功率。因此，充电器将不会与制动斩波器和/或延迟器同时被使用。可以如下执行将充电器、制动斩波器和延迟器协调成单个功能单元。首先，针对除了充电器、制动斩波器和延迟器之外的所有单元计算电池充电极限的裕度。低于电池充电极限的电功率可以由充电器来充电。超过电池充电极限的电功率应该通过使用制动斩波器和可能的延迟器来放电。在制动斩波器放电功率不足的情况下，将使用延迟器。
[0063]
图4和图5中示出的所构成的系统可以添加任意数目的充电器和/或放电器。应当注意，当电功率经由dc总线被充电/放电时，不仅电池的充电/放电容量确定允许电功率单元接收多少电功率；而且其他电功率单元也会影响可用功率。所公开的方法具有如下优点：避免向电功率单元中的每一个分配固定的功率水平，这将不能最大程度地利用电池。因此，所公开的方法的电功率控制既可以通过直接控制功率来主动地起作用，也可以通过估计剩余多少电功率要提供来被动地起作用，并且所公开的方法的电功率控制向控制电路系统提供与剩余的可用功率相关的反馈。以所描述的方式使用优先级还提供了灵活性，原因是还可以基于手头的任务来分配优先级。根据一些方面，实现所公开的方法的系统——即所公开的控制电路系统和所公开的采矿机——可以被配置成能够以不同的优先级配置进行操作。不同的优先级配置的示例包括高性能优先级配置。高性能优先级配置可以被配置成：以期望的电池寿命为代价使实现从电池的高峰值电功率放电。不同的优先级配置的另一示例包括电池友好优先级配置。电池友好优先级配置可以被配置成权衡预期的电池寿命与电功率放电需求。例如，电池友好优先级配置可以被配置成将电池的充电状态保持在期望的预定范围内。
[0064]
参照图4和图5，可以连续地更新多个电功率单元的充电和放电功率极限。根据一些方面，以预定频率更新充电和放电功率极限。同样，dc总线的充电和放电电功率极限可以
例如以预定频率连续地被更新。dc总线的电功率充电和放电极限以及多个电功率单元的单独的电功率充电和放电极限可以基于多个电功率单元的电功率充电和放电需求的例如以预定频率的连续更新。换言之，可以在反馈环路中使用电功率充电和放电需求，以便连续地更新dc总线和/或多个电功率单元的电功率充电和放电极限。
[0065]
除非另外指出，否则图1至图5的所示示例的技术特征可以自由地被组合，即，单个地或以任何组合从一个所示方面中被取出并且在另一方面中被组合。