(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オルタネータと、
電子制御ユニットとを備える電力管理システムであって、
前記電子制御ユニットが、
前記オルタネータが能力状態で動作している場合に、少なくとも１つの負荷の間で前記オルタネータの動作電圧を測定することであって、前記能力状態は、前記オルタネータが過負荷でない場合に、前記オルタネータが特定の速度で動作していることを示す、測定することと、
前記オルタネータが能力状態で動作している場合に、前記動作電圧に基づいて、前記オルタネータの閾値電圧を決定することと、
前記閾値電圧を決定する場合に、前記動作電圧及び、前記能力状態で動作している前記オルタネータに関連した許容因子に基づいて、前記閾値電圧を決定することであって、前記閾値電圧が、前記オルタネータが前記能力状態で動作していない後に、前記能力状態に戻るたびに決定される、決定することと、
前記オルタネータの電圧を監視することと、
該監視された電圧が前記閾値電圧より低い場合に、前記オルタネータの電力出力を増加させるために是正措置を行うこととを実行するように構成された、
電力管理システム。
【請求項２】
前記特定の速度は、所定の範囲内である、請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項３】
前記所定の範囲は、オルタネータアイドリング速度のおおよそ２〜５倍である、請求項２に記載の電力管理システム。
【請求項４】
前記特定の速度は、所定の閾値以上である、請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項５】
前記所定の閾値は、オルタネータアイドリング速度のおおよそ２倍である、請求項４に記載の電力管理システム。
【請求項６】
前記動作電圧を決定する場合に、前記オルタネータが所定の期間、前記能力状態に従って動作している間前記少なくとも１つの負荷の間で測定された平均電圧を決定するように、前記電子制御ユニットがさらに構成される、請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項７】
前記許容因子は、前記オルタネータが前記能力状態で動作している場合に、前記オルタネータの常用出力電圧ばらつきの範囲に基づく、請求項１に記載の電力管理システム。
【請求項８】
オルタネータのパワー出力を管理する方法であって、
前記オルタネータが能力状態で動作している場合に、少なくとも１つの負荷の間で前記オルタネータの動作電圧を測定することであって、前記能力状態は、前記オルタネータが過負荷でないときに、前記オルタネータが特定の速度で動作していることを示す、測定することと、
前記オルタネータが能力状態で動作している場合に、前記動作電圧及び許容因子に基づいて、閾値電圧を決定することであって、前記許容因子が前記能力状態で動作している前記オルタネータに関連し、前記閾値電圧が、前記オルタネータが前記能力状態で動作していない後に、前記能力状態に戻るたびに決定される、決定することと、
前記オルタネータの電圧を監視することと、
該監視された電圧が閾値電圧未満である場合に、前記オルタネータのパワー出力を増加するためにオルタネータの速度を増加させることと、
を含む方法。
【請求項９】
前記特定の速度は、オルタネータアイドリング速度に基づく所定の範囲内である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記特定の速度は、オルタネータアイドリング速度に基づく所定の閾値以上である、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電力管理システムを対象とし、より詳しくは、自動較正を備えた適応型電力管理システムを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
多くの移動式機械を含む、一部の機械は、スタータ、照明器具、リレー、加熱および冷却器具、電子制御ユニットなどの種々の電気システムおよび構成部品へ電力を供給する電力システム含む。これらの機械の多くにおいて、オルタネータはこれらの構成部品によって生成された電気的負荷を満たすために電力を供給する。幾つかの例において、総電気的負荷がオルタネータが単独でその時点で供給することができる負荷より大きい場合にバッテリが電力を提供する。例えば、オルタネータ出力がオルタネータの速度によって変わるので、オルタネータが低速度にあるときにバッテリが電力を補足し得る。しかしながら、このようにして電力を補足するためのバッテリの使用は、結果的に高いバッテリ消耗を招きかつバッテリ寿命に悪い影響を及ぼす。
【０００３】
電力を補足するためのバッテリの使用を低減させる１つの試みは、２０１２年３月２０日にＭｏｌｅｎ等に交付された米国特許第８，１４０，２４０号（“２４０特許”）に記載されている。該’２４０特許はオルタネータの速度を変化させて所望の電気出力を満たすために車両のエンジンの速度を調節する速度制御システムについて記載している。特に、電子コントローラーは現在の電気的負荷を計算し、かつオルタネータの速度と負荷能力間の関係に基づいて所与の状態に対する適切なオルタネータ速度を決定する。
【０００４】
２４０特許の該速度制御システムは電力システム内のバッテリの歪みを緩和しているが、最適ではない可能性がある。特に、異なる機械間のばらつきを説明するためにユーザーが入力する較正値に依拠してよいから、システムの使用は複雑になり得る。これはシステムの使用前に機械毎の較正値を決定するために付加的な努力を必要とすることがあり、かつ動作中に起こる未知のばらつきを説明できないことがある。特に、測定値を実際の状態とは異なるものにさせ得るシステムの製造ばらつきおよびハーネス損失を説明することができない。
【０００５】
本開示は以上明らかにされた１つ以上の問題および／または先行技術の他の問題を克服することを対象とする。
【発明の概要】
【０００６】
一態様において、本開示は電力管理システムを対象とする。電力管理システムはオルタネータおよび電子制御ユニットを含み得る。該電子制御ユニットは該オルタネータの少なくとも１つの測定された動作条件に基づき基準電圧を決定するように構成され得る。該基準電圧はオルタネータの過負荷閾値に対応し得る。電子制御ユニットはオルタネータの電圧を監視するようにさらに構成され監視された電圧が基準電圧未満である場合には、オルタネータの電力出力を増加させるために是正措置を行う。
【０００７】
別の側面において、本開示はオルタネータの電力出力を管理する方法を対象とする。該方法はオルタネータの少なくとも１つの測定された動作条件に基づき基準電圧を決定することを含み得る。該基準電圧はオルタネータの過負荷閾値であってよい。方法はオルタネータの電圧を監視することを更に含めて、監視された電圧が基準電圧未満である場合、オルタネータの電力出力を増加させるためにオルタネータの速度を増加させることを行う。
【０００８】
さらに別の側面において、本開示は機械を対象とする。該機械はエンジンと、該エンジンに動作可能に連結されたオルタネータとを含み得る。機械はオルタネータの少なくとも１つの測定された動作条件に基づき基準電圧を決定するように構成された電子制御ユニットを更に含み得る。該基準電圧はオルタネータの過負荷閾値であってよい。該電子制御ユニットはオルタネータの電圧を監視するように、およびオルタネータの該監視された電圧が基準電圧未満である場合に、オルタネータの電力出力を増加させるためにエンジンの速度を増加させるように更に構成され得る。加えて、オルタネータの少なくとも１つの測定された動作条件に基づき基準電圧を決定することは、オルタネータが能力状態に従って動作していることを判定することと、該能力状態に従って動作するオルタネータに対応するオルタネータの動作電圧を決定することと、該動作電圧に基づき基準電圧を決定することと、を含み得る。能力状態は、オルタネータがオルタネータにかかる全電気的負荷を満たすのに十分な電力を供給していることを表す動作条件であってよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、開示された例示的機械の絵画図である。
【図２】図２は、図１の機械とともに利用され得る開示された例示的電力管理システムの概略図である。
【図３】図３は、実際の電圧と測定された電圧との間の例示的関係を描写するグラフである。
【図４】図４は、例示的オルタネータ自動学習（ａｕｔｏｌｅａｒｎ）プロセスのフローチャートである。
【図５】図５は、例示的電力管理プロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、作業を遂行するために協働する複数のシステムおよび構成部品を有する例示的機械１０を示す。該機械１０は、鉱業、建設、農業、運輸などの産業、若しくは当該技術分野において周知の別の産業に関連付けられたあるタイプの動作を行う移動式機械を取り入れることができる。例えば、機械１０は大型鉱業トラック、ドーザー、モーターグレーダー、除雪機の物質移動機、若しくは同様の機械であってよい。機械１０はエンジン１２を含み得る。該エンジン１２はディーゼル、天然ガス、若しくは二元燃料エンジンなどの燃焼エンジンであってよい。しかしながら、エンジン１２がいかなるタイプのエンジン若しくは機械的出力を生成するように構成される他の電源であってよいことが理解されるべきである。
【００１１】
エンジン１２は機械１０の種々のシステムおよび構成部品に対して電力を供給し得る。例えば、エンジン１２は１つ以上の牽引装置１４に接続され得る、これによって推進機械１０を駆動するよう接続され得る。該牽引装置１４は機械１０（片側のみを図示する）の各側に位置する車輪を含み得る。あるいは、牽引装置１４は軌道、履帯、若しくは他の周知の牽引装置を含み得る。機械１０上のいずれの牽引装置１４が当該技術分野において周知のやり方で駆動および／または操向されてよいことが想到される。
【００１２】
１つの例示的実施条件において、エンジン１２は電力管理システム１６の１つの構成部品であっても若しくはそれに接続されてもよい。該電力管理システム１６は機械１０の種々のシステムおよび構成部品への電力の供給を制御および管理するように構成され得る。一実施条件では、電力管理システム１６は機械１０の電気システムおよび構成部品への電力の供給を制御および管理し得る。１つの例示的実施条件において、電力管理システム１６はオルタネータ１８およびバッテリ２０を含み得る。オルタネータ１８およびバッテリ２０の１つ以上が電気的負荷２２を満たすのに十分な電力を供給し得る。
【００１３】
電気的負荷２２は機械１０の動作によって変わり得る。例えば、スタータ、リレー、加熱システム、冷却システム、照明システム、電子制御ユニットなどのような種々の電気システムおよび構成部品は、異なる状態に応じて異なる時間に電力を要求し得る。例えば、機械１０はオペレータが機械１０および１つ以上の電気システムおよび／またはそれの構成部品の動作を制御するのを可能にする複数の制御器を含むオペレータステーション２４を含み得る。該オペレータステーション２４は、例えば、オペレータが当該技術分野において周知のやり方で機械１０を始動する、照明を点灯する、加熱システムおよび／または空調システム、その他をオンにすることを可能にする制御装置を含み得る。別の具体例では、機械１０はその時の動作条件に応じて自動的に動作（例えばオン／オフ）し得る種々の付加的電気システムおよび構成部品を含み得る。例えば、機械１０はエンジン１２内部および周囲での冷凍を防止するためにコールド状態で自動的にオンにする１つ以上の加熱システムを含み得る。
【００１４】
動作中であるとき、機械１０の各電気システムおよび／または構成部品は電力管理システム１６から電力を引き出して、電力管理システム１６の個別の電気的負荷を生成し得る。特定の時間において動作しかつ電力を引き出す該電気システムおよび／または構成部品は組み合わされて電気的負荷２２を形成し得る。そこで、任意の一定時間において電力を引き出す電気システムおよび構成部品に応じて、電気的負荷２２は時間とともに変化し得る、これは機械１０の種々の動作条件に依存し得る。
【００１５】
図２は電力管理システム１６をより詳細に示す。電力管理システム１６は、オルタネータ１８およびバッテリ２０を含み、これらは回路２６を通じて電気的負荷２２を満たす電力を供給し得る。該回路２６は、その構成部品へ電力を供給するためにオルタネータ１８および／またはバッテリ２０から対応する電気部品へ電流が流れることを可能にする１つ以上の電気接続を含み得る。例えば、回路２６はオルタネータ１８および／またはバッテリ２０から加熱装置までの電気接続を含んでよく、これによって該加熱装置へのオンデマンド電力の供給が許容される。回路２６が当該技術分野において周知のいかなるやり方でも構成されてよくかつ機械１０の構成によって変わり得ることが理解されるべきである。
【００１６】
１つの例示的実施条件において、オルタネータ１８はエンジン１２に動作可能に連結されてよい。例えば、エンジン１２はオルタネータ１８の１つ以上の構成部品を回転させるように構成され得る。オルタネータ１８は、エンジン１２からの機械的入力を電力に変換するように構成される当該技術分野において周知の任意の機械オルタネータであってよい。例えば、オルタネータ１８はエンジン１２の回転軸に連結されかつ当該技術分野において周知のやり方で電気エネルギーを発生するためにステータ組立体内で回転するように構成されたロータ組立体を含み得る。
【００１７】
当該技術分野において周知であるように、オルタネータ１８の電力出力はオルタネータの速度に依存し得る。例えば、オルタネータ１８はオルタネータが低速度にあるときよりオルタネータ１８が高速度にいるときの方がより多くの電力を発生できることがある。本明細書で使用されるとき、オルタネータの速度とは、オルタネータに関連付けられかつ電力出力と関係を有する任意の速度を指すとしてよい。例えば、オルタネータ１８の速度とはステータ内で回転するロータの回転速度を指すとしてよい。
【００１８】
また、オルタネータ１８の速度はエンジン１２の速度と関係を有し得る。例えば、エンジン１２とオルタネータ１８の機械的結合に起因して、エンジン１２の速度増加はオルタネータ１８の速度増加の原因となり得る。このようにして、オルタネータ１８の速度はエンジン１２の速度制御を通じて制御され得る。
【００１９】
オルタネータ１８は、回路２６を通じて供給される電流の形で電気的負荷２２を満たすために発生電気エネルギーを供給するように構成され得る。１つのオルタネータが図１および図２のオルタネータ１８として示される一方で、任意数のオルタネータが機械１０に含まれ得、かつ回路２６（または別の電気回路）に接続され得ると理解されるべきである。
【００２０】
バッテリ２０は、エネルギーを蓄えかつ電力を（例えば回路２６を通じて）供給するように構成された当該技術分野において周知の任意のバッテリであってよい。１つの例示的実施条件において、バッテリ２０は電力を電気的負荷２２に供給しかつオルタネータ１８から受容された電力を蓄えるように構成された再充電可能バッテリ」であってよい。１つの例示的実施条件において、バッテリ２０は、オルタネータ１８がそれ自身で十分な電力を供給できない場合に、電気的負荷２２に電力を供給するように構成され得る。例えば、エンジン１２がオフであるとき（およびオルタネータ１８が電力を発生していない）、バッテリ２０は電力をスタータへ供給してエンジン１２を始動し得る。
【００２１】
別の例では、オルタネータ１８が電気的負荷２２を満たすために単独で十分な電力を出力できない場合に、バッテリ２０は電気的負荷２２に電力を供給するように構成され得る。しかしながら、それはバッテリ２０の過剰な消費を引き起こしかつバッテリ寿命に悪い影響を及ぼすので、このシナリオは望ましくない。１つの例示的実施条件において、電力管理システム１６は、オルタネータ１８が十分な電力を発生することを確実にすることに資する、そしてこれによってバッテリ２０が電気的負荷２２を満たすために電力を供給する必要性を低減させる制御戦略を実施するように構成され得る。
【００２２】
１つの例示的実施条件において、電力管理システム１６は電力管理システム１６の１つ以上の構成部品を制御するように構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ）２８を更に含み得る。該ＥＣＵ２８は単一のまたは複数のマイクロプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、その他を取り入れてよい、エンジン１２および／または個別のエンジン構成部品の動作を制御するための手段を含む。例えば、ＥＣＵ２８はＥＣＵ２８のメモリー内に記憶される制御プログラムに基づき電力管理システム１６を制御するように構成され得る。
【００２３】
多数の市販されているマイクロプロセッサは、ＥＣＵ２８の機能を発揮するように構成されることができる。ＥＣＵ２８が多数のシステム機能および動作モードを制御することができる一般的なエンジンマイクロプロセッサを容易に取り入れることができることが正当に評価されるべきである。電源回路、信号調整回路、アクチュエータ駆動装置回路（すなわち、回路給電ソレノイド、モータ、またはピエゾアクチュエータ）、通信回路、タイマー回路、および他の適切な回路をはじめとする種々の他の周知の回路がＥＣＵ２８と関連付けられ得る。
【００２４】
１つの例示的実施条件において、ＥＣＵ２８は機械１０の１つ以上の動作条件を監視するように構成され得る。例えば、ＥＣＵ２８は１つ以上のセンサ３０に電子的に接続され得る。該センサ３０は機械１０の動作条件を監視するように配置されかつ関連情報をＥＣＵ２８へ伝送し得る。１つの例示的実施条件において、センサ３０は電力管理システム１６に関連付けられた動作条件を監視し得る。
【００２５】
一実施条件において、センサ３０はオルタネータ１８の出力電圧を測定するように構成された電圧センサであってよい。図２に示されるように、センサ３０は電気的負荷２２の一部として配置されてよい。しかしながら、センサ３０がオルタネータ１８の出力電圧を測定するようにどのようにでも構成され得ることが理解されるべきである。別の例では、センサ３０は電気的負荷２２に関連付けられた値（例えば、電気的負荷２２を満たすのに要求される電流量）など、別の動作条件を追加的にまたは代替的に測定するように構成され得る。さらに別の例では、センサ３０はエンジン１２および／またはオルタネータ１８の速度を決定するように構成された速度センサを含み得る。
【００２６】
１つ以上のセンサ３０はそれぞれの動作条件を測定しかつ動作条件に関連付けられた値をＥＣＵ２８へ伝送するように構成され得る。このようにして、ＥＣＵ２８は電力管理システム１６の様々な動作条件を監視し得る。ＥＣＵ２８とセンサ３０が、動作条件測定値をＥＣＵ２８へ提供する任意の構成を有し得ることが理解されるべきである。例えば、幾つかの実施条件では、ＥＣＵ２８は電気的負荷２２の一部として接続される実施条件におけるように、センサ３０はＥＣＵ２８の１つの構成部品であってよい。他の実施条件において、ＥＣＵ２８はそれ自身で、動作条件を測定しかつまた別の動作条件を測定するために電子的に接続されたセンサ３０を含むように構成されたセンサであってよい。
【００２７】
測定条件に基づいて、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の電力出力を制御して電気的負荷２２を満たすためにオルタネータ１８の速度を制御するように構成され得る。例えば、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８が電気的負荷２２を満たすために十分な電力を発生していない場合に電力管理プロセスを行ない是正措置を行うように構成され得る。
【００２８】
幾つかの例において、電力管理プロセスの精度は電力管理システム１６の動作条件に対応する測定値に依存し得る。１つの例示的実施条件において、ＥＣＵ２８は電力管理プロセスに使用するための動作条件に対応する測定値を自動的に較正するためにオルタネータ自動学習（ａｕｔｏｌｅａｒｎ）プロセスを行うように構成され得る。これらのプロセスについて以下により詳細に説明する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
開示された電力管理システムは、電気的負荷を満たすために電力を供給するオルタネータを有する任意の機械とともに使用され得る。開示された電力管理システムは、オルタネータによって単独で発生される電力が不足する場合などに、電気的負荷を満たすために電力をやはり供給し得るバッテリ（または他の電源）をやはり含むシステムにおいて特に有用であり得る。開示された電力管理システムは、バッテリによって供給される電力を最小に抑えるためにオルタネータの速度（また、したがってオルタネータの電力出力）を制御する電力管理プロセスを行うことによってバッテリの消耗を防止するのに資する。加えて、開示された電力管理システムは、電力管理プロセスの精度および有効性を促進するのに資するためにシステム測定値を自動的に較正するように構成され得る。このようにして、開示された電力管理システムはいかなる機械構成にも適合可能であり得る。
【００３０】
後述されるように、電力管理システム１６は電気的負荷２２がオルタネータ１８単独でその時に供給できる電力を上回っているとの判定（すなわち、オルタネータ１８が過負荷になっているとの判定）に基づきオルタネータ１８の速度を制御し得る。１つの例示的実施条件において、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８が過負荷になっていることを判定するために動作条件を監視し得る。オルタネータ１８が過負荷になっていることをＥＣＵ２８が判定し得る１つの方法は、オルタネータ１８の電圧出力を監視することである。オルタネータの電気的負荷が、負荷を加えたときにオルタネータの能力を超える場合に、オルタネータ出力電圧の急な低下が起こることが確定されている。そこで、オルタネータ１８の出力電圧を監視することによって、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８が過負荷になっていることおよびオルタネータ１８の電力出力を増加させるために是正措置が必要であることを決定することができる。例えば、ＥＣＵ２８は電気的負荷２２を満たすためにオルタネータ１８の電力出力を増加させるようにオルタネータ１８の速度を増加し得る。
【００３１】
一実施条件では、オルタネータ１８が過負荷になっていることをオルタネータ１８の出力電圧が表すか否かを決定するために、ＥＣＵ２８は出力電圧を監視しかつ出力電圧が過負荷閾値を下回る時を判定し得る。１つの例示的実施条件において、負荷閾値未満になっている測定電圧値がオルタネータ１８の過負荷を表す所では過負荷閾値が閾値電圧値であってよい。例えば、もしオルタネータ１８が、過負荷でないとき、２７〜２９Ｖの常用電圧範囲内で動作する場合、過負荷閾値は略２７Ｖであってよい。常用電圧範囲未満の出力電圧の低下は、オルタネータ１８が過負荷になっていることを表すからである。
【００３２】
閾値電圧値を過負荷閾値として用いる判定は、複数の要因に依存し得る。特に、オルタネータの常用電圧範囲はオルタネータのタイプとサイズ、および／またはシステムにおけるオルタネータの台数に依存し得る。そこで、所与の電圧値はオルタネータによって常用電圧範囲外にあり得るものもあれば、常用電圧範囲内にあり得る。加えて、様々な測定要因がＥＣＵによって測定される電圧値に影響を及ぼし得ることが判定されている。例えば、オルタネータおよびＥＣＵによりそれらの製造および／または構成にばらつきがあることによって、測定電圧値が実際の状態とは異なるものになり得る。そこで、ＥＣＵによって測定された電圧値がオルタネータの実際の出力電圧と異なり得る。
【００３３】
図３は、オルタネータの実際の電圧と、特定の構成および誤差率に応じて、ＥＣＵによって測定され得る可能な対応電圧値の間の例示的関係のグラフ３００である。複数のオルタネータと複数のＥＣＵ間の製造ばらつき、ハーネス損失、回路構成など様々な要因が、測定電圧と実際の電圧間の不正確さを引き起こし得る。
【００３４】
線３１０は、結果的に測定電圧がオルタネータの実際の電圧出力未満になり得る潜在的な最大ローサイド誤差を表す。線３２０は、結果的に測定電圧がオルタネータの実際の電圧出力より大きくなり得る可能な最大ハイサイド誤差を表す。線３１０と３２０が、機械および電力管理システム（例えば、大型鉱業トラックにおけるオルタネータおよびＥＣＵ構成）の１つの例示的タイプ全体にわたってのばらつきの例示であり、機械構成によって変わり得ることが理解されるべきである。グラフ３００によって表わされるシステムに関して、測定電圧が線３１０と３２０の上またはそれらの間に入るであろうと期待できるであろう。
【００３５】
１つの例示的実施条件において、グラフ３００に示される関係に対応し得る、オルタネータ１８は、オルタネータが過負荷でないときに常用電圧範囲３３０内で動作し得、この場合では２７〜２９Ｖである。ＥＣＵ２８は、電圧を過負荷閾値と比較してオルタネータが過負荷になっているか否かを判定するためにオルタネータ１８の出力電圧を測定し得る。上述したように、例示的過負荷電圧は常用電圧範囲３３０を有するオルタネータに関して略２７Ｖとしてよい。
【００３６】
しかしながら、図３に示されるように、様々な要因は測定電圧値を、常用電圧範囲３３０とは異なる測定電圧範囲３４０内に入るようにさせ得る。例えば、図３に示されるように、２７〜２９Ｖの常用電圧範囲３３０内に入る実際の電圧は、略２５．１Ｖと略３３．２Ｖの間のどこででも電圧値として測定されてよい。そこで、電力管理システム１６の正確な動作を促進させるのに資する（例えば、ＥＣＵ２８がオルタネータ１８が過負荷でないときに過負荷であると、およびその逆に判定することを防止する）ためになど、過負荷閾値を決定するときに、発生する可能性がある測定誤差を考慮することが必要となり得る。
【００３７】
１つの例示的実施条件において、ＥＣＵ２８は測定電圧値をオルタネータ１８の実際の出力電圧とは異なるものにさせ得るいかなるばらつき、誤差、および／または損失をも考慮に入れるオルタネータ１８の過負荷閾値を決定するためにオルタネータ自動学習プロセスを実行するように構成され得る。図４は、開示された実施条件と整合性が取れた例示的オルタネータ自動学習プロセス４００のフローチャートである。一実施条件では、ＥＣＵ２８はプロセス４００を実行してオルタネータ１８の過負荷閾値に対応する基準電圧を決定するために関連メモリーに記憶されたソフトウェア指示を実行し得る。
【００３８】
ＥＣＵ２８は１つ以上の動作条件を監視し得る（ステップ４１０）。例えば、ＥＣＵ２８は１つ以上のセンサ３０から信号を受信し得る。それらの信号は機械１０の１つ以上の対応する動作条件を示す。例えば、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の速度に対応する信号、電気的負荷２２の量、オルタネータ１８の出力電圧などを監視および受信し得る。ＥＣＵ２８は動作条件（例えば、ＲＰＭ単位の速度値、ａｍｐ単位の電気的負荷値、ボルト単位の出力電圧、その他）を示す値を受信し得る。
【００３９】
ＥＣＵ２８は監視された動作条件を１つ以上の記憶された能力状態と比較し得る（ステップ４２０）。本明細書で使用されるとき、能力状態はオルタネータ１８がオルタネータ１８の電気的負荷を満たすのに十分な電力を供給していることを示す測定条件であってよい、またしたがってその時点では過負荷になっていない。例えば、能力状態はオルタネータ１８が電気的負荷２２を満たすために十分な電力を発生していることを示し得る、またしたがってバッテリ２０からの補足的な電力が必要ではない。
【００４０】
能力状態の一例は、能力範囲内にあるか、若しくは能力閾値（例えば、定格速度範囲またはオルタネータ１８が機械１０が常用動作中に発生する可能性のあるいかなる電気的負荷をも満たすのに十分な電力を発生する速度値）を超える速度で動作しているオルタネータ１８を含み得る。１つの例示的実施条件において、オルタネータ１８はオルタネータアイドリング速度（すなわち、エンジン１２がアイドリングであるときのオルタネータ１８の常用速度）の略２〜５倍の能力範囲を有し得る。そこで、能力状態はオルタネータアイドリング速度の略２〜５倍の範囲内、若しくはオルタネータアイドリング速度の略２倍の閾値を超えるオルタネータの速度であってよい。しかしながら、オルタネータ１８の構成に応じて、オルタネータアイドリング速度の２〜３倍および／または４〜５倍などの他の範囲も可能となり得ることが理解されるべきである。一例において、オルタネータ１８は略３４００〜３６００ＲＰＭの能力範囲および３４００ＲＰＭの能力閾値を有し得る。
【００４１】
能力状態の別の例は、オルタネータ１８がエンジン１２のアイドリング中など、最小電力出力状態の下でも満たすことができる最小負荷など、能力閾値未満である負荷を含み得る。ＥＣＵ２８は能力状態が満たされているか否かを判定するために測定動作条件に関連付けられた値を能力状態に関連付けられた記憶された値と比較し得る。
【００４２】
もし能力状態が満たされていない場合（ステップ４２０−ＮＯ）、プロセス４００はステップ４１０へ戻ることができ、そこでＥＣＵ２８は動作条件を監視し続けることになる。もし能力状態が満たされている場合（ステップ４２０−ＹＥＳ）、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の動作電圧を決定し得る（ステップ４３０）。オルタネータ１８の該動作電圧は、能力状態が満たされるときにオルタネータ１８の常用動作出力電圧に対応し得る。このようにして、動作電圧は、オルタネータ１８が過負荷でないときにＥＣＵ２８によって測定され得る出力電圧を表し得る。
【００４３】
ＥＣＵ２８はセンサ３０と通信することによって、動作電圧を決定し得る。該センサ３０はオルタネータ１８の出力電圧に対応する電圧値を測定しかつ電圧値をＥＣＵ２８へ提供する電圧センサを含み得る。一例において、ＥＣＵ２８は動作電圧が、能力状態が満たされていることを判定した後に受信された測定電圧であると判定し得る。別の例において、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８が所定の期間能力状態に従って動作している間複数の電圧を測定し得、かつ測定電圧の平均を決定し得る。例えば、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８が能力範囲内の速度で動作している間略３０秒の期間にわたって出力電圧の移動平均を決定し得、かつその値をオルタネータ１８の動作電圧として設定し得る。
【００４４】
動作電圧が決定された後、ＥＣＵ２８は動作電圧に基づき基準電圧を決定し得る（ステップ４４０）。該基準電圧は動作電圧と同じであってよいが、オルタネータ１８の常用動作中に起こり得る動作電圧から離れたばらつきを考慮に入れてよい。例えば、ＥＣＵ２８動作電圧および１つ以上の許容因子に基づき基準電圧を決定し得る。一例において、許容因子はオルタネータ１８の常用出力電圧ばらつきの範囲に基づき決定されてよい。例えば、略２Ｖ（例えば２７〜２９Ｖ）に及ぶ常用電圧範囲を有するオルタネータに関しては、１Ｖの許容因子を用いて基準電圧を決定してよい。しかしながら、電力管理システム１６に含まれている構成部品の特定の構成に応じて他の許容因子が用いられてよいことが理解されるべきである。
【００４５】
１つの例示的実施条件において、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の過負荷閾値に対応し得る基準電圧を決定するためにプロセス４００を実行してよい。これはオルタネータ１８が過負荷でないことが知られている間に測定される動作電圧に基づいて基準電圧が決定されるからである。そこで、基準電圧を下回る測定電圧値はオルタネータ１８が過負荷になっていることを表し得る。また、ＥＣＵ２８が測定動作条件に基づいて基準電圧を決定し得るので、この決定は測定値を実際の動作条件とは異なるものにさせ得るいかなる誤差および／またはばらつきを考慮に入れる。このようにして、ＥＣＵ２８は過負荷閾値を自動的に較正しかつオルタネータ１８が電気的負荷２２を満たすのに十分な電力を生産しているか若しくは過負荷になっているか否かを正確に判定し得る。
【００４６】
過負荷閾値が基準電圧として正確に決定されれば、ＥＣＵ２８は電気的負荷２２を満たすのに十分な電力を生産するようにオルタネータ１８を制御するために引き続いて電力管理プロセスを実行し得る。図５は開示された実施条件と整合性が取れた、例示的電力管理プロセス５００のフローチャートである。一実施条件では、オルタネータ１８がその時に発生しつつある電力出力よりも電気的負荷２２の方が大きい場合（例えば、オルタネータ１８が過負荷になっているとき）、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の電力出力を増加させるためにソフトウェア命令を実行してプロセス５００を実行して是正措置を行い得る。
【００４７】
ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の電圧を監視することによってプロセス５００を実行し得る（ステップ５１０）。例えば、センサ３０は電圧信号をＥＣＵ２８へ提供するように構成された電圧センサを含み得る。ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の出力電圧を時間とともに監視するために電圧信号を監視し得る。
【００４８】
加えて、ＥＣＵ２８は測定電圧を記憶された基準電圧と比較し得る（ステップ５２０）。１つの例示的実施条件において、該記憶された基準電圧はプロセス４００を用いて先に決定されかつＥＣＵ２８に関連付けられたメモリーに記憶されていてよい。上述したように、記憶された基準電圧はオルタネータ１８の過負荷閾値であってよい、そこではオルタネータ１８が過負荷になっていることを、基準電圧未満である測定電圧値が表し得る。
【００４９】
もしＥＣＵ２８が、測定されたオルタネータ電圧が記憶された基準電圧より大きいと判定する場合（ステップ５２０−ＮＯ）、プロセス５００はステップ５１０へ戻り得る。そこでＥＣＵ２８はオルタネータ１８の電圧を監視し続ける可能性がある。しかしながら、もしＥＣＵ２８が測定されたオルタネータ電圧が記憶された基準電圧未満であると判定する場合（ステップ５２０−ＹＥＳ）、ＥＣＵ２８は是正措置を行い得る（ステップ５３０）。該是正措置はオルタネータ１８の電力出力を増加させるいかなる措置であってよい。
【００５０】
例えば、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の電力出力を増加させるためにオルタネータ１８の速度を増加せることによって是正措置を行い得る。一例において、ＥＣＵ２８はオルタネータ１８の速度を能力速度まで増加させ得る。該能力速度は、機械１０が常用動作中に生産する可能性が大きいいかなる電気的負荷２２を満たすためにオルタネータ１８が電力を供給することができる定格速度であってよい。一例において、ＥＣＵ２８はエンジン１２の速度を増加させることによってオルタネータ１８の速度を増加させ得る。ＥＣＵ２８は、オルタネータ１８がその能力速度で動作するようにさせる速度までその速度を増加させるためにエンジン１２へ信号を伝送し得る。幾つかの実施条件において、ＥＣＵ２８はエンジン１２の速度を増加させる前に安全確認（例えば、駐車ブレーキがオンであるか否かを判定する）を行い得る。しかしながら、是正措置がオルタネータ１８の電力出力を増加させるいかなる措置であってよいことが理解されるべきである。
【００５１】
例示的開示されたプロセス４００および５００を通して、電力管理システムは電気的負荷を満たすのに十分な電力を提供してオルタネータを正確に制御するために過負荷閾値を自動的に較正しかつ該過負荷閾値を使用し得る。このようにして、大きな電気的負荷（例えばコールド状態、エンジンアイドリング）を引き起こし、かつバッテリの消耗をともすれば引き起こし得る状態は、オルタネータ単独によって満たされ得る。そこで、開示された電力管理システムは多くの異なる機械上で正確にかつ効率的に実施され得、これによってそれらの機械における改善されたバッテリ寿命を促進する。
【００５２】
本開示の範囲から逸脱しないで本開示の電力管理システムに対して様々な修正および変形を行うことができることは当該技術分野において当業者にとって明らかであろう。本書に開示された実施条件の仕様およびプラクティスを考察することから他の実施条件は当業者にとって明らかであろう。明細書と具体例は典型的なものに過ぎないことが意図されていて、本開示の真の範囲が以下の請求項によって示されている。
【符号の説明】
【００５３】
１０          機械
１２          エンジン
１４          牽引装置
１６          電力管理システム
１８          オルタネータ
２０          バッテリ
２２          負荷
２４          オペレータステーション
２６          回路
２８          電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３００        グラフ
３１０        線
３２０        線
３３０        常用電圧範囲
３４０        測定電圧範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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