具体实施方式

本发明涉及用于铺设机10的动力系统、用于铺管机10的混合动力控制系统以及用于这种铺管机10的驾驶室调节控制系统。在图1、图2和图3中示出了示例性的铺管机10。铺管机10包括支撑在多个地面接合构件14、16上的框架12，该地面接合构件被配置成用于沿着表面推进铺管机10。在所示实施方式中，例如，地面接合构件14、16是由驱动链轮22可旋转地安装的轨道部分18、20。铺管机10进一步包括原动机。原动机可以具有任何适当的设计，例如像第一电源24，例如发动机26。在至少一个实施方式中，发动机26是柴油发动机。地面接合构件14、16可以通过动力系统28联接到发动机26。

铺管机10进一步包括驾驶室30，该驾驶室可以包括一个或多个机器控制器32和驾驶室控制器34，该驾驶室控制器可以控制例如机器点火开关35、电子组件36和驾驶室调节系统38，例如暖气和空调。

铺管机10进一步包括安装到框架12的吊杆组件40。吊杆组件40包括例如格构式吊杆的吊杆42。吊杆组件40可进一步包括附接到吊杆42的远端46的滑轮组44，以及吊钩绞盘48。缆绳50可连接到钩绞车48并缠绕在滑轮组44上。吊钩52可以悬挂在缆绳50上。这样，通过将缆绳50围绕吊钩绞盘48缠绕和展开，可以将由吊钩52悬挂的提升载荷(例如管道)提升和降低。吊杆组件40还可包括吊杆绞盘54。缆绳56可将吊杆绞盘54连接到吊杆42的远端46，从而允许吊杆绞盘54通过围绕吊杆绞盘54缠绕和展开缆索56而提升和降低吊杆42。吊钩绞盘48和吊杆绞盘54可以是本领域已知的任何合适类型的旋转致动器，例如液压或电动发动机。

铺管机10还可以包括可拆卸地连接到框架12上的平衡组件58。平衡组件58可以包括配重60，配重60通过连杆组件62可移动地联接到框架12。连杆组件62可以是具有任何适当的设计；例如，连杆组件62可以是四连杆或五连杆。连杆组件62可以通过任何适当的布置来致动以将配重60从如图1和图2所示的缩回位置移动到如图3所示的伸出位置，或移动到两者之间的任何位置。例如，连杆组件62可以是液压控制的，例如通过一个或多个液压缸64。在操作期间，液压缸64可被致动以使配重60在伸出位置和缩回位置之间移动。在吊杆组件的操作期间，配重60可延伸以通过提供抵消力矩来平衡由吊钩52承载的提升载荷，该力矩与吊杆组件40的提升载荷引起的力矩相反。每个力矩对应于作用在该重量与铺管机重心的水平距离上的每个重物(提升载荷或配重60)。配重60与铺管机重心的水平距离可通过致动器，即，在所示的实施方式中为液压缸64进行调节，以产生所需的力矩，该力矩抵消了由提升载荷引起的各种力矩。

根据本发明的方面，原动机可以进一步包括第二电源70，该第二电源包括作为电能源的至少一个电池72。本领域的技术人员将理解，第二电源70可以包括多个电池72。在至少一个实施方式中，电池72被设置在电池盒74中并且被定位为平衡组件58的配重60，即，配重60的至少一部分。在至少一个实施方式中，至少一个电池72是密封的并且能够在铺管机10的操作和平衡组件58的移动过程中旋转而不泄漏电池72的内容物。在至少一个实施方式中，电池盒74是一种保护性的防水结构，其抵抗铺管机通常在其中工作的环境元素。在至少一个实施方式中，电池盒是金属的。

至少一个电池72通过设置在一个或多个保护导管76内的电池电缆电联接到铺管机10。本领域技术人员将理解，导管76可以与电池72和/或铺管机10断开，以便于更换导管76和/或电池72。电池盒74可以另外包括开关78，操作员或维护人员可以从地面接近开关78。

第一和第二电源24、70可用作混合动力系统80。示例性的这种混合动力系统80在图4中示意性地示出。第一电源24可以是例如柴油发动机之类的发动机26，可以用来产生动力，该动力通过发电机82和逆变器84供应给第二电源70，即至少一个电池72。发电机82和逆变器84可以通过多条电缆86、88、90可操作地彼此联接到第二电源70。

可以使用至少一个电池72来提供全部机器功能或为铺管机10的选择操作提供动力。例如，至少一个电池72可用于为例如驾驶室调节系统38的铺管机10的操作以及吊钩绞盘48和吊杆绞盘54之一或两者的操作提供动力。至少一个电池72还可用于操作电驱动系统92，该电驱动系统92可包括驱动地联接到地面接合构件14、16的一个或多个电动机94、96。电动机94、96可以可操作地连接到驱动链轮22，该驱动链轮驱动轨道部分18、20。在包括车轮(未示出)的替代实施方式中，电动机可用于驱动车轮。可以进一步理解的是，可以提供一个或多个额外的电动机以操作铺管机10的其他组件，例如绞盘48、54的操作。提供多个电缆100、102、104以将至少一个电池72可操作地连接到各种机器操作。

铺管机10可以包括铺管机10的各方面，并且可以由机器控制系统106来控制铺管机10的各方面，如图1中指示与机器相关的箭头所示。机器控制系统106可以包括电子控制模块或控制器，例如控制器108，其控制铺管机10的各方面的操作，包括混合动力系统80。铺管机10的参考配置文件可以储存在控制器108内或由控制器108访问，或储存在机器控制系统108内的其他地方。

控制器108可以是以逻辑方式操作以执行操作、执行控制算法、储存和检索数据以及其他期望操作的电子控制器。控制器108可以包括或访问储存器、二级储存设备、处理器和用于运行应用程序的任何其他组件。储存器和二级储存设备可以是可由控制器108访问的只读储存器(ROM)或随机存取储存器(RAM)或集成电路的形式。各种其他电路可以与控制器108相关联，例如电源电路、信号调节电路、驱动器电路和其他类型的电路。

控制器108可以是单个控制器或者可以包括设置成控制控制系统106的各种功能和/或特征的一个以上的控制器。术语“控制器”旨在以最广义的方式使用，以包括一个或多个控制器和/或微处理器，这些控制器和/或微处理器可以与铺管机10相关并且可以在控制铺管机10的各种功能和操作中协作。控制器108的功能可以在不考虑功能的情况下以硬件和/或软件实现。

铺管机10可以配备有多个机器传感器，这些机器传感器提供(直接地或间接地)指示铺管机10的操作特性的数据。更具体地，铺管机10可以包括至少一个电池电量传感器110，其指示至少一个电池72的当前充电状态。术语“传感器”旨在其最广泛的意义上使用以包括一个或多个传感器和相关组件，这些传感器和相关组件可以与铺管机10相关并且可以协作以感测或识别至少一个电池72的充电状态。

工业实用性

在图5至图6的示例性流程图中图示了根据本发明的示例性系统和方法。首先参考图5，示出了根据本发明教导的机器控制系统106。在阶段501，当机器点火开关35被激活时启动示例性系统。在阶段502，至少一个控制器108访问铺管机10的参考配置文件。在阶段503，至少一个控制器108基于电池电量传感器110确定至少一个电池72的功率电平。在阶段504，至少一个控制器108确定至少一个电池72的功率电平是否大于较低电池功率阈值。如果功率电平大于较低电池功率阈值，则从第二电源70操作铺管机10的机械功能(阶段505)。确定至少一个电池72的功率电平以及与较低电池阈值的比较的该循环重复进行，直到至少一个电池72的功率电平下降到较低电池功率阈值以下。

当在阶段504中至少一个控制器108确定至少一个电池72的功率电平已经下降到低于较低电池功率阈值时，运行发动机26以对至少一个电池72充电，同时提供完整的机器功能(阶段506)。在阶段507，控制器基于电池电量传感器110确定至少一个电池72的功率电平。在阶段508，至少一个控制器108确定至少一个电池72的功率电平是否小于充电电池功率阈值。

如果在阶段508至少一个电池72的功率电平小于充电电池功率阈值，则发动机继续运行，使系统返回到阶段506。然后重复阶段507和508，直到至少一个电池72的功率电平不小于充电电池功率阈值。

如果在阶段508功率电平不小于充电电池充电功率阈值，则从第二电源70操作铺管机10的机器功能，返回到阶段505。在阶段503，确定至少一个电池72的功率电平以及与较低电池阈值的比较(阶段504)的循环重复进行，直到至少一个电池72的功率电平再次下降到较低电池功率阈值以下为止，此时控制器108再次运行发动机26(阶段506)。

当铺管机10空转时，该策略可替代地或附加地用作为驾驶室调节系统38提供动力的方法，以使驾驶室30中的操作者感到舒适。参考图6，示出了用于向铺管机的例如驾驶室调节系统38提供动力的有限操作提供动力的机器控制系统106。在阶段601，当机器点火开关35被启动时，示例性系统被启动。在阶段602，至少一个控制器108访问用于铺管机10的参考配置文件。在阶段603，至少一个控制器108基于电池电量传感器110确定至少一个电池72的功率电平。在阶段604，至少一个控制器108确定至少一个电池72的功率电平是否大于较低电池功率阈值。如果功率电平大于较低电池阈值，则铺管机10的驾驶室调节系统38从第二电源70被操作(阶段605)。确定至少一个电池72的功率电平以及与较低电池阈值的比较的该循环重复进行，直到至少一个电池72的功率电平下降到较低电池功率阈值以下。

当在阶段604中至少一个控制器108确定至少一个电池72的功率电平已经下降到较低电池功率阈值以下时，控制器108运行发动机26以对至少一个电池72充电，同时操作驾驶室调节系统38(阶段606。在阶段607，控制器108基于电池电量传感器110确定至少一个电池72的功率电平。在阶段608，至少一个控制器108确定至少一个电池72的功率电平是否小于充电电池功率阈值。

如果至少一个电池72的功率电平小于充电电池功率阈值(步骤608)，则发动机26继续运行，使系统返回到步骤606。然后重复阶段607和608，直到至少一个电池72的功率电平不小于充电电池功率阈值。

如果在阶段608中至少一个电池72的功率电平不小于充电电池功率阈值，则铺管机10的驾驶室调节系统38从第二电源70操作，返回到阶段605。在阶段603，确定至少一个电池72的功率电平以及与较低电池阈值的比较(阶段604)的循环重复进行，直到至少一个电池72的功率电平再次下降到较低电池功率阈值以下为止，此时控制器108再次运行发动机26(阶段606)。

因此，本发明的一些实施方式在工作现场的铺管机10的操作中可能是有用的，特别是当铺管机10空转时。一些实施方式可以减少燃料消耗。

虽然已经参考上述实施方式具体示出和描述了本发明的各方面，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所公开的精神和范围的情况下，可以通过对所公开的铺管机、系统和方法的修改来设想各种附加实施方式。这些实施方式应当被理解为落入基于权利要求书及其任何等同物所确定的本发明的范围内。

尽管前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例，但是可以设想，本发明的其他实现方式在细节上可以不同于前面的示例。所有对本发明或其示例的引用旨在参考此时正在讨论的特定示例，而并非旨在更一般地暗示对本发明的范围的任何限制。关于某些特征的所有区别和贬低的语言旨在表明对这些特征缺乏偏好，但并非将其完全排除在本发明的范围之外，除非另外指明。