移動工作機器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種移動工作機器，包括：能量源（101）；存儲電路（103），用于存儲電能；在存儲電路和能量源之間的第一電功率變流器裝置（104）；電機（106），用于驅動致動器；在存儲電路和電機之間的第二電功率變流器裝置（107）；以及控制系統(tǒng)（108），用于響應于由第二電功率變流器裝置從存儲電路獲取的功率，控制第一電功率變流器裝置，控制系統(tǒng)提供從存儲電路到第一電功率變流器裝置的控制信號路徑?？刂菩盘柭窂降男盘柼幚硖匦匀Q于由存儲電路存儲的電能，以便允許電能在預期限制內改變，使得減小從能量源獲取的峰值功率。
【專利說明】移動工作機器【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于減小從移動工作機器的能量源獲取的峰值功率的方法。而且，本發(fā)明涉及一種移動工作機器和用于減小從移動工作機器的能量源獲取的峰值功率的計算機程序。
【背景技術】
[0002]移動工作機器的機電動力傳動鏈通常包括一個或多個電機(electricalmachine)和一個或多個電功率變流器。機電動力傳動鏈可以是串聯(lián)傳動鏈,其中，電機中的一個用作發(fā)電機(generator),并且一個或多個電功率變流器被布置成將由發(fā)電機產生的電壓轉換為具有適用于一個或多個其他電機的幅度和頻率的電壓。發(fā)電機可以通過內燃機驅動，內燃機可以是例如柴油引擎、奧圖循環(huán)引擎、或渦輪引擎。其他電機可以是例如被布置成驅動輪子、鏈式履帶、或移動工作機器的其他致動器的電動馬達。機電動力傳動鏈還可以是并聯(lián)傳動鏈，其中，機械地連接至內燃機的電機有時用作給一個或多個能量存儲器充電的發(fā)電機，并且有時用作從一個或多個能量存儲器接收電能的馬達，并且當需要高機械輸出功率時，幫助內燃機。機電動力傳動鏈還可以在移動工作機器的電池元件和一個或多個致動器之間。在該情況下，機電動力傳動鏈可以包括用于驅動一個或多個致動器的電動馬達、以及在電池元件和電動馬達之間的電功率變流器。移動工作機器可以是例如拖拉機、鏟車、壓路機、挖掘機、或推土機。
[0003]機電動力傳動鏈提供與傳統(tǒng)機器動力傳動鏈相比的優(yōu)點,這是因為例如內燃機的轉速可以從內燃機的操作效率的角度更自由地選擇，并且從而可以實現(xiàn)燃料損耗的節(jié)省。然而，仍然需要降低上述種類的工作機器的操作損耗。
[0004]公開出版物US2010097037描述了用于控制移動工作機器的機電動力傳動鏈的方法，其使得可以最小化電容能量存儲電路的電容并且還可以減小從移動工作機器的內燃機獲取的峰值功率。然而，該控制方法基于負載的時間變化可預測的假設。然而，該假設在通常情況下無效。

【發(fā)明內容】

[0005]以下給出簡化概述，以便提供各種發(fā)明實施例的一些方面的基本理解。
【發(fā)明內容】
不是本發(fā)明的延伸綜述。既不旨在識別本發(fā)明的關鍵或重要要素，也不旨在描繪本發(fā)明的范圍。以下
【發(fā)明內容】
僅以簡化形式給出本發(fā)明的一些概念，作為本發(fā)明的示例性實施例的更詳細說明的前序。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供一種新移動工作機器，其可以例如是但不必須為拖拉機、鏟車、壓路機、挖掘機、或推土機。根據(jù)本發(fā)明的移動工作機器包括:
[0007]-能量源，用于提供電能，
[0008]-存儲電路，用于存儲電能，
[0009]-第一電功率變流器裝置，其連接在能量源和存儲電路之間，[0010]-電機，用于驅動移動工作機器的一個或多個輪子、鏈式履帶、液壓泵、或一個或多個其他致動器，
[0011]-第二電功率變流器裝置，其連接在存儲電路和電機之間，以及
[0012]-控制系統(tǒng)，用于控制第一電功率變流器裝置，以對由第二電功率變流器裝置從存儲電路獲得的功率的波動進行響應，控制系統(tǒng)提供從存儲電路到第一電功率變流器裝置的控制信號路徑，
[0013]其中，控制信號路徑的至少一個信號處理特性被布置成取決于由存儲電路存儲的電能，使得與當電能具有第二值和第三值中的任一個時相比，當電能具有在第二值和第三值之間的第一值時，電能的控制被減慢來對由第二電功率變流器裝置獲取的功率的改變進行響應。
[0014]當控制信號路徑的至少一個信號處理特性被布置成取決于由存儲電路存儲的電能，電能的控制可以被布置成當電能在預期限制之間時被減慢，并且從而可以允許電能改變，以至少部分地對由電機驅動的一個或多個致動器的峰值功率需求進行響應。另一方面，當電能在上述預期限制之間的區(qū)域之外時，電能的控制可以被調諧為更快，并且從而電能可以被充分好地保持在預期限制之間的區(qū)域中。
[0015]移動工作機器的上述能量源可以是例如內燃機和發(fā)電機的結合。能量源還可以是電池元件。上述存儲電路可以是電容電路，其中，所存儲的電能與電容電路的電壓的平方直接成比例。存儲電路還可以是電感電路，其中，所存儲的電能與電感電路的電流的平方直接成比例。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于減小從移動工作機器的能量源獲得的峰值功率的新方法，包括:
[0017]-存儲電路，用于存儲電能，
[0018]-第一電功率變流器裝置，其連接在移動工作機器的存儲電路和能量源之間，
[0019]-電機，用于驅動移動工作機器的一個或多個致動器，
[0020]-第二電功率變流器裝置，其連接在存儲電路和電機之間，以及
[0021 ]-控制系統(tǒng)，用于控制第一電功率變流器裝置，以對由第二電功率變流器裝置從存儲電路獲取的功率的波動進行響應，控制系統(tǒng)提供從存儲電路到第一電功率變流器裝置的控制信號路徑。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方法包括:基于由存儲電路存儲的電能，改變控制信號路徑的至少一個信號處理特性，使得與當電能具有第二值和第三值中的任一個時相比，當電能具有在第二值和第三值之間的第一值時，電能的控制被減慢來對由第二電功率變流器裝置獲取的功率的改變進行響應。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于減小從上述移動工作機器的能量源獲取的峰值功率的新計算機程序。根據(jù)本發(fā)明的計算機程序包括:計算機可執(zhí)行指令，用于控制可編程處理器基于由存儲電路存儲的電能，改變控制信號路徑的至少一個信號處理特性，使得與當能量源具有第二值和第三值中的任一個時相比，當電能具有在第二值和第三值之間的第一值時，能量源的控制被減慢來對由第二電功率變流器裝置獲取的功率的改變進行響應。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的計算機程序產品包括編碼有根據(jù)本發(fā)明的計算機程序的非易失性計算機可讀介質，例如，光盤“CD”。[0025]在所附從屬權利要求中描述本發(fā)明的多個非限制示例性實施例。
[0026]當結合附圖讀取時，關于結構和操作的方法的本發(fā)明的多個非限制示例性實施例與附加目標及其優(yōu)點一起，從特定示例性實施例的以下說明中將最好地理解。
[0027]動詞“包括”和“包含”在本文檔中用作開放式限制，其不排除也不要求未引用的特征的存在。除非另外明確地說明，在從屬權利要求中引用的特征可相互自由地組合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]在實例的意義上并且參考附圖，以下更詳細地解釋本發(fā)明的示例性實施例及其優(yōu)點，其中:
[0029]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器的動力系統(tǒng)的示意圖，
[0030]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器的動力系統(tǒng)的示意圖，
[0031]圖3示出用于減小從移動工作機器的能量源獲取的峰值功率的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法的流程圖，以及
[0032]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器的動力系統(tǒng)的示意圖。移動工作機器包括用于提供電能的能量源101。在該示例性情況下，能量源101包括內燃機113和發(fā)電機114。移動工作機器包括用于驅動移動工作機器的致動器111的電機106。致動器可以是例如輪子、鏈式履帶、或液壓泵。移動工作機器包括連接至發(fā)電機114的定子繞組的第一電功率變流器裝置104、連接至電機106的定子繞組的第二電功率變流器裝置107、以及能夠存儲電能并且連接至第一和第二電功率變流器裝置104和107的存儲電路103。在圖1中所示的示例性情況下，存儲電路103是電容存儲電路，并且由存儲電路103存儲的電能E與電壓UD。的平方直接成比例，即，E=1/2CUD。2，其中，C是存儲電路103的電容。存儲電路103可以包括雙電層電容器“EDLC” 112，以便增加存儲電路的能量存儲容量。EDLC有時被稱為“超級電容器”。在一些其他情況下，存儲電路可以是電感電路，其中，所存儲的電能是1/2LI2，其中，L是電感電路的電感，并且I是電感電路的電流。移動工作機器包括用于控制第一電功率變流器裝置104以對由第二電功率變流器裝置107從存儲電路103獲取的功率的波動進行響應的控制系統(tǒng)108?？刂葡到y(tǒng)108提供從存儲電路103到第一電功率變流器裝置104的控制信號路徑。在圖1中所示的示例性情況下，控制信號路徑從用于測量電壓Udc的傳感器119經由控制系統(tǒng)108，延伸到第一電功率變流器裝置104的控制輸入。
[0034]上述控制信號路徑的至少一個信號處理特性被布置成取決于由存儲電路103存儲的電能的量。在圖1中所示的示例性情況下，控制信號路徑包括可控制濾波器109，并且控制系統(tǒng)108被布置成響應于電能離電能的參考值越來越遠(S卩，電壓UD。離其參考值UDC_Ref越來越遠)的情況，增加可控制濾波器的帶寬?？煽刂茷V波器109優(yōu)選為可控制低通濾波器“LPF”。控制信號路徑進一步包括與可控制低通濾波器109串聯(lián)的比例和積分“PI”調節(jié)器110。由于當由存儲電路103存儲的電能離其參考值越來越遠時，增加可控制濾波器的帶寬，當能量離其參考值越來越遠時，由存儲電路103存儲的電能的控制被加快，并且當能量變得接近參考值時，由存儲電路103存儲的電能的控制便減慢。從而，電壓Udc的控制可以被布置成當電壓Udc在預期限制之間時慢，并且從而允許電壓Udc改變，使得至少部分地對由電機106驅動的致動器111的峰值功率需求進行響應。另一方面，當電壓UD。在上述預期限制之間的區(qū)域外面時，電壓Udc的控制可以被調諧為更快，并且從而電壓Udc可以被充分好地保持在預期限制內。
[0035]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器中，控制信號路徑是不對稱的，使得與當電能高于電能的參考值時相比，當電能低于電能的參考值時，控制信號路徑具有不同信號處理特性。在圖1中所示的示例性情況下，可以實現(xiàn)不對稱控制信號路徑，使得比例和積分調節(jié)器110被配置成，當偏差為正時，通過第一增益系數(shù)Gl給偏差UDe-UDC_Ref加權，并且當偏差為負時，通過第二增益系數(shù)G2給偏差加權。第一增益系數(shù)Gl可以具有不同于第二增益系數(shù)G2的值，使得實現(xiàn)不對稱控制信號路徑。例如，在其中參考值Urc_Ref不在電壓Udc的允許變化范圍的中間時，可以利用不對稱控制信號路徑。
[0036]在圖1中所示的示例性情況下，假設根據(jù)轉動速度參考值Ref_Speed操作內燃機113。移動工作機器包括轉動速度和/或位置指示器115、以及用于基于轉動速度參考值Ref_Speed和轉動速度和/或位置指示器115的輸出信號，調節(jié)內燃機113的操作的控制器116。為了改進發(fā)電機114的定子電壓的控制準確度，還可以在電功率變流器裝置104的控制下，由控制系統(tǒng)108利用轉動速度和/或位置指示器115的輸出信號。假設根據(jù)扭矩參考值Ref_torq驅動由致動器111表示的機器負載，并且根據(jù)致動器和電機106的旋轉部件的負載扭矩和轉動慣量，確定致動器的轉動速度。移動工作機器包括用于基于扭矩參考值Ref_torq，控制第二電功率變流器裝置107和電機106的操作的調節(jié)器117。為了改進電機106的扭矩控制的準確度，致動器111可以連接至在電機106的扭矩控制中其輸出信號被利用的轉動速度和/或位置指示器118。致動器111還可以根據(jù)轉動速度參考值被驅動。例如，根據(jù)預定規(guī)則，內燃機113的轉動速度參考值Ref_Speed可以被布置成取決于致動器的功率，使得在致動器的每個功率處有效地優(yōu)化內燃機113。
[0037]注意，在一些情況下，例如，在制動期間，電機106可以用作給存儲電路103充電的發(fā)電機，并且發(fā)電機114可以用作旋轉提供引擎制動的內燃機113的馬達。移動工作機器可以設有制動電阻器118和/或電池元件102以及可控制直流電壓變流器裝置105，以便消除或者至少減少用于引擎制動的內燃機113的使用。而且，電池元件使能恢復制動能，并且電池元件可以用于平穩(wěn)(smooth)內燃機113的負載。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的電功率變流器中，控制系統(tǒng)108被配置成控制電功率變流器裝置104，以還基于從存儲電路103傳送到電功率變流器裝置107的電功率P，調節(jié)電壓UD。。功率可以被計算為P=UrcX ID。，其中，ID。是提供給如圖1中所示的電功率變流器裝置107的電流。電壓Udc的控制的前饋路徑可以基于功率P，而控制的反饋分支基于偏差UDC-UDC_Ref。功率UdcX Idc還可以通過其帶寬取決于偏差UDC_UDC_Ref的濾波器被濾波，使得與偏差的較小絕對值相比，偏差的較大絕對值對應于較大帶寬。從而，當電壓Udc在預期限制內時，電壓UD。的控制的前饋路徑可以被布置成減慢來傳遞功率P的改變，當電壓UD。在上述預期限制之間的區(qū)域之外時，可以被布置成較快地傳遞功率P的改變。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的工作機器中，控制器116被配置成響應于存儲電路103存儲的電能低于第一預定限制的情況，啟動內燃機113，并且響應于由存儲電路存儲的電能超過第二預定限制的情況，停止內燃機。第二預定限制優(yōu)選高于第一預定限制。[0040]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器的動力系統(tǒng)的示意圖。移動工作機器包括內燃機213和用于提供電能的能量源201。在該示例性情況下，能量源201包括電池元件202。移動工作機器包括電機206，其機械地連接至移動工作機器的內燃機213和致動器211。致動器可以是例如移動工作機器的輪子、鏈式履帶、或液壓泵。移動工作機器包括連接至能量源201的第一電功率變流器裝置204、連接至電機206的定子繞組的第二電功率變流器裝置207、以及能夠存儲電能并且連接至第一和第二電功率變流器裝置204和207的存儲電路203。在圖2中所示的示例性情況下，存儲電路103是電容存儲電路，其有利地包括雙電層電容器“EDLC”212。電機206有時用作給存儲電路203和/或電池元件202充電的發(fā)電機，并且有時用作從存儲電路203和/或電池元件202接收電能的馬達，并且當需要高機械輸出功率時，幫助內燃機213。從而，電池元件202和存儲電路203能夠平穩(wěn)內燃機213的負載。而且，制動能可以被存儲到電池元件202和/或存儲電路203。
[0041 ] 在圖2中所示的示例性情況下，假設根據(jù)扭矩參考值Ref_t0rq驅動致動器211，并且根據(jù)旋轉部件的負載扭矩和轉動慣量，確定致動器的轉動速度。扭矩參考值Ref_torq由功能框220和221劃分為兩個分量T_Ref_Eng和T_Ref_EM，其中，T_Ref_Eng是內燃機213的扭矩參考值，并且T_Ref_EM是電機206的扭矩參考值?；赥_Ref_Eng和轉動速度和/或位置指示器215的輸出信號，通過控制器216調節(jié)內燃機213的操作。假設電功率變流器裝置207包括用于基于T_Ref_EM和速度和/或位置指示器215的輸出信號控制電功率變流器裝置207的操作的調節(jié)器。在圖2中所示的示例性情況下，以以下方式執(zhí)行扭矩參考值Ref_torq的劃分:當扭矩參考值Ref_torq在預定最小和最大值Tmin和Tmax之間時，T_Ref_EM=0,當 Ref_torq>Tmax 時，T_Ref_EM=Ref_torq - Tmax,并且當 Ref_torq〈Tmin 時，T_Ref_EM=Ref_torq - Tmin0因此，當要求高扭矩，即，Ref_torq>TMX時，T_Ref_EM為正，并且從而電機206用作馬達并且?guī)椭鷥热紮C213，并且當僅要求低扭矩，即，Ref_torq<Tmin時，T_Ref_EM為負，并且從而電機206用作發(fā)電機，并且給存儲電路203和/或電池元件202充電。扭矩參考值Ref_torq到T_Ref_Eng和T_Ref_EM的劃分優(yōu)選取決于轉動速度，這是因為內燃機213以低轉動速度產生高扭矩的能力被限制。而且，扭矩參考值Ref_torq的劃分優(yōu)選取決于電池元件202的電荷的狀態(tài)和/或存儲電路203的電壓Udc。
[0042]移動工作機器包括控制系統(tǒng)208，用于控制第一電功率變流器裝置204，以對由第二電功率變流器裝置207從存儲電路203獲取的功率的波動進行響應。控制系統(tǒng)208提供從存儲電路203到第一電功率變流器裝置204的控制信號路徑。在圖2中所示的示例性情況下，控制信號路徑從用于測量電壓UD。的傳感器219經由控制系統(tǒng)208，延伸到第一電功率變流器裝置204的控制輸入。上述控制信號路徑的至少一個信號處理特性被布置成取決于由存儲電路203存儲的電能的量。在圖2中所示的示例性情況下，與當電能在預定范圍之外時相比，當電能在預定范圍內時，控制信號路徑具有不同信號處理特性?？刂葡到y(tǒng)208被配置成基于電壓Udc與其參考值Urc_Ref的偏差，計算非線性函數(shù)ql，使得與在偏差的較小絕對值處相比，在偏差的較大絕對值處，動態(tài)增益d(ql)/d(UD。)較大。非線性函數(shù)可以是例如使得當Udc在包括UDC_Ref的預定范圍內時，動態(tài)增益d (ql) /d (Udc) =DGl，當Udc在預定范圍之外時，d (ql) /d (Udc) =DG2，其中，DG2>DG1?？刂葡到y(tǒng)208可以進一步被配置成計算偏差Udc - UDC_Ref的時間積分q2。可以基于非線性函數(shù)ql和時間積分q2的加權和，控制第一電功率變流器裝置204。由于當由存儲電路203存儲的電能離其參考值越來越遠，即，Udc離其參考值UDC_Ref越來越遠時，以平穩(wěn)或逐步方式增加動態(tài)增益d(ql)/d(Udc),當能量離其參考值越來越遠時，由存儲電路203存儲的電能的控制便加快，并且當能量接近參考值時，控制便減慢。從而，當電壓Udc在預期限制之間時，電壓Udc的控制可以被布置為慢，并且從而可以允許電壓Udc改變，以便至少部分地對由電機206驅動的致動器211的峰值功率需求進行響應。另一方面，當電壓Udc在上述預期限制之間的區(qū)域之外時，電壓Udc的控制可以被調諧為更快，并且從而電壓UD?？梢员怀浞趾玫乇３衷陬A期限制之間的區(qū)域中。
[0043]圖3示出用于減小從移動工作機器的能量源獲得的峰值功率的根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法的流程圖，該移動工作機器包括:
[0044]-存儲電路，用于存儲電能，
[0045]-第一電功率變流器裝置，其連接在移動工作機器的能量源和存儲電路之間，
[0046]-電機，用于驅動移動工作機器的一個或多個致動器，
[0047]-第二電功率變流器裝置，其連接在存儲電路和電機之間，以及
[0048]-控制系統(tǒng)，用于控制第一電功率變流器裝置，以對由第二電功率變流器裝置從存儲電路獲取的功率的波動進行響應，控制系統(tǒng)提供從存儲電路到第一電功率變流器裝置的控制信號路徑。
[0049]該方法包括以下動作:
[0050]-動作301:測量指示由存儲電路存儲的電能E的電量，以及
[0051]-動作302:基于由存儲電路存儲的電能，改變控制信號路徑的至少一個信號處理特性，使得與當電能E具有第二和第三值E2和E3中的任一個時相比，當電能具有在第二和第三值E2和E3之間的第一值E1,即，EZE^E3時，電能的控制被減慢來對由第二電功率變流器裝置獲取的功率的改變進行響應。
[0052]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法中，存儲電路是電容電路，并且上述電量是電容電路的電壓UDC。電容電路優(yōu)選地包括雙電層電容器“EDLC”。
[0053]在根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的方法中，存儲電路是電感電路，并且上述電量是電感電路的電流。
[0054]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法中，控制信號路徑包括可控制濾波器，并且該方法包括:響應于電能離電能的參考值越來越遠的情況，增加可控制濾波器的帶寬。
[0055]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法中，控制信號路徑包括與可控制濾波器串聯(lián)的比例和積分“PI”調節(jié)器。
[0056]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法中，控制信號路徑是不對稱的，使得與當電能高于電能的參考值時相比，當電能低于電能的參考值時，控制信號路徑被設置成具有不同信號處理特性。
[0057]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法中，控制信號路徑被設置成，與當電能在預定范圍之外時相比，當電能在預定范圍內時，具有不同的信號處理特性。
[0058]根據(jù)用于減小從移動工作機器的能量源獲取的峰值功率的本發(fā)明的示例性實施例的計算機程序包括:計算機可執(zhí)行指令，用于控制可編程處理器執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的任何上述示例性實施例的方法。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的計算機程序包括:軟件模塊，用于減小從移動工作機器的能量源獲取的峰值功率的目的，該移動工作機器包括:[0060]-存儲電路，用于存儲電能，
[0061]-第一電功率變流器裝置，其連接在移動工作機器的能量源和存儲電路之間，
[0062]-電機，用于驅動移動工作機器的一個或多個致動器，
[0063]-第二電功率變流器裝置，其連接在存儲電路和電機之間，以及
[0064]-控制系統(tǒng)，用于控制第一電功率變流器裝置，以對由第二電功率變流器裝置從存儲電路獲取的功率的波動進行響應，控制系統(tǒng)提供從存儲電路到第一電功率變流器裝置的控制信號路徑。
[0065]軟件模塊包括:計算機可執(zhí)行指令，用于基于由存儲電路存儲的電能，控制可編程處理器改變控制信號路徑的至少一個信號處理特性，使得與當電能具有第二和第三值中的任一個時相比，當電能具有在第二和第三值之間的第一值時，電能的控制被減慢來對由第二電功率變流器裝置獲取的功率的改變進行響應。
[0066]軟件模塊可以是例如子程序和通過合適編程語言生成的函數(shù)。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的計算機程序產品包括編碼有上述軟件模塊的非易失性計算機可讀介質，例如，光盤“CD”。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的信號被編碼，以承載限定根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機程序的信息。
[0069]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器460的示意圖。在本示例性情況下，移動工作機器是鏟車，但是移動工作機器還可以為拖拉機、壓路機、推土機或任何其他移動工作機器。移動工作機器460包括能量源，其由內燃機413和發(fā)電機414構成。內燃機可以是例如柴油引擎、奧圖循環(huán)引擎、或渦輪引擎。移動工作機器包括電力電子設備462，其包括:
[0070]-存儲電路，用于存儲電能，
[0071]-第一電功率變流器裝置，其連接在存儲電路和發(fā)電機414之間，
[0072]-第二電功率變流器裝置，其連接至存儲電路，以及
[0073]-控制系統(tǒng)，用于控制第一電功率變流器裝置，以對由第二電功率變流器裝置從存儲電路獲取的功率的波動進行響應，控制系統(tǒng)提供從存儲電路到第一電功率變流器裝置的控制信號路徑。
[0074]控制信號路徑的至少一個信號處理特性被布置成取決于由存儲電路存儲的電能，使得與當電能具有第二值和第三值中的任一個時相比，當電能具有在第二值和第三值之間的第一值時，電能的控制被減慢來對由第二電功率變流器裝置獲取的功率的改變進行響應。
[0075]移動工作機器包括在輪子470、471的輪軸處的電機406、426。上述第二電功率變流器裝置被連接在上述存儲電路和電機406、426之間。第二電功率變流器裝置被布置成產生具有適用于電機406、422的幅度和頻率的電壓。第二電功率變流器裝置可以包括用于電機406、422中的每個的單獨和獨立受控輸出級。在該情況下，電機406、422被相互獨立地控制。然而，電機406、422還可以平行地連接至第二電功率變流器裝置的相同輸出級，并且從而電機406、422作為組被控制。
[0076]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器中，電力電子設備462的存儲電路是電容電路，并且有利地包括雙電層電容器“EDLC”。[0077]根據(jù)本發(fā)明的不例性實施例的移動工作機器包括:液體冷卻系統(tǒng)466,其被布置成冷卻電力電子設備462和發(fā)電機414。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器包括:液體冷卻系統(tǒng)，其被布置成冷卻移動工作機器的液壓系統(tǒng)467、電力電子設備462和發(fā)電機414。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的移動工作機器包括:電池元件402，用于平穩(wěn)內燃機413的負載。電池可以通過可控制直流電壓變流器的幫助，被連接至電力電子設備462的存儲電路。
[0080]以上給出的說明書中提供的特定實例應該不被解釋為限制所附權利要求的應用和/或釋義。
【權利要求】
1.一種移動工作機器，包括: -能量源(101、201)，用于提供電能， -存儲電路(103、203)，用于存儲電能， -第一電功率變流器裝置(104、204)，所述第一電功率變流器裝置(104、204)連接在所述能量源和所述存儲電路之間， -電機(106、206),用于驅動所述移動工作機器的一個或多個致動器(111、211), -第二電功率變流器裝置(107、207)，所述第二電功率變流器裝置(107、207)連接在所述存儲電路和所述電機之間，以及 -控制系統(tǒng)(108、208)，用于控制所述第一電功率變流器裝置，以對由所述第二電功率變流器裝置從所述存儲電路獲取的功率的波動進行響應，所述控制系統(tǒng)提供從所述存儲電路到所述第一電功率變流器裝置的控制信號路徑， 其特征在于，所述控制信號路徑的至少一個信號處理特性被布置成取決于由所述存儲電路存儲的所述 電能，使得與當所述電能具有第二值和第三值中的任一個時相比，當所述電能具有在所述第二值和所述第三值之間的第一值時，所述電能的控制被減慢來對由所述第二電功率變流器裝置獲取的所述功率的改變進行響應。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動工作機器，其中，所述控制信號路徑包括可控制濾波器(109)，并且所述控制系統(tǒng)被布置成響應于所述電能離所述電能的參考值越來越遠的情況而增加所述可控制濾波器的帶寬。
3.根據(jù)權利要求2所述的移動工作機器，其中，所述控制信號路徑包括:與所述可控制濾波器串聯(lián)的比例和積分調節(jié)器(110)。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的移動工作機器，其中，所述控制信號路徑是不對稱的，使得與當所述電能高于所述電能的參考值時相比，當所述電能低于所述電能的所述參考值時，所述控制信號路徑具有不同信號處理特性。
5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的移動工作機器，其中，與當所述電能在預定范圍之外時相比，當所述電能在所述預定范圍之內時，所述控制信號路徑具有不同信號處理特性，所述第一值屬于所述預定范圍，并且所述第二值和所述第三值在所述預定范圍之外。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的移動工作機器，其中，所述存儲電路(103、203)是電容電路，并且由存儲電路存儲的所述電能與所述電容電路的電壓的平方直接成比例。
7.根據(jù)權利要求6所述的移動工作機器，其中，所述電容電路包括雙電層電容器(112、212)。
8.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的移動工作機器，其中，所述存儲電路是電感電路，并且由存儲電路存儲的所述電能與所述電感電路的電流的平方直接成比例。
9.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的移動工作機器，其中，所述能量源(101)包括內燃機(113)和連接在所述內燃機和所述第一電功率變流器裝置(104)之間的發(fā)電機(114)。
10.根據(jù)權利要求9所述的移動工作機器，其中，所述工作機器包括:控制器(116)，所述控制器(116)被配置成響應于由所述存儲電路存儲的所述電能低于第一預定限制的情況而啟動所述內燃機。
11.根據(jù)權利要求9所述的移動工作機器，其中，所述工作機器包括:控制器(116)，所述控制器(116)被配置成響應于由所述存儲電路存儲的所述電能超過第二預定限制的情況而停止所述內燃機。
12.一種用于減小從移動工作機器的能量源獲取的峰值功率的方法，所述移動工作機器包括: -存儲電路，用于存儲電能， -第一電功率變流器裝置，所述第一電功率變流器裝置連接在所述移動工作機器的所述存儲電路和所述能量源之間， -電機，用于驅動所述移動工作機器的一個或多個致動器， -第二電功率變流器裝置，所述第二電功率變流器裝置連接在所述存儲電路和所述電機之間，以及 -控制系統(tǒng)，用于控制所述第一電功率變流器裝置，以對由所述第二電功率變流器裝置從所述存儲電路獲取的功率的波動進行響應，所述控制系統(tǒng)提供從所述存儲電路到所述第一電功率變流器裝置的控制信號路徑， 其特征在于，所述方法包括:基于由所述存儲電路存儲的所述電能，改變(302)所述控制信號路徑的至少一個信號處理特性，使得與當所述電能具有第二值和第三值中的任一個時相比，當所述電能具有在所述第二值和所述第三值之間的第一值時，所述電能的控制被減慢來對由所述第二電功率變流器裝置獲取的所述功率的改變進行響應。
【文檔編號】B60L11/18GK103909835SQ201410003472
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權日:2013年1月4日
【發(fā)明者】基莫·勞瑪, 安蒂·塔科埃勒恩 申請人:威士多公司