工作的制造方法
【專利摘要】一種工作機(jī)，包括：內(nèi)燃機(jī)（101）；在內(nèi)燃機(jī)和工作機(jī)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器（109）之間的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈（102）；電連接器系統(tǒng)（103），用于連接到外部電力網(wǎng)（110）；以及電子功率變換器（104），用于將電能從機(jī)電動(dòng)力傳送鏈傳遞到外部電力網(wǎng)以及從外部電力網(wǎng)傳遞到機(jī)電動(dòng)力傳送鏈。工作機(jī)能夠被用作輔助發(fā)電設(shè)備以用于提高電源的可靠性和容量。在另一方面，在電力網(wǎng)的容量足夠并且在使用電力網(wǎng)比使用內(nèi)燃機(jī)更成本有效時(shí)，工作機(jī)能夠僅通過(guò)外部電力網(wǎng)給予能量。
【專利說(shuō)明】工作機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的工作機(jī)。此外，本發(fā)明涉及一種提高連接到電力網(wǎng)的設(shè)備所需要的電源的可靠性和容量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工作機(jī)的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈通常包括一個(gè)或多個(gè)電機(jī)和一個(gè)或多個(gè)電子功率變換器。機(jī)電動(dòng)力傳送鏈可以是串行傳輸鏈，其中電機(jī)之一作為發(fā)電機(jī)操作且一個(gè)或多個(gè)電子功率變換器被布置成將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓變換成具有適合于一個(gè)或多個(gè)其它電機(jī)的幅度和頻率的電壓。發(fā)電機(jī)能夠由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)能夠例如是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、奧托循環(huán)(Otto-cycle)發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。其它電機(jī)可以例如是布置成驅(qū)動(dòng)工作機(jī)的輪子、鏈軌或其它致動(dòng)器的電馬達(dá)。還可能的是，機(jī)電動(dòng)力傳送鏈?zhǔn)遣⑿袀鬏旀?，其中機(jī)械地連接到內(nèi)燃機(jī)的電機(jī)有時(shí)作為對(duì)一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)器充電的發(fā)電機(jī)操作且有時(shí)作為從一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)器接收電能并在需要高的機(jī)械輸出功率時(shí)輔助內(nèi)燃機(jī)的馬達(dá)操作。例如，工作機(jī)能夠是具有輪子和/或鏈軌的可移動(dòng)工作機(jī)。例如，可移動(dòng)工作機(jī)能夠是牽引機(jī)、鏟斗加料機(jī)、壓路機(jī)、挖掘機(jī)或推土機(jī)。還可能的是，工作機(jī)例如是不必設(shè)有用于移動(dòng)工作機(jī)的裝置的碎石機(jī)或木材切削機(jī)。
[0003]機(jī)電動(dòng)力傳送鏈與傳統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力傳送鏈相比提供了優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槔鐝膬?nèi)燃機(jī)的操作效率的觀點(diǎn)來(lái)看，能夠更自由地選擇內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)燃料成本的節(jié)省。然而，仍需要減少上述種類的工作機(jī)的操作成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]下面給出簡(jiǎn)要概述以提供各種發(fā)明實(shí)施方式的某些方面的基本理解。該概述不是本發(fā)明的全面綜述。它并不用于標(biāo)識(shí)本發(fā)明的關(guān)鍵或必需元素也不描述本發(fā)明的范圍。以下概述僅以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)出本發(fā)明的某些概念作為本發(fā)明示例性實(shí)施方式的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種新的工作機(jī)，其能夠例如但不必為牽引機(jī)、鏟斗加料機(jī)、壓路機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、碎石機(jī)或木材切削機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的工作機(jī)包括:
[0006]內(nèi)燃機(jī)，
[0007]在內(nèi)燃機(jī)和工作機(jī)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器之間的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈，
[0008]電連接器系統(tǒng)，用于連接到外部電力網(wǎng)，以及
[0009]電子功率變換器，用于將電能從機(jī)電動(dòng)力傳送鏈傳遞到外部電力網(wǎng)以及從外部電力網(wǎng)傳遞到機(jī)電動(dòng)力傳送鏈。
[0010]在電力網(wǎng)的容量足夠并且在使用電力網(wǎng)比使用內(nèi)燃機(jī)更成本有效時(shí)，上述工作機(jī)可僅通過(guò)外部電力網(wǎng)給予能量。另一方面，工作機(jī)能夠被用作用于提高連接到電力網(wǎng)的諸如例如電馬達(dá)和燈的其它設(shè)備所需的電源的可靠性和/或容量的輔助發(fā)電設(shè)備。而且，工作機(jī)能夠設(shè)置有控制器，該控制器被配置成響應(yīng)于從外部電力網(wǎng)得到的有功功率超出第一預(yù)定限度的情形而啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)且響應(yīng)于從外部電力網(wǎng)得到的有功功率低于第二預(yù)定限度的情形而停止內(nèi)燃機(jī)。例如，在指示允許從電力網(wǎng)得到的最大功率的第一預(yù)定限度被定義的情況下，在外部電力網(wǎng)的擁有者和工作機(jī)的擁有者之間能夠存在服務(wù)水平協(xié)議“SLA”。而且，工作機(jī)能夠設(shè)置有控制裝備使得工作機(jī)能夠用作無(wú)功功率補(bǔ)償器。
[0011]工作機(jī)可包括用于驅(qū)動(dòng)工作機(jī)的某些致動(dòng)器，比如，鏟斗加料機(jī)的桶，的液壓系統(tǒng)。在該情形中，工作機(jī)優(yōu)選地包括被布置以冷卻液壓系統(tǒng)和機(jī)電動(dòng)力傳送鏈兩者的液體冷卻系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明的多個(gè)非限制性示例性實(shí)施方式在權(quán)利要求書中描述。
[0013]本發(fā)明的關(guān)于構(gòu)造和操作方法的各種非限制性示例性實(shí)施方式連同其另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將在結(jié)合附圖閱讀時(shí)從以下具體示例性實(shí)施方式的描述得到更好地理解。
[0014]在本文件中使用動(dòng)詞“包括”和“包含”作為既不排除也不需要未列舉的特征的存在的開(kāi)放限定。在所附權(quán)利要求中列舉的特征相互自由地可組合，除非另外明確陳述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面從示例的意義且參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方式及其優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0016]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)的供電系統(tǒng)的示意圖，
[0017]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)的供電系統(tǒng)的示意圖，
[0018]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于提高連接到電力網(wǎng)的設(shè)備所需要的電源的可靠性和容量的方法的流程圖，以及
[0019]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)的供電系統(tǒng)的示意圖。供電系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)101，可例如是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。供電系統(tǒng)包括在內(nèi)燃機(jī)101和工作機(jī)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器109之間的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈102。致動(dòng)器109能夠例如是木材切削機(jī)的輪子、鏈軌、液壓泵、刀具或工作機(jī)的一些其它致動(dòng)器。供電系統(tǒng)包括用于連接到外部電力網(wǎng)110的電連接器系統(tǒng)103和用于將電能從機(jī)電動(dòng)力傳送鏈102傳遞到外部電力網(wǎng)110并從外部電力網(wǎng)傳遞到機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電子功率變換器104。在圖1中圖示的示例性情形中，電子功率變換器104經(jīng)由濾波電路123連接到外部電力網(wǎng)110。如圖1所示，機(jī)電動(dòng)力傳送鏈102包括利用內(nèi)燃機(jī)101驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)111、連接到致動(dòng)器109的電馬達(dá)112、連接到發(fā)電機(jī)111的定子繞組的電子功率變換器113、連接到電馬達(dá)112的定子繞組的電子功率變換器114和連接到電子功率變換器113和114以及還連接到電子功率變換器104的直流電路115。在圖1所示的示例性情形中，直流電路115為電容式中間電路。在某些其它情形中，直流電路可以是感應(yīng)式中間電路。機(jī)電動(dòng)力傳送鏈102包括控制器116，用來(lái)控制電子功率變換器113，以至少部分地基于電壓Udc與其基準(zhǔn)水平Ref_UDC的偏差來(lái)調(diào)節(jié)電容式中間電路的電壓Udc。
[0021]在圖1顯示的示例性情形中，假定內(nèi)燃機(jī)101根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度基準(zhǔn)Ref_Speed操作。機(jī)電動(dòng)力傳送鏈102包括旋轉(zhuǎn)速度和/或位置指示器117和用于基于旋轉(zhuǎn)速度基準(zhǔn)Ref_Speed和指不器117的輸出信號(hào)控制內(nèi)燃機(jī)101的操作的控制器106。為了提高發(fā)電機(jī)111的定子電壓的控制精度，指示器117的輸出信號(hào)也能夠在電子功率變換器113的控制中由控制器116利用。在示例性情形中，致動(dòng)器109假定根據(jù)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq而被驅(qū)動(dòng)且致動(dòng)器109的旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣性矩而被確定。機(jī)電動(dòng)力傳送鏈包括用于基于轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq控制電子功率變換器114和電馬達(dá)112的操作的控制器118。為了提高電馬達(dá)112的轉(zhuǎn)矩控制精度，機(jī)電動(dòng)力傳送鏈能夠設(shè)置有旋轉(zhuǎn)速度和/或位置指示器119，其輸出信號(hào)被利用在電馬達(dá)112的轉(zhuǎn)矩控制中。致動(dòng)器109也可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度基準(zhǔn)而被驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)101的旋轉(zhuǎn)速度基準(zhǔn)Ref_Speed能夠被設(shè)置成依賴于由內(nèi)燃機(jī)根據(jù)預(yù)定規(guī)則，例如使得內(nèi)燃機(jī)101的效率在內(nèi)燃機(jī)的每次輸出功率下最優(yōu)，所需要產(chǎn)生的輸出功率。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，控制器106被配置成響應(yīng)于從電力網(wǎng)110得到的有功功率超出第一預(yù)定限度的情形而啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)101并且響應(yīng)于從電力網(wǎng)得到的有功功率低于第二預(yù)定限度的情形而停止內(nèi)燃機(jī)。第二預(yù)定限度優(yōu)選地低于第一預(yù)定限度。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)包括用于測(cè)量經(jīng)由電連接器系統(tǒng)103傳遞到電力網(wǎng)Iio或從電力網(wǎng)110傳遞的有功功率的測(cè)量?jī)x器108。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的工作機(jī)包括用于從外部測(cè)量?jī)x器接收指示有功功率的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，電連接器系統(tǒng)103能夠同時(shí)連接到外部電力網(wǎng)和外部負(fù)載124。外部負(fù)載能夠包括例如經(jīng)由電連接器系統(tǒng)103連接到電力網(wǎng)110的電馬達(dá)和燈。電連接器系統(tǒng)103有利地能夠?qū)⒐ぷ鳈C(jī)僅連接到外部負(fù)載。在該情形中，工作機(jī)構(gòu)成用于外部負(fù)載的孤島電網(wǎng)。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，測(cè)量?jī)x器108被配置成測(cè)量經(jīng)由電連接器系統(tǒng)103傳遞到電力網(wǎng)110或從電力網(wǎng)110傳遞的電能。測(cè)量?jī)x器108還能夠被配置成測(cè)量經(jīng)由電連接器系統(tǒng)103傳遞到外部負(fù)載124的電能。傳遞能量的測(cè)量值能夠被例如利用于在工作機(jī)的擁有者和電力網(wǎng)110的擁有者和/或代表外部負(fù)載124的設(shè)備的擁有者之間計(jì)價(jià)。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，電子功率變換器104被配置成基于指示無(wú)功功率的目標(biāo)值的輸出信號(hào)來(lái)控制由電子功率變換器104消耗或供應(yīng)的無(wú)功功率，即，工作機(jī)能夠作為無(wú)功功率補(bǔ)償器來(lái)操作。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，測(cè)量?jī)x器108被配置成測(cè)量經(jīng)由電連接器系統(tǒng)103傳遞到外部負(fù)載124或從外部負(fù)載124傳遞的無(wú)功功率并基于測(cè)量的無(wú)功功率和從電力網(wǎng)110得到或供應(yīng)到電力網(wǎng)110的無(wú)功功率的期望值來(lái)產(chǎn)生上述控制信號(hào)。在很多情形中，從電力網(wǎng)得到或供應(yīng)到電力網(wǎng)的無(wú)功功率的期望值為零。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的工作機(jī)包括用于從外部設(shè)備接收指示由工作機(jī)供應(yīng)或消耗的無(wú)功功率的目標(biāo)值的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)接口。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，變換器104被配置成逐漸地提高外部負(fù)載124的電壓以作為外部負(fù)載的軟啟動(dòng)器來(lái)操作。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，測(cè)量?jī)x器108被配置成測(cè)量電連接器103的電流并在其電流超過(guò)預(yù)定電流限度時(shí)斷開(kāi)(open)合適的連接器。
[0028]包括圖1圖示的供電系統(tǒng)的上述工作機(jī)在電力網(wǎng)的容量足夠且在其使用電力網(wǎng)比使用內(nèi)燃機(jī)101更成本有效時(shí)能夠僅由外部電力網(wǎng)110供給能量。另一方面，工作機(jī)能夠被用作用于提高連接到電力網(wǎng)110的外部負(fù)載124所需的電源的可靠性和/或容量的輔助發(fā)電設(shè)備。在某些情形中，例如，在制動(dòng)期間，電馬達(dá)112可作為給直流電路115的電容充電的發(fā)電機(jī)來(lái)操作。在該情形中，變換器104優(yōu)選地將制動(dòng)能量供應(yīng)到電力網(wǎng)110和/或外部負(fù)載124。機(jī)電動(dòng)力傳送鏈能夠被設(shè)置有電池元件121和可控制的直流電壓變換器122。除電池元件121之外或代替電池元件121，機(jī)電動(dòng)力傳送鏈能夠被設(shè)置有電雙層電容“EDLC” 107，即，所謂的“超電容”。由電池元件和/或電雙層電容存儲(chǔ)的能量能夠被設(shè)置成響應(yīng)于超出內(nèi)燃機(jī)101和/或電力網(wǎng)110的可用的最大功率的峰值功率需求。而且，機(jī)電動(dòng)力傳送鏈能夠被設(shè)置有用于在不可能將制動(dòng)能量供應(yīng)到電池元件和/或電雙層電容也不可能將制動(dòng)能量供應(yīng)到電力網(wǎng)110的情形中吸收制動(dòng)能量的制動(dòng)電阻120。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，控制器106被配置成響應(yīng)于由機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電能存儲(chǔ)部件所存儲(chǔ)的能量低于第一預(yù)定限度的情形而啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)101。在圖1圖示的示例性情形中，上述電能存儲(chǔ)部件包括直流電路115(即電容式中間電路)、電池元件121和電雙層電容“EDLC” 107。在本發(fā)明的該示例性實(shí)施方式中，內(nèi)燃機(jī)101被布置成能夠在電能存儲(chǔ)部件用于對(duì)不能夠由電力網(wǎng)110滿足的峰值功率需求做出響應(yīng)時(shí)輔助電能存儲(chǔ)部件。
[0030]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，控制器106被配置成響應(yīng)于機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的上述電能存儲(chǔ)部件存儲(chǔ)的能量超出第二預(yù)定限度的情形而停止內(nèi)燃機(jī)101。
[0031]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)的供電系統(tǒng)的示意圖。供電系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)201和在內(nèi)燃機(jī)201和工作機(jī)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器209之間的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈202。供電系統(tǒng)包括用于連接到外部電力網(wǎng)210的電連接器系統(tǒng)203和用于將電能從機(jī)電動(dòng)力傳送鏈202傳遞到外部電力網(wǎng)210并從外部電力網(wǎng)傳遞到機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電子功率變換器204。在圖2中圖示的示例性情形中，電子功率變換器204經(jīng)由濾波電路223連接到外部電力網(wǎng)210，且電連接器系統(tǒng)203能夠同時(shí)連接到外部電力網(wǎng)210和外部負(fù)載224。外部負(fù)載能夠包括例如經(jīng)由電連接器系統(tǒng)203連接到電力網(wǎng)210的電馬達(dá)和燈。
[0032]機(jī)電動(dòng)力傳送鏈202包括電機(jī)211、電池元件221、在電機(jī)211和電池元件221之間的電子功率變換器213和222以及連接到電子功率變換器222和213且還連接到電子功率變換器204的直流電路205，如圖2所示。除電池元件221之外或代替電池元件221，機(jī)電動(dòng)力傳送鏈能夠被設(shè)置有電雙層電容“EDLC”。圖2所示的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈?zhǔn)且环N并行傳輸鏈，在這種并行傳輸鏈中，電機(jī)221機(jī)械地連接到內(nèi)燃機(jī)201并且連接到致動(dòng)器209，如圖2所示。電機(jī)221有時(shí)作為發(fā)電機(jī)操作，用于對(duì)電池元件221充電和/或經(jīng)由電連接器系統(tǒng)203供應(yīng)能量，并且電機(jī)211有時(shí)作為馬達(dá)操作，用于從電力網(wǎng)210和/或從電池元件221接收電能并在需要高機(jī)械輸出功率時(shí)輔助內(nèi)燃機(jī)201。因此，在圖2中圖示的供電系統(tǒng)能夠平滑內(nèi)燃機(jī)201的載荷。而且，供電系統(tǒng)能夠?qū)⒅苿?dòng)能量存儲(chǔ)到電池元件和將制動(dòng)能量供應(yīng)到電力網(wǎng)210。在圖2圖示的示例性情形中，直流電路205為電容式中間電路。供電系統(tǒng)包括控制器216來(lái)控制電子功率變換器222和/或電子功率變換器204，以至少部分地基于電壓Udc與其基準(zhǔn)水平Ref_UDC的偏差來(lái)調(diào)節(jié)電容式中間電路的電壓UDC。
[0033]在圖2所示的示例性情形中，致動(dòng)器209被假定為根據(jù)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_t0rq驅(qū)動(dòng)且致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣性矩而被確定。轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq被功能塊225和226分成兩個(gè)分量T_Ref_Eng和T_Ref_EM，其中T_Ref_Eng是內(nèi)燃機(jī)201的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)，而T_Ref_EM是電機(jī)211的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)。內(nèi)燃機(jī)201的操作被利用控制器206基于T_Ref.Eng和旋轉(zhuǎn)速度和/或位置指示器217的輸出信號(hào)來(lái)控制。電子功率變換器213被假定包括用于基于T_Ref_EM和指示器217的輸出信號(hào)來(lái)控制電子功率變換器213的操作的控制器。在圖2圖示的示例性情形中，轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq的分割能夠以這樣的方式實(shí)現(xiàn)，即在轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq在預(yù)定最小值Tmin和最大值Tmax之間時(shí)，T_Ref_EM=0，在Ref_torq>Tmax時(shí)，T_Ref_EM=Ref_torq - Tmax,并且在 Ref_torq〈Tmin 時(shí)，T_Ref_EM=Ref_torq - Tmin0 因此，當(dāng)需要高轉(zhuǎn)矩時(shí)，即Ref_torq>Tmax，T_Ref_EM是正的且因此電機(jī)211作為馬達(dá)操作且輔助內(nèi)燃機(jī)201，并且在僅需要低轉(zhuǎn)矩時(shí)，即Ref_torq〈Tmin，T_Ref_EM是負(fù)的且因此電機(jī)211作為發(fā)電機(jī)操作且對(duì)電池元件211充電和/或?qū)⒛芰抗?yīng)到電力網(wǎng)210。轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq分割成T_Ref_Eng和T_Ref_EM優(yōu)選地取決于旋轉(zhuǎn)速度，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)201在低旋轉(zhuǎn)速度下產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩的能力有限。此外，轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq的分割有利地取決于電池元件221的充電狀態(tài)和電力網(wǎng)210的可用的功率的上限。而且，轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)Ref_torq的分割能夠取決于涉及內(nèi)燃機(jī)201的能耗和涉及電力網(wǎng)210的能耗之間的差異。
[0034]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于提高連接到電力網(wǎng)的設(shè)備所需的電源的可靠性和容量的方法的流程圖。該方法包括以下動(dòng)作:
[0035]動(dòng)作301:利用變換器將設(shè)置有機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的工作機(jī)連接到電力網(wǎng)，該變換器能夠?qū)㈦娔軓碾娏W(wǎng)傳遞到機(jī)電動(dòng)力傳送鏈/從機(jī)電動(dòng)力傳送鏈傳遞到電力網(wǎng)，
[0036]動(dòng)作302:將工作機(jī)作為輔助發(fā)電設(shè)備來(lái)提高連接到電力網(wǎng)的設(shè)備所需的電源的
可靠性和容量。
[0037]在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的方法中，工作機(jī)的內(nèi)燃機(jī)響應(yīng)于從電力網(wǎng)得到的有功功率超出第一預(yù)定限度的情形而被啟動(dòng)并且內(nèi)燃機(jī)響應(yīng)于從外部電力網(wǎng)得到的有功功率低于第二預(yù)定限度的情形而被停止。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的方法中，工作機(jī)的內(nèi)燃機(jī)響應(yīng)于由機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電能存儲(chǔ)部件所存儲(chǔ)的能量低于第一預(yù)定限度的情形而被啟動(dòng)。
[0039]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)460的示意圖。在該示例性情形中，工作機(jī)為鏟斗加料機(jī)，但是工作機(jī)也能夠例如是牽引機(jī)、壓路機(jī)、推土機(jī)、挖掘機(jī)、碎石機(jī)或木材切削機(jī)。工作機(jī)包括能夠例如是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)401。工作機(jī)包括在內(nèi)燃機(jī)401和工作機(jī)的輪子409、469之間的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈402。機(jī)電動(dòng)力傳送鏈包括發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子連接到內(nèi)燃機(jī)401的軸。機(jī)電動(dòng)力傳送鏈包括電子功率變換器421和位于輪子409、469的輪轂處的電馬達(dá)420、422。電子功率變換器421被布置成將由發(fā)電機(jī)411產(chǎn)生的電壓變換成具有適合于電馬達(dá)420、422的幅度和頻率的電壓。工作機(jī)包括用于連接到外部電力網(wǎng)410的電連接器系統(tǒng)403和用于將電能從機(jī)電動(dòng)力傳送鏈402傳遞到外部電力網(wǎng)410以及從外部電力網(wǎng)傳遞到機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的變換器404。在圖4中圖示的示例性情形中，電連接器系統(tǒng)403能夠同時(shí)連接到外部電力網(wǎng)410和外部負(fù)載424。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)包括被布置成冷卻機(jī)電動(dòng)力傳送鏈402的液體冷卻系統(tǒng)466。
[0041]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，液體冷卻系統(tǒng)466被布置成冷卻工作機(jī)的液壓系統(tǒng)467和機(jī)電動(dòng)力傳送鏈402兩者。[0042]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，液體冷卻系統(tǒng)466被布置成冷卻機(jī)電動(dòng)力傳送鏈402和內(nèi)燃機(jī)401兩者。
[0043]在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的工作機(jī)中，機(jī)電動(dòng)力傳送鏈402包括布置成響應(yīng)于超出內(nèi)燃機(jī)461和/或電力網(wǎng)410的可用的最大功率的峰值功率需求的電池和/或電容式能量存儲(chǔ)器468。電池和/或電容式能量存儲(chǔ)器能夠借助于可控的直流電壓變換器而被連接到電子功率變換器421。
[0044]在上面給出的說(shuō)明中提供的具體示例不應(yīng)被當(dāng)作對(duì)權(quán)利要求的可應(yīng)用性的限制和/或?qū)?quán)利要求的解釋。
【權(quán)利要求】
1.一種工作機(jī)，包括: 內(nèi)燃機(jī)(101、201、401)，以及 在所述內(nèi)燃機(jī)和所述工作機(jī)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器(470、471)之間的機(jī)電動(dòng)力傳送鏈(102、202、402)， 特征在于所述工作機(jī)還包括: 電連接器系統(tǒng)(103、203、403)，所述電連接器系統(tǒng)用于連接到外部電力網(wǎng)，以及 電子功率變換器(104、204、404)，所述電子功率變換器用于把電能從所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈傳遞到所述外部電力網(wǎng)以及從所述外部電力網(wǎng)傳遞到所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作機(jī)，其中所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈包括直流電路(105、205)，并且所述電子功率變換器(104、204、404)被配置成把電功率從所述直流電路傳遞到所述外部電力網(wǎng)以及從所述外部電力網(wǎng)傳遞到所述直流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工作機(jī)，其中所述直流電路(105、205)是所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電容式中間電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工作機(jī)，其中所述工作機(jī)包括控制器(106、206)，所述控制器(106、206)被配置成響應(yīng)于從所述外部電力網(wǎng)得到的有功功率超出第一預(yù)定限度的情形而啟動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中 任一項(xiàng)所述的工作機(jī)，其中所述工作機(jī)包括控制器(106、206)，所述控制器(106、206)被配置成響應(yīng)于從所述外部電力網(wǎng)得到的有功功率低于第二預(yù)定限度的情形而停止所述內(nèi)燃機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工作機(jī)，其中所述工作機(jī)包括控制器(106)，所述控制器(106)被配置成響應(yīng)于由所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電能存儲(chǔ)部件(121、107、115)所存儲(chǔ)的能量低于第一預(yù)定限度的情形而啟動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工作機(jī)，其中所述工作機(jī)包括控制器(106)，所述控制器(106)被配置成響應(yīng)于由所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電能存儲(chǔ)部件(121、107、115)所存儲(chǔ)的能量超出第二預(yù)定限度的情形而停止所述內(nèi)燃機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工作機(jī)，其中所述工作機(jī)包括控制器(106)，所述控制器(106)被配置成響應(yīng)于由所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的所述電能存儲(chǔ)部件(121、107、115)所存儲(chǔ)的能量超出第二預(yù)定限度的情形而停止所述內(nèi)燃機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工作機(jī)，其中所述電連接器系統(tǒng)(103、203、403)能夠同時(shí)連接到所述外部電力網(wǎng)和外部負(fù)載。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工作機(jī)，其中所述電子功率變換器(104、204、404)被配置成基于指示無(wú)功功率的目標(biāo)值的控制信號(hào)來(lái)控制由所述電子功率變換器消耗或供應(yīng)的無(wú)功功率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工作機(jī)，其中所述電子功率變換器(104、204、404)被配置成逐漸地提高所述外部負(fù)載的電壓以作為所述外部負(fù)載的軟啟動(dòng)器來(lái)操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工作機(jī)，其中所述工作機(jī)包括被連接到所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的所述電容式中間電路的電雙層電容(107 )。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工作機(jī)，其中所述工作機(jī)包括測(cè)量?jī)x器(108、208)用于測(cè)量下述的至少一個(gè):經(jīng)由所述電連接器系統(tǒng)傳遞到所述外部電力網(wǎng)或從所述外部電力網(wǎng)傳遞的電能、經(jīng)由所述電連接器系統(tǒng)傳遞到被連接到所述電連接器系統(tǒng)的外部負(fù)載的電能。
14.一種用于提高連接到電力網(wǎng)的設(shè)備所需的電源的可靠性和容量的方法，所述方法包括把根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作機(jī)連接(301)到所述電力網(wǎng)以及把所述工作機(jī)用作(302)輔助發(fā)電設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述工作機(jī)的所述內(nèi)燃機(jī)響應(yīng)于從所述外部電力網(wǎng)得到的有功功率超出預(yù)定限度的情形而被啟動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要 求14所述的方法，其中所述工作機(jī)的所述內(nèi)燃機(jī)響應(yīng)于由所述機(jī)電動(dòng)力傳送鏈的電能存儲(chǔ)部件所存儲(chǔ)的能量低于第一預(yù)定限度的情形而被啟動(dòng)。
【文檔編號(hào)】H02J11/00GK103825359SQ201310573323
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】維萊·瑙曼倫, 安蒂·塔科埃勒恩, 里斯托·提艾倫, 基莫·勞瑪 申請(qǐng)人:威士多公司