作业机器的制作方法

本公开涉及一种用于驱动作业机器的一个或更多个辅助设备的方法。辅助设备可以是例如但不一定是液压泵、鼓风机、压缩机或冷却剂循环泵。此外，本公开涉及一种作业机器。

背景技术：

在许多情况下，作业机器包括一个或更多个电驱动致动器。作业机器可以是例如具有轮子和/或链轨的可移动作业机器。可移动作业机器可以是例如拖拉机、桶式充电器、刮路机、挖掘机或推土机。作业机器也可以是例如不一定设置有用于移动作业机器的装置的碎石机或木材削片机。每个致动器可以是例如轮子、链轨、木材削片机的切割器或作业机器的一些其他致动器。上述类型的作业机器通常包括直流电压源和电力转换器，用于将来自直流电压源的电能传输到一个或更多个电动机器，以驱动一个或更多个致动器。直流电压源可以包括例如电池元件和/或电容器元件。直流电压源也可以包括发电机、用于驱动发电机的内燃发动机、以及用于将发电机的电压转换成适当的直流电压的电力转换器。

通常，上述类型的作业机器还包括辅助设备，用于启用和/或辅助作业机器的致动器的操作。辅助设备可以是例如液压泵、鼓风机、压缩机、冷却剂循环泵、加热系统或冷却系统。在具有电驱动致动器的作业机器中，辅助设备通常也是电驱动的。作业机器可以包括例如一个或更多个电力转换器，用于将直流电压源诸如例如电池元件的直流电压转换成适于驱动辅助设备的电动机器的电压。因此，上述类型的作业机器可以包括许多需要空间、冷却能力和维护的电力转换器。此外，对许多电力转换器的需求增加了作业机器的制造成本。

技术实现要素：

以下呈现简化的发明内容，以便提供对各种本发明实施例的一些方面的基本理解。该发明内容不是对本发明的广泛综述。它既不旨在标识本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。以下发明内容仅以简化形式呈现本发明的一些概念，作为对本发明的示例性实施例的更详细描述的序言。

根据本发明，提供了一种新的作业机器，该作业机器可以例如是但不一定是拖拉机、桶式充电器、刮路机、挖掘机、推土机、碎石机或木材削片机。根据本发明的作业机器包括：

-直流电压源，

-至少一个第一电力转换器，用于将来自所述直流电压源的电能传输到一个或更多个电动机器，以驱动所述作业机器的一个或更多个致动器，

-电连接器系统，用于电连接到外部交流电力网，

-第二电力转换器，用于将来自所述外部交流电力网的电能传输到所述直流电压源，以及

-一个或更多个交流电动机器，用于驱动一个或更多个辅助设备，用于启用和/或辅助所述作业机器的致动器的操作。

所述电连接器系统适于连接所述一个或更多个交流电动机器以接收所述外部交流电力网的交变电压。因此，当所述作业机器连接到所述外部交流电力网时，驱动所述辅助设备的交流电动机器可以直接通过所述外部交流电力网而被供电。上述第二电力转换器适于将来自所述直流电压源的电能传输到所述一个或更多个交流电动机器。因此，第二电力转换器具有两个功能：i)当作业机器连接到外部交流电力网时，将来自外部交流电力网的电能传输到作业机器，以及ii)当作业机器与外部交流电力网断开时，使驱动辅助设备的交流电动机器通电。上述布置降低了作业机器的电力电子系统的复杂性，从而可以在冷却能力、维护、空间要求和成本方面实现节省。

根据本发明，还提供了一种用于驱动上述类型的作业机器的一个或更多个辅助设备的新方法。根据本发明的方法包括：

-响应于所述作业机器已经与所述外部交流电力网断开的情况，控制所述第二电力转换器，以将来自所述直流电压源的电能传输到驱动一个或更多个辅助设备的一个或更多个交流电动机器，以及

-响应于所述作业机器已经连接到所述外部交流电力网的情况，连接所述一个或更多个交流电动机器，以接收所述外部交流电力网的交变电压。

在随附的从属权利要求中描述了本发明的各种示例性和非限制性实施例。

当结合附图阅读时，从以下具体示例性实施例的描述中，将最好地理解本发明的各种示例性和非限制性实施例，无论是结构还是操作方法，以及其附加目的和优点。

动词“包含”和“包括”在本文中用作既不排除未记载的特征，也不要求未记载的特征存在的开放式限定。除非另有明确说明，否则从属权利要求中记载的特征可以相互自由组合。此外，应该理解的是，“一”或“一个”(即，单数形式)在本文的使用不排除多个的情况。

附图说明

下面在示例的意义上并参考附图更详细地解释了本发明的示例性和非限制性实施例及其优点，其中：

图1示出了根据本发明的示例性和非限制性实施例的作业机器的供电系统的示意图，

图2示出了根据本发明的示例性和非限制性实施例的用于驱动作业机器的一个或更多个辅助设备的方法的流程图，并且

图3示出了根据本发明的示例性和非限制性实施例的作业机器的示意图。

具体实施方式

以下给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制随附的权利要求的范围和/或实用性。此外，应该理解的是，除非另有明确说明，否则在下面给出的描述中提供的示例的列表和组并非穷举性的。

图1示出了根据本发明的示例性和非限制性实施例的作业机器的供电系统的示意图。作业机器包括直流电压源101。在该示例性情况下，直流电压源101包括电池元件108和电容器元件109。电容器元件109可以包括例如双电层电容器edlc，以便增加电容器元件109的能量存储容量。edlc有时被称为“超级电容器”。此外，直流电压源101包括发电机110、用于驱动发电机的内燃发动机111、以及用于将发电机110的电压转换成适当的直流电压的电力转换器112。内燃发动机111可以是例如柴油发动机、奥托循环发动机或涡轮发动机。然而，作业机器也可以是不包括内燃发动机的全电动作业机器。

作业机器包括至少一个第一电力转换器102，用于将来自直流电压源101的电能传输到至少一个电动机器103，以驱动作业机器的一个或更多个致动器。各个致动器可以是例如轮子、链轨、液压泵、木材削片机的切割器、或作业机器的一些其他致动器。在图1所示的示例性情况下，电动机器103布置成驱动致动器113，该致动器是作业机器的轮子。作业机器包括电连接器系统104，用于电连接到外部交流ac电力网114。作业机器包括第二电力转换器105，用于将来自外部ac电力网的电能传输到直流电压源101，使得电池元件108和电容器元件109可以从ac电力网充电。作业机器包括交流ac电动机器106a、106b和106c，用于驱动作业机器的辅助设备107a、107b和107c。辅助设备107a至107c可以包括例如液压泵、鼓风机、压缩机、冷却剂循环泵、加热系统和/或冷却系统。

上述电连接器系统104适于连接ac电动机器106a至106c，以接收外部ac电力网114的交变电压。因此，当作业机器连接到外部ac电力网114时，驱动辅助设备107a至107c的ac电动机器106a至106c可以直接通过外部ac电力网114通电。上述电力转换器105适于将来自直流电压源101的电能传输到ac电动机器106a至106c。因此，电力转换器105具有两个功能：i)当作业机器连接到外部ac电力网114时，将来自外部ac电力网114的电能传输到作业机器，以及ii)当作业机器与外部ac电力网114断开时，使驱动辅助设备107a至107c的ac电动机器106a至106c通电。在根据示例性和非限制性实施例的作业机器中，电力转换器105适于在作业机器与外部ac电力网114断开时改变供应到ac电动机器106a至106c的交变电压的频率。在该示例性情况下，当辅助设备107a至107c的功率可以更低时，由电力转换器105供应的交变电压的频率可以例如低于外部ac电力网114的交变电压的频率。

图2示出了根据本发明的示例性和非限制性实施例的用于驱动作业机器的一个或更多个辅助设备的方法的流程图，该作业机器包括：

-直流电压源，

-至少一个第一电力转换器，用于将来自直流电压源的电能传输到一个或更多个电动机器，以驱动作业机器的一个或更多个致动器，

-电连接器系统，用于连接到外部交流电力网，以及

-第二电力转换器，用于将来自外部交流电力网的电能传输到直流电压源。

该方法包括下列动作：

-动作201：响应于作业机器已经与外部交流电力网断开的情况，控制第二电力转换器，以将来自直流电压源的电能传输到驱动一个或更多个辅助设备的一个或更多个交流电动机器，和

-动作202：响应于作业机器已经连接到外部交流电力网的情况，连接一个或更多个交流电动机器，以接收外部交流电力网的交变电压。

图3示出了根据本发明的示例性和非限制性实施例的作业机器320的示意图。在该示例性情况下，作业机器320是桶式充电器，但作业机器也可以是拖拉机、刮路机、推土机、碎石机或木材削片机或任何其他作业机器。作业机器320包括直流电压源301。在该示例性情况下，直流电压源301包括电池元件、电容器元件、发电机、用于驱动发电机的内燃发动机、以及用于将发电机的电压转换成适当的直流电压的电力转换器。作业机器320包括在作业机器的轮毂处的电动机器。在图3中，这些电动机器中的两个机器用附图标记303a和303b表示，并且作业机器的轮子中的两个轮子用附图标记313a和313b表示。作业机器320包括用于在电动机器303a和303b与直流电压源301之间传递电能的第一电力转换器302。电力转换器302布置成产生具有适于电动机器303a和303b的幅度和频率的电压。电力转换器302可以包括用于轮毂处的电动机器中的每个机器的单独且独立受控的输出级。在这种情况下，这些电动机器可以彼此独立地受控。然而，轮毂处的电动机器也可以并联连接到电力转换器302的相同输出级，从而这些电动机器作为一组进行控制。

作业机器320包括电连接器系统304，用于将电缆321机械地附接到作业机器并且用于通过电缆321电连接到外部交流ac电力网314。在根据在本发明的另一个实施例的作业机器中，电连接器系统包括用于电连接到电导体的集电弓。作业机器320包括第二电力转换器305，用于将来自外部ac电力网314的电能传输到直流电压源301，使得直流电压源301的电池元件和电容器元件可以从ac电力网314充电。作业机器包括用于驱动作业机器的辅助设备的交流ac电动机器306a和306b。在图3所示的示例性情况下，ac电动机器306a布置成驱动作业机器320的液压系统的液压泵，并且ac电动机器306b布置成驱动作业机器的冷却系统的冷却剂循环泵。电连接器系统304适于连接ac电动机器306a和306b，以接收外部ac电力网314的交变电压。作业机器320还可以包括一个或更多个软启动器，用于减小电动机器306a和/或306b的启动电流。软启动器未在图3中示出。

上述电力转换器305适于将来自直流电压源的电能301传输到ac电动机器306a和306c。因此，当作业机器与外部ac电力网314断开时，驱动辅助设备的ac电动机器306a和306b可以通过直流电压源301而被供电。电力转换器305可以适于在作业机器320与外部ac电力网314断开时改变供应到ac电动机器306a和306c的交变电压的频率。

在以上给出的描述中提供的具体示例不应该被解释为限制随附的权利要求的范围和/或实用性。除非另有明确说明，否则在以上给出的描述中提供的示例的列表和组并不是穷举性的。