CN117200174A - 用于运行混合装置的方法、控制器、用于运行电动机的混合装置及做功机器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于运行混合装置的方法、控制器、用于运行电动机的混合装置和做功机器。本申请提供了用于运行混合装置(200)的方法，该混合装置用于运行用于做功机器(100)的电动机(105)。在此混合装置(200)包括通往外部供电网(110)的电网接头(115)和通往蓄电装置(210)的蓄电器接头(205)。电网接头(115)经由第一开关单元(Sl)和第二开关单元(S2)与或能够与电动机(105)连接，且蓄电装置(210)经由第二开关单元(S2)与或能够与电动机(105)连接。该方法包括操控第二开关单元(S2)的步骤，以便能实现蓄电装置(210)与电动机(105)之间的能量流并将电能从蓄电装置(210)输送至电动机(105)。该方法还具有在电动机(105)已达到预先确定的运行参数时进一步操控第一开关单元(Sl)的步骤(310)，以便能实现电网接头(115)与电动机(105)之间的能量流并将电能从外部供电网(110)输送给电动机(105)。

Description

用于运行混合装置的方法、控制器、用于运行电动机的混合装 置及做功机器

技术领域

本发明涉及一种用于运行混合装置的方法、一种控制器、一种用于运行电动机的混合装置以及一种做功机器。该机器的电功率供应由供电网、蓄电器或者由蓄电器和供电网构成的混合运行来实现。

发明内容

本发明的任务是，提供一种改进的用于运行混合装置的方法、一种改进的控制器、一种改进的带有上级控制器的混合装置、一种电动机和一种改进的做功机器。该任务通过一种按照独立权利要求所述的用于运行电气的做功机器的混合装置来解决。

所介绍的方案基于以下认识，即：连接电网的移动式的做功机器在工作区域中决定性地受线缆长度限制。线缆盘在这里有限制地实现补救，因为可盘卷的长度由于所存在的结构空间而受到限制。因此，仅仅产生小的半径，在所述半径中该机器能够围绕着馈电部来工作。为了能够在多个点处使用该机器，操作者使用多个馈电部。这些馈电点不允许比线缆长度更远地彼此分开，以便能够在新的点处插入并且移动该机器。纯粹用电池运行的设备在其使用寿命和工作任务方面受到限制。移动式的以及固定式的电驱动器利用星形/三角形、软起动或者换流器起动和运行。对于连接电网的机器来说，在较小的功率等级的情况下使用星形/三角形起动来起动电动机。在较大的功率等级的情况下用软起动。而对于用电池运行的机器来说则需要换流器，以便由来自电池的直流电压产生用于电动机的交流电压。

有利的是，就在这里所介绍的方法和所介绍的混合装置而言，电网连接和电池运行能够利用仅一个功率电子组件来联合，以便减少组件的数量、节省成本和结构空间并且提高该机器的效率以及灵活性和使用寿命。

这里所介绍的方案提供一种用于运行混合装置的方法，所述混合装置则用来运行用于做功机器的电动机。在此，所述混合装置包括用于将该混合装置与外部的供电网连接起来的电网接头和用于将该混合装置与用于中间储存电能的蓄电装置连接起来的蓄电器接头。在此，所述电网接头经由至少一个第一开关单元和第二开关单元与或能够与所述电动机连接，并且所述蓄电装置经由至少所述第二开关单元与或能够与所述电动机连接。在此，所述方法包括对所述第二开关单元进行操控的步骤，以便实现在蓄电装置与电动机之间的能量流并且将电能从蓄电装置输送至电动机。此外，所述方法具有当所述电动机已经达到预先确定的运行参数时对所述第一开关单元进行进一步操控的步骤，以便实现在电网接头与电动机之间的能量流并且将电能从外部的供电网输送至电动机。

所述做功机器例如能够是电气运行的例如用于割锯、焊接或其他材料处理活动的机器。在此，所述做功机器能够构造成移动式的，以便例如在不同的如例如施工现场一样的使用地点又或者在使用地点之内在不同的点处使用。这些点例如能够是能量源或者说用于将该机器连接到用于馈入电能的电力网处的馈电点。在此，能够用在这里所介绍的方法来运行的混合装置不仅包括用于将做功机器与供电网连接起来的电网接头而且包括用于与蓄电装置连接的蓄电器接头。所述蓄电装置能够例如是电池，由此所述做功机器的电动机有利地不仅能够借助于电力网而且能够在使用电池的情况下运行。作为替代方案，作为蓄电器除了电池之外例如也能够使用电容器、超级电容器或其他直流电流蓄存器。相应地，该机器例如能够通过插头或通过接线盒被连接到电网上。所述第一开关单元和第二开关单元例如能够包括多个可电子操控的开关并且用于将蓄电器或者电动机与电网连接起来或断开。在此，所述第二开关单元例如能够比所述第一开关单元更靠近电动机地布置，并且所述电动机能够通过第二开关单元不仅与电网接头而且与蓄电器接头分离或者与它们相连接。相应地，在所述操控的步骤中，例如为了起动电动机而操控所述第二开关单元，以便闭合开关并且实现蓄电装置与电动机之间的能量流。因此，所述电动机利用来自蓄能单元的能量例如通过换流器来提高转数。在此，有利的是，能够放弃昂贵的星形-三角形电路或软起动来降低起动电流。为了起动过程，所述第一开关单元被断开并且所述第二开关单元被闭合。在此应该确保，在蓄电器中存在足够的能量用于起动所述电动机。只有当所述电动机已经达到预先确定的运行参数时，才在所述进一步操控的步骤中将所述第一开关单元闭合。如果所述电动机例如达到取决于电网频率的转速，则能够通过所述进一步的操控来转换到电网上并且能够将电能从外部的供电网输送至电动机。换句话说，通过所述混合装置的运行能够实现混合结构，该混合结构将电网连接部与电池连接起来。所述系统能够在纯粹的连接电网运行、电池运行和为了功率平滑处于电网供给和电池供给之间的混合运行之间转换。如果需要带有连续高功率需求的运行，则能够将该机器与电网连接起来并且因此所述电动机纯粹在电网处以恒定的转速运转。在混合模式中，能够通过电池来对功率峰值进行补偿，以便实现在馈电部处的功率降低。例如，所述纯粹的电池模式还能够用于以降低的功率或转速在馈电点之间移动。所述蓄电器模块化地构建，因此能够提高所使用的功率，以便必要时也能够在没有电网供电的情况下以小的功率需求来做功。在电网故障的情况下，也能够使所述电动机以受控的方式停止并且根据功率需求使所述电动机再运行一定的时间，以便使该机器进入到所期望的位置中。该结构也能够在固定式的设备中用于覆盖功率峰值并且用于起动电动机。

这里所介绍的方法提供以下优点，即：能够经由所述换流器来实现所述电动机的起动，因而不需要额外的星形/三角形或者软起动。此外，在电动机的每小时最大起动次数方面不存在限制。所述蓄电器能够根据要求来缩放，对于较大的蓄电器来说能够在没有馈电的情况下实施作业。此外，能够降低连接功率并且由蓄电器覆盖负载峰值。同样能够减少来自电网的剧烈波动的功率需求，以便稳定电网(峰值成形)。

为了给蓄电器充电，不需要额外的电子装置并且纯粹的电池电运行是可行的。因此，移动式的或固定式的机器例如在电网故障时能够经由蓄电器来继续运行或被移动到所期望的位置中。

根据一种实施方式，在进一步操控的步骤中，能够经由所述第一开关单元和第二开关单元来建立从电网接头到电动机的能量流。例如，所述第一开关单元和第二开关单元能够串联地被连接在电网接头与电动机之间。在此，与蓄电器接头的连接例如能够布置在这些开关单元之间，使得所述蓄电器接头能够经由第二开关单元与电动机相连接并且经由第一开关单元与电网接头相连接。有利的是，所述电动机由此能够不仅与供电网而且与蓄电装置相连接而且能够同时与这两个供给部位相连接。在此有利的是，具有异步电动机的连接电网的做功机器的现存拓扑结构绝大部分能够得以保留。

根据另一种实施方式，所述方法能够在操控的步骤与进一步操控的步骤之间具有检测运行参数的步骤。在此，在进一步操控的步骤中，当作为运行参数达到所述电动机的预先确定的转速时，能够对所述第一开关单元进行操控。例如，所述混合装置能够包括附加的测量和调节技术手段，以便例如测量电动机的转速并且在使用相应的信号的情况下将其传输给控制装置。一旦所述电动机已经达到所期望的转速，就能够结束所述起动过程并且能够将所述系统从电池运行转换到电网运行上。作为补充方案或替代方案，智能构件能够自己测量电网频率并且将数据提供给控制器。有利的是，通过对于运行参数的检测，所述进一步操控的步骤能够以在时间上优化的方式并且以最小的功率损耗来进行。

根据另一种实施方式，所述方法能够在进一步操控的步骤之前包括使混合装置的与蓄电装置相连接的换流器与所检测到的电网频率同步的步骤。在此，当通过换流器来仿效的电网频率在公差范围之内与电网接头处的电网频率相一致时，能够实施所述进一步操控的步骤。例如能够通过相应的测量技术手段或者说智能构件来检测电网频率并且将其提供给控制器。为了有利地在从电池运行转换到电网上时防止转矩骤降，所述换流器能够在使用所检测到的数据的情况下实施电网同步。如果实现了所述同步，那就能够将所述第一开关单元的开关闭合并且能够直接由电网向所述电动机供电。作为替代方案，所述转换也能够在没有电网同步的情况下进行，其方式为：首先能够切断对所述换流器的调节并且在短的过渡时间之后所述第一开关单元能够接通电网。此时，可能会出现驱动用的力矩的短暂的骤降(Einbruch)。

根据另一种实施方式，所述方法能够具有当电动机处于静止状态中时附加地操控第一开关单元和第二开关单元的步骤。在此，能够操控所述第二开关单元，以便中断在蓄电器接头与电动机之间的能量流并且作为补充方案或替代方案中断在电网接头和电机之间的能量流。能够操控所述第一开关单元，以便建立电网接头与蓄电器接头之间的能量流。例如在停机时间中能够将所述电动机停止。通过第二开关单元的断开，能够将所述电动机不仅与供电网分开而且与蓄电装置分开。通过对第一开关单元的相应的操控，能够同时建立供电网与蓄电装置之间的连接。有利的是，由此能够通过电网并且例如通过中间连接的换流器来给所述蓄电装置充电。

根据另一种实施方式，所述方法能够包括对混合装置的第三开关单元进行第三操控的步骤。在此，当在所述第一开关单元和第二开关单元处中断了在电网接头与电动机之间的能量流时，能够实现在蓄电器接头与电动机之间的能量流。例如，所述混合装置为了保护在蓄电装置与第二开关单元之间的组件而能够具有电网滤波器、例如绝缘扼流圈或隔离变压器。另外，第三开关单元能够被安装在通往电网滤波器的并联支路中。这个功率开关能够有利地被用于在纯粹的电池运行中桥接电网滤波器并且有利地绕开电网滤波器的损耗功率。因此，在通过蓄电器运行时，能够将所述第一和第二开关单元断开并且将所述第三开关单元闭合。

根据另一种实施方式，所述方法能够在进一步操控的步骤之后包括重新操控第一开关单元的步骤。在此，能够将电网接头与电动机之间的能量流中断，其中能够减少地提供在蓄电器接头与电动机之间的能量流，直至所述电动机已经重新达到预先确定的运行参数并且能够重复实施所述进一步操控的步骤。例如，能够实施所述重新操控的步骤，以便将做功机器有利地从一个馈电部移动到下一个馈电部。在此，能够断开所述第一开关单元并且分离所述插头或者说切断所述做功机器。所述蓄电器能够提供必需的能量，以便能够驱动电动机。通过例如换流器能够降低所输出功率，因为为了进行移动大多不需要与在做功时相同的功率。根据蓄电器的大小，该蓄电器能够仅仅被设计用于移动或也能够被设计用于短时间的做功。如果该机器再次处于馈电部的附近，则能够将该机器再次与电网连接起来。

这种方法例如能够以软件或硬件形式或者以由软件和硬件构成的混合形式例如在控制器中实现。

此外，这里所介绍的方案提供一种控制装置，该控制装置被构造用于在相应的装置中实施、操控或者说实现这里所介绍的方法的变型方案的步骤。通过本发明的这种形式为装置的的实施变型方案也能够快速且有效地解决作为本发明的基础的任务。

为此，所述控制装置能够具有至少一个用于处理信号或数据的计算单元、至少一个用于存储信号或数据的存储单元、至少一个通往传感器或执行器的用于从所述传感器读入传感器信号或用于将数据信号或控制信号输出给所述执行器的接口和/或至少一个用于读入或输出被嵌入到通信协议中的数据的通信接口。所述计算单元例如能够是信号处理器、微控制器或类似物，其中所述存储单元能够是闪存盘、EEPROM或磁性存储单元。所述通信接口能够被构造用于无线地和/或有线地读取或输出数据，其中能够读入或输出有线数据的通信接口能够将这些数据例如以电学的或光学的方式从相应的数据传输线中读入或输出到相应的数据传输线中。

控制装置在此能够是指一种电气设备，其处理传感器信号并且据此输出控制信号和/或数据信号。所述控制装置能够具有接口，该接口能够按照硬件和/或软件来构成。在按照硬件构成时，所述接口例如能够是所谓的系统ASIC的一部分，其包含所述装置的各种功能。然而也可能的是，所述接口是自身的集成电路或者至少部分地由分立的结构元件所构成。在按照软件构成时，所述接口能够是软件模块，其例如和其他软件模块一起处于微控制器上。

此外，介绍一种用来运行用于做功机器的电动机的混合装置。所述混合装置包括之前所介绍的控制装置的一种变型方案以及所述用于将该混合装置与外部的供电网连接起来的电网接头和所述用于将该混合装置与用于中间储存电能的蓄电装置连接起来的蓄电器接头。在此，所述电网接头经由至少第一开关单元和第二开关单元与或能够与电动机连接并且所述蓄电装置经由至少第二开关单元与或能够与电动机连接。有利的是，在使用这里所介绍的混合装置的情况下，能够最佳地实施如之前所描述的一样的方法。在此，所述电动机的起动例如能够通过换流器来进行，由此可以不需要附加的星形/三角形或软起动。此外，有利地在电动机的每小时最大起动次数方面没有限制，并且所述蓄电器能够根据要求可缩放地构成：对于较大的蓄电器来说能够有利地在没有馈电的情况下实施作业。连接功率的降低或负载峰值也能够有利地由所述蓄电器来覆盖，同样为了有利地稳定电网能够实施对来自电网的剧烈波动的功率需求的降低(峰值成形)。通过所述装置的混合结构，除了电网连接之外，纯电池电运行也是可行的并且移动式的或固定式的机器在出现电网故障时能够通过蓄电器来行走到所期望的位置中。在此有利的是，不需要附加的电子装置来用于给蓄电器充电。

根据一种实施方式，所述混合装置能够具有用于检测电动机的运行参数的检测机构，其中所述第一开关单元以及作为补充方案或替代方案所述第二开关单元能够在使用所检测到的运行参数的情况下被操控。例如，所述检测机构能够具有附加的测量及调节技术手段，以用于检测例如电动机的转速或电网频率。作为补充方案或替代方案，所述检测机构能够包括智能构件，借助于这些智能构件例如能够测量电网频率并且能够将数据提供给所述控制装置。所述控制装置能够被构造用于在使用所检测到的运行参数的情况下例如操控换流器，以便实施电网同步。这具有的优点是，能够优化地控制在电池运行与电网运行之间的转换。

根据一种实施方式，所述混合装置的控制装置能够被构造用于响应于所检测到的运行参数来提高在蓄电装置与电动机之间的能量流或者将能量从电网接头输送至蓄电装置。例如，在做功机器的运行中，必需的能量能够在没有有源的功率电子装置的情况下从电网直接流往电动机。如果在运行中很少的功率或没有功率被所述电动机所调用，则例如能够通过换流器对所述蓄电器进行充电。如果所述电动机对电网提出高的功率需求，那么所述蓄电器就能提供附加的能量，以便降低电网处的连接功率。有利的是，由此能够优化所述做功机器的能耗。

根据另一种实施方式，所述混合装置能够具有用于将该混合装置与用于驱动该做功机器的电气的行走驱动器连接起来的驱动器接头。在此，所述混合装置例如能够被构造用于实现在蓄电装置与行走驱动器之间的能量流并且将电能从蓄电装置输送至行走驱动器。例如，能够给所述混合装置的DC回路(直流回路)扩增其他的像例如直接的行走驱动器一样的电负载。有利的是，由此能够在总体上节省组件，因为所述蓄电装置能够用于给多个电动机供电。作为补充方案或替代方案，所述混合装置能够具有用于在蓄电器接头与电动机之间建立能量流的第三开关单元。例如，所述第三开关单元能够作为另一个功率开关布置在通往第二开关单元并且例如通往电网滤波器的并联支路中。因此，在通过蓄电器来运行时，能够将所述第一开关单元和第二开关单元断开并且将所述第三开关单元闭合。有利的是，所述第三开关单元能够被用于在纯粹的电池运行中桥接电网滤波器，以便绕开电网滤波器的损耗功率。

此外，介绍一种具有至少一个电动机和之前所介绍的混合装置的一种变型方案的做功机器。通过这种组合，能够最佳地实现所有前面所提到的优点。

一种具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序也是有利的，所述程序代码能够被存储在机器可读的载体或存储介质比如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且尤其当在计算机或装置上执行所述程序产品或程序时被用于实施、实现和/或操控根据前面所描述的实施方式之一所述的方法的步骤。

附图说明

下面借助于附图来示例性地详细地解释本发明。其中：

图1示出了按照一种实施例的具有电动机的做功机器的示意图；

图2示出了按照本发明的一种实施例的具有混合装置的做功机器的示意图；

图3示出了用于运行混合装置的方法的一种实施例的流程图；

图4示出了按照本发明的一种实施例的混合装置的示意图；

图5示出了按照本发明的一种实施例的混合装置的示意图；并且

图6示出了用于运行混合装置的方法的一种实施例的流程图。

附图标记列表：

100做功机器

105电动机

107传动系

110供电网

115电网接头

120电网滤波器

125换流器

130线缆盘

200混合装置

205蓄电器接头

210蓄电器装置

220控制装置

230滑环

240检测机构

300方法

305操控的步骤

310进一步操控的步骤

315附加操控的步骤

500驱动器接头

505行走驱动器

510另一换流器

600检测的步骤

605同步的步骤

610重新操控的步骤

S1第一开关单元

S2第二开关单元

S3第三开关单元。

相同的或相似的元件在以下附图中能够设有相同的或相似的附图标记。此外，附图的图、附图的说明和权利要求以组合的形式包含大量特征。在此，对本领域的技术人员而言清楚的是，也能够单个地考虑这些特征或者将其概括成其他这里未明确描述的组合。

具体实施方式

图1示出了按照一种实施例的具有电动机105的做功机器100的示意图。电动机105在本实施例中能够通过电气的传动系107与供电网110连接，供电网110也能够被简称为电网或者电网变压器。在本实施例中，传动系107包括不同的组件，这些组件通过导电的线缆与彼此连接。由此，连接到供电网110处的用于向电动机105供电的接头能够通过电网接头115实现，电网接头115仅仅示例性地是该机器的电源插头。在电源插头被插入时，能够借助于第一开关单元S1来控制从供电网110到电动机105的电能输送，其中也能够被称为主开关的第一开关单元Sl在本实施例中包括三个用于电耦合或中断电缆中的能量流的开关。在本实施例中，在第一开关单元Sl与电动机105之间布置了电网滤波器120以及用于调节电流输送的换流器125。在一种实施例中，传动系107的线缆能够借助于线缆盘130卷起，以便能够改变电网接头115与电动机105之间的间距。在另一种实施例中，也能够代替线缆盘而使用滑环或类似组件。

连接电网的移动式的做功机器在工作区域中决定性地被线缆长度限制。线缆盘在此有限制地实现补救，因为可盘卷的长度由于所存在的结构空间受到限制。因此仅仅产生小的半径，在半径中该机器能够围绕着馈电部做功。为了能够在多个点处使用该机器，操作者使用多个馈电部。这些馈电点不得比线缆长度更远地彼此分开，以便能够在新的点处插入并且移动该机器。纯粹用电池运行的设备在其使用寿命和工作任务方面受到限制。

此外，电池在该机器上需要大的结构空间并且是昂贵的。移动式的以及固定式的电驱动器利用星形/三角形、软起动或者换流器起动和运行。对于连接电网的机器来说，在较小的功率等级的情况下使用星形/三角形起动来起动电动机。在较大的功率等级的情况下用软起动。而对于用电池运行的机器来说则需要换流器，以便由来自电池的直流电压产生用于电动机105的交流电压。

图2示出了按照本发明的一种实施例的具有混合装置200的做功机器100的示意图。这里所示出的做功机器100相应于或类似于在前图中所描绘的做功机器。在此，在前图中所描绘的传动系在这里所示出的实施例中被扩展为混合装置200，其中具有异步电动机的连接电网的机器的拓扑结构绝大部分得以保留。

混合装置200包括用于将该混合装置200与外部的供电网110连接的电网接头115和用于将该混合装置200与用于中间储存电能的蓄电装置210连接起来的蓄电器接头205。在一种实施例中，蓄电装置210被构造为电池。在其他实施例中，除了电池之外也能够使用电容器、超级电容器或其他直流电蓄存器。

在这里所示出的混合装置200中，电网接头115通过第一开关单元S1和第二开关单元S2与电动机105连接，其中这两个开关单元Sl、S2能够借助于控制装置220来操控，以便建立或中断混合装置内部的能量流。

在此，控制装置220被构造用于通过对第二开关单元S2的操控来实现在蓄电装置210与电动机105之间的能量流并且将电能从蓄电装置210输送至电动机105。在此，在一种实施例中，构造了同样能够由控制装置220操控的换流器125，以便将电池的直流电转换成就电动机105而言所需要的交流电。此外，仅仅示例性地为了保护混合装置200而在换流器125与开关单元Sl、S2之间布置了示例性地构造为绝缘扼流圈的电网滤波器120。因此，在本实施例中通过第二开关单元S2的开关的闭合，能够建立从蓄电装置210经由换流器125、电网滤波器120和第二开关单元S2到电动机的能量流。换句话说，混合装置200包括换流器125与绝缘扼流圈在三个相中的并联连接。由此保护了系统并且能够最佳地控制电安全性和效率。

通过对第一开关单元Sl的进一步操控，控制装置220此外被构造用于能够实现在电网接头115和电动机105之间的能量流并且将电能从外部供电网110输送至电动机105。在此，通过第一开关单元Sl的开关的闭合，能够仅仅示例性地建立从供电网110经由电网接头115并且示例性地经由滑环230并且经由第一开关单元Sl和第二开关单元S2至电动机105的能量流。

为了使通过蓄电装置210提供的能量流与通过供电网110提供的能量流相协调并且作为补充方案或替代方案与电动机105的消耗相协调，混合装置200在一种实施例中附加地包括检测机构240。检测机构240示例性地被构造用于检测电动机105的至少一个运行参数并且示例性地在使用数据信号的情况下将其提供给控制装置220。在一种实施例中，检测机构是具有智能构件的组件，该智能构件示例性地被构造用于检测电网频率并且将其提供给控制装置220。在这里所示出的图示中，检测机构240为此布置在滑环230与第一开关单元Sl之间。在其他实施例中，也能够被称为测量技术手段的检测机构能够布置在混合装置的结构中的多个其他点上。在此，控制装置220示例性地被构造用于在使用所检测到的运行参数的情况下操控第一开关单元S1和第二开关单元S2。在一种实施例中，换流器125和蓄电装置210也被设计用于峰值成形。在此，不能通过蓄电器移动，但是连接功率能够被降低。

换句话说，这里所示出的做功机器100包括具有混合结构的系统，该系统将电网连接部与电池连接起来。该系统能够在纯粹的连接电网运行、电池运行与为了功率平滑处于电网供给和电池供给之间的混合运行之间转换。如果需要带有连续高功率需求的运行，则做功机器能够与电网连接并且因此电动机105纯粹在电网处以恒定的转速运转。

在混合模式中，能够通过电池对功率峰值进行补偿，以便能够实现馈电点处的功率降低。纯粹的电池模式能够被用于以降低的功率或者说转速在馈电点之间移动。

蓄电器模块化地构建，由此能够提高所使用的功率，以便必要时即使在没有电网供电的情况下也能够实现以小的功率需求做功。在电网故障的情况下，能够使电动机以受控的方式停止并且根据该电动机的功率需求使其再运行一定的时间，以便使该机器进入到所期望的位置中。该结构也能够在固定式的设备中用于覆盖功率峰值并且用于起动电动机。

电网连接和电池运行利用功率电子装置的仅一个组件来联合，以便减少组件的数量、提高该机器的效率以及灵活性和使用寿命。

图3示出了用于运行如在前图2中所描绘的一样的混合装置的方法300的一种实施例的流程图。方法300包括操控混合装置的第二开关单元的步骤205，以便能够实现在蓄电装置与电动机之间的能量流并且将电能从蓄电装置输送至电动机。此外，该方法包括当电动机已经达到预先确定的运行参数时进一步操控第一开关单元的步骤310，以便能够实现在电网接头与电动机之间的能量流并且将电能从外部的供电网输送至电动机。

换句话说，该机器通过插头或者通过接线盒被连接到电网处。开关单元用于将蓄电器或者说换流器单元或者说电动机与电网连接起来或者断开。

电动机利用来自蓄电装置的能量经由换流器来提高转数。不需要昂贵的星形-三角形电路或者软起动来降低起动电流。就起动过程而言，第一开关单元被断开并且第二开关单元被闭合。应该确保在蓄电器中存在足够的能量以用于起动电动机。如果电动机达到取决于电网频率的转速，则转换到电网上。

在一种实施例中，在没有电网同步的情况下进行转换，其方式为：首先切断对换流器的调节并且在短的过渡时间之后第一开关单元接通电网。在此，可能会出现驱动用的力矩的短暂的骤降。

所必需的能量在没有有源的功率电子装置的情况下从电网直接流至电动机。如果在运行中很少的功率或者没有功率被电动机调用，则能够经由换流器对蓄电器进行充电。如果电动机向电网提出高的功率需求，那么蓄电器能够提供附加的能量，以便降低电网处的连接功率。

在一种实施例中，方法300此外还包括附加地操控第一开关单元和第二开关单元的步骤315。当电动机处于静止状态中时、即当电动机示例性地在停机时间期间停止时，实施这个步骤315。在此操控第二开关单元，以便中断在蓄电器接头与电动机之间的能量流以及在电网接头与电动机之间的能量流。此外，操控第一开关单元，以便建立电网接头与蓄电器接头之间的能量流并且实现对于蓄电装置的充电。换言之，在电动机停机时，第二开关单元被断开并且蓄电器通过电网和换流器来充电。

图4示出了按照本发明的一种实施例的混合装置200的示意图。这里所示出的混合装置200相应于或类似于在前图2中所描绘的混合装置。在此，混合装置200在本实施例中包括第三开关单元S3，该第三开关单元S3示例性地被中间连接在换流器125与电动机105之间。通过对第三开关单元S3的操控，控制装置220被构造用于：当在第一开关单元S1和第二开关单元S2处中断供电网110与电动机105之间的能量流时实现蓄电装置210与电动机105之间的能量流。

换言之，混合装置200的在这里所示出的变型方案具有与在前图2中所描绘的变型方案相同的结构和相同的工作原理。附加地，在本实施例中安装有另一功率开关。这个第三开关单元S3是通往电网滤波器120的并联支路。开关单元S3用于在纯粹的电池运行中桥接电网滤波器120，以便绕开电网滤波器120的损耗功率。因此，在通过蓄电器来运行时，开关单元S1以及S2被断开并且第三开关单元S3被闭合。

图5示出了按照本发明的一种实施例的混合装置200的示意图。这里所示出的混合装置200相应于或类似于在前图2和4中所描绘的混合装置。在此，混合装置200在本实施例中包括作为用于电网滤波器120的桥接开关的第三开关单元S3并且附加地包括用于将混合装置200与用于驱动做功机器的电气的行走驱动器505连接起来的驱动器接头500。在本实施例中，混合装置200被构造用于实现蓄电装置210与行走驱动器505之间的能量流并且将电能从蓄电装置210输送至行走驱动器505。仅仅示例性的是，为了将由电池提供的直流电转换为被行走驱动器505所需要的交流电，在蓄电装置210与行走驱动器505之间连接有另一换流器510。也就是说，通过混合装置的在这里示出的变型方案，能够给DC电路(直流电路)扩增其他的如例如直接的行走驱动器505一样的电负载。

图6示出了用于运行混合装置的方法300的一种实施例的流程图。方法300相应于或类似于在前图3中所描绘的方法并且能够在如其在前图2、4和5中所描绘的一样的混合装置中执行。

在此，在本实施例中在对第二开关单元的操控的步骤305之后跟随着检测运行参数的步骤600。仅仅示例性的是，在此借助于合适的测量技术手段不仅检测电动机的转速而且检测电网频率。

此外，为了在从通过供电装置进行的供电转换到供电网时防止转矩骤降，在一种实施例中在同步的步骤605中借助于换流器来实施电网同步。只有在完成同步之后，才在进一步操控的步骤310中闭合第一开关单元并且直接由电网向电动机供电。在此，仅仅示例性地在进一步操控的步骤310中通过第一开关单元和第二开关单元来建立从电网接头到电动机的能量流。

在本实施例中，方法300在进一步操控的步骤310之后还包括重新操控第一开关单元的步骤610。在此，示例性地中断电网接头与电动机之间的能量流，其中减少地提供蓄电器接头与电动机之间的能量流。

在一种实施例中，在第三操控的步骤615中将混合装置的第三开关单元闭合，以便当在第一开关单元和第二开关单元处中断电网接头与电动机之间的能量流时实现蓄电器接头与电动机之间的能量流。由此，电网滤波器示例性地被桥接，以便节省通过其产生的损耗功率。

接着，仅仅示例性地重新实施检测的步骤600，直至电动机已经重新达到预先确定的运行参数、示例性地是预先确定的转速并且相应地需要更多的能量。在本实施例中，响应于所检测到的转速来重复地实施进一步操控的步骤310，以便重新转换到经由供电网的供电上。

所描述的重新操控的步骤610示例性地用于将做功机器移动到另一位置或者用于在电网馈电部之外暂时做功。为了将该机器从一个馈电部移至下一个馈电部，在此断开第一开关单元并且分离插头或者说切断做功机器。蓄电器提供所需要的能量，以便能够驱动电动机。通过换流器能够降低所输出的功率，因为为了进行移动大多不需要与在做功时相同的功率。根据蓄电器的大小，该蓄电器能够仅仅被设计用于移动又或者能够被设计用于短时间的做功。如果该机器再次处于馈电部的附近，则再次将该机器与电网连接起来。

Claims (15)

1.用于运行混合装置(200)的方法(300)，所述混合装置(200)用于运行用于做功机器(100)的电动机(105)，其中所述混合装置(200)包括用于将所述混合装置(200)与外部的供电网(110)连接起来的电网接头(115)和用于将所述混合装置(200)与用于中间储存电能的蓄电装置(210)连接起来的蓄电器接头(205)，其中所述电网接头(115)经由至少一个第一开关单元(S1)和第二开关单元(S2)与所述电动机(105)连接或者能够与所述电动机(105)连接，并且其中所述蓄电装置(210)经由至少所述第二开关单元(S2)与所述电动机(105)连接或者能够与所述电动机(105)连接，并且其中所述方法(300)具有以下步骤(305、310)：

操控(305)所述第二开关单元(S2)，以便能够实现在所述蓄电装置(210)与所述电动机(105)之间的能量流并且将电能从所述蓄电装置(210)输送至所述电动机(105)；并且

在所述电动机(105)已经达到预先确定的运行参数时进一步操控(310)所述第一开关单元(S1)，以便能够实现在所述电网接头(115)与所述电动机(105)之间的能量流并且将电能从所述外部的供电网(110)输送至所述电动机(105)。

2.根据权利要求1所述的方法(300)，其中在所述进一步操控的步骤(310)中经由所述第一开关单元(S1)和所述第二开关单元(S2)建立从所述电网接头(115)到所述电动机(105)的能量流。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)，在所述操控的步骤(305)与所述进一步操控的步骤(310)之间具有检测运行参数的步骤(600)，其中当作为运行参数达到所述电动机(105)的预先确定的转速时，在所述进一步操控的步骤(310)中操控所述第一开关单元(S1)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)，在所述进一步操控的步骤(310)之前具有使所述混合装置(200)的与所述蓄电装置(210)连接的换流器(125)与所检测的电网频率同步的步骤(605)，其中当通过所述换流器(125)仿效的电网频率在公差范围之内与所述电网接头(115)处的电网频率相一致时，实施所述进一步操控的步骤(310)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)，具有在所述电动机(105)处于静止状态中时附加地操控所述第一开关单元(S1)和所述第二开关单元(S2)的步骤(315)，其中操控所述第二开关单元(S2)，以便中断在所述蓄电器接头(205)与所述电动机(105)之间的能量流和/或在所述电网接头(115)与所述电动机(105)之间的能量流，并且操控所述第一开关单元(S1)，以便在所述电网接头(115)与所述蓄电器接头(205)之间建立能量流。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)，具有对所述混合装置(200)的第三开关单元(S3)进行第三操控的步骤(615)，以便当在所述第一开关单元(S1)和所述第二开关单元(S2)处中断在所述电网接头(115)与所述电动机(105)之间的能量流时实现在所述蓄电器接头(205)与所述电动机(105)之间的能量流。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)，具有在所述进一步操控的步骤(310)之后重新操控所述第一开关单元(S1)的步骤(610)，以便中断在所述电网接头(115)与所述电动机(105)之间的能量流，其中减少地提供在所述蓄电器接头(205)与所述电动机(105)之间的能量流，直至所述电动机(105)已经重新达到所述预先确定的运行参数并且重复实施所述进一步操控的步骤(310)。

8.控制装置(220)，其被设立用于在相应的单元中执行并且/或者操控根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法(300)的步骤(305、310)。

9.用来运行用于做功机器(100)的电动机(105)的混合装置(200)，其中所述混合装置(200)包括根据权利要求8所述的控制装置(220)以及用于将所述混合装置(200)与外部的供电网(110)连接起来的电网接头(115)和用于将所述混合装置(200)与用于中间储存电能的蓄电装置(210)连接起来的蓄电器接头(205)，其中所述电网接头(115)经由至少所述第一开关单元(S1)和所述第二开关单元(S2)与所述电动机(105)连接或者能够与所述电动机(105)连接，并且其中所述蓄电装置(210)经由至少所述第二开关单元(S2)与所述电动机(105)连接或者能够与所述电动机(105)连接。

10.根据权利要求9的混合装置(200)，具有用于检测电动机(105)的运行参数的检测机构(240)，其中所述第一开关单元(S1)和/或所述第二开关单元(S2)能够在使用所检测到的运行参数的情况下被操控。

11.根据权利要求10所述的混合装置(200)，其中所述控制装置(220)被构造用于，响应于所检测到的运行参数来提高在所述蓄电装置(210)与所述电动机(105)之间的能量流或者将能量从所述电网接头(115)输送至所述蓄电装置(210)。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的混合装置(200)，具有用于将所述混合装置(200)与用于驱动所述做功机器(100)的电气的行走驱动器(505)连接起来的驱动器接头(500)并且/或者具有用于在所述蓄电器接头(205)与所述电动机(105)之间建立能量流的第三开关单元(S3)。

13.做功机器(100)，具有至少一个电动机(105)和根据前述权利要求9至11中任一项所述的混合装置(200)。

14.计算机程序，其被设立用于执行并且/或者操控根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法(300)的步骤(305、310)。

15.机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。