本发明涉及一种电动压缩机并且涉及一种用于控制这种电动压缩机的方法。
背景技术：
1、压缩机是一种机器，被设计为产生压缩气体，诸如压缩空气。然后，一定工作压力下的压缩气体被用在一系列应用中，诸如驱动其它机器(诸如气动钻和钻机)。
2、这种钻和钻机通常用在没有永久压缩空气网络的地方，诸如建筑工地。通常，在这些位置使用移动压缩机。因此，术语“移动”被理解为表示这种压缩机是可移动的，无论使用或不使用运输装置和/或提升装置。换句话说，移动压缩机是未被设计为在固定位置静止使用的压缩机。
3、移动压缩机可以由柴油发动机驱动，使得它们可以独立操作。但是，由于它们排放燃烧气体并且是嘈杂的，因此倾向于用电动马达取代这些柴油发动机。于是必须有电网来为这个电动马达提供动力。
4、在be1024040a1中公开了这种电动移动压缩机。移动压缩机配备有控制单元以将消耗的最大电流限制到可调整的最大值。这防止移动压缩机所连接的电网过载。
5、如be1024040a1中进一步公开的，来自电网的能量供应还可以由一组电池来补充。当移动电动压缩机不活动但连接到电网时，可以对电池充电。当移动电动压缩机运行时，电动移动压缩机可以从电网汲取电功率。如果电网出现故障，那么可以使用可以从充电电池汲取的功率继续工作。
6、该公开的电动移动压缩机和用于控制它的相关联的方法的缺点是不能保证始终有电力可用。
7、因此，本发明的目的是提供克服现有技术解决方案的所描述的缺点中的一个或多个的设备和方法。更具体而言，本发明的目的是提供导致电动移动压缩机的更大自主性的设备和方法。
技术实现思路
1、根据本发明，上述目的通过根据本发明的第一方面提供一种根据权利要求1所述的用于驱动电动移动压缩机的计算机实现的方法来实现，该电动移动压缩机包括由电动马达驱动的用于供应预定义的压力下的压缩气体的压缩机元件，电动马达连接到用于提供耗电电流(electrical consumer current)的配电设备，该配电设备还包括：
2、-机载充电器，被配置为从电网向配电设备提供电功率；以及
3、-电池管理系统，被配置为支持配电设备与一个或多个可再充电电池的组件之间的功率交换；
4、该方法包括以下步骤：
5、-测量当电动马达活动时到电动马达的耗电电流；以及
6、-使用电池管理系统确定用于一个或多个可再充电电池的组件的最大充电电流；
7、其中控制机载充电器，使得从电网提供与耗电电流和最大充电电流之和对应的电功率。
8、电动移动压缩机被配置为在一般不存在压缩空气网络的地点提供压缩空气。另一方面，存在电网以便为压缩机供电。这个电网例如是某个电压下的低电压电网，诸如在欧洲常见的400v，或者在美国常见的480v。因此应当理解的是，移动压缩机可以连接到的电压的值不是限制性的，而是可以适应压缩机将被使用的区域。
9、压缩机设有电动机以驱动压缩机元件。例如，当压缩机是螺杆压缩机类型时，压缩机元件是螺杆。这里，还应该理解的是，压缩机元件的类型不受限制并且可以使用其它压缩机元件来供应处于预定义的压力的压缩气体。这个压力的值还取决于预期应用并且也可以是可调整的。
10、此外，机械耦合可以存在于电动马达与被驱动的压缩机元件(诸如例如齿轮箱)之间。换句话说，压缩机元件的驱动不必由电动马达直接驱动，而是也可以在它们之间提供机械耦合。这将电动马达的速度转换成适合压缩机元件的速度。
11、而且，电动马达的类型也不限于所公开的发明。这可以是三相异步电动马达，以及三相永磁同步马达。在这些情况下，配电系统与马达之间将存在频率转换器。也称为频率控制器、逆变器或变速驱动器(vsd)的这个频率转换器然后将来自配电设备的直流电压转换成适合三相电动马达的具有一定频率的交流电压。此外，频率和交流电压都可以改变，以便根据压缩气体所需的压力向压缩机元件提供一定的扭矩。
12、可替代地，电动马达可以是直流马达类型。然后直流马达可以直接连接到配电设备，但是一般而言，dc/dc转换器将存在于配电设备与dc马达之间以能够施加适合于此的端电压。
13、此外，还可以存在多个电动马达，每个电动马达单独地驱动压缩机元件。然后可以为每个电动马达提供频率控制器。另一种可能的构造是单个电动马达驱动两个或更多个压缩机元件。当提及用于电动马达的电流时，这也指为一个或多个马达供电所需的总电流。
14、然后在配电设备与电动马达之间流动的电流进一步被称为电气耗电电流，或简称为耗电电流。另外注意的是，这个耗电电流也是在压缩机运行时驱动压缩机元件并因此提供压缩气体所需的电流。
15、配电设备是电压轨，也称为母线，用于在各种连接的设备之间分配电力。第一设备是刚刚讨论过的电动马达。然后耗电电流从配电设备流至电动马达。
16、连接到配电系统的第二个设备是机载充电器。机载充电器被配置为将来自电网的电功率转换成合适的值并使其可供配电系统使用。通常，来自电网的交流电将被转换成直流电。在这种情况下，电流将从电网通过机载充电器流至配电设备，以使这个电功率可供与其连接的各种耗电设备(electrical consumer)使用。
17、连接到配电系统的另一个设备是电池管理系统。电池管理系统被配置为通过监视一个或多个可再充电电池的组件的充电状态来支持分配设备与该组件之间的功率交换。为了支持这一点，测量一个或多个电池的电流、电压和温度，并在此基础上与控制器交换数据。然后控制器计算机载充电器的设定点并将结果发送到机载充电器。这允许功率交换以最优方式进行。电池管理系统还将包括安全功能以通过不让电池过度放电来保护电池。例如，当连接到配电设备的另一个耗电设备(诸如用于驱动压缩机元件的电动马达)在没有可用电网或电网不足时消耗电功率时，发生放电。
18、换句话说，电池管理系统是现有技术中已知的系统。因此，它将确保电池保持在安全可靠的状态。除其它外，这尤其是通过监视充电的状态并确保电池不会过度放电来完成的，如将进一步解释的。
19、所连接的可再充电电池组的进一步特征在于最大充电电流。这是电池可以以安全高效的方式被充电的最大电流值。如将进一步解释的，这个值取决于电池组的充电状态。但原则上，这将被视为固定值。
20、该方法还包括测量如上面所讨论的耗电电流的步骤。这个测量例如在电动马达上进行，或者经由使用适合于确定电流的分流器或其它测量设备对配电设备进行电流测量来进行。此外，要注意的是，在电动马达是异步三相类型的情况下，也可以测量这个交流电流。然后将发生到对应直流电流的转换，同时考虑频率转换器的转换损耗。换句话说，应当理解的是，直接或间接地测量直流电流的值，该直流电流是为电动马达供电的特点，电动马达进而驱动压缩机元件。
21、该方法中的第二步骤是确定可再充电电池的最大充电电流，如上面已经解释的。这是使用电池管理系统确定的。
22、此外，根据新的创新概念，机载充电器将被进一步控制，使得从电网提供与耗电电流和最大充电电流之和对应的电功率。
23、换句话说，在存在电网时不仅提供耗电功率来为电动马达赋能并因此为其供电，而且还提供附加的功率以便能够在压缩机运行的同时为电池组充电。换句话说，可以在保持压缩机运行的同时对电池进行充电。
24、现有技术中已知的机载充电器被配置为当其它连接的耗电设备(诸如电动马达)不活动时经由电池管理系统对电池充电。换句话说，在现有技术中，或者电动马达将由电池组供电，或者电池将由连接的电网充电。因此，或者提供从电池到电动马达的电功率流，或者提供从电网到电池的电功率流。最后一种可能性是存在从电网到电动马达的直接功率流。根据所公开的发明，因此实现了从电网到电动马达以及到一个或多个可充电电池的组两者的功率传送。
25、以这种方式控制机载充电器的第一个优点是可以增加移动压缩机的自主性。能够在压缩机运行时对电池充电确保它们保持在充电状态，或者至少可以被重新充电。如果电网出现故障，那么有可能毫不费力地切换到电池来为电动马达提供电功率。于是就有可能确定电网故障的原因，而不必突然停止移动压缩机要执行的工作。
26、另一个优点是，当开始使用压缩机执行工作时，不必在一方面立即开始工作与另一方面对处于放电或部分放电状态的电池进行充电之间做出选择。因此，工作可以立即开始，如有必要，机载充电器确保电池被充电。
27、第三个优点是，当存在电网时，可以以这种方式最优地使用电网，因为可以从电网提取比压缩机的操作所需的更多的电力。再次，这可以预测电网可能出现的故障，并且同时为电池充电。
28、根据实施例，可以向配电设备提供用于与电动马达和电池管理系统不同的耗电设备的附加连接。该连接例如是可以连接电器的插座。由这个设备消耗的电流被称为电需求电流，或者简称为需求电流。
29、然后，该方法将还包括测量这个需求电流的步骤，其中，然后进一步控制机载充电器，使得来自电网的电功率与电动马达的耗电电流、给电池充电的充电电流以及上面提到的电器的需求电流之和对应。
30、这将再次保证电池在放电或部分放电时可以被充电，同时可以为电器提供必要的功率。
31、根据优选的实施例，该方法还包括以下步骤：
32、-使用电池管理系统确定一个或多个可再充电电池的组件的充电状态；以及
33、-当充电状态超过预定义的值时调整最大充电电流。
34、换句话说，将持续监视可再充电电池的充电状态并在此基础上确定最大充电电流。于是，调整最大充电电流可以以两种方式完成。
35、当充电状态在向上方向上超过某个值时，例如充电超过90％，充电电流将受到限制，使得以较低的充电电流对电池进行充电。这防止电池因充电电流过高而损坏。当电池充满电时，充电电流可以降至零。
36、另一方面，也可以是充电状态在向下方向上超过某个值。使用相同的示例，充电状态可以降至低于90％。然后，充电电流将以正向调整，即，它将采取更高的值并且因此电池可以被更快地充电。
37、由机载充电器从电网提取或允许输入电网的电功率也将基于最大充电电流的改变进行调整。这将防止配电设备上的电压升得太高和/或配电设备上出现电功率过剩，这会负面影响所连接的电器的正常运作。
38、根据优选实施例，该方法还包括以下步骤：由电池管理系统控制机载充电器基于相应的充电状态对一个或多个可再充电电池的组件中的一个或多个可再充电电池进行充电。更具体而言，机载充电器将由控制器基于来自电池管理系统的数据进行控制，如上面所解释的。
39、换句话说，通过控制机载充电器而在配电设备上可用的电功率随后将被电池管理系统用来为电池充电。这是基于相应电池的充电状态来完成的，并由电池管理系统监视和控制。
40、根据本发明的实施例，该方法还包括以下步骤：当与耗电电流和最大充电电流以及需求电流(如果存在)之和对应的电功率超过电网的最大功率时，限制预定义的压力，使得耗电电流得到限制。因此，为了向压缩机供应所需的功率，电池的充电速度会变慢。
41、当可从电网获得的电功率不足以既为电动马达供电又为电池充电时，可以通过降低压力来预测这一情况。这也将减少电动马达所需的功率，并因此减少耗电电流。这也将减少所需的总电功率，同时确保电池可以被快速高效地充电。
42、根据本发明的第二方面，公开了一种电动移动压缩机，该电动移动压缩机包括用于驱动压缩机元件的电动马达，该压缩机元件用于提供处于预定义的压力的压缩气体，该压缩机还包括用于电网的电气连接件，电动马达连接到配电设备，该配电设备还包括：
43、-机载充电器，被配置为向配电设备提供来自电网的电功率；
44、以及
45、-电池管理系统，被配置为支持配电设备与一个或多个可再充电电池的组件之间的功率交换；
46、-控制器，被配置为测量当电动马达活动时到电动马达的耗电电流，并确定用于一个或多个可再充电电池的组件的最大充电电流；
47、其中控制器还被配置为控制机载充电器，使得从电网提供与耗电电流和最大充电电流之和对应的电功率。
48、此外，压缩机可以包括位于电动马达与配电设备之间的频率控制器，该频率控制器被配置为将来自配电设备的直流电压转换成适合电动马达的具有特定频率的交流电压。注意的是，这与已经讨论的本发明的方法对应。
49、还可以存在到配电设备的用于耗电设备的附加连接，其中控制器还被配置为测量到耗电设备的电气需求电流，并且控制机载充电器使得从电网供应与耗电电流、充电电流和需求电流之和对应的电功率。
50、此外，根据优选实施例，压缩机包括一个或多个可再充电电池。
51、此外，控制器可以被配置为使用电池管理系统(当存在时)来确定一个或多个可再充电电池的组件的充电状态，并且当充电状态超过预定义的值时调整最大充电电流。注意的是，遵循与上述方法相同的方式。
52、控制器还被配置为基于与电池管理系统交换的数据来控制机载充电器，以基于相应的充电状态对一个或多个可再充电电池的组件中的一个或多个可再充电电池(当存在时)进行充电。
53、根据本发明的第三方面，公开了一种控制器，该控制器被配置为执行根据第一方面的方法。
54、根据第四方面，公开了一种包括处理单元的数据处理系统，该数据处理系统被配置为执行根据第一方面的方法。
55、根据第五方面，公开了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含计算机可执行指令，当该程序在计算机上执行时执行根据第一方面的方法。
56、根据第六方面，公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包含根据第五方面的计算机程序产品。
1.一种控制电动移动压缩机(300)的计算机实现的方法，所述电动移动压缩机(300)包括由电动马达(106)驱动的用于供应预定义的压力下的压缩气体的压缩机元件(107)，电动马达(106)连接到用于提供耗电电流(110)的配电设备(101)，配电设备(101)还包括：
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，当配电设备(101)还包括用于耗电设备的连接件(201)时，所述方法还包括以下步骤：
3.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：
5.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机实现的方法，其中，当与耗电电流(110)和最大充电电流(112)之和对应的电功率(111)，或者如果存在需求电流(203)，则与耗电电流(110)和最大充电电流(112)以及需求电流(203)之和对应的电功率(111)超过电网(108)的最大功率时，所述方法还包括以下步骤：
6.一种电动移动压缩机(300)，包括用于驱动压缩机元件(107)以提供预定义的压力和/或流量下的压缩气体的电动马达(106)，所述压缩机(300)还包括用于电网的电连接件(108)，电动马达(106)连接到配电设备(101)，配电设备(101)还包括：
7.根据权利要求6所述的电动移动压缩机(300)，还包括位于电动马达(106)与配电设备(101)之间的频率控制器(102)，所述频率控制器(102)被配置为将来自配电设备(101)的直流电压转换成适合于电动马达(106)的具有一定频率的交流电压。
8.根据权利要求6至7中的任一项所述的电动移动压缩机(300)，还包括位于配电设备(101)上的用于耗电设备(201)的逆变器(200)，并且其中控制器(100)还被配置为测量到耗电设备(201)的电力需求电流(203)，并且控制机载充电器(103)，使得从电网(108)提供与消耗电流(110)、充电电流(112)和需求电流(203)之和对应的电功率(111)。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的电动移动压缩机(300)，还包括所述一个或多个可再充电电池(109，202)的组件。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的电动移动压缩机(300)，其中控制器(100)还被配置为使用电池管理系统(104)确定所述一个或多个可再充电电池(109，202)的组件的充电状态，并在充电状态超过预定义的值时调整最大充电电流(112)。
11.根据权利要求10所述的电动移动压缩机(300)，其中控制器(100)还被配置为基于相应的充电状态控制电池管理系统(104)以当所述一个或多个可再充电电池(109，202)的组件存在时，对所述一个或多个可再充电电池(109，202)的组件中的一个或多个可再充电电池进行充电。
12.一种控制器(101)，被配置为执行根据权利要求1至5中的任一项所述的方法。
13.一种数据处理系统，包括处理单元，所述处理单元被配置为执行根据权利要求1至5中的任一项所述的方法。
14.一种计算机程序产品，包含计算机可执行指令，当该程序在计算机上执行时执行根据权利要求1至5中的任一项所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质，包含根据权利要求14所述的计算机程序产品。
16.一种控制电动移动压缩机(300)的方法，所述电动移动压缩机(300)包括由电动马达(106)驱动的用于供应预定义的压力下的压缩气体的压缩机元件(107)，电动马达(106)连接到用于提供耗电电流(110)的配电设备(101)，配电设备(101)还包括：
