用于电池操作设备的动态电机驱动制造技术

电池供电设备包括电池和与所述电池耦接的电机控制器。电机与所述电机控制器可操作地耦接。电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合电机。

Dynamic motor drive for battery operating equipment

The battery powered equipment includes a battery and a motor controller coupled to the battery. The motor is operably coupled to the motor controller. The motor controller is configured to detect the available power from the battery and to join the motor on the basis of the available power.

【技术实现步骤摘要】
用于电池操作设备的动态电机驱动相关申请的交叉引用本申请要求于2016年2月16日提交的美国临时专利申请No.62/295,669的优先权，该申请的内容通过引用全部并入本文。
本公开总体上涉及电池操作设备。更具体地，本公开涉及，但不限于，为具有电池操作电机的设备动态地调节功耗的系统和方法。
技术介绍
存在各种类型的包含电机的电池操作设备。这些设备可以包括例如过程测量设备、工业加工工具、打印机、电器、甚至动力工具。通常，这些设备使用标准电机驱动电路。标准电机驱动电路需要固定的电力(power)电平，以便旋转电机。这样，对于给定转速，电机消耗的电力量是固定的。此外，设备可以供应给电机的电力是有限的。可由位于明尼苏达州Chanhassen的Rosemount公司提供的商品名称为无线压力计(WirelessPressureGauge，WPG)的产品就是一种这样的设备。WPG使用标准电机驱动来旋转面板上的刻度盘，并具有用来供电的电池。用于这种设备的电池将最终达到不能再输送用于连续转动电机的电力的点。当发生这种情况时，电压电平将下降，且该设备可能出现复位的风险。
技术实现思路
电池供电设备包括电池和与所述电池耦接的电机控制器。电机与所述电机控制器可操作地耦接。电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合(engage)电机。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的包括动态电机驱动的过程控制系统的图解视图。图2是根据本专利技术的一个实施例的具有动态电机驱动的过程测量设备的框图。图3是根据本专利技术的一个实施例的动态电机驱动的框图。图4A是不具有动态电机驱动的以低电池电力运行的设备的图解视图。图4B是具有动态电机驱动的以低电池电力运行的设备的图解视图。图5是动态地控制电池供电电机的方法的图解视图。图6是基于电压指示来动态地控制电池供电电机的方法的图解视图。图7是使用所存储的电容动态地控制电池供电电机的方法的图解视图。具体实施方式尽管将在WPG的上下文中一般地描述本文所描述的实施例，但是明确认识到的是实施例对于任何能量约束电机应用或设备都是实用的。典型的设计将确保电机的功耗不超过电池在处于良好或标定条件时可以提供的最大可用电力。在这种情况下，所述电池将保持其电压，并为电机负载提供所需电流。然而，当电池耗尽和/或环境温度下降时，这些类型的系统可能遇到各种问题。首先，随着电池老化，内部电阻将增加，从而较大电流汲取将导致电池处的电压下降。随着电压降增大，达到系统无法再运行的点，且在设备采用需要最小电压的微处理器或类似电路的情况下，该设备将复位。通常，电机的启动电流较高，且具有该架构的设备可能在更换电池之前不会被恢复。对于WPG，设备的复位会导致无线网络掉线和传感器数据的丢失。例如，WPG将在测量设备处获得的过程测量信息传送给处理环境内部或外部的其他系统。在一个实施例中，WPG产生无线通信信号，所述无线通信信号包括针对该过程所确定的流体压力的指示。当电池电压降低并导致设备复位时，将停止对该流体压力信息进行传送。对于上述和其他过程测量设备，过程数据的丢失可能对过程监控操作具有潜在的危害。随着电池老化，低温可能对电源产生类似的影响。在这两种情况下，所得到的复位不是期望行为，且还可以在电池完全耗尽之前发生。因此，由于当电池停止工作时电池中仍然有剩余电荷，导致所实现的寿命预期被降低。当寿命预期由于可用电池电压的减少而被降低时，还存在不可预测量的剩余电荷。为了解决这些问题，本专利技术的实施例最大化地或以其他方式改善电池运行时间并降低设备复位的风险。作为以持续固定电机速度运行的代替，所述设备基于该设备的可用电力来控制电机的速度。当所述设备具有足够的电源时，该电机针对所述应用以其最佳速度运行。然而，随着设备的电力降低，设备将感测到可用电力的下降，并降低电机速度以进行补偿。在一个实施例中，动态电机驱动被配置为最大化地或以其他方式改善电池运行时间，并减少设备复位的机会。动态电机驱动监控电池电力容量，并检测所提供的电力何时降低。当动态电机驱动检测到电力降低时，动态电机驱动动态地调整功耗级别以匹配当前可用的电力。上述和其他实施例将在下文进一步详细讨论。图1是根据本专利技术的一个实施例的包括动态电机驱动的过程控制系统的图解视图。图1示出了用于测量设备104的过程环境100。测量设备104与过程102耦接。过程102可以包括管道、分析仪器和功能上支持流过过程环境的材料流的其他设备。测量设备104被配置为提供与过程流体有关的测量输出，例如，过程流体压力。在一个实施例中，测量设备104是WPG。测量设备104还可以包括视觉指示器130。在一个实施例中，视觉指示器130是布置在刻度盘的面板上的针，使得所述针指向所测量的过程变量。因此，视觉指示器130可以可操作地耦接到电机(未示出)，以移动视觉指示器从而提供测量的过程变量的输出。测量设备104还包括有利于传送过程变量的通信组件120。通信组件120可以是例如被配置为在过程环境100中发送和接收信号的无线收发器。在一个示例中，通信组件120被配置为根据IEC62591进行通信。系统控制器108可以被配置为接收由通信组件120提供的通信。在一个实施例中，系统控制器108还显示过程变量和针对操作者的控制信号信息。例如，控制信号可以控制所述过程。如图1所示，过程环境100还包括动态电机驱动112。动态电机驱动112可以包括各种组件，并被配置为动态地控制由电源110供电的电机(未示出)的速度。例如，电源110向在测量设备104内或耦接到测量设备104的电机提供电压。电机移动测量指示器130，使得指示器在面板上旋转以指向所测量的过程变量。在一个实施例中，动态电机驱动112监控电源110，以减少测量设备104复位的风险。如上所述，复位测量设备104可以导致丢失本应由通信组件120传输的测量数据。测量数据的丢失可能对于某些过程环境的监控和维护操作是有害的。此外，由于爆炸和暴露于有害化学物质的风险增加，一些过程环境需要严格的安全措施。因此，在减少测量设备复位的风险的同时不断地监控过程102的能力是有利的。图2是根据本专利技术的一个实施例的具有动态电机驱动的过程测量设备的框图。图2示意性地示出了过程测量设备200包括处理器202、显示器206、测量电路208、过程变量传感器210、电池212、存储器220、通信组件218、电机204和动态电机驱动214。过程测量设备200可以被配置为符合固有安全要求，使得包括在测量设备中的组件和耦接到该设备的组件是本身安全的。固有安全要求的一个示例在1988年10月由FactoryMutualResearch公布的APPROVALSTANDARDINTRINSICALLYSAFEAPPARATUSANDASSOCIATEDAPPARATUSFORUSEINCLASSI,IIANDIII,DIVISION1HAZARDOUS(CLASSIFIED)LOCATIONS,CLASSNUMBER3610中阐述。还考虑了符合诸如加拿大标准协会(CSA)和欧洲CENELEC标准的附加工业标准的修改。过程变量传感器210被配置为感测从过程102输入的过程变量。例如，过程变量传感器210可以是感测过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池供电设备，包括：电池；电机控制器，与所述电池耦接；电机，与所述电机控制器可操作地耦接；以及其中，所述电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合电机。

【技术特征摘要】
2016.02.16 US 62/295,699;2016.06.30 US 15/198,0541.一种电池供电设备，包括：电池；电机控制器，与所述电池耦接；电机，与所述电机控制器可操作地耦接；以及其中，所述电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合电机。2.根据权利要求1所述的电池供电设备，其中，所述电机控制器被配置为：将体电机移动转换为一系列块移动，以及在电机中引起至少一个块移动，然后在引起下一个块移动之前评估电池的电压。3.根据权利要求1所述的电池供电设备，还包括：电力检测组件，与电池耦接，其中，所述电力检测组件被配置为向电机控制器提供对电池的电压的指示。4.根据权利要求3所述的电池供电设备，其中，所述电力检测组件包括低电压检测器电路。5.根据权利要求1所述的电池供电设备，其中，所述电机是步进电机。6.根据权利要求1所述的电池供电设备，还包括：体电容组件，与电池可操作地耦接，其中，所述体电容组件被配置为存储来自所述电池的可用电力的一部分。7.根据权利要求4所述的电池供电设备，其中，所述体电容组件包括：至少一个体电容器，与所述电池可操作地耦接，以辅助驱动所述电机。8.根据权利要求3所述的电池供电设备，其中，所述电机控制器被配置为：将电池的电压的指示与最小电压阈值进行比较，以确定是否有足够的电力可用于接合所述电机。9.根据权利要求8所述的电池供电设备，其中，所述电机控制器确定没有足够的电力可用于接合所述电机，并且作为响应，被配置为产生至少一个块移动。10.根据权利要求1所述的电池供电设备，其中，所述电机控制器被配置为：基于可用电力量来接合...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·拉塞尔·洛夫格伦，理查德·路易斯·尼尔森，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US