[發明專利]一種叉車用節能裝置及節能控制方法

在審

• 申請號: 201611243578.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN107176565A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 童水光;張鑫磊;從飛云;唐寧;單玉爽;余躍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B66F9/075
• 分類號: B66F9/075;B60L11/18;B60L11/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 劉曉春,何碧珩

技術領域

本發明涉及一種叉車控制技術領域，尤其涉及叉車的節能裝置及其使用方法。

背景技術

近年，人們對節能環保的要求越來越高，電動叉車因低噪音、零排放、不依賴原油越來越受用戶的認可和歡迎，具有未做未來主流叉車的潛力，但是目前典型電動叉車常常因蓄電池連續工作時間短而停機，并且蓄電池的循環使用壽命因叉車工況條件的影響比正常使用壽命低。在電動叉車啟動舉升大質量物體的瞬間，蓄電池瞬間輸出大功率電流對蓄電池本身造成永久性不可修復的損傷，極大程度上減少蓄電池使用壽命。頻繁更換蓄電池不僅加劇成本，而且一定程度上對環境造成污染。

目前鉛酸蓄電池和鋰電池等蓄電池不能同時提供足夠高的比能量和比功率。很難滿足電動叉車在加速舉升、加速啟動、爬坡能力和勢能、制動能量回收等方面的使用要求，嚴重制約電動叉車的性能。

近幾年推出的各類超級電容容量可達上千法拉，已有部分裝置和場所將超級電容當做電源使用，其優點是超級電容的壽命可達10萬次充放電，瞬間比功率極大，但是存儲容量極小，比能量極低，一般無法滿足長時間運轉。

目前對于叉車勢能回收和蓄電池保護方面，現有技術有以下：

以中國專利CN201310014646.0為例的專利在蓄電池充電階段進行蓄電池保護，這也是目前應用比較廣泛的蓄電池保護手段，但是沒有在蓄電池工作狀態時對蓄電池進行有效的保護。

以中國權利CN200910179744.3、中國專利CN201410153416.7為例的專利在蓄電池受損或即將受損的工作狀態下直接切斷工作電路來保護蓄電池，致使設備當機。

以中國專利CN201110132119.0為例的專利利用蓄能器進行勢能回收。此類專利將液壓油儲存在蓄能器中，在下次循環過程中加以利用，結構復雜、能量利用率低，而且存在潛在風險，可替換性小，大部分機械設備無法使用此類設備。

發明內容

本發明首先要解決的技術問題是提供一種叉車用節能裝置，能夠延長叉車的續航能力，延長蓄電池使用壽命。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種叉車用節能裝置，包括多個能單獨實現其功能的功能模塊，所述功能模塊均連接至控制芯片的輸出端，并接受控制芯片所發出的控制信號從而實現相應的功能，所述功能模塊并聯在節能控制電路上，所述節能控制電路包括超級電容、蓄電池/蓄電池組、雙作用交流電機及雙向逆變器，所述蓄電池/蓄電池組的輸出端連接有第一電壓傳感器，所述超級電容的輸出端連接有第二電壓傳感器，分別用于實時監測所述蓄電池/蓄電池組和所述超級電容的輸出電壓，所述功能模塊的輸出端通過雙向逆變器連接至雙作用交流電機，所述蓄電池/蓄電池組的輸出端連接至所述超級電容的輸入端。

在采用上述技術方案的同時，本發明還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案：

所述雙作用交流電機正轉時為發動機，反轉時為發電機。

所述蓄電池/蓄電池組的輸出端串聯有保護電阻；所述超級電容的輸出端串聯有電感。

所述功能模塊包括蓄電池單獨供電模塊、大功率電流模塊、蓄電池供電模塊以及能量回收模塊，所述蓄電池單獨供電模塊包括用于接收控制芯片的相應控制信號的第一IGBT，所述第一IGBT上并聯有第一續流二極管，所述大功率電流模塊包括用于接收控制芯片的相應控制信號的第二IGBT，所述第二IGBT上并聯有第二續流二極管，所述蓄電池供電模塊包括用于接收控制芯片的相應控制信號的第三IGBT，所述第三IGBT上并聯有第三續流二極管，所述能量回收模塊包括用于接收控制芯片的相應控制信號的第四IGBT，所述第四IGBT上并聯有第四續流二極管。

所述控制芯片的兩個輸入端分別連接至第一電壓傳感器和第二電壓傳感器用于接收蓄電池/蓄電池組和超級電容的實時電壓信息，所述控制芯片的4個信號輸出端分別經過IGBT驅動電路后連接至蓄電池單獨供電模塊、大功率電流模塊、蓄電池供電模塊以及能量回收模塊。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種叉車用節能控制方法，也即上述叉車用節能裝置的運行方法，該方法包括以下四個工作狀態：

1)蓄電池/蓄電池組單獨供電：電動叉車勻速舉升或者行駛中，當電機所需驅動電流等于或小于額定工作電流或超級電容的SOC低于50％時，由蓄電池/蓄電池組單獨為電動叉車供電；

2)超級電容供電：在電動叉車舉升啟動、舉升加速、加速啟動且超級電容SOC高于50％時，超級電容為電動叉車提供運行初始的瞬時大功率電流，該瞬時大功率電流可高于200A；