一种电动叉车用外接节能装置及节能控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，包括液压组件、储能供能组件、控制组件；液压组件与储能供能组件连接；控制组件与储能供能组件连接；控制组件控制液压组件和储能供能组件中的元件；储能供能组件为控制组件提供所需电源；本发明专利技术外接节能装置只有四根引出线，通过在原系统上连接外接节能装置，简化了原系统的改造，避免了直接利用原系统进行节能改造方法对原系统电路或原系统装置性能产生影响；并且配有节能装置总开关，可以一键关断，操作简单方便；在叉车下降时采用蓄能器‑超级电容联合回收能量，上升启动时超级电容‑蓄电池联合放电，通过三种联合能量源节能方法，提高了回收效率，适应不同工况。

【技术实现步骤摘要】
一种电动叉车用外接节能装置及节能控制方法
本专利技术属于电动叉车节能
，具体涉及一种电动叉车用外接节能装置及节能控制方法。
技术介绍
叉车主要用于大型货物的搬运、装卸与堆垛，在仓储、港口、物流行业有着广泛应用，现在这一需求仍在增长。叉车具有频繁举升与下降、频繁启动与停车以及搬运负载质量大的特点，叉车在货叉下降与停车阶段具有很大的能量浪费，在启动上升阶段也有短时的大功率供电需求。现在已生产的电动叉车大多未装有势能回收节能装置或只有刹车过程的能量再生系统。因此，对叉车的节能系统进行设计与研究尤为关键。目前针对电动叉车的节能设计现有技术如下：(1)以中国专利201510772125.0为例，通过蓄能器回收下降过程中的能量，在货叉上升阶段再将蓄能器回收的高压油直接推动液压缸举升，但是蓄能器有最低开启压力，在低负载时能量难以回收，而且此方法只用蓄能器回收所有下降能量，蓄能器能量密度低，所需蓄能器体积大。(2)以中国专利201711437196.0为例，通过双作用泵-马达与双作用电机-发电机结合蓄电池-超级电容提高势能回收率，但是已生产叉车大多是单作用泵与单作用马达，此方法需改变原系统，对已有电路会产生影响，而且存在高负载回收效率低，低负载不能回收问题。(3)以中国专利201810322010.5为例，通过蓄能器-蓄电池联合回收两种速度下的能量，但是此方法也用到双作用泵-马达与双作用-发电机，不适用已生产叉车的节能改造，而且采用蓄电池回收能量，回收充电效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电动叉车用外接节能装置及节能控制方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种电动叉车用外接节能装置，包括液压组件、储能供能组件、控制组件；液压组件与储能供能组件连接；控制组件与储能供能组件连接；控制组件控制液压组件和储能供能组件中的元件；储能供能组件为控制组件提供所需电源；所述液压组件包括第一液压引出线、第二液压引出线、二位二通电磁换向阀、单向阀、蓄能器、流量计、单作用电控变量马达、发电机；第一液压引出线与二位二通电磁换向阀相连；二位二通电磁换向阀通过单向阀与单作用电控变量马达相连；二位二通电磁换向阀连接第二液压引出线；蓄能器和流量计并联连接在单向阀与单作用电控变量马达进油口之间；单作用电控变量马达出油口连接第二液压引出线；单作用电控变量马达旋转机构与发电机相连，带动发电机旋转；所述储能供能组件包括电气正极引出线、电气负极引出线、DC/DC双向升降压直流变换器、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一超级电容、第二超级电容、制动电阻；电气负极引出线与节能装置中所有电气元件的负极相连；电气正极引出线通过第一继电器与DC/DC双向升降压直流变换器相连；DC/DC双向升降压直流变换器通过第二继电器、第三继电器、第四继电器分别与第一超级电容、第二超级电容、制动电阻相连；所述控制组件包括控制器；控制器主要由控制芯片STM32F767和数字量I/O输入/输出接口、模拟I/O输入/输出接口构成。进一步地，液压组件通过二极管与储能供能组件连接，储能供能组件通过电气正极引出线与电气负极引出线与控制器连接。进一步地，控制器接收流量信号、负载质量信号、下降信号、上升信号、DC/DC双向升降压直流变换器左端电压、DC/DC双向升降压直流变换器右端电压和总开关信号；控制器输出控制信号控制DC/DC双向升降压直流变换器、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、二位二通电磁换向阀和单作用电控变量马达。进一步地，蓄能器为气体式蓄能器。进一步地，在充电过程时，DC/DC双向升降压直流变换器将发电机端电压或蓄电池接线处电压变换为第一超级电容或第二超级电容合适的充电电压；超级电容放电时，DC/DC双向升降压直流变换器将超级电容端电压变换为合适的电压后再进行供电。进一步地，DC/DC双向升降压直流变换器采用控制器发出PWM方式控制电压变换。进一步地，通过检测DC/DC双向升降压直流变换器右端电压，判断第一超级电容是否达到额定电压，即第一超级电容是否充满，当第一超级电容充满时，控制器控制第二继电器断开，闭合第三继电器，从而对第二超级电容充电。进一步地，控制器控制第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器完成电流的通断与电流的流向；第二继电器、第三继电器和第四继电器分别控制第一超级电容、第二超级电容和制动电阻的电路通断。本专利技术还提供了一种电动叉车用外接节能装置的节能控制方法，该方法采用以上所述的电动叉车用外接节能装置，包括控制器对液压组件的节能控制方法：(1)负载质量信号随着负载的不同而不同，其变化范围为0-12V；流量信号随着节流阀的开度与负载质量变化而变化，其变化范围为0-12V；(2)当控制器接收到负载质量信号与流量信号大于预设值C1＝8V时，控制器发出控制信号，增大单作用电控变量马达的排量，此时，蓄能器与单作用电控变量马达和超级电容构成的电路同时回收能量；(3)当控制器接收到负载质量信号与流量信号小于预设值C2＝4V时，控制器发出控制信号，减小单作用电控变量马达的排量，增大单作用电控变量马达的转速和发电机的电压，满足DC/DC双向升降压直流变换器向超级电容充电，此时，只有单作用电控变量马达和超级电容构成的电路回收能量，蓄能器不回收能量；(4)当控制器接收到负载质量信号与流量信号在预设值C1-C2(4-8V)之间时，控制器调节单作用电控变量马达的排量，使货叉的速度处于最大回收效率时的速度，此时，只有单作用电控变量马达和超级电容构成的电路回收能量，蓄能器不回收能量。进一步地，还包括控制器对储能供能组件的节能控制方法：(1)叉车处于初始状态时，控制器控制闭合第一继电器，蓄电池的电流经过DC/DC双向升降压直流变换器，变换成第一超级电容的充电电压，并为其充电；(2)叉车上升启动时，第一超级电容放电，此时超级电容联合蓄电池共同为整个叉车系统供电，满足上升启动过程大功率电流需求；(3)叉车稳定上升时或第一超级电容放电电压较小时，控制器控制断开第一继电器，整个叉车系统采用蓄电池供电；(4)叉车下降时，控制器控制闭合第二继电器，叉车下降势能转化为电能为第一超级电容进行充电；(5)当在叉车一个下降行程中第一超级电容未充满电时，则一直使用第一超级电容进行充电与放电；(6)当在叉车一个下降行程中第一超级电容充满电时，断开第二继电器，闭合第三继电器，为第二超级电容充电；在上升启动阶段时，第一超级电容和第二超级电容同时放电；(7)当在叉车一个下降行程中第一超级电容和第二超级电容都充满电时，断开第二继电器和第三继电器，闭合第四继电器，发电机产生的电能通过制动电阻被消耗掉。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的外接节能装置只有四根引出线，通过在原系统上连接外接节能装置，简化了原系统的改造，简单实用，避免了直接利用原系统进行节能改造方法对原系统电路或原系统装置性能产生影响；并且配有节能装置总开关，当不想节能装置工作时，可以一键关断，操作简单方便。(2)本专利技术在叉车下降时采用蓄能器-超级电容联合回收能量，上升启动时超级电容-蓄电池联合放电，通过三种联合能量源节能方法，提高了回收效率，适应不同工况，拓宽了系统控制的灵活性。(3)本专利技术通过蓄能器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，包括液压组件、储能供能组件、控制组件；液压组件与储能供能组件连接；控制组件与储能供能组件连接；控制组件控制液压组件和储能供能组件中的元件；储能供能组件为控制组件提供所需电源；所述液压组件包括第一液压引出线、第二液压引出线、二位二通电磁换向阀、单向阀、蓄能器、流量计、单作用电控变量马达、发电机；第一液压引出线与二位二通电磁换向阀相连；二位二通电磁换向阀通过单向阀与单作用电控变量马达相连；二位二通电磁换向阀连接第二液压引出线；蓄能器和流量计并联连接在单向阀与单作用电控变量马达进油口之间；单作用电控变量马达出油口连接第二液压引出线；单作用电控变量马达旋转机构与发电机相连，带动发电机旋转；所述储能供能组件包括电气正极引出线、电气负极引出线、DC/DC双向升降压直流变换器、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一超级电容、第二超级电容、制动电阻；电气负极引出线与节能装置中所有电气元件的负极相连；电气正极引出线通过第一继电器与DC/DC双向升降压直流变换器相连；DC/DC双向升降压直流变换器通过第二继电器、第三继电器、第四继电器分别与第一超级电容、第二超级电容、制动电阻相连；所述控制组件包括控制器；控制器主要由控制芯片STM32F767和数字量I/O输入/输出接口、模拟I/O输入/输出接口构成。...

【技术特征摘要】
1.一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，包括液压组件、储能供能组件、控制组件；液压组件与储能供能组件连接；控制组件与储能供能组件连接；控制组件控制液压组件和储能供能组件中的元件；储能供能组件为控制组件提供所需电源；所述液压组件包括第一液压引出线、第二液压引出线、二位二通电磁换向阀、单向阀、蓄能器、流量计、单作用电控变量马达、发电机；第一液压引出线与二位二通电磁换向阀相连；二位二通电磁换向阀通过单向阀与单作用电控变量马达相连；二位二通电磁换向阀连接第二液压引出线；蓄能器和流量计并联连接在单向阀与单作用电控变量马达进油口之间；单作用电控变量马达出油口连接第二液压引出线；单作用电控变量马达旋转机构与发电机相连，带动发电机旋转；所述储能供能组件包括电气正极引出线、电气负极引出线、DC/DC双向升降压直流变换器、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一超级电容、第二超级电容、制动电阻；电气负极引出线与节能装置中所有电气元件的负极相连；电气正极引出线通过第一继电器与DC/DC双向升降压直流变换器相连；DC/DC双向升降压直流变换器通过第二继电器、第三继电器、第四继电器分别与第一超级电容、第二超级电容、制动电阻相连；所述控制组件包括控制器；控制器主要由控制芯片STM32F767和数字量I/O输入/输出接口、模拟I/O输入/输出接口构成。2.根据权利要求1所述的一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，液压组件通过二极管与储能供能组件连接，储能供能组件通过电气正极引出线与电气负极引出线与控制器连接。3.根据权利要求1所述的一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，控制器接收流量信号、负载质量信号、下降信号、上升信号、DC/DC双向升降压直流变换器左端电压、DC/DC双向升降压直流变换器右端电压和总开关信号；控制器输出控制信号控制DC/DC双向升降压直流变换器、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、二位二通电磁换向阀和单作用电控变量马达。4.根据权利要求1所述的一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，蓄能器为气体式蓄能器。5.根据权利要求1所述的一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，在充电过程时，DC/DC双向升降压直流变换器将发电机端电压或蓄电池接线处电压变换为第一超级电容或第二超级电容合适的充电电压；超级电容放电时，DC/DC双向升降压直流变换器将超级电容端电压变换为合适的电压后再进行供电。6.根据权利要求1所述的一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，DC/DC双向升降压直流变换器采用控制器发出PWM方式控制电压变换。7.根据权利要求1所述的一种电动叉车用外接节能装置，其特征在于，通过检测DC/DC双向升降压直流变换器右端电压，判断第一超级电容是否达到额定电...

【专利技术属性】
技术研发人员：童哲铭，陈鑫，童水光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33