一种具有调速功能的叉车高效节能系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种具有调速功能的叉车高效节能系统，包括双作用电机‑发电机，双作用泵‑马达，密闭压力油罐，液控补油阀，双向液压锁阀，举升油缸，安全阀，三相桥式逆变器，供能‑储能装置，控制装置，油箱；双作用泵‑马达与双作用电机‑发电机相连；双作用电机‑发电机与三相桥式逆变器相连；三相桥式逆变器与供能‑储能装置相连；控制装置控制三相桥式逆变器和供能‑储能装置的工作状态；双作用泵‑马达的排油口和吸油口与液控补油阀相连；液控补油阀与双向液压锁阀相连，双向液压锁阀与举升油缸有杆腔和无杆腔相连；举升油缸有杆腔和无杆腔与安全阀相连。本实用新型专利技术的势能回收系统通过控制双作用电机‑发电机转速调节货叉下降速度，消除了液压回路节流损失，减少液压油发热，提高势能回收效率，并且系统硬件及软件简单可靠，可实现程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种具有调速功能的叉车高效节能系统
本技术涉及一种叉车节能系统，特别涉及一种具有调速功能的叉车高效节能系统。
技术介绍
近年来，中国物流业规模持续高速增长，社会物流总费用占GDP比重居高不下，叉车作为物流业的核心搬运装备，对保障运输效率、增强经济实力具有重要意义。2015年全球叉车总销量106.42万台，我国叉车销量32.76万台，占总销量比例30.7%，连续7年位列世界第一大叉车消费市场。但是在叉车产品中，我国由于行业起步较晚，电动叉车销量占叉车销量的20%左右，这与欧美、日本等电动叉车60%的市场占比率仍有较大差距。而电动叉车由于自身污染小、噪音低等特点，在仓储物流、食品医药等行业市场空间巨大，未来电动叉车销量占比将逐渐提升。电动叉车具有诸多优点，但是续航时间短是制约电动叉车工作班制的重要因素。电动叉车举升系统频繁的货物举升，消耗大量能量，占整车能耗比近50%，而频繁的货物下降在势能回收方面具有巨大潜力。现阶段电动叉车势能回收方面，除了现在的研究热点，采用储能装置回收下降势能，进一步的，在储能装置的基础上如何最大限度提高势能回收效率，是现在的研究重点，也是研究薄弱环节。针对电动叉车势能回收效率方面，液压系统中调节货叉下降速度的电液伺服阀的节流损失，不仅直接导致了液压系统发热，也是势能损失、势能回收效率低的关键因素，因此减少节流损失，对提高叉车势能回收效率具有重要意义。此外电动叉车储能装置多选用铅酸蓄电池储能，而叉车货叉下降过程通常在十几秒到几十秒之间，铅酸蓄电池功率密度低，短时间内难以快速充电，不能高效率回收货叉下降势能。针对电动叉车势能回收系统，现有技术如下：以中国专利200610042603.3为例，通过电液伺服阀和发电机-马达泵控系统调节货叉下降速度，需要同时控制电机、泵转速和电液伺服阀的工作方位，即电机、泵、电磁伺服阀的实时高精度匹配，对系统硬件和软件设备要求高，可实现性要求高。以中国专利201210128114.5为例，通过多路阀实现能量再生和回收，但是多路阀结构复杂，油路多，将叉车转向系统与举升系统设计在一个液压系统中，液压油路改动变化大，操作复杂程度高。以中国专利201620398878.X为例，通过节流调速和变转速容积调速实现电动叉车势能回收，但是液压系统手动换向阀控制精度低，节流调速能量损失大，还会导致液压油发热，降低系统效率。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本技术在于提供具有货叉调速功能、正常工况下没有节流损失的电动叉车用高效节能系统。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具有调速功能的叉车高效节能系统，包括双作用电机、双作用马达、双向液压锁阀、举升油缸、三相桥式逆变器、供能储能装置和控制装置；双作用马达与双作用电机相连，双作用马达的排油口和吸油口与双向液压锁阀相连；双向液压锁阀分别与举升油缸的有杆腔和无杆腔相连；控制装置包括控制芯片和辅助电路，双作用电机与三相桥式逆变器相连，三相桥式逆变器与供能储能装置相连，控制装置分别连接至三相桥式逆变器以及供能储能装置并控制二者的工作状态。进一步地，控制装置接受电流传感器、电压传感器和速度编码器的采集信号，输出PWM信号，控制三相桥式逆变器中MOS管的导通和关断情况，控制供能储能装置中继电器的导通和关断情况，电流传感器安装在三相逆变器的三相电线中的U、V相，电压传感器安装在超级电容和蓄电池的输出端，速度编码器安装在双作用电机输出轴。进一步地，控制芯片是ATMEGA328P-PU芯片。进一步地，该系统还包括液控补油阀和密闭压力油罐，密闭压力油罐与液控补油阀相连，液控补油阀并联在双作用马达的出油口和吸油口，密闭压力油罐的液压油通过液控补油阀的两个单向阀可分别向双作用马达的出油口和吸油口供油。进一步地，该系统包括安全阀，安全阀由两个溢流阀组成，两个溢流阀分别与举升油缸有杆腔和无杆腔相连。进一步地，双作用电机包括电机和发电机，当双作用电机正转时输出电能，当电机反转时产生电能。进一步地，双作用马达包括马达和泵，当双作用马达正转时产生吸引力，当双作用马达反转时产生推力。进一步地，液压油流入双向液压锁阀左边液控单向阀时，油压控制双向液压锁阀右边液控单向阀反向开启，进入举升油缸无杆腔的液压油推动举升油缸有杆腔液压油通过双向锁阀右边液控单向阀，流回双作用马达；液压油流入双向液压锁阀右边液控单向阀时，油压控制双向液压锁阀左边液控单向阀反向开启，进入举升油缸有杆腔的液压油推动举升油缸无杆腔液压油通过双向锁阀左边液控单向阀，流回双作用马达。进一步地，货叉下降速度过慢时，发电机上的电流传感器和速度编码器将发电机工作转速、转矩状态传给控制装置，控制装置将发电机实际转速信号与给定转速比对，调节MOS管开关次序，增大双作用电机-发电机转速，减小双作用电机-发电机转矩，减小双作用泵-马达转矩，减小液压系统下降阻力，液压油通过双向液压锁阀右边的液控单向阀加快流入举升油缸有杆腔，同时液压控制双向液压锁阀左边的液控单向阀反向打开，举升油缸无杆腔液压油通过双向液压锁阀左边的液控单向阀加快流回双作用泵-电机，进而加快货叉下降速度。本技术的有益效果是：1.本技术通过双作用电机、双作用马达组成的泵控系统，利用直接转矩技术控制双作用电机转速，从而控制货叉下降速度，避免了阀控系统的复杂调速过程，控制装置简单，对系统硬件和软件要求不高，可实现性高。2.本技术通过双作用电机、双作用马达组成的泵控系统，代替原有系统中控制货叉下降速度的电液伺服阀，消除系统正常工况下节流损失，提高势能回收效率，进一步地延长蓄电池单次充放电使用时间，延长叉车蓄电池续航时间；3.本技术通过双向液压锁阀、液控补油阀、双作用电机、双作用马达组成的具有货叉调速功能的势能回收系统，油路简单，控制简单，操作实践方便，可实现性高；4.在本技术中，超级电容功率密度高，通过超级电容回收货叉下降势能，其快速充放电性能，可实现短时间内势能的高效率回收，并可为电动叉车起升系统提供起升瞬间电能，平滑蓄电池输出功率，延长蓄电池使用寿命。5.本技术在电流传感器安装在三相逆变器中安装电流传感器，在超级电容和蓄电池的输出端安装电压传感器，在双作用电机输出轴安装速度编码器，实时采集三相逆变器的电流信号、超级电容和蓄电池的电压信号以及电机输出轴的转速信号并发送至控制系统，控制系统根据上述信号能够获得对货叉的上升和下降的速度，并通过调节MOS管的开关顺序对油路进行调节，从而实现调节货叉运行速度的目的，本技术的操作简单，控制准确。附图说明图1是本技术的整体框图。图2是本技术的供能-储能装置示意图，图中，A1表示蓄电池，A2表示超级电容，A3表示第一电压传感器，A4表示第二电压传感器，A5表示第一继电器，A6表示第二继电器。图3是本技术的三相桥式逆变器示意图，图中，B1表示第一电流传感器，B2表示第二电流传感器，B3、B5、B7、B9、B11、B13表示MOS管，B4、B6、B8、B10、B12、B14表示二极管，B15、B16、B17表示电阻。图4是本技术的控制装置示意图。具体实施方式以下结合实施例对本技术的技术方案作具体描述，实施例仅用于进一步说明本技术，而并非对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，包括双作用电机、双作用马达、双向液压锁阀、举升油缸、三相桥式逆变器、供能储能装置和控制装置；双作用马达与双作用电机相连，双作用马达的排油口和吸油口与双向液压锁阀相连；双向液压锁阀分别与举升油缸的有杆腔和无杆腔相连；控制装置包括控制芯片和辅助电路，双作用电机与三相桥式逆变器相连，三相桥式逆变器与供能储能装置相连，控制装置分别连接至三相桥式逆变器以及供能储能装置并控制二者的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，包括双作用电机、双作用马达、双向液压锁阀、举升油缸、三相桥式逆变器、供能储能装置和控制装置；双作用马达与双作用电机相连，双作用马达的排油口和吸油口与双向液压锁阀相连；双向液压锁阀分别与举升油缸的有杆腔和无杆腔相连；控制装置包括控制芯片和辅助电路，双作用电机与三相桥式逆变器相连，三相桥式逆变器与供能储能装置相连，控制装置分别连接至三相桥式逆变器以及供能储能装置并控制二者的工作状态。2.根据权利要求1所述的一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，控制装置接受电流传感器、电压传感器和速度编码器的采集信号，输出PWM信号，控制三相桥式逆变器中MOS管的导通和关断情况，控制供能储能装置中继电器的导通和关断情况，电流传感器安装在三相逆变器的三相电线中的U、V相，电压传感器安装在超级电容和蓄电池的输出端，速度编码器安装在双作用电机输出轴。3.根据权利要求1所述的一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，控制芯片是ATMEGA328P-PU芯片。4.根据权利要求1所述的一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，该系统还包括液控补油阀和密闭压力油罐，密闭压力油罐与液控补油阀相连，液控补油阀并联在双作用马达的出油口和吸油口，密闭压力油罐的液压油通过液控补油阀的两个单向阀可分别向双作用马达的出油口和吸油口供油。5.根据权利要求1所述的一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，该系统包括安全阀，安全阀由两个溢流阀组成，两个溢流阀分别与举升油缸有杆腔和无杆腔相连。6.根据权利要求1所述的一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，双作用电机包括电机和发电机，当双作用电机正转时输出电能，当电机反转时产生电能。7.根据权利要求1所述的一种具有调速功能的叉车高效节能系统，其特征是，双作用马达包括马达和泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：童水光，单玉爽，从飞云，童哲铭，张鑫磊，唐宁，余跃，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33