CN104936816B - 起重机和牵引车之间的充电系统 - Google Patents

起重机和牵引车之间的充电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于港湾的集装箱基地或集装箱码头所使用的起重机及牵引车,具体地,提供充电系统,在上述充电系统设置可以以非接触式向起重机供电的供电装置,且在牵引车设置可从上述供电装置接收电源的集电装置,由此,当牵引车在起重机的下部进行装载/卸载工作时,可从设于起重机的供电部接收电源来对牵引车的移动所需的电源进行充电。

Description

起重机和牵引车之间的充电系统
技术领域
本发明涉及在集装箱码头所使用的作为集装箱移动设备的堆场牵引车,具体地,作为改善由于环境污染等问题而将使用现有柴油燃料的牵引车改进为电动式牵引车,而在电动式的情况下,若使用完电池,则需要在充电期间无法工作而停止的问题的方式,涉及在集装箱码头进行工作的牵引车的情况下,为了装载或卸载集装箱而在起重机旁边长时间待机,而在待机过程中以非接触式动力传递方式对电池进充电的系统。
本申请主张基于2013年1月29日申请的韩国特许申请第10-2013-0009763号的优先权,且相关申请的说明书及附图所公开的所有内容引用于本发明中。
背景技术
为了集装箱的卸载而设于港湾的陆地上的集装箱码头作为连接基于船舶的海上运输和基于卡车、列车等的陆地运输的据点,通过有机构建船舶(集装箱船)靠岸设施、集装箱的卸载及搬运设施、集装箱的堆放及仓库设施等,使集装箱物流变得顺畅,并与包括道路和铁路的陆地运输有机联系。
为了在港湾中不会积压而顺畅执行集装箱物流,不仅需要设置用于有效管理整个集装箱的系统,而且也要充分确保船舶靠岸设置、集装箱的卸载及运输设施、集装箱的堆放及仓库设施等相关设施。
与集装箱的卸载(landing)/装载(lifting)相关地设于集装箱码头等的门式起重机作为门形态或桥形态的港湾用起重机,用于堆放由堆场牵引车或堆场拖车(以下总称为牵引车)拖来的集装箱,或者将堆放的集装箱乘积于堆场牵引车。
图1为简要示出集装箱码头的外观的图。若载有集装箱货物的货船1000抵达港湾,则如图1所示的集装箱码头借助设于港湾的集装箱起重机2000一次性卸载集装箱,并且在堆场牵引车(yard tractor)装载所卸载的集装箱来向堆场区域移动,并由门式起重机3000堆放所移动的集装箱。
相反,除了工作过程相反之外,借助堆场牵引车运输的集装箱装载到货船1000的过程与上述过程相同。
堆场牵引车在集装箱码头内牵引堆场底盘来在码头和集装箱堆场间运输集装箱,然而通常堆场拖车以约40km/hr以下的低速的运行速度移动,并且在卸载工作特性上,需在短时间内到达规定速度,因此,使用加速度大的高功率发动机。
如图1所示,堆场牵引车因在集装箱堆场中所使用的特定用途而仅在图1所示的集装箱装载区域A、B、C、D的区域中移动。本发明人员着眼于堆场牵引车仅在预先设定的装载区域移动或仅在预先设定的路径移动,只要在各个工作空间内得到车辆运行中所需的能量,就可以提高混合目前堆场牵引车主要使用的化石燃料和电燃料来使用的混合动力方式或利用大容量电池来充电一次而运行的电池充电方式的堆场牵引车的燃料费用问题方面,韩国特许申请第2010-0117280号(发明的名称“用于以非接触式接收电源的堆场牵引车及其控制方法”)中提出了可在集装箱的装载区域或牵引车的移动路径设置以非接触式供电的供电部,并从上述供电部接收电源的堆场牵引车及其控制方法。
然而在港湾工作的堆场牵引车的情况下,由于在工作的特性上周期性地往返于从船舶中装载/卸载集装箱的码头起重机和用于堆放集装箱的堆垛起重机之间,且装载/卸载的位置并非恒定,因此,在工作区域的整个区域设置供电装置消耗极大的费用,且在指定额外的供电场所来进行充电的情况下,也需要在规定时间内为了充电而在指定场所停车,因而存在工作效率降低的问题。
发明内容
技术问题
作为解决上述问题的发明,本发明的目的在于,提供包括具有非接触式的供电装置的起重机和具有以非接触接收电源的集电装置的牵引车的充电系统,由此无需在工作的整个地区设置供电装置,并无需为了充电而在规定时间内在指定场所停车,从而可节约消耗时间的充电系统。
解决问题的手段
为了实现上述目的,本发明提供一种起重机和牵引车之间的充电系统,用于在起重机(100)和牵引车(200)之间进行充电,上述起重机和牵引车之间的充电系统的结构特征在于,上述起重机包括供电部,上述牵引车包括用于从上述供电部接收电源的集电部,上述集电部包括:集电用拾取单元,包括集电用芯及集电用线圈部;以及集电用驱动单元,用于将从上述集电用拾取单元中产生的电流转换为可以使用的电源,上述牵引车的上述集电用拾取单元响应于上述起重机的上述供电部的磁通量发生变化来生成感应电流,上述集电用驱动单元将从上述集电用拾取单元生成的感应电流转换为可以使用的电源来向负荷提供。
上述集电部的集电用驱动单元还包括与上述集电用拾取单元相连接的调节器,上述调节器可将从上述集电用拾取单元产生的感应电流转换为直流电流。
并且,优选地,上述集电部的集电用驱动单元还包括电力转换部,上述电力转换部用于使来自上述调节器的直流电源与作为负荷来工作的马达的工作电压相匹配,在上述马达为利用交流的三相交流马达的情况下,上述电力转换部为将直流电源转换为交流电源的逆变器。
并且,期望的是,还包括设于上述电力转换部和上述调节器之间的充电用电池,上述充电用电池借助从上述调节器供给的电源来进行充电,另一方面,在上述调节器还形成有用于接收外部的交流电源的交流输入端子部,上述集电部的上述充电用电池借助从上述交流电流输入端子输入的交流电源或通过上述集电用拾取单元来输入的感应电流中的一种进行充电。
发明的效果
根据本发明,可以提供包括具有非接触式的供电装置的起重机和具有以非接触接收电源的集电装置的牵引车的充电系统,由此无需在工作的整个地区设置供电装置,并无需为了充电而在规定时间内在指定场所停车,从而可节约消耗时间的充电系统。
附图说明
图1为简要示出形成于港湾的集装箱码头系统的结构的图。
图2a为简要示出本发明的港湾用门式起重机的外观的图。
图2b为示出本发明的供电部的设置例的图。
图2c为简要示出本发明的供电部结构的图。
图3为简要示出本发明的港湾用堆场牵引车的外观的图。
图4a为简要示出本发明的堆场牵引车的集电部的集电驱动部的框图。
图4b为简要示出本发明的集电部的拾取单元的图。
图4c为简要示出本发明的集电部和供电部之间的位置移动的图。
图5为简要示出本发明另一实施例的供电部和集电部的结构的主视图。
图6为简要示出图5的供电部的结构的侧视图。
附图标记的说明
100:起重机 110:空中吊运车
120:导轨 130:吊具
140:本体部 141:上部框架
142:支撑框架 150a:第一轮部
150b:第二轮部 151a、151b:轮胎轮毂
152a、152b:叉 153a、153b:连接框架
161a、161b:第一激光扫描仪
162a、162b:第二激光扫描仪
190、190’:供电部 200:堆场牵引车
210、210’:集电部 211:集电用驱动单元
211a:调节器 211b:充电电池
211c:电池管理系统 211d:DC-DC逆变器
211e:电力转换部 211f:电子装置
212:马达 213、213’:拾取单元
213a:集电用线圈 213b:集电用芯
221:轮毂 222:轨道
223:供电驱动控制部 224:电缆卷筒
225:电线电缆 226:液压气缸
具体实施方式
在本发明中所使用的术语仅用于说明特定实施例,并不用于限制本发明,并且只要在文脉上没有意味着明确的其他含义,单数的表示包括复数的表示。本发明的实施例可存在多个,且在说明的过程中省略重复的说明。
以下,为了使本发明所属技术领域的普通技术人员容易地实施本发明而参照附图对本发明的优选实施例进行说明如下。
图2a为示出本发明实施例的轮胎式门式起重机的图。参照图2a,本发明实施例的轮胎式门式起重机包括起重机100。但本发明并不局限于图2a所示的起重机结构,可包括具有多种结构的所有门式起重机。
起重机100包括空中吊运车110、吊具130、本体部140及轮部150a、150b。以下,为了便于说明,将设于起重机100的左侧的轮部150a命名为第一轮部,设于起重机100的右侧的轮部150b命名为第二轮部。
空中吊运车110以沿着设于起重机100的上部框架141的导轨120向上部框架141的长度方向(水平方向)移动的方式设置。空中吊运车110通过绳索向地面方向,即,垂直方向与吊具130相连接。
如上所述,吊具130通过绳索101与空中吊运车110相连接,并与空中吊运车110相连动来向上部框架141的长度方向移动。并且,吊具130通过与空中吊运车110相连接的绳索101的上下运动来向垂直方向移动。
本体部140形成起重机100的框架,并包括上部框架141和支撑框架142。在上部框架141设有导轨120。这种上部框架141可以与向垂直方向设置的支撑框架142形成为一体或通过紧固部件来紧固并形实现一体化。
第一轮部150a及第二轮部150b作为分别设于起重机100的两侧,即,左右侧来使起重机向行驶方向移动的行驶装置,包括多个轮胎轮毂151a、151b,用于把持轮胎轮轨151a、151b的叉及连接框架153a、153b。连接框架153a、153b可用于连接叉152a、152b和本体部140的支撑框架142,且上述连接框架153a、153b的上部面可呈平坦的板型结构。
本发明的轮胎式门式起重机包括供电部190,上述供电部190用于以非接触方式向停在轮胎式门式起重机来执行装载或卸载工作的牵引车等运输单元供电。在本实施例中,如图2a所示,虽然以设于起重机的腿部的侧面框架169的上部的方式说明供电部190,但本发明并不局限于此,而是可以从起重机的上部延伸来设于规定高度上,且如图2a中的附图标记169所示,可在门式起重机的侧面框架169本身设置供电线,还可设于除此此外的其他部分。
图2b为简要示出设于港湾的陆地上的集装箱码头的图。如图2b所示,本发明的供电部190可设于港湾的码头区域中的用于从船舶一次性卸载或装载货物的码头起重机或空中吊运车起重机500。在此情况下,供电部190可从码头起重机500的侧面框架或起重机的上部向下方延伸设置。并且,本发明的供电部190还可设于堆场区域中的作为用于向牵引车装载或卸载货物集装箱的堆场起重机的门式起重机100。在上述附图中,虽然以设于门式起重机100的侧面框架上的方式示出了供电部190,但本发明并不局限于此,而是可设于起重机的适当的地方。
例如,参照图2a及图5,本发明另一实施例的供电部190’可以以上升或下降的方式设于门式起重机100的上部框架141、空中吊运车110或支撑框架142等中。
参照图6,在供电部190’设于上部框架141的下端的情况下,可在上部框架141的下部设有轨道222,轮毂221可以通过轨道222向上部框架141的长度方向左右移动。
通过与轮毂221的下部相连接的供电驱动控制部223和电缆卷筒224来卷绕于电缆卷筒224的电线电缆225可进行上升或下降,且可在电线电缆225的末端形成有供电部190’。
供电驱动控制部223可以控制轮毂221的移动或电线电缆225的升降。
如上所述的供电部190’的结构具有如下优点:由于按不同的工作类型准确地决定20英尺或40英尺集装箱工作时的静止位置,从而在各工作时的最佳位置设置供电线,因此,可将供电线的设置最小化,且在集电装置的情况下,也因牵引车静止而处于待机状态,因此,当静止时,通过移动集电装置来使其最大程度接近集电装置,从而将动力传递效率最大化。
上述供电部190’也可形成于空中吊运车110的下部,且可以以不具有额外的轮毂或轨道而固定于支撑框架142的内部的一侧面(或两侧面)的方式形成。
牵引车200的集电部210’也可以与本发明另一实施例的供电部190’的结构相对应地以其他方式构成。
如图5所示,设于牵引车200的一侧面(或两侧面)的集电部210’可采用当具有液压气缸226等的接近距离调节单元来接收电源时,使拾取单元213’更接近供电部190’的结构。当然,当不接收电源时,拾取单元213’可通过液压气缸226重新回到原位置。
因此,集电部210’可通过适当调节接近距离调节单元来提高从供电部190’接收电源的效率。
并且,非接触方式的电源供给意味着在集电部和之后与上述集电部相向的供电部之间利用电磁感应来进行供电。供电部190通常采用以电磁感应方式进行充电的结构,通常包括供电线(电源线)。
图2c为示出供电部190的一例的图。如图2c所示,
供电部190包括:供电线圈轨道(track)191,包括薄形的供电芯191a、绝缘体191b及由供电线(供电管线或电力线)34层叠的内部外壳191d;以及外部外壳192,配置于供电线圈轨道191的外部,行使着用于保护供电线圈轨道191的保护部件的功能。供电芯191a由非晶或硅钢板层叠,供电线191c由铜板层叠。绝缘体191b可对供电芯191a和供电线191c进行电绝缘,内部外壳191d可通过磨具或挤压成型来形成。并且,优选地,外部外壳可使用钢化塑料或胶木材质。尤其,多个供电线圈轨道191隔着恒定间隔平行。
并且,虽然未图示,但供电部190可包括用于从外部接收电源来在供电部190的供电线191导通电流的外部电源输入部,假如起重机本体从外部接收电源,则可向供电部流入其电源供给的一部分。
并且,供电部190以防止对在起重机之间移动的牵引车的移动产生妨碍的方式在本实施例中形成于起重机的侧面。
图3为示出典型的堆场牵引车的图。参照图3,本发明实施例的牵引车具有通常的牵引车的形状,然而在图3中,堆场牵引车200与堆场底盘或堆场拖车290相结合,且在堆场底盘或堆场拖车290装载集装箱291,或者从堆场底盘或堆场拖车290卸载集装箱291。
如图3中的附图标记200所示的本发明的堆场牵引车为了解决作为以往的混合动力式发动机的问题的高维护费用和作为电动电池式马达的问题的过度的电池容量的设置费用问题,以及在重新充电时,需要在恒定位置待机充电时间的问题而利用非接触供电方式。
非接触供电方式是指,作为在集电部和与上述集电部相向的供电部之间利用电磁感应来以非接触式进行充电的方式,本发明为了使用非接触式供电方式而在起重机设置供电部190,并以从上述起重机的供电部190接收电源的方式在牵引车设置集电部210。
如图3所示,本发明的堆场牵引车200在牵引车的侧面框架设置集电部210,集电部210包括拾取单元213和集电用驱动单元部211。以下,参照图4a对集电部210的结构进行说明。
图4a为简要示出设于本发明的堆场牵引车的集电部210的结构的电路框图。如图5所示,集电部210包括:拾取单元(或供电盘)213,响应于上述供电部190的磁通量发生变化;以及集电用驱动单元部211,用于向利用负荷来工作的马达212稳定地供给从拾取单元获得的感应电力。
图4b作为示出上述集电部210的拾取单元213的结构的图,拾取单元包括设于芯部213b的集电用线圈213a。若从上述供电部190供给电力,则集电用线圈213a可使基于磁场诱导的感应电流流动。
在本发明中,当堆场牵引车200为了装载/卸载工作而在起重机100停车时,通过磁诱导方式从设于起重机的供电部190接收电源来对自身的电池进行充电。为此,在本发明实施例中,集电部210的拾取单元213形成于堆场牵引车侧面框架。
图4c为简要示出本发明的供电部190和拾取单元213的位置移动关系的图。通常,通过集电部210的拾取单元213来以磁诱导方式供电时,拾取单元213和供电部190之间的距离越短,供电效率越大。
为了调节这种拾取单元213和供电部190之间的距离,在本发明的实施例中,拾取单元213还包括移动单元213c、213d,上述移动单元213c、213d可以以接近形成于起重机的侧面的供电部190的方式使拾取单元213以接近供电部190侧的方式移动。移动单元213c、213d形成为多个插入管结构,然而当牵引车移动时,第一臂结构物213d插入于第二臂结构物213c来得到收纳,牵引车为了从供电部190接收电源而使收纳于第二臂结构物213c的第一臂结构物213d突出。
这种第一臂结构物213d的第二臂结构物213c内的活塞的插入/突出运动可使用液压气缸的方式来实现,或者在第一臂结构物213d的内侧端部(插入于第二臂结构物的端部)连接液压泵、液压马达或液压阀等液压调节单元,并通过液压调节单元的压力调节来实现。
并且,本发明的拾取单元213可以为了防止拾取单元213与供电部190发生冲突而还包括非接触式传感器213e。非接触式传感器213e作为以非接触方式检测物体接近的传感器,可使用利用光源的光电非接触式传感器,也可使用利用光纤维等的非接触式传感器。
并且,替代性地,可考虑拾取单元213利用越接近供电部190所产生的感应电流的量越增加的现象来在拾取单元213侧设置可测定感应电流的产生量的电流探测器或检流计(未图示),并在拾取单元213接近供电部190时所产生的电流的量为基准值以上的情况下,限制第一臂结构物213d的接近移动或向使用人员告知的方案。
然后,参照图4a,从拾取单元213接收的感应电力无法作为通常的电力设备(马达驱动电源)来提供,因此,本发明包括用于稳定从拾取单元213接收的感应电力的集电用驱动单元部211或稳定化单元部211。
从拾取单元211接收的感应电力首先经过调节器211a来转换为直流电源,并经过电力转换部211e来向负荷供给,上述电力转换部211e用于将直流转换的电源与利用负荷来工作的马达212的工作电压相匹配。
此时,在作为负荷来使用的马达为利用交流的三相交流马达的情况下,上述电力转换部211e可使用将直流电源重新转换为交流电源的逆变器,而在马达为直流马达的情况下,可使用用于控制直流电源的斩波器等单元。即,上述电力转换部211e可根据所使用的负荷条件来发生变更。在本实施例中,马达212使用三相交流马达,并使用逆变器作为电力转换部211e。
并且,如图5所示,设于本发明的堆场牵引车200的集电部190的稳定化单元部211在上述电力转换部211e和调节器211a之间还包括电池211b。电池211b可进行充电,并与调节器211a一同向马达212供给所需电力。
如上所示,电池充电容量的选择应考虑经济性及效率性等来选择,在本发明中,在集装箱场站的规定工作区域中移动的堆场牵引车200可采用小容量的电池,这是因为在向堆场牵引车200进行装载/卸载等工作时,以从供电部190接收电池的方式构成。
并且,本发明的堆场牵引车200包括电池管理系统(BMS)211c电路,上述电池管理系统(BMS)211c电路以防止电池211b下降至规定电压以下的方式进行维持,并用于防止电池211b得到规定电压以上的过充电,由此,本发明的堆场牵引车200可稳定地维持电池211b。
并且,本发明的堆场牵引车200可使集电部210的稳定化单元部211在电池211b和电力转换部211e之间还包括DC-DC逆变器,从而向除马达212之外的牵引车200供给必要的电子装置211f,例如,向控制牵引车所需的控制板等稳定地进行供电。
并且,本发明的堆场牵引车200的集电部210的稳定化单元211还可以以不是非接触方式的从交流电源213直接接收的方式在调节器211a设置交流输入端子部。还设置上述交流输入端子部是为了在堆场牵引车200移动的过程中,在如电池放电等紧急行驶时,从较近的交流电源设置点接收电源来进行充电。
如上所述,本发明的堆场牵引车200使用利用电磁感应的非接触电力传递方式,从而与以往的混合动力式的堆场牵引车相比,可减少维护费用,并且,与使用高价的大容量充电电池的电充电式堆场牵引车相比,使用小容量的电池,因此,可提供初始设置费用低廉的堆场牵引车,且无需在工作区域的整个区域设置供电装置,并且,可以节约为了充电而在规定时间内停在指定场所所消耗的时间。
以上的说明仅为以示例性的方式说明本发明的技术思想,只要是本发明所属技术领域的普通技术人员,就可以在不脱离本发明的本质特性的范围内进行多种修改及变形。因此,本发明所示的实施例并不用于限制本发明的技术思想,而是用于说明本发明的技术思想,并且,本发明的技术思想的范围不会因这种实施例而受到限制。
作为一例,以上的说明虽然以在轮胎式门式起重机设置供电部的方式进行了说明,但本发明并不局限于此,可设于在港湾的卸载场或装载场等使用的空中吊运车起重机等,也可设在设于港湾的工作区域的轨道上的轨道式起重机。
并且,在上述说明中,虽然以供电部设于轮胎式门式起重机的两侧的方式进行了示出,但本发明并不局限于此,也可以仅设在轮胎式门式起重机的一侧。
并且,作为运输单元,本发明的说明中虽然以在堆场牵引车设置集电部的方式进行了说明,但本发明并不局限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言,可在利用于装载/卸载工作的所有运输单元或移动单元设置集电部是显而易见的。
因此,与其通过上述实施例来限制本发明的保护范围,不如通过发明要求保护范围来限制本发明的保护范围,需要解释的是,上述保护范围的等同范围内的所有技术思想均属于本发明的发明要求保护范围。

Claims (6)

1.一种起重机和牵引车之间的充电系统,用于在起重机(100)和牵引车(200)之间进行充电,上述起重机和牵引车之间的充电系统的特征在于,
上述起重机(100)包括供电部(190),
上述牵引车(200)包括用于从上述供电部(190)接收电源的集电部(210),
上述集电部(210)包括:
集电用拾取单元(213),包括集电用芯(213b)及集电用线圈部(213a);以及
集电用驱动单元(211),用于将从上述集电用拾取单元(213)中产生的电流转换为能够使用的电源,
上述牵引车(200)的上述集电用拾取单元(213)响应于上述起重机(100)的上述供电部(190)的磁通量发生变化来生成感应电流,
上述集电用驱动单元(211)将从上述集电用拾取单元(213)生成的感应电流转换为能够使用的电源来向上述牵引车(200)的负荷提供,
上述供电部(190)设于上述起重机(100)的一侧或两侧的侧面框架的上部,或者设置于上述侧面框架本身,
当上述牵引车(200)在上述起重机(100)的一侧待机并且通过上述起重机(100)对上述牵引车(200)装载/卸载集装箱时,上述集电部(210)从上述供电部(190)接收电源,
上述供电部包括:供电线圈轨道,其包括将供电芯、绝缘体及供电线层叠于内部的内部外壳;以及外部外壳,其配置于上述供电线圈轨道的外部,以保护供电线圈轨道。
2.根据权利要求1所述的起重机和牵引车之间的充电系统,其特征在于,
上述集电部(210)的集电用驱动单元(211)还包括与上述集电用拾取单元(213)相连接的调节器(211a),
上述调节器(211a)将从上述集电用拾取单元(213)产生的感应电流转换为直流电流。
3.根据权利要求2所述的起重机和牵引车之间的充电系统,其特征在于,上述集电部(210)的集电用驱动单元(211)还包括电力转换部(211e),上述电力转换部(211e)用于使来自上述调节器(211a)的直流电源与作为负荷来工作的马达(212)的工作电压相匹配。
4.根据权利要求3所述的起重机和牵引车之间的充电系统,其特征在于,在上述马达(212)为利用交流的三相交流马达的情况下,上述电力转换部(211e)为将直流电源转换为交流电源的逆变器。
5.根据权利要求3所述的起重机和牵引车之间的充电系统,其特征在于,
还包括设于上述电力转换部(211e)和上述调节器(211a)之间的充电用电池(211b),
上述充电用电池(211b)借助从上述调节器(211a)供给的电源来进行充电。
6.根据权利要求5所述的起重机和牵引车之间的充电系统,其特征在于,在上述调节器(211a)还形成有用于接收外部的交流电源的交流输入端子部,上述集电部(210)的上述充电用电池(211b)借助从上述交流输入端子部输入的交流电源或通过上述集电用拾取单元(213)来输入的感应电流中的一种进行充电。
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Application publication date: 20150923

Assignee: Green Energy Company

Assignor: Jiang Meijuan

Contract record no.: 2019990000062

Denomination of invention: ELECTRICITY-CHARGING SYSTEM BETWEEN A CRANE AND TRACTOR

Granted publication date: 20180309

License type: Exclusive License

Record date: 20190225

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