CN205575513U - 一种电动叉车势能回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动叉车势能回收系统，包括货叉起升油路和货叉下降油路，所述换向阀的阀芯一端连接有操纵手柄、另一端连接有电位器，电位器随换向阀的阀芯位置不同而输出不同的电压信号；所述液压油泵的进口端设有二位二通电磁阀，所述二位二通电磁阀的入口端设有检测油压的压力传感器；位于换向阀与液压油箱之间的下降油路上设有比例节流阀；所述操纵手柄通过连杆机构与下降开关连接；所述电位器、下降开关和压力传感器的信号输出端均与控制器的输入端进行电连接，所述控制器的信号输出端分别与所述的电机、二位二通电磁阀进行电连接。在保证货叉下降速度控制精度的前提下，高效率回收势能，节约能源。

Description

一种电动叉车势能回收系统

技术领域

本实用新型涉及叉车技术领域，具体涉及一种电动叉车势能回收系统。

背景技术

电动叉车广泛应用于港口、码头、堆场，是一种专门从事集装箱空箱的码放、转场运输等工作，叉车主要通过液压系统来实现门架的前后倾斜动作、货叉的起升和下降动作、整车的转向动作等。电动叉车的工作动力源主要采用定转速电机+定量液压油泵系统，货叉起升速度通过控制换向阀的阀芯开口大小来控制，节流损失大，液压系统发热量大，容易导致液压系统油温过高；在货叉起升过程中，液压油泵输出的液压油的流量为定值，不能实现系统输入功率与负载需求功率完全匹配，存在节流损失和溢流损失，系统效率相对较低。另外，货叉在下降过程中，存在大量的势能，目前一般通过铅酸蓄电池组对其势能进行回收，由于铅酸蓄电池组功率密度低，不能高效率回收货叉下降时的势能。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种电动叉车势能回收系统，不仅满足电动叉车势能回收的要求，同时提高势能回收的效率，节约能源。

本实用新型的技术方案是：

一种电动叉车势能回收系统，包括由电机驱动液压油泵将液压油经换向阀向从升降油缸输送的货叉起升油路，以及将升降油缸里的液压油经换向阀向液压油箱传输的货叉下降油路，所述换向阀的阀芯一端连接有操纵手柄、另一端连接有电位器，电位器随换向阀的阀芯位置不同而输出不同的电压信号；所述液压油泵的进口端设有二位二通电磁阀，所述二位二通电磁阀的入口端设有检测油压的压力传感器；位于换向阀与液压油箱之间的下降油路上设有比例节流阀；所述操纵手柄通过连杆机构与下降开关连接；所述电位器、下降开关和压力传感器的信号输出端均与控制器的输入端进行电连接，所述控制器的信号输出端分别与所述的电机、二位二通电磁阀进行电连接。

进一步方案，所述控制器的信号输出端通过逆变器与电机进行电连接，所述逆变器分别与铅酸蓄电池组、超级电容器组连接为电机供电，所述铅酸蓄电池组、超级电容器组均与控制器进行电连接。

进一步方案，所述控制器为ACE2。

进一步方案，所述液压油泵的出口端连接有溢流阀和回油过滤器；所述液压油泵和换向阀之间设有单向阀。

进一步方案，所述换向阀的出口端分别与比例节流阀和二位二通电磁阀的入口端连接；所述二位二通电磁阀与液压油箱之间设有单向阀。

本发明中控制器为ACE2，其是意大利ZAPI公司的产品，额定电压为48V、最大电流(2min)为450A。所以本实用新型所使用的控制器是现有的已知产品，其内部结构、功能、原理等不是本申请所涉及的内容，即本实用新型使用控制器ACE2的已知功能实现其控制功能。

铅酸蓄电池组的特点是功率密度低、能量密度高，高能量密度可以保证长时间能量供给；而超级电容器组的特点是能量密度低、功率密度高，高功率密度可以保证高效率回收货叉下降时的势能。

本实用新型对换向阀进行改进，取消其节流调速功能，在其阀芯一端连接有操纵手柄、另一端连接有电位器，通过操纵手柄来控制阀芯位置，控制液压油的走向，实现其换向功能；由于换向阀取消阀芯节流功能，减少了系统节流损失，减少系统发热。同时电位器随换向阀的阀芯位置不同而输出不同的电压信号，其电压变化范围是0.05-1V，当换向阀处于中位时，其输出电压C₀=0.5V；当操纵手柄前推时，0.5<C₀≤1，并且C₀的取值随换向阀操纵手柄前推幅度的增大而增大；当换向阀操纵手柄后拉时，0.05≤C₀<0.5，并且C₀的取值随升降操纵手柄后拉的幅度增大而减小。

本实用新型中控制器用于分别采集电位器、起升开关、下降开关和压力传感器的信号，将电位器输出的电压信号传输给电机，从而实现对电机转速的调节，达到对液压油泵输出液压油流量改变，即实现对货叉起升速度的控制目的，实现系统输入功率与负载需求功率完全匹配，提高系统效率。

二位二通电磁阀4的输入信号C₅为开关信号，当C₅=1表示电磁铁m1得电，比例节流阀2的输入信号C₆为模拟信号，比例节流阀2的开口大小与信号C₆成正比，压力传感器3的输出信号C₇为模拟信号，压力传感器3测得的液压马达入口压力与信号C₇成正比。

当有货叉下降需求时，后拉操纵手柄，打开下降开关，其向控制器发出货叉下降请求，同时电位器将电压信号和压力传感器检测的液压油泵入口油压同时输出信号给控制器，控制器根据这两信号的大小决定货叉下降模式为节流调速下降模式或节流调速+变转速容积调速复合调速或势能回收模式(变转速容积调速)。

所以本实用新型采用铅酸蓄电池组和超级电容器组两个能量源，充分利用铅酸蓄电池能量密度高及超级电容器组功率密度高的优点，在保证能量长时间供给的前提下，实现对势能的高效率回收。本实用新型中的货叉下降势能采用基于节流辅助调速和变转速容积调速复合调速的势能回收方案，在保证货叉下降速度控制精度的前提下，高效率回收势能，节约能源。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型结构原理图。

1.液压油箱，2.比例节流阀，3.压力传感器，4.二位二通电磁阀，5.液压油泵，6.电机，7.单向阀，8.操纵手柄，9.换向阀，10.升降油缸，11.电位器，12. 溢流阀，13.回油过滤器，14. 控制器，15.下降开关，16. 起升开关，17. 逆变器，18. 铅酸蓄电池组，19.超级电容器组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，一种电动叉车势能回收系统，包括由电机6驱动液压油泵5将液压油经换向阀9向从升降油缸10输送的货叉起升油路，以及将升降油缸10里的液压油经换向阀9向液压油箱1传输的货叉下降油路，所述换向阀9的阀芯一端连接有操纵手柄8、另一端连接有电位器11，电位器11随换向阀9的阀芯位置不同而输出不同的电压信号；所述液压油泵5的进口端设有二位二通电磁阀4，所述二位二通电磁阀4的入口端设有检测油压的压力传感器3；位于换向阀9与液压油箱1之间的下降油路上设有比例节流阀2；所述操纵手柄8通过连杆机构分别连接有起升开关16和下降开关15；所述电位器11、下降开关15、起升开关16和压力传感器3的信号输出端均与控制器14的输入端进行电连接，所述控制器14的信号输出端分别与所述的电机6、二位二通电磁阀4进行电连接。

进一步方案，所述控制器14的信号输出端通过逆变器17与电机6进行电连接，所述逆变器17分别与铅酸蓄电池组18、超级电容器组19连接为电机6供电，所述铅酸蓄电池组（18）、超级电容器组19均与控制器14进行电连接。

进一步方案，所述控制器为ACE2。

进一步方案，所述液压油泵5的出口端连接有溢流阀12和回油过滤器13；所述液压油泵5和换向阀9之间设有单向阀7。

进一步方案，所述换向阀9的出口端分别与比例节流阀2和二位二通电磁阀4的入口端连接；所述二位二通电磁阀4与液压油箱1之间设有单向阀。

本系统中电位器11随换向阀9的阀芯位置不同而输出不同的电压信号，其的输出信号C₀的变化范围是0.05-1V：当换向阀9处于中位时，其输出电压C₀=0.5V；当操纵手柄8前推时，0.5<C₀≤1，并且C₀的取值随换向阀操纵手柄前推幅度的增大而增大；当换向阀操纵手柄8后拉时，0.05≤C₀<0.5，并且C₀的取值随升降操纵手柄后拉的幅度增大而减小。

而起升开关16和下降开关15均是通过连杆机构与换向阀9上的操纵手柄8相连接，当操纵手柄8前推时，即打开起升开关16，其输出开关信号C₁=1，表示起升开关动作，向控制器发出起升请求；当C₁=0时，表示起升开关不动作。当操纵手柄8后拉时，即打开下降开关15，其输出开关信号C₂=1，表示起升开关动作，向控制器发出下降请求；当C₂=0时，表示下降开关不动作。

另外，二位二通电磁阀4的输入信号C₅为开关信号，当C₅=1表示二位二通电磁阀4中电磁铁m1得电，阀芯工作在右位，其为断开状态；而当C₅=0时，m1不得电，阀芯工作在左位，其为连通状态。比例节流阀2的输入信号C₆为模拟信号，比例节流阀2的开口大小与信号C₆成正比。压力传感器3的输出信号C₇为模拟信号，压力传感器3测得的液压马达入口压力与信号C₇成正比。

后拉操纵手柄8时，打开下降开关15，则向控制器14发出下降请求信号，下面分别说明三种下降模式的工作原理：

（1）节流调速下降模式

后拉操纵手柄8时，打开下降开关15，则向控制器14发出下降请求信号；而电位器11输出电压信号C₀给控制器14，控制器14输出C₅=1，二位二通电磁阀4的电磁铁m1得电，此时阀芯工作在右位为油路断开状态；控制器根据C₀信号的大小，计算输出到比例节流阀2信号C₆的大小。此时换向阀9工作在左位，升降油缸10无杆腔的液压油从E口流出，经换向阀9的C口到D口，从D口出来的液压油经比例节流阀2回到液压油箱1，实现货叉下降。信号C₆决定比例节流阀2的开口大小，从而决定货叉的下降速度。即此时货叉下降的调速方式为比例节流阀2的节流调速。

（2）变转速容积调速下降模式

二位二通电磁阀4的电磁铁m1不得电，阀芯工作在左位为油路导通状态；控制器根据C₀信号的大小，计算电机6（此时用作发电机）的目标转速，控制器实时检测电机6的实际转速，计算实际转速和目标转速间的误差，根据误差信号产生电压控制信号调整电机6的转速。后拉操纵手柄8，换向阀9工作在左位，升降油缸10无杆腔的液压油从E口流出，从换向阀9的C口到D口，从D口出来的液压油经二位二通电磁阀4的F口到G口、从G口出来的液压油经液压油泵5、单向阀7、换向阀9的A口到B口、B口出来的液压油经回油过滤器13回到液压油箱1，实现货叉下降。同时液压油泵5拖动电机6发电，发出的电能经逆变器17给超级电容器组19充电，实现货叉下降势能回收。此时货叉下降的调速方式为液压油泵5的变转速容积调速。

液压油泵5拖动电机6旋转，此时控制器控制铅酸蓄电池组向电机6转子供电产生磁场，该磁场通过转子的物理旋转，切割定子的绕组，定子于是感应出电动势，此电动势通过控制器给超级电容器组充电，即为能量回馈。本系统主要为超级电容器组19进行充电，由于铅酸蓄电池组18的功率密度较低，不能快速、高效接收货叉下降过程中电机发出的电能；而超级电容器组的功率密度高，可以快速、高效接收货叉下降过程中电机发出的电能。

（3）复合调速下降模式

二位二通电磁阀4的电磁铁m1不得电，阀芯工作在左位，此时C₀>C_y，控制器根据C_y值计算电机6（此时用作发电机）的目标转速，控制器实时检测电机6的实际转速，计算实际转速和目标转速间的误差，根据误差信号产生电压控制信号调整电机6的转速；控制器根据C₀-C_y的大小，计算输出到比例节流阀2信号C₆的大小。操作者后拉操纵手柄8，此时换向阀9工作在左位，升降油缸10无杆腔的液压油分两路回到液压油箱1实现货叉下降：一路为升降油缸10无杆腔的液压油从E口流出，经换向阀9的C口到D口，从D口出来的液压油经比例节流阀2回到液压油箱1；另一路为升降油缸10无杆腔的液压油从E口流出，经换向阀9的C口到D口，从D口出来的液压油经二位二通电磁阀4的F口到G口、从G口出来的液压油经液压油泵5、单向阀7、换向阀9的A口到B口、B口出来的液压油经回油过滤器13而回到液压油箱1。此时货叉下降的调速方式为比例节流阀2的节流调速和液压油泵5的变转速容积调速组成的复合调速，实现部分势能回收。

以上实施例并非仅限于本实用新型的保护范围，所有基于本实用新型的基本思想而进行修改或变动的都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种电动叉车势能回收系统，包括由电机（6）驱动液压油泵（5）将液压油经换向阀（9）向从升降油缸（10）输送的货叉起升油路，以及将升降油缸（10）里的液压油经换向阀（9）向液压油箱（1）传输的货叉下降油路，其特征在于：所述换向阀（9）的阀芯一端连接有操纵手柄（8）、另一端连接有电位器（11），电位器（11）随换向阀（9）的阀芯位置不同而输出不同的电压信号；所述液压油泵（5）的进口端设有二位二通电磁阀（4），所述二位二通电磁阀（4）的入口端设有检测油压的压力传感器（3）；位于换向阀（9）与液压油箱（1）之间的下降油路上设有比例节流阀（2）；所述操纵手柄（8）通过连杆机构与下降开关（15）连接；所述电位器（11）、下降开关（15）和压力传感器（3）的信号输出端均与控制器（14）的输入端进行电连接，所述控制器（14）的信号输出端分别与所述的电机（6）、二位二通电磁阀（4）进行电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动叉车势能回收系统，其特征在于：所述控制器（14）的信号输出端通过逆变器（17）与电机（6）进行电连接，所述逆变器（17）分别与铅酸蓄电池组（18）、超级电容器组（19）连接为电机（6）供电，所述铅酸蓄电池组（18）、超级电容器组（19）均与控制器（14）进行电连接。

3.根据权利要求1所述的一种电动叉车势能回收系统，其特征在于：所述控制器为ACE2。

4.根据权利要求1所述的一种电动叉车势能回收系统，其特征在于：所述液压油泵（5）的出口端连接有溢流阀（12）和回油过滤器（13）；所述液压油泵（5）和换向阀（9）之间设有单向阀（7）。

5.根据权利要求1所述的一种电动叉车势能回收系统，其特征在于：所述换向阀（9）的出口端分别与比例节流阀（2）和二位二通电磁阀（4）的入口端连接；所述二位二通电磁阀（4）与液压油箱（1）之间设有单向阀。