CN208980277U - 电动叉车升降系统能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动叉车升降系统能量回收装置，包括油箱、定量泵、电动机、举升液压缸，其特征在于，定量泵入口连接油箱，定量泵出口依次连接单向阀I和二位三通电磁换向阀I，二位三通电磁换向阀I一路分别连接低压蓄能器和单向阀II，另一路分别连接单向阀II另一端、二位二通电磁换向阀II和三位四通电磁换向阀，二位二通电磁换向阀II连接高压蓄能器、二位三通电磁换向阀II，三位四通电磁换向阀连接举升液压缸、二位三通电磁换向阀II，二位三通电磁换向阀II连接油箱。对电动叉车不同载荷情况下的驱动阶段分别考虑，将电动叉车重载下降阶段的货物势能进行最大限度能量回收。

Description

电动叉车升降系统能量回收装置

技术领域

本实用新型属于机械工程领域，具体涉及到电动叉车液压升降系统的势能能量回收技术。

背景技术

随着社会经济快速发展，现代工业物流系统已成为推动社会发展和经济建设的基础设施，对国民经济规模形成和现代工业发展具有重要意义。现代工业物流系统中物流来往的种类、频率和规模日益剧增，因此，装卸搬运工作的重要性更加显著，电动叉车凭借其高效的搬运能力和较强的作业灵活性被广泛应用于工业运输行业的各个场所。另一方面，能源危机和节能减排压力情况严峻，节能环保事业大力推动了电动叉车的转型升级，对电动叉车的液压系统能耗也提出了更高的标准和要求。

传统叉车液压系统通过溢流阀直接向油箱释放压力油来实现负载下降，这样的方式对于叉车载重较大，需频繁升降的工作特性造成的能量损失巨大。而目前非环保节能的传统电动叉车普遍存在，能源利用效率较低。因此，需要对电动叉车的升降系统进行新型节能设计，将其举升势能进行合理回收再利用，实现电动叉车的节能改造。

现目前已有的电动叉车能量回收系统，通常采用液压变压器对其进行节能，但其技术尚不成熟，能量回收效率难以保证，且控制复杂，造价昂贵，设备庞大，影响电动叉车的内部空间布局以及整车的作业机动性，对于小型电动叉车安装和使用极不适用。

实用新型内容

本实用新型根据电动叉车节能需求和现有能量回收技术的不足公开了一种电动叉车升降系统势能能量回收装置，解决的问题是提供一种结合电动叉车升降循环作业工况，对电动叉车不同载荷情况下的驱动阶段分别考虑，将电动叉车重载下降阶段的货物势能进行最大限度能量回收的电动叉车液压升降系统节能方案。

为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术：

电动叉车升降系统能量回收装置，包括油箱、定量泵、电动机、举升液压缸，其特征在于，定量泵入口连接油箱，定量泵出口依次连接单向阀I和二位三通电磁换向阀I，二位三通电磁换向阀I一路分别连接低压蓄能器和单向阀II，另一路分别连接单向阀II另一端、二位二通电磁换向阀II和三位四通电磁换向阀，二位二通电磁换向阀II连接高压蓄能器、二位三通电磁换向阀II，三位四通电磁换向阀连接举升液压缸、二位三通电磁换向阀II，二位三通电磁换向阀II连接油箱。

作为进一步限定，所述低压蓄能器端口处安装有压力传感器I和液压开关，高压蓄能器端口处安装有压力传感器II，举升液压缸下腔安装有压力传感器III。

作为进一步限定，所述压力传感器I、压力传感器II、压力传感器III、液压开关、二位三通电磁换向阀I、二位二通电磁换向阀II、三位四通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀II连接工控机。

作为进一步限定，所述二位三通电磁换向阀II通过调速阀连接油箱。

作为进一步限定，所述调速阀两端并联二位二通电磁换向阀III，二位二通电磁换向阀III 连接工控机。

作为进一步限定，所述电动机连接定量泵，电动机为三相异步电动机，电动机连接变频器，变频器连接工控机。

作为进一步限定，所述定量泵出口分为两路，一路依次连接单向阀I和二位三通电磁换向阀I，另一路依次连接先导溢流阀和油箱，先导溢流阀控制口连接二位二通电磁换向阀I，二位二通电磁换向阀I连接油箱，二位二通电磁换向阀I连接工控机。

作为进一步限定，所述定量泵入口通过过滤器连接油箱。

本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型中采用了作为液压属性蓄能元件的蓄能器，其功率密度较高更适用于电动叉车负载变化频繁的作业工况，且不用转换液压能的蓄能方式具有较高的液压系统节能匹配和能量回收效率。同时，兼顾电动叉车轻载和重载升降工况，配置高低压两个蓄能器，对不同工况进行分阶段驱动方式和实现货物势能能量回收再利用，能够满足电动叉车升降调速功能的同时，通过优化高低蓄能器参数匹配和工控机对变频器的控制策略，提高电动叉车举升势能的能量回收效率；

2、本实用新型将交流电动机的变频调速技术应用于叉车液压系统中，形成一种全局型的新型节能变频液压动力传动方式。其变转速容积调速效率明显高出传统的节流调速系统和容积控制系统，通过采用变频器+三相异步电动机+定量泵的形式，省去复杂的变量泵机构，扩宽了调速范围，具有更好的控制特性，大大降低了噪声，达到更好的势能能量回收效果。

附图说明

图1为本实用新型的整车结构示意图。

其中，1-油箱，2-过滤器，3-定量泵，4-三相异步电动机，5-变频器，6-二位二通电磁换向阀I，7-先导溢流阀，8-单向阀I，9-二位三通电磁换向阀I，10-压力传感器I，11-工控机， 12-低压蓄能器，13-液压开关，14-单向阀II，15-压力传感器II，16-高压蓄能器，17-二位二通电磁换向阀II，18-压力传感器III，19-举升液压缸，20-三位四通电磁换向阀，21-二位三通电磁换向阀II，22-调速阀，23-二位二通电磁换向阀III。

具体实施方式

如图1所示，电动叉车升降系统能量回收装置，包括油箱1、定量泵3、电动机4、举升液压缸19，其特征在于，定量泵3入口连接油箱1，定量泵3出口依次连接单向阀I 8和二位三通电磁换向阀I 9，二位三通电磁换向阀I 9一路分别连接低压蓄能器12和单向阀II 14，另一路分别连接单向阀II 14另一端、二位二通电磁换向阀II 17和三位四通电磁换向阀20，二位二通电磁换向阀II 17连接高压蓄能器16、二位三通电磁换向阀II 21，三位四通电磁换向阀 20连接举升液压缸19、二位三通电磁换向阀II 21，二位三通电磁换向阀II 21连接油箱1。

电动叉车液压升降系统中配置高压和低压两个蓄能器，高压蓄能器16用于回收电动叉车重载下降的货物势能及其再利用，低压蓄能器12用于与定量泵3形成恒压源供能、吸收系统液压脉动以及作应急动力源使用。另外，高、低压蓄能器都能利用电动叉车举升液压缸19锁紧保压的工作间歇时间，吸收定量泵3多余压力油为其充液。

低压蓄能器12端口处安装有压力传感器I 10和液压开关13，高压蓄能器16端口处安装有压力传感器II 15，举升液压缸19下腔安装有压力传感器III 18。压力传感器I 10、压力传感器II 15、压力传感器III 18、液压开关13、二位三通电磁换向阀I 9、二位二通电磁换向阀 II 17、三位四通电磁换向阀20、二位三通电磁换向阀II 21连接工控机11。

二位三通电磁换向阀II 21通过调速阀22连接油箱1。调速阀22两端并联二位二通电磁换向阀III 23，二位二通电磁换向阀III 23连接工控机11。二位二通电磁换向阀III23控制举升液压缸19的回油直接流回油箱1或经调速阀22后再流回油箱1，起到举升液压缸19的限速作用。

电动机4连接定量泵3，电动机4为三相异步电动机，电动机4连接变频器5，变频器5连接工控机11。

定量泵3出口分为两路，一路依次连接单向阀I 8和二位三通电磁换向阀I 9，另一路依次连接先导溢流阀7和油箱1，先导溢流阀7控制口连接二位二通电磁换向阀I 6，二位二通电磁换向阀I 6连接油箱1，二位二通电磁换向阀I 6连接工控机11。

定量泵3入口通过过滤器2连接油箱1。

下面电动叉车举升液压缸轻载上升、轻载下降、重载上升、重载下降和锁紧保压的五种典型作业工况为实施例对电动叉车升降系统能量回收装置的运行方式进行具体描述，实施例用于对本实用新型进行进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本实用新型的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本实用新型保护的范围。

电动叉车轻载上升阶段：三相异步电动机4驱动定量泵3输出的压力油经单向阀I8、二位三通换向阀I 9的左位和低压蓄能器12的压力油合并同时为系统供能。此时，二位二通电磁换向阀II 17为失电状态，高压蓄能器16处于保压状态。压力油经单向阀II 14和三位四通换向阀20的左位进入举升液压缸19的下腔，上腔油液经三位四通电磁换向阀20左位、二位三通电磁换向阀II 21左位和二位二通电磁换向阀III 23的左位，流回油箱1，举升液压缸19 实现轻载上升动作。此时系统处于低压状态，低压蓄能器12接口处安装的液压开关13为系统保压，当液压系统压力上升到液压开关13的设置值时，液压开关13发出信号给工控机11，工控机11使得二位二通电磁换向阀I 6得电，先导溢流阀7迅速接通，实现定量泵3的卸荷，系统压力下降。

电动叉车轻载下降阶段：电动叉车驾驶员操纵举升手柄使三位四通电磁换向阀20切换到右位，电动叉车举升液压缸19实现下降动作。工控机11根据压力传感器III 18反馈的低压轻载信号以及三位四通电磁换向阀20的右位状态，控制变频器5的电机输出信号，使得定量泵 3处于怠速，同时二位三通换向阀I 9得电，此时由定量泵3怠速的低压油经二位三通换向阀 I 9的右位、三位四通电磁换向阀20右位进入举升液压缸19的上腔，同时，工控机控制二位二通电磁换向阀III 23得电，调速阀22接入油路，回油经三位四通换向阀20右位、二位三通电磁换向阀II 21的左位和调速阀22回流油箱1。其中，调速阀22避免了举升液压缸19货叉下降过快，起到货叉限速作用，保证电动叉车的稳定性。

电动叉车重载上升阶段：当电动叉车举升货物时，举升液压缸19的压力传感器III18感应到高压信号反馈给工控机11，由其发出控制信号使二位二通电磁换向阀II 17得电，高压蓄能器16接入系统油路，单向阀II 14右侧液压油路中压力升高，由于右侧高压蓄能器16的压力大于左侧低压蓄能器12的压力，此时单向阀II 14截止，定量泵3和低压蓄能器12的供油油路断开，定量泵3转而向低压蓄能器12充液，当低压蓄能器12完成充液后，液压开关13 控制二位二通电磁换向阀I 6动作使定量泵3的多余油液经先导溢流阀7流回油箱1实现安全卸荷。与此同时，高压蓄能器16的高压油经二位二通电磁换向阀II 17右位和三位四通电磁换向阀20左位为举升液压缸19供油，举升液压缸19上腔油液经三位四通电磁换向阀20左位、二位三通电磁换向阀II 21左位和二位二通电磁换向阀III 23的左位，流回油箱1，电动叉车实现重载上升。当高压蓄能器16持续供能导致油压下降，不足以提升液压缸19时，由高压蓄能器16的出口处的压力传感器II 15监测到蓄能器的低压信号并传递给工控机11，工控机控制二位三通换向阀I 9得电，定量泵3的压力油接入液压系统辅助供能，实现举升液压缸19 的重载上升动作。此时，系统处于高压状态，先导溢流阀7起到系统安全溢流作用。

电动叉车重载下降阶段：工控机11监测到三位四通电磁换向阀20右位状态和举升液压缸19的压力传感器III 18的高压信号，做出判断控制二位三通电磁换向阀II 21得电，货物势能转化的液压能以高压油的形式经三位四通电磁换向阀20的右位和二位三通电磁换向阀II 21 的右位向高压蓄能器16充液，同时工控机11可利用高压蓄能器16端口处压力传感器II 15 的反馈信号逻辑控制变频器5的输出信号，增加定量泵3转速为系统油液增压，提高高压蓄能器16的能量回收效率。在下一次电动叉车重载上升时，高压蓄能器16的回收能量释放出来供举升液压缸19负载上升。

电动叉车锁紧保压阶段：电动叉车驾驶员操纵举升手柄使三位四通电磁换向阀20切换到中位，电动叉车举升液压缸19处于锁紧保压状态。工控机11根据三位四通电磁换向阀20的位置反馈信息，控制定量泵3优先为低压蓄能器12进行充液，在低压蓄能器12充液完成后，使二位三通换向阀I 9和二位二通电磁换向阀II 17迅速得电，继续为高压蓄能器16进行充液，在完成充液后，经先导溢流阀7进行卸荷。

电动叉车液压升降系统中的高压蓄能器16用于回收电动叉车重载下降时的货物势能及其再利用，低压蓄能器12用于与定量泵3形成恒压源供能、吸收系统液压脉动以及作应急动力源使用。

单向阀II 14安装于高压蓄能器16和低压蓄能器12之间，用于控制高压蓄能器16供能时，高压蓄能器16和低压蓄能器12之间连接油路的自动断开，避免了高低压蓄能器的油液互充现象。

连接举升液压缸19的三位四通换向阀20，控制压力油进入举升液压缸19的上腔或下腔，实现电动叉车货叉的升降功能。

二位三通电磁换向阀II 21和二位二通电磁换向阀III 23联合控制举升液压缸19回油直接流回油箱1或经调速阀22后再流回油箱1，其中调速阀22起到举升液压缸19的限速作用。

二位三通电磁换向阀II 21用于控制举升液压缸19的回油为高压蓄能器16充液或流回油箱1。

三位四通换向阀20由电动叉车驾驶员手柄拉杆进行操纵，实现电动叉车举升液压缸19上升或下降工况的切换，同时由工控机11对其电磁铁动作位置进行监测，逻辑判断电动叉车对应的上升或下降工况。

举升液压缸19下腔安装有压力传感器III 18，感应出液压系统中油液高压或低压信号传递给工控机11，由工控机11逻辑判断电动叉车对应的重载或轻载工况。

根据载荷情况和升降情况的工况匹配关系，由工控机11发出控制信号，控制二位三通电磁换向阀I 9、二位二通电磁换向阀II 17、二位三通电磁换向阀II 21和二位二通电磁换向阀III 23的电磁铁动作以及变频器5的电机输出信号，使高低压蓄能器根据电动叉车的具体工况进行充放液动作，最终实现电动叉车升降系统势能的能量回收。

Claims (8)

1.电动叉车升降系统能量回收装置，包括油箱(1)、定量泵(3)、电动机(4)、举升液压缸(19)，其特征在于，定量泵(3)入口连接油箱(1)，定量泵(3)出口依次连接单向阀I(8)和二位三通电磁换向阀I(9)，二位三通电磁换向阀I(9)一路分别连接低压蓄能器(12)和单向阀II(14)，另一路分别连接单向阀II(14)另一端、二位二通电磁换向阀II(17)和三位四通电磁换向阀(20)，二位二通电磁换向阀II(17)连接高压蓄能器(16)、二位三通电磁换向阀II(21)，三位四通电磁换向阀(20)连接举升液压缸(19)、二位三通电磁换向阀II(21)，二位三通电磁换向阀II(21)连接油箱(1)。

2.根据权利要求1所述的电动叉车升降系统能量回收装置，其特征在于，所述低压蓄能器(12)端口处安装有压力传感器I(10)和液压开关(13)，高压蓄能器(16)端口处安装有压力传感器II(15)，举升液压缸(19)下腔安装有压力传感器III(18)。

3.根据权利要求2所述的电动叉车升降系统能量回收装置，其特征在于，所述压力传感器I(10)、压力传感器II(15)、压力传感器III(18)、液压开关(13)、二位三通电磁换向阀I(9)、二位二通电磁换向阀II(17)、三位四通电磁换向阀(20)、二位三通电磁换向阀II(21)连接工控机(11)。

4.根据权利要求1所述的电动叉车升降系统能量回收装置，其特征在于，所述二位三通电磁换向阀II(21)通过调速阀(22)连接油箱(1)。

5.根据权利要求4所述的电动叉车升降系统能量回收装置，其特征在于，所述调速阀(22)两端并联二位二通电磁换向阀III(23)，二位二通电磁换向阀III(23)连接工控机(11)。

6.根据权利要求1所述的电动叉车升降系统能量回收装置，其特征在于，所述电动机(4)连接定量泵(3)，电动机(4)为三相异步电动机，电动机(4)连接变频器(5)，变频器(5)连接工控机(11)。

7.根据权利要求1所述的电动叉车升降系统能量回收装置，其特征在于，所述定量泵(3)出口分为两路，一路依次连接单向阀I(8)和二位三通电磁换向阀I(9)，另一路依次连接先导溢流阀(7)和油箱(1)，先导溢流阀(7)控制口连接二位二通电磁换向阀I(6)，二位二通电磁换向阀I(6)连接油箱(1)，二位二通电磁换向阀I(6)连接工控机(11)。

8.根据权利要求1所述的电动叉车升降系统能量回收装置，其特征在于，所述定量泵(3)入口通过过滤器(2)连接油箱(1)。