CN210724295U - 车辆搬运器的电能回收系统以及供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆搬运器的电能回收系统以及供电装置，所述电能回收系统包括超级电容模组、稳压电感、第一开关、第二开关、反馈电路和反馈控制模块；其中，所述稳压电感和所述第一开关由所述超级电容模组的正极起依次串联至驱动模块的正极，所述驱动模块的负极连接至所述超级电容模组的负极；所述第二开关一端连接所述电感和所述第一开关之间，另一端连接于所述驱动模块的负极，且所述第一开关和所述第二开关的导通方向可控；所述反馈控制模块经由所述反馈电路采集所述驱动模块的母线电压，并根据所述母线电压相应的控制所述第一开关和所述第二开关的导通方向，使得电能回收系统能够稳定的提供电源以及将驱动模块的再生能量进行再利用。

Description

车辆搬运器的电能回收系统以及供电装置

技术领域

本实用新型涉及立体车库技术领域，具体涉及一种车辆搬运器的电能回收系统以及供电装置。

背景技术

汽车搬运装置是智能立体车库的核心部件，其供电形式一般有卷筒电缆供电和电池供电，并且这两种供电方式存在以下问题：

卷筒电缆供电的方式：卷筒中电缆使用过多，立体车库启用后，卷筒及卷筒电缆往往出现耐久性差、信号干扰大等问题，造成设备故障率高；

电池供电的方式；电池尺寸较大，汽车搬运器内无法安装。同时电池充电时间长，温度范围小，无法满足汽车搬运器使用的场合。

同时，电机在制动过程中将产生再生电压，由于驱动器整流作用，将能量回馈到直流母线上，而直流母线无法消耗掉能量，因此电压会急剧上升，直至到驱动器的保护点，系统报故障停机，传统的能量吸收方式采用电阻式吸收，一方面由于刹车时能量很大，因此制动电阻瞬时电流也很大，要选用很大的制动电阻，并且配好散热系统，并且汽车般运器内无法满足安装的空间。另一方面制动电阻的吸收速度慢，无法满足紧急制动时能够瞬间吸收能量，从而导致驱动器的故障停机。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种至少能解决其中一个问题的电能回收系统以及供电装置。

一种车辆搬运器的电能回收系统，用于针对车辆搬运器的驱动模块提供电源以及回收再生电能，所述电能回收系统包括超级电容模组、稳压开关、第一开关、第二开关、反馈电路和反馈控制模块；

其中，所述稳压电感和所述第一开关由所述超级电容模组的正极起依次串联至驱动模块的正极，所述驱动模块的负极连接至所述超级电容模组的负极；

所述第二开关一端连接所述电感和所述第一开关之间，另一端连接于所述驱动模块的负极，且所述第一开关和所述第二开关的导通方向可控；

所述反馈控制模块经由所述反馈电路采集所述驱动模块的母线电压，并根据所述母线电压相应的控制所述第一开关和所述第二开关的导通方向。

上述车辆搬运器的电能回收系统，包括与车辆搬运器的驱动模块的超级超级电容模组、稳压开关、第一开关、第二开关、反馈电路和反馈控制模块，通过反馈控制模块根据反馈电路的采集驱动模块的母线电压，调节第一开关和第二开关使得电能回收系统在车辆搬运器刹车时，驱动模块产生的再生电能通过第一开关反馈至超级电容模组，利用刹车时产生的能量给超级电容模组充电。有效的解决再生能量不能消耗而导致驱动器故障停机的问题。

可选的，所述电能回收系统还包括：第一电容，并联在所述超级电容模组的正极和负极之间。

可选的，所述电能回收系统还包括：第二电容，并联在所述驱动模块的正极和负极之间。

可选的，所述第一开关和第二开关分别为第一场效应管和第二场效应管；

所述第一电容的正极通过所述电感与所述第一场效应管的源极连接，所述第一场效应管的漏极与所述第二电容的正极连接，所述第一电容的负极与第二电容的负极连接；

所述第二场效应管的漏级连接在所述第一场效应管的源极与所述电感之间，所述第二场效应管的源极与第二电容的负极连接。

可选的，所述反馈控制模块包括PID控制器和PWM控制器；

所述PID控制器的检测输入端与所述反馈电路连接，所述PID控制器的输出端与PWM控制器的输入端连接；

所述PWM控制器包括第一控制输出端以及第二控制输出端，所述第一控制输出端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第二控制输出端与所述第二场效应管的栅极连接。

本实用新型还提供了一种车辆搬运器的供电装置，所述供电装置包括车辆搬运控制器、充电机、管理控制器以及上述的电能回收系统；

所述管理控制器分别与所述超级电容模组以及所述车辆搬运控制器连接，用于采集所述超级电容的电能信息并将所述电能信息发送给所述车辆搬运控制器；

所述充电机分别与所述超级电容模组以及车辆搬运控制器连接，所述车辆搬运控制器根据所述电能信息控制所述充电机对超级电容模组进行充电。

可选的，所述超级电容管理系统包括与所述管理控制器连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述超级电容模组的电能信息。

可选的，所述电能回收系统与所述车辆搬运控制器，用于向所述车辆搬运控制器供电。

附图说明

图1为其中一个实施例中电能回收系统的电路示意图；

图2为其中一个实施例中供电装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种用于车辆搬运器的电能回收系统，用于针对车辆搬运器的驱动模块提供电源以及回收再生电能，所述电能回收系统包括超级电容模组、稳压开关、第一开关、第二开关、反馈电路和反馈控制模块。

其中，所述稳压电感和所述第一开关由所述超级电容模组的正极起依次串联至驱动模块的正极，所述驱动模块的负极连接至所述超级电容模组的负极。

所述第二开关一端连接所述电感和所述第一开关之间，另一端连接于所述驱动模块的负极，且所述第一开关和所述第二开关的导通方向可控；

所述反馈控制模块经由所述反馈电路采集所述驱动模块的母线电压，并根据所述母线电压相应的控制所述第一开关和所述第二开关的导通方向。

在本实施例中，当车辆搬运器正常工作时，由反馈控制模块通过反馈电路检测到驱动模块的母线上的电压为预设的正常电压，则控制第一开关闭合，第二开关打开，使得电能回收系统的电路呈现为BOOST升压电路，此时超级电容模组向驱动模块进行供电。

当车辆搬运器刹车或制动的时候，由于惯性的作用，驱动模块会有继续向前的动能，此时驱动模块将会把动能转换成电能回馈到母线上，使得母线上的电压增高，此时由反馈控制模块通过反馈电路检测到驱动模块的母线上的电压大于一预设电压，则控制第一开关闭合，第一开关打开，使得电能回收系统的电路呈现Buck降压电路，以使驱动模块母线上由刹车再生的能量反馈到超级电容模组，利用再生能量对超级电容模组进行充电，将再生能量转化为有效电能进行再次利用，提高能耗。

在本实施例中，超级电容模组起到充电电源的作用，具有充放电时间短，温度范围广，寿命长，体积小等优点，使得电能回收系统为车辆搬运器提供动力及控制电源时，实现供电电压稳定、快速放电以及再生电压快速吸收，以提供车辆搬运器的性能。

在本实施例中，驱动模块200包括多个分别串联的直流电机驱动器以及直流电机。

在本实施例中，所述电能回收系统还包括：第一电容C1，并联在所述超级电容模组的正极和负极之间。

在本实施例中，所述电能回收系统还包括：第二电容C2，并联在所述驱动模块的正极和负极之间。

在本实施例中，第一电容C1以及第二电容C2均具有滤波的作用。

如图1所示，所述第一开关和第二开关分别为第一场效应管Q1和第二场效应管Q1。在本实施例中，第一场效应管Q1和第二场效应管Q1均为N型场效应管。

在本实施例中，所述第一电容C1的正极通过所述电感L与所述第一场效应管Q1的源极连接，所述第一场效应管Q1的漏极与所述第二电容C2的正极连接，所述第一电容C1的负极与第二电容C2的负极连接。

在本实施例中，所述第二场效应管Q2的漏级连接在所述第一场效应管Q1的源极与所述电感L之间，所述第二场效应管Q2的源极与第二电容C2的负极连接。

当车辆搬运器为正常工作时，第一场效应管Q1为常闭状态，由于场效应管具有双向导通性，此时从第一场效应管Q1的源极到漏极方向导通。第二场效应管Q2处于打开状态和闭合状态之间进行切换。

当第二场效应管Q2处于闭合状态时，第二场效应管Q2的漏极到源极方向导通，此时由超级电容模组101、第二场效应管Q2以及稳压电感L组成回路，使得稳压电感L进行储能。此时由并联在驱动模块200的正极和负极之间的第二电容C2向驱动模块200进行供电，以保持车辆搬运器的持续工作。

当第二场效应管Q2处于打开状态时，由超级电容模组101、稳压电感L、第一场效应管Q2以及驱动模块200组成回路，使得超级电容模组101向驱动模块200供电。由于超级电容模组101在进行供电的过程中，随着能量的消耗，而提供的电压也会随着降低。因此，稳压电感L在超级电容模组101输出电压降低时，启到稳压的作用。

具体的，当车辆搬运器在正常工作状态中，电能回收系统具有直流稳压的作用，保持驱动模块200的供电稳定。

当车辆搬运器刹车时，驱动模块200母线上的电压增高，此时第一场效应管Q1为打开状态和闭合状态之间进行切换，而第二场效应管Q2为常闭状态。使得再生能量通过第一场效应管Q1，经由稳压电感L流向超级电容模组，给超级电容模组101充电。

具体的，由于稳压电感L上的电流不能突变，因此可以通过调节第一场效应管Q1打开/闭合状态的频率，来控制流过稳压电感L的大小，使得瞬时电流不会突然变大。

如图1所示，所述反馈控制模块102包括PID控制器和PWM控制器。所述PID控制器的检测输入端与所述反馈电路连接，所述PID控制器的输出端与PWM控制器的输入端连接。

所述PWM控制器包括第一控制输出端Q1_Drv以及第二控制输出端Q2_Drv，所述第一控制输出端Q1_Drv与所述第一场效应管Q1的栅极连接，所述第二控制输出端Q2_Drv与所述第二场效应管Q2的栅极连接。

在本实施例中，PID控制器的检测输入端实时采集反馈电路反馈的驱动模块200母线的输出电压，并根据输出电压以及预设工作电压(例如60V)进行对比，若输出电压等于预设工作电压，则说明此时车辆搬运器处于正常工作状态，并向PWM控制器发送控制指令，使得PWM控制器的第一控制输出端Q1_Drv向第一场效应管Q1发送闭合信号，第二控制输出端Q2_Drv向第二场效应管Q2发送打开信号并处于PWM状态，通过调节第二控制输出端Q2_Drv的PWM占空比，实现控制第二场效应管Q2在闭合以及打开状态之间的切换频率。

若输出电压大于预设上限电压(例如65V)时，则说明此时车辆搬运器处于刹车或急停的状态，并向PWM控制器发送控制指令，使得PWM控制器的第二控制输出端Q2_Drv向第二场效应管Q2发送闭合信号，第一控制输出端Q1_Drv向第一场效应管Q1发送打开信号并处于PWM状态，通过调节第一控制输出端Q1_Drv的PWM占空比实现第一场效应管Q1在闭合以及打开状态之间的切换频率，以实现通过稳压电感L的瞬时电流不会过大。在本实施例中，通过调节第二控制输出端Q2_Drv的PWM占空比，以达到第一场效应管Q1源极的输出电流保持在10A。

在本实施例中，PWM控制器以及PWM控制器可整合为一个处理芯片。

上述车辆搬运器的电能回收系统，包括与车辆搬运器的驱动模块的超级超级电容模组、稳压开关、第一开关、第二开关、反馈电路和反馈控制模块，通过反馈控制模块根据反馈电路的采集驱动模块的母线电压，调节第一开关和第二开关使得电能回收系统在车辆搬运器刹车时，驱动模块产生的再生电能通过第一开关反馈至超级电容模组，利用刹车时产生的能量给超级电容模组充电。有效的解决再生能量不能消耗而导致驱动器故障停机的问题。并且超级电容模组的安装高度为80mm，方便安装与车辆搬运器内，有效的节约车辆搬运器内的空间。

如图2所示，本实用新型还提供了一种车辆搬运器的供电装置，所述供电装置包括车辆搬运控制器300、充电机400、管理控制器500以及上述的电能回收系统100。

所述管理控制器300分别与所述超级电容模组101以及所述车辆搬运控制器300连接，用于采集所述超级电容模组101的电能信息并将所述电能信息发送给所述车辆搬运控制器300。

所述充电机400分别与所述超级电容模组101以及车辆搬运控制器300连接，所述车辆搬运控制器300根据所述电能信息控制所述充电机400对超级电容模组101进行充电。

在本实施例中，管理控制器500通过RS485或CAN通讯协议与超级电容模组101进行相连，实时采集电能信息。电能信息包括超级电容模组101的电压、电流及储能情况。

在本实施例中，管理控制器500通过RS485、CAN或TCP/IP通讯协议与车辆搬运器进行信号交互，管理控制器500将超级电容模组101的电能信息实时发送给车辆搬运器200，车辆搬运器200经过运算后，通过控制充电机400对超级电容模组101进行充放电控制。

具体的，在充电机400对超级电容模组101进行充电的过程中，充电机400以80-100A电流输出，在30S内可将电容电量达到100％。

在本实施例中，所述超级电容管理系统包括与所述管理控制器500连接的显示模块600，所述显示模块600用于显示所述超级电容模组101的电能信息。

在本实施例中，超级电容模组101的电能信息通过显示器500进行显示，使得操作人员可简单的了解供电装置中的超级电容模组101的电能信息，以便进行相应操作。

在本实施例中，所述电能回收系统100与所述车辆搬运控制器300，用于向所述车辆搬运控制器300供电。

上述车辆搬运器的供电装置，具有供电电压稳定，超级电容模组的电能信息可采集以及显示，装置故障率低，性能更好的特点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.车辆搬运器的电能回收系统，用于针对车辆搬运器的驱动模块提供电源以及回收再生电能，其特征在于，所述电能回收系统包括超级电容模组、稳压电感、第一开关、第二开关、反馈电路和反馈控制模块；

其中，所述稳压电感和所述第一开关由所述超级电容模组的正极起依次串联至驱动模块的正极，所述驱动模块的负极连接至所述超级电容模组的负极；

所述第二开关一端连接所述电感和所述第一开关之间，另一端连接于所述驱动模块的负极，且所述第一开关和所述第二开关的导通方向可控；

所述反馈控制模块经由所述反馈电路采集所述驱动模块的母线电压，并根据所述母线电压相应的控制所述第一开关和所述第二开关的导通方向。

2.根据权利要求1所述的电能回收系统，其特征在于，所述电能回收系统还包括：第一电容，并联在所述超级电容模组的正极和负极之间。

3.根据权利要求1所述的电能回收系统，其特征在于，所述电能回收系统还包括：第二电容，并联在所述驱动模块的正极和负极之间。

4.根据权利要求2或3所述的电能回收系统，其特征在于，所述第一开关和第二开关分别为第一场效应管和第二场效应管；

所述第一电容的正极通过所述电感与所述第一场效应管的源极连接，所述第一场效应管的漏极与所述第二电容的正极连接，所述第一电容的负极与第二电容的负极连接；

所述第二场效应管的漏级连接在所述第一场效应管的源极与所述电感之间，所述第二场效应管的源极与第二电容的负极连接。

5.根据权利要求4所述的电能回收系统，其特征在于，所述反馈控制模块包括PID控制器和PWM控制器；

所述PID控制器的检测输入端与所述反馈电路连接，所述PID控制器的输出端与PWM控制器的输入端连接；

所述PWM控制器包括第一控制输出端以及第二控制输出端，所述第一控制输出端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第二控制输出端与所述第二场效应管的栅极连接。

6.车辆搬运器的供电装置，其特征在于，所述供电装置包括车辆搬运控制器、充电机、管理控制器以及根据权利要求1-5任意一项所述的电能回收系统；

所述管理控制器分别与所述超级电容模组以及所述车辆搬运控制器连接，用于采集所述超级电容模组的电能信息并将所述电能信息发送给所述车辆搬运控制器；

所述充电机分别与所述超级电容模组以及车辆搬运控制器连接，所述车辆搬运控制器根据所述电能信息控制所述充电机对超级电容模组进行充电。

7.根据权利要求6所述的供电装置，其特征在于，所述超级电容管理系统包括与所述管理控制器连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述超级电容模组的电能信息。

8.根据权利要求6所述的供电装置，其特征在于，所述电能回收系统与所述车辆搬运控制器，用于向所述车辆搬运控制器供电。

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