CN211377680U - 一种橡胶轮胎门式起重机的电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种橡胶轮胎门式起重机的电源系统，包括：安装架，所述安装架为框架结构，所述安装架内放置电池单元，其中部分电池单元串联形成电源支路，各个电源支路并联；安装架设有PDU单元(电源分配单元)用于选择电源支路数量。本实用新型根据实际输出的要求，调节加入工作的所述电池支路的数量，可以增加所述电池模块的安全可靠性。

Description

一种橡胶轮胎门式起重机的电源系统

技术领域

本实用新型涉及起重机供电技术领域，尤其涉及一种电池驱动的橡胶轮胎门式起重机的电源系统。

背景技术

橡胶轮胎门式起重机(RTG Crane，简称RTG)，是一种转运集装箱等大物件用的大型轮胎式的门式起重机，依靠轮胎移动，一般用于物流流通中，例如在港口、仓库或者机场等需要搬运较大物件的场合。

作为起重机，在对集装箱等大物件进行操作时，RTG需要很强的动力输出，由于RTG经常需要搬运重达20多吨的超大型集装箱，故而其任何一个动作都需要非常大的能量和功率。现有的RTG通常是使用内燃机作为动力源，再主要通过两种方式驱动相关机构工作：柴油机—液压方式和柴油机—电动方式。

所述柴油机—液压方式，即通过柴油机驱动液压系统，液压泵带动液压马达，再驱动各个机构工作。该方式加速性能好，动力装置重量较轻，但系统容易产生漏油，维修保养较复杂，故而使用较少。

所述柴油机—电动方式，即通过柴油机带动直流发电机，直流发电机再带动直流电动机，驱动各机构运作。近年来，开始采用交流变频调速系统，交流鼠笼电动机驱动方式，由于电动机简单，维护方便，受到用户的欢迎。

但是，考虑到环境保护的因素，内燃机车已经在逐步淘汰中，并且，内燃机结构比较复杂，维修困难，重量也较大。即使是在目前是使用较多的所述柴油机—电动方式中，其实质也是将柴油机输出的动力转化为电能，再操作相关的电气设备。

考虑到环境保护和操作简单等因素，现在已经开始有直接采用电能来提供动力的RTG，但是，由于RTG的动力输出具有爆发性和大强度的特点，这就要求所提供能量的电源必须具有持续超大功率的充放电能力和较长的工作时长；但再考虑到RTG的移动性，就要求所述RTG只能依赖自身携带作业电源，故而只能采用大容量的充电电池来提供电能。也即RTG上所搭载的作业电源必须要具有足够大的容量，从而具有输出的爆发性和大强度。

实用新型内容

鉴于上述的RTG实际使用中的需求，本实用新型的目的在于提供一种橡胶轮胎门式起重机的电源系统，使得其可以满足RTG对于工作动力的需求，并且方便操作。

本实用新型的技术方案如下：

一种橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其中，包括：安装架，

所述安装架为框架结构，所述安装架内放置N个电池单元，N为≥2的自然数；

其中部分电池单元串联形成电源支路，各个电源支路并联；

所述安装架设有PDU单元(电源分配单元)，通过PDU单元选择电源支路数量。

在一种优选实施例中，所述框架结构包括至少两层隔层，每一个隔层设置有至少一个电池单元。

在一种优选实施例中，所述安装架结构包括底座、顶板，所述隔层位于底座和顶板之间，隔层之间、以及隔层与底座之间通过边缘处的第一竖直立柱连接，顶板与隔层以及底座之间通过边缘处的第二竖直立柱连接。

在一种优选实施例中，所述电源系统还包括充电系统，充电系统包括发电机组，发电机组连接充电电源输入端，充电电源输出端连接电容器组输入端，电容器组输出端通过逆变器连接电池单元。

在一种优选实施例中，电源系统包括提供冷流体的电源制冷系统，所述框架结构内部设有电源制冷系统冷流体出口的中空管道。更优选地，所述冷流体为空气，中空管道朝向电池单元的位置设有出风口。

在一种有更优选实施例中，在一种更优选实施例中，所述隔层由中空的导热隔板构成；第一竖直立柱和/或第二竖直立柱为中空柱，内部中空结构与导热隔板中空结构连通。更优选地，所述导热隔板、第一竖直立柱、第二竖直立柱分别独立的优选为在朝向电池单元位置设有出风口。

所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其中，还包括一个用于对所述电池单元进行实时监控和故障预警的电池管理系统(BMS)。

电池管理系统包括：数据采集单元、控制器和通信单元，数据采集单元包括传感器，用于感测温度和空气流量，控制器包括继电器和控制芯片，通信单元包括对外接口，接口、传感器和继电器均连接控制芯片。

更优选地，所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，包括电源制冷系统控制单元，所述控制芯片与电源制冷系统控制单元通信连接。

更优选地，所述BMS包括电量检测单元，电量检测单元包括控制芯片、以及与所述控制芯片连接的电压采样电路、电流采样电路、电流电压调节单元，电流采样电路串联在电流电压调节单元与电池之间，所述电压采样电路与电池并联接入电流电压调节单元，电流电压调节单元包括可调电阻。

所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其中，所述电流电压调节单元包括发光器，所述可调电阻为光敏电阻，所述检测单元还包括PWM控制器来改变光敏电阻的电阻值的大小。

所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其中，所述控制芯片还连接、并发送指令给报警器。

所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其中，所述电池为长方体双层标准电池包。

所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其中，所述电池为磷酸铁锂电池，更有选为高功率磷酸铁锂电池。

本实用新型所公开的一种橡胶轮胎门式起重机的电源系统，根据实际输出的要求，通过所述PDU单元对加入工作的所述电池支路的数量进行调节。

附图说明

图1是本实用新型的橡胶轮胎门式起重机的整体结构示意图。

图2是本实用新型的橡胶轮胎门式起重机的电源系统的结构示意图。

图3是本实用新型电池管理系统工作原理示意图。

图4是本实用新型电量检测系统结构示意图。

图中：1.门形支架、2.电池单元、3.小车滑轨、4.小车、5.货物提爪、6.轮胎、 7.电缆、8.底梁、21.底座、22.电池单元、23.隔板、24.顶板、221.电池、222. 控制芯片、223.电流采集单元、224.电压采集单元、225.光敏电阻、226.发光二极管、227.PWM控制器

具体实施方式

本实用新型提供了一种新型的电池驱动的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实用新型电源系统用于橡胶轮胎门式起重机，橡胶轮胎门式起重机如图1 所示，包括：

对称放置的两个门形支架1，每个所述门形支架1包括一横梁及所述横梁两端垂直地面的两竖梁。所述横梁顶部设有小车滑轨3，两个所述门形支架1的相对的竖梁底部连接有底梁8，每个所述竖梁通过至少一个轮胎6接触地面，所述轮胎6优选为橡胶轮胎，故而整个橡胶轮胎门式起重机的下部具有两个所述底梁 8，以及至少4个所述轮胎6，并通过所述轮胎6移动位置。当移动到所需要的地点，开始工作时，每个所述竖梁的底部还放下一可折叠的固定支架，以增加所述橡胶轮胎门式起重机的定点稳定性。

在一个所述底梁8上设有至少一个本实用新型所述的电源单元2，用于提供整个橡胶轮胎门式起重机的动力能源。所述电源单元2包括多条并联的电源支路，每条电源支路包括串联的多个电池，以提供所需要的电压；所述电源单元2 还包括一PDU单元，即电源分配单元(Power Distribution Unit)，用于根据实际负荷的需要，调整加入起重等工作的所述电源支路的数量。本申请中，每个电源支路都由多个电池单元串联而成，形成多个电源支路，当实际负荷增加时，即可增加相并联的所述电源支路的数目，从而在不改变输出电压的情况下，增加输出的电流，也即增加输出的功率。

在所述门形支架上，还设有一动力传动系统，用于将动力从电动机传送到各相关的移动机构，包括小车4、货物提抓5等。所述小车4沿着设置于所述横梁顶部的所述小车滑轨3移动。所述小车通过起升系统升降所述货物提抓5，所述货物提抓5用于抓取所要起吊移动的物件，例如集装箱等。所述起升系统包括滑轮组。

所述门形支架1上还设有大车运行系统和小车运行系统，分别用于通过所述轮胎6移动所述门形支架1的位置，以及根据实际需要移动小车4在所述小车滑轨3上的位置。

所述电源系统2的具体结构如图2所示，包括一框架结构的安装架，安装架包括底座21和顶板24，底座21和顶板24之间用隔板23隔成多个隔层，每个隔层都放置有至少一个高功率磷酸铁锂电池的标准电池包22，所述标准电池包 22为单路75KWh。

在本实用新型的一个更佳的实施例中，为了进一步确保所述电池单元2的工作正常，所述的橡胶轮胎门式起重机中，还设有一个用于对所述电池单元2进行实时监控和故障预警的BMS系统(Battery Management System，电池管理系统)。

本实用新型所公开的一种橡胶轮胎门式起重机,通过将包括有至少一个电池支路的所述电池单元设置于RTG的所述门形支架1的底梁8上，并且根据实际输出的要求，通过所述PDU模块对加入工作的所述电池支路的数量进行调节，可以最大限度地减少所述RTG上所载的电池单元的体积和重量，并可以增加所述电池单元的安全可靠性，从而最大程度地方便所述RTG的实际操作使用。

参照图3，电池管理系统包括：数据采集单元、控制器和通信单元，数据采集单元包括传感器，用于感测温度和空气流量，控制器包括继电器和控制芯片，通信单元包括对外接口，如人机接口或通讯接口等。传感器将温度、空气流量等数据发送给控制器，控制器判断电池温度是否超出阈值，如果超出阈值，则控制空调或风扇加大降温力度。

参照图4，本实施例中，电池管理系统还包括电量监测单元，包括电流电压调节单元，电流电压调节单元包括一个可调电阻，本实施例中，可调电阻为光敏电阻45，电流电压调节单元还包括发光二极管46，控制芯片42控制PWM控制器47，来调节发光二极管46的发光强度，从而改变光敏电阻45的电阻值，光敏电阻45也可以是光敏开关。

电流采集单元43串联于电池单元与电流电压调节单元的光敏电阻45之间，电压采集单元44与电流电压调节单元的光敏电阻45一起并联在电池41两端。

电流采集单元43、电压采集单元44均与控制芯片42连接，并将采集的电流和电压发送给控制芯片42，控制芯片42将电流和电压数据相乘换算成放电功率，并根据预存的剩余电量-放电功率曲线获得剩余电量值。

当控制芯片42计算得到的剩余电量值低于预设阈值，则向报警器48(如声、光报警器)发送指令，报警器报警或者发送报警信号给控制台。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，安装架底座21与隔板23之间通过中空的竖直立柱连接，隔板23位中空板，并设有出风口。

顶板24与隔板23以及底座21之间通过另一种竖直立柱连接，所述另一种竖直立柱可以是中空或非中空的。

空调或风扇向竖直立柱内吹入冷空气，通过隔板23吹出为电池单元22降温，或者通过隔板23换热给电池单元22降温。

橡胶轮胎门式起重机的电源系统还包括充电系统，充电系统包括发电机组，发电机组连接充电电源输入端，充电电源输出端连接电容器组输入端，电容器组输出端通过逆变器连接电池单元。

起重机放下物体过程中，发电机组发电，将电流送入电容器组进行存储，然后通过逆变器将电流存储到电池单元中，从而节省电能。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，包括：安装架，其中所述安装架为框架结构，所述安装架内放置N个电池单元，N为≥2的自然数；其中部分电池单元串联形成电源支路，各个电源支路并联；所述安装架设有PDU单元，通过PDU单元选择电源支路数量。

2.根据权利要求1所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，所述框架结构包括至少两层隔层，每一个隔层设置有至少一个电池单元。

3.根据权利要求2所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，所述安装架结构包括底座、顶板，所述隔层位于底座和顶板之间，隔层之间、以及隔层与底座之间通过边缘处的第一竖直立柱连接，顶板与隔层以及底座之间通过边缘处的第二竖直立柱连接。

4.根据权利要求3所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，所述隔层由中空的导热隔板构成；第一竖直立柱和/或第二竖直立柱为中空柱，内部中空结构与导热隔板中空结构连通。

5.根据权利要求2所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，还包括一个用于对所述电池单元进行实时监控和故障预警的电池管理系统。

6.根据权利要求5所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，电池管理系统包括：数据采集单元、控制器和通信单元，数据采集单元包括传感器，用于感测温度和空气流量，控制器包括继电器和控制芯片，通信单元包括对外接口，接口、传感器和继电器均连接控制芯片。

7.根据权利要求6所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，包括电源制冷系统控制单元，所述控制芯片与电源制冷系统控制单元通信连接。

8.根据权利要求6所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，电池管理系统包括电量检测单元，电量检测单元包括控制芯片、以及与所述控制芯片连接的电压采样电路、电流采样电路、电流电压调节单元，电流采样电路串联在电流电压调节单元与电池之间，所述电压采样电路与电池并联接入电流电压调节单元，电流电压调节单元包括可调电阻。

9.根据权利要求8所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，所述电流电压调节单元包括发光器，所述可调电阻为光敏电阻，所述检测单元还包括PWM控制器来改变光敏电阻的电阻值的大小。

10.根据权利要求1所述的橡胶轮胎门式起重机的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括充电系统，充电系统包括发电机组，发电机组连接充电电源输入端，充电电源输出端连接电容器组输入端，电容器组输出端通过逆变器连接电池单元。

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