FI122060B - Hybrid Stacker Hybrid Operating System - Google Patents
Hybrid Stacker Hybrid Operating System Download PDFInfo
- Publication number
- FI122060B FI122060B FI20050233A FI20050233A FI122060B FI 122060 B FI122060 B FI 122060B FI 20050233 A FI20050233 A FI 20050233A FI 20050233 A FI20050233 A FI 20050233A FI 122060 B FI122060 B FI 122060B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- energy
- power
- hybrid
- motors
- energy storage
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
- B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
- B66C13/23—Circuits for controlling the lowering of the load
- B66C13/26—Circuits for controlling the lowering of the load by ac motors
- B66C13/28—Circuits for controlling the lowering of the load by ac motors utilising regenerative braking for controlling descent of heavy loads and having means for preventing rotation of motor in the hoisting direction when load is released
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C19/00—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries
- B66C19/007—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries for containers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Description
Konttilukin hybridikäyttöjärjestelmä - Hybriddrivsystem for grensletruckHybrid straddle carrier operating system - Hybriddrivsystem for grensletruck
Keksintö koskee ensimmäisen patenttivaatimuksen johdanto-osan mukaista kontti-lukin hybridikäyttöjärjestelmää, ja tämän hybridikäyttöjärjestelmän käyttömenetel-5 mää.The invention relates to a container lock hybrid drive system according to the preamble of the first claim, and to a method of operating this hybrid drive system.
Suuria määriä konttilukkeja, joita nimitetään myös ’’lukkitrukeiksi” (’’straddle carrier”), käytetään kaikkialla maailmassa merisatamissa ja konttiterminaaleissa konttien siirtämiseen ja pinoamiseen. Niinpä esim. sellaisissa satamakaupungeissa kuin Hampuri ja Bremerhaven on joka päivä käytössä satoja tällaisia dieselkäyttöisiä 10 ajoneuvoja, jotka kuluttavat vastaavasti paljon polttoainetta ja kuormittavat ympäristöä (usein kaupunkiympäristöä) pakokaasuillaan. Tekniikka, joka vähentää näiden ajoneuvojen energiatarpeen ja haitta-ainepäästöt absoluuttisesti välttämättömään minimimäärään, on siksi sekä ekonomisesti että ekologisesti mielekäs.Large numbers of straddle carriers, also known as straddle carriers, are used throughout the world in seaports and container terminals for moving and stacking containers. Thus, for example, in port cities like Hamburg and Bremerhaven, there are hundreds of such diesel-powered vehicles every day, which consume a great deal of fuel and pollute the environment (often the urban environment) with their exhaust gases. Therefore, technology that reduces the energy requirements and pollutant emissions of these vehicles to an absolute minimum is therefore economically and ecologically meaningful.
Tällaisten lukkitrukkien dieselsähköiset käyttöjärjestelmät ovat tunnettuja. Yleensä 15 ne koostuvat sähköenergiaa tuottavasta dieselgeneraattorikoneikosta, tasajännitevä-lipiiristä ja useista siihen kytketyistä säädettävistä vaihtosuuntaajista ajo- ja nosto-laitemoottoreiden kolmi vaihe virran syöttöä varten. Näillä tähän saakka tunnetuilla käyttöjärjestelmillä on kuitenkin se haittapuoli, että sähköenergia, joka syötetään takaisin välipiiriin ajo- ja nostomoottoreiden dynaamisessa jarrutuksessa (esim. kuor-20 man laskemisessa tai kuljetuslaitteen sähköisessä jarrutuksessa), häviää jarrutusvas-tusten johdosta ja menee näin lopullisesti hukkaan.Diesel electric drive systems for such lock trucks are known. Generally 15, they consist of a power generating diesel generator set, a dc voltage lip, and a plurality of adjustable inverters connected thereto for three-phase power to the traction and lift motors. However, these hitherto known operating systems have the drawback that the electrical energy fed back to the intermediate circuit during dynamic braking of the traction and lift motors (e.g., lowering the load or electric braking of the conveyor) is lost due to braking resistors and is thus ultimately lost.
Tähän saakka tunnettujen lukkitrukkien yksi muu haittapuoli on se, että diesel- generaattorikoneikko, siis virta-aggregaatti, täytyy mitoittaa sellaiseksi, että nosto- ja ajomoottorit saavat riittävästi energiaa huipputeholla toimiessaan. Nostomootto- o 25 reiltä vaaditaan tätä huipputehoa kuitenkin vain joitain sekunteja, ajomoottoreilta cf) korkeintaan joitain minuutteja. Ajoneuvon energiansaantiin tarvittu keskimääräinen o ^ jatkuva teho on kuitenkin huomattavasti pienempi, koska ajoneuvo tarvitsee huo- mattavasti vähemmän tehoa hitaissa ajonopeuksissa, kuten pinottaessa tai ajettaessa £ tyhjänä tai nostettaessa vajaita kontteja. Tästä huolimatta tehopiikkien kattamiseksi co 30 ajoneuvossa täytyy kuljettaa mukana ylimitoitettua, suurta ja painavaa virta- co g aggregaattia, mistä on seurauksena lisääntynyt energiantarve ja siten myös lisäänty- o nyt polttoainetarve.Another disadvantage of hitherto known lock trucks is that the diesel generator set, i.e. the power unit, must be dimensioned so that the lift and drive motors receive sufficient energy when operating at peak power. However, lifting motors 25 only require this peak power for a few seconds, traction motors cf) up to a few minutes. However, the average continuous power required to power the vehicle is significantly lower, since the vehicle requires significantly less power at slow travel speeds, such as stacking or driving £ empty or lifting undercovered containers. Nevertheless, in order to cover the power peaks, the co 30 vehicle must be accompanied by an oversized, large and heavy current co g aggregate, which results in increased energy demand and thus also increased fuel demand.
(M(M
Tämän vuoksi on muihin ajoneuvoihin jo kauan kehitetty käyttöjärjestelmiä, jotka välivarastoivat jarrutusenergian sähköiseen energiavarastoon ja ottavat sen sitten 35 jälleen käyttöön kiihdytettäessä. Tällaisia patentteja tunnetaan useita. Niinpä julkai- 2 susta DE 19 745 094 AI tunnetaan hybridiajoneuvon ohjaus, joka ottaa käyttöener-giansa vähintään kahdesta energialähteestä. Tässä tunnetussa hybridisähköajoneu-vojen käyttöjärjestelmässä tasajännitevälipiiriin on liitetty akku ja energiavirran säätö, joka ohjaa akun lataamista ja purkamista. Ohjausparametrina käytetään ajoneu-5 von kulloistakin energiantarvetta.As a result, operating systems have long been developed for other vehicles, which temporarily store the braking energy into an electrical energy storage and then re-enable it during acceleration. A number of such patents are known. Thus, DE 19 745 094 A1 discloses the control of a hybrid vehicle that draws its power from at least two sources of energy. In this known hybrid electric vehicle operating system, a dc voltage circuit is connected to a dc voltage circuit and controls the charge and discharge of the battery. The control parameter is the current power requirement of the vehicle.
Useissa muissa tämän aihepiirin ratkaisuissa energiavarastoina käytetään samoin akkuja. Akkujen haittapuoli ainoana energiavarastona on kuitenkin erityisesti se, että akuilla on vain rajallinen käyttöikä, suhteellisen suuret huoltokulut ja vain rajallinen tehonotto ladattaessa. Kuormia nostettaessa/laskettaessa tai kuljetuslaitetta pai-10 koitettaessa usein toistuvat lyhytaikaiset esimerkiksi sekunteja kestävät lataus-purkausjaksot johtavat nopeampaan vanhenemisprosessiin ja siihen, että ne täytyy vaihtaa usein huoltotöiden yhteydessä. Koska niillä on rajallinen tehonotto ladattaessa, niillä saavutetaan vain vähäisessä määrin haluttuja polttoainesäästöihin liittyviä edut, kun käytetään ja välivarastoidaan dynaamisesti tuotettua jarrutus- ja alas-15 laskuenergiaa. Akkujen vaihtoehtoinen huomattava ylimitoitus puolestaan hävittäisi nämä edut, koska niiden paino on suuri eikä virta-aggregaattiin olisi mahdollista saada painosäästöä, niin että niillä ei saataisi lainkaan etuja. Sitä paitsi tähän saakka ajovoima-akkuina käytetyillä tavallisilla lyijy-happoakuilla on hyvin suuri ominais-tehopaino. Siksi akkuja ei ole tähän mennessä käytetty konttilukeissa.Many other solutions in this area also use batteries as energy storage. However, the drawback of batteries as the only energy storage unit is particularly that they have only a limited life, relatively high maintenance costs and only a limited amount of power when charging. Frequent repetitive charging / unloading cycles of, for example, seconds, when lifting / lowering loads or positioning the conveyor, result in a faster aging process and need to be replaced frequently during maintenance work. Because of their limited power consumption during charging, they provide only a limited amount of the desired fuel economy benefits when using dynamically produced braking and down-15 lowering energy. Alternatively, the considerable oversize of the batteries would negate these advantages since they are heavy in weight and would not provide weight savings to the power assembly without any benefit at all. Moreover, the standard lead-acid batteries used hitherto as traction batteries have a very high specific gravity. Therefore, batteries have not yet been used in straddle carriers.
20 Yleisenä tekniikan tasona tunnetaan myös huoltovapaita, pitkäikäisiä ja kevyitä energiavarastoja, joilla on suuri tehotiheys. Tässä on kyse kaksikerroskondensaatto-reista, joilla on hyvin suuri varautumiskyky ja joita on markkinoilla saatavissa kauppanimillä ’’ultrakondensaattorit” tai ’’ultracaps” nyttemmin lähes hyväksyttävään hintaan. Dieselsähköbussilla, johon oli varustettu ultrakondensaattoreita jarru-25 tusenergiavarastoksi, tehdyt ensimmäiset kokeet tuottivat huomattavia polttoaine-säästöjä (10-15 %) ja päästöjen vähennyksiä kaupunkiliikenteessä.20 Maintenance-free, long-lasting and light-weight energy stores with high power density are also known as state of the art. These are two-layer capacitors, which have a very high charge capacity and are available on the market under the trade names "" ultracapacitors "or" ultracaps "nowadays at almost acceptable prices. The first tests of a diesel electric bus equipped with ultra-capacitors for braking energy storage produced significant fuel savings (10-15%) and emission reductions in urban transport.
o ^ Ultrakondensaattoreilla on kuitenkin erityisesti akkuihin verrattuna se haittapuoli,o ^ However, ultra-capacitors have the disadvantage, especially compared to batteries,
COC/O
o että ne soveltuvat kyllä erittäin hyvin tarjoamaan käyttöön tai vastaanottamaan se- kunteja kestäviä suuria tehoja lyhyeksi aikaa, mutta minuutteja kestävien suurten g 30 energioiden toimittamiseen pidemmäksi aikaa pitäisi sitä vastoin käyttää suurtao that they are very well suited for providing or receiving high power for seconds, but for delivering high g energies of minutes for longer time, high power should be used
CLCL
määrää ultrakondensaattoreita, jotka olisivat vaikeasti sijoitettavissa ajoneuvoon.determines ultracapacitors that would be difficult to place in a vehicle.
oj Virta-aggregaattia ei siis edelleenkään pystyisi tekemään pienemmäksi pelkästään o g ultrakondensaattoreilla, joilla on järkevä rakennekoko.Thus, the current aggregate would still not be able to be reduced by o g ultra capacitors with a reasonable design size.
o C\l 3o C \ l 3
Lisäksi julkaisusta DE 10 235 431 AI tunnetaan sähköinen käyttölähde, joka on tarkoitettu käytettäväksi hyötyajoneuvoissa, esim. haarukkatrukeissa, ja jossa käytetään polttoainekennoja yleisesti käytettyjen litiumioniakkujen tilalla.Further, DE 10 235 431 A1 discloses an electric drive source for use in commercial vehicles, e.g. forklift trucks, using fuel cells in place of commonly used lithium-ion batteries.
5 Koska polttoainekennot itse eivät pysty varastoimaan energiaa, ehdotetaan ultra-kondensaattorien käyttöä välivarastona. Jotta tätä sähköistä käyttölähdettä voidaan käyttää paremmin hyväksi, esitetään ultrakondensaattorien esilatauspiiriä, joka tekee tasajännitemuuntajan käytön tarpeettomaksi.5 Since fuel cells themselves cannot store energy, it is proposed to use ultra-capacitors as an intermediate storage. In order to make better use of this electrical power source, a pre-charging circuit for ultracapacitors is provided, which eliminates the need to operate a direct current transformer.
10 Kuljetustehtäviin käytettäviä ultrakondensaattoreita on myös selitetty yleisluonteisesti aikakausllehden ’’Auto & Elektronik” numerossa 1/2002 julkaistussa artikkelissa ’’Alternative Antriebstechnik”.10 Ultrasonic capacitors for transport purposes are also described in general terms in the article "Alternative Antriebstechnik" in the magazine "Auto & Elektronik" issue 1/2002.
Kaiken kaikkiaan virta-aggregaatin järkevä, hyödyllinen pienentäminen ei ole mahdollista tekniikan tason mukaisesti käyttämällä pelkästään akkuja tai pelkästään ult-15 rakondensaattoreita konttilukkien energiavarastoina.All in all, a rational, useful reduction of the current assembly is not possible by the prior art using only batteries or ultra-15 capacitors alone as energy stores for straddle carriers.
Keksinnön tehtävänä on siksi kehittää hybridikäyttöjärjestelmä, jossa on sähköiset energiavarastot, erityisesti konttilukin vaatimuksia ja tavallista kuormitusjaksoa varten energian ja kustannusten säästämiseksi, niin että on käytettävä virta-aggregaatti mahdollista toteuttaa huomattavasti pienempänä ja kevyempänä, jolloin tarvittavien 20 energiavarastojen ei pidä olla liian suuria ja liian painavia ja niillä pitää olla hyväksyttävä vanhenemiskäyttäytyminen.It is therefore an object of the invention to provide a hybrid drive system with electric energy stores, especially for straddle carrier requirements and a normal load cycle, to save energy and costs, so that the current generator used can be implemented significantly smaller and lighter and they must have acceptable aging behavior.
Tämä tehtävä ratkaistaan ensimmäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkien mukaisen konttilukin hybridikäyttöjärjestelmän avulla. Epäitsenäiset patenttivaatimukset esittävät keksinnön erityisiä sovellusmuotoja, erityisesti käyttömenetelmiä.This task is solved by the hybrid drive system of the straddle carrier according to the features of the first claim. The dependent claims disclose specific embodiments of the invention, particularly methods of use.
25 o Keksinnön mukaisen konttilukin hybridikäyttöjärjestelmään kuuluu virtues aggregaatti, joka syöttää tuottamansa sähköenergian tasajännitevirtapiiriin, joka siir- tää sähköenergian yhden tai usean vaihtosuuntaajan välityksellä niihin yhdistettyi- ^ hin ajo-, nosto- ja apumoottoreihin ja joka on yhdistetty staattiseen sähköiseen | 30 energiavarastoon, jolloin on järjestetty elektroninen ohjauslaite yksittäisten kompo- nenttien ohjaamiseksi ja tasajännitevälipiiriin on liitetty toinen sähköinen energia-oj varasto, joka on muodostettu lyhytaikaiseksi energiavarastoksi ja joka koostuu yh- g destä tai useasta yhteenkytketystä ultrakondensaattorista ja jota voidaan käyttää ly- oj hytaikaisten energiatarpeen piikkien kattamiseen, jollaisia syntyy nostolaitetta nos- 35 tettaessa ja laskettaessa tai kuljetuslaitteen liikkeelle lähdössä ja jarrutuksessa.The hybrid drive system of the straddle lock according to the invention comprises a virtues unit which supplies the electrical energy it produces to a direct current circuit which transmits electrical energy via one or more inverters to the drive, lift and auxiliary motors connected thereto and which is connected to a static electric | 30, wherein an electronic control device for controlling the individual components is provided and a second electric energy storage is connected to the DC link, formed as a short-term energy storage and consisting of one or more interconnected ultracapacitors, which can be used such as those occurring when the hoist is raised and lowered or when the conveyor is started and braked.
44
Keksinnön mukaisesti ensimmäinen energiavarasto koostuu kevyistä suurienergisistä akuista, erityisesti keittosuola-nikkeli-, natrium-rikki- tai nikkeli-metallihydridiakuista, ja sitä voidaan käyttää edullisesti keskimääräisten tehontarpeen piikkien kattamiseen, ja että virta-aggregaatti on mitoitettu rakenteellisesti si-5 ten, että tasajännitevälipiiriin täytyy syöttää vain tarvittava keskimääräinen jatkuva teho konttilukin sähkömoottoreiden käyttöä varten.According to the invention, the first energy storage consists of lightweight, high-energy batteries, in particular saline-nickel, sodium-sulfur or nickel-metal hydride batteries, and can be advantageously used to cover average power peaks, and that the power unit is structured so that only supplies the average power required to operate the electric motors of the straddle carrier.
Keksintö sisältää lisäksi patenttivaatimuksen 2 mukaisen hybridikäyttöjärjestelmän käyttömenetelmän, jossa sähkömoottoreiden keskimääräisten tehontarpeen piikkien kattamiseksi, esim. minuutteja kestävässä ajossa, ohjataan ja käytetään oleellisesti 10 ensimmäistä energiavarastoa, joka koostuu kevyistä suurienergisistä akuista, ja lyhytaikaisten tehontarpeen piikkien kattamiseksi ohjataan ja käytetään toista energiavarastoa, joka koostuu yhteenkytketyistä ultrakondensaattoreista.The invention further includes a method of operating a hybrid drive system according to claim 2, wherein substantially 10 first energy stores consisting of light high-power batteries are controlled and utilized to cover average peak power demand of electric motors, e.g. ultrakondensaattoreista.
Elektroninen ohjaus ohjaa sähköisten energiavarastojen lataustilaa edullisella tavalla siten, että jarrutustoiminnassa ajo- ja nostomoottoreiden dynaamisesti takaisin syö-15 tetty sähköenergia välivarastoidaan molempiin energiavarastoihin ja johdetaan myöhemmässä motorisessa toiminnassa jälleen takaisin tasajännitevälipiiriin ja luovutetaan ajo-, nosto- ja apumoottoreille.The electronic control controls the charge state of the electric energy stores in such a way that, during braking, the dynamically fed back electric energy of the traction and lift motors is temporarily stored in both energy stores and subsequently fed back to the DC intermediate circuit and released for driving, lifting and auxiliary.
Näiden keksinnöllisten toimenpiteiden avulla hybridikäyttöjärjestelmän energiantarvetta on mahdollista ohjata siten, että virta-aggregaatin tasajännitevälipiiriin täy-20 tyy syöttää vain tarvittava keskimääräinen jatkuva teho.Through these inventive measures, it is possible to control the energy requirement of the hybrid drive system so that only the necessary average continuous power is supplied to the DC unit of the current assembly.
Elektroninen ohjaus on keksinnön mukaisesti rakennettu ja suunniteltu siten, että energiavarastojen lataustila järjestetään ja sitä ohjataan konttilukin käyttövaatimuk-sia vastaavasti lyhytaikaisen, keskimääräisen ja jatkuvan tehontarpeen mukaan.The electronic control is constructed and designed in accordance with the invention so that the loading space of the energy stores is arranged and controlled according to the requirements of the straddle carrier for short-term, medium and continuous power requirements.
Esitetyn keksinnöllisen ratkaisun avulla saavutetaan useita etuja.The inventive solution presented achieves several advantages.
c3 25 Niinpä virta-aggregaatti voidaan toteuttaa siten, että tarvitaan noin 50 % vähemmän i o tehoa ja painon ja rakennekoon suhteen voidaan saavuttaa vastaavia säästöjä.c3 25 Thus, the current assembly can be implemented with about 50% less power required and corresponding savings in weight and overall size can be achieved.
i tn ^ Oleellisesti voidaan käyttää kaupallisesti saatavilla olevia, sarjavalmistettuja ja hy- £ vin kompakteja massatuotantona valmistettuja virta-aggregaatteja.Commercially available, mass-produced and very compact mass-produced stream assemblies can be substantially used.
COC/O
COC/O
o 30 Keksinnöllisen hybridikäyttöjärjestelmän toteuttamiseen ei tarvita ylimitoitetun suu- § ria ja raskaita akkuja, koska ultrakondensaattorit huolehtivat lyhytaikaisista tehopii- ^ keistä, ennen kaikkea käyttölaitteiden dynaamisen energian takaisinsyötön yhtey dessä.The implementation of the inventive hybrid drive system does not require oversized and heavy batteries, since ultracapacitors provide short-term power peaks, particularly in the context of dynamic power supply to the drive.
5 Tämän johdosta akkujen käyttöiän odotetaan olevan pidempi, koska ultrakonden-saattorit huolehtivat tavallisimmista lataus-/purkausjaksoista, jolloin akut tekevät vain joitakin lataus-/purkausjaksoja.5 As a result, battery life is expected to be longer as ultracondensers provide the most common charge / discharge cycles, so the batteries only do some charge / discharge cycles.
Lisäksi odotettavissa on polttoainesäästöjä ja pienemmät haitta-ainepäästöt, koska 5 hyötyjarrutuksessa tähän saakka hukkaan mennyt energia voidaan nyt käyttää hyväksi alaslasku- ja jarrutusenergioiden välivarastoinnin ja uudelleenkäytön avulla.In addition, fuel savings and reduced pollutant emissions are expected as the energy lost so far in the 5 brakes can now be utilized through the intermediate storage and reuse of the lowering and braking energy.
Lopuksi myös ajoneuvon tyhjä paino pienenee ja virta-aggregaatin vioittuessa se pystyy vielä tekemään työnsä valmiiksi pelkästään akkujen avulla ja ajamaan sitten korjaamolle (ilman hinausta).Finally, the unladen weight of the vehicle is reduced and, in the event of a power failure, it is still able to complete its work using only batteries and then driven to a workshop (without towing).
10 Keksintöä selitetään tuonnempana tarkemmin suoritusmuotoesimerkin ja kuvion avulla. Kuvio esittää lohkokaaviota, jossa on kahden sähköisen energiavaraston keksinnön mukainen järjestely.The invention will now be explained in more detail by way of example and embodiment. The figure shows a block diagram showing an arrangement of two electric energy storage facilities according to the invention.
Kaksi erilaista energiavarastoa 10, 12 on yhdistetty säädettävien DC/DC-muunti-mien 11, 14 välityksellä taajuusmuuttajajärjestelmän tasajännitevälipiiriin 4 ener-15 giaa syöttävän virta-aggregaatin 3 lisäksi, joka koostuu dieselmoottorista 1 ja generaattorista 2 ja joka on yhdistetty ajo-, nosto-ja apumoottoreiden 7, 8, 9 vaihtosuuntaajiin 6. Ensimmäinen energiavarasto 10 koostuu kahdesta akusta, joissa on yh-teenkytkettyjä keittosuola-nikkeliakkukennoja, kun taas keksinnön mukainen lisänä oleva sähkövarasto koostuu yhteenkytketyistä ultrakondensaattoreista 13.Two different energy stores 10, 12 are connected via adjustable DC / DC converters 11, 14 to the DC system DC 4 of the frequency converter system in addition to the power supply unit 3 consisting of a diesel engine 1 and a generator 2 and connected to a traction motor. and auxiliary motors 7, 8, 9 to inverters 6. The first energy storage 10 consists of two batteries having interconnected cooking salt-nickel batteries, while the additional electrical storage according to the invention consists of interconnected ultracapacitors 13.
20 Kunkin yhdistetyn varaston lataus-/purkausvirta voidaan säätää ylemmän elektronisen ohjauksen 15 esiasettamaan tavoitearvoon 19, 21 kummankin säädettävän kak-sikvadrantti-DC/DC-muuntimen 11, 14 avulla, joihin on integroitu kulloinkin puls-sileveysmoduloitu kaksikvadranttipääkontaktori, jossa on IGBT-transistorit (Insula-ted Gate Bipolar Transistor) ja lataus-/purkausvirtoja mittaava mitta-anturi, sekä δ 25 virransäädin.The charging / discharging current of each combined warehouse can be adjusted to a preset target value 19, 21 of the upper electronic control 15 by each adjustable dual quadrant DC / DC converter 11, 14 each integrated with a pulsed smoothness modulated dual quadrant contactor (IGBT). Insula-ted Gate Bipolar Transistor) and a load / discharge current measuring sensor, as well as a δ 25 current regulator.
cv i 00 9 Senhetkinen lataustila mahdollistetaan ultrakondensaattorivaraston 12 osalta mit- ^ taamalla latausjännitteen oloarvo 18 jänniteanturin avulla ja syöttämällä se ohjauk- seen 15. Akkuvarastojen 10 osalta lataustila ja senhetkinen akkujännite mitataancv i 00 9 The current charging state is enabled for the ultracapacitor storage 12 by measuring the actual charge voltage 18 using a voltage sensor and supplying it to the control 15. For the battery storage 10, the charging state and the current battery voltage are measured
CLCL
kaupallisesti saatavilla olevien keittosuola-mkkehakkujen mukana toimitetun ”Bat-£3 30 tery Management Interface” -rajapinnan (BMI) avulla, jonka valmistaja on jo asen- g tanut akkuihin, ja se ilmoitetaan ohjaukselle 15 digitaalisena oloarvona 20 kenttä- cv väylän, esim. ajoneuvoissa tavallisen CAN-väylän, välityksellä.via a commercially available saline logger harvester, the "Bat-3 30 tery Management Interface" (BMI), which is already installed in the batteries by the manufacturer, and is reported to the controller 15 as a digital real-time 20 field cv bus, e.g. in vehicles via the standard CAN bus.
Kaupallisesti saatavilla olevat vaihtosuuntaajat 6 voivat toimittaa keskusohjaukselle 15 välipiirijännitteen oloarvon 17 ja senhetkisen tehovirrankulutuksen myös kenttä- 6 väylän välityksellä ilman mainittavaa aikaviivettä. Ohjaus voi vaikuttaa syöttöjän-nitteeseen ja siten myös sähkögeneraattorin 3 syöttövirtaan ohjaussignaalien 22 esi-asetuksen, esim. dieselmoottorin tavoitekierrosluvun tai synkronigeneraattorin ta-voitemagnetoinnin, välityksellä, joskaan ei välttämättä huippudynaamisesti.Commercially available inverters 6 can supply the central control 15 with the actual voltage 17 of the intermediate circuit voltage and the current power consumption also via the fieldbus 6 without any time delay. The control can influence the supply voltage and thus also the supply current of the electric generator 3 via a preset control signal 22, e.g. target diesel speed or target magnetization of the synchronous generator, though not necessarily in a very dynamic way.
5 Energiavarastojen hallinnan elektroninen ohjaus 15 ohjaa nyt energiavirtaa virta-aggregaatin 3, virtaa kuluttavien vaihtosuuntaajien 6 ja energiavarastojen 10, 12 välillä seuraavasti:5 The electronic control of energy storage management 15 now controls the energy flow between the current assembly 3, the current consuming inverters 6 and the energy stores 10, 12 as follows:
Virta-aggregaatille 3 säädetään vakiosyöttöjännite, elleivät kaikki energiavarastot 10, 12 ole täyteen ladattuja eikä ajoneuvo liiku, jolloin syöttöjännite voidaan laskea 10 esim. dieselkierrosluvun tai generaattorin magnetoinnin avulla. Syöttöjännite tuottaa nimellisvälipiirijännitteen, joka on esim. 650 V DC välipiirikiskolla 4, kun vaihtosuuntaajat 6 toimivat sen tuloksena motorisesti, siis kuluttavat energiaa. Kun ne käyttävät vähän tai ei lainkaan energiaa, esim. hitaassa ajossa tai pysähdyksissä, vä-lipiirijännite nousee nimellisjännitteen yli virta-aggregaatin tyhjäkäyntijännitteeseen 15 saakka. Ohjaus havaitsee tämän tapahtuman ja esiasettaa nyt DC/DC-muuntimelle 11 lataus virran maksimaalisen tavoitearvon 21 akkujen lataamiseksi, mikäli latausti-laa 20 ei vielä ole ilmoitettu ’’täydeksi”.A constant supply voltage is set for the power unit 3 unless all energy stores 10, 12 are fully charged and the vehicle is not moving, in which case the supply voltage can be lowered, e.g., by diesel speed or generator magnetization. The supply voltage produces a nominal intermediate circuit voltage, for example 650 V DC on the intermediate circuit rail 4, when the inverters 6 operate as a result thereof motor, thus consuming energy. When they use little or no energy, e.g., during slow travel or stops, the intermediate circuit voltage rises above the rated voltage up to the idle voltage 15 of the current assembly. The control detects this event and now presets to the DC / DC converter 11 the maximum current target current value 21 for charging the batteries if the charge level 20 has not yet been declared "" complete ".
Kun vaihtosuuntaajat 6 tarvitsevat (esim. nopeassa ajossa tai nostettaessa nopeasti hyvin raskaita kuormia) enemmän energiaa kuin pieni sähkögeneraattori 3 voi tuot-20 taa, välipiirijännite 17 laskee 650 V DC:n nimellisjännitteen alle. Ohjaus 15 havaitsee tämän ja esiasettaa nyt DC/DC-muuntimelle 11 akkujen purkausvirran tavoitearvon siten, että välipiirijännite pidetään nimellisjännitteensä tasolla, vaikka väli-piiristä otetaan enemmän tehoa kuin sähkögeneraattori 3 voi syöttää. Lisäksi ohjaus 15 voi esiasettaa myös DC/DC-muuntimelle 14 ultrakondensaattorivaraston 12 pur-25 kausvirran tavoitearvon 19, mikäli tämä on ladattuna, δ cv ^ Kun molemmille varastoille esiasetetaan purkausvirrat, välipiiriin purkautuu ensin ° varasto, jolla on suurempi senhetkinen jännite, tn g Jos nyt jarrutetaan tai kuorma lasketaan alas siten, että ajo- ja nostomoottorit toimi- 30 vat dynaamisesti ja näiden vaihtosuuntaajat 6 syöttävät sen tuloksena energiaa taco £3 kaisin välipiiriin 4, välipiirijännite 17 nousee näin nimellisvälipimjännitteen lisäksi g myös virta-aggregaatin tyhjäkäyntijännitteen yli noin 800 V DC saakka, oWhen inverters 6 require more energy (e.g., at high speed or when very heavy loads are lifted) than a small electric generator 3 can produce, the intermediate circuit voltage 17 drops below the rated voltage of 650 V DC. The controller 15 detects this and now presets the DC / DC converter 11 to a target battery discharge current such that the intermediate circuit voltage is maintained at its rated voltage even though more power is supplied from the intermediate circuit than the power generator 3 can supply. In addition, the control 15 may also preset a target current value 19 of pur-25 for the DC / DC converter 14, if charged, δ cv ^ When the discharge currents are pre-set for both stores, the intermediate circuit will first discharge? now braking or lowering the load so that the traction and lift motors operate dynamically and as a result of which their inverters 6 supply energy to the Taco £ 3 splitter intermediate circuit 4, the intermediate circuit voltage 17 thus rises beyond the nominal intermediate voltage of the current unit until, o
(M(M
Ohjaus 15 esiasettaa DC/DC-muuntimelle 14 nyt latausvirran tavoitearvon 19, joka 35 on mitoitettu siten, että 800 V DC:n maksimaalista välipiirijännitettä ei ylitetä. Ult-rakondensaattorivarasto 12 ladataan siten tämän dynaamisen jarrutuksen/alaslaskun 7 latausvirralla. Lisäksi myös akkuvarasto 10 voidaan ladata. Koska tämän latausvirta on kuitenkin rajallinen ja selvästi pienempi kuin ultrakondensaattorivaraston 12 mahdollinen latausvirta, se voi tietenkin vastaanottaa vain murto-osan jarrutusener-giasta.The control 15 now presets the DC / DC converter 14 to a target charge current 19 which is dimensioned so that the maximum intermediate circuit voltage of 800 V DC is not exceeded. The ultra-capacitor store 12 is thus charged with the charge current of this dynamic brake / lower 7. In addition, the battery storage 10 can also be charged. However, since this charging current is limited and clearly smaller than the possible charging current of the ultracapacitor storage 12, it can, of course, receive only a fraction of the braking energy.
δ cvδ cv
COC/O
oo
LOLO
XX
cccc
CLCL
COC/O
COC/O
(M(M
Oo
LOLO
o oo o
(M(M
8 Käytettyjen viitemerkkien luettelo: 1 dieselmoottori 2 kolmivaihevirtageneraattori 3 virta-aggregaatti 4 tasajännitevälipiirin kokoojakisko 5 välipiirin kondensaattorit 6 vaihtosuuntaajat 7 kuljetuslaitteen moottorit 8 nostolaitteen moottori 9 apumoottorit (jäähdytyspumput, tuulettimet, ilmastointilaitteet, lämmitykset jne.) 10 akut sisältävä energiavarasta (suurienergiset akut) 11 akkujen lataus-/purkaussäädin (ylös-/alassäätö, DC/DC-muunnin) 12 ultrakondensaattorit sisältävä lyhytaikainen energiavarasta 13 ultrakondensaattorit 14 ultrakondensaattorien lataus-/purkaussäädin (ylös-/alassäätö, DC/DC-muunnin) 15 energiavaraston hallinnan sisältävä elektroninen ohjaus 16 17 ohjaussignaali: välipiirijännitteen oloarvo 18 ohjaussignaali: energiavaraston lataustila (ultrakondensaattorijännitteen oloarvo) 19 ohjaussignaali: ultrakondensaattorien lataus-/purkausvirran tavoitearvo 20 ohjaussignaali: akkujen lataustila/akkujännite 21 ohjaussignaali: akkujen lataus-/purkausvirran tavoitearvo virta-aggregaatin ohjaussignaalit (tavoitejännite, tavoitevirta) δ cv cb o8 List of reference marks used: 1 diesel engine 2 three-phase generator 3 current generator 4 dc busbar bus 5 intermediate capacitors 6 inverters 7 conveyor motors 8 hoist motor 9 auxiliary motors (auxiliary pumps, auxiliaries) 11 charge / discharge controller (up / down, dc / dc converter) 12 short-term energy reserve containing ultracapacitors 13 ultracapacitors 14 ultracapacitor charge / discharge (up / down, dc / dc converter) 15 electronic control with power management : Actual DC voltage 18 Control signal: Energy storage charge status (Actual voltage of ultracapacitor voltage) 19 Control signal: Target value of charge / discharge current of ultracapacitors 20 Control signal: Battery charge status / Battery voltage 21 Control signal: Battery charge usb / discharge current target current control unit control signals (target voltage, target current) δ cv cb o
LOLO
XX
cccc
CLCL
COC/O
COC/O
cv ocv o
LOLO
o o cvo o cv
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102004010988A DE102004010988A1 (en) | 2004-03-03 | 2004-03-03 | Hybrid drive system e.g. for straddle carrier in seaport or container terminal, uses electronic control device for controlling individual components and units |
| DE102004010988 | 2004-03-03 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20050233A0 FI20050233A0 (en) | 2005-03-02 |
| FI20050233A FI20050233A (en) | 2005-09-04 |
| FI122060B true FI122060B (en) | 2011-08-15 |
Family
ID=34384495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20050233A FI122060B (en) | 2004-03-03 | 2005-03-02 | Hybrid Stacker Hybrid Operating System |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102004010988A1 (en) |
| FI (1) | FI122060B (en) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005062515A1 (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-05 | P21 - Power For The 21St Century Gmbh | Energy storage device for e.g. internal combustion engine, has energy storage units electrically connected to line unit in detachable manner, where one unit has power electronics with connection unit for connection to power generator |
| CN100408466C (en) * | 2006-01-27 | 2008-08-06 | 上海振华港口机械（集团）股份有限公司 | Energy-saving control system for tyre type gantry container crane |
| WO2007143841A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Railpower Technologies Corp. | Load-lifting apparatus and method of storing energy for the same |
| DE102006055749A1 (en) * | 2006-11-25 | 2008-05-29 | Noell Mobile Systems Gmbh | Portal lift truck with a low-emission and low-maintenance turbine drive |
| WO2009002509A1 (en) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | Paceco Corp | Rubber-tire gantry crane with shore power |
| US8061495B2 (en) | 2007-11-20 | 2011-11-22 | Paceco Corp. | Rubber-tire gantry crane with shore power |
| FI125622B (en) * | 2008-06-13 | 2015-12-31 | Cargotec Finland Oy | Drive system for a forklift truck, terminal tractor or equivalent |
| DE102008064565A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Converteam Gmbh | Transport vehicle e.g. mobile dockside crane, has supply devices supplying electrical energy to direct current intermediate circuit over inverters, and inverters designed as inverted rectifiers or as direct current/direct current converters |
| DE102009037807A1 (en) | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Voith Patent Gmbh | Device for lifting and lowering loads |
| EP2333158B2 (en) † | 2009-11-30 | 2017-12-06 | Joseph Vögele AG | Road finisher |
| DE102010007545A1 (en) | 2010-02-11 | 2011-08-11 | Gottwald Port Technology GmbH, 40597 | Crane, especially mobile harbor crane, with a hybrid propulsion system |
| CN201761646U (en) * | 2010-05-07 | 2011-03-16 | 威海广泰空港设备股份有限公司 | Container lifting platform truck double-power device with electric pump |
| US8857635B2 (en) | 2010-12-22 | 2014-10-14 | Terex Cranes Germany Gmbh | Crane and method for operating a crane using recovery of energy from crane operations as a secondary energy source |
| EP2655241B1 (en) | 2010-12-22 | 2015-02-11 | Terex Cranes Germany GmbH | Crane and method for operating a crane using recovery of energy from crane operations as a secondary energy source field |
| DE102010063911A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Terex Demag Gmbh | Crane i.e. large mobile electrically operated crane, has energy storage unit arranged locally on crane, and drive motor connected to power consumer system for operating crane component in response to energy fed into power consumer system |
| DE102011007663A1 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-25 | Kirow Ardelt Gmbh | Hoist and method of operating the hoist |
| CN104995832B (en) * | 2014-01-23 | 2017-09-22 | 住友重机械搬运系统工程株式会社 | The crane of drive device and the use drive device, the control method of drive device |
| DE102015118535A1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | Terex MHPS IP Management GmbH | Heavy Forklift |
| DE202022105512U1 (en) | 2022-09-29 | 2024-01-08 | Liebherr-Werk Nenzing Gmbh | working machine |
-
2004
- 2004-03-03 DE DE102004010988A patent/DE102004010988A1/en not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-03-02 FI FI20050233A patent/FI122060B/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20050233A (en) | 2005-09-04 |
| FI20050233A0 (en) | 2005-03-02 |
| DE102004010988A1 (en) | 2005-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI122060B (en) | Hybrid Stacker Hybrid Operating System | |
| US9056752B2 (en) | Crane, in particular mobile port crane, comprising a hybrid drive system | |
| Hames et al. | Analysis of the control strategies for fuel saving in the hydrogen fuel cell vehicles | |
| US7554278B2 (en) | Load-lifting apparatus and method of storing energy for the same | |
| Flynn et al. | Saving energy using flywheels | |
| Dixon et al. | Ultracapacitors+ DC-DC converters in regenerative braking system | |
| KR101372282B1 (en) | Low dc converter control system having output power adjuster for hybride vehicle and method of the same | |
| CN204586537U (en) | The full electric drive low speed tractor of extended-range | |
| US20080246436A1 (en) | Energy Management System of a Transport Device | |
| CN201390609Y (en) | Novel energy-saving and environmental protection tire type crane | |
| US20120038318A1 (en) | Onboard network for a vehicle and method for saving energy | |
| CN200944575Y (en) | DC busbar supplying crane power system | |
| JPH11285165A (en) | Power equipment for crane | |
| CN1945963A (en) | DC bus powered crane power system | |
| WO2004050531A1 (en) | A rubber tyred gantry container crane with a supercapacitor | |
| Shibuya et al. | Designing methods of capacitance and control system for a diesel engine and EDLC hybrid powered railway traction system | |
| Shimada et al. | Energy storage system for effective use of regenerative energy in electrified railways | |
| CN201647835U (en) | Hybrid power RTG electrical system | |
| CN102730604A (en) | Tandem hybrid fork lift truck | |
| CN201800715U (en) | Tandem type hybrid power control system of plug-in hybrid electric vehicle | |
| CN201817202U (en) | Diesel generator set hybrid power energy-saving system based on flywheel for energy storage | |
| JP2012012149A (en) | Crane control device and crane device | |
| CN102658802B (en) | Automobile idle speed start-stop system and hybrid power supply | |
| CN202004500U (en) | Auxiliary power supply for crane | |
| Zhao et al. | Hybrid power-train for port crane energy recovery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 122060 Country of ref document: FI |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: KONECRANES GLOBAL CORPORATION |