FI122060B - Konttilukin hybridikäyttöjärjestelmä - Google Patents

Konttilukin hybridikäyttöjärjestelmä Download PDF

Info

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
Application number
FI20050233A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20050233A (fi
FI20050233A0 (fi
Inventor
Reinhard Bauer
Original Assignee
Noell Mobile Systems & Cranes Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noell Mobile Systems & Cranes Gmbh filed Critical Noell Mobile Systems & Cranes Gmbh
Publication of FI20050233A0 publication Critical patent/FI20050233A0/fi
Publication of FI20050233A publication Critical patent/FI20050233A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI122060B publication Critical patent/FI122060B/fi

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 grensletruck
Keksintö koskee ensimmäisen patenttivaatimuksen johdanto-osan mukaista kontti-lukin hybridikäyttöjärjestelmää, ja tämän hybridikäyttöjärjestelmän käyttömenetel-5 mää.
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.
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.
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.
(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.
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.
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.
o ^ Ultrakondensaattoreilla on kuitenkin erityisesti akkuihin verrattuna se haittapuoli,
CO
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 suurta
CL
määrää ultrakondensaattoreita, jotka olisivat vaikeasti sijoitettavissa ajoneuvoon.
oj Virta-aggregaattia ei siis edelleenkään pystyisi tekemään pienemmäksi pelkästään o g ultrakondensaattoreilla, joilla on järkevä rakennekoko.
o 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.
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.
10 Kuljetustehtäviin käytettäviä ultrakondensaattoreita on myös selitetty yleisluonteisesti aikakausllehden ’’Auto & Elektronik” numerossa 1/2002 julkaistussa artikkelissa ’’Alternative Antriebstechnik”.
Kaiken kaikkiaan virta-aggregaatin järkevä, hyödyllinen pienentäminen ei ole mahdollista tekniikan tason mukaisesti käyttämällä pelkästään akkuja tai pelkästään ult-15 rakondensaattoreita konttilukkien energiavarastoina.
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.
Tämä tehtävä ratkaistaan ensimmäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkien mukaisen konttilukin hybridikäyttöjärjestelmän avulla. Epäitsenäiset patenttivaatimukset esittävät keksinnön erityisiä sovellusmuotoja, erityisesti käyttömenetelmiä.
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.
4
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.
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.
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.
Näiden keksinnöllisten toimenpiteiden avulla hybridikäyttöjärjestelmän energiantarvetta on mahdollista ohjata siten, että virta-aggregaatin tasajännitevälipiiriin täy-20 tyy syöttää vain tarvittava keskimääräinen jatkuva teho.
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.
Esitetyn keksinnöllisen ratkaisun avulla saavutetaan useita etuja.
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.
i tn ^ Oleellisesti voidaan käyttää kaupallisesti saatavilla olevia, sarjavalmistettuja ja hy- £ vin kompakteja massatuotantona valmistettuja virta-aggregaatteja.
CO
CO
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.
5 Tämän johdosta akkujen käyttöiän odotetaan olevan pidempi, koska ultrakonden-saattorit huolehtivat tavallisimmista lataus-/purkausjaksoista, jolloin akut tekevät vain joitakin lataus-/purkausjaksoja.
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.
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).
10 Keksintöä selitetään tuonnempana tarkemmin suoritusmuotoesimerkin ja kuvion avulla. Kuvio esittää lohkokaaviota, jossa on kahden sähköisen energiavaraston keksinnön mukainen järjestely.
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.
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.
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 mitataan
CL
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.
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.
5 Energiavarastojen hallinnan elektroninen ohjaus 15 ohjaa nyt energiavirtaa virta-aggregaatin 3, virtaa kuluttavien vaihtosuuntaajien 6 ja energiavarastojen 10, 12 välillä seuraavasti:
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”.
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, o
(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.
δ cv
CO
o
LO
X
cc
CL
CO
CO
(M
O
LO
o o
(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 o
LO
X
cc
CL
CO
CO
cv o
LO
o o cv

Claims (4)

9
1. Konttilukin hybridikäyttöjärjestelmä, johon kuuluu virta-aggregaatti (3), joka syöttää tuottamansa sähköenergian tasajännitevirtapiiriin (4), joka siirtää sähköenergian yhden tai usean vaihtosuuntaajan (6) välityksellä niihin yhdistettyihin ajo-, 5 nosto- ja apumoottoreihin (7, 8, 9) ja joka on yhdistetty staattiseen sähköiseen ener-giavarastoon (10), jolloin on järjestetty elektroninen ohjauslaite (15) yksittäisten komponenttien ohjaamiseksi ja tasajännitevälipiiriin (4) on liitetty toinen sähköinen energiavarasto, joka on muodostettu lyhytaikaiseksi energiavarastoksi (12) ja joka koostuu yhdestä tai useasta yhteenkytketystä ultrakondensaattorista (13) ja jota voi-10 daan käyttää lyhytaikaisten energiatarpeen piikkien kattamiseen, jollaisia syntyy nostolaitetta nostettaessa ja laskettaessa tai kuljetuslaitteen liikkeelle lähdössä ja jarrutuksessa, tunnettu siitä, että ensimmäinen energiavarasto (10) koostuu kevyistä suurienergisistä akuista, erityisesti keittosuola-nikkeli-, natrium-rikki- tai nikkeli-metallihydridiakuista, ja sitä voidaan käyttää edullisesti keskimääräisten tehontar-15 peen piikkien kattamiseen, ja että virta-aggregaatti (3) on mitoitettu rakenteellisesti siten, että tasajännitevälipiiriin (4) täytyy syöttää vain tarvittava keskimääräinen jatkuva teho konttilukin sähkömoottoreiden (7, 8, 9) käyttöä varten.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen hybridikäyttöjärjestelmän käyttömenetelmä, tunnettu siitä, että sähkömoottoreiden (7, 8, 9) keskimääräisten tehontarpeen piik- 20 kien kattamiseksi, esim. minuutteja kestävässä ajossa, ohjataan ja käytetään oleellisesti ensimmäistä energiavarastoa (10), joka koostuu kevyistä suurienergisistä akuista, ja lyhytaikaisten tehontarpeen piikkien kattamiseksi ohjataan ja käytetään toista energiavarastoa (12), joka koostuu yhteenkytketyistä ultrakondensaattoreista (13).
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hybridikäyttöjärjestelmän käyttömenetelmä, tunnettu siitä, että elektroninen ohjaus (15) ohjaa sähköisten energiavarastojen (10, 12) lataustilaa siten, että jarrutustoiminnassa ajo-ja nostomoottoreiden (7, 8) dynaa-^ misesti takaisin syötetty sähköenergia välivarastoidaan molempiin energiavarastoi- ^ hin (10, 12) ja johdetaan myöhemmässä motorisessa toiminnassa jälleen takaisin ta- CO o 30 sajännitevälipiiriin (4) ja luovutetaan ajo-, nosto- ja apumoottoreille (7, 8, 9). LO
^ 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen hybridikäyttöjärjestelmän käyttömenetelmä, £ tunnettu siitä, että elektroninen ohjaus (15) säätää energiavarastojen (10, 12) la- oo taustilaa lyhytaikaisen, keskimääräisen ja jatkuvan tehontarpeen mukaisia vaati- muksia vastaavasti. LO o 8 35 10
FI20050233A 2004-03-03 2005-03-02 Konttilukin hybridikäyttöjärjestelmä FI122060B (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004010988 2004-03-03
DE102004010988A DE102004010988A1 (de) 2004-03-03 2004-03-03 Hybridantriebssystem für einen Portalhubstapler

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20050233A0 FI20050233A0 (fi) 2005-03-02
FI20050233A FI20050233A (fi) 2005-09-04
FI122060B true FI122060B (fi) 2011-08-15

Family

ID=34384495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20050233A FI122060B (fi) 2004-03-03 2005-03-02 Konttilukin hybridikäyttöjärjestelmä

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004010988A1 (fi)
FI (1) FI122060B (fi)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005062515A1 (de) * 2005-12-27 2007-07-05 P21 - Power For The 21St Century Gmbh Vorrichtung zum Speichern von Energie sowie Verwendung einer derartigen Vorrichtung zum Speichern von Energie
CN100408466C (zh) * 2006-01-27 2008-08-06 上海振华港口机械（集团）股份有限公司 轮胎式龙门集装箱起重机的节能控制系统
US7554278B2 (en) * 2006-06-13 2009-06-30 Railpower Technologies Corp. Load-lifting apparatus and method of storing energy for the same
DE102006055749A1 (de) 2006-11-25 2008-05-29 Noell Mobile Systems Gmbh Portalhubstapler mit einem emissions- und wartungsarmen Turbinenantrieb
JP2010531286A (ja) * 2007-06-25 2010-09-24 パセコ コーポレイション 陸電を用いるゴムタイヤガントリークレーン
US8061495B2 (en) 2007-11-20 2011-11-22 Paceco Corp. Rubber-tire gantry crane with shore power
FI125622B (fi) * 2008-06-13 2015-12-31 Cargotec Finland Oy Konttilukin, terminaalitraktorin tai vastaavan käyttöjärjestelmä
DE102008064565A1 (de) * 2008-12-30 2010-07-01 Converteam Gmbh Transportfahrzeug mit einer Mehrzahl elektrischer Maschinen
DE102009037807A1 (de) 2009-08-18 2011-02-24 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zum Heben und Senken von Lasten
PL2333158T5 (pl) † 2009-11-30 2018-05-30 Joseph Vögele AG Wykańczarka
DE102010007545A1 (de) 2010-02-11 2011-08-11 Gottwald Port Technology GmbH, 40597 Kran, insbesondere Hafenmobilkran, mit einem Hybridantriebssystem
CN201761646U (zh) * 2010-05-07 2011-03-16 威海广泰空港设备股份有限公司 带电动泵的集装箱升降平台车双动力装置
CN103443016B (zh) * 2010-12-22 2015-06-03 特雷克斯起重机德国有限公司 起重机和用于使用从起重机操作回收的能量作为次能量源而操作起重机的方法
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
DE102010063911A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Terex Demag Gmbh Kran
DE102011007663A1 (de) * 2011-04-19 2012-10-25 Kirow Ardelt Gmbh Hebezeug und Verfahren zum Betreiben des Hebezeuges
JP5951899B2 (ja) * 2014-01-23 2016-07-13 住友重機械搬送システム株式会社 駆動装置、およびそれを用いたクレーン、駆動装置の制御方法
DE102015118535A1 (de) * 2015-10-29 2017-05-04 Terex MHPS IP Management GmbH Schwerlaststapler
DE202022105512U1 (de) 2022-09-29 2024-01-08 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Arbeitsmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
FI20050233A (fi) 2005-09-04
DE102004010988A1 (de) 2005-09-29
FI20050233A0 (fi) 2005-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122060B (fi) Konttilukin hybridikäyttöjärjestelmä
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 (ko) 하이브리드 차량용 출력 가변형 저전압 컨버터 제어시스템 및 그 제어방법
CN204586537U (zh) 增程式全电驱动低速牵引车
US20080246436A1 (en) Energy Management System of a Transport Device
CN201390609Y (zh) 新型节能环保轮胎式起重机
US20120038318A1 (en) Onboard network for a vehicle and method for saving energy
CN200944575Y (zh) 直流母线供电的起重机动力系统
JPH11285165A (ja) クレーン用電源設備
CN1945963A (zh) 直流母线供电的起重机动力系统
WO2004050531A1 (fr) Portique a pneumatiques en caoutchouc dote d'un supercondensateur
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 (zh) 混合动力rtg电气系统
CN102730604A (zh) 串联式混合动力堆高机
CN201800715U (zh) 插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统
CN201817202U (zh) 基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统
JP2012012149A (ja) クレーン制御装置、及びクレーン装置
CN102658802B (zh) 汽车怠速起停系统及复合电源
CN202004500U (zh) 起重机辅助电源
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