JP5914517B2 - 輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム - Google Patents
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Description
本願は2010年12月28日に中国国家知的財産権局に提出した「輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム」(出願番号:201010607792.0)発明特許出願の優先権を主張する。
輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システムにおいて、出力管路に圧力センサユニットと、圧力センサユニットにより制御される方向切換弁とが設けられるリフティングシリンダを含み、方向切換弁の第1の排出口は操作ハンドル付きのマルチウェイバルブの一つを経由してオイルタンクに接続され、方向切換弁の第2の排出口から流出する圧油はモーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプを経由してからマルチウェイバルブを経由して最終的にオイルタンクに戻り、モーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプによってモーターは電気エネルギーを出力し、モーターの電気エネルギー出力端はコンバーターを介してエネルギー蓄積装置に接続される。
本発明はバッテリーフォークリフト種類のエネルギー再生発電システムに関し、方向切換弁とモーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプによって圧油でオイルポンプとモーターを駆動し、モーターに発電させ、貨物のポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電装置内に蓄え、当該装置は原理が簡単で、制御が容易で、機能が安定的であり、コストパフォーマンスが高い。本発電システムによると、一回充電した後のバッテリーの使用時間を延ばすことができると共に、システムの発熱時間を減少し、省エネルギーを実現できる。
図1〜図3に示すように、マルチウェイバルブとリフティングシリンダとの間に圧力スイッチSPと電磁方向切換弁を備える切換制御ブロックを設け、図2に示すように、圧力スイッチSPは、貨物が発電時に一部の電気エネルギーを消耗するので、発電量が発電によって消耗される電気量を超える貨物のみが発電に利用可能な貨物で、最も軽い利用可能な貨物の重さを分画点としてSPを設定する役割を果たし、方向切換弁は、貨物を持ち上げる作業を行う場合、方向切換弁の電磁石1DTに電気が供給されないので、マルチウェイバルブのリフティングブロックから排出された圧油は方向切換弁Aポート、Pポートを通過してリフティングシリンダに入ってリフティング作業を行い、貨物を下ろす作業を行う場合、方向切換弁の電磁石に電気を供給するか否かはコマンドによって行うことができ、供給されない場合、リフティングシリンダの中の圧油は速度制限弁、方向切換弁Pポート、Aポートを通過してマルチウェイバルブに入り、この時は発電装置を備えていない場合と操作が同じであって、方向切換弁の電磁石に電気が供給されることは、方向切換弁の電磁石に電気を供給するか否かを圧力スイッチによって制御する場合、リフティングシリンダの中の圧油は速度制限弁、方向切換弁Pポート、Bポートを通過してポンプ充填ポートFに入って発電し、
図4に示すように、制御弁のリフティング連動操作ハンドル又は弁レバーに貨物の下ろしを検出する信号発生スイッチSQを設けて、(操作がリフティングブロックの下降作業であるか否かを検出して、YESであると、スイッチをONし、発電の準備をする役割を果たす。
図4に示すように、リフティング連動操作ハンドルにボタンSを設けて(操作者によって下降作業を行う時に、システムが発電状態になることを防止しようとする場合、操作者がボタンSを押している同時に操作する。これは、発電装置を備えていない場合との操作が同じである。
エネルギー収集プロセスにおいて、バッテリーフォークリフトがフォークを貨物に差し込みおき高所から下ろそうとする場合、1、操作者がハンドルを前に押す時にマルチウェイバルブのリフティングブロックハンドルボタンSを押さなく、この際に、ハンドルがリフティングブロック側の下降検出スイッチSQをトリガーしてONにし、貨物に対応する圧力が圧力スイッチSPの設定圧力以上である場合、圧力スイッチSPがONになり、電流は当該二つの直列に接続されたスイッチを通してリレーコイルに入り、コイルに電気が供給されると、リレーの二対の常開型スイッチK1、K2を閉じさせ、K1が閉じられると、スマートディスプレイ又は駆動モジュールのピンに電気信号を入力し、スマートディスプレイ又は駆動モジュールプログラムによってピンの信号が検出されると、当該ピンに対応する所定周波数の交流電気を出力してポンプモーターを起動させ、ギヤポンプを回転させ、K2が閉じられると、制御モジュールの方向切換弁の電磁石1DTに電気が供給され、電磁弁が方向切換されて右側に進入し、方向切換弁PポートとBポートが連通され、リフティングシリンダ内の圧油が速度制限弁、方向切換弁Pポート、Bポート、ポンプFポートを通してポンプに充填され、この時のチェックバルブはポンプからオイルタンク入口までを切断し、充填される圧油の流量はポンプをモーター回転速度以上の速度で回転させるに充分であって、この時のポンプは、実際上、モーター状態で作業し、モーターを回転させており、モーターは発電状態で作業し、モーターから輸出される電流は駆動モジュールによる変換を経てバッテリーに充填され、貨物のポテンシャルエネルギーを収集する目的を実現できる。発電中において、他の操作を行うこともできるが、他の操作を行わない場合、ポンプ排出口のオイルは負荷検出優先弁EF、マルチウェイバルブの中間絞り機能を有しない下降オイル通路を通過してオイルタンクに入り、この時の電気消耗量が最も小さく、発電量は最も大きい。貨物に対応する圧力が圧力スイッチSPの設定圧力値未満であると、圧力スイッチSPはONされず、リレーコイルにも電気が供給されず、リレーの常開型スイッチK1、K2も閉じられず、スマートディスプレイ又は駆動モジュールのピンに信号がなく、ポンプモーターも起動されず、方向切換弁の電磁石1DTに電気が供給されず、方向切換弁は方向切換を行わず、この時に発電装置を備えていない場合の操作と同じ操作を行って貨物を下ろすことができる。2、操作者がマルチウェイバルブのリフティングブロックハンドルボタンSを押してハンドルを押すと、この時に発電装置を備えていない場合の操作と同じ操作を行って貨物を下ろすことができ、当該機能は主に少し下降する作業を行う場合に用いられる。
前記第1のカートリッジバルブC1の第Iポートに接続された第1のオイル排出ポートP2は、前記マルチウェイバルブ4のA1ポートに連通され、
前記第1のカートリッジバルブC1の第IIポートに接続された第2のオイル排出ポートP4は、前記第2の方向転換ユニット2bの第2のオイル供給ポートP5に連通され、
電磁方向切換弁201の第1のポートd1に接続された第1の制御オイルポートPS1は、前記第2の方向転換ユニット2bの第2の制御オイルポートPS2に連通され、
前記第1のカートリッジバルブC1の第IIIポートに接続された第1のダンピングオリフィスh1は、前記電磁方向切換弁201の第2のポートd2に連通され、
前記第2のカートリッジバルブC2の第ivポートに接続された第2のオイル供給ポートP5は、前記第2のオイル排出ポートP4に連通され、
前記第2のカートリッジバルブC2の第iポートに接続された第3のオイル排出ポートP6は、前記ポンプ/モーター7のオイル供給ポートに連通され、
前記第2のカートリッジバルブC2の第iiiポートに接続された第2の制御オイルポートPS2は、前記第1の制御オイルポートPS1に連通され、
前記第2のカートリッジバルブC2の第iiiポートに接続された第2のダンピングオリフィスh2は、前記第2の制御オイルポートPS2に連通され、
前記電磁方向切換弁201の第1のポートd1は、前記第1の制御オイルポートPS1に接続され、
前記電磁方向切換弁201の第2のポートd2は、前記第1のダンピングオリフィスh1に接続され、
前記電磁方向切換弁201の第3のポートd3は、前記第1のオイル供給ポートP3、第2のオイル排出ポートP4の通路と第1のノードAで接続され、
前記電磁方向切換弁201の第4のポートd4は、前記オイルタンクに接続される。
前記リフティングブロックP1、サブポートLC1に連通されると共に前記ポンプ/モーター7のオイル排出ポートOUTに接続されるメインオイル供給ポートPと、メインオイル供給ポートの最高圧力を制御するリリーフバルブ401aと、を含むオイル供給ブロック401と、
前記メインオイル供給ポートPに連通されるオイル供給ポートP1と、前記第1の方向転換ユニット2aの第1のオイル排出ポートP2に接続される作業ポートA1と、前記メインオイル戻しポートTに連通されるオイル戻しポートT1と、サブポートLC1と、前記サブポートLC3に連通されるサブポートLC2と、を含むリフティングブロック402と、
前記メインオイル供給ポートPに連通されるオイル供給ポートP2と、作業ポートA2、B2と、前記メインオイル戻しポートTに連通されるオイル戻しポートT2と、サブポートLC3と、前記メインオイル戻しポートTに連通されるサブポートLC4と、を含む傾斜ブロック403と、
前記オイルタンク5に接続されるメインオイル戻しポートTを含むオイル戻しポート404と、を含む。
図4に示すように、オイルポンプ7としてモーター機能付きの油圧ギヤポンプを用いて、オイル吸入ポートにチェックバルブ6を設ける。チェックバルブ6は、
ギヤポンプをポンプとして利用する場合、チェックバルブ6を介してオイルタンクからオイルを吸い込むことができる役割と、
ギヤポンプをモーターとして利用する場合、チェックバルブ6によって方向切換弁2の第2ユニット2bから充填される圧油がオイルタンクへ流れ込むのを切断し、高圧オイルがオイルポンプ7を通過せずに直接オイルタンクに戻ることを防止する役割とを果たす。
圧力スイッチ1SPは、貨物が発電時に一部の電気エネルギーを消耗するので、下降発電量が発電自身消耗量を超える貨物のみが発電に利用可能な貨物で、最軽量の利用可能な貨物の重みを分画点として圧力スイッチ1SP圧力を設定する役割を果たし、
方向切換弁2は、貨物を持ち上げる作業を行う時、方向切換弁2の第1ユニット2aの電磁方向切換弁201の電磁石1DTに電気が供給されず、マルチウェイバルブ4のリフティングブロックから流出する圧油が第1ユニット2aを通過してリフティングシリンダ9に入ってリフティング作業を行い、第2のユニット2bがリフティング圧油のモーター又はオイルポンプ7の入口への流れ込みを切断する役割と、
貨物を下ろす作業を行う時、方向切換弁2の第1ユニット2aの電磁方向切換弁201の電磁石1DTに電気が供給されるか否かはコマンドに基づいて行われ、供給されない場合、第2のユニット2bは圧油のモーター又はオイルポンプ7の入口への流れ込みを切断し、リフティングシリンダ9中の圧油は速度制限弁17、方向切換弁2の第1ユニット2aを通過してマルチウェイバルブ4に流れ込むしかできず、この時、発電装置を備えていない場合の操作と同じであり、電磁石1DTに電気が供給され圧力スイッチ1によって供給可否を制御する場合、リフティングシリンダ9中の圧油は速度制限弁17、方向切換弁2の第1のユニット2a、方向切換弁2の第2のユニット2bを通過してモーター又はオイルポンプ7のオイル吸込ポートに充填されて発電する役割を果たし、
その中、二つのダンピングオリフィスh1、h2は、主に、方向切換弁2の第1のカートリッジバルブC1、第2のカートリッジバルブC2の開閉速度を制御し、方向切換時のショックを低減する役割を果たす。
重み圧力が圧力スイッチ1SPの設定値に接近する貨物を下ろした直後に、ハンドル3を操作する速度が速すぎて、リフティングシリンダ9から速度制限弁17までの管路内の圧力が変動して圧力スイッチ1SPがONになったりOFFになったりして方向切換弁2がとどまらずに方向切換を行って、最終的に貨物が下ろし中で震動してしまうことがあり、当該状況を解消するため、圧力スイッチ1SPの入口にセルフロック弁18を設け、貨物を下ろす時の圧力スイッチ1SPの圧力をロックし、圧力の変動による影響を防止する役割を果たす。
制御弁リフティングブロックの操作ハンドル3側にボタンSを設け、操作者が下降作業を行う時に、システムが発電状態にならないようにしようとする場合、操作者がボタンSを押しながら操作することができ、この時は発電装置を備えていない場合の操作と同じである。
図5、図6に示すように、オイル圧回路に圧力スイッチセルフロック弁を設けていない点で図4と異なっているが、圧力スイッチセルフロック弁に類似する機能を実現するため、図5、図6に示すように、以下の電気原理を実現している。即ち、重み圧力が圧力スイッチ1の設定値に接近する貨物を下ろした直後、操作ハンドルの速度が速すぎて、リフティングシリンダ9から速度制限弁17までの管路内の圧力変動を起こし、圧力スイッチ1SPがONになったりOFFになったりして方向切換弁2がとどまらずに方向切換を行って、最終的に貨物が下ろし中で震動してしまうことがあって、当該状況を解消するため、図2、図3における電気原理によると、圧力スイッチ1SPのOFFのみをロックし、貨物が下ろされた瞬間及び継続するプロセスにおいて圧力スイッチ1SPがOFFされると、電気制御によってすぐに圧力スイッチ1SPが位置する電気分岐回路を切断し、圧力スイッチ1SPの状態を検出しなく、リレーK1に電気が供給されず、貨物のポテンシャルエネルギーも回収できず、これによって上記の不利要素を解消する。他の制御プロセスについて、図5、図6が図4に類似するため、詳細な説明を省略する。
2 方向切換弁
3 操作ハンドル
4 マルチウェイバルブ
5 オイルタンク
6 チェックバルブ
7 オイルポンプ
8 負荷検出優先弁
9 リフティングシリンダ
10 フィルター
11 方向切換弁コイル
12 リレーコイル
K1 スマートディスプレイの駆動モジュールに接続するためのピン
13 ポンプ吸入口
14 圧力充填ポート
15 ポンプオイル排出口
2a 第1のユニット
2b 第2のユニット
201 電磁方向切換弁
401 オイル供給ブロック
401a リリーフバルブ
402 リフティングブロック
403 傾斜ブロック
404 オイル戻しブロック
16 モーター
17 速度制限弁
18 圧力スイッチセルフロック弁
19 スマートディスプレイ
20 蓄電装置
21 コンバーター(コントローラ付き)
Claims (9)
- 出力管路に圧力センサユニット(1)と、前記圧力センサユニット(1)により制御される方向切換弁(2)とが設けられるリフティングシリンダ(9)を含み、前記方向切換弁(2)の第1の排出口は操作ハンドル付きのマルチウェイバルブ(4)の一つ通路を経由してオイルタンク(5)に接続され、前記方向切換弁(2)の第2の排出口から流出する圧油はモーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプ(7)を経由してから前記マルチウェイバルブ(4)を経由して最終的にオイルタンク(5)に戻り、前記モーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプ(7)によってモーター(16)は電気エネルギーを出力し、前記モーター(16)の電気エネルギー出力端はコンバーター(21)を介してエネルギー蓄積装置(20)に接続され、
リフティングブロックハンドルボタン(S)と、貨物低下検出イネーブル信号発生スイッチ(SQ)及び速度制御信号ポテンショメータ(DW)と、第1の常開型スイッチ(K1ー1)及び第2の常開型スイッチ(K1ー2)を含むリレー(K1)とをさらに含み、圧力センサユニットが圧力スイッチ(SP)とリフティングシリンダフル拡張検出スイッチ(ST)を含み、前記リフティングブロックハンドルボタン(S)、前記貨物低下検出イネーブル信号発生スイッチ(SQ)、前記圧力スイッチ(SP)、前記リレー(K1)のコイルが直列されて第1の制御分岐回路を形成し、前記リレー(K1)の第2の常開型スイッチ(K1ー2)と制御前記方向切換弁(2)の電磁石のコイル(11)が直列されて第2の制御分岐回路を形成する
ことを特徴とする輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。 - 前記操作ハンドル付きのマルチウェイバルブ(4)が、機械的操作式のマルチウェイバルブ、電気制御操作式のマルチウェイバルブ又は油圧制御操作式のマルチウェイバルブであることを特徴とする請求項1に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
- 前記圧力センサユニット(1)が、圧力スイッチ(SP)又は圧力センサーであることを特徴とする請求項1に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
- 前記モーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプ(7)の吸入口と前記オイルタンク(5)との間の管路にチェックバルブが設けられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
- 前記方向切換弁(2)は、第1の方向転換ユニット(2a)と第2の方向転換ユニット(2b)を含み、前記モーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプ(7)のオイル排出口、前記マルチウェイバルブ(4)、前記方向切換弁(2)と前記リフティングシリンダ(9)の作業チェンバーとの間にオイル供給通路を形成し、前記リフティングシリンダ(9)の作業チェンバー、前記方向切換弁(2)の第1の方向転換ユニット(2a)、前記マルチウェイバルブ(4)と前記オイルタンク(5)との間に第1のオイル排出通路を形成し、前記リフティングシリンダ(9)の作業チェンバー、前記方向切換弁(2)の第1の方向転換ユニット(2a)と第2の方向転換ユニット(2b)、前記モーター又はオイル吸入口付きの耐圧ポンプ(7)のオイル供給口との間に第2のオイル排出通路を形成し、前記第1のオイル排出通路と前記第2のオイル排出通路が、前記リフティングシリンダ(9)からオイルが排出される時に前記方向切換弁(2)によって選択的にONされることを特徴とする請求項1に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
- 前記第1の方向転換ユニット(2a)が、第1のカートリッジバルブ(C1)と、電磁方向切換弁(201)と、前記第1のカートリッジバルブ(C1)と前記電磁方向切換弁(201)に接続された第1のダンピングオリフィス(h1)とを含み、前記第2の方向転換ユニット(2b)が、第2のカートリッジバルブ(C2)と、電磁方向切換弁(201)と、前記第2のカートリッジバルブ(C2)と第2の制御オイルポート(PS2)に接続された第2のダンピングオリフィス(h2)とを含み、前記第1のカートリッジバルブ(C1)の第IIポートは第IVポートに常時連通され、第Iポートはいつも前記第IIポートと前記第IVポートに連通され、前記第IIポートと前記第IVポートから第Iポートへの連通可否は前記電磁方向切換弁(201)によって制御され、前記第2のカートリッジバルブ(C2)の第iiポートは第ivポートに常時連通され、第iポートはいつも前記第iiポートと前記第ivポートに連通され、第iiポートと第ivポートから第iポートへの連通可否は前記電磁方向切換弁(201)によって制御され、前記電磁方向切換弁(201)のOFF又はONはそれぞれ、第1のカートリッジバルブ(C1)又は第2のカートリッジバルブ(C2)の制御ポートのON状態を制御することを特徴とする請求項5に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
- 圧力スイッチセルフロック弁(18)から構成される制御モード1をさらに含み、リフティングブロックハンドルボタン(S)、イネーブル信号発生スイッチ(SQ)、リフティングシリンダフル拡張検出スイッチ(ST)が直列されて第1の分岐回路を形成し、前記第1の分岐回路のリフティングシリンダフル拡張検出スイッチ(ST)の一端に、圧力スイッチ(SP)とリレー(K1)が直列されてなる第1の分岐回路と、圧力スイッチセルフロック弁(18)の電磁石(2DT)のコイルから構成される第2の分岐回路が並列されて第1の制御分岐回路を形成し、前記第1の常開型スイッチ(K1ー1)と前記方向切換弁2の電磁方向切換弁(201)の電磁石(1DT)のコイルが直列されて第2の制御分岐回路を形成し、前記第2の常開型スイッチ(K1ー2)は下降イネーブル信号を提供し、前記速度制御信号のポテンショメータ(DW)によって下降速度制御信号を提供し、前記下降イネーブル信号と速度制御信号はスマートディスプレイ(19)又はコンバーター(21)のコントローラにアクセスされることを特徴とする請求項1に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
- 時間リレー(KT)と中間リレー(K2)から構成される制御モード2をさらに含み、前記時間リレー(KT)は第1の常閉型スイッチ(KTー1)を含み、前記中間リレー(K2)は第3の常開型スイッチ(K2ー1)と第2の常閉型スイッチ(K2ー2)を含み、前記リフティングブロックハンドルボタン(S)、イネーブル発生スイッチ(SQ)、リフティングシリンダフル拡張検出スイッチ(ST)が直列されて第1の分岐回路を形成し、前記第1の分岐回路のリフティングシリンダフル拡張検出スイッチ(ST)側に、圧力スイッチ(SP)、第1の常閉型スイッチ(KTー1)、中間リレー(K2)のコイルが直列されてなる第Iの分岐回路と、第3の常開型スイッチ(K2ー1)と前記リレー(K1)のコイルが直列されてなる第IIの分岐回路と、第2の常閉型スイッチ(K2ー2)と前記時間リレー(KT)コイルが直列されてなる第IIIの分岐回路とが並列されて第3の制御分岐回路を形成し、前記第1の常開型スイッチ(K1ー1)と前記方向切換弁(2)の電磁方向切換弁(201)の電磁石(1DT)のコイルが直列されて第2の制御分岐回路を形成し、前記第2の常開型スイッチ(K1ー2)によって下降イネーブル信号を提供し、前記速度制御信号ポテンショメータ(DW)によって下降速度制御信号を提供し、前記下降イネーブル信号と速度制御信号はスマートディスプレイ(19)又はコンバーター(21)のコントローラにアクセスされることを特徴とする請求項1に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
- 中間リレー(K2)、抵抗(R)、トランジスター(VT)から構成される制御モード3をさらに含み、前記中間リレーは第1の常閉型スイッチ(K2ー1)と第2の常閉型スイッチ(K2ー2)を含み、前記リフティングブロックハンドルボタン(S)、イネーブル信号発生スイッチ(SQ)、リフティングシリンダフル拡張検出スイッチ(ST)が直列されて第1の分岐回路を形成し、前記第1の分岐回路のリフティングシリンダフル拡張検出スイッチ(ST)側に、常閉型スイッチ(K2ー1)とリレー(K1)のコイルが直列されてなる第iの分岐回路と、抵抗(R)、圧力スイッチ(SP)、第2の常閉型スイッチ(K2ー2)が直列されてなる第iiの分岐回路と、中間リレー(K2)のコイル、トランジスター(VT)のコレクター、エミッターが直列されてなる第iiiの分岐回路とが並列され、トランジスター(VT)のベースが第2の分岐回路の抵抗(R)と前記圧力スイッチ(SP)との間に接続されて第4の制御分岐回路を形成し、前記第1の常開型スイッチ(K1ー1)と前記方向切換弁(2)の電磁方向切換弁(201)の電磁石(1DT)のコイルが直列されて第2の制御分岐回路を形成し、前記第2の常開型スイッチ(K1ー2)によって下降イネーブル信号を提供し、前記速度制御信号ポテンショメータ(DW)によって下降速度制御信号を提供し、前記下降イネーブル信号と速度制御信号はスマートディスプレイ(19)又はコンバーター(21)のコントローラにアクセスされることを特徴とする請求項1に記載の輸送・積卸電気自動車に適用するエネルギー再生発電システム。
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