專利名稱：根據(jù)蓄電池重量對(duì)工業(yè)用車輛的操作進(jìn)行控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如升降式叉車等蓄電池供電的工業(yè)用車輛，更具體地涉及對(duì)蓄電池性能的監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)升降式叉車使用大型的鉛酸蓄電池來對(duì)其牽引和升降駕駛供電。許多升降式叉車會(huì)在一天三個(gè)班次中幾乎連續(xù)不斷地操作。當(dāng)蓄電池成為放電時(shí)，將其更換，并立即將叉車回去投入工作。接著對(duì)從叉車上的卸下的蓄電池進(jìn)行再充電，并準(zhǔn)備在下一輛叉車上使用。在有許多這樣的叉車工作的倉庫中，蓄電池通過以下步驟進(jìn)行連續(xù)地循環(huán)再充電 (通常7至8小時(shí))；冷卻周期(通常再是7至8小時(shí))；以及使用(通常7至8小時(shí))。因此，典型倉庫通常有工業(yè)用車輛的數(shù)量的兩倍或三倍數(shù)量的蓄電池。由于需要時(shí)間去更換這些相對(duì)較大的蓄電池，因此，在這期間，叉車不能使用，上述行業(yè)的目標(biāo)在于能使叉車在一次蓄電池充電中使用盡可能長的時(shí)間。然而，為實(shí)現(xiàn)上述目的，必須準(zhǔn)確知道該蓄電池的充電狀況或當(dāng)前容量。也希望知道特定蓄電池何時(shí)接近其使用壽命的末期，此時(shí)，蓄電池可能無法再充電至足以完成適當(dāng)長的作業(yè)周期的電量。不過，從經(jīng)濟(jì)角度考慮也不希望在還足以使用的情況下使蓄電池退出使用。為了確定特定蓄電池何時(shí)接近其使用壽命的末期，不得不整天或整周收集操作數(shù)據(jù)，從而可以用于檢測(cè)性能劣化趨勢(shì)。另外，存在能夠檢測(cè)指示蓄電池需要進(jìn)行維護(hù)或維修的多個(gè)操作狀態(tài)的需求。例如，蓄電池與叉車和再充電設(shè)備的重復(fù)斷開和連接會(huì)引起蓄電池電纜的磨損。上述磨損經(jīng)常導(dǎo)致電纜的功率損失，進(jìn)而使蓄電池的使用效率差。也可能會(huì)在蓄電池與升降式叉車的框體之間發(fā)生漏電，這會(huì)是不利的。因此，需要有一種系統(tǒng)和方法來監(jiān)測(cè)一隊(duì)升降式叉車中每個(gè)蓄電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容
商務(wù)中具有工業(yè)用車輛的車隊(duì)，它們每輛均通過可再充電的電池供電。當(dāng)需要進(jìn)行再充電時(shí)，將蓄電池從車輛中卸下，并用其它充滿電的蓄電池進(jìn)行更換。可卸下的蓄電池起到用于平衡工業(yè)用車輛運(yùn)輸?shù)难b載物的配重的作用。工業(yè)用車輛的使用者有責(zé)任確認(rèn)使用合適的蓄電池。因此，提供具有可卸下的蓄電池的必要特性的規(guī)格，包括最小蓄電池重量。作為對(duì)使用者確認(rèn)使用合適的蓄電池的輔助，根據(jù)所安裝的蓄電池的實(shí)際重量來控制工業(yè)用車輛的操作。本控制方法從與所安裝的蓄電池附連的電子存儲(chǔ)器讀取蓄電池重量值，且將該蓄電池重量值與為工業(yè)用車輛指定的最小蓄電池重量比較。當(dāng)蓄電池重量值小于最小蓄電池重量時(shí)，將工業(yè)用車輛的操作限制成低于正常操作特性。例如，當(dāng)所安裝的蓄電池比特定的最小蓄電池重量輕時(shí)，可以限制工業(yè)用車輛能將裝載物抬起的高度。作為另一示例，在所安裝的蓄電池過輕時(shí)，可以減少工業(yè)用車輛能行駛的最大速度。


圖1是本發(fā)明的利用蓄電池傳感器模塊的工業(yè)用車輛的立體圖；圖2是工業(yè)用車輛的控制系統(tǒng)的框圖；圖3表示示例性車隊(duì)管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，一隊(duì)工業(yè)用車輛能在通過網(wǎng)絡(luò)與倉庫中的中央計(jì)算機(jī)通信，該中央計(jì)算機(jī)能鏈接到其它計(jì)算機(jī)可訪問的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫；圖4是安裝在蓄電池上的蓄電池傳感器模塊的框圖；圖5至圖9表示存儲(chǔ)在蓄電池傳感器模塊的存儲(chǔ)器中的不同類型數(shù)據(jù)的表單；以及圖10是在已安裝的蓄電池的重量不足以適當(dāng)平衡所承運(yùn)的裝載物時(shí)，限制工業(yè)用車輛操作的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及工業(yè)用車輛的運(yùn)行。盡管本發(fā)明在上下文說明的是在倉庫中使用的直立型平衡升降式叉車，但本發(fā)明原理能夠應(yīng)用到其它類型的工業(yè)用車輛和在諸如工廠、貨物搬運(yùn)站、倉庫和商店等各種設(shè)施中對(duì)上述工業(yè)用車輛的使用。首先參照?qǐng)D1，工業(yè)用車輛10，尤其是升降式叉車包括具有供操作者出入的開口的操作室11。操作室11聯(lián)接有控制手柄14、底板開關(guān)12和方向盤16，它們共同用作操作者控制裝置17。工業(yè)用車輛10具有在主軸19上升降的裝載物承載件18，例如一對(duì)叉。下面將更具體地進(jìn)行說明，工業(yè)用車輛上的通信系統(tǒng)能通過天線15和無線信號(hào)與外部倉庫系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)和命令。圖2是在包括蓄電池監(jiān)測(cè)設(shè)備的一般的工業(yè)用車輛10上使用的控制系統(tǒng)20的框圖。控制系統(tǒng)20包括具有存儲(chǔ)器M、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸入/輸出電路的車輛控制器21，該車輛控制器21是基于微型計(jì)算機(jī)的裝置。輸入/輸出電路從操作者控制裝置17接收操作者輸入信號(hào)，從而啟動(dòng)和管理例如前后行進(jìn)、轉(zhuǎn)向、剎車和使裝載物承載件18升降等車輛功能的運(yùn)行。響應(yīng)于輸入控制信號(hào)，輸入/輸出電路發(fā)送命令信號(hào)至每個(gè)升降電機(jī)控制裝置 23和推進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25，該推進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25包括牽引電機(jī)控制裝置27和轉(zhuǎn)向電機(jī)控制裝置四。推進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25提供用于使工業(yè)用車輛10沿所選方向移動(dòng)的原動(dòng)力，而升降電機(jī)控制裝置23沿主軸19驅(qū)動(dòng)裝載物承載件18來使裝載物35 (例如被儲(chǔ)存至倉庫中的貨物) 升高或降低。工業(yè)用車輛10由多電池型蓄電池37供電，該多電池型蓄電池37通過具有兩個(gè)導(dǎo)體的電纜38電連接到車輛上。電纜38的第一端上的連接器附連至蓄電池的電極，而在電纜的相反端即第二端上的另一連接器36連接至工業(yè)用車輛上的匹配連接器34。蓄電池37 經(jīng)由電源分配器39中的一排熔絲或斷路器將電力提供至車輛控制器21、推進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25、 轉(zhuǎn)向電機(jī)控制裝置四和升降電機(jī)控制裝置23。牽引電機(jī)控制裝置27驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)牽弓I電機(jī)43，上述牽弓I電機(jī)43連接至推進(jìn)輪，從而將原動(dòng)力提供至工業(yè)用車輛。操作者能通過操作者控制手柄14來指定牽引電機(jī)43 和相關(guān)聯(lián)的推進(jìn)輪的速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并能通過來自轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器44的反饋來對(duì)上述速度和方向進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器44可以是聯(lián)接至牽引電機(jī)43的編碼器，并且來自編碼器的信號(hào)用于測(cè)量車輛行進(jìn)的速度和距離。牽引輪還經(jīng)由牽引電機(jī)43連接至摩擦制動(dòng)器22，從而提供工業(yè)用車輛10的行車和停車制動(dòng)功能。如上所述，將轉(zhuǎn)向電機(jī)控制裝置四連接成沿由操作者轉(zhuǎn)動(dòng)上述方向盤16所選的方向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)47和相關(guān)聯(lián)的可轉(zhuǎn)向的車輪49?？赊D(zhuǎn)向的車輪49的轉(zhuǎn)動(dòng)方向決定工業(yè)用車輛10行進(jìn)的方向。升降電機(jī)控制裝置23發(fā)送命令信號(hào)來對(duì)連接至液壓回路53的升降電機(jī)51進(jìn)行控制，從而構(gòu)成使裝載物承載件18沿主軸19上升和下降的升降組件。在一些應(yīng)用中，主軸19可以是可伸縮的主軸，此時(shí)液壓回路也能使主軸升高和降低。如這里所示，高度傳感器59向車輛控制器21提供信號(hào)來指示在主軸19上的裝載物承載件的高度。同樣地，在裝載物承載件18上還設(shè)有重量傳感器57。在主軸上安裝有裝載物傳感器58，例如射頻識(shí)別 (RFID)標(biāo)簽讀取器，從而識(shí)別正在運(yùn)輸?shù)呢浳?。除了向?qū)動(dòng)和升降控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)之外，車輛控制器21還向操作者顯示器陽提供數(shù)據(jù)，這種操作者顯示器55將信息示出給車輛操作者。此外，顯示器還顯示車輛的運(yùn)行參數(shù)，比如說行進(jìn)速度、蓄電池電量大小、運(yùn)行小時(shí)數(shù)、日期時(shí)間以及需要進(jìn)行維護(hù)等。盡管在此沒有示出，但也可以包括溫度傳感器來監(jiān)測(cè)馬達(dá)和其它部件的溫度。在操作者顯示器55上出現(xiàn)警告通知來警告操作者需要關(guān)注車輛狀態(tài)。仍然參照?qǐng)D2，車輛控制器21還能連接有多個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出裝置，包括例如對(duì)從工業(yè)用車輛的蓄電池37中接收到的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量的車輛功率傳感器60。在下文中將詳細(xì)描述，蓄電池傳感器模塊(BSM)通信接口 62與安裝在蓄電池37上的蓄電池傳感器模塊64交換數(shù)據(jù)。在用于工業(yè)用車隊(duì)的每個(gè)蓄電池37上安裝有蓄電池傳感器模塊64，以收集和儲(chǔ)存有關(guān)特定蓄電池的數(shù)據(jù)。工業(yè)用車輛10還具有通信端口 69和維護(hù)服務(wù)端口 65，通過這些端口能使車輛控制器21與外部設(shè)備通信。通信端口 69連接至無線通信設(shè)備 66，該無線通信設(shè)備66包括收發(fā)器68，該收發(fā)器68與天線15相連、用于與其中有工業(yè)用車輛10工作的倉庫或工廠中的通信系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)和命令。能使用各種通信協(xié)議中的任意一種(例如Wi-Fi)來經(jīng)由通信鏈路交換信息和數(shù)據(jù)。每輛工業(yè)用車輛10均具有獨(dú)特的識(shí)別器，例如車輛制造商的序列號(hào)或通信網(wǎng)絡(luò)地址，這樣能將信息與特定的車輛通信。車輛控制器21儲(chǔ)存有關(guān)工業(yè)用車輛10運(yùn)行的數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)可包括運(yùn)行的小時(shí)數(shù)、蓄電池電量狀態(tài)以及遇到的錯(cuò)誤代碼。另外，使用升降電機(jī)51的工作時(shí)間來監(jiān)測(cè)裝載物升降運(yùn)行。還能夠監(jiān)測(cè)各種速度參數(shù)，例如車輛及主軸19的速度和加速度。車輛操作數(shù)據(jù)被收集并儲(chǔ)存在車輛控制器21的存儲(chǔ)器M中。參照?qǐng)D3，在一輛或多輛工業(yè)用車輛10運(yùn)行的倉庫100中包括通信系統(tǒng)102，該通信系統(tǒng)102將車輛鏈接至倉庫計(jì)算機(jī)104。通信系統(tǒng)102包括分布在整個(gè)倉庫100中的多個(gè)無線訪問點(diǎn)106，例如分布在裝卸碼頭和貨物存儲(chǔ)地。無線訪問點(diǎn)106是能通過一般的局域網(wǎng)105或TCP/IP通信鏈接至倉庫計(jì)算機(jī)104的無線收發(fā)器?；蛘撸瑹o線訪問點(diǎn)106能無線聯(lián)接(例如通過Wi-Fi鏈接)至倉庫計(jì)算機(jī)104。倉庫100具有一個(gè)或多個(gè)蓄電池充電站101，在蓄電池充電站101將蓄電池37從工業(yè)用車輛卸下并用設(shè)備103再充電。充電設(shè)備103也連接至用于與倉庫計(jì)算機(jī)104交換數(shù)據(jù)的局域網(wǎng)105。倉庫計(jì)算機(jī)104連接至因特網(wǎng)108。
倉庫計(jì)算機(jī)104經(jīng)由因特網(wǎng)108與在倉儲(chǔ)公司的總部的管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)114通信。上述連接能使管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)114接收有關(guān)在公司的所有倉庫中工業(yè)用車隊(duì)運(yùn)行的數(shù)據(jù)。倉庫計(jì)算機(jī)104和倉庫管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)114均能執(zhí)行用于存儲(chǔ)、分析和報(bào)告工業(yè)用車輛的運(yùn)行信息的軟件。倉庫計(jì)算機(jī)104至因特網(wǎng)108或其它外部通信網(wǎng)絡(luò)的連接能使倉庫計(jì)算機(jī)訪問存儲(chǔ)由制造商從制造商計(jì)算機(jī)112提供的車輛具體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫110。從倉庫的工業(yè)用車輛收集到的數(shù)據(jù)也被上傳并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫110中。也可通過例如倉庫管理人員或車輛經(jīng)銷商訪問選擇的數(shù)據(jù)，他們可通過因特網(wǎng)108連接到數(shù)據(jù)庫110。各種計(jì)算機(jī)能分析并比較從倉儲(chǔ)公司的所有設(shè)施中給定倉庫的所有工業(yè)用車輛或者從由制造商制造的所有車輛收集到的數(shù)據(jù)。如圖2所示，每個(gè)在工業(yè)用車輛上使用的蓄電池37均安裝有蓄電池傳感器模塊 64。蓄電池傳感器模塊64能裝到蓄電池中，從而使蓄電池傳感器模塊64與蓄電池永久地成為一體?；蛘撸铍姵貍鞲衅髂K64可以是可卸下的，在這種情況下，只要在倉庫100中的特定蓄電池保持工作狀態(tài)，上述蓄電池傳感器模塊64就與該蓄電池保持連接。蓄電池對(duì)任意一輛工業(yè)用車輛10供電時(shí)，以及蓄電池在充電站101再充電時(shí)，蓄電池傳感器模塊64 收集操作數(shù)據(jù)。參照?qǐng)D4，蓄電池傳感器模塊(BSM) 64包括微型計(jì)算機(jī)150，該微型計(jì)算機(jī)150包括數(shù)字處理器輸入輸出電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。微型計(jì)算機(jī)150連接至存儲(chǔ)器152，該存儲(chǔ)器 152存儲(chǔ)由微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行以管理蓄電池傳感器模塊64運(yùn)行的軟件程序。另外，如下文所述，存儲(chǔ)器152存儲(chǔ)有由該程序使用或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。如圖5所示，存儲(chǔ)器152包括帶有與蓄電池37相關(guān)的制造商規(guī)格數(shù)據(jù)的表單。該規(guī)格數(shù)據(jù)表單160包括第一區(qū)域161，該第一區(qū)域161存儲(chǔ)有用于從倉庫100的所有其它蓄電池中指示和辨別相關(guān)蓄電池37的獨(dú)特的序列號(hào)。第二區(qū)域162存儲(chǔ)有表示蓄電池的額定電壓的值。第三區(qū)域163的數(shù)據(jù)表示由制造商指定的蓄電池的額定容量。蓄電池容量是對(duì)蓄電池所存儲(chǔ)的電量的測(cè)量，其表示在某一上述狀態(tài)下能從蓄電池中流出的能量的最大量。然而，蓄電池的實(shí)際能量存儲(chǔ)能力可以隨額定容量顯著地發(fā)生改變，這是由于實(shí)際蓄電池的實(shí)際能量存儲(chǔ)能力很大程度取決于蓄電池的老化和使用歷史(例如充電或放電方式和蓄電池暴露溫度等)。蓄電池容量一般用安培小時(shí)(Ah)或千瓦小時(shí)(kWh)表示。安培小時(shí)定義為蓄電池能提供與蓄電池的額定電壓下的放電率相等的電流的小時(shí)數(shù)。例如，一個(gè) 400Ah的蓄電池能輸出40安培的電流10小時(shí)或是輸出20安培的電流20小時(shí)。千瓦小時(shí)容量能通過將安培小時(shí)容量乘以蓄電池的額定電壓來估算。因此，一個(gè)MV、400Ah的蓄電池具有9. 6kffh的容量。根據(jù)特殊的工業(yè)用車輛的不同，蓄電池能具有MV、36V或48V的額定電壓，并且在MV的蓄電池中的一般容量為4 32kWh、在36V的蓄電池中的一般容量為 16 MkWh、在48V的蓄電池中的一般容量為22 43kWh。在第四區(qū)域164中的數(shù)據(jù)表示蓄電池的重量。第五區(qū)域165儲(chǔ)存蓄電池的化學(xué)類型的標(biāo)識(shí)，第六區(qū)域166儲(chǔ)存蓄電池的制造日期?；蛘?，第六區(qū)域166能包括蓄電池第一次在倉庫100中投入使用的日期的指示。設(shè)有第七區(qū)域167以儲(chǔ)存對(duì)蓄電池的再充電次數(shù)的計(jì)數(shù)，稱為充電循環(huán)計(jì)數(shù)。每次蓄電池再充電，蓄電池傳感器模塊64中的微型計(jì)算機(jī)150 使得上述計(jì)數(shù)增加。
回到圖4，蓄電池傳感器模塊64在蓄電池37上具有多個(gè)傳感器。電壓電流傳感器巧4對(duì)與蓄電池纜線38的第一端連接的蓄電池的末端156上的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量。電壓電流傳感器巧4檢測(cè)這些末端的任意方向上流動(dòng)的電流的大小，進(jìn)而檢測(cè)用于對(duì)工業(yè)用車輛供電的電流和對(duì)蓄電池的再充電的電流的電平?；蛘?，能在蓄電池37的每個(gè)單獨(dú)的電池中測(cè)定電壓。溫度傳感器158檢測(cè)蓄電池37的溫度，液面?zhèn)鞲衅?59檢測(cè)蓄電池的電解液液面。BSM中的微型計(jì)算機(jī)150定期地讀取由蓄電池傳感器154、158、159產(chǎn)生的信號(hào)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存入存儲(chǔ)器152中另外的數(shù)據(jù)表單。具體而言，圖6表示BSM存儲(chǔ)器152中的溫度表單170，在該溫度表單170中儲(chǔ)存從(Tl)至(Tn)的多個(gè)測(cè)量值。同樣地，圖7和圖8示出數(shù)據(jù)表單172、174，上述數(shù)據(jù)表單172、174分別用于儲(chǔ)存輸出電壓(V)和輸出電流 (I)。圖9所示的另一數(shù)據(jù)表單176儲(chǔ)存表示在不同時(shí)間點(diǎn)(例如每次再充電時(shí))的蓄電池狀態(tài)的數(shù)據(jù)。如下文所述，上述數(shù)據(jù)中表示的標(biāo)記X可以是各種參數(shù)中的任意一種，例如可以是蓄電池容量、電量或蓄電池電阻的狀態(tài)等。BSM64具有電力線通信電路153，該電力線通信電路153在蓄電池37附連至工業(yè)用車輛時(shí)使微型計(jì)算機(jī)150能與車輛控制器21雙向交換信息。在其它時(shí)間，當(dāng)電池在充電站101時(shí)，電力線通信電路153與充電設(shè)備103的控制器通信。電力線通信電路153是一種公知設(shè)備，其用于通過電力線(在本例中為蓄電池纜線38)發(fā)送數(shù)字通信信號(hào)。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)150具有發(fā)送至工業(yè)用車輛10或充電設(shè)備103的數(shù)據(jù)時(shí)，上述數(shù)據(jù)對(duì)電力線通信電路153中產(chǎn)生的振蕩承載信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。經(jīng)調(diào)制后的承載信號(hào)接著通過蓄電池纜線38而發(fā)送。在其它技術(shù)中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)隨著高頻信號(hào)的脈沖連續(xù)地傳輸。蓄電池的序列號(hào)與數(shù)據(jù)一并傳輸，以使接收裝置能指示哪個(gè)蓄電池是與上述數(shù)據(jù)相關(guān)的蓄電池。參照?qǐng)D2，用于工業(yè)用車輛10的控制系統(tǒng)20具有BSM通信接口 62，該BSM通信接口 62電連接至與蓄電池纜線38的連接器36匹配的連接器34。BSM通信接口 62接收由電力線通信電路153通過蓄電池纜線38發(fā)送的信息。BSM通信接口 62還能使用相同的電力線通信協(xié)議將數(shù)據(jù)和運(yùn)行命令通過蓄電池纜線38傳輸至BSM64中的電力線通信電路153。蓄電池傳感器模塊64周期地或在詳細(xì)詢問時(shí)發(fā)送所獲得的蓄電池?cái)?shù)據(jù)和該蓄電池的序列號(hào)至工業(yè)用車輛10上的BMS通信接口 62。上述蓄電池信息通過通信端口 69轉(zhuǎn)發(fā)至無線通信設(shè)備66，并接著通過局域網(wǎng)105傳輸至倉庫計(jì)算機(jī)104。通過這種方式，倉庫計(jì)算機(jī)為所有蓄電池37儲(chǔ)存蓄電池37的性能，這些性能能用在該設(shè)施的工業(yè)用車輛10上。 倉庫計(jì)算機(jī)104還能將蓄電池?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)庫110和諸如計(jì)算機(jī)112、114等其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)蓄電池37如圖3所示連接至倉庫100中的充電設(shè)備103時(shí)，該設(shè)備中的相似的 BSM通信接口 62能使用相同的電力線通信協(xié)議與每個(gè)電池傳感器模塊64雙向通信。這能使充電設(shè)備103檢測(cè)諸如溫度、電解液液面水平以及蓄電池電流及電壓等參數(shù)，這些參數(shù)能通過BSM64中的傳感器測(cè)得。充電設(shè)備103還能將所獲得的蓄電池?cái)?shù)據(jù)發(fā)送至倉庫計(jì)算機(jī) 104。蓄電池分配方法使用由BSM64和蓄電池充電設(shè)備103測(cè)量的蓄電池37的電參數(shù)來計(jì)算蓄電池容量、充電水平和內(nèi)阻，它們能指示相關(guān)蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)蓄電池老化或完全不能維修時(shí)，鉛板變成“硫酸化”。在板上生成的硫酸鉛沉淀能有效減少每塊板的活性區(qū)域。這種作用會(huì)減少蓄電池容量而增加內(nèi)阻。通過BSM、車輛控制器21、蓄電池充電設(shè)備103內(nèi)的控制器和中央倉庫計(jì)算機(jī)104中的至少一個(gè)微型計(jì)算機(jī)150來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)實(shí)際蓄電池容量、充電狀態(tài)或蓄電池電阻。蓄電池的容量被定義為電流載荷除以充電率或放電率。能實(shí)施多個(gè)公知技術(shù)中的任意一個(gè)來獲得給定蓄電池的當(dāng)前或?qū)嶋H容量。每次相關(guān)的蓄電池再充電時(shí)，通過蓄電池傳感器模塊64執(zhí)行上述計(jì)算，接著將計(jì)算后的值儲(chǔ)存在BSM存儲(chǔ)器152的數(shù)據(jù)表單176 中。在再充電結(jié)束時(shí)獲得的當(dāng)前電池容量能用作電池老化的直接指示，或能與BSM存儲(chǔ)器 152內(nèi)的區(qū)域163中存儲(chǔ)的蓄電池額定容量比較來確定老化程度。蓄電池額定容量表示蓄電池剛制造好時(shí)的容量。實(shí)際蓄電池容量從指定的額定值顯著下降(例如20%)指示蓄電池已經(jīng)到達(dá)其使用末期，因而這時(shí)該蓄電池應(yīng)當(dāng)退出使用?；蛘?，也可以通過再充電結(jié)束時(shí)的充電狀況或當(dāng)前內(nèi)電阻來指示蓄電池37的當(dāng)前狀態(tài)?？梢岳枚鄠€(gè)公知的技術(shù)中的任意一種，例如美國專利第6556020號(hào)中所描述的技術(shù)來確定這些參數(shù)，其全部?jī)?nèi)容以參見的形式納入本文。由此，每當(dāng)對(duì)特定蓄電池進(jìn)行再充電時(shí)，可以通過蓄電池傳感器模塊64來計(jì)算上述參數(shù)中的一個(gè)或者全部，接著再儲(chǔ)存至 BSM存儲(chǔ)器152的數(shù)據(jù)表單176中。由此，能使用多個(gè)參數(shù)中的任意一個(gè)來指示蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)和蓄電池的操作能力的劣化程度。也能使用當(dāng)諸如處于再充電過程中的實(shí)際蓄電池容量之類的當(dāng)前蓄電池狀態(tài)來確定特定蓄電池37能用于倉庫內(nèi)的多輛工業(yè)用車輛10。在通常的倉庫中，某些工業(yè)用車輛被分派執(zhí)行比該設(shè)施中其它工業(yè)用車輛更繁重的任務(wù)，或是某些工業(yè)用車輛在每個(gè)作業(yè)班次中使用比該設(shè)施中其它工業(yè)用車輛更長的時(shí)間。例如，碼頭上的工業(yè)用車輛10可能會(huì)幾乎連續(xù)不斷地用于對(duì)運(yùn)送車裝卸貨物。相比較而言，其它工業(yè)用車輛可能被分派到只是偶爾地用于運(yùn)輸物品的倉庫位置。因而，后者的車輛在每個(gè)作業(yè)班次中使用較少的時(shí)間，且不需要具有像用于碼頭上車輛的蓄電池那樣高的實(shí)際容量的蓄電池。某些工業(yè)用車輛10執(zhí)行更繁重的裝載搬運(yùn)任務(wù)，因而需要具有更高容量的蓄電池。例如，某些車輛可能被分派執(zhí)行將貨物搬上倉庫架的任務(wù)，這就涉及到將重物舉起。相反的是，其它工業(yè)用車輛可能只進(jìn)行將貨物從架上搬運(yùn)至碼頭的作業(yè)，這項(xiàng)作業(yè)利用重力使貨物下降，因而與將貨物舉起至架上相比并不那么繁重。工業(yè)用車輛的使用環(huán)境還影響對(duì)蓄電池的性能需求，進(jìn)而影響是否可以使用更少容量的蓄電池。例如，在例如倉庫的較冷區(qū)域內(nèi)之類的極冷環(huán)境下作業(yè)的工業(yè)用車輛就需要蓄電池比在較暖區(qū)域中使用的車輛的蓄電池具有更高的實(shí)際容量。其結(jié)果是，因老化且無法再次充電滿額容量的蓄電池可能無法滿足某些工業(yè)用車輛的使用，但該蓄電池仍可以在不那么繁重的車輛中提供足夠的服務(wù)。甚至當(dāng)特定蓄電池老化至無法再次充電至其滿額容量時(shí)，該蓄電池仍可以在某些工業(yè)用車輛中使用，由此在不得不使蓄電池完全退出使用前延長該蓄電池的使用壽命。為了延長每塊蓄電池的使用壽命，倉庫內(nèi)的每輛工業(yè)用車輛10被分派多個(gè)作業(yè)額定值中的一個(gè)，該作業(yè)額定值指示出在每個(gè)作業(yè)班次中工業(yè)用車輛使用的相對(duì)強(qiáng)度和工業(yè)用車輛的蓄電池上的相對(duì)性能需求。進(jìn)行更高強(qiáng)度作業(yè)額定值的工業(yè)用車輛將裝有充電基本達(dá)到其滿額容量的蓄電池。相反的是，具有低強(qiáng)度作業(yè)額定值的工業(yè)用車輛一般裝有只能充電達(dá)到其滿額容量的小部分的蓄電池。因而，在再充電過程中，可以根據(jù)例如先前所提及的實(shí)際容量或是內(nèi)電阻來確定蓄電池的當(dāng)前或?qū)嶋H狀態(tài)，此外，當(dāng)前狀態(tài)用于對(duì)根據(jù)工業(yè)用車輛特殊作業(yè)額定值使用的蓄電池進(jìn)行分類。舉例而言，當(dāng)前可被充電至額定容量的90% 100%之間的蓄電池被分派在具有最高強(qiáng)度額定值的工業(yè)用車輛中使用，而當(dāng)前可被充電至低于其額定容量的90%的蓄電池被分派在具有較低強(qiáng)度額定值的工業(yè)用車輛中使用。能使用大于兩級(jí)的車輛強(qiáng)度額定值和大于兩種蓄電池容量分類。各種容量的電池與合適的工業(yè)用車輛的關(guān)聯(lián)能通過顏色編碼方案實(shí)現(xiàn)，例如通過有色標(biāo)簽指示各工業(yè)用車輛的作業(yè)強(qiáng)度等級(jí)，通過相似的有色標(biāo)簽指示根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際容量而用于上述車輛的合適的蓄電池。很顯然，具有指示比特定工業(yè)用車輛所需容量高的容量的有色標(biāo)簽的蓄電池可以在該特定工業(yè)用車輛上使用。另外，可以通過周期性在工業(yè)用車輛上使用的蓄電池傳感器模塊64或車輛控制器21來計(jì)算當(dāng)前蓄電池狀態(tài)。當(dāng)上述狀態(tài)降到預(yù)定的閾值以下時(shí)，就會(huì)通知車輛操作者蓄電池容量正在逐漸減少至需要馬上進(jìn)行再次充電的量。這時(shí)，可能會(huì)限制工業(yè)用車輛的操作，以加長可操作時(shí)間，以使得可以在作業(yè)班次結(jié)束前不進(jìn)行再充電。由于有時(shí)需要更換這些非常重的蓄電池，車輛性能上的這種降低可減少下降時(shí)間并延長使用作業(yè)時(shí)間。也可以使用新蓄電池的蓄電池容量額定量與實(shí)際的蓄電池容量之間的差異來估算何時(shí)使特定蓄電池退出使用。上述能力允許倉庫中的管理人員在電池實(shí)際需要更換之前排好所要更換的蓄電池。蓄電池重量確認(rèn)再次參照?qǐng)D1，升降式工業(yè)用車輛10中蓄電池37的重量對(duì)于提供配重以平衡在裝載物承載件18上運(yùn)輸?shù)难b載物35的重量而言是非常重要的。尤其當(dāng)裝載物在主軸19上被升高到很高時(shí)，上述配重可以給予車輛穩(wěn)定性。特定的工業(yè)用車輛的制造商規(guī)格包括需要進(jìn)行適當(dāng)平衡的最小蓄電池重量。盡管在物理上可以實(shí)現(xiàn)，但不適合安裝輕于規(guī)定的最小蓄電池重量的蓄電池。因此，只要蓄電池被更換到工業(yè)用車輛上，車輛控制器21就會(huì)執(zhí)行圖10所示的蓄電池重量確認(rèn)軟件例程180。該例程從步驟181開始，在該步驟181中，使用圖2中的車輛控制器21， 該車輛控制器21經(jīng)由BSM通信接口 62向蓄電池37上的BSM64發(fā)送查詢，并請(qǐng)求儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器152內(nèi)的數(shù)據(jù)表單160中的規(guī)格數(shù)據(jù)。BSM64通過利用蓄電池電纜38將從BSM通信接口 62接收到的規(guī)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至車輛控制器21來響應(yīng)上述查詢。車輛控制器的存儲(chǔ)器M也儲(chǔ)存在該車輛中為蓄電池指定的最小重量，該最小重量將在步驟182中通過車輛控制器21讀取。在步驟184中，將實(shí)際的蓄電池重量與最小的蓄電池重量相比來確定當(dāng)前安裝的蓄電池是否足夠重以平衡車輛。若當(dāng)前安裝的蓄電池37 不夠重，則程序執(zhí)行分叉至步驟186，在步驟186中，工業(yè)用車輛10被設(shè)定為受限操作。步驟186可以通過在車輛控制器21內(nèi)設(shè)置標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)。只要該標(biāo)記保持設(shè)定狀態(tài)，車輛控制器21就會(huì)限制車輛的操作。例如，可以限制裝載物35在主軸19上升高的高度，以使裝載物無法升高至可能產(chǎn)生不穩(wěn)定狀態(tài)的高度。附加地或替代地，可以限制可運(yùn)輸裝載物35的重量。如上所述，重量傳感器57測(cè)量處于裝載物承載件18上的裝載物35的重量，并將上述重量的指示提供至車輛控制器21。因此，在受限操作模式下，嘗試升高特別重的裝載物 35會(huì)使車輛控制器停止升降電機(jī)控制裝置23，由此避免上述重物被升高。在所安裝的蓄電池的重量不足時(shí)，另一操作限制包括車輛控制器21限制牽引馬達(dá)43推進(jìn)工業(yè)用車輛10的最大速度。在這種情況下，車輛控制器21可以允許升高重的裝載物35離開地面很小的高度，不過接著限制車輛牽引速度?，F(xiàn)在所允許的最大牽引速度顯著小于安裝有合適尺寸的蓄電池時(shí)所允許的最大速度?？梢栽诎惭b有重量不夠的蓄電池時(shí)進(jìn)行另一種操作限制。在車輛操作受限的過程中，車輛控制器21將裝載物限制模式的指示經(jīng)由操作者顯示器55提供給操作者。也可以討論其它類型的可視聽的通知。蓄電池電纜測(cè)試由于要經(jīng)常將蓄電池37從一輛工業(yè)用車輛10卸下，并附連至充電設(shè)備130和從充電設(shè)備130上拔除，并且重新安裝到另一輛車輛，因此，蓄電池電纜會(huì)受到磨損。參照?qǐng)D 2，車輛控制器21除了從蓄電池37上的BSM64接收電壓和電流數(shù)據(jù)，偶爾也會(huì)接收來自車輛電源傳感器60的數(shù)據(jù)。后者的數(shù)據(jù)指示工業(yè)用車輛10的在連接器34上的來自蓄電池 37的電流和電壓。上述數(shù)據(jù)提供了在蓄電池電纜38的第二(或車輛)端的電壓和電流的測(cè)量值。因而，車輛控制器21在蓄電池電纜38的兩端均接收關(guān)于電壓和電流的數(shù)據(jù)。通過比較來自蓄電池電纜38相反端的上述數(shù)據(jù)，車輛控制器21確定在上述電纜中是否出現(xiàn)顯著電壓降，由此確定電纜是否劣化至需要更換的程度。上述電纜中的電壓降直接關(guān)系著電纜中電流在蓄電池與工業(yè)用車輛10之間流動(dòng)的電阻。當(dāng)蓄電池37與充電站 101中的設(shè)備103相連時(shí)，進(jìn)行蓄電池電纜38的相反端上的電壓的相似比較。若流過電纜的電壓降超過預(yù)定的閾值，則通過操作者顯示器陽給予車輛操作者警告，或是給予充電站 101的工作人員警告。也可以討論其它形式的可視聽的通知。也能對(duì)蓄電池電纜38的兩端的電流大小進(jìn)行比較，以檢測(cè)在蓄電池電流的絕緣體破裂時(shí)可能發(fā)生的工業(yè)用車輛的框體或是其它部件的漏電。在此，在蓄電池電纜38兩端測(cè)量的電流大小的差異超過預(yù)定的閾值會(huì)給予車輛操作者或是蓄電池充電站101的工作
人員警告。因此，當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)有用于自動(dòng)檢查蓄電池電纜38的完整性和在發(fā)生明顯劣化時(shí)提供警告的機(jī)構(gòu)。蓄電池漏電參照?qǐng)D2和圖4，在這些工業(yè)用車輛中的情況是從蓄電池37漏電至容納蓄電池的金屬殼體151。可能會(huì)因諸如在電池頂部溢出的未蒸發(fā)的電解液或是在電池底部的內(nèi)部硫酸化的積累(internal sulfation build-up)之類的許多狀態(tài)而引起上述漏電。由于這種漏電的可能性，因而，一般來說，工業(yè)用車輛10的框體30不與蓄電池37的負(fù)極相連。重要的是為了能進(jìn)行正確的測(cè)量而使操作人員知曉上述漏電。為了上述目的，蓄電池傳感器模塊64中的電壓電流傳感器巧4包括與金屬蓄電池殼體151相連的輸入件。進(jìn)而，除了檢測(cè)流過蓄電池的輸出端156的電壓之外，電壓電流傳感器巧4還周期性測(cè)量蓄電池殼體151與每個(gè)正負(fù)極輸出端156之間的電阻。若蓄電池殼體151和這些輸出端中任一個(gè)的電阻大小低于預(yù)定大小，則通過BSM64向車輛控制器21發(fā)出警告信息。車輛控制器21通過在操作者顯示器55上提供警告指示或通過其它可視聽通知來響應(yīng)上述警告信息?？梢酝ㄟ^感測(cè)流過與蓄電池殼體151相連的輸入件和與蓄電池端156相連結(jié)的輸入件之間的電壓電流傳感器154的任意電流大小，來實(shí)現(xiàn)附加的或替代的測(cè)試。若這種電流超過預(yù)定的閾值大小，例如1. 0mA，則警告信息會(huì)被發(fā)送至車輛控制器21或充電設(shè)備103，它們將告知操作者警告。特別參照?qǐng)D2，為了檢測(cè)工業(yè)用車輛10的任意地方的電流泄漏，車輛電源傳感器 60具有與工業(yè)用車輛的框體30相連的輸入件。這使得車輛電源傳感器可以檢測(cè)車輛框體與電氣系統(tǒng)的B+及B-導(dǎo)體之間的電阻大小。低電阻指示在車輛的諸如電動(dòng)機(jī)、控制電路或架設(shè)電纜之類的其它部件中有短路或漏電。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這種異常狀態(tài)時(shí)，就會(huì)經(jīng)由操作者顯示器55給出合適的警告。若使用字母數(shù)字型操作者顯示器55，則上述警告指出諸如由蓄電池傳感器模塊或車輛電源傳感器檢測(cè)出漏電之類狀態(tài)的性質(zhì)，也可以指出異常狀態(tài)的精確位置和性質(zhì)。其它操作狀杰可以使用由車輛控制器21從BSM64接收到的操作數(shù)據(jù)的各種項(xiàng)目來檢測(cè)蓄電池的其它異常狀態(tài)。在發(fā)現(xiàn)上述情況時(shí)，經(jīng)由操作者顯示器55將合適的警告提供給車輛10 的操作者或經(jīng)由充電設(shè)備103上相似的顯示器將該警告提供給充電站101的工作人員。例如，從BSM64發(fā)出的溫度數(shù)據(jù)可以指出蓄電池過熱或受到冷凍的溫度。相似地，可以使用由流體液位傳感器159產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來警告合適的工作人員與相關(guān)蓄電池37的電解液液位非常低且需要在蓄電池中加入另外的水。如上所述，可以將所有從蓄電池傳感器模塊、車輛上裝有的其它傳感器以及充電設(shè)備103匯總的數(shù)據(jù)傳輸至中央倉庫計(jì)算機(jī)104用作存儲(chǔ)和分析。中央倉庫計(jì)算機(jī)104也可以經(jīng)由因特網(wǎng)將上述與蓄電池相關(guān)的數(shù)據(jù)中繼至中央數(shù)據(jù)庫110或諸如在車輛的制造商、當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商或是倉庫公司管理所使用的其它計(jì)算機(jī)。前面的描述主要涉及工業(yè)用車輛的一具體實(shí)施例。盡管已注意各種變型，但是應(yīng)該預(yù)料到，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很可能意識(shí)到現(xiàn)在從這些實(shí)施例的說明中變得顯而易見的附加變型。因此，覆蓋范圍應(yīng)由下面的權(quán)利要求書來確定，而不應(yīng)由上面的說明書來限制。
權(quán)利要求
1.一種用于控制具有正常操作特性的工業(yè)用車輛的方法，所述方法包括從與蓄電池附連的電子存儲(chǔ)器讀取蓄電池重量值；將所述蓄電池重量值與用于所述工業(yè)用車輛的特定的蓄電池重量值進(jìn)行比較；以及在所述蓄電池重量值小于所述特定的蓄電池重量值時(shí)，將所述工業(yè)用車輛的操作限制為低于所述正常操作特性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括限制所述工業(yè)用車輛能將裝載物抬起的高度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括將所述工業(yè)用車輛運(yùn)輸?shù)难b載物限制成低于預(yù)定重量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括限制所述工業(yè)用車輛能行駛的速度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括禁止所述工業(yè)用車輛運(yùn)載裝載物。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，讀取蓄電池重量值包括通過電線傳輸所述蓄電池重量值，所述電線提供來自所述蓄電池的電力以使所述工業(yè)用車輛上的馬達(dá)運(yùn)行。
7.一種用于控制具有正常操作特性的工業(yè)用車輛的方法，所述方法包括從與容納蓄電池的殼體附連的電子存儲(chǔ)器讀取蓄電池重量值；將所述蓄電池重量值從所述蓄電池傳輸至所述工業(yè)用車輛上的控制器；所述控制器將所述蓄電池重量值與用于所述工業(yè)用車輛的特定的蓄電池重量值進(jìn)行比較；以及當(dāng)所述蓄電池重量值與特定的蓄電池重量值的比較指示所述蓄電池重量比所述工業(yè)用車輛所需的重量輕時(shí)，將所述工業(yè)用車輛的操作限制成低于所述正常操作特性。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括限制所述工業(yè)用車輛能將裝載物抬起的高度。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括將所述工業(yè)用車輛運(yùn)載的裝載物限制成低于預(yù)定重量。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括限制所述工業(yè)用車輛能行駛的速度。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)所述工業(yè)用車輛的操作的限制包括禁止所述工業(yè)用車輛運(yùn)載裝載物。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，傳輸所述蓄電池重量值包括通過電線傳輸所述蓄電池重量值，所述電線提供來自所述蓄電池的電力以使所述工業(yè)用車輛上的馬達(dá)運(yùn)行。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對(duì)來自所述蓄電池的電流至所述殼體的泄漏進(jìn)行檢測(cè)；以及在檢測(cè)出電流泄漏高于規(guī)定水平時(shí)，發(fā)出警告通知。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括在檢測(cè)出電流泄漏高于規(guī)定水平時(shí)，限制所述工業(yè)用車輛的操作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種根據(jù)蓄電池重量對(duì)工業(yè)用車輛的操作進(jìn)行控制的方法。工業(yè)用車輛的操作方法，例如根據(jù)可卸下的蓄電池的重量來控制裝載物的升降或運(yùn)輸?？刂品椒ò◤呐c蓄電池附連的電子存儲(chǔ)器讀取蓄電池重量值。將該蓄電池重量值與用于工業(yè)用車輛的特定的蓄電池重量值進(jìn)行比較。在蓄電池重量值小于特定的蓄電池重量值時(shí)，將工業(yè)用車輛的操作限制為低于正常操作特性。例如，在安裝于工業(yè)用車輛的蓄電池比用于有效平衡裝載物的特定的蓄電池重量輕時(shí)，對(duì)載物所能抬起的高度進(jìn)行限制或?qū)I(yè)用車輛的速度進(jìn)行限制。
文檔編號(hào)B60L11/18GK102233827SQ20111011355
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者A·鮑爾迪尼, J·B·柯克, P·P·麥克卡比, S·佩奇 申請(qǐng)人:雷蒙德股份有限公司