專利名稱：具有電容充放電電路的負(fù)載降低再生能量系統(tǒng)及操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于與用于移動(dòng)負(fù)載的液壓泵相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工業(yè)物流卡車用于許多工業(yè)設(shè)備以移動(dòng)產(chǎn)品并且加載或卸載運(yùn)輸車 輛。此外，工業(yè)物流卡車用于放置產(chǎn)品并且從臺(tái)架上移除產(chǎn)品，而且還用 于本領(lǐng)域公知的其它目的。
現(xiàn)有領(lǐng)域中的卡車消耗能量以操縱和驅(qū)使其本身來圍繞設(shè)備、提升和 加載，并且用于各種其它輔助目的。具體地說，電動(dòng)液壓系統(tǒng)用于該卡車
中有效載荷的升高(raising)和下降。在高度處的有效載荷具有一定程度 的勢(shì)能，其在有效載荷降低時(shí)理論上可以被捕獲以對(duì)電池充電或者用于其 它有用目的。
現(xiàn)有技術(shù)己經(jīng)教導(dǎo)了在降低負(fù)載時(shí)電再生能量的電動(dòng)液壓方法。不幸 的是，由于該再生能量以比鉛酸存儲(chǔ)電池能夠有效存儲(chǔ)的更快速率對(duì)該電 池進(jìn)行充電，現(xiàn)有技術(shù)的再生負(fù)載降低方法表現(xiàn)欠佳。每次在再生負(fù)載降 低系統(tǒng)試圖以該過快的速率對(duì)存儲(chǔ)電池充電時(shí)，會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生累積損壞并 且只有小部分的充電電流被有效存儲(chǔ)。
此外，在充電期間將電流注入(introduce)到電池中或者在放電期間 從電池汲取電流時(shí)，電池維持相對(duì)恒定的電壓。因而，該應(yīng)用在短的時(shí)間 期間以很快的速率耗盡(drain)電池或使電池充電，損壞了傳統(tǒng)電池，并 且從而縮短了電池的使用壽命。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)建議使用可以用于存儲(chǔ)能量的電容器。然而，這些文獻(xiàn) 沒有提供如何控制能量到電容器的傳輸以提供能量的有效存儲(chǔ)。類似地， 也沒有教導(dǎo)如何將能量從這些電容器排放出以提供操作的有效方法。
因此，本發(fā)明的原理性目的在于提供一種用于電動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)，其最小化系統(tǒng)中的能量損失。
本發(fā)明的另一目的在于利用用于將電流注入再生能量存儲(chǔ)電容器的電 路以改善其中的效率。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征或優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)說明書和權(quán)利要求書變 得明顯。
發(fā)明內(nèi)容
一種用于與用于移動(dòng)負(fù)載的液壓泵相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)。該操 作系統(tǒng)包括電連接到電動(dòng)機(jī)的電源以及電連接到該電源的電容器充放電電 路。將電容器電連接到該電容器充放電電路以使得該電容器充放電電路在 電容器放電時(shí)以可變電壓將電流注入到電容器中。
圖l為用于電動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)的示意圖；以及 圖2為用于電動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)的另一示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖示出了工業(yè)物流卡車12的操作系統(tǒng)的示意圖。盡管所示系統(tǒng)與工 業(yè)物流卡車結(jié)合使用，但是該系統(tǒng)可以與使用電動(dòng)液壓電源的任何設(shè)備一 起使用。
卡車12的提升系統(tǒng)14包含具有諸如電動(dòng)機(jī)的電功率裝置16的電動(dòng)液 壓電機(jī)，該諸如電動(dòng)機(jī)的電功率裝置16連接到液壓泵18。液壓泵18與液 體積蓄池20液體連通以向液壓閥22到提升汽缸24提供液體，以提升負(fù)載 26。盡管在優(yōu)選實(shí)施例中使用液壓閥22，但是在其它實(shí)施例中液壓泵可以 與提升汽缸24直接液流連通而不使用液壓閥22。類似地，在其它實(shí)施例中， 可以使用螺紋裝置27 (圖2)來提升負(fù)載26，其在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
操作系統(tǒng)10具有利用電源30的控制系統(tǒng)28，在一個(gè)實(shí)施例中，該電 源30為直流電源。此外，在優(yōu)選實(shí)施例中，電源30為電池。電源30經(jīng)由 正DC總線布線32和負(fù)DC總線布線34電連接到系統(tǒng)的其它部件。
控制系統(tǒng)28的其它部件包括電連接到電源30和電容器38的電容器充放電電路36。具體地說，電容器38能夠在其中存儲(chǔ)能量以通過該系統(tǒng)有效 地再生能量。此外，控制系統(tǒng)28具有與控制系統(tǒng)28的其它部件電連接的 系統(tǒng)控制電路40和電機(jī)控制電路42。在優(yōu)選實(shí)施例中，電機(jī)控制電路42 為逆變器。具體地說，電機(jī)控制電路42電連接到電功率裝置16以控制電 動(dòng)液壓系統(tǒng)14。
在操作中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)提升汽缸24以降低負(fù)載26時(shí)，電容器充放電電路 36在電容器38充電時(shí)向該電容器38注入可變電壓。類似地，在電容器放 電時(shí)，以可變電壓從電容器38汲取電流。由于電容器在充電和放電期間顯 著地改變電壓，來自電容器充放電電路36的可變輸入方便和產(chǎn)生了電容器 中能量的更有效存儲(chǔ)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明可以使用任何適合類型的 電容器，包括標(biāo)準(zhǔn)電容器、電解電容器、超級(jí)電容器、電化學(xué)電容器都可 以在本發(fā)明中具體實(shí)現(xiàn)。此外，本發(fā)明還可以使用串連、并聯(lián)或以其它方 式設(shè)置的多個(gè)電容器。盡管使用提升和降低有效載荷的示例作為使用本發(fā) 明的裝置，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明可以以類似的 方式應(yīng)用于研究再生能量的任何系統(tǒng)，無論該再生能量的源如何，包括任 何負(fù)載或卡車的降速和后來的加速，負(fù)載或卡車的高度變化，或者工業(yè)卡 車中的任何其它再生能量源。
具體地說，存儲(chǔ)在電容器中的能量遵循下列公式￡ = .5xCxFa2。其 中￡為以焦耳為單位的存儲(chǔ)總能量，c為以法拉為單位的電容量，并且r為 橫跨電容器端子的電壓。由于該變化電壓特性，電容器充放電電路36適于 能夠在電容器充電時(shí)以可變電壓向電容器注入電流并且類似地在電容器放 電時(shí)以可變電壓從電容器汲取電流。結(jié)果，電容器能夠比電池更快地存儲(chǔ) 能量并且電容器充放電電路36確保正確的功能以在控制系統(tǒng)28中產(chǎn)生最 大的存儲(chǔ)和效率。因而，至少能夠?qū)崿F(xiàn)全部所述目的。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi) 可以對(duì)所述裝置進(jìn)行其它各種修改。所有這些變化和修改都落入在要求保 護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)并且意欲由此覆蓋。
權(quán)利要求
1、一種用于操作與用于移動(dòng)負(fù)載的液壓泵相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括提供電連接到所述電動(dòng)機(jī)的電源；提供電連接到所述電源的電容器充放電電路；提供電連接到所述電容器充放電電路的電容器以在其中存儲(chǔ)能量；在所述電容器利用所述電容器充放電電路放電時(shí)以可變電壓從所述電容器汲取電流。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 系統(tǒng)控制電路的步驟。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法， 的電機(jī)控制電路的步驟。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括提供電連接到所述電源的進(jìn)一步包括提供電連接到所述電動(dòng)機(jī)其中所述電機(jī)控制電路為逆變器。 其中所述電源為直流電源。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述電容器利用所述電 容器充放電電路充電時(shí)以可變電壓將電流注入到所述電容器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種與用于移動(dòng)負(fù)載的液壓泵相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)及其操作方法。該操作系統(tǒng)包括電連接到所述電動(dòng)機(jī)的電源，其中電容器充放電電路與電容器結(jié)合使用以在所述操作系統(tǒng)使用期間在所述電容器中存儲(chǔ)能量。
文檔編號(hào)H02J15/00GK101431257SQ20081016611
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者J·L·赫林, M·D·甘德魯?shù)?申請(qǐng)人:索爾-丹福斯公司