CN114572007A - 一种电动叉车再生能量管理方法和*** - Google Patents
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Abstract
一种电动叉车再生能量管理方法和***,其特征在于:电动叉车执行制动前,整车控制器获取反向制动电流,判断其是否大于等于蓄电池当前的最大充电电流,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率,当执行制动时,制动产生的反向制动电流部分充入蓄电池,多余的电流经液压泵电机消耗。本发明在不改变现有电动叉车的整车电气构架基础上,通过修改整车控制器的能量分配策略,来处理多余的再生能量,避免因为蓄电池满电或温度过低,导致电池过充,造成整车相关电子元件损坏的情况,安全可靠、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电动叉车领域,特别是指一种电动叉车再生能量管理方法和***。
背景技术
随着我国物流业的快速发展,叉车的需求量和保有量迅速增加。作为工程机械的叉车在推动经济发展的同时,也面临着能源危机及环境污染等一系列问题。近年来,我国原油消费增长速度远不及国内原油生产供应增长速度,导致我国的石油进口数量逐年增加,石油生产国的石油产量与供应,石油运输通道的安全,我国与石油主要生产国之间的关系等严重影响着我国的能源安全。石油燃烧排放废气中的二氧化碳会造成温室效应,使得全球变暖。许多城市的空气污染已经超过健康许可标准,直接危害了人们的健康和生活环境。为了解决这些问题,更好的服务于社会发展和人类生产活动,叉车的发展将朝着可持续发展的方向前进。
目前,内燃机叉车占据了国内的主要市场,其工作效率低,对环境产生污染,工作产生噪声等使其在很多行业受到限制。因此,市场上出现了新能源叉车,电动叉车由于其操作控制简便,灵活外,其操作人员的操作强度要相对内燃叉车而言轻很多,其电动转向***,加速控制***,液压控制***以及刹车***都由电信号来控制,大大降低了操作人员的劳动强度,对于提高其工作效率以及工作的准确性有非常大的帮助。且相较于内燃叉车,电动车辆的低噪音,无尾气排放的优势也已得到许多用户的认可。随着电子控制技术的快速发展,使得电动叉车操作变得越来越舒适,适用范围越广,解决物流的方案越来越多。
由于电动叉车靠电池的能量提供动力,为了提高电动叉车的能量利用率,出现了制动能量回收技术,制动能量回收包括松开加速踏板的滑行回馈能量回收和踩下制动踏板的制动回馈能量回收等。例如:整车控制器检测到加速踏板松开或者制动踏板被踩下时,通过电动机控制单元将电动机的工作状态由驱动状态调整为发电制动状态,然后,结合当前车速以及电动机转速,确定电动机的回馈力矩,通过回馈力矩对电动机的反拖,将制动能量转换为蓄电池的电能,以实现制动能量回收。这种制动能量回收技术,能将电动叉车在制动或惯性滑行中释放出的多余能量转化为电能,再储存在蓄电池中,从而将释放的多余能量回收利用,为后续行驶提供驱动能量。
但是,实际应用中,当蓄电池满电或低温时,无法吸收能量,对于再生能量会导致过压或电池过充,行业内普遍的做法是通过断电或增加制动电阻来消耗所产生的再生能量。然而,若采用断电,由于不确定工况,可能会对驾驶员产生危险;对于增加制动电阻,需要对电气架构进行调整,增加成本。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有的电动叉车能量回收过程中存在的不足,提出一种电动叉车再生能量管理方法和***,安全可靠、降低成本。
本发明采用如下技术方案:
一种电动叉车再生能量管理方法,其特征在于:电动叉车执行制动前,整车控制器获取反向制动电流,判断其是否大于等于蓄电池当前的最大充电电流,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率,当执行制动时,制动产生的反向制动电流部分充入蓄电池,多余的电流经液压泵电机消耗。
优选的,所述反向制动电流值计算公式如下:I=P/U,其中,U为蓄电池的当前电压,P为反向制动功率。
优选的,所述反向制动功率计算公式为:P=F*V1,其中F为反向制动力,V1为电动叉车的当前速度。
优选的,所述多余的电流为大于等于反向制动电流与最大充电电流的差值。
优选的,还包括判断蓄电池当前的最大充电电流是否接近充电上限值,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率。
优选的,还包括判断蓄电池当前的温度是否小于温度下限值,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率。
一种电动车再生能量管理***,其特征在于:包括
电池管理模块,用于提供电能,包括有蓄电池;
液压泵电机模块,用于将电能转换为驱动力以驱动液压泵;
电动机模块,用于提供车辆行驶的驱动力或将制动能量转换为反向制动电流;
整车控制器,与电池管理模块、液压泵电机模块和电动机模块相连,并采用上述的一种电动叉车再生能量管理方法实现再生能量的优化管理。
优选的,所述液压泵电机模块设有泵电机和第一控制器,该第一控制器与泵电机和所述整车控制器相连以根据的整车控制器的命令控制泵电机工作。
优选的,所述电动机模块包括电动机、第二控制器、速度传感器和脚踏板电位计;该第二控制器与电动机、速度传感器、脚踏板电位计和整车控制器相连以根据整车控制器的命令控制电动机工作。
优选的,所述蓄电池靠近所述液压泵的油箱。
由上述对本发明的描述可知,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明的方法和***,在不改变现有电动叉车的整车电气构架基础上,通过修改整车控制器的能量分配策略,来处理多余的再生能量,避免因为蓄电池满电或温度过低,导致电池过充,造成整车相关电子元件损坏的情况,安全可靠、成本低。
2、本发明的方法和***,通过获取反向制动力、电动叉车的当前速度、蓄电池的当前电压等计算反向制动电流,并与蓄电池当前的最大充电电流进行比较,从而判断蓄电池是否能全部吸收制动产生的再生能量,避免蓄电池过充,延长蓄电池的使用寿命。
3、本发明的方法和***,当制动前判断蓄电池无法全部吸收再生能量,则制动时,合理分配再生能量,将小于等于最大充电电流的电量充入蓄电池,多余的电流通过泵电机消耗,多余的电流为大于等于反向制动电流与最大充电电流的差值。由于液压泵的油箱与电池相邻,通过泵电机提前工作消耗多余的反向制动电流,能使油箱温度升高,对电池预热,从而提高电池接受充电的能力。
4、本发明的方法和***,通过实时监控蓄电池当前的最大充电电流是否接近充电上限值,或者判断蓄电池当前的温度是否小于温度下限值,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率,充分考虑了蓄电池无法充电的不同情况。
附图说明
图1为本发明***模块图。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
本发明中,对于术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序,也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于描述中,采用了“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
一种电动叉车再生能量管理方法,电动叉车执行制动前,整车控制器获取反向制动电流,判断其是否大于等于蓄电池当前的最大充电电流,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率,当执行制动时,制动产生的反向制动电流部分充入蓄电池,多余的电流经液压泵电机消耗。若否,则控制后续制动产生的反向制动电流充入蓄电池。
本发明中,整车控制器可通过采集叉车的相关信息预估电动叉车是否要执行制动。例如采集油门信号及制动信号来判断车辆是否处于制动状态,若整车控制器未检测到制动信号,且检测的油门信号指示的踏板的开度小于预设阈值,则认为驾驶员有降低车速或者停车的期望。
反向制动电流可在制动前计算得到,反向制动电流计算公式如下:I=P/U,其中,U为蓄电池的当前电压,P为反向制动功率。反向制动功率计算公式为:P=F*V1,其中F为反向制动力,V1为电动叉车的当前速度,通过速度传感器检测得到。本发明中,反向制动力F=m*a,其中,m为电动叉车的重量,a=(V1-V2)/T,V2为踏板的电位计的给定量,为速度值。
本发明中蓄电池当前的最大充电电流,可通过电池管理模块(BMS)获取得到。该电池管理模块用于智能化管理及维护各个蓄电池,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。
本发明中,制动前,蓄电池的最大充电电流小于制动产生的反向制动电流,则整车控制器检测到车辆执行制动时,对产生的反向制动电流I1即再生能量进行分配,将小于等于最大充电电流I2的电量充入蓄电池,多余的电流通过泵电机消耗,多余的电流为大于等于反向制动电流I1与最大充电电流I2的差值。由于液压泵的油箱与电池相邻,通过泵电机提前工作消耗多余的反向制动电流,能使油箱温度升高,对电池预热,从而提高电池接受充电的能力。另外,由于液压泵电机额定的功率大于电动机的额定功率,所以液压电机是完全可以消耗掉电动叉车产生的反向制动电流的。
进一步的,整车控制器实时获取蓄电池的剩余电量,其判断蓄电池当前的最大充电电流是否接近充电上限值,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率。即此时蓄电次接近满电,无法吸收能量,若此时泵电机未启动,则可控制其启动以消耗制动产生的再生能量,若已启动,则控制泵电机增加功率。该充电上限值与蓄电池类型相关,不作限定。
进一步的,整车控制器实时获取蓄电池的温度,判断蓄电池当前的温度是否小于温度下限值,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率。即此时,蓄电池温度过低,无法充电,若此时泵电机未启动,则可控制其启动以消耗制动产生的再生能量,若已启动,则控制泵电机增加功率,功率增加幅度可根据需要设定,不作限定。
参见图1,本发明还提出一种电动车再生能量管理***,包括如下模块:
电池管理模块,用于提供电能,包括有蓄电池、电流传感器、SOC单元和温度传感器等。蓄电池可为锂电池或铅酸电池等,靠近液压泵的油箱。电流传感器用于实时监测蓄电池相关电流信息,包括充电电流、放电电流等。SOC单元用于检测剩余电量等,温度传感器用于检测蓄电池的温度信息。
液压泵电机模块,用于将电能转换为驱动力以驱动液压泵,设有泵电机和第一控制器等,泵电机用于连接驱动液压泵,该第一控制器与泵电机和整车控制器相连以根据的整车控制器的命令控制泵电机工作。液压泵用于驱动叉车的升降***、倾斜***等,数量不定。
电动机模块,用于提供车辆行驶的驱动力或将制动能量转换为反向制动电流。其可包括电动机、第二控制器、速度传感器和脚踏板电位计等。当车辆起步状态或加速状态时,电动机为车辆提供驱动力,当车辆处于制动能量回收状态时,电动机起到发电机的作用,从而实现制动能量的回收。该第二控制器与电动机、速度传感器、脚踏板电位计和整车控制器相连以根据整车控制器的命令控制电动机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作。
整车控制器,与电池管理模块、液压泵电机模块和电动机模块相连。整车控制器是整个车辆的核心控制部件,可采集踏板信号、速度传感器、温度传感器及叉车的其他部件产生的信号,在做出相应判断后,控制其他部件的动作,实现整车驱动控制、制动回馈控制等功能。其还可采用上述的电动叉车再生能量管理方法实现再生能量的优化管理。
本发明在不改变现有电动叉车的整车电气构架基础上,通过修改整车控制器的能量分配策略,来处理再生能量,避免因为蓄电池满电或温度过低,导致电池过充,造成整车相关电子元件损坏的情况。
上述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种电动叉车再生能量管理方法,其特征在于:电动叉车执行制动前,整车控制器获取反向制动电流,判断其是否大于等于蓄电池当前的最大充电电流,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率,当执行制动时,制动产生的反向制动电流部分充入蓄电池,多余的电流经液压泵电机消耗。
2.如权利要求1所述的一种电动叉车再生能量管理方法,其特征在于:所述反向制动电流值计算公式如下:I=P/U,其中,U为蓄电池的当前电压,P为反向制动功率。
3.如权利要求2所述的一种电动叉车再生能量管理方法,其特征在于:所述反向制动功率计算公式为:P=F*V1,其中F为反向制动力,V1为电动叉车的当前速度。
4.如权利要求1所述的一种电动叉车再生能量管理方法,其特征在于:所述多余的电流为大于等于反向制动电流与最大充电电流的差值。
5.如权利要求1所述的一种电动叉车再生能量管理方法,其特征在于:还包括判断蓄电池当前的最大充电电流是否接近充电上限值,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率。
6.如权利要求1所述的一种电动叉车再生能量管理方法,其特征在于:还包括判断蓄电池当前的温度是否小于温度下限值,若是,则控制液压泵电机启动或增加功率。
7.一种电动车再生能量管理***,其特征在于:包括
电池管理模块,用于提供电能,包括有蓄电池;
液压泵电机模块,用于将电能转换为驱动力以驱动液压泵;
电动机模块,用于提供车辆行驶的驱动力或将制动能量转换为反向制动电流;
整车控制器,与电池管理模块、液压泵电机模块和电动机模块相连,并采用权利要求1至6中任一项所述的一种电动叉车再生能量管理方法实现再生能量的优化管理。
8.如权利要求7所述的一种电动车再生能量管理***,其特征在于:所述液压泵电机模块设有泵电机和第一控制器,该第一控制器与泵电机和所述整车控制器相连以根据的整车控制器的命令控制泵电机工作。
9.如权利要求7所述的一种电动车再生能量管理***,其特征在于:所述电动机模块包括电动机、第二控制器、速度传感器和脚踏板电位计;该第二控制器与电动机、速度传感器、脚踏板电位计和整车控制器相连以根据整车控制器的命令控制电动机工作。
10.如权利要求7所述的一种电动车再生能量管理***,其特征在于:所述蓄电池靠近所述液压泵的油箱。
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CN202011404331.3A CN114572007A (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 一种电动叉车再生能量管理方法和*** |
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Cited By (2)
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CN115416631A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-02 | 江苏鑫贝通科技有限公司 | 一种电动叉车再生制动力分配*** |
CN116620051A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-22 | 凡己科技(苏州)有限公司 | 电动叉车的能量分配方法、电机控制方法和电动叉车 |
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2020
- 2020-12-02 CN CN202011404331.3A patent/CN114572007A/zh active Pending
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CN116620051B (zh) * | 2023-07-07 | 2024-02-02 | 凡己科技(苏州)有限公司 | 电动叉车的能量分配方法、电机控制方法和电动叉车 |
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