CN104467093A - 混合动力电池组及其电气控制系统、吊车与系统工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力电池组及其电气控制系统、吊车与系统工作方法本混合动力电池组，包括：若干蓄电池，且各蓄电池分别串联，且各蓄电池上分别设有电池电压及温度检测模块，各电池电压及温度检测模块的输出端与电池管理器主机的信号采集端相连，所述电池管理器主机适于根据蓄电池的电压和/或温度控制各蓄电池充放电参数；本发明提供的混合动力电池组能有效的根据电池的容量控制各蓄电池充放电参数，以延长电池寿命，并满足电气控制系统正常工作需要，本发明还有效的降低了发电机功率，减少了发电机的噪音污染以及废气排放，节约了发电机的运行成本；并且，当安装于RTG上后，便于RTG灵活转场作业。

Description

混合动力电池组及其电气控制系统、吊车与系统工作方法

技术领域

本发明涉及一种能源利用领域，尤其涉及一种混合动力电池组及其电气控制系统、吊车与系统工作方法。

背景技术

常规RTG（轮胎吊）采用柴油机发电作为系统的动力来源，使用方便，运行灵活。可在整个码头的各个堆场内作业，因此被集装箱码头大量使用。

由于能源价格不断上涨，装卸成本攀升，常规RTG的油改电，在国内很多码头已经或即将改造。RTG直接用码头电源供电，极大减少了柴油消耗和废气排放。但由于电缆长度和滑触线的位置限制，电RTG无法具有原油RTG那样自由地在各个场地之间穿插的灵活性。为了方便码头生产作业，需要一种好的解决方法，来配合工作需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力电池组，以解决混合动力系统中，控制蓄电池充放电参数的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混合动力电池组，包括：若干蓄电池，且各蓄电池分别串联，且各蓄电池上分别设有电池电压及温度检测模块，各电池电压及温度检测模块的输出端与电池管理器主机的信号采集端相连，所述电池管理器主机适于根据蓄电池的电压和/或温度控制各蓄电池充放电参数。

又一方面，本发明还提供一种电气控制系统，以解决降低吊车工作时，柴油消耗的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电气控制系统，包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中，且在重物提升时，将电能释放。

优选的，为了更好的实现充放电控制，所述电池电力控制单元包括：PLC控制器以及与所述混合动力电池组相连的充放电模块；在重物下降时，所述PLC控制器控制充放电模块将起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中；在重物提升时，所述PLC控制器控制充放电模块与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或所述PLC控制器控制充放电模块提供所述起升电机转动所需电能。

优选的，所述电气控制系统还包括：升压模块，该升压模块适于将发电机经过整流模块的直流电压输入至吊车中各电机。

优选的，为了实现对混合动力电池组监控，并且有效的切换供电方式，所述电气控制系统还包括：由所述PLC控制器控制的切换开关；在重物提升时，若电池管理器主机检测混合动力电池组电量不足，则PLC控制器控制切换开关切换成发电机供电；若电池管理器主机检测混合动力电池组电量充足，则PLC控制器控制切换开关切换成电池电力控制单元与发电机共同供电或电池电力控制单元单独供电给起升电机。

第三方面，本发明还提供了一种吊车，以解决降低吊车工作时，柴油消耗的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种吊车，包括：起升机构和电气控制系统，所述电气控制系统，包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将所述起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于混合动力电池组中，且在重物提升时，将电能释放，以减少起升电机对发电机的依赖。

第四方面，本发明还提供了一种电气控制系统的工作方法，以解决降低吊车工作时，柴油消耗的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电气控制系统的工作方法，包括：当重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于一混合动力电池组中。

优选的，所述工作方法还包括：当重物提升时，由混合动力电池组与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或由混合动力电池组提供所述起升电机转动所需电能。

优选的，所述电气控制系统包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中，且在重物提升时，将电能释放。

优选的，为了更好的实现充放电控制，所述电池电力控制单元包括：PLC控制器以及与所述混合动力电池组相连的充放电模块；在重物下降时，所述PLC控制器控制充放电模块将起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中；在重物提升时，所述PLC控制器控制充放电模块与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或所述PLC控制器控制充放电模块提供所述起升电机转动所需电能。

优选的，为了实现对混合动力电池组监控，并且有效的切换供电方式，所述电气控制系统还包括：升压模块，该升压模块适于将发电机经过整流模块的直流电压输入至吊车中各电机；以及还包括：由所述PLC控制器控制的切换开关；在重物提升时，若电池管理器主机检测混合动力电池组电量不足，则PLC控制器控制切换开关切换成发电机供电；若电池管理器主机检测混合动力电池组电量充足，则PLC控制器控制切换开关切换成电池电力控制单元与发电机共同供电或电池电力控制单元单独供电给起升电机。

本发明的有益效果是，本发明提供的混合动力电池组能有效的根据电池的容量控制各蓄电池充放电参数，以延长电池寿命，并满足电气控制系统正常工作需要，本发明还有效的降低了发电机功率，减少了发电机的噪音污染以及废气排放，节约了发电机的运行成本；并且，当安装于RTG上后，便于RTG灵活转场作业。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了混合动力电池组的连接线路图；

图2示出了电池管理器主机与电池电压及温度检测模块的连接框图；

图3示出了电气控制系统的原理框图；

图4示出了切换开关的连接框图。

图中：蓄电池1、电池电压及温度检测模块2、断路器3、可调电感L。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明是利用发电机与电池电力系统组合的方式，当吊车的起升机构运行在下降阶段时，下降的能量（势能）给混合动力电池组充电，发电机此时仅仅供给整机的控制和辅助电源；而当起升机构工作在上升阶段时，所需要的能量将由混合动力电池组和发电机组共同提供，而其中以电池能量为主。这样发电机组将可以选用较小的柴油机组，将减小柴油的消耗。

实施例1

图1示出了混合动力电池组的连接线路图。

图2示出了电池管理器主机与电池电压及温度检测模块的连接框图。

如图1所示，一种混合动力电池组，包括：若干蓄电池1，且各蓄电池1分别串联，且各蓄电池1上分别设有电池电压及温度检测模块2，各电池电压及温度检测模块2的输出端与电池管理器主机的信号采集端相连，所述电池管理器主机适于根据蓄电池的电压和/或温度控制各蓄电池1充放电参数。具体的将蓄电池的电压控制在660-740V DC充电电压，电池的工作环境温度控制在 -10 ℃ - + 40 ℃的范围内，且在这范围内调节各蓄电池1充放电参数，所述充放电参数例如但不限于充放电电流，具体的，允许最高的充电电流 600A，即可以电流范围可控制在100A至600A，以及满足660-740V DC充电电压和电池的工作环境温度 -10 ℃ - + 40 ℃。

本电池管理器主机根据蓄电池的电压判断该蓄电池的存储电量。

在具体的实施过程中，所述混合动力电池组的输出端还与一断路器3相连，且所述混合动力电池组的正极连接一可调电感L，且该可调电感L的中间抽头与所述电池管理器主机的输出端相连，所述电池管理器主机通过调节可调电感L的电感值实现对充电或放电的电流大小的控制。即控制各蓄电池1充放电参数。

实施例2

图3示出了电气控制系统的原理框图。

在实施例1基础上的电气控制系统。

如图3所示，一种混合动力电池组的电气控制系统，包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中，且在重物提升时，将电能释放。

所述电池电力控制单元包括：PLC控制器以及与所述混合动力电池组相连的充放电模块；在重物下降时，所述PLC控制器控制充放电模块将起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中；在重物提升时，所述PLC控制器控制充放电模块与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或所述PLC控制器控制充放电模块提供所述起升电机转动所需电能。

所述电气控制系统还包括：升压模块，该升压模块适于将发电机经过整流模块的直流电压输入至吊车中各电机。各电机包括但不限于1个起升电动机，1个小车电动机，4个大车行走电动机。所述电气控制系统还可以连接与吊车的其他需要供电的模块电路中。

所述升压模块采用DC/DC模块，以及所述充放电模块内也包括DC/DC模块也适于提升输出电压。

图4示出了切换开关的连接框图。

如图4所示，所述电气控制系统还包括：由所述PLC控制器控制的切换开关；在重物提升时，若电池管理器主机检测混合动力电池组电量不足，则PLC控制器控制切换开关切换成发电机供电给起升电机；若电池管理器主机检测混合动力电池组电量充足，则PLC控制器控制切换开关切换成电池电力控制单元与发电机共同供电或电池电力控制单元单独供电给起升电机。所述电池管理器主机包括与混合动力电池组相连的电压采集单元，以及与PLC控制器相连的触摸屏。混合动力电池组电量不足的定义为低于20%，混合动力电池组电量充足的定义20%以上。具体的，可以在电量为50%以上为电池电力控制单元单独供电给起升电机，电量在20%-50%之间时为电池电力控制单元与发电机共同供电。

具体的，所述切换开关包括开关K1和开关K2。当重物提升时，若电池管理器主机检测混合动力电池组电量充足，则开关K1与开关K2闭合，即由电池电力控制单元与发电机共同供电。可选的，也可以将开关K2闭合，即由电池电力控制单元单独供电给起升电机。若混合动力电池组电量不足，则开关K1闭合，则由所述升压模块提供发电机所产生的电能。在重物下降时，开关K2闭合，通过起升电机的转动（将势能转换为电能的过程）获得相应电能，并通过所述充放电模块对混合动力电池组继续充电。

本电气控制系统适于与起升机构配合以完成混合动力电池组的充电与放电。

所述发电机例如但不限于采用柴油发电机。

实施例3

如图1至图4所示，在实施例1和实施例2基础上的一种吊车，所述吊车，包括：起升机构和电气控制系统，所述电气控制系统，包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将所述起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中，且在重物提升时，将电能释放。

所述吊车包括但不限于可移动式吊车，例如：轮胎吊、履带吊、行吊等可移动式吊车，还可以是固定式吊车，例如：码头吊、塔吊、龙门吊。

可选的，在在重物下降时，吊车的整机的控制和辅助电源由发电机提供。

所述吊车还包括制动单元，该制动单元包括制动电阻，通过制动电阻对电机的转动产生制动效果。

如实施例1所述，吊车中的其他电机可分别接入变频器，用于调试控制。

实施例4

如图1至图4所示，在实施例1至实施例3基础上的电气控制系统的工作方法，所述工作方法包括：当重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于一混合动力电池组中。

所述工作方法还包括：当重物提升时，由混合动力电池组与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或由混合动力电池组提供所述起升电机转动所需电能。

所述电气控制系统包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中，且在重物提升时，将电能释放。

所述电池电力控制单元包括：PLC控制器以及与所述混合动力电池组相连的充放电模块；在重物下降时，所述PLC控制器控制充放电模块将起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中；在重物提升时，所述PLC控制器控制充放电模块与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或所述PLC控制器控制充放电模块提供所述起升电机转动所需电能。

所述电气控制系统还包括：升压模块，该升压模块适于将发电机经过整流模块的直流电压输入至吊车中各电机；以及还包括：由所述PLC控制器控制的切换开关；在重物提升时，若电池管理器主机检测混合动力电池组电量不足，则PLC控制器控制切换开关切换成发电机供电；若电池管理器主机检测混合动力电池组电量充足，则PLC控制器控制切换开关切换成电池电力控制单元与发电机共同供电或电池电力控制单元单独供电给起升电机。混合动力电池组电量不足的定义为低于20%，混合动力电池组电量充足的定义20%以上。具体的，可以在电量为50%以上为电池电力控制单元单独供电给起升电机，电量在20%-50%之间时为电池电力控制单元与发电机共同供电。

实施例2和3中与实施例1名称相同的模块、单元的具体实施方式参见实施例1中的相关内容，这里不再重复。

具体实施过程包括：

本混合动力电池组安装于一常规RTG起重机，柴油发电机组功率约为400kW，起升电机的功率为170kW ，电压为380V；小车机构电机的功率为22kW，电压为380V；大车机构电机4台，且每台功率为25kw ，电压为380V， 

在某货柜码头的实测数据如下表所示。

实际油耗测试结果：

本次测试，蓄电池1为12个。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种混合动力电池组，其特征在于，包括：若干蓄电池，且各蓄电池分别串联，且各蓄电池上分别设有电池电压及温度检测模块，

各电池电压及温度检测模块的输出端与电池管理器主机的信号采集端相连，所述电池管理器主机适于根据电池的电压和/或温度控制各蓄电池充放电参数。

2.一种混合动力电池组的电气控制系统，其特征在于，包括：设有混合动力电池组的电池电力控制单元，

所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中；且在重物提升时，释放电能。

3.根据权利要求2所述的电气控制系统，其特征在于，所述电池电力控制单元包括：PLC控制器以及与所述混合动力电池组相连的充放电模块；

在重物下降时，所述PLC控制器控制充放电模块将起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中；

在重物提升时，所述PLC控制器控制充放电模块与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或

所述PLC控制器控制充放电模块提供所述起升电机转动所需电能。

4.根据权利要求3所述的电气控制系统，其特征在于，所述电气控制系统还包括：升压模块，该升压模块适于将发电机经过整流模块的直流电压输入至吊车中各电机；以及

还包括：由所述PLC控制器控制的切换开关；

在重物提升时，若电池管理器主机检测混合动力电池组电量不足，则PLC控制器控制切换开关切换成发电机供电；若电池管理器主机检测混合动力电池组电量充足，则PLC控制器控制切换开关切换成电池电力控制单元与发电机共同供电或由电池电力控制单元供电给起升电机。

5.一种吊车，其特征在于，包括：起升机构和电气控制系统，所述电气控制系统包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，

所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将所述起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于混合动力电池组中；且在重物提升时，将电能释放。

6.一种电气控制系统的工作方法，包括：

当重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于混合动力电池组中。

7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述工作方法还包括：当重物提升时，由混合动力电池组与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或

由混合动力电池组提供所述起升电机转动所需电能。

8.根据权利要求7所述的电气控制系统的工作方法，其特征在于，所述电气控制系统包括：内设有混合动力电池组的电池电力控制单元，

所述电池电力控制单元适于在重物下降时，将起升机构中的起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中，且在重物提升时，将电能释放。

9.根据权利要求8所述的电气控制系统的工作方法，其特征在于，

所述电池电力控制单元包括：PLC控制器以及与所述混合动力电池组相连的充放电模块；

在重物下降时，所述PLC控制器控制充放电模块将起升电机转动获得的电能存储于所述混合动力电池组中；

在重物提升时，所述PLC控制器控制充放电模块与发电机共同提供所述起升电机转动所需电能，或

所述PLC控制器控制充放电模块提供所述起升电机转动所需电能。

10.根据权利要求9所述的电气控制系统的工作方法，其特征在于，

所述电气控制系统还包括：升压模块，该升压模块适于将发电机经过整流模块的直流电压输入至吊车中各电机；以及

还包括：由所述PLC控制器控制的切换开关；

在重物提升时，若电池管理器主机检测混合动力电池组电量不足，则PLC控制器控制切换开关切换成发电机供电；若电池管理器主机检测混合动力电池组电量充足，则PLC控制器控制切换开关切换成电池电力控制单元与发电机共同供电或由电池电力控制单元供电给起升电机。