电池管理系统和方法与流程

电池管理系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年4月5日提交的美国临时申请no.62/829,917的权益，该申请通过引用整体并入本文。


背景技术：

3.升降装置通常包括由一系列折叠式链接支撑件支撑的可竖直移动的平台。链接支撑件以“x”图案相互交叉地布置。液压缸通常通过接合和旋转(即，展开)最下面的一组链接支撑件来控制平台的竖直移动，这继而展开系统内的一系列链接支撑件的其余部分。平台基于液压缸的致动程度而升高和降低。液压缸还可控制各种其他载具(vehicle)动作，例如转向或平台倾斜功能。使用一个或更多个液压缸的升降装置需要车载储液罐来储存用于升降过程的液压流体。


技术实现要素：

4.一个示例性实施方式涉及一种升降装置。所述升降装置包括底座、驱动马达、转向系统、线性致动器、电池和控制系统。所述底座具有多个轮。所述驱动马达被配置为旋转所述多个轮中的至少一个轮以推进所述升降装置。所述转向系统在工作上联接到所述多个轮中的至少一个轮以使所述升降装置转向。所述线性致动器被配置为选择性地移动工作平台，该工作平台被配置为在升高位置与降低位置之间支撑负载。所述线性致动器具有电动马达。所述电池被配置为选择性地向所述线性致动器和所述驱动马达供电。所述控制系统被配置为在工作期间管理所述电池的电池使用，所述控制系统包括载具控制器和升降控制器。所述载具控制器与所述驱动马达、所述转向系统和所述电池进行通信。所述升降控制器与所述载具控制器和所述线性致动器进行通信。所述载具控制器和所述升降控制器中的至少一者被配置为接收所述电池的电流输送限制和再生限制，并基于所述电流输送限制和所述再生限制来限制所述驱动马达、所述转向系统和所述线性致动器中的至少一者的运转速度。
5.另一示例性实施方式涉及一种升降装置。所述升降装置包括底座、线性致动器、和可再充电电池系统。所述底座具有多个轮。所述线性致动器被配置为选择性地移动工作平台，该工作平台被配置为在升高位置与降低位置之间支撑负载。所述线性致动器具有电动马达。所述可再充电电池系统包括电池、加热系统和电池充电器。所述电池被配置成为所述线性致动器的所述电动马达供电。所述加热系统被配置为选择性地向所述电池提供热量。所述电池充电器被配置为选择性地为所述电池充电并选择性地为所述加热系统充电。所述加热系统被配置为通过电池电源连接从所述电池接收电力并且通过电池充电器电源连接从所述电池充电器接收电力。
6.另一示例性实施方式涉及一种用于升降装置的可再充电电池系统。所述可再充电电池系统包括电池、加热系统和电池充电器。所述电池被配置成为所述升降装置的至少一个部件供电。所述加热系统被配置为选择性地向所述电池提供热量。所述电池充电器被配
置为选择性地为所述电池充电并选择性地为所述加热系统充电。所述加热系统被配置为通过电池电源连接从所述电池选择性地接收电力并且通过电池充电器电源连接从所述电池充电器选择性地接收电力。
7.本发明能够有其他实施方式并且能够以各种方式实施。另选示例性实施方式涉及可在本文中叙述的其他特征和特征组合。
附图说明
8.结合附图，从以下详细描述中可以更全面地理解本公开，其中相同的附图标记指代相同的要素，附图中：
9.图1a是根据示例性实施方式的剪叉式升降机形式的升降装置的侧视立体图；
10.图1b是图1a的升降装置的另一侧视立体图；
11.图2a是图1a的升降装置的示出在缩回或收起位置中的侧视图；
12.图2b是图1a的升降装置的示出在伸出或工作位置中的侧视立体图；
13.图3是图1a的升降装置的侧视图，其描绘了各种载具控制器；
14.图4是图1a的升降装置的线性致动器的侧视图；
15.图5是图4的线性致动器的仰视图；
16.图6是图4的线性致动器的推管和螺母组件的侧视图；
17.图7是孤立地示出的图1a的升降装置的底座的俯视立体图；
18.图8是图1a的升降装置的底座的侧视立体图；
19.图9是图1a的升降装置的底座的侧视图；
20.图10是图1a的升降装置的可再充电电池系统的示意图；
21.图11是被配置为与图1a的升降装置一起使用的示例性控制系统的示意图；以及
22.图12是根据另一示例性实施方式的悬臂升降机(boom lift)形式的另一升降装置的侧视立体图。
具体实施方式
23.在转向详细例示示例性实施方式的附图之前，应当理解，本技术不限于在说明书中阐述或在附图中例示的细节或方法。还应理解，术语仅用于说明的目的，不应视为限制。
24.大体上参照附图，本文公开的各种示例性实施方式涉及用于升降装置的可再充电电池系统和控制系统。可再充电电池系统包括加热系统，该加热系统被配置为选择性地从车载电池或电池充电器中的任一者接收电力。控制系统被配置为基于电池的电流输送限制和再生限制来按比例调节或限制升降装置的运转。
25.根据图1a和图1b中描绘的示例性实施方式，例示了被示为载具10的载具。在一些实施方式中，载具10可以是例如剪叉式升降机，其可用于在各种高度处执行多种不同任务。载具10包括由轮14a、14b支撑的底座12，所述轮14a、14b围绕底座12定位。载具10还包括位于载具10的底座12上的电池16，以向载具10上存在的各种操作系统供电。
26.电池16可以是例如可再充电锂离子电池，其能够向载具10的控件、马达、致动器等供应直流电(dc)或交流电(ac)。电池16可以包括能够接收对电池16进行再充电的电流的至少一个输入端18。在一些实施方式中，输入端18是能够接纳与外部电源(如壁装插座)电连
通的插头的端口。电池16可以被配置为从传统的120v插座、240v插座、480v插座、发电机或另一合适的电源中的一者接收并存储电流。
27.载具10还包括联接到底座12的可缩回升降机构，示出为剪叉式升降机构20。剪叉式升降机构20支撑工作平台22(如图3所示)。如图所示，剪叉式升降机构20的第一端23被锚定到底座12，而剪叉式升降机构20的第二端24支撑工作平台22。如图所示，剪叉式升降机构20由一系列可折叠的链接支撑构件25形成。剪叉式升降机构20利用致动器(示出为线性致动器26)可选择性地在缩回或收起位置(图2a中所示)与部署或工作位置(图2b中所示)之间移动。线性致动器26是电致动器。线性致动器26通过选择性地向剪叉式升降机构20施加力来控制剪叉式升降机构20的取向。当线性致动器26向剪叉式升降机构20施加足够的力时，剪叉式升降机构20从收起或缩回位置展开或以其他方式部署到工作位置。因为工作平台22联接到剪叉式升降机构20，所以工作平台22也响应于剪叉式升降机构20的部署而升高远离底座12。
28.如图3所示，载具10还包括载具控制器27和升降控制器28。载具控制器27与升降控制器28进行通信。升降控制器28与线性致动器26进行通信以控制剪叉式升降机构20的移动。升降控制器28与线性致动器26之间和/或载具控制器27与升降控制器28之间的通信可以通过硬连线连接或通过无线连接(例如，蓝牙、因特网、基于云的通信系统等)提供。应当理解，载具控制器27和升降控制器28中的每一者都包括被配置为执行本文描述的各种活动和方法的各种处理和存储器部件。例如，在一些情况下，载具控制器27和升降控制器28中的每一者包括具有处理器和存储器的处理电路。存储器被配置为存储各种指令，这些指令被配置为当被处理器执行时使载具10执行本文描述的各种活动和方法。
29.在一些实施方式中，载具控制器27可以被配置为根据工作平台22的高度来限制载具10的驱动速度。即，升降控制器28可以与剪刀角传感器(scissor angle sensor)29进行通信，该剪刀角传感器被配置为监测最底部支撑构件25相对于底座12的升降角度。基于该升降角度，升降控制器28可以确定工作平台22的当前高度。利用该高度，载具控制器27可以被配置为随着工作平台22升高而限制或成比例地降低载具10的驱动速度。即，在某些情况下，随着工作平台22升高得更高，驱动速度的降低也按一比例量增加。
30.如图4至图6中提供的示例性实施方式中所示，线性致动器26包括推管(push tube)总成30、齿轮箱32和电动马达34。推管总成30包括保护性外管36(图4和图5中示出)、内推管38和螺母总成40(图6中示出)。保护性外管36具有设置在其近端44处的耳轴连接部分42。耳轴连接部分42刚性联接到齿轮箱32，从而将保护性外管36刚性联接到齿轮箱32。耳轴连接部分42还包括耳轴安装件45，该耳轴安装件45被配置为将保护性外管36可旋转地联接到支撑构件25中的一个支撑构件(如图2b所示)。
31.保护性外管36在其远端46处还包括开口。保护性外管36的开口被配置为可滑动地接纳内推管38。内推管38包括被配置为将内推管38可旋转地联接到支撑构件25的另一支撑构件(如图2b所示)的连接端，所述连接端被示出为耳轴安装件48。如下文将讨论的，内推管38可以在伸出位置(如图2b所示)和缩回位置(如图4所示)之间可滑动地移动和选择性地致动。
32.现在参照图6，内推管38刚性地联接到螺母总成40，使得螺母总成40的运动导致内推管38的运动。内推管38和螺母总成40包围中心螺杆。中心螺杆与齿轮箱32可旋转地接合，
并且被配置为在内推管38和螺母总成40内绕推管总成30的中心轴线旋转。螺母总成40被配置为接合中心螺杆，并且将中心螺杆的旋转运动转换为内推管38和螺母总成40相对于中心螺杆沿着推管总成30的中心轴线的平移运动。
33.再次参照图4，电动马达34被配置为选择性地向齿轮箱32提供旋转致动。然后，来自电动马达34的旋转致动通过齿轮箱32被转换成选择性地旋转推管总成30的中心螺杆。然后，中心螺杆的旋转被螺母总成40转换成沿着推管总成30的中心轴线选择性地平移内推管38和螺母总成40。因此，电动马达34被配置为在伸出位置与缩回位置之间选择性地致动内推管38。因此，在保护性外管36的耳轴安装件45和内推管38的耳轴安装件48各自可旋转地联接到它们相应的支撑构件25的情况下，电动马达34被配置为选择性地将剪叉式升降机构20移动到缩回或收起位置与部署或工作位置之间(包括这两个位置在内)的各种高度。
34.电动马达34可以是ac马达(例如，同步、异步等)或dc马达(并励、永磁、串励等)。在一些情况下，电动马达34与电池16进行通信并由电池16供电。在一些其他情况下，电动马达34可以从载具10上的另一电源接收电力。
35.再次参照图1a和图1b，电池16还可以向驱动马达50供电以推进载具10。类似地，驱动马达50可以是例如ac马达(例如，同步、异步等)或dc马达(并励、永磁、串励等)，其从电池16或载具10上的另一电源接收电力并将电力转换为驱动轴中的旋转能量。驱动轴可用于利用传动装置来驱动载具10的轮14a、14b。传动装置可以从驱动轴接收扭矩并且随后将所接收的扭矩传送到载具10的后轴52。使后轴52旋转也会使载具10上的后轮14a旋转，从而推动载具10。
36.载具10的后轮14a可用于驱动载具，而前轮14b可用于使载具10转向。在一些实施方式中，后轮14a刚性地联接到后轴52，并且相对于载具10的底座12保持在恒定取向上(例如，与载具10的外周54大致对齐)。相比之下，前轮14b枢转地联接到载具10的底座12。轮14b可以相对于底座12旋转以调整载具10的行进方向。具体地，可以使用电动转向系统56来定向前轮14b。在一些实施方式中，转向系统56本质上可以是完全电动的，并且可以不包括任何形式的液压装置。
37.现在参照图7至图9，电池16被示为连接到载具10的各种控制器、致动器和马达。如上所述，电池16可以是例如可再充电锂离子电池，其能够在工作期间根据需要向载具的各种控制器、致动器和马达提供直流电(dc)或和交流电(ac)。
38.现在参照图10中描绘的示例性实施方式，描绘了可再充电电池系统58。可再充电电池系统58包括电池16、加热系统(示出为毯式加热器60)和电池充电器62。电池16可由电池充电器62通过输入端18进行充电，输入端18可通过输入连接器64连接到电池16。
39.毯式加热器60被配置为当载具10正在经历低温时(例如，当环境温度处于零摄氏度或低于零摄氏度时)选择性地向电池16提供热量，以增加电池16的工作或充电效率。为此，载具控制器27可以与一个或更多个温度传感器进行通信。毯式加热器60被配置为由电池16或电池充电器62选择性地供电。具体地，可以通过电池电源连接66由电池16选择性地为毯式加热器60供电。另选地，可以通过电池充电器电源连接68直接由电池充电器62选择性地为毯式加热器60供电。电池充电器62被配置为选择性地向电池16和/或毯式加热器60供电。即，电池充电器62被配置为单独地向电池16或毯式加热器60供电，或者同时向电池16和毯式加热器60供电以同时加热电池16并为电池16充电。因此，在一些情况下，仅使用向电
池充电器62提供电力的单个电源同时为电池16和毯式加热器60充电。
40.传统上，用于升降装置的车载电池的电池加热系统已经被需要外部电源(例如，120v电源)的装置进行供电。因此，在为电池充电时，电池充电器和加热系统需要单独的电源。可再充电电池系统58允许仅使用向电池充电器62提供电力的单个电源，同时由毯式加热器60加热电池16并由电池充电器62为电池16充电。
41.此外，在使用期间加热电池16也增加了电池16的效率。可再充电电池系统58允许毯式加热器60在不需要外部电源的情况下向电池16提供热量。例如，在一些实施方式中，载具控制器27可以被配置为当载具10正在经历低温时(例如，当环境温度处于零摄氏度或低于零摄氏度时)自动开启毯式加热器60。
42.现在参照图11，例示了示例性控制系统70。控制系统70包括载具控制器27和升降控制器28。控制系统70可以与数据存储系统72进行通信，数据存储系统72被配置为接收、存储并传输各种载具信息到控制系统70以辅助各种载具操作。在一些实施方式中，数据存储系统72可以是设置在载具10上的车载数据存储系统。在一些其他实施方式中，数据存储系统72可以是远程数据存储系统，其被配置为通过硬连线连接或通过无线连接(例如，蓝牙、因特网、基于云的通信系统等)与控制系统70进行通信。
43.如图所示，载具控制器27与驱动马达50、转向系统56和可再充电电池系统58进行通信。升降控制器28与线性致动器26进行通信。如上所述，载具控制器27与升降控制器28进行通信。载具10的各种部件与控制系统70之间的通信可以类似地通过硬连线连接或通过无线连接(例如，蓝牙、因特网、基于云的通信系统等)提供。应当注意，在一些实施方式中，控制系统70还可以包括附加控制器，其被配置为控制或操作载具10的各种附加功能和/或系统。
44.控制系统70被部分配置为有效地管理电池16的使用和充电。基于多种因素(例如，特定的电极材料、尺寸、配置、温度等)，锂离子电池具有各种电流输送限制和再生限制。控制系统70被配置为经由载具10上的控制器局域网(can)总线从各种载具部件(例如，驱动马达50、转向系统56、线性致动器26)接收电池16的电流输送限制和再生限制。控制系统70然后可以使用从载具部件接收到的各种限制信息，连同从数据存储系统72接收到的信息，来有效地按比例调节和/或限制各种载具部件(例如，驱动马达50、转向系统56、线性致动器26)的请求运转速度(例如，驱动速度和升降速度)，以便保持在允许的电池电流限制内。因此，当正常运转速度会导致电池16内的过电流关闭故障时，载具10(例如，驱动马达50、转向系统56、线性致动器)可以继续以受限的或按比例调节的能力运转。
45.应当理解，虽然包括在载具10上的可缩回升降机构是剪叉式升降机构，但在一些情况下，可以提供另选地包括呈悬臂升降机构形式的可缩回升降机构的载具。例如，在图12所示的示例性实施方式中，例示了被示为载具310的载具。载具310包括被示为悬臂升降机构320的可缩回升降机构。悬臂升降机构320类似地由一系列可折叠的链接支撑构件325形成。悬臂升降机构320可利用多个致动器326在缩回或收起位置与部署或工作位置之间选择性地移动。多个致动器326中的每一者是类似于线性致动器26的线性致动器。
46.应当进一步理解，在升降机构20、320中使用的线性致动器、转向系统56和/或可再充电电池系统58可以并入几乎任何类型的电动载具中。例如，本文所述的电气系统可以并入例如剪叉式升降机、铰接臂、伸缩臂或任何其他类型的高空作业平台中。此外，可再充电
电池系统58通常可以并入各种其他类型的电池供电机器中。例如，可再充电电池系统58可以被并入可以承受低温的各种固定机器中。
47.有利地，载具10、310可以是全电动升降装置。载具10、310的所有电致动器和电动马达都可以配置为执行它们各自的操作，而无需任何液压系统、液压储罐、液压流体、发动机系统等。即，载具10、310通常都可以完全没有任何液压系统和/或液压流体。换句话说，载具10、310都可以没有任何移动的流体。传统的升降装置载具不使用全电动系统，并且需定期维护以确保各种液压系统正常运行。因此，载具10、310可以使用电动马达和电致动器，这允许不存在可燃燃料(例如，汽油、柴油)和/或液压流体。因此，载具10、310可以由可在必要时再充电的电池(诸如，电池16)供电。
48.尽管本说明书可能讨论方法步骤的特定顺序，但是步骤的顺序可能与概述的顺序不同。也可以同时或部分同时执行两个或更多步骤。这种变化将取决于所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变化都在本公开的范围内。同样，软件实现方式可以通过标准编程技术与基于规则的逻辑和其他逻辑来完成，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。
49.如本文所用，用语“大约”、“约”、“基本上”和类似用语旨在具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员的普遍和接受的用法一致的广泛含义。阅读本公开的本领域技术人员应当理解，这些用语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征进行描述，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些用语应被解释为表明对所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为在所附权利要求中所述的本发明的范围内。
50.应当注意，本文用于描述各种实施方式的用语“示例性”旨在指示此类实施方式是可能的实施方式的可能示例、表示和/或例示(并且此类用语并非旨在暗示此类实施方式是非同寻常或最高级的示例)。
51.如本文所用，术语“联接”、“连接”等意指两个构件直接或间接地彼此结合。这种结合可以是固定的(例如，永久的等)或可移动的(例如，可移除的、可释放的等)。这种结合可以通过彼此一体地形成为单个整体的两个构件或者两个构件和任何附加的中间构件来实现，或者通过彼此附接在一起的两个构件或者两个构件和任何附加的中间构件来实现。
52.本文对元件位置的提及(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“之间”等)仅用于描述图中各种元件的取向。应当注意，各种元件的取向可以根据其他示例性实施方式而不同，并且这种变化旨在被本公开所涵盖。
53.用于实现结合本文公开的实施方式描述的各种处理、操作、例示性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理组件可以用旨在执行本文描述的功能的通用单片或多片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，或者任何常规处理器，或者状态机。处理器还可以实现为计算装置的组合，例如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或更多个微处理器与dsp芯板结合，或者任何其他这样的配置。存储器(例如，存储器、存储器单元、存储装置)可以包括用于存储数据和/或计算机代码以完成或促进本公开中描述的各种处理、层和模块的一个或更多个装置(例如，ram、rom、闪存、硬盘存储)。存储器可以是或包括易失性存储器或非易失性存储
器，并且可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本公开中描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。根据示例性实施方式，存储器联接到处理器以形成处理电路并且包括用于执行(例如，由处理器)本文描述的一个或更多个处理的计算机代码。
54.重要的是要注意，示例性实施方式中所示的载具的构造和布置仅是例示性的。尽管仅详细描述了本公开的几个实施方式，但阅读本公开的本领域技术人员将容易理解在实质上没有背离所述主题的新颖教导和优点的情况下许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等的变化)。例如，示出为一体形成的元件可以由多个部件或元件构成。应当注意，本文描述的部件的元件和/或组件可以由提供足够强度或耐用性的多种材料中的任一种以多种颜色、质地和组合中的任一种来构造。因此，所有这些修改都旨在包括在本发明的范围内。在不脱离本公开的范围或所附权利要求的精神的情况下，可以在优选和其他示例性实施方式的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。