专利名称：具有电容充放电电路的负载降低再生能量系统及操作方法
技术领域：
本发明涉及用于与用于移动负载的液压泵相关联的电动机的操作系统。
背景技术：
工业物流卡车用于许多工业设备以移动产品并且加载或卸载运输车 辆。此外，工业物流卡车用于放置产品并且从台架上移除产品，而且还用 于本领域公知的其它目的。
现有领域中的卡车消耗能量以操纵和驱使其本身来围绕设备、提升和 加载，并且用于各种其它辅助目的。具体地说，电动液压系统用于该卡车
中有效载荷的升高(raising)和下降。在高度处的有效载荷具有一定程度 的势能，其在有效载荷降低时理论上可以被捕获以对电池充电或者用于其 它有用目的。
现有技术己经教导了在降低负载时电再生能量的电动液压方法。不幸 的是，由于该再生能量以比铅酸存储电池能够有效存储的更快速率对该电 池进行充电，现有技术的再生负载降低方法表现欠佳。每次在再生负载降 低系统试图以该过快的速率对存储电池充电时，会对电池产生累积损坏并 且只有小部分的充电电流被有效存储。
此外，在充电期间将电流注入(introduce)到电池中或者在放电期间 从电池汲取电流时，电池维持相对恒定的电压。因而，该应用在短的时间 期间以很快的速率耗尽(drain)电池或使电池充电，损坏了传统电池，并 且从而縮短了电池的使用寿命。
现有技术文献建议使用可以用于存储能量的电容器。然而，这些文献 没有提供如何控制能量到电容器的传输以提供能量的有效存储。类似地， 也没有教导如何将能量从这些电容器排放出以提供操作的有效方法。
因此，本发明的原理性目的在于提供一种用于电动机的操作系统，其最小化系统中的能量损失。
本发明的另一目的在于利用用于将电流注入再生能量存储电容器的电 路以改善其中的效率。
本发明的这些和其它目的、特征或优点将根据说明书和权利要求书变 得明显。
发明内容
一种用于与用于移动负载的液压泵相关联的电动机的操作系统。该操 作系统包括电连接到电动机的电源以及电连接到该电源的电容器充放电电 路。将电容器电连接到该电容器充放电电路以使得该电容器充放电电路在 电容器放电时以可变电压将电流注入到电容器中。
图l为用于电动机的操作系统的示意图；以及 图2为用于电动机的操作系统的另一示意图。
具体实施例方式
附图示出了工业物流卡车12的操作系统的示意图。尽管所示系统与工 业物流卡车结合使用，但是该系统可以与使用电动液压电源的任何设备一 起使用。
卡车12的提升系统14包含具有诸如电动机的电功率装置16的电动液 压电机，该诸如电动机的电功率装置16连接到液压泵18。液压泵18与液 体积蓄池20液体连通以向液压阀22到提升汽缸24提供液体，以提升负载 26。尽管在优选实施例中使用液压阀22，但是在其它实施例中液压泵可以 与提升汽缸24直接液流连通而不使用液压阀22。类似地，在其它实施例中， 可以使用螺纹装置27 (图2)来提升负载26，其在本发明的范围之内。
操作系统10具有利用电源30的控制系统28，在一个实施例中，该电 源30为直流电源。此外，在优选实施例中，电源30为电池。电源30经由 正DC总线布线32和负DC总线布线34电连接到系统的其它部件。
控制系统28的其它部件包括电连接到电源30和电容器38的电容器充放电电路36。具体地说，电容器38能够在其中存储能量以通过该系统有效 地再生能量。此外，控制系统28具有与控制系统28的其它部件电连接的 系统控制电路40和电机控制电路42。在优选实施例中，电机控制电路42 为逆变器。具体地说，电机控制电路42电连接到电功率装置16以控制电 动液压系统14。
在操作中，当驱动提升汽缸24以降低负载26时，电容器充放电电路 36在电容器38充电时向该电容器38注入可变电压。类似地，在电容器放 电时，以可变电压从电容器38汲取电流。由于电容器在充电和放电期间显 著地改变电压，来自电容器充放电电路36的可变输入方便和产生了电容器 中能量的更有效存储。
本领域的普通技术人员应该意识到，本发明可以使用任何适合类型的 电容器，包括标准电容器、电解电容器、超级电容器、电化学电容器都可 以在本发明中具体实现。此外，本发明还可以使用串连、并联或以其它方 式设置的多个电容器。尽管使用提升和降低有效载荷的示例作为使用本发 明的装置，但是本领域的普通技术人员应该意识到，本发明可以以类似的 方式应用于研究再生能量的任何系统，无论该再生能量的源如何，包括任 何负载或卡车的降速和后来的加速，负载或卡车的高度变化，或者工业卡 车中的任何其它再生能量源。
具体地说，存储在电容器中的能量遵循下列公式￡ = .5xCxFa2。其 中￡为以焦耳为单位的存储总能量，c为以法拉为单位的电容量，并且r为 横跨电容器端子的电压。由于该变化电压特性，电容器充放电电路36适于 能够在电容器充电时以可变电压向电容器注入电流并且类似地在电容器放 电时以可变电压从电容器汲取电流。结果，电容器能够比电池更快地存储 能量并且电容器充放电电路36确保正确的功能以在控制系统28中产生最 大的存储和效率。因而，至少能够实现全部所述目的。
本领域的普通技术人员可以意识到，在不偏离本发明的精神和范围内 可以对所述装置进行其它各种修改。所有这些变化和修改都落入在要求保 护的本发明范围内并且意欲由此覆盖。
权利要求
1、一种用于操作与用于移动负载的液压泵相关联的电动机的方法，所述方法包括提供电连接到所述电动机的电源；提供电连接到所述电源的电容器充放电电路；提供电连接到所述电容器充放电电路的电容器以在其中存储能量；在所述电容器利用所述电容器充放电电路放电时以可变电压从所述电容器汲取电流。
2、 根据权利要求1所述的方法， 系统控制电路的步骤。
3、 根据权利要求2所述的方法， 的电机控制电路的步骤。
4、 根据权利要求3所述的方法，
5、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供电连接到所述电源的进一步包括提供电连接到所述电动机其中所述电机控制电路为逆变器。 其中所述电源为直流电源。
6、根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述电容器利用所述电 容器充放电电路充电时以可变电压将电流注入到所述电容器。
全文摘要
本发明公开一种与用于移动负载的液压泵相关联的电动机的操作系统及其操作方法。该操作系统包括电连接到所述电动机的电源，其中电容器充放电电路与电容器结合使用以在所述操作系统使用期间在所述电容器中存储能量。
文档编号H02J15/00GK101431257SQ20081016611
公开日2009年5月13日 申请日期2008年10月8日 优先权日2007年10月8日
发明者J·L·赫林, M·D·甘德鲁德 申请人:索尔-丹福斯公司