專利名稱：提升平臺(tái)上的能量存儲(chǔ)和傳遞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及エ業(yè)升降叉車領(lǐng)域，尤其涉及升降叉車平臺(tái)上的能量存儲(chǔ)和傳遞系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
升降叉車被設(shè)計(jì)成各種結(jié)構(gòu)來執(zhí)行各種任務(wù)。大多數(shù)任務(wù)包括操作垂直可移動(dòng)的平臺(tái)來提升以及降低操作者和/或負(fù)載。用于升降叉車運(yùn)行的能量，包括用于牽引単元的動(dòng)カ和用于平臺(tái)的提升和/或操作的動(dòng)力，典型地來自存儲(chǔ)在ー個(gè)或多個(gè)大容量可充電電池、燃料電池或內(nèi)燃機(jī)、或這些能量源的組合。所述能量源典型地位于升降叉車的牽引単元上。通常的從牽引単元給所述平臺(tái)提供必要的動(dòng)カ和控制的方法包括使用很長(zhǎng)的電線，所述電線從牽引單元延伸，穿過或者在可垂向伸縮的立柱或提升機(jī)構(gòu)上到達(dá)所述平臺(tái)。所述立柱典型地由ー個(gè)或者多個(gè)相互之間像延伸的梯子那樣相互嵌套的剛性的金屬框架組成。當(dāng)立柱的一個(gè)或者多個(gè)嵌套的金屬框架向上延伸或伸縮時(shí)，所述平臺(tái)被提升。穿過所述立柱中或在上邊纏繞的電線是復(fù)雜的設(shè)計(jì)和制造過程。在移動(dòng)的框架和電線之間可能存在影響，并且所述電線必須置于滑動(dòng)的金屬框架內(nèi)部而不干渉其運(yùn)動(dòng)。將電線布置在移動(dòng)的金屬框架之上或內(nèi)部必然會(huì)需要更多的包裝空間。因此希望減少和/或消除從牽引単元到平臺(tái)之間的電線排布，并且通過用第二能量存儲(chǔ)裝置為平臺(tái)所需動(dòng)カ提供能量，可以替代在垂向可伸縮立柱上排布的電線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過減少或消除用于為平臺(tái)提供能量和控制所需的電線的使用，并且用第ニ能量存儲(chǔ)裝置替代電線克服了上述升降叉車系統(tǒng)和方法的缺陷。通過減少和/或消除電線所釋放出的空間的一部分可以用來在可伸縮的立柱上或其內(nèi)部放置所述第二能量存儲(chǔ)裝置。在本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了ー種具有主能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置的升降叉車。所述升降叉車包括牽引單元，具有連接到所述牽引単元上的能垂向移動(dòng)的平臺(tái)。所述牽引単元包括所述主能量存儲(chǔ)裝置并且適于移動(dòng)所述升降叉車以及在所述平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)期間支撐所述平臺(tái)，所述平臺(tái)包括第二能量存儲(chǔ)裝置。所述升降叉車還可以包括牽引單元和相對(duì)所述牽引單元安裝的能垂向伸縮的立柱。所述立柱包括固定底座和能伸縮的立柱部分。所述能垂向移動(dòng)的平臺(tái)可以連接到所述能伸縮的立柱上或者是所述能伸縮立柱的一部分，并且包括第二能量存儲(chǔ)裝置。在本發(fā)明的另ー個(gè)方面，系統(tǒng)和方法提供了ー種升降叉車，其包括設(shè)置有主能量存儲(chǔ)裝置的牽引單元。所述主能量存儲(chǔ)裝置構(gòu)造成為牽引単元提供操作能量，并且可以包括可充電裝置?？纱瓜蛏炜s的立柱相對(duì)于牽引単元安裝，所述立柱包括固定底座和能伸縮立柱部分。能垂向移動(dòng)的平臺(tái)聯(lián)接到(也就是說，連接到或者是其一部分)所述能伸縮立柱部分，所述平臺(tái)隨著能伸縮的立柱部分在上部位置和下部位置之間可以垂向移動(dòng)。在所述能伸縮立柱部分的寬度(在某 些實(shí)施例中是厚度)所限定的空間中設(shè)置可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置，所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置在向下部位置移動(dòng)平臺(tái)時(shí)可以充電。在一些實(shí)施例中，包括能量傳遞聯(lián)接器。所述能量傳遞連接器適于將能量從主能量存儲(chǔ)裝置傳遞給可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置來為可充電第二能量存儲(chǔ)裝置充電。所述能量傳遞聯(lián)接器還可以適用于將能量從第二能量存儲(chǔ)裝置傳遞給主能量存儲(chǔ)裝置。所述能量傳遞聯(lián)接器包括物理聯(lián)接和感應(yīng)聯(lián)接中的至少ー個(gè)。在其他實(shí)施例中，所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置還包括至少ー個(gè)電容，所述至少ー個(gè)電容用于接受從所述主能量存儲(chǔ)裝置傳遞過來的能量。所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置還可以包括DC-DC的變壓器。所述變壓器適于將從所述至少ー個(gè)電容中的電壓轉(zhuǎn)換成充電電壓來為所述可充電第二能量存儲(chǔ)裝置充電。在又一些其它實(shí)施例中，所述牽引単元包括第一無線通信單元并且所述平臺(tái)包括第二無線通信単元。所述第一和第二無線通信単元適于在牽引單元和平臺(tái)之間提供無線通信鏈路。在本發(fā)明的另ー個(gè)方面，系統(tǒng)和方法提供了ー種升降叉車，其包括設(shè)置有可充電的主能量存儲(chǔ)裝置的牽引單元。能垂向移動(dòng)的平臺(tái)可移動(dòng)地聯(lián)接到所述牽引単元上，所述平臺(tái)在上部位置和下部位置之間可以垂向移動(dòng)，并且包括操作エ位。可充電第二能量存儲(chǔ)裝置被設(shè)置在所述操作エ位中。所述升降叉車還包括能量傳遞聯(lián)接器。所述能量傳遞聯(lián)接器被配置成將能量從牽引単元上的可充電的主能量存儲(chǔ)裝置傳遞給平臺(tái)上的可充電第二能量存儲(chǔ)裝置，來為所述可充電第二能量存儲(chǔ)裝置充電。能垂向伸縮的立柱可以相對(duì)于牽引單被安裝，所述立柱包括固定底座和能伸縮的立柱部分。所述平臺(tái)聯(lián)接到(也就是說，連接到或者是其一部分)所述能伸縮立柱部分，并且可以隨著能伸縮立柱部分在上部位置和下部位置之間垂向移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，所述能量傳遞聯(lián)接器還包括至少ー個(gè)電容和變壓器。所述至少ー個(gè)電容用于接受從所述主能量存儲(chǔ)裝置傳遞過來的能量，并且所述變壓器用于將從所述至少ー個(gè)電容中的電壓轉(zhuǎn)換成充電電壓來為所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。在其他實(shí)施例中，包括傳遞聯(lián)接器感應(yīng)電路，所述電路用于感應(yīng)在主能量存儲(chǔ)裝置和可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置之間的電勢(shì)差。在本發(fā)明的又ー個(gè)方面，ー種方法提供了ー種升降叉車，所述升降叉車包括牽引単元和設(shè)置在牽引單元上的主能量存儲(chǔ)裝置。能垂向延伸的立柱相對(duì)于牽引単元安裝，所述立柱包括固定底座和能伸縮的立柱部分。能垂向移動(dòng)的平臺(tái)聯(lián)接到所述能伸縮的立柱部分，所述平臺(tái)能隨著能伸縮的立柱部分在上部位置和下部充電位置之間垂向移動(dòng)，在所述能伸縮的立柱部分的寬度(在某些實(shí)施例中是厚度)所限定的空間中設(shè)置可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置。所述方法包括將平臺(tái)從上部位置降低到下部充電位置，并且當(dāng)所述平臺(tái)處于下部充電位置時(shí)通過將能量從主能量存儲(chǔ)裝置傳遞給可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置來為可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括感應(yīng)在主能量存儲(chǔ)裝置和可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置之間的電勢(shì)差，并且只有當(dāng)感應(yīng)到該電勢(shì)差時(shí)才充電。在其他實(shí)施例中，當(dāng)平臺(tái)處于下部充電位置時(shí)，從主能量存儲(chǔ)裝置向可充電的第ニ能量存儲(chǔ)裝置傳遞能量自動(dòng)發(fā)生。在又一些實(shí)施例中，由降低所述平臺(tái)所產(chǎn)生的勢(shì)能可以用于為可充電的主能量和/或第二能量存儲(chǔ)裝置充電。當(dāng)所述主能量存儲(chǔ)裝置不能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，還可以使用由可充電的第ニ能量存儲(chǔ)裝置提供的能量來操作牽引單元和平臺(tái)。
本發(fā)明的前述及其他目的和優(yōu)點(diǎn)會(huì)在下文的詳細(xì)說明中呈現(xiàn)。在說明中，參考顯示優(yōu)選實(shí)施例的附圖。


圖I是示例性的升降叉車的側(cè)視圖，所述卡車包括主能量存儲(chǔ)裝置、第二能量存儲(chǔ)裝置和用于在主能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置之間傳遞能量的能量傳遞聯(lián)接器，并且顯示了被配置成允許為第二能量存儲(chǔ)裝置充電的位于充電位置可垂向移動(dòng)的平臺(tái)；圖2是圖I中的升降叉車的側(cè)視圖，顯示了處于垂向延伸位置的可垂向移動(dòng)的平臺(tái)，在該位置所述第二能量存儲(chǔ)裝置提供用于平臺(tái)的能量需求的能量；圖3是升降叉車的立體圖，并且顯示了位于由可伸縮的立柱部分上或其限定的空間中的第二能量存儲(chǔ)裝置和能量傳遞聯(lián)接単元；圖4是升降叉車的立體圖，并且顯示了所述第二能量存儲(chǔ)裝置和能量傳遞聯(lián)接單元位于操作室中或附近的替代位置；圖5是包含主能量存儲(chǔ)裝置、第二能量存儲(chǔ)裝置和用于在所述主能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置之間傳遞能量的能量傳遞聯(lián)接単元的電路的示意圖；圖6是第二能量存儲(chǔ)裝置的充電模式的圖表，圖4是能量傳遞聯(lián)接単元的示意圖；圖7是示例性的電容組件的示意圖，顯示了電容器組合和控制電路；圖8是電耦合的主觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)的立體圖；以及圖9是感應(yīng)耦合的主變壓器線圈和第二變壓器線圈的立體圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖，更特別地參照?qǐng)DI和圖2，顯示了與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的材料搬運(yùn)車輛或升降叉車10相關(guān)聯(lián)的代表性的電路的大體設(shè)置及布置。所述升降叉車10包括牽引単元12，以及相對(duì)于牽引単元12安裝的可垂向伸縮延伸的立柱13。所述立柱13包括固定底座14和至少ー個(gè)可伸縮的立柱部分15，可垂向移動(dòng)的平臺(tái)16連接到所述能伸縮的立柱部分15上。所述可伸縮的立柱部分15提升并且降低所述平臺(tái)16。在升降叉車的ー個(gè)實(shí)施例中，所述平臺(tái)16包括操作エ位或操作室18以及平臺(tái)叉24。所述操作室18包括操作者坐和/或站在上邊的操作者平臺(tái)20，以及用于操作升降叉車10 (包括操作平臺(tái)16的功能)的操作者控制臺(tái)22。所述控制臺(tái)22包括用于控制升降叉車轉(zhuǎn)向和速度的控制器(未示出)，還包括用于控制提升和下降平臺(tái)16以及平臺(tái)叉24的操作的控制器。所述操作室18還可以包括燈和/或一個(gè)或者多個(gè)用于顯示操作數(shù)據(jù)的顯示器。需要指出的是，升降叉車10的可選實(shí)施例可以包括在所述牽引単元上固定的操作室18 (也就是說，操作者不隨著平臺(tái)上下)，或者可以不包括指定的操作室，諸如當(dāng)操作者不站在升降叉車10上，而是卻沿著升降叉車10走動(dòng)并且使用控制手柄(未示出)來控制升降叉車。

仍然參照附圖I和2，所述升降叉車10包括位于牽引単元12之中或之上的主能量存儲(chǔ)裝置26。主能量存儲(chǔ)裝置的變型可以包括，例如，一個(gè)或者多個(gè)可充電的電池、燃料電池組或者它們的組合。所述主能量存儲(chǔ)裝置26構(gòu)造成為升降叉車的需要提供希望的時(shí)間量的電能，例如，一個(gè)小時(shí)、多個(gè)小時(shí)、一天或者幾天，或更多或更少，取決于用途和應(yīng)用。在所述主能量存儲(chǔ)裝置26消耗到ー個(gè)預(yù)定量之后，諸如小于完全電量的50%或者25%或者10%，或更多或更少時(shí)，所述主能量存儲(chǔ)裝置26以已知的方式充電，也就是說，連接到用于充電的電能出口和/或更換燃料電池的燃料。

所述升降叉車10還包括在所述可伸縮立柱部分15之中或者之上(或者在平臺(tái)16之中或者之上)的第二能量存儲(chǔ)裝置28，所述第二能量存儲(chǔ)裝置28是與所述主能量存儲(chǔ)裝置26相獨(dú)立的単獨(dú)裝置。所述第二能量存儲(chǔ)裝置的變型包括，例如一個(gè)或者多個(gè)可充電電池、電容、燃料電池組件或任意組合。所述第二能量存儲(chǔ)裝置28的尺寸和構(gòu)造用于為平臺(tái)16的用電負(fù)載和系統(tǒng)、例如諸如平臺(tái)叉24的水平調(diào)節(jié)和燈和/或顯示器的運(yùn)行提供能量，而不需要從所示主能量存儲(chǔ)裝置26提取能量。當(dāng)平臺(tái)16提升時(shí)(參見圖2)，所述第二能量存儲(chǔ)裝置28是用于平臺(tái)的用電載荷的主要來源。由于使用了更新的電池技術(shù)，并且在第ニ能量存儲(chǔ)裝置28中所需要存儲(chǔ)的能量的量可能也小于需要存儲(chǔ)在主能量存儲(chǔ)裝置26中的能量的量，所述第二能量存儲(chǔ)裝置28在物理尺寸和存儲(chǔ)容量上可以小于，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述主能量存儲(chǔ)裝置26。在圖3中顯示的實(shí)施例中，顯示了所述第二能量存儲(chǔ)裝置28位于大體由所述可伸縮立柱部分15的寬度W限定的空間70中，并且可以包括所述可伸縮立柱部分15的厚度T。所述空間70的高度H可以根據(jù)所述第二能量存儲(chǔ)裝置28的結(jié)構(gòu)變化。所述第二能量存儲(chǔ)裝置28可以或者可以不聯(lián)接到所述可伸縮立柱部分15上并且隨著可伸縮立柱部分垂向移動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施例中，顯示了第二側(cè)部聯(lián)接器34B(下文描述)位于同樣在空間70中的第ニ能量存儲(chǔ)裝置28邊上。顯示了主側(cè)部聯(lián)接器34A(同樣下文中詳述)，其安裝在牽引器12上，在用于有效地傳遞能量的位置，比如當(dāng)所述平臺(tái)16處于下部位置吋。放置第二能量存儲(chǔ)裝置28和/或第二側(cè)部聯(lián)接器34B的有用空間70的使用允許保持卡車12的預(yù)定長(zhǎng)度L，并且因此不需要増加所述長(zhǎng)度L來容納第二能量存儲(chǔ)裝置28和/或第二側(cè)部聯(lián)接器34B。因?yàn)榭ㄜ?2的長(zhǎng)度L影響卡車的轉(zhuǎn)彎半徑，所以增加卡車12的長(zhǎng)度L是不希望的。所述長(zhǎng)度、例如輪子底座越長(zhǎng)，，轉(zhuǎn)彎半徑越大。相反地，例如，較小的轉(zhuǎn)彎半徑允許存儲(chǔ)車間中較窄的通道，這可以提供更大的材料存儲(chǔ)密度，使得可利用空間最大化。參照附圖4，顯示了升降叉車10的可選實(shí)施例，這里顯示了第二能量存儲(chǔ)裝置28作為操作室18的部件?？梢钥闯?，所述第二能量存儲(chǔ)裝置28可以位于遮蓋板72中或者其下方，其構(gòu)成操作室18的一部分。第二側(cè)部聯(lián)接器34B也可以位于遮蓋板72中或下方，或者如圖示，或者可以位于空間70中，與主側(cè)部聯(lián)接器34A有效地傳遞能量。類似于圖3中顯示的實(shí)施例，如圖示那樣使用可利用的空間布置所述第二能量存儲(chǔ)裝置，并且可以減少或者消除延伸卡車長(zhǎng)度來容納能量存儲(chǔ)裝置28和第二側(cè)部聯(lián)接器34B所需的附加空間的需要。為了適應(yīng)升降叉車10的典型使用，也就是說，平臺(tái)16頻繁的上下移動(dòng)，在ー個(gè)實(shí)施例中，第二能量存儲(chǔ)裝置可以包括暫時(shí)能量存儲(chǔ)裝置36(例如電容，諸如超級(jí)電容)、DC-DC變壓器38和一個(gè)或多個(gè)電池40 (見圖5)的組合。所述暫時(shí)能量存儲(chǔ)裝置36可以首先接受來自主能量存儲(chǔ)裝置26的快速能量傳遞。在所述快速能量傳遞中傳遞的能量可以暫時(shí)地存儲(chǔ)在暫時(shí)能量存儲(chǔ)裝置36中，其在一些實(shí)施例中會(huì)被描述并稱之為電容組件36。然后將存儲(chǔ)的能量通過變壓器38轉(zhuǎn)換成可以為電池(組)40充電的更恒定的電壓。相對(duì)于為所述主能量存儲(chǔ)裝置26充電所需要的時(shí)間來講，這種能量傳遞是希望相當(dāng)快的，為了避免影響升降叉車10的整體使用和執(zhí)行。完成從主能量存儲(chǔ)裝置26到第 ニ能量存儲(chǔ)裝置28的電容組件36的能量傳遞的時(shí)間可以用秒或分鐘計(jì)算，而典型的升降叉車電池充電用小時(shí)計(jì)算。在能量傳遞期間，需要指出的是，第二能量存儲(chǔ)裝置28可以只是部分地充電，并且還可以以與所述主能量存儲(chǔ)裝置26類似地或者同樣地已知方式充電，也就是說，連接到用于充電的電能出口和/或更換用于燃料電池的燃料。當(dāng)操作者完成使用平臺(tái)16的任務(wù)之后，降低所述平臺(tái)16以便于卡車10的正常水平移動(dòng)。當(dāng)平臺(tái)16的垂向運(yùn)動(dòng)基本停止并且所述平臺(tái)在下部充電位置30時(shí)(見圖I)，然后用所述主能量存儲(chǔ)裝置26來為第二能量存儲(chǔ)裝置28充電。在所述下部充電位置30，發(fā)生充電并且能量供應(yīng)部分地或完全地補(bǔ)充到所述第二能量存儲(chǔ)裝置28中。因此，所述主能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置的使用允許減少或者消除從牽引単元12，穿過和/或在可垂向伸縮立柱13和可伸縮的立柱部分15上延伸到平臺(tái)16的電線。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)能量從所述主能量存儲(chǔ)裝置26傳遞到第二能量存儲(chǔ)裝置28時(shí)，希望控制能量的量和強(qiáng)度。所述主能量存儲(chǔ)裝置26可以具有大量但是有限的能量，例如，典型地20-50kwh (作為非限制性的例子)。由于可能將所述主能量存儲(chǔ)裝置26消耗到升降叉車不能運(yùn)行的點(diǎn)，所以當(dāng)其自身接近消耗完畢時(shí)不希望從所述主能量存儲(chǔ)裝置26移走太大量的能量。當(dāng)所述能量被傳遞時(shí)，它可以以不能被所述第二能量存儲(chǔ)裝置28的電池(組)40吸收的速率傳遞。所述電容組件36，例如超級(jí)電容(組)，提供了短期存儲(chǔ)媒介，并且被用于快速地吸收和暫時(shí)地存儲(chǔ)傳遞的能量。諸如電容的元件能夠很快地接受大量的能量，由于它們的低內(nèi)部阻抗。電容的另ー個(gè)特征是它的電壓直接隨著充電水平改變。在電容中容納的能量是其電容和電壓的函數(shù)，如下E = C*V2/2其中，E =以焦耳(或者瓦特-秒)為單位的存儲(chǔ)能量；C =以法拉為單位的電容；并且V =以伏特為單位的端子間電壓。在一些實(shí)施例中，其中在充電位置30吋，假定由能量傳遞控制電路58檢測(cè)到在所述主能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置之間存在電勢(shì)差，開始傳遞能量。當(dāng)所述電容組件36中的電壓被消耗時(shí)，所述DC-DC變壓器38將存儲(chǔ)的電容電壓轉(zhuǎn)換成更恒定的電壓，諸如
12、18或2價(jià)0(，這是對(duì)平臺(tái)16上的電池40充電更好接受的電壓。當(dāng)這種能量傳遞發(fā)生時(shí)，電容組件36中的電壓可以如圖6中所示那樣回落。還是參照?qǐng)D6，在一個(gè)實(shí)施例中，在電池組件36上半部分的電壓范圍內(nèi)的能量容量包含了大約75%的可以利用的總能量。當(dāng)電容組件36反復(fù)充電時(shí)(當(dāng)平臺(tái)16處于充電位置)，并且通過所述DC-DC變壓器38放電時(shí)，它所存儲(chǔ)的能量可以用于對(duì)電池40充電并用于平臺(tái)16。所述電池40可以包括例如鎳金屬氫化物或者鋰離子電池，以減輕所述第二能量存儲(chǔ)裝置28的重量。這些較新技術(shù)電池應(yīng)當(dāng)在更受控的環(huán)境中充電，以防止破壞性電壓和不希望的溫度上升。在預(yù)定的水平，例如，V/2，在電容組件36中的電壓可能變得太低，對(duì)于所述DC-DC變壓器38不能使用，所以變壓器38停止了它對(duì)電池40充電的操作。平臺(tái)16的系統(tǒng)會(huì)繼 續(xù)從已經(jīng)充電好的電池40中汲取能量。在這種結(jié)構(gòu)中，電容組件36以利用其快速充/放電的特性的方式使用。所述DC-DC變壓器38可以有效地，例如大于90%，轉(zhuǎn)換電容電壓來為電池40充電。在這種結(jié)構(gòu)中，所述電池40周期性地以最適于延長(zhǎng)電池40使用壽命的方式從所述DC-DC變壓器38充電。平臺(tái)16的電氣和電子系統(tǒng)以相對(duì)平穩(wěn)的總線電壓操作。在圖7中所示的一個(gè)實(shí)施例中，所述電容組件36包括電容組78和控制器80。充電電路76與所述電容組78和控制器80電耦合。電池插頭88將電容組件36電耦合到電池電壓電路79 (參見圖5)上，并且車輛動(dòng)カ插頭90將電容組件36電耦合到所述DC-DC變壓器38上。反饋89 (電的和/或機(jī)械的任ー個(gè))為所述控制器80提供電池插頭88連接或者斷開連接的信號(hào)。如圖7所示實(shí)施例中可以看出，充電電路76可以包括主連接接觸器82、預(yù)充電接觸器84、以及高速接觸器86，并且每一個(gè)可以在控制器80的控制之下。在操作中，所述充電電路76用于調(diào)整從主能量存儲(chǔ)裝置26的充電并且用于將電容組78置入或者置出電池電壓電路79(見圖5)。在一些情況中，所述電容組78可以低充電或者可以完全放電。由于電容組很低的阻抗，它最好不要直接連接到電池上，這可能引起大量的安培電流。當(dāng)電容組處于變化的充電狀態(tài)時(shí)，接觸器82、84、和86，以及電阻98和99提供充電電路76用于使用。在一些實(shí)施例中，當(dāng)電容組78處于第一充電狀態(tài)，諸如在或者接近放電狀態(tài)，預(yù)充電接觸器84會(huì)替代主連接接觸器82接通。為電容組78充電的電流路徑會(huì)穿過所述預(yù)充電接觸器84和電阻98和99。這種電路設(shè)計(jì)將峰值電流限制到ー個(gè)可以被使用的元件所承受的值，例如，小于50安培，或更多或更少。當(dāng)電容組中的電壓水平達(dá)到第二充電狀態(tài)，例如所述主能量存儲(chǔ)裝置26電壓的80%，或更多或更少時(shí)，高速接觸器86會(huì)接通，并且所述充電路徑現(xiàn)在會(huì)僅穿過所述高速接觸器86和電阻99。這種電路配置會(huì)降低充電電阻并且允許充電過程以更快的速率完成。一旦所述電容組電壓達(dá)到第三充電狀態(tài)，例如所述主能量存儲(chǔ)裝置26電壓的I %，或更多或更少，主連接接觸器82會(huì)導(dǎo)通，并且旁通接觸器84、86和電阻98和99。在電容組78和所述主能量存儲(chǔ)裝置26之間只有很小的電壓差，所述電流會(huì)最小。在可選實(shí)施例中，所述上文描述的充電電路元件可以用半導(dǎo)體設(shè)備替代和/或使用半導(dǎo)體設(shè)備，諸如IGBT或MOSFET電路，來改變充電電流路徑。可選狀態(tài)指示器94可以被包括，用于提供可視的狀態(tài)指示和/或控制電路76運(yùn)行狀態(tài)的指示。還可以包括可選的電流傳感器96，將感應(yīng)到的電流值提供給控制器80。在一些實(shí)施例中，控制器80可以與車輛管理器97電連接，用于與其他升降叉車系統(tǒng)配合。在使用中，參照?qǐng)D5，平臺(tái)16降低到充電位置30，能量傳遞聯(lián)接器単元32構(gòu)造成允許能量在所述主和第二能量存儲(chǔ)裝置傳遞。所述能量傳遞聯(lián)接器単元32包括安裝在牽引単元12上的主側(cè)部聯(lián)接器34A以及安裝在平臺(tái)16上(或者在可伸縮立柱部分15之中和之上)的第二側(cè)部聯(lián)接器34B。在一個(gè)實(shí)施例中，在能量可以流動(dòng)之前，希望將牽引単元12上的主側(cè)部傳感器52相對(duì)于平臺(tái)16上的相應(yīng)的第二側(cè)部目標(biāo)54對(duì)準(zhǔn)(也就是說在預(yù)定的位置)。除非傳感器52和目標(biāo)54對(duì)準(zhǔn)，否則不會(huì)有電流流動(dòng)。當(dāng)所述傳感器52和目標(biāo)54對(duì)準(zhǔn)時(shí),傳遞稱合感應(yīng)電路56構(gòu)造成向能量傳遞控制電路58指示對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。如果所述傳遞耦合感應(yīng)電路56指示傳感器52和目標(biāo)54對(duì)準(zhǔn)，并且在主能量存儲(chǔ)裝置和第二能量 存儲(chǔ)裝置之間存在電勢(shì)差，所述能量傳遞控制電路58用于允許存儲(chǔ)的可用能量從所述主能量存儲(chǔ)裝置26傳遞給第二能量存儲(chǔ)裝置28。此外，在所述能量傳遞中包含的元件可以限制它們的電流承載能力，因此傳遞的強(qiáng)度可以由能量傳遞控制電路58控制。在一個(gè)實(shí)施例中，脈沖寬度調(diào)制(PWM)變換電路64可以用于將電流水平保持在可接受的范圍內(nèi)。為了允許從主能量存儲(chǔ)裝置26中的可利用能量傳遞給第二能量存儲(chǔ)裝置28，在一個(gè)實(shí)施例中，主側(cè)部聯(lián)接器34A包括主電氣接觸器60，并且第二側(cè)部聯(lián)接器34B包括第二電氣接觸器62(見圖8)。當(dāng)平臺(tái)16降低到充電位置30吋，(也就是說當(dāng)傳感器52和目標(biāo)54對(duì)準(zhǔn)時(shí))，所述主和第二電氣接觸器60、62會(huì)相互之間物理接觸，來將能量從主能量存儲(chǔ)裝置26傳遞到第二能量存儲(chǔ)裝置28。所述主接觸器60是固定地或者可移動(dòng)地定位在牽引単元12上，并且所述第二接觸器62是固定地或者可移動(dòng)地定位在平臺(tái)16或者可伸縮的立柱部分15上。當(dāng)接觸器60、62處于正確的位置吋，并且當(dāng)能量傳遞控制電路58檢測(cè)到主和第二能量存儲(chǔ)裝置26、28之間的電壓差吋，開始所述能量傳遞。在圖9中顯示的替代實(shí)施例中，所述主側(cè)部聯(lián)接器34A包括主變壓器線圈60'，并且第二側(cè)部聯(lián)接器包括第二變壓器線圈62'。當(dāng)平臺(tái)16降低到充電位置30時(shí)，所述主變壓器線圈60'和第二變壓器線圈62'處于感應(yīng)連接，，并且允許感應(yīng)能量傳遞。在這個(gè)替代實(shí)施例中，所述主變壓器線圈60'替代了主接觸器60，并且第二變壓器線圈62'替代了第二接觸器62。所述主能量存儲(chǔ)裝置電壓可以轉(zhuǎn)換成更高的交流電壓，然后通過非接觸耦合與變壓器連接。因?yàn)樗龇墙佑|能量傳遞，這種構(gòu)造是有利的。它可以是免維護(hù)的并且提供非暴露的接觸表面。優(yōu)選地，所述變壓器線圈60'和62'設(shè)計(jì)成相互內(nèi)部符合，只有很薄的塑料隔絕層來分離它們(參見圖9)。但是，不需要將線圈內(nèi)部符合來實(shí)施本發(fā)明。有利地，通過使用能量傳遞控制電路58中產(chǎn)生的高頻率信號(hào)，例如40-50千赫茲(作為ー個(gè)非限制性的例子)，變壓器元件的尺寸可以相對(duì)小。類似于主和第二接觸器60、62，當(dāng)平臺(tái)16降低到充電位置30時(shí)，所述主變壓器線圈60'應(yīng)地耦合到第二變壓器線圈62'上。當(dāng)線圈60'、62'處于正確位置時(shí)，并且能量傳遞控制電路58檢測(cè)到主和第二能量存儲(chǔ)裝置26、28之間的電壓差時(shí)，可以開始能量傳遞。消除了從牽引単元12延伸到平臺(tái)16的電線，諸如控制信號(hào)和/或操作信號(hào)的無線信號(hào)42可以在平臺(tái)16和牽引單元12之間無線地傳遞。如圖I和2中可見，牽引単元10可以包括第一無線通信裝置44，平臺(tái)可以包括第二無線通信裝置46。用于牽引単元12上的通信裝置44的能量來自主能量存儲(chǔ)裝置26，并且用于平臺(tái)16上的通信裝置46的能量來自第二能量存儲(chǔ)裝置28。所述無線信號(hào)42可以使用各種已知的信號(hào)和頻率在牽引單元12和平臺(tái)16之間無線地傳遞，包括WiFi，900MHz，ZigBee等(作為非限制的例子)。所述無線通信系統(tǒng)可以構(gòu)造成執(zhí)行若干種功能；例如，可以發(fā)射和接受持續(xù)信號(hào)(類似于監(jiān)視計(jì)時(shí)器)，使得卡車的主控制器48知道平臺(tái)16處于持續(xù)通信。如果信號(hào)不能接收，可啟用車輛關(guān)閉作為故障保護(hù)方法。由平臺(tái)16上的操作者或者由平臺(tái)上的傳感器50產(chǎn)生的信號(hào)所產(chǎn)生的命令，例如，可以傳遞給卡車的主控制器48。對(duì)操作者有用的反饋信息，諸如剩余的電池或燃料容量、故障代碼和大體的車輛狀態(tài)可以發(fā)射給牽引單元通信裝置44和平臺(tái)通信裝置46用于在操作エ位顯示。
在替代的實(shí)施例中，如果車輛裝備有合適的發(fā)電機(jī)，位于平臺(tái)16上的第二能量存儲(chǔ)裝置28還可以由再生降低補(bǔ)充。當(dāng)平臺(tái)降低時(shí)，再生的降低使用提升了的平臺(tái)16的勢(shì)能并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。將產(chǎn)生的能量直接傳遞給位于平臺(tái)上的第二能量存儲(chǔ)裝置28可以進(jìn)一歩提高效率，因?yàn)槠湎嗽趯⒃偕芰總鬟f給平臺(tái)16之前為主能量存儲(chǔ)裝置26充電的損失，如上文所述。當(dāng)所述主能量存儲(chǔ)裝置26已經(jīng)耗盡或者由于其它原因不能利用時(shí)，平臺(tái)16上的第二能量存儲(chǔ)裝置28的額外使用可以作為備用能量供給。通過平臺(tái)16上的儲(chǔ)備能量，能量的流動(dòng)可以保存回到主能量存儲(chǔ)裝置26以保持所必需的系統(tǒng)供能，并且可以提供足夠的動(dòng)カ來驅(qū)動(dòng)升降叉車10到維護(hù)區(qū)域進(jìn)行充電。平臺(tái)16上的額外的能量源可以增加升降叉車10上存儲(chǔ)能量的總量。在主能量供給必須被補(bǔ)充之前，這種補(bǔ)充能量可以有效地延長(zhǎng)升降叉車的運(yùn)行時(shí)間。需要指出的是，術(shù)語主和第二的使用不是用于限制或者指示任何順序。還可以使用諸如第一和第二的描述，或者A和B，會(huì)保持在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)。已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講對(duì)于所描述的實(shí)施例的許多修改和變型會(huì)是明顯的。因此，本發(fā)明不應(yīng)該限制在所描述的實(shí)施例上。
權(quán)利要求
1.ー種升降叉車，包括 牽引單元； 設(shè)置在所述牽引単元上的主能量存儲(chǔ)裝置，所述主能量存儲(chǔ)裝置構(gòu)造成為所述牽引單元提供操作能量； 相對(duì)所述牽引單元安裝的能垂向伸縮的立柱，所述立柱包括固定底座和能伸縮的立柱部分； 聯(lián)接到所述可伸縮立柱部分上能垂向移動(dòng)的平臺(tái)，所述平臺(tái)能隨著能伸縮立柱部分在上部位置和下部位置之間垂向移動(dòng)；以及 在所述可伸縮的立柱部分的寬度所限定的空間中設(shè)置的可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置，所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置在向下部位置移動(dòng)平臺(tái)時(shí)可充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降叉車，其特征在干， 還包括能量傳遞聯(lián)接器，所述能量傳遞聯(lián)接器構(gòu)造成將能量從所述主能量存儲(chǔ)裝置傳遞給所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置來為所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升降叉車，其特征在干， 其中所述主能量存儲(chǔ)裝置包括可充電裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升降叉車，其特征在干， 其中所述能量傳遞聯(lián)接器構(gòu)造成將能量從所述第二能量存儲(chǔ)裝置傳遞給所述主能量存儲(chǔ)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升降叉車，其特征在干， 所述能量傳遞聯(lián)接器包括物理聯(lián)接器和感應(yīng)聯(lián)接器中的至少ー個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降叉車，其特征在干， 還包括操作エ位，所述操作エ位包括構(gòu)造成由操作者使用來控制所述牽引単元和所述平臺(tái)的控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降叉車，其特征在干， 所述牽引単元包括第一無線通信単元，并且所述平臺(tái)包括第二無線通信単元，所述第一和第二無線通信單元構(gòu)造成在所述牽引単元和所述平臺(tái)之間提供無線通信鏈路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升降叉車，其特征在干， 還包括操作エ位，所述操作エ位包括構(gòu)造成由操作者使用來通過所述第一和第二無線通信單元控制所述牽引単元和所述平臺(tái)的控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降叉車，其特征在干， 所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置還包括至少ー個(gè)電容，所述至少一個(gè)電容被配置成接受從所述主能量存儲(chǔ)裝置傳遞過來的能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的升降叉車，其特征在干， 其中所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置還包括DC-DC的變壓器，所述變壓器被配置成將從所述至少ー個(gè)電容中的電壓轉(zhuǎn)換成充電電壓來為所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升降叉車，其特征在干， 所述能量傳遞聯(lián)接器包括主側(cè)部聯(lián)接器和第二側(cè)部聯(lián)接器，所述第二側(cè)部聯(lián)接器設(shè)置在由能伸縮立柱部分的寬度限定的空間中，并且所述主側(cè)部聯(lián)接器設(shè)置在所述牽引単元上。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降叉車，其特征在干， 所述空間由所述能伸縮立柱部分的寬度和厚度限定。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降叉車，其特征在干， 所述平臺(tái)支承操作者和負(fù)載中的至少ー個(gè)。
14.ー種升降叉車，包括 牽引單元； 設(shè)置在所述牽弓I単元上的可充電的主能量存儲(chǔ)裝置， 可移動(dòng)地聯(lián)接到所述牽引単元上的能垂向移動(dòng)的平臺(tái)，所述平臺(tái)在上部位置和下部位置之間能垂向移動(dòng)并且包括操作エ位； 設(shè)置在所述操作エ位中的可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置；以及 能量傳遞聯(lián)接器，所述能量傳遞聯(lián)接器構(gòu)造成將能量從所述牽弓I単元上的所述可充電的主能量存儲(chǔ)裝置傳遞給所述平臺(tái)上的所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置，來為所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的升降叉車，其特征在干， 所述能量傳遞聯(lián)接器還包括至少ー個(gè)電容，所述至少一個(gè)電容被配置成接受從所述可充電的主能量存儲(chǔ)裝置傳遞過來的能量；以及 變壓器，所述變壓器被配置成將從所述至少一個(gè)電容中的電壓轉(zhuǎn)換成充電電壓來為所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的升降叉車，其特征在干， 還包括傳遞聯(lián)接器感應(yīng)電路，所述傳遞聯(lián)接器感應(yīng)電路構(gòu)造成感應(yīng)在所述主能量存儲(chǔ)裝置和所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置之間的電勢(shì)差。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的升降叉車，其特征在干， 還包括相對(duì)于所述牽引単元安裝的能垂向伸縮的立柱，所述立柱包括固定底座和能伸縮的立柱部分；以及 聯(lián)接到所述能伸縮的立柱部分的平臺(tái)，所述平臺(tái)隨著能伸縮的立柱部分在上部位置和下部充電位置之間能垂向移動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的升降叉車，其特征在干， 所述操作エ位包括由操作者使用來控制所述牽引単元和所述平臺(tái)的控制器。
19.一種方法,包括 提供ー種升降叉車，所述升降叉車包括 牽引單元； 設(shè)置在所述牽引単元上的主能量存儲(chǔ)裝置； 相對(duì)所述牽引單元安裝的能垂向延伸的立柱，所述立柱包括固定底座和能伸縮的立柱部分； 聯(lián)接到所述能伸縮立柱部分上的能垂向移動(dòng)的平臺(tái)，所述平臺(tái)能隨著所述能伸縮立柱部分在上部位置和下部充電位置之間垂向移動(dòng)；以及 在所述能伸縮立柱部分的寬度所定義的空間中設(shè)置的可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置； 將所述能垂向伸縮的立柱從所述上部位置降低到所述下部充電位置；以及 當(dāng)所述平臺(tái)處于所述下部充電位置時(shí)，通過將能量由所述主能量存儲(chǔ)裝置傳遞給所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置來為所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在干， 還包括感應(yīng)所述主能量存儲(chǔ)裝置和所述可充電第二能量存儲(chǔ)裝置之間的電勢(shì)差，并且只有當(dāng)感應(yīng)到所述電勢(shì)差時(shí)才充電。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在干， 當(dāng)所述平臺(tái)處于所述下部充電位置吋，從所述主能量存儲(chǔ)裝置向所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置傳遞能量自動(dòng)發(fā)生。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在干， 還包括使用降低所述平臺(tái)所產(chǎn)生的勢(shì)能來為所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置充電。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在干， 還包括使用無線通信來操作升降叉車。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在干， 還包括當(dāng)所述主能量存儲(chǔ)裝置不能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使用由所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置提供的能量來操作所述牽引単元和所述平臺(tái)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在干， 其中所述可充電的第二能量存儲(chǔ)裝置包括至少ー個(gè)電容器、DC-DC變壓器以及至少ー個(gè)電池。
全文摘要
一種升降叉車包括能垂向移動(dòng)平臺(tái)上的與升降叉車的主牽引單元上的可充電的主能量存儲(chǔ)裝置分離的第二可充電的能量存儲(chǔ)裝置。減少或消除了用于在主牽引單元和平臺(tái)之間傳遞能量或控制的電線或軟管。存儲(chǔ)在第二可充電能量存儲(chǔ)裝置中的能量的量足夠用來供應(yīng)平臺(tái)的電負(fù)荷一預(yù)定時(shí)間段，直到所述平臺(tái)被降低。當(dāng)平臺(tái)被降低時(shí)，由主能量存儲(chǔ)裝置來為第二可充電能量存儲(chǔ)裝置充電。
文檔編號(hào)H02J15/00GK102832687SQ20121028086
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者P·P·麥克卡比, D·G·拉德勒爾 申請(qǐng)人:雷蒙德股份有限公司