起重機裝置的控制方法

2023-12-01 02:23:51

專利名稱：起重機裝置的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種起重機裝置的控制方法，特別是以內燃發電機和蓄電 裝置作為動力源，進行混合控制的內燃發電機驅動型港口裝卸起重機裝置 的控制方法。
背錄技術
現有的混合控制內燃發電機和蓄電裝置的裝卸機械是根據蓄電裝置的 充電狀態來控制內燃發電機的輸出的(例如，參照專利文獻l)。
如圖8所示，10 5為發動機，10 6為發電機，12 4為變頻器， 1 0 7為電池，12 6為發動機控制器，當內燃發電機向電池進行充電時， 將監視電池l 0 7的蓄電狀態，且根據其狀態對發動機控制器1 2 6進行 控制，使發動機l 0 5以燃料性價比良好的轉速運行，驅動發電機l 0 6， 並通過變頻器l 2 4向電池1 0 7進行充電。將負荷的再生電力向電池進 行充電時，虛線箭頭所示的負荷再生電力將通過變頻器1 2 4向電池1 0 7進行充電。在電力驅動負荷時，將監視電池l 0 7的蓄電狀態，並根據 其狀態控制發動機控制器l 2 6，使發動機l 0 5以燃料性價比良好的轉 速運行，驅動發電機l 0 6，並通過變頻器l 2 4向實線箭頭所示方向供 給電力，並且，電池l 0 7也通過變頻器1 2 4向實線箭頭所示方向供給 電力。通過如此方法實現混合控制內燃發電機和電池。
如此，現有的混合控制內燃發電機和蓄電裝置的貨物裝卸機械採用的 步驟是，使內燃發電機根據蓄電裝置的充電狀態控制輸出進行貨物的裝卸。專利文獻1日本國特開2000 —289983號

發明內容
現有的內燃發電機和蓄電裝置的混合控制方法，由於根據蓄電裝置的
蓄電狀態而對內燃發電機的輸出進行控制，因此，在蓄電裝置的蓄電量較 低情況下，內燃發電機必須供給負荷的電動能量，從而導致必須選擇即使 單獨使用內燃發電機，也具有能夠向負荷提供電動能量的充足容量的內燃 發電機。另外，相對於負荷，如果選擇了小容量的內燃發電機時，雖然依 存於負荷的狀態，但是，如果在裝卸貨物之前，蓄電裝置的蓄電量小於規 定值，則內燃發電機必須對蓄電裝置進行充電，從而又導致出現充電待時 間的問題。而且，為了使發動機以燃料性價比良好的轉速運行，因此不能 使用具有通用性的內燃發電機，從而造成內燃發電機成為特殊的發電機。
本發明鑑於如此問題而進行，目的在於相對於負荷即使選擇小容量的 內燃發電機，也可以通過混合控制蓄電裝置和小容量化的內燃發電機，提 供以往的操作性，而且還致力於節能、低公害化，並能提供蓄電裝置的壽 命診斷以及簡便維護的方法。
為了解決上述問題，本發明的構成如下。
權利要求l所述的發明是，具有產生電力的內燃發電機、控制蓄電裝 置充放電的充放電裝置、起升或下降吊裝貨物的起升機構用電機、驅動上 述起升機構用電機的變頻器、檢測上述內燃發電機輸出電力的單元、檢測 上述起升機構用電機轉速的單元、檢測上述變頻器和上述充放電裝置輸入 部的直流電壓的單元、檢測上述蓄電裝置電壓的單元、檢測上述吊裝貨物 高度的單元以及檢測上述吊裝貨物重量的單元，並在規定的多個條件下切 換成各自不同的控制方法運行的起重機裝置，其特徵在於上述規定的多 個條件是，在起升上述吊裝貨物時，上述起升運行在加速過程中的第l條 件，上述起升運行在定速過程中且處於鎖定狀態下的第2條件，以及，除 此以外情況下的第3條件。
權利要求2所述的發明是，具有產生電力的內燃發電機、控制蓄電裝
置充放電的充放電裝置、起升或下降吊裝貨物的起升機構用電機、驅動上 述起升機構用電機的變頻器、檢測上述內燃發電機輸出電力的單元、檢測 上述變頻器和上述充放電裝置輸入部的直流電壓的單元、檢測上述蓄電裝 置電壓的單元、檢測上述吊裝貨物高度的單元以及檢測上述吊裝貨物重量 的單元，並在規定的多個條件下切換成各自不同的控制方法運行的起重機
裝置，其特徵在於上述規定的多個條件是，在下降上述吊裝貨物時，上
述下降運行在定速過程中且上述蓄電裝置的電壓小於規定值時的第4條 件，以及，除此以外情況下的第5條件。
權利要求3所述的發明是，具有產生電力的內燃發電機、控制蓄電裝 置充放電的充放電裝置、分別使起升機構、大車及小車運行的電機、驅動 上述電機的變頻器、檢測上述內燃發電機輸出電力的單元、檢測上述變頻 器及上述充放電裝置輸入部的直流電壓即DC LINK電壓的單元以及檢測 上述蓄電裝置電壓的單元，並在規定的多個條件下切換成各自不同的控制 方法運行的起重機裝置，其特徵在於上述規定的多個條件是，在行走運 行時，上述D C LINK電壓小於規定值，上述蓄電裝置的電壓也小於規定值， 且上述內燃發電機的輸出電力大於規定值時的第6條件，上述D C LINK電 壓小於規定值，上述蓄電裝置的電壓在規定值以上，且上述內燃發電機的 輸出電力在規定值以上時的第7條件，以及，上述DC LINK電壓在規定值 以上時的第8條件。
權利要求4所述的發明是，具有產生電力的內燃發電機、控制向蓄電 裝置充放電的充放電裝置、分別使起升機構、大車及小車運行的電機、驅 動上述電機的變頻器、檢測上述內燃發電機輸出電力的單元、檢測上述變 頻器及上述充放電裝置輸入部的直流電壓即D C LINK電壓的單元、檢測上 述蓄電裝置電壓的單元，檢測向上述蓄電裝置進行充放電的上述充放電裝 置中流入的電流的單元、選擇自動進行上述充電裝置的充放電的充放電自 動選擇單元、選擇手動進行上述充電裝置的充電的手動充電選擇單元、以
及選擇手動進行上述充電裝置的放電的手動放電選擇單元，並在規定的多 個條件下切換成各自不同的控制方法運行的起重機裝置，其特徵在於上 述規定的多個條件是，在非運行時，上述充放電自動選擇單元選擇自動進 行充放電，且上述蓄電裝置的電壓在規定值以下時的第9條件，上述充放 電自動選擇單元未選擇自動進行充放電，且手動充電選擇單元選擇手動進 行充電時的第l 0條件，以及，上述充放電自動選擇單元未選擇自動進行 充放電，手動充電選擇單元選擇手動進行充電，手動放電選擇單元選擇手 動進行放電時的第11條件。
根據權利要求1所述的發明可知即使選擇了僅利用內燃發電機將不 能承受負荷的內燃發電機，也可以通過混合控制內燃發電機和蓄電裝置，
實現與以前一樣的起升運行，由於內燃發電機的輸出電力比以前有所減小， 因此可以削減內燃發電機的需要燃料。另外，對於起升加速時的所需能量， 由於可以將內燃發電機的供給電力控制為順暢的上升沿，所以可以減少以 前因急劇的負荷變動而導致發動機的燃料不完全燃燒而產生的黑煙排出 量。
根據權利要求2所述的發明可知即使選擇了僅利用內燃發電機將不 能承受負荷的內燃發電機，也可以通過混合控制內燃發電機和蓄電裝置， 能夠向蓄電裝置儲存能量，以便針對下降運行後的起升運行，由內燃發電 機向蓄電裝置供給電力，到蓄電至規定的能量為止無需待機時間即可實現 起升運行，由於可以削減通過制動電阻器消耗負荷的再生電力量，從而可 以實現節能化。
根據權利要求3所述的發明可知即使選擇了僅利用內燃發電機將不 能承受負荷的內燃發電機，也可以通過混合控制內燃發電機和蓄電裝置， 實現與以前一樣的行走運行，且內燃發電機的輸出電力比以前減少，減速 時所產生的負荷的制動能量可以進行蓄電，因此能夠實現節能化。
根據權利要求4所述的發明可知通常在起重機運行時的待機過程中 不運行的時候，可以考慮下一次的運行預先對蓄電裝置進行充電，在維修 起重機等起重機不運行時，可以利用手動切換開關等運行，通過測量蓄電 裝置當前的靜電電容，使蓄電裝置的靜電電容即使因使用時間的變化而減 少，也可以隨時保持良好的控制狀態，而且利用與上述不同的手動切換開 關等運行，還可以通過使蓄電裝置的儲存能量消耗在制動電阻器上，儘快 開始維修工作。
圖1表示應用本發明的方法的內燃發電機驅動型港口裝卸起重機裝置 構成的系統構成圖
圖2表示本發明第1方法的處理步驟流程圖 圖3表示本發明控制方法1的控制方框圖 圖4表示本發明控制方法3的控制方框圖 圖5表示本發明第2方法的處理步驟流程圖
圖6表示本發明第3方法的處理步驟流程圖 圖7表示本發明第4方法的處理步驟流程圖
圖8表示應用現有方法的汽車式起重機裝置構成的驅動、控制系統方
框圖
符號說明
1 內燃發電機 5 整流器
10 起升機構用變頻器 11大車用變頻器 12小車用變頻器
15 制動單元
18 充放電裝置
2 0 起升機構用電機 21 大車用電機
2 2 小車用電機
2 5 .制動電阻器
2 8 蓄電裝置
3 0 起升機構 3 1 大車
3 2 小車
4 0 起重機控制器
4 8 充放電裝置控制器
5 0 起重機操作器具 51 混合操作器具
6 0 電力檢測器
具體實施例方式
以下，根據


本發明的具體實施例。 實施例1
圖1是表示實施本發明的方法的內燃發電機驅動型港口裝卸起重機裝 置構成的系統構成圖。在此，以稱為transfer crane (或RTGC)的集 裝箱裝卸用門式起重機為例，說明實施例。
如圖所示，實線表示電力系統相關的電連接，虛線表示指令以及反饋 信號相關的電流向。
通過內燃發電機1所產生的交流電源電壓，經整流器5轉換為直流電 源電壓，在上述整流器5的輸出側連接有起升機構用變頻器1 0、大車用 變頻器1 1 、小車用變頻器1 2 、制動單元1 5以及充放電裝置1 8 。
另外，起重機操作器具5 O所發出的起重機操作信號作為運行速度指 令，通過起重機控制器4 Q傳送至起升機構用變頻器l 0、大車用變頻器 1 1、小車用變頻器l 2，起升機構用變頻器l 0控制起升機構用電機2 0的速度驅動起升機構3 Q,大車用變頻器l l控制大車用電機2 l的速 度驅動大車3 1 ，小車用變頻器l 2控制小車用電機2 2的速度驅動小車 3 2 a
制動單元l 5根據直流母線的電壓値，可以向制動電阻器2 5提供電 力或停止提供電力等。
混合操作器具5 l是一種切換器具，可將充放電及充放電控制方法切 換成根據起重機狀態進行自動切換的方法，也可切換成與起重機狀態無關， 通過操作器具(開關和按鍵等)進行手動切換的方法，可通過起重機控制 器4 0傳送至充放電裝置控制器4 8，切換充放電裝置l 8的控制方法。
在充放電裝置l 8上，採用如根據升降壓斬波電路可控制充電電流、 放電電流的DC / DC變換器。在蓄電裝置上採用如可以快速充放電的電 氣二重層電容。
蓄電裝置2 8通過充放電裝置1 8的控制，可以進行電能的充電以及 放電。而且，當起升機構3 0、大車3 1以及小車3 2因電動運行需要能 量時，充放電裝置l 8可以混合控制內燃發電機1和蓄電裝置2 8，以使 起重機運行。當起升機構3 0、大車3 1以及小車3 2因再生運行而再生 能量時，充放電裝置l 8可以混合控制內燃發電機1和因再生運行所產生 的能量，向蓄電裝置2 8進行充電。另外，充放電裝置l 8是在內燃發電 機能夠輸出的電力範圍內控制內燃發電機的輸出電力(間接地控制內燃發 電機)的裝置。
圖2是表示內燃發電機驅動型港口裝卸起重機裝置在起升過程中切換 控制方法的處理步驟流程圖。
首先，在步驟1中判斷是否為起升運行，如果是起升運行，則進入—K -步驟，在步驟2中判斷是否處於加速過程，如果是處於加速過程，則選 擇控制方法1，如果不是加速過程，則進入下一步驟。
其次，在步驟3中判斷是否處於定速運行狀態，如果處於定速運行狀 態，則進入下一步驟，在步驟4中判斷是否處於鎖定狀態，如果處於鎖定 狀態，則選擇控制方法2。
在步驟3中，如果未處於定速運行狀態，或在步驟4中未處於鎖定狀 態，則選擇控制方法3。
另外，所謂鎖定，是指吊具吊起貨櫃的狀態。吊具未吊起貨櫃的 狀態稱為非鎖定。
圖3是說明上述控制方法1的控制方框圖，對流向D C / D C變換器 的電流値進行控制，以使內燃發電機的電力跟蹤內燃發電機的指令値。關 於控制方法，例如，通過PI控制內燃發電機電力和內燃發電機指令値的偏 差，確定作為控制輸入的蓄電裝置電流指令，並通過控制蓄電裝置的電流， 控制內燃發電機電力。
在控制方框圖內，Pgen —ref表示內燃發電機電力指令、Pgen表示 內燃發電機電力、V"表示蓄電裝置的電壓、K"n表示內燃發電機特性 常數、T ".,，表示內燃發電機時間常數、P^ — ref表示蓄電裝置電力指令、
Ph,ad表示負荷電力、P^en」"表示內燃發電機電力指令、Isc_ru f表示蓄電裝置電流指令(D C / D C變換器指令電流、控制輸入)、P I 表示PI控制部。
在控制方法1中，內燃發電機電力指令可以根據公式1，利用起升機構 用變頻器的力矩指令値T m f和起升機構用電機的轉速CO f b求得。公式1
formula see original document page 10
在公式1中，rj m表示起升機構變頻器向負荷傳輸電力過程中的傳導效
率，大約為O. 9。 a表示對於起升機構用變頻器的輸出電力，內燃發電
機所提供電力的比例。如同前述，由於選擇了小容量的內燃發電機，因此，
a必須是小於l的數值。即，例如當a為O. 8時，內燃發電機將提供起 升機構用變頻器的8 0%的輸出電力，剩餘的2 0%由蓄電裝置提供，如 此實現混合控制。
控制方法2在控制方框圖上與圖3相同，可以僅變更內燃發電機的電 力指令使用。
在控制方法2中，內燃發電機的電力指令可以通過如下所示方法求得。 首先，通過公式2可以計算將目前的重量M從目前的起升高度h 。提升 到最大起升高度h ma ,所需要的能量E 「 e q 。公式2
五,-Mxgx^Ud)
其次，通過公式3可以計算出在目前的蓄電裝置的電壓V。到設定的蓄
電裝置的最低電壓Vm ; 的範圍內，蓄電裝置可以向起升機構供給的能量E
在公式3中，Cs。表示蓄電裝置(電氣二重層電容)的靜電電容，rjs e表示蓄電裝置向起升機構供給能量時的電氣效率，例如為O. 7左右。 另外，通過公式4可以計算出在目前的速度v。下，從目前的起升高度
h cj提升至最大起升高度h ma ,所需要的時間t 「 e q 。
公式4formula see original document page 11
在此，將目前的重量M從目前的起升高度h 。提升到最大起升高度h m
a ,所需要的能量E , e q可以通過公式5,利用蓄電裝置可以向起升機構供給 的能量E s c和內燃發電機的電力指令P g e n—^ f求得。
公式3formula see original document page 11
公式5formula see original document page 12
因此，將公式2、公式3以及公式4代入公式5，即可通過公式6計算 出控制方法2的內燃發電機的電力指令。公式6
圖4是說明上述控制方法3的控制方框圖，對流向DC / DC變換器 的電流値進行控制，以保證變頻器以及充放電裝置輸入部的直流電壓跟蹤 變頻器以及充放電裝置輸入部的直流電壓的指令値。關於控制方法，例如， 通過PI控制變頻器以及充放電裝置輸入部的直流電壓與變頻器以及充放電 裝置輸入部的直流電壓的指令値的偏差，確定作為控制輸入的蓄電裝置電 流指令，並通過控制蓄電裝置的電流，控制變頻器以及充放電裝置輸入部 的直流電壓。
在不具有本發明所示混合設備的起重機裝置中，起升機構進行起升運 行後，變頻器以及充放電裝置的直流電壓將降低，但是，為了在起升運行 中保證上述直流電壓不降低，只要蓄電裝置通過充放電裝置向直流電壓部 分供給能量，以維持設定在上述降低情況下的直流電壓値以上的指令値， 就可以釋放儲存在蓄電裝置內的能量，實現起升運行，因此，在起升機構 進行起升運行後，對於變頻器以及充放電裝置的直流電壓的指令値，只要 給予直流電壓不降低的指令値即可。
在此，整流器的輸出部至變頻器的輸入部的直流母線稱為DC LINK， 在控制方框圖中，V^」ef表示DC LINK電壓指令、Vde表示DC LINK 電壓、I"表示DC LINK電流、Cde表示DC LINK電容、P"表示D C LINK電力。
如此，在起升運行中，將根據起重機的狀態切換控制方法，以自動採 用適於起重機狀態的控制方法，因此，在起升加速過程中需要大負荷電力 的情況下將選擇控制方法1 ,在起升定速過程中所需的電力値基本一定的
情況下，將選擇控制方法2，在起升減速過程中需要小負荷電力的情況下， 將選擇控制方法3，即使是小容量的內燃發電機，也可以混合控制內燃發 電機和蓄電裝置的電力供給狀態，在操作性方面，同樣可以實現與以前一 樣的起升操作。 實施例2
圖5表示內燃發電機驅動型港口裝卸起重機裝置在下降過程中切換控 制方法的處理步驟流程圖。
首先，在步驟5中判斷是否是下降運行，如果是下降運行，則進入下 -步驟，在步驟6中判斷是否處於加速過程，如果未處於加速過程，則進 入K-'步驟，在步驟7中判斷是否處於減速過程，如果未處於減速過程(下 降運行是定速運行時)，則進入下一步驟，在步驟8中判斷蓄電裝置的充電 電壓是否為判定値以上，如果不是判定値以上，則選擇控制方法4。在步 驟6中，如果處於加速過程，或在步驟7中處於減速過程，或在步驟8中 蓄電裝置的充電電壓是判定値以上的情況下，則選擇控制古法5 。
步驟8中的蓄電裝置的充電電壓的判定値可以通過如下所示方法進行 計算。
首先，通過公式2可以同樣計算出將目前的重量M從目前的起升高度
h。提升到最大起升高度hmu所需要的能量Ereq。其次，通過公式7可 以計算出內燃發電機在最大輸出電力P g e n — r e f —m a x狀態下，為了起升目 前的重量M，或現在如處於非鎖定狀態，為了起升可以預測的最大重量， 在需要的時間t h(, j s t內，內燃發電機可以供給的能量Eau ; EC。公式7
五謹7 一 ￡G =屍ge" — re/ _ max X Goi'w 通過公式8可以計算出在某蓄電裝置的電壓V , e q到設定的蓄電裝置
的最低電壓Vmin的範圍內，蓄電裝置可以向起升機構供給的能量Ea、,a j
公式8
五ov。" _ jc = 5 XX (Keg - Knin jX仏c
通過公式9，利用蓄電裝置可以向起升機構供給的能量Eava, _以 及內燃發電機可以供給的能量E。vai Ee，可以計算出為將目前的重量 M，或現在如處於非鎖定狀態，為將可以預測的最大重量從目前的起升高 度h 。提升到最大起升高度h ma ,所需要的能量E r e q 。公式9
五wg -五"va'7 — jc +五oww7 —五G
因此，將公式2、公式7以及公式8代入公式9，即可通過公式10計 算出步驟7中的蓄電裝置的充電電壓的判定値。公式10
二」一x W x g x d 一夂)- 屍闢K鵬x ^ }+ r丄
控制方法4在控制方框圖上與圖3—樣，可以僅變更內燃發電機的電 力指令使用。
根據本發明，在下降運行時，考慮下次的起升運行，對於下次的起升 運行也必須能夠按照起重機的規格進行操作。但是，當下降運行所產生的 再生能量較小時，即使通過下降運行所產生的再生能量對蓄電裝置進行充 電，在下次起升時，蓄電能量有時會不夠使用。在如此情況下，則需要疊 加下降運行所產生的再生能量與內燃發電機所產生的發電能量後進行充 電。在下降運行時，使內燃發電機在可以輸出的電力値內的任意指令値進 行工作，通過充放電裝置向蓄電裝置進行充電，則可以實現使用內燃發電 機的發電能量和下降運行所產生的再生能量對蓄電裝置進行充電。內燃發 電機的指令値只要設定在內燃發電機能夠輸出的電力値範圍內即可，指令 値越大，越可以實現向蓄電裝置的快速充電。
控制方法5在控制方框圖上與圖4 —-樣，可以僅變更變頻器以及充放 電裝置的輸入部的直流電壓的指令値使用。 在不具有本發明所示混合設備的起重機裝置中，起升機構下降運行後， 變頻器以及充放電裝置的直流電壓將上升，當配置的制動單元的電壓達到 設定的電壓値以上時即工作，通過制動電阻器消耗再生能量，但是，為了 保證即使在下降運行中，對於上述直流電壓，制動單元不工作，則只要直 流電壓部分通過充放電裝置向蓄電裝置供給能量，以維持設定為小於上述 卜.升情況下制動單元工作的直流電壓値的指令値，即可將下降運行所產生 的再生能量儲存在蓄電裝置內。對於變頻器以及充放電裝置的直流電壓的 指令値，只要在起升機構下降運行後，給予小於直流電壓上升而使制動單 元工作的指令値，且大於起重機處於非運行狀態下的變頻器以及充放電裝 置的直流電壓値的指令値即可。另外，當給予了小於起重機處於非運行狀 態下的變頻器以及充放電裝置的直流電壓値的指令値時，內燃發電機將工 作，下降運行所產生的再生能量與內燃發電機的發電能量將對蓄電裝置進 行充電。
如此，在下降過程中，將根據起重機的狀態切換控制方法，以自動釆 用適於起重機狀態的控制方法，因此，當蓄電裝置的蓄電量較少時，將選
擇控制方法4 ，可通過內燃發電機的發電能量和下降再生運行所產生的再 生能量同時對蓄電裝置進行蓄電；當蓄電裝置的蓄電量充足時，則選擇控 制方法5 ，可僅通過下降再生運行所產生的再生能量對蓄電裝置進行蓄電。 因此，即使是小容量的內燃發電機，也可以通過內燃發電機和蓄電裝置的 混合控制，對蓄電裝置進行充電，做好下一次起升運行的準備，以便實現 卜'次起升運行，在操作性方面，同樣可以實現與以前一樣的下降操作。 實施例3
圖6表示內燃發電機驅動型港口裝卸起重機裝置在行走過程中切換控 制方法的處理步驟流程圖。
首先，在步驟9中判斷是否為行走運行，如果是行走運行，則進入下 -步驟，在步驟l 0中判斷DC LINK的電壓是否為判定値以上，如果DC LINK的電壓不是判定値以上，則進入下一步驟，在步驟l l中判斷蓄電裝 置的電壓是否為判定値以上，如果蓄電裝置的電壓在判定値以上，則進入 下一步驟，在步驟l 2中判斷內燃發電機的電力是否為判定値以上，如果 內燃發電機的電力在判定値以上，則選擇控制方法6。
在步驟1 0中，如果D C LINK的電壓不是判定値以上，在步驟1 1中 蓄電裝置的電壓不是判定値以上，則進入下一步驟，在步驟l 3中判斷內 燃發電機的電力是否為判定値以上，如果內燃發電機的電力是判定値以上， 則選擇控制方法7 。
在步驟l 0中，如果DC LIM的電壓是判定値以上，則選擇控制方法
8 Q
在步驟l 2中，如果內燃發電機的電力不是判定値以上，或在步驟l
3中內燃發電機的電力不是判定値以上，則不選擇任何控制方法。 步驟l1中的蓄電裝置的充電電壓的判定値可以任意設定。 控制方法6在控制方框圖上與圖3相同，可以僅變更內燃發電機的電
力指令使用。
行走運行時，行走電機在動力工作時需要驅動大車的能量，上述能量 由內燃發電機供給。通過恆定控制電力値，保證內燃發電機的輸出電力不 超過作為指令値的電力値，可以將內燃發電機的輸出電力超過指令値部分 的電量由蓄電裝置通過充放電裝置進行放電供給電力。為此，內燃發電機 的輸出電力的指令値可以設定為內燃發電機可以輸出的電力値範圍內的任 意指令値。特別是在控制方法6的情況下，如果蓄電裝置的電壓在判定値 以上，則認為蓄電裝置內儲存的能量已經足夠使用，上述內燃發電機的電 力指令値選擇較小數值，更多地使用儲存在蓄電裝置內的能量，從而可以 減少內燃發電機的供給能量。
控制方法7在控制方框圖上與圖3相同，可以僅變更內燃發電機的電 力指令使用。
綜上所述，雖然在控制方法6中，通過恆定控制電力値，保證內燃發 電機的輸出電力不超過指令値，可以減少內燃發電機的供給能量，但是， 由於無法判斷行走運行可以持續多長時間，因此，通過蓄電裝置的電壓不 在判定値以上，可以判斷蓄電裝置內所儲存的能量不夠使用，上述內燃發 電機的電力指令値選擇比控制方法6所選定的數值大的數值，使用少許儲 存於蓄電裝置內的能量，從而可以減少內燃發電機的供給能量。
控制方法8在控制方框圖上與圖4 一樣，可以僅變更變頻器以及充放 電裝置的輸入部的直流電壓的指令値使用。
在不具有本發明所示混合設備的起重機裝置中，在行走運行時，行走
電機進行再生工作後，變頻器以及充放電裝置的直流電壓將上升，當配置 的制動單元的電壓達到設定的電壓値以上時即工作，通過制動電阻器消耗 再生能量，但是，為了保證即使在行走運行中，相對於上述直流電壓，制 動單元不工作，則只要直流電壓部分通過充放電裝置向蓄電裝置供給能量， 以維持設定為小於上述上升情況下制動單元工作的直流電壓値的指令値， 即可將行走運行時通過行走電機的再生工作所產生的再生能量儲存在蓄電 裝置內。
如此，在行走過程中，將根據起重機的狀態切換控制方法，以自動釆 用適於起重機狀態的控制方法，因此，當蓄電裝置中儲存能量較多時，將
選擇控制方法6，由蓄電裝置供給行走過程中的多數能量，當蓄電裝置中儲 存能量較少時，將選擇控制方法7，在行走過程中，由蓄電裝置供給僅靠小 容量化的內燃發電機所不能供給的能量部分，行走過程中出現再生運行時， 將選擇控制方法8，由於能夠對蓄電裝置儲存再生能量，因此，即使是小 容量的內燃發電機，也可以混合控制內燃發電機和蓄電裝置的電力供給狀 態，在操作性方面，同樣可以實現與以前一樣的行走操作。 實施例4
圖7表示內燃發電機驅動型港口裝卸起重機裝置在起重機處於非運行 狀態下的切換控制方法的處理步驟流程圖。
首先，在步驟l 4中判斷起重機是否處於非運行狀態，如果起重機處 丁-非運行狀態，則進入下一步驟，在步驟l 5中，通過設置的開關(混合 操作器具5 l的開關)選擇是否進行自動充放電，如果選擇自動充放電， 則進入下一步，在步驟l 6中判斷蓄電裝置的電壓是否為判定値以上，如 果蓄電裝置的電壓不在判定値以上，則選擇控制方法9。在步驟l 5中如 果沒有選擇自動充放電，則進入下一步驟，在步驟l 7中，通過設置的開 關(混合操作器具5 l的開關)選擇是否進行手動充電，如果選擇了手動 充電，則選擇控制方法l 0。在步驟l 7中如果沒有選擇手動充電，則進 入下- 步驟，在步驟l 8中，通過設置的開關(混合操作器具5 l的開關) 選擇是否進行手動放電，如果選擇了手動放電，則將選擇控制方法l 1。 另外，在步驟l 6中，如果蓄電裝置的電壓是判定値以上，或在步驟l 8
中未選擇手動放電，則不選擇任何控制方法。
步驟l6中的蓄電裝置的充電電壓的判定値可以通過公式10計算求取。
控制方法9在控制方框圖上與圖3相同，可以僅變更內燃發電機的電 力指令使用。
根據本發明可知，起重機處於待機狀態時考慮下次的起升運行，當蓄 電裝置的蓄電電壓在判定値以下，判斷蓄電裝置內所儲存的蓄電能量不夠 使用時，將需要通過內燃發電機進行發電，對蓄電裝置進行充電。如果通 過充放電裝置向蓄電裝置進行充電，使內燃發電機在可以輸出的電力値內 的任意指令値進行工作，則可以使用內燃發電機的發電能量對蓄電裝置進 行充電。內燃發電機的指令値只要設定在內燃發電機能夠輸出的電力値範 圍內即司'，指令値越大，越可以實現向蓄電裝置的快速充電。
控制方法1O通過直接控制充放電裝置的電流向蓄電裝置進行充電。 根據本發明可知，起重機在待機狀態下，可以通過恆定控制流入蓄電 裝置的電流，利用公式l 1的關係計算出蓄電裝置的靜電電容。公式11
formula see original document page 18在此，Csc表示靜電電容，i表示、流入蓄電裝置的電流値，v表 示根據流入蓄電裝置的電流値所上升的電壓値。
如果在充放電裝置的允許電流値範圍內，此時的電流指令値可以設定 為任意值。
控制方法l l在控制方框圖上與圖4 一樣，可以僅變更變頻器以及充
放電裝置的輸入部的直流電壓的指令値使用。
根據本發明，當起重機在待機狀態下要釋放蓄電裝置的蓄電能量時， 配置的制動單元的電壓達到設定的電壓値以上後即工作，可以通過制動電 阻器消耗能量，因此，將變頻器以及充放電裝置的直流電壓的指令値設定 在上述制動單元進行工作的電壓値以上，通過充放電裝置從蓄電裝置進行 放電，以使變頻器以及充放電裝置的直流電壓維持上述指令値，即可以釋放儲存在蓄電裝置內的能量。
如此，在起重機處於非運行狀態下，將根據開關的選擇狀態切換控制 方法，對內燃發電機和蓄電裝置進行混合控制，因此，可以通過控制方法
9,在待機過程中，預先為下一次的運行隨時向蓄電裝置儲存必要的能量， 通過控制方法l O進行恆定電流的充電，可以計算出隨著使用時間的增加 而性能降低的蓄電裝置(電氣二重層電容)的靜電電容，通過控制方法l
1 ,可以在維修等需要釋放蓄電裝置的儲存能量等緊急情況下，迅速釋放 能量。
權利要求
1.一種起重機裝置的控制方法，具有產生電力的內燃發電機、控制蓄電裝置充放電的充放電裝置、起升或下降吊裝貨物的起升機構用電機、驅動上述起升機構用電機的變頻器、檢測上述內燃發電機輸出電力的單元、檢測上述起升機構用電機轉速的單元、檢測上述變頻器和上述充放電裝置輸入部的直流電壓的單元、檢測上述蓄電裝置電壓的單元、檢測上述吊裝貨物高度的單元以及檢測上述吊裝貨物重量的單元，並在規定的多個條件下切換成各自不同的控制方法運行的起重機裝置，其特徵在於上述規定的多個條件是，在起升上述吊裝貨物時，上述起升運行在加速過程中的第1條件，上述起升運行在定速過程中且處於鎖定狀態下的第2條件，以及，除此以外情況下的第3條件。
2. —種起重機裝置的控制方法，具有產生電力的內燃發電機、控制蓄 電裝置充放電的充放電裝置、起升或下降吊裝貨物的起升機構用電機、驅 動上述起升機構用電機的變頻器、檢測上述內燃發電機的輸出電力的單元、 檢測上述變頻器和上述充放電裝置輸入部的直流電壓的單元、檢測上述蓄 電裝置電壓的單元、檢測上述吊裝貨物高度的單元以及檢測上述吊裝貨物 重量的單元，並在規定的多個條件下切換成各自不同的控制方法運行的起 重機裝置，其特徵在於上述規定的多個條件是， 在下降上述吊裝貨物時，上述下降運行在定速過程中且上述蓄電裝置的電壓小於規定值時的第 4條件，以及，除此以外情況下的第5條件。
3. —種起重機裝置的控制方法，具有產生電力的內燃發電機、控制蓄 電裝置充放電的充放電裝置、分別使起升機構、大車及小車運行的電機、 驅動上述電機的變頻器、檢測上述內燃發電機輸出電力的單元、檢測上述 變頻器及上述充放電裝置輸入部的直流電壓即DC LINK電壓的單元以及 檢測上述蓄電裝置電壓的單元，並在規定的多個條件下切換成各自不同的 控制方法運行的起重機裝置，其特徵在於上述規定的多個條件是，在行走運行時，上述DC LINK電壓小於規定值，上述蓄電裝置的電壓小於規定值，且 上述內燃發電機的輸出電力在規定值以上時的第6條件，上述DC LINK電壓小於規定值，上述蓄電裝置的電壓在規定值以上，且上述內燃發電機的輸出電力在規定值以上時的第7條件， 以及，上述DC LINK電壓在規定值以上時的第8條件。
4.-種起重機裝置的控制方法，具有產生電力的內燃發電機、控制向 蓄電裝置充放電的充放電裝置、分別使起升機構、大車及小車運行的電機、 驅動上述電機的變頻器、檢測上述內燃發電機輸出電力的單元、檢測上述 變頻器及上述充放電裝置輸入部的直流電壓即D C LINK電壓的單元、檢測 上述蓄電裝置電壓的單元，檢測對上述蓄電裝置進行充放電的上述充放電 裝置中流入的電流的單元、選擇自動進行上述充電裝置的充放電的充放電 自動選擇單元、選擇手動進行上述充電裝置的充電的手動充電選擇單元、 以及選擇手動進行上述充電裝置的放電的手動放電選擇單元，並在規定的 多個條件下切換成各自不同的控制方法運行的起重機裝置，其特徵在於上述規定的多個條件是，在非運行時，上述充放電自動選擇單元選擇自動進行充放電，且上述蓄電裝置的電 壓在規定值以下時的第9條件，上述充放電自動選擇單元未選擇自動進行充放電，且手動充電選擇單 元選擇手動進行充電時的第10條件，以及，上述充放電自動選擇單元未選擇自動進行充放電，手動充電選 擇單元選擇手動進行充電，手動放電選擇單元選擇手動進行放電時的第1 l條件。
全文摘要
本發明涉及一種在維持操作性的基礎上，能夠實現節能、低公害的起重機裝置的控制方法。具體而言，具有向負荷提供電力的內燃發電機1和蓄電裝置28的混合型港口裝卸起重機裝置，在起升、下降、行走以及停止時，為了實現即使使用比原來容量小的內燃發電機1也可以維持其操作性，採用以下步驟進行處理在負荷的電力驅動時，考慮蓄電裝置的蓄電量進行混合控制；在負荷的再生時，考慮下一次負荷電力驅動時的情況進行混合控制；在負荷停止時，考慮下一次負荷電力驅動時以及維修時的情況進行混合控制。
文檔編號B66C13/22GK101168426SQ20071007998
公開日2008年4月30日 申請日期2007年3月1日 優先權日2006年10月25日
發明者吉原秀政 申請人:株式會社安川電機