起重机装置的控制方法

专利名称：起重机装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种起重机装置的控制方法，特别是以内燃发电机和蓄电 装置作为动力源，进行混合控制的内燃发电机驱动型港口装卸起重机装置 的控制方法。
背录技术
现有的混合控制内燃发电机和蓄电装置的装卸机械是根据蓄电装置的 充电状态来控制内燃发电机的输出的(例如，参照专利文献l)。
如图8所示，10 5为发动机，10 6为发电机，12 4为变频器， 1 0 7为电池，12 6为发动机控制器，当内燃发电机向电池进行充电时， 将监视电池l 0 7的蓄电状态，且根据其状态对发动机控制器1 2 6进行 控制，使发动机l 0 5以燃料性价比良好的转速运行，驱动发电机l 0 6， 并通过变频器l 2 4向电池1 0 7进行充电。将负荷的再生电力向电池进 行充电时，虚线箭头所示的负荷再生电力将通过变频器1 2 4向电池1 0 7进行充电。在电力驱动负荷时，将监视电池l 0 7的蓄电状态，并根据 其状态控制发动机控制器l 2 6，使发动机l 0 5以燃料性价比良好的转 速运行，驱动发电机l 0 6，并通过变频器l 2 4向实线箭头所示方向供 给电力，并且，电池l 0 7也通过变频器1 2 4向实线箭头所示方向供给 电力。通过如此方法实现混合控制内燃发电机和电池。
如此，现有的混合控制内燃发电机和蓄电装置的货物装卸机械采用的 步骤是，使内燃发电机根据蓄电装置的充电状态控制输出进行货物的装卸。专利文献1日本国特开2000 —289983号

发明内容
现有的内燃发电机和蓄电装置的混合控制方法，由于根据蓄电装置的
蓄电状态而对内燃发电机的输出进行控制，因此，在蓄电装置的蓄电量较 低情况下，内燃发电机必须供给负荷的电动能量，从而导致必须选择即使 单独使用内燃发电机，也具有能够向负荷提供电动能量的充足容量的内燃 发电机。另外，相对于负荷，如果选择了小容量的内燃发电机时，虽然依 存于负荷的状态，但是，如果在装卸货物之前，蓄电装置的蓄电量小于规 定值，则内燃发电机必须对蓄电装置进行充电，从而又导致出现充电待时 间的问题。而且，为了使发动机以燃料性价比良好的转速运行，因此不能 使用具有通用性的内燃发电机，从而造成内燃发电机成为特殊的发电机。
本发明鉴于如此问题而进行，目的在于相对于负荷即使选择小容量的 内燃发电机，也可以通过混合控制蓄电装置和小容量化的内燃发电机，提 供以往的操作性，而且还致力于节能、低公害化，并能提供蓄电装置的寿 命诊断以及简便维护的方法。
为了解决上述问题，本发明的构成如下。
权利要求l所述的发明是，具有产生电力的内燃发电机、控制蓄电装 置充放电的充放电装置、起升或下降吊装货物的起升机构用电机、驱动上 述起升机构用电机的变频器、检测上述内燃发电机输出电力的单元、检测 上述起升机构用电机转速的单元、检测上述变频器和上述充放电装置输入 部的直流电压的单元、检测上述蓄电装置电压的单元、检测上述吊装货物 高度的单元以及检测上述吊装货物重量的单元，并在规定的多个条件下切 换成各自不同的控制方法运行的起重机装置，其特征在于上述规定的多 个条件是，在起升上述吊装货物时，上述起升运行在加速过程中的第l条 件，上述起升运行在定速过程中且处于锁定状态下的第2条件，以及，除 此以外情况下的第3条件。
权利要求2所述的发明是，具有产生电力的内燃发电机、控制蓄电装
置充放电的充放电装置、起升或下降吊装货物的起升机构用电机、驱动上 述起升机构用电机的变频器、检测上述内燃发电机输出电力的单元、检测 上述变频器和上述充放电装置输入部的直流电压的单元、检测上述蓄电装 置电压的单元、检测上述吊装货物高度的单元以及检测上述吊装货物重量 的单元，并在规定的多个条件下切换成各自不同的控制方法运行的起重机
装置，其特征在于上述规定的多个条件是，在下降上述吊装货物时，上
述下降运行在定速过程中且上述蓄电装置的电压小于规定值时的第4条 件，以及，除此以外情况下的第5条件。
权利要求3所述的发明是，具有产生电力的内燃发电机、控制蓄电装 置充放电的充放电装置、分别使起升机构、大车及小车运行的电机、驱动 上述电机的变频器、检测上述内燃发电机输出电力的单元、检测上述变频 器及上述充放电装置输入部的直流电压即DC LINK电压的单元以及检测 上述蓄电装置电压的单元，并在规定的多个条件下切换成各自不同的控制 方法运行的起重机装置，其特征在于上述规定的多个条件是，在行走运 行时，上述D C LINK电压小于规定值，上述蓄电装置的电压也小于规定值， 且上述内燃发电机的输出电力大于规定值时的第6条件，上述D C LINK电 压小于规定值，上述蓄电装置的电压在规定值以上，且上述内燃发电机的 输出电力在规定值以上时的第7条件，以及，上述DC LINK电压在规定值 以上时的第8条件。
权利要求4所述的发明是，具有产生电力的内燃发电机、控制向蓄电 装置充放电的充放电装置、分别使起升机构、大车及小车运行的电机、驱 动上述电机的变频器、检测上述内燃发电机输出电力的单元、检测上述变 频器及上述充放电装置输入部的直流电压即D C LINK电压的单元、检测上 述蓄电装置电压的单元，检测向上述蓄电装置进行充放电的上述充放电装 置中流入的电流的单元、选择自动进行上述充电装置的充放电的充放电自 动选择单元、选择手动进行上述充电装置的充电的手动充电选择单元、以
及选择手动进行上述充电装置的放电的手动放电选择单元，并在规定的多 个条件下切换成各自不同的控制方法运行的起重机装置，其特征在于上 述规定的多个条件是，在非运行时，上述充放电自动选择单元选择自动进 行充放电，且上述蓄电装置的电压在规定值以下时的第9条件，上述充放 电自动选择单元未选择自动进行充放电，且手动充电选择单元选择手动进 行充电时的第l 0条件，以及，上述充放电自动选择单元未选择自动进行 充放电，手动充电选择单元选择手动进行充电，手动放电选择单元选择手 动进行放电时的第11条件。
根据权利要求1所述的发明可知即使选择了仅利用内燃发电机将不 能承受负荷的内燃发电机，也可以通过混合控制内燃发电机和蓄电装置，
实现与以前一样的起升运行，由于内燃发电机的输出电力比以前有所减小， 因此可以削减内燃发电机的需要燃料。另外，对于起升加速时的所需能量， 由于可以将内燃发电机的供给电力控制为顺畅的上升沿，所以可以减少以 前因急剧的负荷变动而导致发动机的燃料不完全燃烧而产生的黑烟排出 量。
根据权利要求2所述的发明可知即使选择了仅利用内燃发电机将不 能承受负荷的内燃发电机，也可以通过混合控制内燃发电机和蓄电装置， 能够向蓄电装置储存能量，以便针对下降运行后的起升运行，由内燃发电 机向蓄电装置供给电力，到蓄电至规定的能量为止无需待机时间即可实现 起升运行，由于可以削减通过制动电阻器消耗负荷的再生电力量，从而可 以实现节能化。
根据权利要求3所述的发明可知即使选择了仅利用内燃发电机将不 能承受负荷的内燃发电机，也可以通过混合控制内燃发电机和蓄电装置， 实现与以前一样的行走运行，且内燃发电机的输出电力比以前减少，减速 时所产生的负荷的制动能量可以进行蓄电，因此能够实现节能化。
根据权利要求4所述的发明可知通常在起重机运行时的待机过程中 不运行的时候，可以考虑下一次的运行预先对蓄电装置进行充电，在维修 起重机等起重机不运行时，可以利用手动切换开关等运行，通过测量蓄电 装置当前的静电电容，使蓄电装置的静电电容即使因使用时间的变化而減 少，也可以随时保持良好的控制状态，而且利用与上述不同的手动切换开 关等运行，还可以通过使蓄电装置的储存能量消耗在制动电阻器上，尽快 开始维修工作。
图1表示应用本发明的方法的内燃发电机驱动型港口装卸起重机装置 构成的系统构成图
图2表示本发明第1方法的处理步骤流程图 图3表示本发明控制方法1的控制方框图 图4表示本发明控制方法3的控制方框图 图5表示本发明第2方法的处理步骤流程图
图6表示本发明第3方法的处理步骤流程图 图7表示本发明第4方法的处理步骤流程图
图8表示应用现有方法的汽车式起重机装置构成的驱动、控制系统方
框图
符号说明
1 内燃发电机 5 整流器
10 起升机构用变频器 11大车用变频器 12小车用变频器
15 制动单元
18 充放电装置
2 0 起升机构用电机 21 大车用电机
2 2 小车用电机
2 5 .制动电阻器
2 8 蓄电装置
3 0 起升机构 3 1 大车
3 2 小车
4 0 起重机控制器
4 8 充放电装置控制器
5 0 起重机操作器具 51 混合操作器具
6 0 电力检测器
具体实施例方式
以下，根据


本发明的具体实施例。 实施例1
图1是表示实施本发明的方法的内燃发电机驱动型港口装卸起重机装 置构成的系统构成图。在此，以称为transfer crane (或RTGC)的集 装箱装卸用门式起重机为例，说明实施例。
如图所示，实线表示电力系统相关的电连接，虚线表示指令以及反馈 信号相关的电流向。
通过内燃发电机1所产生的交流电源电压，经整流器5转换为直流电 源电压，在上述整流器5的输出侧连接有起升机构用变频器1 0、大车用 变频器1 1 、小车用变频器1 2 、制动单元1 5以及充放电装置1 8 。
另外，起重机操作器具5 O所发出的起重机操作信号作为运行速度指 令，通过起重机控制器4 Q传送至起升机构用变频器l 0、大车用变频器 1 1、小车用变频器l 2，起升机构用变频器l 0控制起升机构用电机2 0的速度驱动起升机构3 Q,大车用变频器l l控制大车用电机2 l的速 度驱动大车3 1 ，小车用变频器l 2控制小车用电机2 2的速度驱动小车 3 2 a
制动单元l 5根据直流母线的电压値，可以向制动电阻器2 5提供电 力或停止提供电力等。
混合操作器具5 l是一种切换器具，可将充放电及充放电控制方法切 换成根据起重机状态进行自动切换的方法，也可切换成与起重机状态无关， 通过操作器具(开关和按键等)进行手动切换的方法，可通过起重机控制 器4 0传送至充放电装置控制器4 8，切换充放电装置l 8的控制方法。
在充放电装置l 8上，采用如根据升降压斩波电路可控制充电电流、 放电电流的DC / DC变换器。在蓄电装置上采用如可以快速充放电的电 气二重层电容。
蓄电装置2 8通过充放电装置1 8的控制，可以进行电能的充电以及 放电。而且，当起升机构3 0、大车3 1以及小车3 2因电动运行需要能 量时，充放电装置l 8可以混合控制内燃发电机1和蓄电装置2 8，以使 起重机运行。当起升机构3 0、大车3 1以及小车3 2因再生运行而再生 能量时，充放电装置l 8可以混合控制内燃发电机1和因再生运行所产生 的能量，向蓄电装置2 8进行充电。另外，充放电装置l 8是在内燃发电 机能够输出的电力范围内控制内燃发电机的输出电力(间接地控制内燃发 电机)的装置。
图2是表示内燃发电机驱动型港口装卸起重机装置在起升过程中切换 控制方法的处理步骤流程图。
首先，在步骤1中判断是否为起升运行，如果是起升运行，则进入—K -步骤，在步骤2中判断是否处于加速过程，如果是处于加速过程，则选 择控制方法1，如果不是加速过程，则进入下一步骤。
其次，在步骤3中判断是否处于定速运行状态，如果处于定速运行状 态，则进入下一步骤，在步骤4中判断是否处于锁定状态，如果处于锁定 状态，则选择控制方法2。
在步骤3中，如果未处于定速运行状态，或在步骤4中未处于锁定状 态，则选择控制方法3。
另外，所谓锁定，是指吊具吊起集装箱的状态。吊具未吊起集装箱的 状态称为非锁定。
图3是说明上述控制方法1的控制方框图，对流向D C / D C变换器 的电流値进行控制，以使内燃发电机的电力跟踪内燃发电机的指令値。关 于控制方法，例如，通过PI控制内燃发电机电力和内燃发电机指令値的偏 差，确定作为控制输入的蓄电装置电流指令，并通过控制蓄电装置的电流， 控制内燃发电机电力。
在控制方框图内，Pgen —ref表示内燃发电机电力指令、Pgen表示 内燃发电机电力、V"表示蓄电装置的电压、K"n表示内燃发电机特性 常数、T ".,，表示内燃发电机时间常数、P^ — ref表示蓄电装置电力指令、
Ph,ad表示负荷电力、P^en」"表示内燃发电机电力指令、Isc_ru f表示蓄电装置电流指令(D C / D C变换器指令电流、控制输入)、P I 表示PI控制部。
在控制方法1中，内燃发电机电力指令可以根据公式1，利用起升机构 用变频器的力矩指令値T m f和起升机构用电机的转速CO f b求得。公式1
<formula>formula see original document page 10</formula>
在公式1中，rj m表示起升机构变频器向负荷传输电力过程中的传导效
率，大约为O. 9。 a表示对于起升机构用变频器的输出电力，内燃发电
机所提供电力的比例。如同前述，由于选择了小容量的内燃发电机，因此，
a必须是小于l的数值。即，例如当a为O. 8时，内燃发电机将提供起 升机构用变频器的8 0%的输出电力，剩余的2 0%由蓄电装置提供，如 此实现混合控制。
控制方法2在控制方框图上与图3相同，可以仅变更内燃发电机的电 力指令使用。
在控制方法2中，内燃发电机的电力指令可以通过如下所示方法求得。 首先，通过公式2可以计算将目前的重量M从目前的起升高度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，通过公式3可以计算出在目前的蓄电装置的电压V。到设定的蓄
电装置的最低电压Vm ; 的范围内，蓄电装置可以向起升机构供给的能量E
在公式3中，Cs。表示蓄电装置(电气二重层电容)的静电电容，rjs e表示蓄电装置向起升机构供给能量时的电气效率，例如为O. 7左右。 另外，通过公式4可以计算出在目前的速度v。下，从目前的起升高度
h cj提升至最大起升高度h ma ,所需要的时间t 「 e q 。
公式4<formula>formula see original document page 11</formula>
在此，将目前的重量M从目前的起升高度h 。提升到最大起升高度h m
a ,所需要的能量E , e q可以通过公式5,利用蓄电装置可以向起升机构供给 的能量E s c和内燃发电机的电力指令P g e n—^ f求得。
公式3<formula>formula see original document page 11</formula>
公式5<formula>formula see original document page 12</formula>
因此，将公式2、公式3以及公式4代入公式5，即可通过公式6计算 出控制方法2的内燃发电机的电力指令。公式6
图4是说明上述控制方法3的控制方框图，对流向DC / DC变换器 的电流値进行控制，以保证变频器以及充放电装置输入部的直流电压跟踪 变频器以及充放电装置输入部的直流电压的指令値。关于控制方法，例如， 通过PI控制变频器以及充放电装置输入部的直流电压与变频器以及充放电 装置输入部的直流电压的指令値的偏差，确定作为控制输入的蓄电装置电 流指令，并通过控制蓄电装置的电流，控制变频器以及充放电装置输入部 的直流电压。
在不具有本发明所示混合设备的起重机装置中，起升机构进行起升运 行后，变频器以及充放电装置的直流电压将降低，但是，为了在起升运行 中保证上述直流电压不降低，只要蓄电装置通过充放电装置向直流电压部 分供给能量，以维持设定在上述降低情况下的直流电压値以上的指令値， 就可以释放储存在蓄电装置内的能量，实现起升运行，因此，在起升机构 进行起升运行后，对于变频器以及充放电装置的直流电压的指令値，只要 给予直流电压不降低的指令値即可。
在此，整流器的输出部至变频器的输入部的直流母线称为DC LINK， 在控制方框图中，V^」ef表示DC LINK电压指令、Vde表示DC LINK 电压、I"表示DC LINK电流、Cde表示DC LINK电容、P"表示D C LINK电力。
如此，在起升运行中，将根据起重机的状态切换控制方法，以自动采 用适于起重机状态的控制方法，因此，在起升加速过程中需要大负荷电力 的情况下将选择控制方法1 ,在起升定速过程中所需的电力値基本一定的
情况下，将选择控制方法2，在起升减速过程中需要小负荷电力的情况下， 将选择控制方法3，即使是小容量的内燃发电机，也可以混合控制内燃发 电机和蓄电装置的电力供给状态，在操作性方面，同样可以实现与以前一 样的起升操作。 实施例2
图5表示内燃发电机驱动型港口装卸起重机装置在下降过程中切换控 制方法的处理步骤流程图。
首先，在步骤5中判断是否是下降运行，如果是下降运行，则进入下 -步骤，在步骤6中判断是否处于加速过程，如果未处于加速过程，则进 入K-'步骤，在步骤7中判断是否处于减速过程，如果未处于减速过程(下 降运行是定速运行时)，则进入下一步骤，在步骤8中判断蓄电装置的充电 电压是否为判定値以上，如果不是判定値以上，则选择控制方法4。在步 骤6中，如果处于加速过程，或在步骤7中处于减速过程，或在步骤8中 蓄电装置的充电电压是判定値以上的情况下，则选择控制古法5 。
步骤8中的蓄电装置的充电电压的判定値可以通过如下所示方法进行 计算。
首先，通过公式2可以同样计算出将目前的重量M从目前的起升高度
h。提升到最大起升高度hmu所需要的能量Ereq。其次，通过公式7可 以计算出内燃发电机在最大输出电力P g e n — r e f —m a x状态下，为了起升目 前的重量M，或现在如处于非锁定状态，为了起升可以预测的最大重量， 在需要的时间t h(, j s t内，内燃发电机可以供给的能量Eau ; EC。公式7
五謹7 一 ￡G =尸ge" — re/ _ max X Goi'w 通过公式8可以计算出在某蓄电装置的电压V , e q到设定的蓄电装置
的最低电压Vmin的范围内，蓄电装置可以向起升机构供给的能量Ea、,a j
公式8
五ov。" _ jc = 5 XX (Keg - Knin jX仏c
通过公式9，利用蓄电装置可以向起升机构供给的能量Eava, _以 及内燃发电机可以供给的能量E。vai Ee，可以计算出为将目前的重量 M，或现在如处于非锁定状态，为将可以预测的最大重量从目前的起升高 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，将公式2、公式7以及公式8代入公式9，即可通过公式10计 算出步骤7中的蓄电装置的充电电压的判定値。公式10
二」一x W x g x d 一夂)- 尸辟K鹏x ^ }+ r丄
控制方法4在控制方框图上与图3—样，可以仅变更内燃发电机的电 力指令使用。
根据本发明，在下降运行时，考虑下次的起升运行，对于下次的起升 运行也必须能够按照起重机的规格进行操作。但是，当下降运行所产生的 再生能量较小时，即使通过下降运行所产生的再生能量对蓄电装置进行充 电，在下次起升时，蓄电能量有时会不够使用。在如此情况下，则需要叠 加下降运行所产生的再生能量与内燃发电机所产生的发电能量后进行充 电。在下降运行时，使内燃发电机在可以输出的电力値内的任意指令値进 行工作，通过充放电装置向蓄电装置进行充电，则可以实现使用内燃发电 机的发电能量和下降运行所产生的再生能量对蓄电装置进行充电。内燃发 电机的指令値只要设定在内燃发电机能够输出的电力値范围内即可，指令 値越大，越可以实现向蓄电装置的快速充电。
控制方法5在控制方框图上与图4 —-样，可以仅变更变频器以及充放 电装置的输入部的直流电压的指令値使用。 在不具有本发明所示混合设备的起重机装置中，起升机构下降运行后， 变频器以及充放电装置的直流电压将上升，当配置的制动单元的电压达到 设定的电压値以上时即工作，通过制动电阻器消耗再生能量，但是，为了 保证即使在下降运行中，对于上述直流电压，制动单元不工作，则只要直 流电压部分通过充放电装置向蓄电装置供给能量，以维持设定为小于上述 卜.升情况下制动单元工作的直流电压値的指令値，即可将下降运行所产生 的再生能量储存在蓄电装置内。对于变频器以及充放电装置的直流电压的 指令値，只要在起升机构下降运行后，给予小于直流电压上升而使制动单 元工作的指令値，且大于起重机处于非运行状态下的变频器以及充放电装 置的直流电压値的指令値即可。另外，当给予了小于起重机处于非运行状 态下的变频器以及充放电装置的直流电压値的指令値时，内燃发电机将工 作，下降运行所产生的再生能量与内燃发电机的发电能量将对蓄电装置进 行充电。
如此，在下降过程中，将根据起重机的状态切换控制方法，以自动釆 用适于起重机状态的控制方法，因此，当蓄电装置的蓄电量较少时，将选
择控制方法4 ，可通过内燃发电机的发电能量和下降再生运行所产生的再 生能量同时对蓄电装置进行蓄电；当蓄电装置的蓄电量充足时，则选择控 制方法5 ，可仅通过下降再生运行所产生的再生能量对蓄电装置进行蓄电。 因此，即使是小容量的内燃发电机，也可以通过内燃发电机和蓄电装置的 混合控制，对蓄电装置进行充电，做好下一次起升运行的准备，以便实现 卜'次起升运行，在操作性方面，同样可以实现与以前一样的下降操作。 实施例3
图6表示内燃发电机驱动型港口装卸起重机装置在行走过程中切换控 制方法的处理步骤流程图。
首先，在步骤9中判断是否为行走运行，如果是行走运行，则进入下 -步骤，在步骤l 0中判断DC LINK的电压是否为判定値以上，如果DC LINK的电压不是判定値以上，则进入下一步骤，在步骤l l中判断蓄电装 置的电压是否为判定値以上，如果蓄电装置的电压在判定値以上，则进入 下一步骤，在步骤l 2中判断内燃发电机的电力是否为判定値以上，如果 内燃发电机的电力在判定値以上，则选择控制方法6。
在步骤1 0中，如果D C LINK的电压不是判定値以上，在步骤1 1中 蓄电装置的电压不是判定値以上，则进入下一步骤，在步骤l 3中判断内 燃发电机的电力是否为判定値以上，如果内燃发电机的电力是判定値以上， 则选择控制方法7 。
在步骤l 0中，如果DC LIM的电压是判定値以上，则选择控制方法
8 Q
在步骤l 2中，如果内燃发电机的电力不是判定値以上，或在步骤l
3中内燃发电机的电力不是判定値以上，则不选择任何控制方法。 步骤l1中的蓄电装置的充电电压的判定値可以任意设定。 控制方法6在控制方框图上与图3相同，可以仅变更内燃发电机的电
力指令使用。
行走运行时，行走电机在动力工作时需要驱动大车的能量，上述能量 由内燃发电机供给。通过恒定控制电力値，保证内燃发电机的输出电力不 超过作为指令値的电力値，可以将内燃发电机的输出电力超过指令値部分 的电量由蓄电装置通过充放电装置进行放电供给电力。为此，内燃发电机 的输出电力的指令値可以设定为内燃发电机可以输出的电力値范围内的任 意指令値。特别是在控制方法6的情况下，如果蓄电装置的电压在判定値 以上，则认为蓄电装置内储存的能量已经足够使用，上述内燃发电机的电 力指令値选择较小数值，更多地使用储存在蓄电装置内的能量，从而可以 减少内燃发电机的供给能量。
控制方法7在控制方框图上与图3相同，可以仅变更内燃发电机的电 力指令使用。
综上所述，虽然在控制方法6中，通过恒定控制电力値，保证内燃发 电机的输出电力不超过指令値，可以减少内燃发电机的供给能量，但是， 由于无法判断行走运行可以持续多长时间，因此，通过蓄电装置的电压不 在判定値以上，可以判断蓄电装置内所储存的能量不够使用，上述内燃发 电机的电力指令値选择比控制方法6所选定的数值大的数值，使用少许储 存于蓄电装置内的能量，从而可以减少内燃发电机的供给能量。
控制方法8在控制方框图上与图4 一样，可以仅变更变频器以及充放 电装置的输入部的直流电压的指令値使用。
在不具有本发明所示混合设备的起重机装置中，在行走运行时，行走
电机进行再生工作后，变频器以及充放电装置的直流电压将上升，当配置 的制动单元的电压达到设定的电压値以上时即工作，通过制动电阻器消耗 再生能量，但是，为了保证即使在行走运行中，相对于上述直流电压，制 动单元不工作，则只要直流电压部分通过充放电装置向蓄电装置供给能量， 以维持设定为小于上述上升情况下制动单元工作的直流电压値的指令値， 即可将行走运行时通过行走电机的再生工作所产生的再生能量储存在蓄电 装置内。
如此，在行走过程中，将根据起重机的状态切换控制方法，以自动釆 用适于起重机状态的控制方法，因此，当蓄电装置中储存能量较多时，将
选择控制方法6，由蓄电装置供给行走过程中的多数能量，当蓄电装置中储 存能量较少时，将选择控制方法7，在行走过程中，由蓄电装置供给仅靠小 容量化的内燃发电机所不能供给的能量部分，行走过程中出现再生运行时， 将选择控制方法8，由于能够对蓄电装置储存再生能量，因此，即使是小 容量的内燃发电机，也可以混合控制内燃发电机和蓄电装置的电力供给状 态，在操作性方面，同样可以实现与以前一样的行走操作。 实施例4
图7表示内燃发电机驱动型港口装卸起重机装置在起重机处于非运行 状态下的切换控制方法的处理步骤流程图。
首先，在步骤l 4中判断起重机是否处于非运行状态，如果起重机处 丁-非运行状态，则进入下一步骤，在步骤l 5中，通过设置的开关(混合 操作器具5 l的开关)选择是否进行自动充放电，如果选择自动充放电， 则进入下一步，在步骤l 6中判断蓄电装置的电压是否为判定値以上，如 果蓄电装置的电压不在判定値以上，则选择控制方法9。在步骤l 5中如 果没有选择自动充放电，则进入下一步骤，在步骤l 7中，通过设置的开 关(混合操作器具5 l的开关)选择是否进行手动充电，如果选择了手动 充电，则选择控制方法l 0。在步骤l 7中如果没有选择手动充电，则进 入下- 步骤，在步骤l 8中，通过设置的开关(混合操作器具5 l的开关) 选择是否进行手动放电，如果选择了手动放电，则将选择控制方法l 1。 另外，在步骤l 6中，如果蓄电装置的电压是判定値以上，或在步骤l 8
中未选择手动放电，则不选择任何控制方法。
步骤l6中的蓄电装置的充电电压的判定値可以通过公式10计算求取。
控制方法9在控制方框图上与图3相同，可以仅变更内燃发电机的电 力指令使用。
根据本发明可知，起重机处于待机状态时考虑下次的起升运行，当蓄 电装置的蓄电电压在判定値以下，判断蓄电装置内所储存的蓄电能量不够 使用时，将需要通过内燃发电机进行发电，对蓄电装置进行充电。如果通 过充放电装置向蓄电装置进行充电，使内燃发电机在可以输出的电力値内 的任意指令値进行工作，则可以使用内燃发电机的发电能量对蓄电装置进 行充电。内燃发电机的指令値只要设定在内燃发电机能够输出的电力値范 围内即司'，指令値越大，越可以实现向蓄电装置的快速充电。
控制方法1O通过直接控制充放电装置的电流向蓄电装置进行充电。 根据本发明可知，起重机在待机状态下，可以通过恒定控制流入蓄电 装置的电流，利用公式l 1的关系计算出蓄电装置的静电电容。公式11
<formula>formula see original document page 18</formula>在此，Csc表示静电电容，i表示、流入蓄电装置的电流値，v表 示根据流入蓄电装置的电流値所上升的电压値。
如果在充放电装置的允许电流値范围内，此时的电流指令値可以设定 为任意值。
控制方法l l在控制方框图上与图4 一样，可以仅变更变频器以及充
放电装置的输入部的直流电压的指令値使用。
根据本发明，当起重机在待机状态下要释放蓄电装置的蓄电能量时， 配置的制动单元的电压达到设定的电压値以上后即工作，可以通过制动电 阻器消耗能量，因此，将变频器以及充放电装置的直流电压的指令値设定 在上述制动单元进行工作的电压値以上，通过充放电装置从蓄电装置进行 放电，以使变频器以及充放电装置的直流电压维持上述指令値，即可以释放储存在蓄电装置内的能量。
如此，在起重机处于非运行状态下，将根据开关的选择状态切换控制 方法，对内燃发电机和蓄电装置进行混合控制，因此，可以通过控制方法
9,在待机过程中，预先为下一次的运行随时向蓄电装置储存必要的能量， 通过控制方法l O进行恒定电流的充电，可以计算出随着使用时间的增加 而性能降低的蓄电装置(电气二重层电容)的静电电容，通过控制方法l
1 ,可以在维修等需要释放蓄电装置的储存能量等紧急情况下，迅速释放 能量。
权利要求
1.一种起重机装置的控制方法，具有产生电力的内燃发电机、控制蓄电装置充放电的充放电装置、起升或下降吊装货物的起升机构用电机、驱动上述起升机构用电机的变频器、检测上述内燃发电机输出电力的单元、检测上述起升机构用电机转速的单元、检测上述变频器和上述充放电装置输入部的直流电压的单元、检测上述蓄电装置电压的单元、检测上述吊装货物高度的单元以及检测上述吊装货物重量的单元，并在规定的多个条件下切换成各自不同的控制方法运行的起重机装置，其特征在于上述规定的多个条件是，在起升上述吊装货物时，上述起升运行在加速过程中的第1条件，上述起升运行在定速过程中且处于锁定状态下的第2条件，以及，除此以外情况下的第3条件。
2. —种起重机装置的控制方法，具有产生电力的内燃发电机、控制蓄 电装置充放电的充放电装置、起升或下降吊装货物的起升机构用电机、驱 动上述起升机构用电机的变频器、检测上述内燃发电机的输出电力的单元、 检测上述变频器和上述充放电装置输入部的直流电压的单元、检测上述蓄 电装置电压的单元、检测上述吊装货物高度的单元以及检测上述吊装货物 重量的单元，并在规定的多个条件下切换成各自不同的控制方法运行的起 重机装置，其特征在于上述规定的多个条件是， 在下降上述吊装货物时，上述下降运行在定速过程中且上述蓄电装置的电压小于规定值时的第 4条件，以及，除此以外情况下的第5条件。
3. —种起重机装置的控制方法，具有产生电力的内燃发电机、控制蓄 电装置充放电的充放电装置、分别使起升机构、大车及小车运行的电机、 驱动上述电机的变频器、检测上述内燃发电机输出电力的单元、检测上述 变频器及上述充放电装置输入部的直流电压即DC LINK电压的单元以及 检测上述蓄电装置电压的单元，并在规定的多个条件下切换成各自不同的 控制方法运行的起重机装置，其特征在于上述规定的多个条件是，在行走运行时，上述DC LINK电压小于规定值，上述蓄电装置的电压小于规定值，且 上述内燃发电机的输出电力在规定值以上时的第6条件，上述DC LINK电压小于规定值，上述蓄电装置的电压在规定值以上，且上述内燃发电机的输出电力在规定值以上时的第7条件， 以及，上述DC LINK电压在规定值以上时的第8条件。
4.-种起重机装置的控制方法，具有产生电力的内燃发电机、控制向 蓄电装置充放电的充放电装置、分别使起升机构、大车及小车运行的电机、 驱动上述电机的变频器、检测上述内燃发电机输出电力的单元、检测上述 变频器及上述充放电装置输入部的直流电压即D C LINK电压的单元、检测 上述蓄电装置电压的单元，检测对上述蓄电装置进行充放电的上述充放电 装置中流入的电流的单元、选择自动进行上述充电装置的充放电的充放电 自动选择单元、选择手动进行上述充电装置的充电的手动充电选择单元、 以及选择手动进行上述充电装置的放电的手动放电选择单元，并在规定的 多个条件下切换成各自不同的控制方法运行的起重机装置，其特征在于上述规定的多个条件是，在非运行时，上述充放电自动选择单元选择自动进行充放电，且上述蓄电装置的电 压在规定值以下时的第9条件，上述充放电自动选择单元未选择自动进行充放电，且手动充电选择单 元选择手动进行充电时的第10条件，以及，上述充放电自动选择单元未选择自动进行充放电，手动充电选 择单元选择手动进行充电，手动放电选择单元选择手动进行放电时的第1 l条件。
全文摘要
本发明涉及一种在维持操作性的基础上，能够实现节能、低公害的起重机装置的控制方法。具体而言，具有向负荷提供电力的内燃发电机1和蓄电装置28的混合型港口装卸起重机装置，在起升、下降、行走以及停止时，为了实现即使使用比原来容量小的内燃发电机1也可以维持其操作性，采用以下步骤进行处理在负荷的电力驱动时，考虑蓄电装置的蓄电量进行混合控制；在负荷的再生时，考虑下一次负荷电力驱动时的情况进行混合控制；在负荷停止时，考虑下一次负荷电力驱动时以及维修时的情况进行混合控制。
文档编号B66C13/22GK101168426SQ20071007998
公开日2008年4月30日 申请日期2007年3月1日 优先权日2006年10月25日
发明者吉原秀政 申请人:株式会社安川电机