锂电池节能系统在轮胎吊上的应用

锂电池节能系统在轮胎吊上的应用

袁奕景慧军

(上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125)

摘要：锂电池节能系统轮胎吊，主要通过电控系统控制锂电池系统来实现轮胎吊的节能。现简要介绍了锂电池节能系统在轮胎吊应用上的系统设计及软件控制方式，锂电池应用模式下电源的整流情况，可为轮胎吊的技术革新提供参考。

关键词：锂电池；节能系统；轮胎吊；柴油机；起重机

收稿日期:2015-05-11

作者简介：袁奕(1982—)，男，江苏人，工程师，研究方向：自动化轨道吊电气设计。

1现状

轮胎式集装箱龙门起重机(下文简称轮胎吊)经过几十年的发展和演变，已经成为相对成熟的产品，广泛用于集装箱码头堆场内的装卸。由于石油是稀缺资源，受国际油价的影响，油价将会越来越高，使用轮胎吊码头油耗运营成本越来越高，在供油紧张时期，已经不是钱的问题，而是码头能否运营的问题。世界各地码头都在进行节能减排的改造，以便降低对燃油的消耗，减少运营成本和环境污染。本文主要介绍一种锂电池柴油机自动节能系统在轮胎吊上的应用，使柴油机在锂电池模式下完成对轮胎吊主机构的供电。该自动节能系统已经在香港轮胎吊上应用。

2系统设计

2.1系统总体设计方案

需要通过电池管理系统来优化充电过程，确保电池寿命。在电池管理系统控制下，可以确保锂电池系统充放电效率，并将能量回收和能量回馈做到最优化，从而达到节能目的。例如，司机在启动起升等，当控制合时，PLC发出全速命令，通过电池管理系统使柴油机处于节能工作模式，锂电池系统向轮胎吊直流母排提供能量，确保轮胎吊可以正常作业。

3节能效果

从节能的角度看，柴油机、锂电池混合动力系统，通过能量回收和回馈系统给各大机构变频器提供能量，既保护了柴油机的机器性能，同时又达到了轮胎吊节能目的，确保了正常作业时的能量需求；柴油机全速状态时，和常规轮胎吊一样完成正常作业，同时保留了常规轮胎吊的机动性。对于码头而言，既节省了柴油，又降低了污染，不过设备投资要比常规轨道吊稍贵一些。

[参考文献]

[1]香港轮胎吊项目锂电池系统原理图[Z]，2012.

[2]香港轮胎吊项目电控原理图[Z]，2012.

锂电池柴油机主要在柴油机机组与锂电池两种模式下对轮胎吊电控系统供电，在柴油机模式时，其转速1 500 r/min，供电电源为400 VAC、50 Hz；在电池模式时，通过Boost-up convert和Batteries convert系统给直流母排提供电源，并能满足主机构的供电要求，实现主机构设备的正常工作。香港轮胎吊项目上主要通过锂电池和柴油机机组混合动力系统给轮胎吊进行供电，并利用能力回馈装置进行锂电池充电。然后，通过PLC计算和控制锂电池系统给轮胎吊供电，满足各机构的正常工作要求，从而实现节能目的。当锂电池系统有问题时，可以通过柴油机来实现对设备的正常供电，以便不影响设备的正常工作。系统设计具体如图1所示。

2.2柴油机电控部分设计

柴油机电控部分基本和常规轮胎吊的设计没有大的变化，主要增加了PLC对锂电池能量回收和回馈系统。柴油机启动分为本地和远程操作，在柴油机怠速/全速控制方面，主要选择在远程操作模式下来实现。为了实现PLC对锂电池状态的监控，PLC和锂电池之间的通讯主要靠以太网来实现，这样能更好地实现对锂电池的监控。

2.3变频电源装置

该系统采用的是富士高性能多功能性变频器FRN160VG7-4DP，该型变频器通过DC/DC整定出直流母排，给各大机构提供能量。该型变频器具有超负荷耐量、冲击负荷应对能力，维护操作便利。通过操作面板，完成对变频器矢量参数的设置。

2.4PLC智能控制部分设计

柴油机全速之后，变频电源装置开始工作，起升机构下降时，通过PLC控制模式对锂电池系统进行充电。完成电池系统充电后，起升机构上升以及其他机构工作时，释放电池系统储存能量。一般设置在正常模式下，PLC控制电池系统充电时还