CN113401845A - 一种电动叉车起升分段调速装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动叉车起升分段调速装置，包括定量油泵以及与所述定量油泵连通的起升管路，所述定量油泵与所述起升管路之间设有多路阀，所述定量油泵连接有用于带动所述定量油泵运转的泵电机，所述泵电机上设有泵电机控制器，所述泵电机控制器连接有起升调速传感器、起升使能开关，所述泵电机控制器连接有电池，在调节泵电机转速时充分结合多路阀固有流量曲线，使门架起升时电机带动油泵泵给多路阀的实时流量不高于多路阀的通过流量，整个起升过程中，特别是低速微动时液压系统都不会出现溢流，电机转速受控于门架起升需求的流量，低于传统方案中电机的控制转速,电机噪音小，系统节能。

Description

一种电动叉车起升分段调速装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及叉车控制技术领域，具体是一种电动叉车起升分段调速装置及其控制方法。

背景技术

在电动叉车的起升系统中，通常有两种起升速度控制方法。一种方法是拉动起升阀杆后触发使能开关闭合，控制器接收到起升使能信号驱动泵电机定速运行，门架起升。门架实时起升速度取决于多路阀的流量，即随着阀杆的拉动，多路阀阀口渐大，充许通过流量增大，门架起升速度升高。这种控制方法在开关闭合后，电机即全速运行，噪音大且耗能。另一种方法是通过行程传感器来识取多路阀运动行程，从而调节电动机的转速改变输入多路阀的流量，进而调节货叉起升速度。这种设计方案能够根据多路阀阀芯的行程线性调整电动机的转速，在一定程度上实现了叉车的节能降耗。但由于在叉车起重系统中，门架的起升速度取决于多路阀实际输出门架油缸的流量。因此，这种设计方案不能满足门架起升的实际流量需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明结合多路阀阀芯流量曲线，区分多路阀节流区域及开启区域，通过给定电位器的输入电压(对应电位器行程)与电机转速的对应关系，分段调节泵电机的输出转速，在最大程度上满足多路阀的输出流量与门架起升的实际需求的一致性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动叉车起升分段调速装置，包括定量油泵以及与所述定量油泵连通的起升管路，所述定量油泵与所述起升管路之间设有多路阀，所述定量油泵连接有用于带动所述定量油泵运转的泵电机，所述泵电机上设有泵电机控制器，所述泵电机控制器连接有起升调速传感器、起升使能开关，所述泵电机控制器连接有电池。

作为本发明进一步的方案：所述泵电机内集成有速度编码器，所述速度编码器与所述泵电机控制器连通。

作为本发明进一步的方案：所述起升调速传感器为行程式传感器，所述起升调速传感器的输出轴顶端与多路阀的阀芯连接，所述多路阀为敏感式多路阀。

作为本发明进一步的方案：所述电池与所述起升调速传感器、起升使能开关之间设有直流电压转换器，所述电池正极电源经第二保险丝与起升接触器的触点连接，起升接触器的另一触点与泵电机控制器的正极接线端子BP连接，泵电机控制器的负极接线端子BN、直流电压转换器负极电源GND1、GND2与电池的负极电源连接，泵电机控制器的控制芯片U的控制端口NMC、PMC之间串接起升接触器的线圈。

作为本发明进一步的方案：所述泵电机控制器的控制芯片U的电源输入端口KS、直流电压转换器的输入电源端B+通过第一保险丝、钥匙开关与电池正极连接。

作为本发明进一步的方案：所述泵电机控制器的数字输入端口CMM与通过继电器的触点与起升使能信号DIG相连，泵电机控制器的控制芯片U端口NPOT、CPOT分别与起升调速传感器的负电源及调速端连接，泵电机的速度编码器与泵电机控制器的控制芯片U的控制端口+12V、GND3、ENCA、ENCB相连，直流电压转换器通过第三保险丝为继电器的线圈起升使能开关及起升调速传感器提供电源。

一种电动叉车起升分段调速控制方法，包括以下步骤：

S1、开启多路阀，并通过起升调速传感器实时监测多路阀的当前阀芯行程，并根据当前阀芯行程得到对应的输入电压；

S2、将S1中的输入电压输入到泵电机控制器，并通过泵电机控制器根据输入电压控制泵电机的转速；

S3、泵电机在泵电机控制器的控制下转动并将高压油泵入到起升管路中。

作为本发明进一步的方案：所述S2包括以下步骤：

S2.1、根据多路阀的阀芯行程-输出流量曲线设置阀芯行程-输入电压曲线；

S2.2、根据S1中起升调速传感器监测的多路阀当前阀芯行程与阀芯行程-输入电压曲线计算当前阀芯行程对应的当前输入电压，然后再根据当前输入电压与阀芯行程-输入电压曲线计算泵电机的当前电机转速；

S2.3、泵电机控制器根据S2.3计算的当前电机转速控制泵电机转动。

作为本发明进一步的方案：所述阀芯行程包括节流区0-A、微动区A-B、第一加速区B-C、第二加速区C-D，阀芯行程位于0-A区域时多路阀的流量为0，阀芯行程在B点时多路阀的阀芯流量为b％，阀芯行程位于C点时多路阀的流量为100％，连接0、A、B、C、D得到阀芯行程-输入电压曲线。

作为本发明进一步的方案：所述泵电机在阀芯行程在0-A区域时怠速运行，泵电机在B点的转速等于多路阀在B点的流量与定量油泵排量的比值，泵电机在C点转速不大于多路阀在C点的流量与定量油泵排量的比值，泵电机在D点的转速为门架控制时最大起升速度是对应的泵电机的转速，连接泵电机怠速点与A、B、C、D得到阀芯行程-输入电压曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在调节泵电机转速时充分结合多路阀固有流量曲线，使门架起升时电机带动油泵泵给多路阀的实时流量不高于多路阀的通过流量，整个起升过程中，特别是低速微动时液压系统都不会出现溢流(除起升终端),电机转速受控于门架起升需求的流量，低于传统方案中电机的控制转速,电机噪音小，系统节能。

2、本申请泵电机带动定量油泵转动将液压油输入多路阀，输入流量随起升调速传感器输出轴转化的电压信号比例变化。在门架起升全程过程中，泵电机转动带动油泵泵油后，液压油输入到敏感式多路阀的流量取决于电机的转速和多路阀的流通能力，而不受负载变化影响。

3、本申请货叉在起升对货时有良好的微动性能，门架有良好的加速性能和操作跟随性。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的电路图；

图3是多路阀阀芯行程-输出流量曲线；

图4是起升调速传感器输出轴行程与输入控制器电压对应关系曲线；

图5是起升调速传感器输入控制器电压与电机控制转速对应关系曲线。

图中：1-电池、2-泵电机控制器、3-泵电机、4-定量油泵、5-多路阀、6-起升调速传感器、7-起升使能开关、8-直流电压转换器、9-第一保险丝、10-钥匙开关、11-第二保险丝、12-起升接触器、13-第三保险丝、14-继电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例中，一种电动叉车起升分段调速装置，包括定量油泵4以及与定量油泵4连通的起升管路，定量油泵4与起升管路之间设有多路阀5，定量油泵4连接有用于带动定量油泵运转的泵电机3，泵电机3内集成有速度编码器301，速度编码器301与泵电机控制器2连通，泵电机3上设有泵电机控制器2，泵电机控制器2连接有起升调速传感器6、起升使能开关7，泵电机控制器2、起升调速传感器6、起升使能开关7连接有电池1，起升调速传感器6为行程式传感器，起升调速传感器6的输出轴顶端与多路阀5的阀芯连接，多路阀5为敏感式多路阀。

一种电动叉车起升分段调速控制方法，包括以下步骤：

S1、开启多路阀5，并通过起升调速传感器6实时监测多路阀5的当前阀芯行程，并根据当前阀芯行程得到对应的输入电压；

S2、将S1中的输入电压输入到泵电机控制器2，并通过泵电机控制器2根据输入电压控制泵电机3的转速；

S2.1、根据多路阀5的阀芯行程-输出流量曲线设置阀芯行程-输入电压曲线；

S2.2、根据S1中起升调速传感器6监测的多路阀5当前阀芯行程与阀芯行程-输入电压曲线计算当前阀芯行程对应的当前输入电压，然后再根据当前输入电压与阀芯行程-输入电压曲线计算泵电机3的当前电机转速；

S2.3、泵电机控制器2根据S2.3计算的当前电机转速控制泵电机3转动。

S3、泵电机3在泵电机控制器2的控制下转动并将高压油泵入到起升管路中。

作为本发明进一步的方案：S2包括以下步骤：

阀芯行程包括节流区0-A、微动区A-B、第一加速区B-C、第二加速区C-D，阀芯行程位于0-A区域时多路阀5的流量为0，阀芯行程在B点时多路阀的阀芯流量为b％，阀芯行程位于C点时多路阀5的流量为100％，连接0、A、B、C、D得到阀芯行程-输入电压曲线。

泵电机3在阀芯行程在0-A区域时怠速运行，泵电机在B点的转速等于多路阀在B点的流量与定量油泵4排量的比值，泵电机3在C点转速不小于多路阀5在C点的流量与定量油泵4排量的比值，泵电机3在D点的转速为门架控制时最大起升速度是对应的泵电机3的转速，连接泵电机怠速点与A、B、C、D得到阀芯行程-输入电压曲线。

实施例1

电池1正极电源经第二保险丝11与起升接触器12的触点连接，接触器12的另一触点与泵电机控制器2的正极接线端子BP连接。泵电机控制器2的负极接线端子BN、直流电压转换器8负极电源GND1、GND2与电池1的负极电源连接。泵电机控制器2的控制芯片U的电源输入端口KS及直流电压转换器8的输入电源端B+通过第一保险丝9与钥匙开关10串联。泵电机控制器2的控制芯片U的控制端口NMC、PMC之间串接起升接触器12的线圈，数字输入端口CMM与通过继电器14的触点与起升使能信号DIG相连，泵电机控制器2的控制芯片U端口NPOT、CPOT分别与起升调速传感器6的负电源及调速端连接，泵电机3的速度编码器与泵电机控制器2的控制芯片U的控制端口+12V、GND3、ENCA、ENCB相连。直流电压转换器8通过第三保险丝13为继电器14的线圈起升使能开关7及起升调速传感器提供12V电源。泵电机控制器2的功率接线端子U、V、W分别与泵电机3的励磁引出线连接。

电池1作为电源，当钥匙开关10接通后，经第一保险丝9使泵电机控制器2的芯片U的电源端口KS、直流电压转换器8的电源B+上电，泵电机控制器2的控制端口CCM得电，直流电压转换器8将电池1的电源转换成+12V电源提供给继电器线圈14电源正及起升使能开关7电源正。起升接触器12的线圈得电，继而起升接触器12的触点吸合，则电池1的电源经第二保险丝11、起升接触器12接至泵电机控制器2的功率接线端子BP上。

当轻拉多路阀5的起升阀杆时，阀杆向上运动，多路阀5的阀口随起升阀杆的拉动缓慢开启，安装在起升阀杆上的起升使能开关7接通，继电器14线圈电源负得电，继电器14触点吸合，起升使能信号经继电器14触点进入泵电机控制器2的控制端口DIG。泵电机控制器2接收到DIG的速度指令，驱动泵电机3按第一速度怠速运行，带动定量油泵4运转，液压油泵入，继续拉动起升阀杆，多路阀5阀口开度渐大，多路阀5阀芯压动起升调速传感器6的输出轴，起升调速传感器6的输出轴运动行程变化并将行程变化转化成电压变化信号输入泵电机控制器2的模拟输入口CPOT,泵电机控制器2根据CPOT起升需求指令调节加在泵电机3的转速和扭矩，泵电机3带动定量油泵4运转，液压油通过定量油泵4注进多路阀5，继而通过相关管路注入起升油缸，由于实际流量逐渐增多，门架起升速度渐大。

缓慢拉动多路阀5阀杆时，起升阀杆上的起升使能开关7接通，起升使能信号输入泵电机控制器2，在阀芯到达A点前，多路阀5阀芯工作在节流区，通过多路阀5的流量接近0，为了避免能源浪费并使系统获得良好的动态响应，控制泵电机3以第一速度怠速运行。多路阀5阀芯在AB段，即从A点到达B点,起升调速传感器6的电压逐渐增加，多路阀5的通过流量增大到20％。AB段这个区域为门架起升的微动区，用于起升货叉对货。为确定合适的泵电机3转速，可以对应图3中多路阀5在B点的通过流量除以定量泵的排量得到需要泵电机3的转速，从而设定B点纵坐标的最大转速，进而确定图5中AB段的斜率。当多路阀5阀芯到达C点，多路阀5的通过流程达到100％，为提高门架起升的加速率及门架起升的跟随性，可以适当提高升泵电机3在C点的转速以确定电机第一加速段的斜率。当阀杆拉到底时，多路阀5的阀芯到达最大行程D点，D点的横坐标对应多路阀5阀芯达到最大行程的电压值，D点的纵坐标对应门架空载起升最大速度时对应的泵电机3转速。由此确认第二加速段CD段的斜率。其中B、C点的给定速度(纵坐速)可以根据用户的实际操作感受个性化调节。

在图5中，曲线a根据门架起升需求区分怠速段、微动段及两个加速段，电机转速根据各控制点的具体流量对应设置，即满足了门架微动控制又兼顾了起升的加速率和操作跟随性。

结合多路阀阀芯流量曲线，根据多路阀在节流区域及开启区域的允许通过流量，再联系叉车实际起升过程中微动段及加速段的速度需求，通过给定起升调速传感器的输入电压(对应传感器行程)与电机转速的对应关系，分段调节泵电机的输出转速，使电机的转速受控于门架起升的流量需求，在最大程度上满足多路阀的输出流量与门架起升的实际需求的一致性。而不是如图5曲线b中，在门架起升过程中，电机的转速高于实际流量需求造成门架起升过流中溢流

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电动叉车起升分段调速装置，其特征在于，包括定量油泵(4)以及与所述定量油泵(4)连通的起升管路，所述定量油泵(4)与所述起升管路之间设有多路阀(5)，所述定量油泵(4)连接有用于带动所述定量油泵运转的泵电机(3)，所述泵电机(3)上设有泵电机控制器(2)，所述泵电机控制器(2)连接有起升调速传感器(6)、起升使能开关(7)，所述泵电机控制器(2)连接有电池(1)。

2.根据权利要求1所述的一种电动叉车起升分段调速装置，其特征在于，所述泵电机(3)内集成有速度编码器(301)，所述速度编码器(301)与所述泵电机控制器(2)连通。

3.根据权利要求1所述的一种电动叉车起升分段调速装置，其特征在于，所述起升调速传感器(6)为行程式传感器，所述起升调速传感器(6)的输出轴顶端与多路阀(5)的阀芯连接，所述多路阀(5)为敏感式多路阀。

4.根据权利要求1所述的一种电动叉车起升分段调速装置，其特征在于，所述电池(1)与所述起升调速传感器(6)、起升使能开关(7)之间设有直流电压转换器(8)，所述电池(1)正极电源经第二保险丝(11)与起升接触器(12)的触点连接，起升接触器(12)的另一触点与泵电机控制器(2)的正极接线端子BP连接，泵电机控制器(2)的负极接线端子BN、直流电压转换器(8)负极电源GND1、GND2与电池(1)的负极电源连接，泵电机控制器(2)的控制芯片U的控制端口NMC、PMC之间串接起升接触器(12)的线圈。

5.根据权利要求4所述的一种电动叉车起升分段调速装置，其特征在于，所述泵电机控制器(2)的控制芯片U的电源输入端口KS、直流电压转换器(8)的输入电源端B+通过第一保险丝(9)、钥匙开关(10)与电池(1)正极连接。

6.根据权利要求1所述的一种电动叉车起升分段调速装置及其控制方法，其特征在于，所述泵电机控制器(2)的数字输入端口CMM与通过继电器(14)的触点与起升使能信号DIG相连，泵电机控制器(2)的控制芯片U端口NPOT、CPOT分别与起升调速传感器(6)的负电源及调速端连接，泵电机(3)的速度编码器与泵电机控制器2的控制芯片U的控制端口+12V、GND3、ENCA、ENCB相连，直流电压转换器(8)通过第三保险丝(13)为继电器(14)的线圈起升使能开关(7)及起升调速传感器提供电源。

7.一种电动叉车起升分段调速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、开启多路阀(5)，并通过起升调速传感器(6)实时监测多路阀的当前阀芯行程，并根据当前阀芯行程得到对应的输入电压；

S2、将S1中的输入电压输入到泵电机控制器(2)，并通过泵电机控制器(2)根据输入电压控制泵电机(3)的转速；

S3、泵电机(3)在泵电机控制器(2)的控制下转动并将高压油泵入到起升管路中。

8.根据权利要求7所述的一种电动叉车起升分段调速控制方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：

S2.1、根据多路阀(5)的阀芯行程-输出流量曲线设置阀芯行程-输入电压曲线；

S2.2、根据S1中起升调速传感器(6)监测的多路阀(5)当前阀芯行程与阀芯行程-输入电压曲线计算当前阀芯行程对应的当前输入电压，然后再根据当前输入电压与阀芯行程-输入电压曲线计算泵电机(3)的当前电机转速；

S2.3、泵电机控制器2根据S2.3计算的当前电机转速控制泵电机(3)转动。

9.根据权利要求8所述的一种电动叉车起升分段调速控制方法，其特征在于，所述阀芯行程包括节流区0-A、微动区A-B、第一加速区B-C、第二加速区C-D，阀芯行程位于0-A区域时多路阀(5)的流量为0，阀芯行程在B点时多路阀的阀芯流量为b％，阀芯行程位于C点时多路阀(5)的流量为100％，连接0、A、B、C、D得到阀芯行程-输入电压曲线。

10.根据权利要求8所述的一种电动叉车起升分段调速控制方法，其特征在于，所述泵电机(3)在阀芯行程在0-A区域时怠速运行，泵电机在B点的转速等于多路阀在B点的流量与定量油泵(4)排量的比值，泵电机(3)在C点转速不大于多路阀(5)在C点的流量与定量油泵(4)排量的比值，泵电机(3)在D点的转速为门架控制时最大起升速度是对应的泵电机(3)的转速，连接泵电机怠速点与A、B、C、D得到阀芯行程-输入电压曲线。

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