CN116620051B - 电动叉车的能量分配方法、电机控制方法和电动叉车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动叉车的能量分配方法、电机控制方法和电动叉车。能量分配方法包括:获取所述储能电池的电池信息、以及所述电动叉车的运行模式;其中,所述电池信息包括所述储能电池的最大输出功率,所述运行模式包括所述行走电机和所述油泵电机的运行状态;根据所述运行模式,确定对所述行走电机和所述油泵电机进行功率分配的优先级;以及,获取所述行走电机和/或所述油泵电机的功率估算值;根据所述储能电池的最大输出功率、所述功率估算值和所述优先级,优先将所述储能电池的功率分配给优先级较高的电机;所述储能电池剩余的功率分配给优先级较低的电机。本发明实施例提升了储能电池的功率利用效率,提升了电动叉车的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电动叉车技术领域,尤其涉及一种电动叉车的能量分配方法、电机控制方法和电动叉车。
背景技术
随着新能源的发展,近年来采用储能电池(例如,锂电池)作为动力来源的电动叉车日益增多,在锂电电动叉车的使用过程中容易造成锂电池的过放。当锂电池处于过放电状态下时,锂电池正负极活性物质可逆性受到破坏。特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大,通过充电能够有所恢复,但也只能部分恢复,锂电池的容量也会有明显衰减。在现有技术中,出于对车辆成本的考虑,锂电池的性能欠佳,电池电量下降较快,更容易进入过放电区域。
为了解决这一问题,现有的电动叉车采用根据锂电管理系统通讯发出的可输出最大功率或最大电流等信息,对输出的最大功率和最大电流进行限制。然而,电动叉车中设置有行走电机和油泵电机,需要这两种的电机的配合运行,这种控制方式未完全发挥储能电池最大性能,且安全性较低。
发明内容
本发明提供了一种电动叉车的能量分配方法、电机控制方法和电动叉车,以提升储能电池的功率利用效率,提升电动叉车的安全性。
根据本发明的一方面,提供了一种电动叉车的能量分配方法,所述电动叉车包括电池管理系统、储能电池、行走电机、油泵电机和能量分配装置,所述储能电池向所述行走电机和所述油泵电机供电,所述电池管理系统提供电池信息,所述能量分配装置对所述储能电池的能量进行分配;所述能量分配方法包括:
获取所述储能电池的电池信息、以及所述电动叉车的运行模式;其中,所述电池信息包括所述储能电池的最大输出功率,所述运行模式包括所述行走电机和所述油泵电机的运行状态;
根据所述运行模式,确定对所述行走电机和所述油泵电机进行功率分配的优先级;以及,获取所述行走电机和/或所述油泵电机的功率估算值;
根据所述储能电池的最大输出功率、所述功率估算值和所述优先级,优先将所述储能电池的功率分配给优先级较高的电机;所述储能电池剩余的功率分配给优先级较低的电机。
可选地,所述运行模式包括以下至少一种:
第一运行模式:所述行走电机停机、所述油泵电机全功能运行;
第二运行模式:所述行走电机运行、所述油泵电机运行且仅提供转向助力;
第三运行模式:所述行走电机运行、所述油泵电机全功能运行;
其中,所述油泵电机全功能运行包括提供转向助力。
可选地,在确定所述运行模式为所述第一运行模式之后,所述能量分配方法包括:
确定对所述油泵电机进行功率分配的优先级高于所述行走电机,以及获取所述油泵电机的功率估算值;
根据所述储能电池的最大输出功率和所述油泵电机的功率估算值,计算所述油泵电机的功率限值。
可选地,在确定所述运行模式为所述第二运行模式之后,所述能量分配方法包括:
确定对所述油泵电机提供转向助力进行功率分配的优先级高于所述行走电机,以及获取所述油泵电机提供转向助力的功率估算值、所述行走电机的功率估算值;
根据所述储能电池的最大输出功率和所述油泵电机提供转向助力的功率估算值,计算所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率;
根据所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率和所述行走电机的功率估算值,计算所述行走电机的功率限值。
可选地,在确定所述运行模式为所述第三运行模式之后,所述能量分配方法包括:
确定对所述油泵电机进行功率分配的优先级高于所述行走电机,并设定所述油泵电机的功率限值;
获取所述油泵电机的功率估算值、所述行走电机的功率估算值;
根据所述油泵电机的功率估算值和所述油泵电机的功率限值,计算所述油泵电机的当前功率;
根据所述储能电池的最大输出功率和所述油泵电机的当前功率,计算所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率;
根据所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率和所述行走电机的功率估算值,计算所述行走电机的功率限值。
根据本发明的另一方面,提供了一种电动叉车的电机控制方法,所述电动叉车包括电机控制器,所述电机控制器接收由本发明任意实施例所述的能量分配方法提供的功率分配指令对电机进行控制;其中,所述电机包括所述行走电机和/或所述油泵电机。
可选地,所述电机控制器对电机进行控制的方法,包括:
获取转速指令、磁场指令、所述电机的反馈电流和PWM信号;其中,所述PWM信号为输入至逆变器的控制信号,所述逆变器向所述电机提供运行所需的交流电;
根据所述电机的反馈电流和所述PWM信号,计算所述逆变器输出功率的估算值;其中,所述逆变器输出功率的估算值为所述电机的功率估算值;
根据所述功率分配指令中当前电机的功率限值和所述逆变器输出功率的估算值,计算转矩限值;
根据所述转速指令、所述磁场指令和所述转矩限值,采用矢量控制算法输出更新后的PWM信号,以通过所述逆变器对所述电机进行控制。
可选地,所述电机控制器还用于计算所述电机的功率估算值;计算所述电机的功率估算值的方法,包括:
根据逆变器的驱动器参数,确定所述逆变器的死区修正系数;
根据所述死区修正系数、死区值、相电流和PWM信号的计数值,计算每相的死区修正计数值;
对每相的所述死区修正值进行共模电压处理,得到共模修正计数值;
根据所述共模修正计数值计算所述电机的功率估算值。
可选地,每相的所述死区修正计数值的计算公式如下:
u相:Tux=Tu–K×Td×Sgn(iu)
v相:Tvx=Tv–K×Td×Sgn(iv)
w相:Twx=Tw–K×Td×Sgn(iw)
其中,Tu是u相对应的定时器计数值,Tv是v相对应的定时器计数值,Tw是w相对应的定时器计数值,Td是死区值,iu是u相电流,iv是v相电流,iw是w相电流,K是修正系数,Sgn()为符号函数。
可选地,所述共模修正计数值的计算公式如下:
u相:Tuy=Tux-Tavr
v相:Tvy=Tvx-Tavr
w相:Twy=Twx–Tavr
其中,Tavr=(Tux+Tvx+Twx)/3;
所述电机的功率估算值的计算公式如下:
Pout=(Tuy×iu+Tvy×iv+Twy×iw)/Tp×VDC
其中,iu是u相电流,iv是v相电流,iw是w相电流,VDC为所述储能电池的输出电压。
根据本发明的另一方面,提供了一种电动叉车,包括:电池管理系统、储能电池、行走电机、油泵电机、能量分配装置和电机控制器,所述储能电池向所述行走电机和所述油泵电机供电,所述能量分配装置执行如本发明任意实施例所述能量分配方法,对所述储能电池的能量进行分配;以及,所述电机控制器执行如本发明任意实施例所述电机控制方法。
本发明实施例能够适用于行走电机和油泵电机同时运行的工况。具体地,根据不同的运行模式实时根据优先级对行走电机和油泵电机的工作状态进行调整,对行走电机与油泵电机的能量进行合理分配,使两者的总功率不大于储能电池当前最大允许功率(即最大输出功率)。这样设置,既能够充分利用储能电池的容量,又能够最大程度发挥电动叉车的性能,且不会使得储能电池在使用中因为过放电而较快衰减。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电动叉车的能量分配的信息流示意图;
图2为本发明实施例提供的一种电动叉车的能量分配方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的一种在第一运行模式下的能量分配方法的流程图;
图4为本发明实施例提供的一种在第二运行模式下的能量分配方法的流程图;
图5为本发明实施例提供的一种在第三运行模式下的能量分配方法的流程图;
图6为本发明实施例提供的一种电机控制方法的控制框图;
图7为本发明实施例提供的一种计算电机的功率估算值的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供了一种电动叉车的能量分配方法。图1为本发明实施例提供的一种电动叉车的能量分配的信息流示意图。参见图1,该电动叉车包括电池管理系统(图1中未示出)、储能电池(图1中未示出)、行走电机1、油泵电机2和能量分配装置。其中,行走电机1用于提供电动叉车行走的驱动力,油泵电机2用于提供转向助力以及提升、倾斜、属具等驱动力。储能电池向行走电机1和油泵电机2供电,能量分配装置执行能量分配方法,对储能电池的能量进行分配。其中,能量分配装置配置于电动叉车的控制器中,能量分配装置可以由软件和/或硬件实现。在一些实施例中,能量分配装置与电池管理系统分别设置,在另一些实施例中,能量分配装置还可以内置于电池管理系统中,本发明不做限定。
图2为本发明实施例提供的一种电动叉车的能量分配方法的流程图。
参见图1和图2,该能量分配方法包括以下步骤:
S110、获取储能电池的电池信息、以及电动叉车的运行模式。
其中,电池信息包括储能电池的最大输出功率,示例性地,储能电池的最大输出功率可以根据电池管理系统配置有最大输出功率等参数。
运行模式包括行走电机1和油泵电机2的运行状态,示例性地,行走电机1存在停机和运行的状态,油泵电机2有提供转向助力以及提升、倾斜、属具等运行状态,因此,电动叉车的运行模式有多种。
S120、根据运行模式,确定对行走电机1和油泵电机2进行功率分配的优先级;以及,获取行走电机1和/或油泵电机2的功率估算值。
其中,在不同的运行模式下,行走电机1和油泵电机2的优先级不同。以及,在不同的运行模式下,获取的功率估算值也不同。示例性地,若行走电机1不运行,则无需获取行走电机1的功率估算值。
S130、根据储能电池的最大输出功率、功率估算值和优先级,优先将储能电池的功率分配给优先级较高的电机;储能电池剩余的功率分配给优先级较低的电机。
其中,功率估算值包括行走电机1的功率估算值和油泵电机2的功率估算值。优先级确定了功率分配的优先等级,优先级越高,则要优先保证对应电机的功率要求。最大输出功率用于对行走电机1和油泵电机2的总功率进行限制。能量分配装置将功率分配信号发送至电机控制器,具体为,将行走功率发送至行走电机的控制器,将油泵功率发送至油泵电机的控制器。
本发明实施例提供了一种对电动叉车的精细化功率跟踪控制方法,能够适用于行走电机和油泵电机同时运行的工况。具体地,根据不同的运行模式实时根据优先级对行走电机和油泵电机的工作状态进行调整,对行走电机与油泵电机的能量进行合理分配,使两者的总功率不大于储能电池当前最大允许功率(即最大输出功率)。这样设置,既能够充分利用储能电池的容量,又能够最大程度发挥电动叉车的性能,且不会使得储能电池在使用中因为过放电而较快衰减。
在上述各实施例的基础上,下面对电动叉车的运行模式,以及其对应的能量分配方法进行说明,但不作为对本发明的限定。
可选地,运行模式包括以下至少一种:
第一运行模式:行走电机停机、油泵电机全功能运行;
第二运行模式:行走电机运行、油泵电机运行且仅提供转向助力;
第三运行模式:行走电机运行、油泵电机全功能运行;
其中,油泵电机全功能运行包括提供转向助力,具体可以包括提升、倾斜、属具等运行方式。可以理解的是,提供转向助力的功率较小,若能确保油泵电机提供提升、倾斜、属具等运行方式,则必然能确保转向助力的运行。转向助力对电动叉车的运行安全起到至关重要的作用,因此,转向助力具有最高优先级。
在第一运行模式下,行走电机停机,那么只需要储能电池向油泵电机提供能量即可,此时油泵电机的优先级较高,行走电机无需分配优先级。且由于行走电机停机,因此,油泵电机无需提供转向助力。
图3为本发明实施例提供的一种在第一运行模式下的能量分配方法的流程图。参见图3,在本发明的一种实施方式中,可选地,在确定运行模式为第一运行模式之后,能量分配方法包括以下步骤:
S210、获取油泵电机的功率估算值。
具体地,根据第一运行模式能够确定对油泵电机进行功率分配的优先级高于行走电机,具体为只需要储能电池向油泵电机提供能量。因此,只需要获取油泵电机的功率估算值。获取储能电池的最大输出功率可以在前述步骤中得到,这里不再赘述。
S220、计算油泵电机的功率限值。
具体地,根据储能电池的最大输出功率和油泵电机的功率估算值,能够计算油泵电机的功率限值。示例性地,若最大输出功率小于油泵电机的功率估算值,则功率限值为最大输出功率。
S230、输出油泵电机的控制指令。
具体地,该控制指令为油泵电机的功率限值。该控制指令可以发送至油泵电机的电机控制器,电机控制器根据该控制指令对油泵电机的功率进行控制。
通过S210-S230实现了第一运行模式(即行走电机无输出、仅油泵电机运行的情况)下,储能电池给出的当前可输出最大功率,作为油泵电机运行时的功率输出限值。这样设置,能够在保证电动叉车运行安全的情况下,最大程度的利用储能电池的容量,实现能量分配的优化。
在第二运行模式下,行走电机运行、油泵电机仅有转向助力功能,那么需要储能电池同时向行走电机和油泵电机提供能量,由于转向助力对电动叉车的安全性影响较大,此时油泵电机的转向助力功能优先级较高,行走电机的优先级较低。
图4为本发明实施例提供的一种在第二运行模式下的能量分配方法的流程图。参见图4,在本发明的一种实施方式中,可选地,在确定运行模式为第二运行模式之后,能量分配方法包括以下步骤:
S310、获取油泵电机提供转向助力的功率估算值。
S320、获取行走电机的功率估算值。
具体地,根据第二运行模式能够确定对油泵电机转向助力进行功率分配的优先级高于行走电机,具体为需要储能电池同时向油泵电机和行走电机提供能量。因此,需要获取油泵电机提供转向助力的功率估算值和行走电机的功率估算值。获取储能电池的最大输出功率可以在前述步骤中得到,这里不再赘述。
S330、计算行走电机的最大输出功率。
具体地,该最大输出功率为储能电池向行走电机提供的最大输出功率。可以根据储能电池的最大输出功率和油泵电机提供转向助力的功率估算值,计算储能电池向行走电机提供的最大输出功率。储能电池的最大输出功率通常大于转向助力的功率估算值,示例性地,将储能电池的最大输出功率减去转向助力的功率估算值,得到储能电池的剩余最大输出功率,即为行走电机的最大输出功率。
S340、计算行走电机的功率限值。
具体地,根据行走电机的最大输出功率和行走电机的功率估算值,计算行走电机的功率限值。示例性地,将行走电机的最大输出功率和行走电机的功率估算值进行比较,若行走电机的最大输出功率小于行走电机的功率估算值,则行走电机的功率限值为行走电机的最大输出功率。
S350、输出油泵电机、行走电机的控制指令。
具体地,油泵电机的控制指令为油泵电机的功率限值,行走电机的控制指令为行走电机的功率限值。油泵电机的控制指令可以发送至油泵电机的电机控制器,油泵电机的电机控制器根据该控制指令对油泵电机的功率进行控制。行走电机的控制指令可以发送至行走电机的电机控制器,行走电机的电机控制器根据该控制指令对行走电机的功率进行控制。
通过S310-S350实现了第二运行模式(即行走电机运行、油泵电机仅有转向助力功能)下,根据储能电池当前可输出最大功率、油泵电机转向助力的功率输出估算,两种差值作为行走电机可输出最大功率的限制值。这样设置,能够在保证电动叉车运行安全的情况下,最大程度的利用储能电池的容量,实现能量分配的优化。
在第三运行模式下,行走电机运行、油泵电机全功能运行,那么需要储能电池同时向行走电机和油泵电机提供能量,由于油泵电机全功能运行包含了转向助力和提供提升、倾斜、属具等功能,因此,油泵电机通常为重载运行。由于在行走电机运行时,转向助力对电动叉车的安全性影响较大,此时油泵电机的优先级较高,行走电机的优先级较低。
图5为本发明实施例提供的一种在第三运行模式下的能量分配方法的流程图。参见图5,在本发明的一种实施方式中,可选地,在确定运行模式为第三运行模式之后,能量分配方法包括以下步骤:
S410、设定油泵电机的功率限值。
具体地,在第三运行模式下,油泵电机在提升、倾斜、属具等运行方式时,需输出较高功率,因此油泵电机处于重载运行状态,出于对安全的考虑,需要设置油泵电机的功率限值。该功率限值可以根据实际情况进行设置,本发明不做限定,作为一种可选实施例,可以将该功率限值设定为小于储能电池的最大输出功率。
S420、获取油泵电机的功率估算值。
S430、获取行走电机的功率估算值。
具体地,根据第三运行模式能够确定对油泵电机进行功率分配的优先级高于行走电机,具体为需要储能电池同时向油泵电机和行走电机提供能量。因此,需要获取油泵电机提供转向助力的功率估算值和行走电机的功率估算值。获取储能电池的最大输出功率可以在前述步骤中得到,这里不再赘述。
S440、计算油泵电机的当前功率限制。
具体地,根据油泵电机的功率估算值和油泵电机的功率限值,计算油泵电机的当前功率限值。示例性地,若油泵电机的功率限值小于油泵电机的功率估算值,油泵电机的功率限值为油泵电机的当前功率限值。
S450、计算行走电机的功率限值。
具体地,该功率限值为储能电池向行走电机提供的最大输出功率。可以根据储能电池的最大输出功率和油泵电机的当前功率限值,计算储能电池向行走电机提供的最大输出功率限值。示例性地,将储能电池的最大输出功率减去油泵电机的功率估算值,得到储能电池的剩余最大输出功率,即为行走电机的最大输出功率。根据行走电机的最大输出功率和行走电机的功率估算值,计算行走电机的功率限值。将行走电机的最大输出功率和行走电机的功率估算值进行比较,若行走电机的最大输出功率小于行走电机的功率估算值,则行走电机的功率限值为行走电机的最大输出功率。
S460、输出油泵电机、行走电机的控制指令。
具体地,油泵电机的控制指令为油泵电机的功率限值,行走电机的控制指令为行走电机的功率限值。油泵电机的控制指令可以发送至油泵电机的电机控制器,油泵电机的电机控制器根据该控制指令对油泵电机的功率进行控制。行走电机的控制指令可以发送至行走电机的电机控制器,行走电机的电机控制器根据该控制指令对行走电机的功率进行控制。
通过S410-S460实现了第三运行模式(即行走电机运行、油泵电机全功能运行)下,先由油泵电机重载运行时的功率限值与当前油泵电机的功率估算值得到油泵电机的当前功率限值。储能电池可输出的最大功率与油泵电机的当前功率限值的差作为行走电机的最大功率限值。这样设置,能够在保证电动叉车运行安全的情况下,最大程度的利用储能电池的容量,实现能量分配的优化。
本发明实施例还提供了一种电动叉车的电机控制方法,该电机控制方法可以由电机控制器执行。电机控制器接收由本发明任意实施例提供的能量分配方法所发送的功率分配指令对电机进行控制;其中,电机包括行走电机和/或油泵电机。具体地,电机控制器包括行走电机控制器和油泵电机控制器,行走电机控制器接收行走功率指令,对行走电机进行控制;油泵电机控制器接收油泵功率指令,对油泵电机进行控制。
图6为本发明实施例提供的一种电机控制方法的控制框图。参见图6,以行走电机为例,VSI为逆变器,逆变器将储能电池的能量进行逆变,并向行走电机提供所需的交流电。对逆变器的控制为电机控制的重点。
在上述各实施例的基础上,可选地,电机控制器对电机进行控制的方法包括以下步骤:
获取转速指令、磁场指令、电机的反馈电流和PWM信号;其中,PWM信号为输入至逆变器的控制信号。其中,转速指令和磁场指令可以由电动叉车的主控制器提供,反馈电流通过行走电机的电流传感器提供。
根据电机的反馈电流和PWM信号,计算逆变器输出功率的估算值;其中,逆变器输出功率的估算值为电机的功率估算值。
根据功率分配指令中行走电机的功率限值和逆变器输出功率的估算值,计算转矩限值Tmax。具体地,通过调节器实现转矩限值Tmax的输出。
根据转速指令、磁场指令和转矩限值,采用矢量控制算法输出更新后的PWM信号,以通过逆变器对电机进行控制。
在上述各实施例的基础上,电机控制器还用于计算电机的功率估算值。图7为本发明实施例提供的一种计算电机的功率估算值的方法的流程示意图。参见图7,计算电机的功率估算值的方法,包括以下步骤:
S510、死区修正系数确定。
具体地,根据逆变器的驱动器参数,确定逆变器的死区修正系数。示例性地,令中间系数kiu=|iu|/irated,则死区修正系数K的计算方法如下:
K=ln(coe×kiu+1)当kiu≤0.03125
K=1当kiu>0.03125
式中,irated为逆变器驱动器的额定电流峰值,Ln()为对数函数,coe为系数,其取值可以为coe=(e-1)/0.03125。
S520、死区补偿算法。
其中,死区补偿算法是对死区值进行补偿计算死区修正计数值。具体地,根据死区修正系数K、死区值Td、相电流和PWM信号的计数值(即PWM计数值),计算每相的死区修正计数值。示例性地,每相的死区修正计数值的计算公式如下:
u相:Tux=Tu–K×Td×Sgn(iu)
v相:Tvx=Tv–K×Td×Sgn(iv)
w相:Twx=Tw–K×Td×Sgn(iw)
其中,Tu是u相对应的定时器计数值(即u相PWM计数值),Tv是v相对应的定时器计数值(即v相PWM计数值),Tw是w相对应的定时器计数值(即w相PWM计数值),Td是死区值,iu是u相电流,iv是v相电流,iw是w相电流,K是修正系数,Sgn()为符号函数。
S530、共模电压处理。
其中,共模电压处理是将死区修正计数值中的共模成分消去的过程,计算共模修正计数值。具体地,对每相的死区修正值进行共模电压处理,得到共模修正计数值。示例性地,计算公式如下:
u相:Tuy=Tux-Tavr
v相:Tvy=Tvx-Tavr
w相:Twy=Twx–Tavr
其中,Tavr为共模电压,Tavr=(Tux+Tvx+Twx)/3;
S540、功率估算。
具体地,根据共模修正计数值计算电机的功率估算值。示例性地,功率估算值的计算公式如下:
Pout=(Tuy×iu+Tvy×iv+Twy×iw)/Tp×VDC
其中,iu是u相电流,iv是v相电流,iw是w相电流,VDC为储能电池的输出电压。
通过S510-S540,实现了功率估算,以及通过死区补偿和共模抑制的两级优化,提升了估算结果的准确性。具体地,由于叉车逆变器输出的电流较大,其死区时间通常设置较大,因此,在计算输出功率时对死区进行补偿,能够较大程度地提升计算准确性。死区补偿采用符号函数法,根据输出电流方向,计算实际输出电压大小。但这种死区补偿方法在输出电流过零点附近有一定误差,通过消去相电压计算结果中的共模分量,进一步提升了功率估算的准确性。以及,本发明实施例的功率估算方法可以采用现有的控制器硬件结构,不增加额外传感器,有利于实现低成本。
本发明实施例还提供了一种电动叉车,包括:电池管理系统、储能电池、行走电机、油泵电机、能量分配装置和电机控制器,储能电池向行走电机和油泵电机供电,能量分配装置用于执行如本发明任意实施例所提供的能量分配方法,对储能电池的能量进行分配;以及,电机控制器执行如本发明任意实施例所提供的电机控制方法。其技术原理和产生的效果参见以上各实施例,这里不再赘述。
应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电动叉车的能量分配方法,其特征在于,所述电动叉车包括电池管理系统、储能电池、行走电机、油泵电机和能量分配装置,所述储能电池向所述行走电机和所述油泵电机供电,所述电池管理系统提供电池信息,所述能量分配装置对所述储能电池的能量进行分配;所述能量分配方法包括:
获取所述储能电池的电池信息、以及所述电动叉车的运行模式;其中,所述电池信息包括所述储能电池的最大输出功率,所述运行模式包括所述行走电机和所述油泵电机的运行状态;
根据所述运行模式,确定对所述行走电机和所述油泵电机进行功率分配的优先级;以及,获取所述行走电机和/或所述油泵电机的功率估算值;
根据所述储能电池的最大输出功率、所述功率估算值和所述优先级,优先将所述储能电池的功率分配给优先级较高的电机;所述储能电池剩余的功率分配给优先级较低的电机;
所述运行模式包括以下至少一种:
第一运行模式:所述行走电机停机、所述油泵电机全功能运行;
第二运行模式:所述行走电机运行、所述油泵电机运行且仅提供转向助力;
第三运行模式:所述行走电机运行、所述油泵电机全功能运行;
其中,所述油泵电机全功能运行包括提供转向助力;
在确定所述运行模式为所述第一运行模式之后,所述能量分配方法包括:
确定对所述油泵电机进行功率分配的优先级高于所述行走电机,以及获取所述油泵电机的功率估算值;
根据所述储能电池的最大输出功率和所述油泵电机的功率估算值,计算所述油泵电机的功率限值。
2.根据权利要求1所述的电动叉车的能量分配方法,其特征在于,在确定所述运行模式为所述第二运行模式之后,所述能量分配方法包括:
确定对所述油泵电机提供转向助力进行功率分配的优先级高于所述行走电机,以及获取所述油泵电机提供转向助力的功率估算值、所述行走电机的功率估算值;
根据所述储能电池的最大输出功率和所述油泵电机提供转向助力的功率估算值,计算所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率;
根据所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率和所述行走电机的功率估算值,计算所述行走电机的功率限值。
3.根据权利要求1所述的电动叉车的能量分配方法,其特征在于,在确定所述运行模式为所述第三运行模式之后,所述能量分配方法包括:
确定对所述油泵电机进行功率分配的优先级高于所述行走电机,并设定所述油泵电机的功率限值;
获取所述油泵电机的功率估算值、所述行走电机的功率估算值;
根据所述油泵电机的功率估算值和所述油泵电机的功率限值,计算所述油泵电机的当前功率限制;
根据所述储能电池的最大输出功率和所述油泵电机的当前功率,计算所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率限制;
根据所述储能电池向所述行走电机提供的最大输出功率和所述行走电机的功率估算值,计算所述行走电机的功率限值。
4.一种电动叉车的电机控制方法,其特征在于,所述电动叉车包括电机控制器,所述电机控制器接收由权利要求1-3任一项所述的能量分配方法提供的功率分配指令对电机进行控制;其中,所述电机包括所述行走电机和/或所述油泵电机。
5.根据权利要求4所述的电动叉车的电机控制方法,其特征在于,所述电机控制器对电机进行控制的方法,包括:
获取转速指令、磁场指令、所述电机的反馈电流和PWM信号;其中,所述PWM信号为输入至逆变器的控制信号,所述逆变器向所述电机提供运行所需的交流电;
根据所述电机的反馈电流和所述PWM信号,计算所述逆变器输出功率的估算值;其中,所述逆变器输出功率的估算值为所述电机的功率估算值;
根据所述功率分配指令中当前电机的功率限值和所述逆变器输出功率的估算值,计算转矩限值;
根据所述转速指令、所述磁场指令和所述转矩限值,采用矢量控制算法输出更新后的PWM信号,以通过所述逆变器对所述电机进行控制。
6.根据权利要求4所述的电动叉车的电机控制方法,其特征在于,所述电机控制器还用于计算所述电机的功率估算值;计算所述电机的功率估算值的方法,包括:
根据逆变器的驱动器参数,确定所述逆变器的死区修正系数;
根据所述死区修正系数、死区值、相电流和PWM信号的计数值,计算每相的死区修正计数值;
对每相的所述死区修正计数值进行共模电压处理,得到共模修正计数值;
根据所述共模修正计数值计算所述电机的功率估算值。
7. 根据权利要求6所述的电动叉车的电机控制方法,其特征在于,每相的所述死区修正计数值的计算公式如下:
u相:Tux = Tu – K×Td×Sgn(iu)
v相:Tvx = Tv – K×Td×Sgn(iv)
w相:Twx = Tw – K×Td×Sgn(iw)
其中,Tu是u相对应的定时器计数值,Tv是v相对应的定时器计数值,Tw是w相对应的定时器计数值,Td是死区值,iu是u相电流,iv是v相电流,iw是w相电流,K是修正系数,Sgn()为符号函数。
8. 根据权利要求6所述的电动叉车的电机控制方法,其特征在于,所述共模修正计数值的计算公式如下:
u相:Tuy = Tux - Tavr
v相:Tvy = Tvx - Tavr
w相:Twy = Twx – Tavr
其中,Tavr = (Tux + Tvx +Twx)/3;
所述电机的功率估算值的计算公式如下:
Pout = (Tuy×iu+ Tvy×iv+ Twy×iw)/Tp×VDC
其中,iu是u相电流,iv是v相电流,iw是w相电流,VDC为所述储能电池的输出电压。
9.一种电动叉车,其特征在于,包括:电池管理系统、储能电池、行走电机、油泵电机、能量分配装置和电机控制器,所述储能电池向所述行走电机和所述油泵电机供电,所述能量分配装置执行如权利要求1-3所述能量分配方法,对所述储能电池的能量进行分配;以及,所述电机控制器执行如权利要求4-8所述电机控制方法。
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