CN201659899U - 一种叉车动力与电控系统的结构与组合 - Google Patents

一种叉车动力与电控系统的结构与组合 Download PDF

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吴金贤
潘呈
王刚
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Abstract

本实用新型涉及一种叉车动力与电控系统的结构与组合，所述叉车动力与电控系统的组合由开关磁阻电动机，集成动力控制管理系统，动力辅助系统组成。所述的开关磁阻电动机由转子和定子组成，其中定子为6个凸极结构，转子为4个凸极结构。所述的集成动力控制管理系统完成了对各个传感器和执行器信号的采集与驱动。所述的动力辅助系统由一台小排量的水冷电控发动机和发电机组成。本实用新型涉及的一种动力与电控系统组合，优化了动力电控系统，利用小型发动机发电机给蓄电池充电，方便节能。

Description

一种叉车动力与电控系统的结构与组合
技术领域
本实用新型涉及一种动力与电控系统的组合，属于电器器件领域。
背景技术
目前，叉车所用电动机一般为直流串励电动机，直流串励电动机拥有转速可调，调速性能好，能够适应频繁起动，频繁制动、反转等优点。但是，直流串励电动机存在两个缺点，一是这类电动机不允许在全电源电压下空载运行，否则，电动机将迅速上升到一个很高的转速值；二是这类电动机难以再生制动。
开关磁阻电动机驱动系统(SRD)是较为复杂的机电一体化装置，SRD的运行需要在线实时检测的反馈量一般有转子位置、速度及电流等，然后根据控制目标综合这些信息给出控制指令，实现运行控制及保护等功能。转子位置检测环节是SRD的重要组成部分，检测到的转子位置信号是各相主开关器件正确进行逻辑切换的根据，也为速度控制环节提供了速度反馈信号。
开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高。对开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具有许多显著的优点：
(1)电机结构简单、坚固，制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。
(2)损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，可允许有较高的温升。
(3)转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降低系统成本。
(4)功率变换器不会出现直通故障，可靠性高。
(5)起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象。
(6)调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩-速度特性。
(7)在宽广的转速和功率范围内都具有高效率
(8)能四象限运行，具有较强的再生制动能力。
(9)容错能力强。开关磁阻电机的容错体现在电机某一相损坏，电机照样可以运行。
与当前广泛应用的变频调速感应电动机相比，开关磁阻电机在成本、效率、调速性能、单位体积功率、可靠性、散热性等都具有明显的优势或竞争力。
实用新型内容
本实用新型涉及一种动力与电控系统的组合。
所述叉车动力与电控系统的组合由开关磁阻电动机，集成动力控制管理系统，动力辅助系统组成。
所述的开关磁阻电动机由转子和定子组成。
所述的开关磁阻电动机转子为2-8个凸极结构；所述转子是由冲压成凸极状的硅钢片叠压而成的结构。
所述的开关磁阻电动机转子为4个凸极结构。
所述的开关磁阻电动机定子为2-8个凸极结构，所述定子铁心由硅钢片叠压而成；
所述定子凸极中设置了绕组，所述绕组以串联接线的方式连接相对的定子凸极。
所述的开关磁阻电动机定子为6个凸极结构。
所述的集成动力控制管理系统完成了对各个传感器和执行器信号的采集与驱动；
所述集成动力控制管理系统集成了超级电容，整车加速踏板信号，刹车踏板信号，各个档位信号，ISG电机控制单元，电控离合器控制单元。
所述的集成动力控制管理系统中的ISG电机控制单元，电控离合器控制单元等控制器之间采用CAN总线通讯。
所述的动力辅助系统由一台小排量的水冷电控发动机和发电机组成，发电机组给电池充电，空调系统与供暖系统由小型发动机直接驱动，动力辅助系统电控部分由集成动力控制系统实现。
本实用新型涉及的叉车中使用开关磁阻电动机，转矩产生方式为。当a相绕组中的电流沿正向流过，产生如图1虚线所示的磁通。即磁通由定子凸极4开始，通过气隙，进入到转子凸极3中。并且，沿凸极1的方向进入转子，穿过气隙部分，到达定子凸极1。从定子凸极1出发，经过定子磁轭部分返回到定子凸极4。依靠这个磁通，转子凸极3和定子凸极4之间产生了磁性吸引力。此外，转子凸极1和定子凸极1之间也产生了磁性吸引力。这个结果，就是转子中产生了沿顺时针方向的转矩。
在这个转矩的作用下，转子将沿顺时针方向旋转。在这里，如果使靠近转子凸极的绕组中流过电流，那么就会产生顺时针方向的连续转矩。例如，如果转子在图示位置再旋转30度后，转子凸极2就会靠近定子凸极3.同时，转子凸极4靠近定子凸极6。在这里，定子凸极3和6的绕组中通入电流。
集成动力控制管理系统完成了对各个传感器和执行器信号的采集与驱动，集成了超级电容，整车加速踏板信号，刹车踏板信号，各个档位信号，ISG电机控制单元，电控离合器控制单元。
集成动力控制管理系统采用摩托罗拉16位单片机MC9S12DP256作为主控制器，最高的总线时钟为25MHz，片内集成了12kB RAM，4kBEEPROM和256kB Flash，具有8个}IC/OC通道的增强型捕捉定时器(ECT)，两个10位8通道A/D转换器，一个8通道的脉冲宽度调制模块(PWM)，为程序系统设计提供了便捷方案和丰富的资源；其中的输入捕获、输出比较功能为曲轴凸轮信号的精确计量以及对点火喷油的精准定时提供了强有力工具；同时HCS12芯片带有两个CAN收发寄存器，可以实现对CAN消息的接收和发送。集成式电控单元利用片内模块可以实现数据的传递，较之与原来的整车控制器通过CAN总线传输具有速度快、精度高、工作稳定和简化系统的优点。
集成动力控制管理系统完成的功能有，接收来自ISG电机控制器的信号，同时也向ISG电机发出控制指令，使汽车在起动、怠速、加减速和刹车等工况下，能够实时调整开关磁阻电动机工作，实现助力和发电等动作，使整车的动力性、经济性，可操控性达到最优。
辅助动力控制系统以INTEL80C196KC 16位单片机为核心，.整个硬件系统分成逻辑、运算处理部分和外部接口2个部分，分别由单独的硬件电路板实现，板间的信号是经光电隔离的，采用不同的供电系统，这样便于强弱电信号的分离，并有利于系统的抗干扰性.整个控制系统硬件包括：处理器、程序存储器和CPLD组成的逻辑运算部分，主要实现对调理、隔离后的外部信号的采样和运算，按照辅助动力系统控制程序，监测电池组状态，控制调整小型发动机，发电机组的功率输出，控制对蓄电池组的充电量，以及控制空调系统供暖系统，并通过CAN总线与集成动力控制管理系统通讯。
附图说明
图1、开关磁阻电动机原理图
图2、动力辅助系统结构图
具体实施措施
该叉车动力与电控系统的组合由开关磁阻电动机，集成动力控制管理系统，动力辅助系统组成
该开关磁阻电动机由转子和定子组成。
该开关磁阻电动机转子为4个凸极结构，所述转子是由冲压成凸极状的硅钢片叠压而成的结构。
该开关磁阻电动机定子为6个凸极结构，所述定子铁心也是由硅钢片叠压而成，同时在凸极中设置了绕组，绕组以串联接线的方式连接相对的定子凸极。
该集成动力控制管理系统完成了对各个传感器和执行器信号的采集与驱动。所述集成动力控制管理系统集成了超级电容，整车加速踏板信号，刹车踏板信号，各个档位信号，ISG电机控制单元，电控离合器控制单元。
该集成动力控制管理系统中的ISG电机控制单元，电控离合器控制单元等控制器之间采用CAN总线通讯。
该动力辅助系统由一台小排量的水冷电控发动机和发电机组成，发电机组给电池充电，空调系统与供暖系统由小型发动机直接驱动，动力辅助系统电控部分由集成动力控制系统实现。

Claims (9)

1.一种叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述叉车动力与电控系统的组合由开关磁阻电动机，集成动力控制管理系统，动力辅助系统组成。
2.根据权利要求1所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的开关磁阻电动机由转子和定子组成。
3.根据权利要求2所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的开关磁阻电动机转子为2-8个凸极结构；所述转子是由冲压成凸极状的硅钢片叠压而成的结构。
4.根据权利要求3所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的开关磁阻电动机转子为4个凸极结构。
5.根据权利要求2所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的开关磁阻电动机定子为2-8个凸极结构，所述定子铁心由硅钢片叠压而成，所述定子凸极中设置了绕组，所述绕组以串联接线的方式连接相对的定子凸极。
6.根据权利要求5所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的开关磁阻电动机定子为6个凸极结构。
7.根据权利要求1所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的集成动力控制管理系统完成了对各个传感器和执行器信号的采集与驱动；
所述集成动力控制管理系统集成了超级电容，整车加速踏板信号，刹车踏板信号，各个档位信号，ISG电机控制单元，电控离合器控制单元。
8.根据权利要求5所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的集成动力控制管理系统中的ISG电机控制单元，电控离合器控制单元等控制器之间采用CAN总线通讯。
9.根据权利要求1所述的叉车动力与电控系统的结构与组合，其特征在于，所述的动力辅助系统由一台小排量的水冷电控发动机和发电机组成，发电机组给电池充电，空调系统与供暖系统由小型发动机直接驱动，动力辅助系统电控部分由集成动力控制系统实现。
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