CN201721344U - 一种蓄电池叉车的交流电力控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，该系统包括蓄电池单元(101)、电压调节器单元(102)、发电机单元(103)、起动机单元(104)、仪表控制器单元(105)、显示单元(106)、报警单元(107)。该蓄电池叉车使用时无尾气排放，低噪声，操作方便而灵巧，运行平稳，通过交流驱动控制系统使得整个系统效率高，结构简单，能够实现低速恒定转矩的运转。

Description

一种蓄电池叉车的交流电力控制系统

技术领域

本实用新型属于电动叉车控制系统领域，尤其涉及一种蓄电池叉车的交流电力控制系统。

背景技术

叉车作为物流产业的一种重要工具，越来越受到人们的关注。最近几年，中国叉车销售量年均增幅都在30％以上。电动叉车利用蓄电池作为动力源，使用时无尾气排放，低噪声，操作方便而灵巧，运行平稳。

电动叉车是利用蓄电池向叉车提供电源，由起动机将电能转换为机械能。电动叉车一般有3个电动机，即行走电动机、起升电动机和转向电动机。行走电动机驱动传动系统最终向车轮提供驱动力矩，起升电动机直接带动起升系统液压泵，驱动起升液压系统。而转向电动机则在全液压转向的电动叉车中，用来驱动转向泵。随着液压系统的改进，在高配置的电动叉车中，常常采用单泵分流起升调速的液压系统，将起升电动机与转向电动机合二为一，采用带优先阀的负荷传感全液压转向器优先供给转向用液压油，其余液压油供给起升系统。电动叉车由于具有无污染，低噪声等显著优点，随着近年来全社会环保意识的增强，电动叉车技术得到了飞快的发展，产销量呈逐年上升的趋势.直流驱动作为一种比较便宜的驱动方式很早以前就已在电动设备上广泛应用。然而，直流系统本身在性能、维修等方面存在一些固有的缺陷。20世纪90年代前的电动车辆几乎全是直流电动机驱动的。直流电动机本身效率低，体积和质量大，换向器和电刷限制了它转速的提高，最高转速为6000～8000r/min，其工作原理是：直流电流经电刷输送至换向器，并传到转子。这种方式有2个明显缺陷：一是所有的电枢电流必须经由电刷来输送，电动机的性能取决于电刷的物理尺寸及磨损情况，而且这也会限制电动机制动性能的发挥。另外，电刷容易损坏，必须定期(半年至一年)更换，否则会极大地影响电动机寿命。考虑到这一点，直流电动机上往往配置侦测电刷磨损并发出警告的装置。二是直流电动机的热量主要产生在电动机的内部部件，因此大多数直流电动机都会同时配备一个风扇用于散热。以上装置无疑增加了电动机的成本。因此，选购电动叉车时，选购直流驱动方式的电动叉车主要是考虑了叉车的价格因素，考虑了直流驱动是一种比较便宜的驱动方式，同时直流驱动应用较早，技术也比较成熟。但如上所述，直流电动机也具有很多缺点，这是在采购电动叉车时必须考虑的技术因素，以交流电动机为核心的交流驱动系统因其生产效率高，维护成本低，被业内专家誉为21世纪电动叉车的革命性技术。感应电动机交流驱动系统的原理是将三相交流电输送给固定的定子绕组，产生旋转的磁场感应，转子绕组产生电流，转子在电磁力的作用下顺着旋转磁场的转动方向旋转。电动机控制器采用矢量控制的变频调速方式。交流电动机最为突出的优势是没有电刷，也没有直流电动机通常对最大电流方面的限制，这意味着电动机在实际使用中可以得到更多的能量及更大的制动力矩，于是可以更快速地运转。其次，交流电动机的热量主要发生在电动机外壳部分的定子线圈，便于冷却与散热。因此，交流电动机比直流电动机所需元件数量大大减少，没有需要定期更换的易损件，几乎不用维护，更高效，更坚固耐用。近年来，随着交流感应电动机变频技术的进步，以及大功率半导体器件和微处理器速度的大幅度提高，感应电动机交流驱动系统与直流电动机驱动系统相比，具有效率高，体积小，质量小，结构简单，免维护，易于冷却和寿命长等优点。该系统调速范围宽，而且能实现低速的恒定转矩、高速的恒定功率运转，很好地满足了电动车辆实际行驶所需的转速特性。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种蓄电池叉车的交流电力控制系统。

一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，该系统包括蓄电池单元(101)、电压调节器单元(102)、发电机单元(103)、起动机单元(104)、仪表控制器单元(105)、显示单元(106)、报警单元(107)，

进一步所述的蓄电池单元(101)的输出与电压调节器单元(102)的输入相连接，电压调节器单元(102)的输出与仪表控制器单元(105)电连接，仪表控制器单元(105)与发电机单元(103)电连接，发电机单元(103)与起动机单元(104)电连接，显示单元(106)与仪表控制器单元(105)电连接，报警单元(107)与仪表控制器单元(105)电连接。

进一所述的蓄电池叉车的交流电力控制系统是由制动系统和驱动系统组成；用制动系统和驱动系统实现能量再生。制动强烈，效率高，还可实现能量再生。电动叉车制动主要有两种方式：传统的接触式摩擦制动和非接触式再生制动。再生制动是一种非接触性制动，比传统的制动系统大大简化。不论驾驶者通过踩制动踏板制动，还是转换行驶方向制动，电动机均会处于发电机状态，其电磁转矩将成为制动性质的转矩。这意味着制动片的磨损降至最低，而机械磨损大大下降，也就减少了叉车维护费用，使运行成本更低。同时，再生制动使得交流电动机在行驶与制动上的效率更高。制动或换向时，会有再生能量产生。制动越强烈，再生的能量越多。能量再生是电动机作为发电机向蓄电池充电的过程。交流驱动系统在叉车滑行、制动和改变行驶方向时都可以实现能量的再生。此时叉车所产生的惯性能量被回充于蓄电池中，延长了蓄电池单班使用时间。

所述驱动系统为笼型感应电动机，在定子内圆周的槽中放置三相绕组，产生旋转的磁场感应闭合的转子产生电流。

所述制动系统由负制动系统，再生制动系统和传统制动部分组成。

所述负制动系统由电磁阀、制动器、制动液压油缸，制动弹簧组成；再生制动系统由再生能量控制系统，再生制动电路组成；传统控制部分为摩擦片。

交流电动机的电枢线圈固定在与壳体座连接的定子上。交流电动机转子与定子之间几乎没有直接接触元件，机械摩擦大为减小，因而产生的热量少。交流电动机的电枢线圈固定于与壳体座连接的定子上，电枢线圈产生的热量可以通过电动机壳散发到周围空气中。而直流电动机转子上的电枢线圈产生的热量无法散发到空气中，所以直流电动机更容易过热。

交流驱动采用速度力矩控制，控制的灵敏度提高，从而带来叉车操作效率提高；采用CAN总线时：分布式节点不受安装位置的限制；模块化结构，系统拓展容易，可实现功能特性的无缝添加或修改；实现了总线接口标准化，使系统集成更简单，单元设计更灵活。

该系统采用交流驱动控制系统。采用交流驱动系统的叉车，整体性能显著提高，故障及元件更换率明显降低，可靠性大大增强，叉车单位时间的生产率更高，操作及维护成本更低，将给用户带来非常显著的效益。

本实用新型取得的有益效果是：由于交流电动机比直流电动机小巧轻便，这使得叉车的设计相对更灵活。交流电动机与直流电动机相比，同样功率外形尺寸大为减小，使得叉车设计师有更充裕的空间去考虑其他设计要求。

附图说明

图1为蓄电池叉车的交流电力控制系统结构框图

图2为蓄电池叉车的交流电力控制系统结构接线图

具体实施方式

蓄电池叉车的交流电力控制系统结构框图如图1所示，该系统包括蓄电池单元(101)、电压调节器单元(102)、发电机单元(103)、起动机单元(104)、仪表控制器单元(105)、显示单元(106)、报警单元(107)。

蓄电池叉车的交流电力控制系统结构接线图如图2所示，蓄电池单元(101)的输出与电压调节器单元(102)的输入相连接，电压调节器单元(102)的输出与仪表控制器单元(105)电连接，仪表控制器单元(105)与发电机单元(103)电连接，发电机单元(103)与起动机单元(104)电连接，显示单元(106)与仪表控制器单元(105)电连接，报警单元(107)与仪表控制器单元(105)电连接。

蓄电池单元(101)通过电压调节器单元(102)将电压转化为仪表控制器单元(105)需要的电源电压。由于蓄电池只能提供直流电，无法满足三相交流电机的工作条件，因此需通过逆变电路，本实用新型中仪表控制器单元(105)中的逆变电路部分将直流电转换成可驱动交流电机的可变压变频的交流电。逆变驱动电路该电路是三相交流异步电机控制器的核心，通过控制管导通组合，将直流电源转变成可供三相电机使用的交流电。

仪表控制器单元(105)逆变电路的输出与发电机单元(103)相连接，发电机单元(103)将所提供电压直接供电给起动机单元(104)，起动机单元(104)的电机速度反馈对于闭环控制的交流电机调速系统，速度反馈是比较重要的参数，通常由编码器来实现。

编码器安装在电机的转轴上，产生两路相差90度相位的方波，方波的频率反映了电机的转速信号。两路波形的先后顺序可表示当前电机的转向。编码器的输入接到的输入捕捉模块，在输入捕捉模块中断处理程序中对采集到的编码信号进行判断和计算，获取电机的转速和转向信息。

通过套在三相电线上的霍尔元件检测电流的大小。当电线中有电流流过时，霍尔元件中产生感应磁场，再通过转换电路将磁信号转换成电压信号，由微控制器中的模块采集，即可判断电流大小。不同的霍尔元件对电流的响应参数不同。

交流电力控制系统通过对其中的硬件模块，尤其驱动部分的设计尤为重要。

显示单元(106)与仪表控制器单元(105)相连接，有七个指示灯来显示各种状态，分别为空档指示、左/右转向指示、发动机预热指示、油水分离指示、充电指示、油压指示。

报警单元(107)与仪表控制器单元(105)相连接，有蜂鸣器和喇叭来报警。

Claims (7)

1.一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，该系统包括蓄电池单元(101)、电压调节器单元(102)、发电机单元(103)、起动机单元(104)、仪表控制器单元(105)、显示单元(106)、报警单元(107)，其特征在于，蓄电池单元(101)的输出与电压调节器单元(102)的输入相连接，电压调节器单元(102)的输出与仪表控制器单元(105)电连接，仪表控制器单元(105)与发电机单元(103)电连接，发电机单元(103)与起动机单元(104)电连接，显示单元(106)与仪表控制器单元(105)电连接，报警单元(107)与仪表控制器单元(105)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，其特征在于，由制动系统和驱动系统组成。

3.根据权利要求2所述的一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，其特征在于，所述驱动系统为笼型感应电动机，在定子内圆周的槽中放置三相绕组，产生旋转的磁场感应闭合的转子产生电流。

4.根据权利要求2所述的一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，其特征在于，所述制动系统由负制动系统，再生制动系统和传统制动部分组成。

5.根据权利要求4所述的一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，其特征在于，所述负制动系统由电磁阀、制动器、制动液压油缸，制动弹簧组成；再生制动系统由再生能量控制系统，再生制动电路组成；传统控制部分为摩擦片。

6.根据权利要求1所述的一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，其特征在于，所述交流电动机的电枢线圈固定在与壳体座连接的定子上。 

7.根据权利要求1所述的一种蓄电池叉车的交流电力控制系统，其特征在于，所述交流驱动采用速度力矩控制。 

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