CN209494914U - 平衡重式叉车自动变速控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种平衡重式叉车自动变速控制系统，包括：电源电路模块，把叉车上使用的28V电源电压转换成5V的稳定电压；信号采集处理模块，对开关量信号、模拟信号和频率信号进行采集处理，将上述信号转换为数字信号；TCU模块，是本控制系统的核心电路模块，用于接收、存储、处理并发送信息给执行元件；通信模块，采用485通讯网络，支持TCU模块与其它模块进行总线通讯；输出电路模块，接收TCU模块输出的执行指令，驱动电磁阀电路工作。本实用新型结构简单，工作可靠，智能化实现车辆的自动换挡；可大大提升我国工程车辆的技术水平和核心竞争力。

Description

平衡重式叉车自动变速控制系统

技术领域

本实用新型涉及工业车辆行业平衡重式叉车技术领域，尤其是一种平衡重式叉车自动变速控制系统。

背景技术

随着市场经济的快速发展，叉车应用领域越来越广泛，对叉车的的安全、智能、舒适性等也提出了越来越高的要求。现有传统的叉车换挡为机械式手动换挡，何时选择换挡，需要驾驶人员凭借经验和驾驶技术。现有手动机械式换挡存在的缺陷：无论是前进还是倒车，都需要频繁人为手动机械式换挡，增加了驾驶人员的劳动强度，不利于生产作业，影响工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种实现内燃平衡重叉车的前进档和倒退档的自动换挡，减小或消除换挡冲击，实现换挡平顺性，实现内燃平衡重叉车的冲坡自动降挡的平衡重式叉车自动变速控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种平衡重式叉车自动变速控制系统，包括：

电源电路模块，把叉车上使用的28V电源电压转换成5V的稳定电压；

信号采集处理模块，对开关量信号、模拟信号和频率信号进行采集处理，将上述信号转换为数字信号；

TCU模块，是本控制系统的核心电路模块，用于接收、存储、处理并发送信息给执行元件；

通信模块，采用485通讯网络，支持TCU模块与其它模块进行总线通讯；

输出电路模块，接收TCU模块输出的执行指令，驱动电磁阀电路工作；

所述电源电路模块分别向信号采集处理模块、TCU模块、通信模块和输出电路模块供电，所述信号采集处理模块的输出端与TCU模块的输入端相连，TCU模块与通讯模块双向通讯，TCU模块的输出端与输出电路模块的输入端相连。

所述TCU模块包括单片机MC9S12XS128，所述信号采集处理模块包括开关量信号处理电路、模拟信号处理电路和频率信号处理电路，所述模拟信号处理电路包括第一滤波电路和第一放大电路，所述频率信号处理电路包括第二滤波电路、第二放大电路、第一限幅电路和第一整形电路；所述开关量信号处理电路包括方向开关信号处理电路、座椅开关信号处理电路、手动/自动开关信号处理电路、制动开关信号处理电路、油门开度信号处理电路。

所述方向开关信号处理电路包括电阻R10，其一端接方向开关信号，其另一端分别与电容C8、光耦U2A的第一输入端相连，电阻R10与电容C8组成第一RC滤波电路，电容C8并联在光耦U2A的第一输入端和第二输入端上，光耦U2A的输出端分别接单片机 MC9S12XS128的PA0引脚、电阻R11的一端，电阻R11的另一端接地。

所述座椅开关信号处理电路包括电阻R30，其一端接+24V直流电，其另一端分别与电容C19、光耦U4C的第一输入端相连，光耦U4C的第二输入端接座位开关信号，电阻 R30与电容C19组成第二RC滤波电路，电容C19并联在光耦U4C的第一输入端和第二输入端上，光耦U4C的输出端分别接单片机MC9S12XS128的PB4引脚、电阻R31的一端，电阻R31的另一端接地。

所述手动/自动开关信号处理电路包括电阻R32，其一端接+24V直流电，其另一端分别与电容C20、光耦U4D的第一输入端相连，光耦U4D的第二输入端接手动/自动切换开关信号，电阻R32与电容C20组成第三RC滤波电路，电容C20并联在光耦U4D的第一输入端和第二输入端上，光耦U4D的输出端分别接单片机MC9S12XS128的PB5引脚、电阻R33的一端，电阻R33的另一端接地。

所述制动开关信号处理电路包括电阻R20，其一端接制动信号，其另一端分别与电容C13、光耦U3B的第一输入端相连，光耦U3B的第二输入端与电容C13共地，光耦U3B 的第一输出端输出+5V直流电，光耦U3B的第二输出端分别接单片机MC9S12XS128的PA5 引脚、电阻R21的一端，电阻R21的另一端接地。

所述油门开度信号处理电路包括电阻R34，其一端接节气门开度信号，其另一端分别与二极管D11的阳极、电容C40的一端、单片机MC9S12XS128的AN00引脚相连，二极管D11的阴极接+5V直流电，电容C40的另一端接地。

由上述技术方案可知，本实用新型的优点在于：第一，本实用新型结构简单，工作可靠，智能化实现车辆的自动换挡；第二，本实用新型可大大提升我国工程车辆的技术水平和核心竞争力；第三，本实用新型可极大地降低叉车操作人员的劳动强度、提高运转效率、打破国外的技术封锁，提高国内叉车自动变速水平，形成自主知识产权的叉车自动变速产品。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图；

图2为TCU模块的电路原理图；

图3、图4、图5、图6、图7分别为方向开关信号处理电路、座椅开关信号处理电路、手动/自动开关信号处理电路、制动开关信号处理电路、油门开度信号处理电路的电路原理图；

图8为输出电路模块的电路原理图；

图9为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种平衡重式叉车自动变速控制系统，包括：

电源电路模块，把叉车上使用的28V电源电压转换成5V的稳定电压；

信号采集处理模块，对开关量信号、模拟信号和频率信号进行采集处理，将上述信号转换为数字信号；

TCU模块，是本控制系统的核心电路模块，用于接收、存储、处理并发送信息给执行元件；

通信模块，采用485通讯网络，支持TCU模块与其它模块进行总线通讯；

输出电路模块，接收TCU模块输出的执行指令，驱动电磁阀电路工作；

所述电源电路模块分别向信号采集处理模块、TCU模块、通信模块和输出电路模块供电，所述信号采集处理模块的输出端与TCU模块的输入端相连，TCU模块与通讯模块双向通讯，TCU模块的输出端与输出电路模块的输入端相连。

如图2所示，所述TCU模块包括单片机MC9S12XS128，所述信号采集处理模块包括开关量信号处理电路、模拟信号处理电路和频率信号处理电路，所述模拟信号处理电路包括第一滤波电路和第一放大电路，所述频率信号处理电路包括第二滤波电路、第二放大电路、第一限幅电路和第一整形电路；所述开关量信号处理电路包括方向开关信号处理电路、座椅开关信号处理电路、手动/自动开关信号处理电路、制动开关信号处理电路、油门开度信号处理电路。单片机MC9S12XS128是一款针对汽车电子市场的高性能16 位单片机，具有速度快、功能强、成本低、功耗低等特点，芯片资源为：

1)总线速度高达40MHz；

2)128KB程序Flash和8KBRAM，用于实现程序和数据存储，均带有错误校正码；

3)A/D：16通道模数转换器：可配置8位、10位或12位精度；

4)内嵌MSCAN模块用于CAN节点应用，内嵌支持LIN协议的增强型SCI模块及SPI 模块；

5)4通道16位计数器；

6)8通道PWM，易于实现电机控制。

如图3所示，所述方向开关信号处理电路包括电阻R10，其一端接方向开关信号，其另一端分别与电容C8、光耦U2A的第一输入端相连，电阻R10与电容C8组成第一RC 滤波电路，电容C8并联在光耦U2A的第一输入端和第二输入端上，光耦U2A的输出端分别接单片机MC9S12XS128的PA0引脚、电阻R11的一端，电阻R11的另一端接地。

如图4所示，所述座椅开关信号处理电路包括电阻R30，其一端接+24V直流电，其另一端分别与电容C19、光耦U4C的第一输入端相连，光耦U4C的第二输入端接座位开关信号，电阻R30与电容C19组成第二RC滤波电路，电容C19并联在光耦U4C的第一输入端和第二输入端上，光耦U4C的输出端分别接单片机MC9S12XS128的PB4引脚、电阻R31的一端，电阻R31的另一端接地。

如图5所示，所述手动/自动开关信号处理电路包括电阻R32，其一端接+24V直流电，其另一端分别与电容C20、光耦U4D的第一输入端相连，光耦U4D的第二输入端接手动/自动切换开关信号，电阻R32与电容C20组成第三RC滤波电路，电容C20并联在光耦U4D的第一输入端和第二输入端上，光耦U4D的输出端分别接单片机MC9S12XS128 的PB5引脚、电阻R33的一端，电阻R33的另一端接地。

如图6所示，所述制动开关信号处理电路包括电阻R20，其一端接制动信号，其另一端分别与电容C13、光耦U3B的第一输入端相连，光耦U3B的第二输入端与电容C13共地，光耦U3B的第一输出端输出+5V直流电，光耦U3B的第二输出端分别接单片机 MC9S12XS128的PA5引脚、电阻R21的一端，电阻R21的另一端接地。

如图7所示，所述油门开度信号处理电路包括电阻R34，其一端接节气门开度信号，其另一端分别与二极管D11的阳极、电容C40的一端、单片机MC9S12XS128的AN00引脚相连，二极管D11的阴极接+5V直流电，电容C40的另一端接地。

如图8所示，输出指令OUT11接通换向电磁阀前进挡，驱动车辆前行；当TCU模块检测到车辆需要加速换挡时，输出指令OUT33接通换挡电磁阀，驱动车辆换挡加速行驶；当TCU模块检测到车辆需要减速换挡时，中断输出指令OUT33关闭换挡电磁阀，迫使车辆换挡减速行驶。输出指令OUT22接通换向电磁阀后退挡，驱动车辆后退；当TCU 模块检测到车辆需要加速换挡时，输出指令OUT33接通换挡电磁阀，驱动车辆换挡加速行驶；当TCU模块检测到车辆需要减速换挡时，中断输出指令OUT33关闭换挡电磁阀，迫使车辆换挡减速行驶。当TCU模块检测到车辆遇有可能存在冲击时，输出指令OUT44 接通溢流电磁阀，调整或缓冲车辆驱动系统驱动力，保证车辆运行平顺。

如图9所示，上电后进行初始化和自检，根据捕获车速、发动机转速、变矩器涡轮转速、电子油门等车辆运行信息数据，作为换挡条件，进行逻辑判，决定是否给电磁换向阀、电磁换挡阀、电磁限流阀动作指令。特殊模式下，即非常情况下作为备用的手动控制模式，如TCU故障或导线连接故障情况下，采用手动控制模式，保证叉车在非自动换挡情况下，仍然可以继续工作完成当前的作业任务，然后再进行检修。

综上所述，本实用新型结构简单，工作可靠，智能化实现车辆的自动换挡；可大大提升我国工程车辆的技术水平和核心竞争力；可极大地降低叉车操作人员的劳动强度、提高运转效率、打破国外的技术封锁，提高国内叉车自动变速水平，形成自主知识产权的叉车自动变速产品。

Claims (7)

1.一种平衡重式叉车自动变速控制系统，其特征在于：包括：

电源电路模块，把叉车上使用的28V电源电压转换成5V的稳定电压；

信号采集处理模块，对开关量信号、模拟信号和频率信号进行采集处理，将上述信号转换为数字信号；

TCU模块，用于接收、存储、处理并发送信息给执行元件；

通信模块，采用485通讯网络；

输出电路模块，接收TCU模块输出的执行指令，驱动电磁阀电路工作；

所述电源电路模块分别向信号采集处理模块、TCU模块、通信模块和输出电路模块供电，所述信号采集处理模块的输出端与TCU模块的输入端相连，TCU模块与通讯模块双向通讯，TCU模块的输出端与输出电路模块的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的平衡重式叉车自动变速控制系统，其特征在于：所述TCU模块包括单片机MC9S12XS128，所述信号采集处理模块包括开关量信号处理电路、模拟信号处理电路和频率信号处理电路，所述模拟信号处理电路包括第一滤波电路和第一放大电路，所述频率信号处理电路包括第二滤波电路、第二放大电路、第一限幅电路和第一整形电路；所述开关量信号处理电路包括方向开关信号处理电路、座椅开关信号处理电路、手动/自动开关信号处理电路、制动开关信号处理电路、油门开度信号处理电路。

3.根据权利要求2所述的平衡重式叉车自动变速控制系统，其特征在于：所述方向开关信号处理电路包括电阻R10，其一端接方向开关信号，其另一端分别与电容C8、光耦U2A的第一输入端相连，电阻R10与电容C8组成第一RC滤波电路，电容C8并联在光耦U2A的第一输入端和第二输入端上，光耦U2A的输出端分别接单片机MC9S12XS128的PA0引脚、电阻R11的一端，电阻R11的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的平衡重式叉车自动变速控制系统，其特征在于：所述座椅开关信号处理电路包括电阻R30，其一端接+24V直流电，其另一端分别与电容C19、光耦U4C的第一输入端相连，光耦U4C的第二输入端接座位开关信号，电阻R30与电容C19组成第二RC滤波电路，电容C19并联在光耦U4C的第一输入端和第二输入端上，光耦U4C的输出端分别接单片机MC9S12XS128的PB4引脚、电阻R31的一端，电阻R31的另一端接地。

5.根据权利要求2所述的平衡重式叉车自动变速控制系统，其特征在于：所述手动/自动开关信号处理电路包括电阻R32，其一端接+24V直流电，其另一端分别与电容C20、光耦U4D的第一输入端相连，光耦U4D的第二输入端接手动/自动切换开关信号，电阻R32与电容C20组成第三RC滤波电路，电容C20并联在光耦U4D的第一输入端和第二输入端上，光耦U4D的输出端分别接单片机MC9S12XS128的PB5引脚、电阻R33的一端，电阻R33的另一端接地。

6.根据权利要求2所述的平衡重式叉车自动变速控制系统，其特征在于：所述制动开关信号处理电路包括电阻R20，其一端接制动信号，其另一端分别与电容C13、光耦U3B的第一输入端相连，光耦U3B的第二输入端与电容C13共地，光耦U3B的第一输出端输出+5V直流电，光耦U3B的第二输出端分别接单片机MC9S12XS128的PA5引脚、电阻R21的一端，电阻R21的另一端接地。

7.根据权利要求2所述的平衡重式叉车自动变速控制系统，其特征在于：所述油门开度信号处理电路包括电阻R34，其一端接节气门开度信号，其另一端分别与二极管D11的阳极、电容C40的一端、单片机MC9S12XS128的AN00引脚相连，二极管D11的阴极接+5V直流电，电容C40的另一端接地。