DE4304674A1

DE4304674A1 - Control of the power transistor modules in industrial trucks

Info

Publication number: DE4304674A1
Application number: DE4304674A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Kolb
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1993-02-16
Publication date: 1994-08-18
Also published as: GB2275145A; GB9402787D0; FR2701611A1

Abstract

A control unit drives the modules containing power transistors in industrial trucks. The electrical signal emitted by said control unit is converted into an optical signal, and that said optical signal is transmitted by means of an optical waveguide to the respective module and reconverted therein into an electrical signal. Two-way influence between the control unit and the power module, which occurs in electrical cabling and can lead to damage at both ends, is thus eliminated. In addition to electrical isolation, the removal of spatial constraints on the relative positioning of the components which is now possible results in further advantages for example in terms of the spatial configuration in the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung der Leistungstransistoren enthaltenden Module von einer Steuereinheit in Flurförderzeugen, wobei über diese Module die Hub- und Fahrleistungsteile gesteuert werden.The invention relates to a method for controlling the Modules containing power transistors from one Control unit in industrial trucks, the Stroke and mileage parts can be controlled.

Bisher erfolgte die Ansteuerung solcher Module von einer Steuereinheit, durch die die Hub- und Fahreigenschaften der Flurförderzeuge gesteuert werden, und die in unmittelbarer Nähe zu dem die Leistungstransistoren enthaltenden Modul angeordnet ist. Die Module enthalten parallel geschaltete Leistungstransistoren mit einer entsprechenden Treiberschaltung. Um Störungen bei der Ansteuerung dieser Module, die durch Spannungsinduktionen in den Übertragungsleitungen durch eingestrahlte elektromagnetische Felder verursacht werden, zu beseitigen, müssen die Übertragungsleitungen möglichst kurz gehalten werden. Deshalb müssen Steuereinheit und Module in unmittelbarer Nähe im Fahrzeug untergebracht werden, was wiederum die Raumgestaltung im Flurförderzeug erschwert.So far, such modules have been controlled by one Control unit through which the lifting and driving characteristics of the Industrial trucks are controlled, and in the immediate Proximity to the module containing the power transistors is arranged. The modules contain connected in parallel Power transistors with a corresponding Driver circuit. To disrupt the control of this Modules created by voltage induction in the Transmission lines through radiated electromagnetic The fields caused must be eliminated Transmission lines are kept as short as possible. That's why control unit and modules must be in close proximity in the Vehicle can be accommodated, which in turn the interior design difficult in the industrial truck.

Weiter auftretende Nachteile sind durch die gegenseitige Beeinflussung der Steuereinheit und der Module verursacht, wenn Störungen auftreten. Spannungsspitzen von der Steuereinheit können die empfindlichen Leistungstransistoren, zum Beispiel MOSFETs, zerstören und umgekehrt können Kabelrisse oder nicht funktionierende Leistungstransistoren eine Beschädigung in der Steuereinheit bewirken.Further disadvantages are due to the mutual Influencing the control unit and the modules, when disturbances occur. Voltage peaks from the Control unit the sensitive power transistors, for example, destroy MOSFETs and vice versa Cable breaks or malfunctioning power transistors cause damage in the control unit.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist deshalb, ein Verfahren mit geeigneter Vorrichtung zu entwickeln, durch das die obengenannten Schwierigkeiten und Nachteile bei der Ansteuerung von Modulen, die Leistungstransistoren enthalten, speziell in Flurförderzeugen, minimiert oder ganz beseitigt werden.The object of the present invention is therefore a method with to develop a suitable device through which the above difficulties and disadvantages in the Control of modules that contain power transistors especially in industrial trucks, minimized or completely eliminated become.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von der Steuereinheit abgegebene elektrische Signal in ein optisches Signal gewandelt, dieses mittels eines Lichtwellenleiters von der Steuereinheit zu dem jeweiligen Modul geleitet und dort in ein elektrisches Signal zurückgewandelt wird.This object is achieved in that the electrical signal emitted to the control unit converted optical signal, this by means of a Optical fiber from the control unit to the respective Module passed and there in an electrical signal is converted back.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die eingangs aufgeführten Probleme gelöst: Die Steuereinheit muß nun nicht mehr in unmittelbarer Nähe der Leistungsmodule installiert werden. Dadurch ergeben sich bei der Raumgestaltung des Flurförderzeuges größere Freiheiten. Hub-, Lenk- und Fahrleistungsteile können von einer zentralen Steuereinheit gesteuert werden.By the method according to the invention are the beginning Problems listed: The control unit does not have to installed more in the immediate vicinity of the power modules become. This results in the interior design of the Industrial truck greater freedom. Lifting, steering and Mileage parts can be controlled by a central control unit to be controlled.

Der Lichtwellenleiter ermöglicht eine galvanische Trennung von Steuereinheit und Leistungsmodulen und ist unempfindlich gegen elektromagnetische Einstrahlung. Damit ist eine elektromagnetisch verträgliche Ansteuerung gewährleistet. Brüche oder Abrisse des Lichtwellenleiters führen lediglich zu einer Unterbrechung der Ansteuerung, die nicht wie bisher mit der Gefahr der Zerstörung der Leistungstransistoren oder der Steuereinheit verbunden ist. Ein Defekt im Leistungsmodul oder Spannungsspitzen von der Steuereinheit wirken aufgrund der galvanischen Trennung nicht mehr auf die Steuereinheit bzw. den Leistungsmodul zurück, so daß keine Gefahr der ein- oder gegenseitigen Zerstörung mehr besteht.The optical fiber enables electrical isolation from Control unit and power modules and is insensitive to electromagnetic radiation. So that's one Electromagnetically compatible control guaranteed. Breaks or breaks in the optical waveguide only lead to an interruption of the control, which is not as before the risk of destroying the power transistors or the Control unit is connected. A defect in the power module or Voltage peaks from the control unit act due to the galvanic isolation no longer on the control unit or the power module back so that no risk of entering or leaving mutual destruction exists more.

Erfindungsgemäß wird beispielsweise das von der Steuereinheit abgegebene elektrische Signal mittels einer Leuchtdiode in ein optisches Signal gewandelt und mittels eines Glasfaser-Lichtleiters zum Leistungsmodul übertragen. Die Glasfasern übertragen auf den durch die Fahrzeugabmessungen gegebenen Strecken die Lichtsignale verlustfrei. Am Ende der Übertragungsstrecke wird mittels eines Phototransistors oder -elements das optische Signal in ein elektrisches gewandelt und von einer geeigneten Schaltung in den Spannungsbereich transformiert, der für die Ansteuerung der Leistungstransistoren vorliegen muß.According to the invention, for example, that of the control unit emitted electrical signal by means of a light emitting diode converted optical signal and by means of a Transfer fiber optic cable to the power module. The Glass fibers are transferred to the vehicle dimensions given routes, the light signals are lossless. At the end of Transmission path is by means of a phototransistor or element converts the optical signal into an electrical one and from a suitable circuit in the voltage range transformed that for controlling the Power transistors must be present.

Das optische Signal kann beim erfindungsgemäßen Verfahren in analoger Form übertragen werden. MOSFETs werden beispielsweise mit einem taktweisen Spannungssignal mit einem Pegel zwischen 0 und 20 Volt und einer Taktdauer von etwa 5 ms entsprechend einer Taktfrequenz von 200 Hz angesteuert. Innerhalb dieser 5 ms wird der MOSFET an- und ausgeschaltet wobei An- und Ausschaltdauer meist unterschiedlich sind. Bei einer analogen Übertragungsform werden Lichtimpulse einer bestimmten vom Spannungspegel abhängigen Intensität von der Steuereinheit zu dem MOSFET-Modul geleitet. Die Länge der Lichtimpulse entspricht dann der Einschaltdauer der MOSFETS.In the method according to the invention, the optical signal can be in be transmitted in analog form. For example, MOSFETs with a clockwise voltage signal with a level between 0 and 20 volts and a cycle time of about 5 ms accordingly a clock frequency of 200 Hz. Within this 5th ms the MOSFET is switched on and off whereby on and Switch-off times are usually different. With an analog Light pulses of a certain form are transmitted Voltage level dependent intensity from the control unit too passed to the MOSFET module. The length of the light pulses then corresponds to the duty cycle of the MOSFETS.

Eine weitere Möglichkeit bietet die digitale Form der optischen Signalübertragung. Beispielsweise läßt sich bei fest vorgegebener Taktfrequenz das Verhältnis von An- und Ausschaltdauer digitalisieren. Eine bestimmte Folge von Lichtimpulsen bildet dann den Code, der die An- und Ausschaltdauer der Leistungstransistoren bestimmt. Der Schaltungsaufwand für die Signalwandlereinheiten ist entsprechend höher als bei analoger Übertragung. Another option is the digital form of the optical signal transmission. For example, at predefined clock frequency the ratio of arrival and Digitize the switch-off time. A certain sequence of Light impulses then form the code that connects the Switch-off duration of the power transistors determined. Of the Circuit effort for the signal converter units is correspondingly higher than with analog transmission.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Ausgang der Steuereinheit an eine elektro-optische Wandlereinheit angeschlossen ist, deren Ausgangsseite über einen Lichtwellenleiter mit der Eingangsseite einer opto-elektrischen Wandlereinheit verbunden ist, die an den die Leistungstransistoren enthaltenden Modul angeschlossen ist.A suitable device for carrying out the The inventive method is that the output the control unit to an electro-optical converter unit is connected, the output side via a Optical fiber with the input side of one opto-electrical converter unit is connected to which the Module containing power transistors is connected.

Die Wandlereinheiten sind der analogen oder digitalen Übertragungsform angepaßt und können in der Steuereinheit und/oder den Modulen integriert sein. Lichtwellenleiter sind preiswert erhältlich.The converter units are analog or digital Adapted transmission form and can in the control unit and / or the modules can be integrated. Are optical fibers reasonably priced.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern.In the following, an embodiment of the invention Explain the procedure in more detail.

Verschiedene in Flurförderzeugen eingesetzte Leistungs transistormodule, wie MOSFET-Module (80 V, 500 A), MOSFET- Brückenmodule (6-fach für Drehstrom, 3 · 200 A, 200 V) oder IGBT-Brückenmodule (6-fach für Drehstrom, 3 · 200 A, 200 bis 600 V), können durch das erfindungsgemäße Verfahren von einer zentralen Steuereinheit angesteuert werden. Das von der Steuereinheit abgegebene elektrische Signal wird in ein optisches Signal gewandelt, welches mittels Kunststoff- oder Glasfaser-Lichtwellenleiter zum jeweiligen Leistungs transistor-Modul geleitet wird. Dort wird das optische Signal durch einen integrierten opto-elektrischen Wandler in ein elektrisches Signal rückgewandelt.Various performance used in industrial trucks transistor modules, such as MOSFET modules (80 V, 500 A), MOSFET Bridge modules (6-fold for three-phase current, 3 · 200 A, 200 V) or IGBT bridge modules (6-fold for three-phase current, 3 · 200 A, 200 to 600 V), can by the inventive method from a central control unit can be controlled. That from the Control unit emitted electrical signal is in a optical signal converted, which by means of plastic or Glass fiber optic cables for the respective performance transistor module is routed. There is the optical signal through an integrated opto-electrical converter in one electrical signal converted back.

Je nach Modulart kann die Übertragung analog oder digital erfolgen. Die Taktfrequenz liegt bei 160 bis 200 Hz oder 16 bis 20 kHz. Bei analoger Übertragung wird die Transistoreinheit durch jeden empfangenen Lichtimpuls eingeschaltet. Bei digitaler Übertragung wird ein bestimmter Code bitweise durch Setzen von Lichtimpulsen gebildet. Durch beispielsweise 8 Bit können 256 verschiedene Signale übertragen werden. Mit derartigen Codes lassen sich Taktfrequenz und/oder An- und Ausschaltdauer innerhalb einer Taktperiode verschlüsseln.Depending on the type of module, the transmission can be analog or digital respectively. The clock frequency is 160 to 200 Hz or 16 to 20 kHz. With analog transmission, the transistor unit switched on by every received light pulse. At digital transmission, a certain code is passed through bit by bit Set of light pulses formed. With 8 bits, for example 256 different signals can be transmitted. With Such codes can clock frequency and / or on and Encrypt the switch-off duration within one cycle period.

Die galvanische und räumliche Trennung von Steuer- und Leistungstransistoreinheit gemäß Erfindung erlaubt einen sicheren und zeitlich stabilen Betrieb der Flurförderzeuge. Außerdem wird die räumliche Gestaltungsfreiheit bei der Anordnung der Fahrzeugkomponenten erhöht.The galvanic and spatial separation of control and Power transistor unit according to the invention allows one safe and stable operation of the industrial trucks. In addition, the spatial design freedom at Arrangement of vehicle components increased.

Claims

1. Test method for controlling the power transistors containing modules from a control unit in industrial trucks, with these modules the lifting and driving performance parts are controlled, characterized in that the electrical signal emitted by the control unit is converted into an optical signal, this by means of a light waveguide from the control unit to the respective module and there is converted back into an electrical signal.

2. The method according to claim 1, characterized in that the optical signal is transmitted in analog form.

3. The method according to claim 1, characterized in that the optical signal is transmitted in digital form.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that the output of the tax unit connected to an electro-optical converter unit sen, whose output side is via an optical fiber with the input side of an opto-electrical converter unit is connected to the power transistors containing module is connected.