一种用于电动叉车的他励行走电机控制器制造技术

一种用于电动叉车的他励行走电机控制器，包括48V蓄电池、功率板、控制板、电机、驾驶员控制信号、控制器状态信号和接触器；其中功率板包括供电和稳压电路、预充电电容及励磁和电枢功率器件；控制板包括第一、二IO和AD信号、EEPROM、CANopen、数字信号处理块及驱动电路和接触器功率器件；48V蓄电池与功率板连接；励磁和电枢功率器件与电机连接；功率板与控制板互连；驾驶员控制信号与第一IO和AD信号连接；控制器状态信号与第二IO和AD信号连接；数字信号处理块分别与第一、二IO和AD信号、EEPROM、CANopen及驱动电路和接触器功率器件连接；驱动电路和接触器功率器件与接触器连接。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

—种用于电动叉车的他励行走电机控制器
本技术涉及一种用于电动叉车的他励行走电机控制器，属于汽车电子技术领 域。
技术介绍
他励电机是电动叉车动力系统重要的组成部分，它的作用是接收蓄电池组的电 能，并转化为机械能，为整车行走提供动力；他励电机控制特性的好坏直接影响了叉车驾驶 特性的好坏；一直以来，工厂车间用叉车大都采用内燃机作为动力装置，控制简单，技术相对成 熟，但是噪声和污染却大大限制了其在高标准车间的应用范围，而且能源利用率相对较低， 无法完成制动能量回收、电制动等技术要求。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中存在的问题，从而提供用他励直流电机 做行走电机而设计，并且在其运行时进行温度、电流和电压的实时保护，与电动叉车的其他 节点实时通信的一种用于电动叉车的他励行走电机控制器。一种用于电动叉车的他励行走电机控制器，包括48V蓄电池、功率板、控制板、电 机、驾驶员控制信号、控制器状态信号和接触器；其中功率板包括供电和稳压电路、预充电 电容及励磁和电枢功率器件；控制板包括第一 IO和AD信号、第二 IO和AD信号、EEPR0M、 CANopen、数字信号处理块及驱动电路和接触器功率器件；48V蓄电池与功率板连接；励磁 和电枢功率器件与电机连接；功率板与控制板互连；驾驶员控制信号与第一 IO和AD信号 连接；控制器状态信号与第二 IO和AD信号连接；数字信号处理块分别与第一 IO和AD信 号、第二 IO和AD信号、EEPR0M、CANopen及驱动电路和接触器功率器件连接；驱动电路和接 触器功率器件与接触器连接。所述驾驶员控制信号包括钥匙信号、互锁信号、前进信号、后退信号和踏板信号。所述控制器状态信号包括励磁电枢电流信号、控制器温度信号、故障自检测信号。采用上述技术方案的有益效果是1.根据电磁感应定律，通过磁环降低空间磁场磁阻，霍尔传感器感知当前励磁和 电枢电流的大小和方向，精确控制电枢和励磁电流，实现转矩的精确控制，并起到限流保护 作用；2.为电池正负极之间的大电容设计了预充电电路，防止在主接触器结合瞬间出 现大电流烧毁器件；3.设置了高踏板禁止和静止互锁(可选)，防止启动时的飞车现象；4.主接触器结合电流闭环控制，通过检测低端电阻分压，经放大后送入DSP，实现 吸合后能量最优控制，此外，接触器续流回路精心设计，减小了其开关信号对电池电压的影 响；5.中断程序经过优化，对实时性要求不高的人机交互信号在Ims中断中完成，对 励磁电枢电流的闭环控制在62. 5us中断中完成，实现DSP运算控制资源的合理分配；6.采用先进的电制动策略，通过控制励磁和电枢电流精确控制制动转矩，结合叉 车当前速度和驾驶员输入踏板位置，实现叉车最佳驾驶性能；7. SPI总线实现DSP与EEPROM之间数据的存取，实时记录叉车运行状况，为故障 检测和调试提供便利；8. DSP芯片采用3. 3V低压供电，最大程度的降低控制器功耗；9.为励磁和电枢电路的开关功率管设计可靠的结构散热器件，实现控制器长时 间大功率运行时的散热可靠性；10.四种控制模式可选，提供四种不同的驾驶体验；11.采用CANopen技术，与上位机通信实现控制器参数调整；控制器作为整车网络 中的一个节点，提高整车的可靠性和灵活性。附图说明图1为本技术用于电动叉车的他励行走电机控制器的结构框图。图2为本技术用于电动叉车的他励行走电机控制器的处理程序流程图。具体实施方式以下结合附图对本叉车用他励直流行走电机控制器具体控制方式作进一步说明。如图1所示，一种用于电动叉车的他励行走电机控制器，包括48V蓄电池、功率板、 控制板、电机、驾驶员控制信号、控制器状态信号和接触器；其中功率板包括供电和稳压电 路、预充电电容及励磁和电枢功率器件；控制板包括第一 IO和AD信号、第二 IO和AD信号、 EEPROM、CANopen、数字信号处理块及驱动电路和接触器功率器件；48V蓄电池与功率板连 接；励磁和电枢功率器件与电机连接；功率板与控制板互连；驾驶员控制信号与第一 IO和 AD信号连接；控制器状态信号与第二 IO和AD信号连接；数字信号处理块分别与第一 IO和 AD信号、第二 IO和AD信号、EEPROM, CANopen及驱动电路和接触器功率器件连接；驱动电 路和接触器功率器件与接触器连接。所述驾驶员控制信号包括钥匙信号、互锁信号、前进信号、后退信号和踏板信号。所述控制器状态信号包括励磁电枢电流信号、控制器温度信号、各种故障自检测信号。所述CANopen通信包括控制器与上位机的通信以修改设定参数，还包括与整车 网络的CANopen通信，控制器的故障代码、温度、逻辑输入信号以及车速等信息都通过 CANopen总线发送给叉车的显示节点，同时接收其他控制节点的控制信号。所述数字信号处理块控制逻辑主要为根据驾驶员输入信号和控制器当前状态，计 算出控制主接触器pwm占空比、励磁全桥pwm占空比和电枢半桥pwm占空比；供电稳压电路 包括48V转15V、15V转5V和5V转3. 3V稳压电路；电机驱动电路采用IR2110作为MOSFET 的驱动芯片，设计了自举电路确保上桥可靠打开。以驾驶员向前正常行驶、踏板电压信号为50%为例，具体控制策略为按照踏板输 入信号，电枢下桥占空比成正比例增加，所以电枢电流增加，按照励磁电流与电枢电流map图(参数由上位机与控制器的CAN通信设定)对应关系，励磁电流相应增加，电机输出转矩增加，叉车加速，电枢反电动势增加，造成电枢电流减小，叉车逐渐达到动态平衡状态；当叉车前进受阻，速度降低，电枢反电动势降低，电枢电流增加，励磁电流增加，电机输出转矩增加，叉车试图克服阻力继续前进，如成功克服阻力，继续前进，则电枢和励磁电流减小，直至达到动态平衡，如不能克服阻力，则电枢电流限制在踏板50%信号对应的电流上限不再增加，已保护驱动电路不被烧坏。本技术的保护可以分为四类，分别是电流保护、电压保护、温度保护、防飞车保护。以下为保护内容和具体实施方案φ电流保护电流保护上限值可通过上位机设定，主要是在电机堵转或者电路短路时能够迅速判断并做出动作，关断控制输出信号，保护控制器元器件和电机。具体实施方案为采用霍尔元件测量电枢和励磁电流产生的磁场大小，从而精确控制正反向电流大小，当超过上限时及时减小Pwm输出，保护电机和控制器。电压保护通过电源和地之间的精密电阻分压，比例计算可得系统电压，如果超出允许范围，则减小甚至关断电枢电流输出，防止元器件和电池受到损害。D温度保护使用紧贴在控制器散热结构件上的温度传感器，进行内部的模数转换，得到控制器本体温度，在低温或过温时减小直至关断电枢电流信号输出，防止元器件受到损害 。④防飞车保护高踏板禁止和静止互锁(可选)，防止启动时的飞车现象。具体实现方式为当驾驶员上车，脚不小心放在了加速踏板上，然后用钥匙给车上电，则控制器默认驾驶员无意加速，报高踏板禁止故障，从而避免开车后猛冲造成事故，当驾驶员把脚离开加速踏板，则故障自动清除；静止互锁是安防在驾驶员驾驶座椅或驾驶控制面板上的一个开关，能够确保叉车在无人驾驶状态下不会出现飞车现象造成事故。本技术采用他励电机作为控制本体，对他励电机控制器进行了精心设计，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动叉车的他励行走电机控制器，其特征在于：该控制器包括48V蓄电池、功率板、控制板、电机、驾驶员控制信号、控制器状态信号和接触器；其中功率板包括供电和稳压电路、预充电电容及励磁和电枢功率器件；控制板包括第一IO和AD信号、第二IO和AD信号、EEPROM、CANopen、数字信号处理块及驱动电路和接触器功率器件；48V蓄电池与功率板连接；励磁和电枢功率器件与电机连接；功率板与控制板互连；驾驶员控制信号与第一IO和AD信号连接；控制器状态信号与第二IO和AD信号连接；数字信号处理块分别与第一IO和AD信号、第二IO和AD信号、EEPROM、CANopen及驱动电路和接触器功率器件连接；驱动电路和接触器功率器件与接触器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王大方，
申请(专利权)人：遵义天义利威机电有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：