一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括牽引信號處理單元、步進(jìn)電機(jī)和轉(zhuǎn)角位置傳感器，所述步進(jìn)電機(jī)和轉(zhuǎn)角位置傳感器的輸出端均與轉(zhuǎn)向信號處理單元連接，所述轉(zhuǎn)向信號處理單元的輸出端通過CAN控制器與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向交流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向交流電機(jī)來控制轉(zhuǎn)向輪的速度；所述轉(zhuǎn)向交流電機(jī)上安裝有速度傳感器，所述速度傳感器的輸出端與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接，所述CAN控制器和所述牽引信號處理單元連接。轉(zhuǎn)向信號處理單元同時(shí)接收步進(jìn)電機(jī)和速度傳感器、轉(zhuǎn)角位置傳感器的反饋信號后，控制轉(zhuǎn)向交流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能及系統(tǒng)控制的精準(zhǔn)度。
【專利說明】一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及叉車【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是叉車的一個(gè)重要的組成部分。目前國內(nèi)前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普遍采用傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向裝置或開環(huán)電轉(zhuǎn)向裝置。其中液壓助力轉(zhuǎn)向裝置是通過泵電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，但這種液壓助力轉(zhuǎn)向裝置需要持續(xù)的能量消耗，存在助力特性調(diào)整范圍小、能效低、維修不便等缺點(diǎn)。而開環(huán)電轉(zhuǎn)向裝置是采用轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，此類開環(huán)電轉(zhuǎn)向裝置中執(zhí)行電機(jī)不能根據(jù)輸出結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，存在控制精度不高使車輛行駛的平順性相對較差的缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問題，提供一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛靈活轉(zhuǎn)向和精確控制的目的。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括叉車的牽引信號處理單元、設(shè)于方向盤轉(zhuǎn)向手柄上的步進(jìn)電機(jī)和安裝于齒輪減速箱輸出軸上的轉(zhuǎn)角位置傳感器，所述步進(jìn)電機(jī)和轉(zhuǎn)角位置傳感器的輸出端均與轉(zhuǎn)向信號處理單元連接，所述轉(zhuǎn)向信號處理單元的輸出端通過CAN控制器與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向交流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向交流電機(jī)與叉車的轉(zhuǎn)向輪連接來控制轉(zhuǎn)向輪的速度；所述轉(zhuǎn)向交流電機(jī)上安裝有檢測其速度的速度傳感器，所述速度傳感器的輸出端與所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接，所述CAN控制器和所述牽引信號處理單元連接。
[0005]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)向交流電機(jī)上安裝有檢測其溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器的輸出端與所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接。
[0006]進(jìn)一步，還包括儀表顯示模塊，所述CAN控制器通過屏蔽線分別與儀表顯示模塊、轉(zhuǎn)向信號處理單元、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器、牽引信號處理單元連接。
[0007]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)向信號處理單元的PMC和NMC端口之間串連有接觸器的線圈，所述接觸器的觸點(diǎn)依次通過第一保險(xiǎn)絲、緊急斷電開關(guān)和蓄電池串連，所述儀表顯示模塊、轉(zhuǎn)向信號處理單元、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器、牽引信號處理單元并聯(lián)在所述蓄電池兩端。
[0008]本實(shí)用新型中牽引信號處理單元和儀表顯示模塊是叉車中現(xiàn)有的電子設(shè)備，轉(zhuǎn)向信號處理單元、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器均為采用現(xiàn)有的控制器來直接應(yīng)用，不涉及對其本身的原理、方法的改進(jìn)。本實(shí)用新型僅涉及它們之間電路及信號的連接關(guān)系。
[0009]CAN控制器是CAN局域網(wǎng)控制器的簡稱，為解決現(xiàn)代汽車中眾多測量控制部件之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線，其可提供高達(dá)IMbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)控制。
[0010]本系統(tǒng)是基于CAN總線通訊，采用交流電機(jī)控制技術(shù)，通過轉(zhuǎn)向信號處理單元采集車輛的轉(zhuǎn)角位置信號及轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和方向信號從而控制轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，實(shí)現(xiàn)車輛靈活轉(zhuǎn)向和精確控制的目的。
[0011]其工作機(jī)理為:當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤發(fā)出操作指令后，連接在轉(zhuǎn)向手柄上的步進(jìn)電機(jī)將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換成電信號傳送到轉(zhuǎn)向信號處理單元中，通過CAN控制器將信號發(fā)送給轉(zhuǎn)向交流電機(jī)，轉(zhuǎn)向交流電機(jī)接到指令后通過齒輪減速箱帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)速度傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)，由連接在齒輪減速箱輸出軸的轉(zhuǎn)角位置傳感器檢測出轉(zhuǎn)向輪的位置信息。速度傳感器與轉(zhuǎn)角位置傳感器的信號通過轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器經(jīng)CAN控制器輸入轉(zhuǎn)向信號處理單元，再根據(jù)兩者的反饋信號對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)向信號處理單元通過分析轉(zhuǎn)角位置傳感器及速度傳感器的采樣數(shù)據(jù)，使車輛在接近轉(zhuǎn)向終端位置時(shí)使轉(zhuǎn)向速度呈線性降低，同時(shí)車輛行進(jìn)的速度的速度也隨轉(zhuǎn)向角度的增大而線性減少。儀表顯示模塊通過CAN總線的通訊信息實(shí)時(shí)顯示輪向輪的位置。
[0012]本實(shí)用新型有以下顯著優(yōu)勢:
[0013]1、本系統(tǒng)的閉環(huán)控制增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向跟隨性和控制的精準(zhǔn)度。轉(zhuǎn)向信號處理單元同時(shí)接收步進(jìn)電機(jī)輸入的主令信號和速度傳感器、轉(zhuǎn)角位置傳感器的反饋信號后，控制轉(zhuǎn)向交流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能及系統(tǒng)控制的精準(zhǔn)度。
[0014]2、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪終端限速的功能。轉(zhuǎn)向信號處理單元通過收集速度傳感器和轉(zhuǎn)角位置傳感器反饋信息，在轉(zhuǎn)向輪到達(dá)轉(zhuǎn)向極限前一定角度按設(shè)定的比例自動(dòng)降低轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。
[0015]3、彎道減速功能增強(qiáng)了車輛運(yùn)行的平順性。CAN控制器實(shí)時(shí)傳輸叉車的轉(zhuǎn)向信息給牽引信號處理單元進(jìn)行處理，牽引信號處理單元根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向的角度和速度來調(diào)節(jié)其行駛速度。
[0016]4、轉(zhuǎn)向輪角度實(shí)時(shí)顯示增強(qiáng)的操作指導(dǎo)性。通過CAN控制器可在儀表顯示模塊的界面時(shí)實(shí)顯示轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度。
[0017]5、安全可靠。該系統(tǒng)采用CAN控制器的總線通訊，電轉(zhuǎn)向裝置還設(shè)置了安全保護(hù)措施和故障自診斷功能。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)通會切斷牽引系統(tǒng)的運(yùn)作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0019]圖1為本實(shí)用新型原理示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中:1-蓄電池，2-儀表顯示模塊，3-轉(zhuǎn)向信號處理單元，4-轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器，5-轉(zhuǎn)向交流電機(jī)，6-牽引信號處理單元，7-步進(jìn)電機(jī)，8-轉(zhuǎn)角位置傳感器，9-速度傳感器，10-溫度傳感器，I1-CAN控制器，12-鑰匙開關(guān)，13-緊急斷電開關(guān)，14-第一保險(xiǎn)絲，15-1接觸器的觸點(diǎn)，15-2接觸器的線圈，16-第二保險(xiǎn)絲。

【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1、2所示，一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括叉車的牽引信號處理單元6、設(shè)于方向盤轉(zhuǎn)向手柄上的步進(jìn)電機(jī)7和安裝于齒輪減速箱輸出軸上的轉(zhuǎn)角位置傳感器8，所述步進(jìn)電機(jī)7和轉(zhuǎn)角位置傳感器8的輸出端均與轉(zhuǎn)向信號處理單元3連接，所述轉(zhuǎn)向信號處理單元3的輸出端通過CAN控制器11與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向交流電機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向交流電機(jī)5與叉車的轉(zhuǎn)向輪連接來控制轉(zhuǎn)向輪的速度；所述轉(zhuǎn)向交流電機(jī)5上安裝有檢測其速度的速度傳感器9和溫度傳感器10，所述速度傳感器9、溫度傳感器10的輸出端與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4連接，所述CAN控制器11和所述牽引信號處理單元6連接。CAN控制器11通過屏蔽線分別與儀表顯示模塊2、轉(zhuǎn)向信號處理單元3、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4、牽引信號處理單元6連接，蓄電池I的正極電源分別連接儀表顯示模塊2、轉(zhuǎn)向信號處理單元3、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4及牽引信號處理單元6的芯片電源端口 KS3、KS2、KS1、KS4。蓄電池I的負(fù)極電源分別連接儀表顯示模塊2、轉(zhuǎn)向信號處理單元3、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4、牽引信號處理單元6及CAN控制器11的芯片電源端口 GND5、GND4、GND7、GND6。
[0023]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)向信號處理單元3的PMC和NMC端口之間串連有接觸器的線圈，所述接觸器的觸點(diǎn)依次通過第一保險(xiǎn)絲14、緊急斷電開關(guān)13和蓄電池I串連，所述儀表顯示模塊2、轉(zhuǎn)向信號處理單元3、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4、牽引信號處理單元6并聯(lián)在所述蓄電池I兩端。
[0024]如圖2所示，步進(jìn)電機(jī)7的輸出信號分別接在轉(zhuǎn)向信號處理單元3的 DL、QL、GND2、GND3端口，轉(zhuǎn)角位置傳感器8的輸出信號接在轉(zhuǎn)向信號處理單元3的CPOT端口，轉(zhuǎn)角位置傳感器8的正負(fù)電源分別由轉(zhuǎn)向信號處理單元3的PPOT端口及NPOT端口提供。接觸器的線圈15-2的正負(fù)控制電源分別由轉(zhuǎn)向信號處理單元3的PMC端口及NMC端口提供。速度傳感器9及溫度傳感器10的輸出信號分別與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4的ENCA、ENCB, GNDU+12V、PT、NT控制端口相連。CAN控制器11通過屏蔽線分別與轉(zhuǎn)向信號處理單元3、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4、牽引信號處理單元6、儀表顯示模塊2的對應(yīng)端口相連。
[0025]蓄電池I為電源，當(dāng)緊急斷電開關(guān)13和鑰匙開關(guān)12接通后，經(jīng)第二保險(xiǎn)絲16使儀表顯示模塊2、轉(zhuǎn)向信號處理單元3、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4、牽引信號處理單元6上電，系統(tǒng)自檢后，接觸器的線圈15-2得電，其觸點(diǎn)15-1吸合，則主電路電源經(jīng)緊急斷電開關(guān)13、第一保險(xiǎn)絲14、觸點(diǎn)15-1后將電源接至轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4的功率單元上。
[0026]即當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤發(fā)出操作指令后，連接在轉(zhuǎn)向手柄上的步進(jìn)電機(jī)7的將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換成電信號(作為主令信號)傳送到轉(zhuǎn)向信號處理單元3中，轉(zhuǎn)向信號處理單元3的指令通過CAN控制器11輸入到轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4中，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向交流電機(jī)5運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)安裝在其上的速度傳感器9運(yùn)轉(zhuǎn)，并將轉(zhuǎn)向交流電機(jī)5的轉(zhuǎn)速和電流通過CAN控制器11反饋到轉(zhuǎn)向信號處理單元3中，同時(shí)連接在齒輪減速箱的輸出軸的轉(zhuǎn)角位置傳感器8將檢測到的轉(zhuǎn)向輪位置信息反饋到轉(zhuǎn)向信號處理單元3中，而轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4根據(jù)速度傳感器9和轉(zhuǎn)角位置傳感器8的反饋信號對轉(zhuǎn)向交流電機(jī)5進(jìn)行閉環(huán)控制，即通過分析轉(zhuǎn)角位置輸感器8的輸入信息來判定車輛的轉(zhuǎn)向角度，通過采集速度傳感器9的輸入信號來確定車輛的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，在車輛接近轉(zhuǎn)向角度終端位置時(shí)，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器4控制轉(zhuǎn)向交流電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，使車輛在接進(jìn)轉(zhuǎn)向終端位置時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)速度呈線性降低，同時(shí)牽引信號處理單元6通過CAN控制器11采集車輛運(yùn)行的角度信息后對車輛行進(jìn)的速度進(jìn)行控制，車輛行進(jìn)的速度也隨轉(zhuǎn)向角度的增大也線性減少。
[0027]以上實(shí)施例并非僅限于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，所有基于本實(shí)用新型的基本思想而進(jìn)行修改或變動(dòng)的都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括叉車的牽引信號處理單元(6)、設(shè)于方向盤轉(zhuǎn)向手柄上的步進(jìn)電機(jī)(7)和安裝于齒輪減速箱輸出軸上的轉(zhuǎn)角位置傳感器(8)，其特征在于:所述步進(jìn)電機(jī)(7)和轉(zhuǎn)角位置傳感器(8)的輸出端均與轉(zhuǎn)向信號處理單元(3 )連接，所述轉(zhuǎn)向信號處理單元(3 )的輸出端通過CAN控制器(11)與轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(4)連接，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(4)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向交流電機(jī)(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向交流電機(jī)(5)與叉車的轉(zhuǎn)向輪連接來控制轉(zhuǎn)向輪的速度；所述轉(zhuǎn)向交流電機(jī)(5)上安裝有檢測其速度的速度傳感器(9)，所述速度傳感器(9)的輸出端與所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(4)連接，所述CAN控制器(11)和所述牽引信號處理單元(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向交流電機(jī)(5 )上安裝有檢測其溫度的溫度傳感器(10 )，所述溫度傳感器(10 )的輸出端與所述轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(4 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:還包括儀表顯示模塊(2)，所述CAN控制器(11)通過屏蔽線分別與儀表顯示模塊(2)、轉(zhuǎn)向信號處理單元(3)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(4)、牽引信號處理單元(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閉環(huán)控制的交流前移式電動(dòng)叉車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向信號處理單元(3 )的PMC和NMC端口之間串連有接觸器的線圈，所述接觸器的觸點(diǎn)依次通過第一保險(xiǎn)絲(14)、緊急斷電開關(guān)(13)和蓄電池(I)串連，所述儀表顯示模塊(2)、轉(zhuǎn)向信號處理單元(3)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(4)、牽引信號處理單元(6)并聯(lián)在所述蓄電池(I)兩端。
【文檔編號】B62D5/04GK204161445SQ201420655008
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】欒英, 陳捷, 吳信麗, 查明秀, 李黎明, 姚鋼, 邵凌凌 申請人:安徽合力股份有限公司