本發(fā)明屬于 技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種防爆電瓶車(chē)的控制裝置。

背景技術(shù)：

防爆電瓶車(chē)技術(shù)的應(yīng)用始于60 年代并主要在少數(shù)幾個(gè)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，由于安全生產(chǎn)意識(shí)、危險(xiǎn)品生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備安全性能要求的日益增強(qiáng)，作為儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的叉車(chē)必須具有安全防爆技術(shù)性能，因而防爆叉車(chē)首先在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家得到了起步和發(fā)展。國(guó)內(nèi)電動(dòng)防爆叉車(chē)的發(fā)展起步較晚，與世界先進(jìn)水平相比差距還比較大，最早于 1985 年從西歐引進(jìn)，經(jīng)二十幾年的實(shí)際應(yīng)用，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。1、第一階段。（1）系統(tǒng)由三個(gè)電機(jī)構(gòu)成基本運(yùn)行回路，即：行走電機(jī)回路、提升電機(jī)回路、轉(zhuǎn)向電機(jī)回路，其運(yùn)行原理是每個(gè)回路由各個(gè)開(kāi)關(guān)控制行走接觸器、提升接觸器、轉(zhuǎn)向接觸器吸合使電機(jī)接通電源達(dá)到工作狀態(tài)。（2）整機(jī)為直流系統(tǒng)，行走電機(jī)的勵(lì)磁方式為串勵(lì)，提升電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)的勵(lì)磁方式為復(fù)勵(lì)。（3）電氣系統(tǒng)采用隔爆技術(shù)處理，蓄電池為增安型接線(xiàn)箱，接線(xiàn)固定無(wú)法調(diào)換蓄電池工作，制動(dòng)形式制動(dòng)蹄片式，整機(jī)絕緣性能靠人工維護(hù)處理，無(wú)過(guò)載、限流保護(hù)。以上技術(shù)特征導(dǎo)致電動(dòng)防爆叉車(chē)系統(tǒng)線(xiàn)路復(fù)雜可控點(diǎn)多，整機(jī)運(yùn)行電流大、溫升高、電器易損壞。2、第二階段。二十世紀(jì)九十年代尤其是二十一世紀(jì)以來(lái)，電動(dòng)防爆叉車(chē)技術(shù)進(jìn)入第二階段，國(guó)內(nèi)電動(dòng)叉車(chē)的整機(jī)制造水平和國(guó)產(chǎn)配套件制造水平不同程度的得到了提高，防爆技術(shù)同期也得到了較大程度的提升，國(guó)內(nèi)防爆標(biāo)準(zhǔn)也逐步完善，開(kāi)始與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接。（1）整機(jī)為直流系統(tǒng)，由行走控制器和液壓泵控制器各控制一個(gè)行走電機(jī)和一個(gè)液壓泵電機(jī)構(gòu)成基本運(yùn)行回路，智能化程度得到提高，對(duì)過(guò)載限流可以設(shè)定保護(hù)，可以根據(jù)工況設(shè)定控制器程序參數(shù)控制電機(jī)有效地運(yùn)行。（2）它勵(lì)系統(tǒng)具備有限的能源再生功能和防下滑制動(dòng)功能，蓄能時(shí)間得到了一定提升。（3）整機(jī)由隔爆型、本安型、增安型防爆技術(shù)構(gòu)成，隨著一些防爆電器元件的技術(shù)發(fā)展，不僅體積小而且使用安裝方便，這樣使得整機(jī)造型設(shè)計(jì)更加合理美觀。以上技術(shù)特征仍然存在系統(tǒng)運(yùn)行電流較大、溫升高的缺陷，而且使用制動(dòng)蹄片式制動(dòng)易產(chǎn)生火花和溫升高。3、第三階段。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)防爆電動(dòng)叉車(chē)進(jìn)入了第三階段，即防爆交流控制系統(tǒng)技術(shù)階段。交流控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)力性能及特性?xún)?yōu)勢(shì)，更加適用于電動(dòng)防爆車(chē)輛，在制動(dòng)形式上采用液壓濕式制動(dòng)，國(guó)內(nèi)防爆技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較大程度上與國(guó)際接軌，防爆電動(dòng)叉車(chē)技術(shù)得到了很大提升。（1）交流控制系統(tǒng)由于具有低速恒轉(zhuǎn)矩控制和高速恒功率控制，使其具有良好的動(dòng)力性能，并具有能量回收功能、坡道防下滑功能、減速功能等。（2）交流電機(jī)在結(jié)構(gòu)上不使用觸點(diǎn)和碳刷，所以不需要清理和更換碳刷，具有免維護(hù)性，這使得防爆安全性大大提高。（3）通過(guò)防爆交流電機(jī)內(nèi)的兩種溫度傳感與控制系統(tǒng)的控制，使防爆叉車(chē)具有熱升和熱降兩種運(yùn)行工況，既提高了防爆叉車(chē)的溫升控制能力，又較大程度地保證了整機(jī)的正常運(yùn)行。（4）采用液壓濕式制動(dòng)，避免了制動(dòng)火花的產(chǎn)生和溫度升高，提高了整機(jī)防爆性能。

但是，目前的防爆電瓶車(chē)控制系統(tǒng)功能不夠完善，操控性能較差。因此，很有必要設(shè)計(jì)一種防爆電瓶車(chē)的控制裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種防爆電瓶車(chē)的控制裝置。

本發(fā)明的內(nèi)容包括：

一種防爆電瓶車(chē)的控制裝置，包括控制器，所述控制器采用ST 公司的8 位單片機(jī)ST72324 為主控制器；所述單片機(jī)有42 個(gè)引腳, 具有分辨率為10 位的A/D 采樣模塊和16 位定時(shí)器, 還有SPI 和SCI 功能模塊，所述控制器既可以測(cè)量直流電機(jī)的電流信號(hào)、電壓信號(hào), 又可以測(cè)量控制器散熱模塊的溫度，可以對(duì)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制器本身進(jìn)行有效的保護(hù), 并且能夠在出現(xiàn)故障時(shí)利用SPI 模塊將故障信息存儲(chǔ)至EEPROM, 也可以利用SCI 模塊將故障信息發(fā)送至手持單元， 這樣便于系統(tǒng)的維護(hù)和維修。由于該單片機(jī)具有這些功能模塊, 因而能滿(mǎn)足控制直流電機(jī)的需求。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單片機(jī)的PCB 板布局按照功能進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì), 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)盡量分開(kāi), 避免干擾, 保證穩(wěn)定可靠。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單片機(jī)具有直流斬波模塊。由于采用的是直流串勵(lì)電機(jī), 對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速主要采用PWM 脈寬調(diào)制對(duì)蓄電池提供的直流電壓進(jìn)行斬波, 在電樞和勵(lì)磁繞組得到電壓可以控制的直流電壓, 做到無(wú)級(jí)調(diào)速。采用4 組并聯(lián)的MOSFET( 采用International Rectifier 公司的IRFP064N, ID=110A) 作為開(kāi)關(guān)元件, 使其同時(shí)開(kāi)通或者關(guān)斷來(lái)進(jìn)行直流斬波, 利用ST72324 的PWM 模式產(chǎn)生脈寬可調(diào)的信號(hào)來(lái)控制MOSFET 的開(kāi)通或關(guān)斷,這樣在B1 和B3 之間, 即電樞繞組和勵(lì)磁繞組之間產(chǎn)生電壓可控的直流電壓。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單片機(jī)具有模擬量采樣模塊。為了保護(hù)控制系統(tǒng)和保護(hù)電機(jī), 需要測(cè)量電機(jī)電樞電流、驅(qū)動(dòng)控制模塊溫度、蓄電池電壓以及速度信號(hào)。電機(jī)電樞電流采用電阻測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量。采樣電阻與電機(jī)電樞繞組串聯(lián), 然后利用ST72324的A/D 采樣模塊檢測(cè)R 兩端的電壓, 計(jì)算出電樞電流；驅(qū)動(dòng)控制模塊溫度采用熱敏電阻M335 作為傳感器, 只需測(cè)量出熱敏電阻兩端的電壓值就可以測(cè)出驅(qū)動(dòng)控制模塊溫度； 蓄電池電壓需要先進(jìn)行電阻分壓, 然后采樣分壓電阻上電壓值, 根據(jù)分壓比例計(jì)算出蓄電池電壓；電機(jī)運(yùn)行時(shí)操縱手柄會(huì)自A2 輸入速度信號(hào), 該控制信號(hào)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào), 只要實(shí)時(shí)測(cè)量該電壓值就能知道輸入速度指令, 通過(guò)速度指令來(lái)控制PWM 波形的占空比。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單片機(jī)具有SPI 模塊和SCI 模塊。為了方便客戶(hù)設(shè)置控制器的特性, 比如直流電機(jī)的最大電流、系統(tǒng)加速延時(shí)、系統(tǒng)電壓提升,SCI 模塊與手持單元進(jìn)行通訊獲取客戶(hù)設(shè)置值, 并將客戶(hù)設(shè)置的數(shù)據(jù)用SPI 模塊存EEPROM中; 同時(shí)還需要將控制器出現(xiàn)的故障信息存儲(chǔ)起來(lái), 以便于了解故障所在?？刂破魍ㄟ^(guò)RS232 通訊協(xié)議與手持單元進(jìn)行通訊。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單片機(jī)具有 控制器保護(hù)模塊。為了防止因?yàn)閱纹瑱C(jī)狀態(tài)異常導(dǎo)致PWM 斬波器誤動(dòng)作, 提高控制器的可靠性, 需要設(shè)計(jì)硬件保護(hù)電路。MCU 正常運(yùn)行時(shí)其I /O 口PF0 發(fā)2KHz 頻率的方波, 通過(guò)該控制器保護(hù)模塊之后能夠在DRIVE 端得到穩(wěn)定的1( 高) 信號(hào)( 只有PF0 發(fā)出頻率不低于2KHz 的方波才能得到穩(wěn)定的高信號(hào), 否則DRIVE 輸出為低) 。將DRIVE 與PWM波形輸出端PF4 并在一起, 這時(shí)只有DRIVE 為高時(shí)PF4 端輸出才有效。如果MCU 出現(xiàn)異常, 那么MCU 的PF0 端口就不會(huì)發(fā)出2KHz 頻率的方波, 通過(guò)該控制器保護(hù)模塊之后DRIVE端不能得到穩(wěn)定的1( 高) 信號(hào), 這時(shí)即使MCU 控制MOSFET柵極輸入的PF4 端口輸入為高也無(wú)法使MOSFET 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。這一保護(hù)措施能防止控制器系統(tǒng)不因?yàn)镸CU 運(yùn)行混亂而導(dǎo)致MOSFET 誤動(dòng)作甚至整個(gè)控制器毀壞。

本發(fā)明的有益效果是，

本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，功能完善，便于操作者操控，而且便于維護(hù)和維修。

附圖說(shuō)明

附圖為本發(fā)明的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如附圖1所示，一種防爆電瓶車(chē)的控制裝置，包括控制器，所述控制器采用ST 公司的8 位單片機(jī)ST72324 為主控制器；所述單片機(jī)有42 個(gè)引腳, 具有分辨率為10 位的A/D 采樣模塊和16 位定時(shí)器, 還有SPI 和SCI 功能模塊，所述控制器既可以測(cè)量直流電機(jī)的電流信號(hào)、電壓信號(hào), 又可以測(cè)量控制器散熱模塊的溫度，可以對(duì)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制器本身進(jìn)行有效的保護(hù), 并且能夠在出現(xiàn)故障時(shí)利用SPI 模塊將故障信息存儲(chǔ)至EEPROM, 也可以利用SCI 模塊將故障信息發(fā)送至手持單元， 這樣便于系統(tǒng)的維護(hù)和維修。由于該單片機(jī)具有這些功能模塊, 因而能滿(mǎn)足控制直流電機(jī)的需求。所述單片機(jī)的PCB 板布局按照功能進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì), 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)盡量分開(kāi), 避免干擾, 保證穩(wěn)定可靠。所述單片機(jī)具有直流斬波模塊。由于采用的是直流串勵(lì)電機(jī), 對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速主要采用PWM 脈寬調(diào)制對(duì)蓄電池提供的直流電壓進(jìn)行斬波, 在電樞和勵(lì)磁繞組得到電壓可以控制的直流電壓, 做到無(wú)級(jí)調(diào)速。采用4 組并聯(lián)的MOSFET( 采用International Rectifier 公司的IRFP064N, ID=110A) 作為開(kāi)關(guān)元件, 使其同時(shí)開(kāi)通或者關(guān)斷來(lái)進(jìn)行直流斬波, 利用ST72324 的PWM 模式產(chǎn)生脈寬可調(diào)的信號(hào)來(lái)控制MOSFET 的開(kāi)通或關(guān)斷,這樣在B1 和B3 之間, 即電樞繞組和勵(lì)磁繞組之間產(chǎn)生電壓可控的直流電壓。所述單片機(jī)具有模擬量采樣模塊。為了保護(hù)控制系統(tǒng)和保護(hù)電機(jī), 需要測(cè)量電機(jī)電樞電流、驅(qū)動(dòng)控制模塊溫度、蓄電池電壓以及速度信號(hào)。電機(jī)電樞電流采用電阻測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量。采樣電阻與電機(jī)電樞繞組串聯(lián), 然后利用ST72324的A/D 采樣模塊檢測(cè)R 兩端的電壓, 計(jì)算出電樞電流；驅(qū)動(dòng)控制模塊溫度采用熱敏電阻M335 作為傳感器, 只需測(cè)量出熱敏電阻兩端的電壓值就可以測(cè)出驅(qū)動(dòng)控制模塊溫度； 蓄電池電壓需要先進(jìn)行電阻分壓, 然后采樣分壓電阻上電壓值, 根據(jù)分壓比例計(jì)算出蓄電池電壓；電機(jī)運(yùn)行時(shí)操縱手柄會(huì)自A2 輸入速度信號(hào), 該控制信號(hào)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào), 只要實(shí)時(shí)測(cè)量該電壓值就能知道輸入速度指令, 通過(guò)速度指令來(lái)控制PWM 波形的占空比。所述單片機(jī)具有SPI 模塊和SCI 模塊。為了方便客戶(hù)設(shè)置控制器的特性, 比如直流電機(jī)的最大電流、系統(tǒng)加速延時(shí)、系統(tǒng)電壓提升,SCI 模塊與手持單元進(jìn)行通訊獲取客戶(hù)設(shè)置值, 并將客戶(hù)設(shè)置的數(shù)據(jù)用SPI 模塊存EEPROM中; 同時(shí)還需要將控制器出現(xiàn)的故障信息存儲(chǔ)起來(lái), 以便于了解故障所在?？刂破魍ㄟ^(guò)RS232 通訊協(xié)議與手持單元進(jìn)行通訊。所述單片機(jī)具有 控制器保護(hù)模塊。為了防止因?yàn)閱纹瑱C(jī)狀態(tài)異常導(dǎo)致PWM 斬波器誤動(dòng)作, 提高控制器的可靠性, 需要設(shè)計(jì)硬件保護(hù)電路。MCU 正常運(yùn)行時(shí)其I /O 口PF0 發(fā)2KHz 頻率的方波, 通過(guò)該控制器保護(hù)模塊之后能夠在DRIVE 端得到穩(wěn)定的1( 高) 信號(hào)( 只有PF0 發(fā)出頻率不低于2KHz 的方波才能得到穩(wěn)定的高信號(hào), 否則DRIVE 輸出為低) 。將DRIVE 與PWM波形輸出端PF4 并在一起, 這時(shí)只有DRIVE 為高時(shí)PF4 端輸出才有效。如果MCU 出現(xiàn)異常, 那么MCU 的PF0 端口就不會(huì)發(fā)出2KHz 頻率的方波, 通過(guò)該控制器保護(hù)模塊之后DRIVE端不能得到穩(wěn)定的1( 高) 信號(hào), 這時(shí)即使MCU 控制MOSFET柵極輸入的PF4 端口輸入為高也無(wú)法使MOSFET 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。這一保護(hù)措施能防止控制器系統(tǒng)不因?yàn)镸CU 運(yùn)行混亂而導(dǎo)致MOSFET 誤動(dòng)作甚至整個(gè)控制器毀壞。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上任何實(shí)施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開(kāi)的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡(jiǎn)明它們沒(méi)有在細(xì)節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。