電動叉車及其控制系統的制作方法

文檔序號:12221349
電動叉車及其控制系統的制作方法與工藝

本實用新型涉及電動車技術領域,具體涉及一種電動叉車及其控制系統。



背景技術:

電動叉車作為一種常用的物流搬運設備,應用非常廣泛。而如何實現電動叉車的快速便捷高效充電,已成為電動叉車推廣普及的一大難題。

相關技術中,如圖1所示,電動叉車包括一個控制起升的起升控制器,兩個控制左右輪電機的轉向控制器,即轉向控制器1和轉向控制器2,并采用三個驅動器——起升驅動器和轉向電機驅動器1、轉向電機驅動器2,以分別來驅動不同的電機。對上述電動叉車的動力電池進行充電時,由于動力電池的電壓為80V,電壓值較小,所以充電電流較大,進而導致充電效率低,所需充電時間長,且還需要專門的充電樁,不利于該電動叉車的推廣與普及。



技術實現要素:

本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此,本實用新型的第一個目的在于提出一種電動叉車的控制系統。該系統通過一個控制器對電動叉車運行模式進行控制,集成度高,節約成本。

本實用新型的第二個目的在于提出一種電動叉車。

為達到上述目的,本實用新型第一方面提出了一種電動叉車的控制系統,所述電動叉車包括動力電池,所述控制系統包括:逆變電路,所述逆變電路的一端與所述動力電池相連,所述逆變電路包括并聯連接的第一逆變器、第二逆變器和第三逆變器,其中,所述第一逆變器、所述第二逆變器、所述第三逆變器分別與電動叉車的第一電機、第二電機和第三電機相連;切換開關,所述切換開關包括充放電控制開關和電機控制開關,其中,所述充放電控制開關的一端與所述逆變電路的另一端相連,所述充放電控制開關的另一端通過充放電連接器與電網或外部負載相連,所述電機控制開關的一端與所述第一電機相連,所述電機控制開關的另一端與所述逆變電路相連;控制器,所述控制器分別與所述逆變電路和所述切換開關相連,以通過所述逆變電路和所述切換電路控制所述電動叉車切換運行模式。

本實用新型的電動叉車的控制系統,采用一個控制器通過逆變電路和切換開關對電動叉車的運行模式進行控制,集成度高,節約成本。

另外,本實用新型的電動叉車的控制系統還可以具有如下附加的技術特征:

進一步地,所述逆變電路還包括:濾波電路,所述濾波電路分別與所述第一逆變器、所述第二逆變器和所述第三逆變器并聯連接,所述濾波電路包括串聯連接的第一電容、第二電容。

進一步地,所述濾波電路還包括第三電容和第一電阻,其中,所述第一電阻和所述第三電容并聯連接,并與串聯連接的所述第一電容和所述第二電容并聯連接。

在一些示例中,所述控制系統,還包括:LC濾波器,所述LC濾波器分別與所述充放電控制開關的一端和所述逆變電路的另一端相連,所述LC濾波器包括串聯連接的第一電感和第四電容、串聯連接的第二電感和第五電容以及串聯連接的第三電感和第六電容,且在所述第一電感和第四電容之間形成第一節點,在所述第二電感和所述第五電容之間形成第二節點,在所述第三電感和所述第六電容之間形成第三節點,其中,所述第一節點、所述第二節點和所述第三節點與所述充放電控制開關相連。

在一些示例中,所述控制系統,還包括:預充電路,所述預充電路與所述充放電控制開關并聯連接;EMI濾波器,所述充放電連接器通過所述EMI濾波器與所述充放電控制開關相連。

進一步地,所述預充電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻和三相接觸器,所述三相接觸器的一端與所述充放電連接器相連,所述三相接觸器的另一端分別通過所述第二電阻、所述第三電阻、所述第四電阻與所述LC濾波器相連。

在一些示例中,所述控制系統,還包括:三相繼電器,所述三相繼電器的一端分別與所述第四電容、所述第五電容和所述第六電容相連,所述三相繼電器的另一端與所述第一電容和所述第二電容之間的中點相連;單相接觸器,所述單相接觸器的一端與所述充放電連接器相連,所述單相接觸器的另一端與所述第一節點或所述第二節點或所述第三節點相連。

在一些示例中,所述第一逆變器、所述第二逆變器和所述第三逆變器均為三相電壓型橋式逆變器。

在一些示例中,所述充放電控制開關包括第一開關、第二開關和第三開關,所述電機控制開關包括第四開關、第五開關和第六開關。

在一些示例中,所述運行模式包括充放電模式和電機驅動模式。

在一些示例中,所述第一電機為起升電機,所述第二電機為右輪電機,所述第三電機為左輪電機。

為達到上述目的,本實用新型提出了一種電動叉車,包括本實用新型上述的電動叉車的控制系統。

本實用新型的電動叉車,通過一個控制器對電動叉車運行模式進行控制,集成度高,節約成本,并可以采用雙向逆變技術,能夠實現三相充電和單相充電,且不需要專門的充電房來放置充電樁,節約空間。

附圖說明

圖1是相關技術中的電動叉車的控制系統的結構框圖;

圖2是根據本實用新型一個實施例的電動叉車的控制系統的結構框圖;

圖3是根據本實用新型一個實施例的電動叉車的控制系統的電路示意圖;

圖4、圖5是根據本實用新型一個實施例的電動叉車的控制系統的結構示意圖;

圖6是根據本實用新型一個實施例的電動叉車的結構框圖。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例,所述實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的,旨在用于解釋本實用新型,而不能理解為對本實用新型的限制。

下面參考附圖描述本實用新型實施例的電動叉車及其控制系統。

圖2是根據本實用新型一個實施例的電動叉車的控制系統的結構框圖。

在實用新型的實施例中,電動叉車包括動力電池。

如圖2所示,該電動叉車的控制系統包括:逆變電路11、切換開關12、充放電連接器13和控制器14。

其中,逆變電路11的一端與動力電池相連,逆變電路11包括并聯連接的第一逆變器111、第二逆變器112和第三逆變器113,其中,第一逆變器111、第二逆變器112、第三逆變器113分別與電動叉車的第一電機M1、第二電機M2和第三電機M3相連;切換開關12包括充放電控制開關121和電機控制開關122,其中,充放電控制開關121的一端與逆變電路11的另一端相連,充放電控制開關121的另一端通過充放電連接器13與電網或外部負載相連,電機控制開關122的一端與第一電機M1相連,電機控制開關122的另一端與逆變電路11相連;控制器14分別與逆變電路11和切換開關12相連,以通過逆變電路11和切換開關12控制所述電動叉車切換運行模式。

具體地,在本實用新型的實施例中,動力電池的電壓取值范圍為550-770V,例如,可以是690V,且該動力電池可以是鐵電池。

在本實用新型的一個實施例中,如圖3所示,第一逆變器111、第二逆變器112和第三逆變器113均為由6個IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)管組成的三相電壓型橋式逆變器,能夠實現雙向逆變,即可以把動力電池的直流電逆變為交流電并傳輸給電機或外部負載,也可以將電網的交流電逆變成直流電存儲在動力電池中。

可以理解的是,第一電機M1可以通過第一逆變器111控制運行,第二電機M2可以通過第二逆變器112控制運行,第三電機M3可以通過第三逆變器113控制運行。

其中,第一電機M1、第二電機M2和第三電機M3可以分別為起升電機、右輪電機和左輪電機,通過對上述電機的運行控制實現電動叉車的行駛、轉向、升降等功能。

可選地,充放電控制開關121包括第一開關G1、第二開關G2和第三開關G3,分別連接在電網的三相線上;電機控制開關122包括第四開關G4、第五開關G5和第六開關G6,分別連接在電機的三相線上。

在本實用新型的一個實施例中,如圖3所示,逆變電路11還包括濾波電路114,濾波電路114分別與第一逆變器111、第二逆變器112和第三逆變器113并聯連接,濾波電路114包括串聯連接的第一電容C1、第二電容C2。

可選地,濾波電路114還可以包括第三電容C3和第一電阻R1,其中,第一電阻R1和第三電容C3并聯連接,并與串聯連接的第一電容C1和第二電容C2并聯連接。

在本實用新型的一個實施例中,如圖3所示,控制系統還可以包括LC濾波器15,用以消除逆變電路11產生的諧波。其中,LC濾波器分別與充放電控制開關121的一端和逆變電路11的另一端相連,LC濾波器包括串聯連接的第一電感L1和第四電容C4、串聯連接的第二電感L2和第五電容C5以及串聯連接的第三電感L3和第六電容C6,且在第一電感L1和第四電容C4之間形成第一節點a1,在第二電感L2和第五電容C5之間形成第二節點a2,在第三電感L3和第六電容C6之間形成第三節點a3,其中,第一節點a1、第二節點a2和第三節點a3與充放電控制開關121相連。

在本實用新型的一個實施例中,如圖3所示,該控制系統還可以包括:預充電路16、EMI濾波器17。

其中,預充電路16與充放電控制開關121并聯連接,用于對LC濾波器15中的電容進行預充,以保護該控制系統;充放電連接器14通過EMI濾波器17與充放電控制開關121相連,其中,EMI濾波器17用于濾除傳導和輻射干擾。

在本實用新型的一個實施例中,預充電路16包括第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和三相接觸器K1,三相接觸器K1的一端與充放電連接器122相連,三相接觸器K1的另一端分別通過第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4與LC濾波器15相連。

具體地,如圖3所示,三相接觸器K1的另一端分別通過第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4與第一節點a1、第二節點a2、第三節點a3相連。

在本實用新型的一個實施例中,如圖5所示,該控制系統還可以包括三相繼電器K2、單相接觸器K3。

其中,三相繼電器K2的一端分別與第四電容C4、第五電容C5和第六電容C6相連,三相繼電器K2的另一端與第一電容C1和第二電容C2之間的中點N相連;單相接觸器K3的一端與充放電連接器122相連,單相接觸器K3的另一端與第一節點a1或第二節點a2或第三節點a3相連。

在本實用新型的實施例中,電動叉車的運行模式可以包括充放電模式和電機驅動模式,可以通過如下描述說明電動叉車的運行模式:

在本實用新型的一個實施例中,如果控制器14獲取到的信息不能同時滿足油門信號為0、檔位為空檔,手剎有效、且充電信號有效中的任意一個,則控制器14控制電機控制開關122閉合,以啟動電動叉車的電機驅動功能,使電動叉車運行于電機驅動模式,包括控制電動叉車轉向、起升等。

進一步地,通過逆變電路11把動力電池的直流電逆變為交流電并輸送給電機,控制器14可以利用旋轉變壓解碼器技術和SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調制)控制算法來控制電機運行,以使電動叉車行駛和轉向。其中,控制器14可以通過無位置控制,并根據采集到的逆變電路11的母線電壓和電機A、B、C相電流,使電機能夠更精準的運行。

其中,可以理解的是,該控制系統還包括電壓采樣模塊、電流采樣模塊、旋轉變壓器、整車信息通信模塊、溫度傳感器、IPM(Intelligent Power Module,智能功率模塊)模塊等。具體地,如圖4、圖5所示,控制器14可以獲取的逆變電路11母線電壓信息、每個電機端的電流信息、旋轉變壓器采集各個電機的角度信息、IGBT管的溫度信號以及通信模塊傳輸的相關整車信息等,進而根據上述信息采用DSP(Digital Signal Process,數字信號處理)技術,通過向驅動器(包括圖3所示的驅動板1、驅動板2和驅動板3)發送相應的PWM(Pulse Width Modulation,脈寬調制)信號驅動相應的逆變器對相應的電機進行控制,以使電機精準運行。

由此,本實用新型實施例的電動叉車的控制系統通過一個控制器即可實現對電動叉車三個電機的控制,集成度高,能夠節約成本。

在本實用新型的另一個實施例中,如果控制器14獲取到的信息能同時滿足油門信號為0、檔位為空檔,手剎有效、且充電信號有效時,則控制器14控制充放電控制開關121閉合,以啟動電動叉車的充放電功能。

具體地,動力電池正常,且充放電連接器13與接入電網的充電樁連接時,充電樁自檢無故障后,充電樁檢測是否收到充電連接確認信號,如果是,則充電樁進一步檢測是否收到充電控制連接信號,且信號電壓是否符合要求;控制器14根據從充放電連接器13端檢測到的充電連接確認信號電壓值確定充放電連接器13的容量,并根據檢測到的充電控制確認信號確定充放電連接器13是否完全連接(即是否與充電樁匹配),如果充電樁收到充電控制連接信號且電壓符合要求,以及充放電連接器13完全連接,則控制器14根據充電連接正常和充電準備就緒報文確定充放電準備就緒,并控制內部所有充電開關閉合,點亮充電指示燈,進而可以通過電動叉車上的儀表設置相應的充放電功能,可如下所述:

在本實用新型的一個示例中,控制器14接收到儀表發送的充電指令后,根據充電樁的供電能力和充電線纜的容量設置合適充電功率對動力電池進行充電。同時控制器14通過充電樁對電網的信息進行采樣,并判斷電網電制,根據電網電制選取控制參數。如果電網電制為三相電,則控制器控制第一逆變器111對電網的交流電進行整流,根據BMS(BatteryManagement System,電池管理系統)允許的最大充電功率、充電樁允許最大過流能力和控制器14可以輸出的最大功率,選取三者中可允許的最小充電電流,作為目標充電電流,并對閉環的電流環進行調節,實現對動力電池的充電。

如果電網電制為單相電,則控制器14控制單相接觸器K3閉合,并控制第一逆變器111對電網的交流電進行整流,根據BMS(Battery Management System,電池管理系統)允許的最大充電功率、充電樁允許最大過流能力和控制器14可以輸出的最大功率,選取三者中可允許的最小充電電流,作為目標充電電流,進行閉環的電流環進行調節,實現對動力電池的充電。

需要說明的是,在控制器14控制內部充電開關閉合后,檢測充電樁是否在一定時間內(如1.5秒)發送PWM信號,以判斷該充電樁是公司內部充電樁,還是外部充電樁。如果沒有檢測到充電樁發送PWM信號,則該充電樁為公司內部充電樁,控制器14向充電樁發送PWM信號。進而檢測一定時間內(如3秒)充電樁的交流電是否正常,如果是,則對動力電池進行充電;如果不是,則判斷充電樁運行異常。

其中,如果檢測到充電樁發送PWM信號,則該充電樁為外部充電樁,如國際通用充電樁??刂破?4無需向充電樁發送PWM信號。

由此,本實用新型實施例的電動叉車的控制系統可以實現三相充電和單相充電兩種方式,適用性更廣,能夠節約充電成本,且不需要專門的充電房放置充電樁,節約空間。

在本實用新型的另一個示例中,控制器14接收到儀表發送的并網供電指令后,控制逆變電路11將動力電池的直流電變為交流電,傳輸至局域電網中。

在本使用新型的又一個示例中,控制器14接收到儀表發送的離網帶載指令后,控制逆變電路11將動力電池的直流電變為交流電,通過充放電連接器13為外部負載供電。

具體而言,本實用新型實施例的動力電池電壓等級高,因此充電電流小,能夠實現大倍率充電,并降低對充電線纜以及整車直流線纜直徑的要求,減少電機銅線,以及電機尺寸,節約成本。且動力電池功率大,放電電流大,由此,能夠使得該電動叉車在負載很大時,也能很好的工作。

綜上,本實用新型實施例的電動叉車的控制系統,通過一個控制器即可實現對電動叉車三個電機的控制,集成度高,節約成本;通過采用高電壓動力電池,減小了充電電流,進而不僅能夠實現大倍率充電,而且能夠降低對充電線纜以及整車直流線纜直徑的要求,減少電機銅線,以及電機尺寸,節約成本;通過采用雙向逆變技術,能夠實現三相充電和單相充電,節約充電器成本,且用戶不需要專門空間來放置充電樁,節約空間。

進一步地,本實用新型還提出了一種電動叉車,圖6為根據本實用新型一個實施例的電動叉車的結構框圖。

如圖6所示,該電動叉車包括本實用新型上述實施例的電動叉車的控制系統100。

在本實用新型的實施例中,如圖6所示,該電動叉車還包括動力電池200、第一電機M1、第二電機M2、第三電機M3。

本實用新型實施例的電動叉車,通過一個控制器即可實現對電動叉車三個電機的控制,集成度高,節約成本;通過采用高電壓動力電池,減小了充電電流,進而不僅能夠實現大倍率充電,而且能夠降低對充電線纜以及整車直流線纜直徑的要求,減少電機銅線,以及電機尺寸,節約成本;通過采用雙向逆變技術,能夠實現三相充電和單相充電,節約充電器成本,且用戶不需要專門空間來放置充電樁,節約空間。

另外,本實用新型實施例的電動叉車的其他構成及其作用對本領域的普通技術人員而言都是已知的,為減少冗余,此處不做贅述。

在本實用新型的描述中,需要理解的是,術語“第一”、“第二”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本實用新型的描述中,“多個”的含義是至少兩個,例如兩個,三個等,除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或成一體;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系,除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言,可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中,除非另有明確的規定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸,或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例,可以理解的是,上述實施例是示例性的,不能理解為對本實用新型的限制,本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。

再多了解一些
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