基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器的製作方法
2023-08-04 13:45:16 2
專利名稱：基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器的製作方法
技術領域：
基於CANopen的電動叉車液壓慄直流電機控制器技術領域[0001]本實用新型涉及一種基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器，屬於工程 車輛電子技術領域。
背景技術：
[0002]電動叉車舉升液壓泵是叉車舉升系統的重要組成部分，它的作用是把油箱中的低 壓油轉換成高壓油，通過管路實現叉車門橋的動作，來完成負載的舉升、下落等動作。液壓 泵的工作特性，直接影響叉車的舉升性能；通常，液壓泵採用直流電機作為其動力裝置。直 流電動機具有調速性能好、起動容易、能夠載重起動等優點。但是，叉車的電源通常由48V 的鉛蓄電池供電，因此直流電動機工作在低電壓、大電流的環境中，直流電機的運行好壞直 接由直流電機控制器來決定；對控制系統的要求較高，需要控制系統能安全可靠的控制叉 車電機的運行，提高駕駛的舒適性，保護駕駛員的安全、穩定高效的運行。因此，對電機控制 器的穩定性、可靠性具有較高的要求；其中，控制器的散熱，故障的自我檢測等方面，需要更 好的完善與提高。實用新型內容[0003]本實用新型的目的是實現電動叉車用舉升液壓泵控電機的控制，通過CAN總線， 以報文形式接收控制信號，進行相應的動作，並且在其運行時進行溫度、電流和電壓的實時 保護，從而提供一種基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器。[0004]一種基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器，主要包括電源模塊、控制 板、功率板、電機和接觸器；其中控制板包括電壓採集模塊、溫度採集模塊、電流過流採集模 塊、舉升加速器採集模塊、俯仰加速器採集模塊、手持編程器和MCU ;上述各模塊與MCU連 接，控制板通過MOSFET驅動信號與功率板連接；控制板與接觸器連接。[0005]所述的MCU使用微芯PIC18F45K80單片機，具有CAN通信接口，內部執行電壓保 護、電流保護、溫度採集和保護，並含有看門狗。[0006]所述的功率板上的驅動電路使用N溝道增強型絕緣柵場效應電晶體MOSFET管 IRF2807。[0007]採用上述技術方案的有益效果是[0008]1.基於CANopen設計開發,信號傳輸穩定,抗幹擾能力強。[0009]2.具有兩個加速器輸入端，分別控制俯仰與舉升動作，根據實際需要，獲得不同 的工作速度。[0010]3.可以實現高壓和低壓電壓保護，並且電壓測量時機避開了因續流導致的電壓 尖峰，可實現保護的一致性。[0011]4.使用較高精度的溫度傳感器，提高了溫度採集的準確性，同時減小了因為硬體 電路所帶來的模數轉換誤差，實現了精確控制。[0012]5.將IRF2807開啟時，通過IRF2807所產生的壓降的高端電壓輸入比較器，與比較器的設定值比較，通過單片機檢測比較器輸出信號的變化，即可實現電流保護。該方法使電流保護值更精確。[0013]6.中斷程序經過優化，控制在2ms以內；中斷周期為2ms，內部看門狗，保證程序正確運行，實現可靠的保護作用。[0014]7.具有預充電功能；控制器內部安裝的電容，避免開關閉合時，因電壓不穩對系統造成損壞；能夠實現系統的熱啟動，斷電後，單片機仍能工作一段時間。[0015]8.驅動信號頻率高，系統噪聲低。
[0016]圖1為本實用新型基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器的結構框圖。[0017]圖2為本實用新型基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器的處理程序流程圖。
具體實施方式
[0018]
以下結合附圖對本實用新型基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器作進一步說明。[0019]如圖1所不,一種基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器,主要包括電源模塊、控制板、功率板、電機和接觸器；其中控制板包括電壓採集模塊、溫度採集模塊、電流過流採集模塊、舉升加速器採集模塊、俯仰加速器採集模塊、手持編程器和MCU ;上述各模塊與MCU連接，控制板通過MOSFET驅動信號與功率板連接；控制板與接觸器連接。[0020]所述的MCU使用微芯PIC18F45K80單片機，具有CAN通信接口，內部執行電壓保護、電流保護、溫度採集和保護，並含有看門狗。[0021]所述的功率板上的驅動電路使用N溝道增強型絕緣柵場效應電晶體MOSFET管 IRF2807。所述的溫敏電阻採用常溫40ΚΩ溫敏電阻。[0023]本實用新型採用脈寬調製對驅動電路進行控制。具體原理為單片機輸出脈寬調製信號，通過模擬電路後，生成能夠驅動N溝道增強型絕緣柵場效應簡體管IRF2807的信號，實現打開或者關閉IRF2807，進而實現電路的導通和閉合。所述電動叉車液壓泵直流電機控制器處理程序，該程序按如下功能編制MCU的初始化、打開定時器中斷、啟動前的故障檢測、啟動狀態控制，主循環清零看門狗。正常啟動後，根據系統的運行狀態，採集加速器輸入，電壓，溫度和電流等相關信號，進行不同的保護(電壓保護、電流保護和溫度保護)，並適時的調節佔空比信號的輸出。[0024]本實用新型的保護可以分為四類，分別是電流保護、電壓保護、溫度保護。[0025]以下為保護內容和具體實施方案[0026]φ電流保護電流保護上限值設為600Α，主要是在電機堵轉或者電路短路時能夠迅速判斷並做出動作，關斷控制信號輸出，保護控制器元器件和電機。具體實施方案為 設計模擬電路，使電流限值的變化與單片機內部產生的PWM相關，PWM與相應電路生成與限流值線性有關的模擬電壓信號。同時，MOSFET打開時的，在MOSFET上的壓降與通過的電流成線性關係。通過比較器來比較這兩路模擬電壓信號當電流過大時，比較器的輸出端會發生電平的變化，單片機檢測比較器輸出管腳的變化，減小佔空比，使電流穩定在限流值，實現電流保護。[0027]1)電壓保護通過電源和地之間的精密電阻分壓，比例計算可得系統電壓，如果超出允許範圍，根據過壓的數值，線性的減小信號的輸出，若電壓超過最大限壓值，則關斷信號輸出，防止元器件受到損害；同樣，當電壓過低時，控制器也會相應的減小控制信號的輸出，保護系統及蓄電池。[0028]溫度保護使用常溫下電阻為40ΚΩ溫敏電阻，溫敏電阻固定於控制器的功率板上。功率板上功率開關MOSFET IRF2807溫度的變化，引起電阻的變化，單片機採集溫度電壓信號，進行內部的模數轉換，在過溫時關斷信號輸出，防止元器件受到損害。[0029]本實用新型實現了電機在低壓、大電流工況下的穩定運行，能夠根據駕駛員不同的工況要求，提供不同的工作特性，滿足駕駛員的使用要求。控制器作為電動叉車驅動總成的一個節點，通過CAN總線實現與驅動控制器的通信，以報文的形式接收到各個輸入的控制信號，具有較好的散熱性，能根據工作環境溫度的變化，改變電機的運行狀況，實現對整個系統的保護。同時，控制器具有過流保護功能，工作電流過大時，控制器將系統的工作電流自動穩定在限值內，防止電機或者其他部件的燒毀。
權利要求1.一種基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器，其特徵在於該控制器主要包括電源模塊、控制板、功率板、電機和接觸器；其中控制板包括電壓採集模塊、溫度採集模塊、電流過流採集模塊、舉升加速器採集模塊、俯仰加速器採集模塊、手持編程器和MCU ;上述各模塊與MCU連接，控制板通過MOSFET驅動信號與功率板連接；控制板與接觸器連接。
2.根據權利要求1所述的基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器，其特徵在於所述的MCU使用微芯PIC18F45K80單片機，具有CAN通信接口，內部執行電壓保護、電流保護、溫度採集和保護，並含有看門狗。
3.根據權利要求1所述的基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器，其特徵在於所述的功率板上的驅動電路使用N溝道增強型絕緣柵場效應電晶體MOSFET管IRF2807。
專利摘要一種基於CANopen的電動叉車液壓泵直流電機控制器，主要包括電源模塊、控制板、功率板、電機和接觸器；其中控制板包括電壓採集模塊、溫度採集模塊、電流過流採集模塊、舉升加速器採集模塊、俯仰加速器採集模塊、手持編程器和MCU；上述各模塊與MCU連接，控制板通過MOSFET驅動信號與功率板連接；控制板與接觸器連接。本實用新型信號傳輸穩定，抗幹擾能力強；根據實際需要，獲得不同的工作速度；可實現保護的一致性；實現了精確控制；使電流保護值更精確；保證程序正確運行，實現可靠的保護作用；驅動信號頻率高，系統噪聲低。
文檔編號H02H9/02GK202840502SQ201220472170
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者王大方 申請人:遵義天義利威機電有限責任公司