《蓄电池叉车电控系统的发展》.docVIP

电动叉车驱动控制系统的发展状况 概述 近年来随着全社会环保意识的增强，电动叉车由于具有无污染、低噪声等显著优点，得到了飞快的发展。国外市场特别是欧美发达国家，由于受环保法规影响，电动叉车的产量已占叉车总产量的40％以上，日本电动叉车产量也已超过了叉车总量的1／3。在中国，电动叉车所占比例为20％ 左右，已突破原来只能用于小吨位作业的局限。但不容忽视的是，我国电动叉车生产尚处于起步阶段，一直是我国工业车辆行业的弱项，特别是三电(电控、电机、电瓶)的落后状况困扰着电动叉车的发展，国内厂家的技术水平与产品质量相对于国外先进的工业车辆制造商尚有一定差距。 电动叉车主要部分是电气系统，统称“三电” 即电控、电机，电瓶，尤其是电机驱动系统，它的性能好坏将直接影响蓄电池叉车的质量和性能。电动叉车驱动系统一般由电机、控制系统(包括电动机驱动器、调速控制器及各种传感器)、机械传动装置等构成。目前正在应用或开发的电动车选用的驱动电机主要有直流电动机、交流电动机、永磁同步电动机、开关磁阻电动机四类，详见表1。 表1 电动车用电机驱动系统中选用的电机 电　机　类　型 优　点 缺　点 应　用　前　景 直流 电机 它励直流电机 结构简单, 具有优良 的电磁转矩控制特 性。 (1) 有刷, 易产生电火花, 引起电磁干扰, 维护困难; (2) 价格高, 体积和重量大。 比较于其它驱动系统, 已处于劣势, 处于被淘汰地位 串励直流电机 交流感应电动机 ( 1) 价格低; (2) 易维护; (3) 体积小 控制装置较复杂 已成为目前多数驱动电动车的首选。 永磁同步电动机 无刷直流电动机 (1) 控制器较简单; (2) 效率高, 能量密度大。 价格较贵。 随着稀土永磁材料的出现, 这类电机有望与交流感应电机争夺市场。 无刷交流电动机 开关磁阻电动机 (SRM ) (1) 简单可靠, 可调范围宽, 效率高; (2) 控制灵活; (3) 成本低。 (1) 转矩波动大; (2) 噪声大; (3)需要位置检测器; (4) 系统具有非线性特性。 目前应用还受到限制。 本文从驱动方面来讨论控制系统的发展，可以分为三个阶段，即串励直流电动机控制系统、他励直流电动机控制系统、交流电动机控制系统。　 串励直流电动机控制系统 直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩控制特性，所以直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的主要研发对象。而且，目前国内用于电动叉车的绝大多数仍是串励直流电动机。因为串励直流电动机可以在低速时获得较大的启动转矩，轻载时获得较高的转速，所以认为串励直流电动机的软机械特性更符合电动叉车驱动的要求。 2.1 串励直流电动机控制系统发展 串励直流电动机控制系统最初采用接触器控制电阻进行调速，是国外五、六十年代的产品。八十年代国内有的厂家开始引进应用先进的电子技术，采用可控硅脉冲斩波无级调速，如八十年代初南平叉车总厂、抚顺叉车总厂吸收国外先进技术，开发了可控硅脉冲无级调速装置。其中长沙铁道学院电子设备厂DKM3型以及后来改进的QBZ3-7型都采用了可控硅。由于目前国产可控硅调速系统、场效应控制系统元器件质量及结构仍未过关，各整机厂很多采用美国GE可控硅调速系统EV100型。EV100型采用可编程控制系统，并配备电能再生制动器和随机故障诊断系统等。国产牵引电机在过电流、过扭矩等性能上已接近国际水平，但在体积、重量等方面还有一定的差距，而且可供选用的电机品种规格较少，限制了电动叉车品种规格的发展。随着电子元件的发展，八十年代出现的功率晶体管，可替代SCR可控硅斩波器，使控制板故障减少，维修更方便。采用微处理机接收的信号包括司机座开关、提升倾斜液压油路、辅助液压油路、行走电机控制和蓄电池电压等，经微处理机计算和分析这些信号，然后指令叉车各个部件完成动作。如意大利萨牌公司的H系列和美国科蒂斯公司PMC系列调速控制器；瑞典卡尔玛公司的小吨位蓄电池叉车采用可编程控制系统，主要作业都经微机处理，电动系统始终保持在最佳工作状态。 而且目前大吨位蓄电池叉车采用了转向控制系统，例如日本输送机公司对2—3吨的前移式蓄电池叉车作了改进，转向机构不再采用液压控制，而采用传感器和控制器控制转向力，比液压控制的转向机构节约电池能量四分之一，同时省去了液压管路，结构简单紧凑，运行更加平稳。斯蒂尔公司在蓄电池叉车上也用了新型电动转向装置，比较省力，动作准确。因此，随着电子技术的发展，电叉车的电控也日趋完善。电动机控制器的发展 （）电阻器启动。控制能量损失大，只可有限地分解速度。1．耗能大、降低电瓶的使用寿命。2．依靠继电器接点改变电阻值达到调速，这样继电器接点经常被强大的工作电流烧损，同时接点上产生的弧光又是火灾隐患。3．由于变速级数只有四挡，叉车