CN211255149U - 一种平衡重叉车随动转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了叉车控制领域的一种平衡重叉车随动转向控制装置，包括用于获取叉车方向盘的实时转动信号并转化成脉冲信号的转角速度编码器、用于将脉冲信号处理为控制电压信号的转向信号处理器，所述转角速度编码器与转向信号处理器、转向电机控制器、转向电机依次连接，所述转向电机与油泵连接。本实用新型能够根据叉车方向盘输出的实时转动信号驱动转向电机调速运行，既能满足叉车快速转向时油量的供给，又能保证叉车慢速转向及无转向状态下转向电机的低速运行，使叉车更加节能、降噪。

Description

一种平衡重叉车随动转向控制装置

技术领域

本实用新型涉及叉车控制领域，具体是一种平衡重叉车随动转向控制装置。

背景技术

四轮平衡重式叉车转向控制***有两种设计***：一种是传统的液压助力转向控制***，即由电动机带动油泵驱动液压油带动转向轮运转，基于***的控制，转向驱动与行驶驱动同时触发，因此***比较耗能、噪音较大，但成本较低、性能可靠，是目前中低端叉车普通使用的一种设计方案。一种是电子助力转向控制***，这种***主要满足高端用户的使用需求，即由方向盘下的传感器输入控制指令驱动转向电机经减速箱带动转向轮运行。由于这种转向方案可以实现闭环控制，***设计安全可靠，转向功能可以实现按需触发，***比较节能，但同时存机械结构复杂、***成本较高的问题。

可见，上述两种***中，电子助力转向控制***结构复杂、成本高，而传统的液压助力转向控制***耗能、噪音大，都具有不能克服的缺陷，针对此，本实用新型提出一种平衡重叉车随动转向控制装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种平衡重叉车随动转向控制装置，本实用新型转向电机控制器能够根据叉车方向盘输出的实时转动信号驱动转向电机调速运行，既能满足叉车快速转向时油量的供给，又能保证叉车慢速转向及无转向状态下转向电机的低速运行，使叉车更加节能、降噪。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种平衡重叉车随动转向控制装置，包括用于获取叉车方向盘的实时转动信号并转化成脉冲信号的转角速度编码器、用于将脉冲信号处理为控制电压信号的转向信号处理器，所述转角速度编码器与转向信号处理器、转向电机控制器、转向电机依次连接，所述转向电机与油泵连接。

转向电机控制器根据控制电压信号输出控制电压以驱动转向电机的运行，转向电机，根据控制电压的大小调节转速，油泵根据转向电机转速的大小控制注入转向油路的油量。当叉车方向盘转速越低时，转向信号处理器输出的控制电压越高，转动电机的转速越低，油泵注入转向油路的油量越少；叉车方向盘转速越高时，转向信号处理器输出的控制电压越低，转动电机的转速越高，油泵注入转向油路的油量越多，叉车的转向动力按照叉车方向盘的实际转速实时调节输出，实现自如的随动转向。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地实现转向过程的闭环反馈控制，还包括安装在叉车转向桥上的转角电位器及集成在转向电机上的电机速度编码器，所述转角电位器、所述电机速度编码器均与转向电机控制器连接并实时反馈叉车转向轮的转向数据。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地提高叉车控制时的安全性，还包括用于检测驾驶座上是否有驾驶员存在的座位开关，所述座位开关连接牵引电机控制器，所述牵引电机控制器与牵引电机连接并驱动所述牵引电机转动。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地提高叉车控制时的安全性，还包括用于检测叉车是否开启的钥匙开关，所述钥匙开关与所述牵引电机控制器、转向电机控制器以及蓄电池分别连接。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地检测转向故障并报警提示，还包括用于提示叉车转向故障的故障蜂鸣器，所述故障蜂鸣器通过继电器与转向电机控制器连接，所述叉车转向电机控制器通过CAN总线与所述牵引电机控制器、仪表以及钥匙开关连接。

有益效果：

1.本实用新型可以实现转向电机跟随方向盘的实时转动速度线性调速运行，当方向盘快速运转时，转向电机转速高，当不转动方向盘或方向盘转速较低时，转向电机以较低的速度运行，在这种情况下，转向驱动跟随性好，车辆运行的噪音较小，能耗较低。

2. 本实用新型由转角电位器与转向电机速度编码器实时将转向轮的位置反馈给转向电机控制器，实现***的闭环控制；当转角速度编码器失效或信号不通时，故障蜂鸣并降低车辆行驶速度，此时转向电机保持设定的最高速转动并持续一定时间后停转，确保车辆安全停车。这种控制方法能够保证***的安全性和可靠性。

3. 本实用新型结构简洁，安装方便，并且相对于电子助力转向控制***，性价比更高。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理结构示意图；

图2为本实用新型的电气控制***电路图。

图中：1-蓄电池；2-牵引电机控制器；3-牵引电机；4-转向电机控制器；5-转向电机；6-油泵；7-转向油路；8-叉车方向盘；9-转角速度编码器；10-转向信号处理器；11-座位开关；12-转角电位器；13-第一保险丝；14-钥匙开关；15-第二保险丝；16-主接触器；17-DC-DC电源转换器；18-第三保险丝；19-继电器；20-故障蜂鸣器；21-仪表；22-转向桥；23-电机速度编码器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，参见图1-2，转角速度编码器9集成安装在控制叉车方向盘8的双手柄组合开关中，并与叉车方向盘8连接，转角速度编码器9为增量式编码器，用于获取叉车方向盘8的实时转动信号并转化成脉冲信号，当操作者转动叉车方向盘8时，转角速度编码器9跟随叉车方向盘8运行，随动输出控制信号。

座位开关11为常开式开关，用于检测驾驶座上是否有驾驶员存在，只有在操作者坐在座位上才闭合。座位开关11连接牵引电机控制器2，牵引电机控制器2用于驱动牵引电机3转动。

钥匙开关14用于检测叉车是否开启，钥匙开关14与牵引电机控制器2、转向电机控制器4以及蓄电池1分别连接。在蓄电池1的正极端与钥匙开关14之间设有第一保险丝13，蓄电池1与牵引电机控制器2之间依次设有第二保险丝15及主接触器16，主接触器16的线圈端连接在牵引电机控制器2上。

转向信号处理器10与转角速度编码器9连接，并用于将脉冲信号处理为控制电压信号。转角速度编码器9与转向信号处理器10由与蓄电池1连接的DC-DC电源转换器17向其供电，DC-DC电源转换器17与转角速度编码器9、转向信号处理器10、继电器19之间设有第三保险丝18，继电器19是常开继电器。

转向电机控制器4与转向信号处理器10连接，并根据控制电压信号输出控制电压以驱动转向电机5的运行。转角电位器12安装在叉车转向桥22上，电机速度编码器23集成在转向电机5上，转角电位器12与电机速度编码器23用于检测叉车转向轮的转向数据，并实时反馈给转向电机控制器4。

故障蜂鸣器20用于提示叉车转向故障，故障蜂鸣器20的正电源与继电器19的输出触点相连，继电器19的线圈正极及输入触点由DC-DC电源转换器17提供12V电源，继电器19线圈负极与转向电机控制器4相连。

本实施例在实施时，首先座位开关11检测有驾驶员存在后闭合，钥匙开关14检测到叉车开启后闭合，座位开关11与钥匙开关14控制接通牵引电机控制器2以及转向电机控制器4，通过转角速度编码器9检测叉车方向盘8的实时转动信号。

然后转向电机控制器4接收到座位开关11的指令，叉车方向盘8未转动时，转向电机控制器4控制转向电机5怠速运行。

叉车方向盘8开始转动时，转角速度编码器9获取方向盘的实时转动信号并转化成脉冲信号，脉冲信号输入到转向信号处理器10，转向信号处理器10将叉车方向盘8的实时转动信号输出为控制电压信号，当叉车方向盘8转速越低时，转向信号处理器10输出的控制电压越高，叉车方向盘8转速越高时，转向信号处理器10输出的控制电压越低。

转向信号处理器10输出的控制电压实时输入转向电机控制器，转向电机控制器10接收的控制电压越高，转动电机5的转速越低，油泵6注入转向油路7的油量越少；叉车方向盘8转速越高时，转向信号处理器10输出的控制电压越低，转动电机5的转速越高，油泵6注入转向油路7的油量越多，叉车的转向动力按照叉车方向盘8的实际转速实时调节输出，实现随动转向。

上述实施步骤中，转向桥22上的转角电位器12与电机速度编码器23实时将转向轮的位置反馈给转向电机控制器4，实现***的闭环控制，确保***的安全。同时转角电位器12经由CAN总线输入仪表21，在仪表显示屏上实时显示转向轮的位置。

上述实施步骤中，当转角速度编码器9失效或信号不通时，输入到转向信号处理器10的电压为0，此时，故障蜂鸣器20输出故障蜂鸣并降低车辆行驶，同时转向电机5保持设定的最高速转动并持续一定时间后停转，确保车辆安全停车，在此指的“一定时间”约为30秒，可设定。

如图2所示，本实施例中牵引电机控制器2采用型号为ACE2 80V/350A的控制芯片U1，转向电机控制器4采用型号为ACE0 80V/200A的控制芯片U2。

蓄电池1正极电源与第一保险丝13以及钥匙开关14依次串联，钥匙开关14分别连接DC-DC电源转换器的输入电源端口B+、牵引电机控制器2控制芯片U1的电源输入端口KS1、转向电机控制器4控制芯片U2的电源输入端口KS2、仪表21芯片U3的电源输入端口KS3。蓄电池1正极电源还与第二保险丝15连接，第二保险丝15与主接触器16的第一触点连接，主接触器16的第二触点分别连接牵引电机控制器2控制芯片U1的正极接线端子BP1、转向电机控制器4控制芯片U2的正极接线端子BP2。

蓄电池1负极电源分别连接牵引电机控制器2控制芯片U1的负极接线端子BN1、转向电机控制器4控制芯片U2的负极接线端子BN2、DC-DC电源转换器17的负极电源GND1与GND2，以及仪表21的负电源端GND3、转角速度编码器9的负电源端GND4、转向信号处理器10控制芯片U4的负电源端GND5、故障蜂鸣器20的第一端。

牵引电机控制器2控制芯片U1的控制端口NMC、PMC之间串接主接触器16的线圈，数字输入端口CM1与座位开关11信号DIG1之间串接座位开关11，牵引控制器2的功率单元接线端子U1、V1、W1分别与牵引电机3的引出线连接。

转向电机控制器4控制芯片U2的调速端口CPOT1连接转向信号处理器10模拟信号的输出口AN，控制芯片U2的端口PPOT、NPOT与转向电位器12的电源两端连接，端口CPOT2连接转向电位器12的调速端，控制芯片U2的信号输出端口OUT与继电器19的线圈负极相连，芯片U2的信号输出端口ENC-B、ENC-A、ENC-GND及电源输出端口+12V与转向电机速度编码器23相连，转向电机控制器4的功率单元接线端子U2、V2、W2分别与转向电机5的引出线连接，转向电机速度编码器23与转向电机5连接。

DC-DC电源转换器17的+12V输出电源串联第三保险丝18后分别与转角速度编码器9的电源BP3、转向信号处理器10的电源BP4、继电器19的线圈正极以及继电器19的常闭开关的第一端连接。

转角速度编码器9的脉冲输出端口A、脉冲输出端口B对应于转向信号处理器10的脉冲输入端口A、脉冲输入端口B连接。继电器19的常闭开关的第二端与故障蜂鸣器20的第二端连接。

牵引电机控制器2、转向电机控制器4及仪表21通过CAN总线（CAN L1、CAN H1、CANL2、CAN H2、 CAN L3、CAN H3）通讯。

蓄电池1作为电源，当操作者坐在座位上，座位开关11由常开转为闭合，接通钥匙开关14后，牵引电机控制器2和转向电机控制器4的控制芯片U1、U2上电。***自检后，主接触器16的线圈两端产生电压差，主接触器16的触点接通，牵引电机控制器2和转向电机控制器4的功率单元正极接线端子BP1、BP2上电，同时DC-DC电源转换器17上电后转换出+12V电源，为转角速度编码器9、转向信号处理器10及继电器19提供正电源。

由于座位开关11接通，转向电机控制器4的控制芯片U2接收到座位开关11的指令后，控制转向电机5怠速运行（怠速的转速可以通过转向控制器的芯片U2根据实际工况调节），以建立良好的动态响应。

当操作者转动叉车方向盘8转向时，连接在叉车方向盘8的转角速度编码器9获取叉车方向盘8实时转动的信号，并转化成脉冲信号输入转向信号处理器10，转向信号处理器10将叉车方向盘8的实时转动信号输出为5V-0V的线性控制电压信号：当叉车方向盘8转速越低时，转向信号处理器10输出的控制电压越高（接近5V），当方向盘8转速越高时，转向信号处理器10输出的控制电压越低（接近0V）。

转向信号处理器10将控制电压实时输入转向电机控制器4，转向电机控制器4接收的控制电压越高，驱动转向电机5的转速越低，转向电机5带动油泵6注入转向油路7的油量越少，避免了能源浪费同时降低了***噪音；转向电机控制器4接收的控制电压越低，驱动转向电机5的转速越高，转向电机5带动油泵6注入转向油路7的油量越多，实现快速轻松的转向。这样转向电机控制器4就能够按照方向盘8的输出的实际转速实时调节给转向电机5的转向动力，实现叉车自如的随动转向。

安装在转向桥22上的转角电位器12与集成在转向电机5上的电机速度编码器23实时将转向轮的位置反馈给转向电机控制器4，实现***的闭环控制，确保***的安全。同时转角电位器12的信息经由CAN总线输入仪表21，在仪表21显示屏上实时显示转向轮的位置。

当转角速度编码器9失效或信号不通时，输入到转向信号处理器10的电压为0V，转向电机控制器4的输出端口OUT将继电器19的线圈负极电压拉低，继电器19的触点吸合，接通故障蜂鸣器20，故障蜂鸣器20输出报警蜂鸣，同时牵引电机控制器2经由CAN总线接收到故障信息，控制车辆降速行驶并在仪表上21上显示故障信息，转向电机5保持设定的最高速转动并持续30秒后停机，确保车辆安全停车。

因此，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型可以实现转向电机跟随方向盘的实时转动速度线性调速运行，当方向盘快速运转时，转向电机转速高，当不转动方向盘或方向盘转速较低时，转向电机以较低的速度运行，在这种情况下，转向驱动跟随性好，车辆运行的噪音较小，能耗较低。

2. 本实用新型由转角电位器与转向电机速度编码器实时将转向轮的位置反馈给转向电机控制器，实现***的闭环控制；当转角速度编码器失效或信号不通时，故障蜂鸣并降低车辆行驶速度，此时转向电机保持设定的最高速转动并持续一定时间后停转，确保车辆安全停车。这种控制方法能够保证***的安全性和可靠性。

3. 本实用新型结构简洁，安装方便，并且相对于电子助力转向控制***，性价比更高。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种平衡重叉车随动转向控制装置，其特征在于，包括用于获取叉车方向盘（8）的实时转动信号并转化成脉冲信号的转角速度编码器（9）、用于将脉冲信号处理为控制电压信号的转向信号处理器（10），所述转角速度编码器（9）与转向信号处理器（10）、转向电机控制器（4）、转向电机（5）依次连接，所述转向电机（5）与油泵连接。

2.根据权利要求1所述的一种平衡重叉车随动转向控制装置，其特征在于，还包括安装在叉车转向桥（22）上的转角电位器（12）及集成在转向电机（5）上的电机速度编码器（23），所述转角电位器（12）、所述电机速度编码器（23）均与转向电机控制器（4）连接并实时反馈叉车转向轮的转向数据。

3.根据权利要求2所述的一种平衡重叉车随动转向控制装置，其特征在于，还包括用于检测驾驶座上是否有驾驶员存在的座位开关（11），所述座位开关（11）连接牵引电机控制器（2），所述牵引电机控制器（2）与牵引电机（3）连接并驱动所述牵引电机（3）转动。

4.根据权利要求3所述的一种平衡重叉车随动转向控制装置，其特征在于，还包括用于检测叉车是否开启的钥匙开关（14），所述钥匙开关（14）与所述牵引电机控制器（2）、转向电机控制器（4）以及蓄电池（1）分别连接。

5.根据权利要求4所述的一种平衡重叉车随动转向控制装置，其特征在于，还包括用于提示叉车转向故障的故障蜂鸣器（20），所述故障蜂鸣器（20）通过继电器（19）与转向电机控制器（4）连接，所述叉车转向电机控制器（4）通过CAN总线与所述牵引电机控制器（2）、仪表（21）以及钥匙开关（14）连接。

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