电动叉车及其控制系统的制作方法

本实用新型涉及电动车技术领域，具体涉及一种电动叉车及其控制系统。

背景技术：

电动叉车作为一种常用的物流搬运设备，应用非常广泛。而如何实现电动叉车的快速便捷高效充电，已成为电动叉车推广普及的一大难题。

相关技术中，如图1所示，电动叉车包括一个控制起升的起升控制器，两个控制左右轮电机的转向控制器，即转向控制器1和转向控制器2，并采用三个驱动器——起升驱动器和转向电机驱动器1、转向电机驱动器2，以分别来驱动不同的电机。对上述电动叉车的动力电池进行充电时，由于动力电池的电压为80V，电压值较小，所以充电电流较大，进而导致充电效率低，所需充电时间长，且还需要专门的充电桩，不利于该电动叉车的推广与普及。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种电动叉车的控制系统。该系统通过一个控制器对电动叉车运行模式进行控制，集成度高，节约成本。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电动叉车。

为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种电动叉车的控制系统，所述电动叉车包括动力电池，所述控制系统包括：逆变电路，所述逆变电路的一端与所述动力电池相连，所述逆变电路包括并联连接的第一逆变器、第二逆变器和第三逆变器，其中，所述第一逆变器、所述第二逆变器、所述第三逆变器分别与电动叉车的第一电机、第二电机和第三电机相连；切换开关，所述切换开关包括充放电控制开关和电机控制开关，其中，所述充放电控制开关的一端与所述逆变电路的另一端相连，所述充放电控制开关的另一端通过充放电连接器与电网或外部负载相连，所述电机控制开关的一端与所述第一电机相连，所述电机控制开关的另一端与所述逆变电路相连；控制器，所述控制器分别与所述逆变电路和所述切换开关相连，以通过所述逆变电路和所述切换电路控制所述电动叉车切换运行模式。

本实用新型的电动叉车的控制系统，采用一个控制器通过逆变电路和切换开关对电动叉车的运行模式进行控制，集成度高，节约成本。

另外，本实用新型的电动叉车的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述逆变电路还包括：滤波电路，所述滤波电路分别与所述第一逆变器、所述第二逆变器和所述第三逆变器并联连接，所述滤波电路包括串联连接的第一电容、第二电容。

进一步地，所述滤波电路还包括第三电容和第一电阻，其中，所述第一电阻和所述第三电容并联连接，并与串联连接的所述第一电容和所述第二电容并联连接。

在一些示例中，所述控制系统，还包括：LC滤波器，所述LC滤波器分别与所述充放电控制开关的一端和所述逆变电路的另一端相连，所述LC滤波器包括串联连接的第一电感和第四电容、串联连接的第二电感和第五电容以及串联连接的第三电感和第六电容，且在所述第一电感和第四电容之间形成第一节点，在所述第二电感和所述第五电容之间形成第二节点，在所述第三电感和所述第六电容之间形成第三节点，其中，所述第一节点、所述第二节点和所述第三节点与所述充放电控制开关相连。

在一些示例中，所述控制系统，还包括：预充电路，所述预充电路与所述充放电控制开关并联连接；EMI滤波器，所述充放电连接器通过所述EMI滤波器与所述充放电控制开关相连。

进一步地，所述预充电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻和三相接触器，所述三相接触器的一端与所述充放电连接器相连，所述三相接触器的另一端分别通过所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻与所述LC滤波器相连。

在一些示例中，所述控制系统，还包括：三相继电器，所述三相继电器的一端分别与所述第四电容、所述第五电容和所述第六电容相连，所述三相继电器的另一端与所述第一电容和所述第二电容之间的中点相连；单相接触器，所述单相接触器的一端与所述充放电连接器相连，所述单相接触器的另一端与所述第一节点或所述第二节点或所述第三节点相连。

在一些示例中，所述第一逆变器、所述第二逆变器和所述第三逆变器均为三相电压型桥式逆变器。

在一些示例中，所述充放电控制开关包括第一开关、第二开关和第三开关，所述电机控制开关包括第四开关、第五开关和第六开关。

在一些示例中，所述运行模式包括充放电模式和电机驱动模式。

在一些示例中，所述第一电机为起升电机，所述第二电机为右轮电机，所述第三电机为左轮电机。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种电动叉车，包括本实用新型上述的电动叉车的控制系统。

本实用新型的电动叉车，通过一个控制器对电动叉车运行模式进行控制，集成度高，节约成本，并可以采用双向逆变技术，能够实现三相充电和单相充电，且不需要专门的充电房来放置充电桩，节约空间。

附图说明

图1是相关技术中的电动叉车的控制系统的结构框图；

图2是根据本实用新型一个实施例的电动叉车的控制系统的结构框图；

图3是根据本实用新型一个实施例的电动叉车的控制系统的电路示意图；

图4、图5是根据本实用新型一个实施例的电动叉车的控制系统的结构示意图；

图6是根据本实用新型一个实施例的电动叉车的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的电动叉车及其控制系统。

图2是根据本实用新型一个实施例的电动叉车的控制系统的结构框图。

在实用新型的实施例中，电动叉车包括动力电池。

如图2所示，该电动叉车的控制系统包括：逆变电路11、切换开关12、充放电连接器13和控制器14。

其中，逆变电路11的一端与动力电池相连，逆变电路11包括并联连接的第一逆变器111、第二逆变器112和第三逆变器113，其中，第一逆变器111、第二逆变器112、第三逆变器113分别与电动叉车的第一电机M1、第二电机M2和第三电机M3相连；切换开关12包括充放电控制开关121和电机控制开关122，其中，充放电控制开关121的一端与逆变电路11的另一端相连，充放电控制开关121的另一端通过充放电连接器13与电网或外部负载相连，电机控制开关122的一端与第一电机M1相连，电机控制开关122的另一端与逆变电路11相连；控制器14分别与逆变电路11和切换开关12相连，以通过逆变电路11和切换开关12控制所述电动叉车切换运行模式。

具体地，在本实用新型的实施例中，动力电池的电压取值范围为550-770V，例如，可以是690V，且该动力电池可以是铁电池。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，第一逆变器111、第二逆变器112和第三逆变器113均为由6个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)管组成的三相电压型桥式逆变器，能够实现双向逆变，即可以把动力电池的直流电逆变为交流电并传输给电机或外部负载，也可以将电网的交流电逆变成直流电存储在动力电池中。

可以理解的是，第一电机M1可以通过第一逆变器111控制运行，第二电机M2可以通过第二逆变器112控制运行，第三电机M3可以通过第三逆变器113控制运行。

其中，第一电机M1、第二电机M2和第三电机M3可以分别为起升电机、右轮电机和左轮电机，通过对上述电机的运行控制实现电动叉车的行驶、转向、升降等功能。

可选地，充放电控制开关121包括第一开关G1、第二开关G2和第三开关G3，分别连接在电网的三相线上；电机控制开关122包括第四开关G4、第五开关G5和第六开关G6，分别连接在电机的三相线上。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，逆变电路11还包括滤波电路114，滤波电路114分别与第一逆变器111、第二逆变器112和第三逆变器113并联连接，滤波电路114包括串联连接的第一电容C1、第二电容C2。

可选地，滤波电路114还可以包括第三电容C3和第一电阻R1，其中，第一电阻R1和第三电容C3并联连接，并与串联连接的第一电容C1和第二电容C2并联连接。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，控制系统还可以包括LC滤波器15，用以消除逆变电路11产生的谐波。其中，LC滤波器分别与充放电控制开关121的一端和逆变电路11的另一端相连，LC滤波器包括串联连接的第一电感L1和第四电容C4、串联连接的第二电感L2和第五电容C5以及串联连接的第三电感L3和第六电容C6，且在第一电感L1和第四电容C4之间形成第一节点a1，在第二电感L2和第五电容C5之间形成第二节点a2，在第三电感L3和第六电容C6之间形成第三节点a3，其中，第一节点a1、第二节点a2和第三节点a3与充放电控制开关121相连。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，该控制系统还可以包括：预充电路16、EMI滤波器17。

其中，预充电路16与充放电控制开关121并联连接，用于对LC滤波器15中的电容进行预充，以保护该控制系统；充放电连接器14通过EMI滤波器17与充放电控制开关121相连，其中，EMI滤波器17用于滤除传导和辐射干扰。

在本实用新型的一个实施例中，预充电路16包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和三相接触器K1，三相接触器K1的一端与充放电连接器122相连，三相接触器K1的另一端分别通过第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4与LC滤波器15相连。

具体地，如图3所示，三相接触器K1的另一端分别通过第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4与第一节点a1、第二节点a2、第三节点a3相连。

在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，该控制系统还可以包括三相继电器K2、单相接触器K3。

其中，三相继电器K2的一端分别与第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6相连，三相继电器K2的另一端与第一电容C1和第二电容C2之间的中点N相连；单相接触器K3的一端与充放电连接器122相连，单相接触器K3的另一端与第一节点a1或第二节点a2或第三节点a3相连。

在本实用新型的实施例中，电动叉车的运行模式可以包括充放电模式和电机驱动模式，可以通过如下描述说明电动叉车的运行模式：

在本实用新型的一个实施例中，如果控制器14获取到的信息不能同时满足油门信号为0、档位为空档，手刹有效、且充电信号有效中的任意一个，则控制器14控制电机控制开关122闭合，以启动电动叉车的电机驱动功能，使电动叉车运行于电机驱动模式，包括控制电动叉车转向、起升等。

进一步地，通过逆变电路11把动力电池的直流电逆变为交流电并输送给电机，控制器14可以利用旋转变压解码器技术和SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)控制算法来控制电机运行，以使电动叉车行驶和转向。其中，控制器14可以通过无位置控制，并根据采集到的逆变电路11的母线电压和电机A、B、C相电流，使电机能够更精准的运行。

其中，可以理解的是，该控制系统还包括电压采样模块、电流采样模块、旋转变压器、整车信息通信模块、温度传感器、IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)模块等。具体地，如图4、图5所示，控制器14可以获取的逆变电路11母线电压信息、每个电机端的电流信息、旋转变压器采集各个电机的角度信息、IGBT管的温度信号以及通信模块传输的相关整车信息等，进而根据上述信息采用DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)技术，通过向驱动器(包括图3所示的驱动板1、驱动板2和驱动板3)发送相应的PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号驱动相应的逆变器对相应的电机进行控制，以使电机精准运行。

由此，本实用新型实施例的电动叉车的控制系统通过一个控制器即可实现对电动叉车三个电机的控制，集成度高，能够节约成本。

在本实用新型的另一个实施例中，如果控制器14获取到的信息能同时满足油门信号为0、档位为空档，手刹有效、且充电信号有效时，则控制器14控制充放电控制开关121闭合，以启动电动叉车的充放电功能。

具体地，动力电池正常，且充放电连接器13与接入电网的充电桩连接时，充电桩自检无故障后，充电桩检测是否收到充电连接确认信号，如果是，则充电桩进一步检测是否收到充电控制连接信号，且信号电压是否符合要求；控制器14根据从充放电连接器13端检测到的充电连接确认信号电压值确定充放电连接器13的容量，并根据检测到的充电控制确认信号确定充放电连接器13是否完全连接(即是否与充电桩匹配)，如果充电桩收到充电控制连接信号且电压符合要求，以及充放电连接器13完全连接，则控制器14根据充电连接正常和充电准备就绪报文确定充放电准备就绪，并控制内部所有充电开关闭合，点亮充电指示灯，进而可以通过电动叉车上的仪表设置相应的充放电功能，可如下所述：

在本实用新型的一个示例中，控制器14接收到仪表发送的充电指令后，根据充电桩的供电能力和充电线缆的容量设置合适充电功率对动力电池进行充电。同时控制器14通过充电桩对电网的信息进行采样，并判断电网电制，根据电网电制选取控制参数。如果电网电制为三相电，则控制器控制第一逆变器111对电网的交流电进行整流，根据BMS(BatteryManagement System，电池管理系统)允许的最大充电功率、充电桩允许最大过流能力和控制器14可以输出的最大功率，选取三者中可允许的最小充电电流，作为目标充电电流，并对闭环的电流环进行调节，实现对动力电池的充电。

如果电网电制为单相电，则控制器14控制单相接触器K3闭合，并控制第一逆变器111对电网的交流电进行整流，根据BMS(Battery Management System，电池管理系统)允许的最大充电功率、充电桩允许最大过流能力和控制器14可以输出的最大功率，选取三者中可允许的最小充电电流，作为目标充电电流，进行闭环的电流环进行调节，实现对动力电池的充电。

需要说明的是，在控制器14控制内部充电开关闭合后，检测充电桩是否在一定时间内(如1.5秒)发送PWM信号，以判断该充电桩是公司内部充电桩，还是外部充电桩。如果没有检测到充电桩发送PWM信号，则该充电桩为公司内部充电桩，控制器14向充电桩发送PWM信号。进而检测一定时间内(如3秒)充电桩的交流电是否正常，如果是，则对动力电池进行充电；如果不是，则判断充电桩运行异常。

其中，如果检测到充电桩发送PWM信号，则该充电桩为外部充电桩，如国际通用充电桩。控制器14无需向充电桩发送PWM信号。

由此，本实用新型实施例的电动叉车的控制系统可以实现三相充电和单相充电两种方式，适用性更广，能够节约充电成本，且不需要专门的充电房放置充电桩，节约空间。

在本实用新型的另一个示例中，控制器14接收到仪表发送的并网供电指令后，控制逆变电路11将动力电池的直流电变为交流电，传输至局域电网中。

在本使用新型的又一个示例中，控制器14接收到仪表发送的离网带载指令后，控制逆变电路11将动力电池的直流电变为交流电，通过充放电连接器13为外部负载供电。

具体而言，本实用新型实施例的动力电池电压等级高，因此充电电流小，能够实现大倍率充电，并降低对充电线缆以及整车直流线缆直径的要求，减少电机铜线，以及电机尺寸，节约成本。且动力电池功率大，放电电流大，由此，能够使得该电动叉车在负载很大时，也能很好的工作。

综上，本实用新型实施例的电动叉车的控制系统，通过一个控制器即可实现对电动叉车三个电机的控制，集成度高，节约成本；通过采用高电压动力电池，减小了充电电流，进而不仅能够实现大倍率充电，而且能够降低对充电线缆以及整车直流线缆直径的要求，减少电机铜线，以及电机尺寸，节约成本；通过采用双向逆变技术，能够实现三相充电和单相充电，节约充电器成本，且用户不需要专门空间来放置充电桩，节约空间。

进一步地，本实用新型还提出了一种电动叉车，图6为根据本实用新型一个实施例的电动叉车的结构框图。

如图6所示，该电动叉车包括本实用新型上述实施例的电动叉车的控制系统100。

在本实用新型的实施例中，如图6所示，该电动叉车还包括动力电池200、第一电机M1、第二电机M2、第三电机M3。

本实用新型实施例的电动叉车，通过一个控制器即可实现对电动叉车三个电机的控制，集成度高，节约成本；通过采用高电压动力电池，减小了充电电流，进而不仅能够实现大倍率充电，而且能够降低对充电线缆以及整车直流线缆直径的要求，减少电机铜线，以及电机尺寸，节约成本；通过采用双向逆变技术，能够实现三相充电和单相充电，节约充电器成本，且用户不需要专门空间来放置充电桩，节约空间。

另外，本实用新型实施例的电动叉车的其他构成及其作用对本领域的普通技术人员而言都是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。