最佳電動(dòng)叉車(chē)設(shè)計(jì)及配置方案

最佳電動(dòng)叉車(chē)設(shè)計(jì)及配置方案頻道：叉車(chē)發(fā)布時(shí)間：2009-06-05在當(dāng)今電動(dòng)叉車(chē)領(lǐng)域，交流電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速。相對(duì)直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，交流電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)憑借其高效率、免維護(hù)、長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì)，吸引了眾多廠商和用戶的注意，并得到成功的應(yīng)用。但是，全交流電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也存在成本較高、技術(shù)復(fù)雜及國(guó)內(nèi)用戶在整機(jī)價(jià)格一時(shí)難以接受等劣勢(shì)。針對(duì)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，如何做到既能發(fā)揮交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，又可以大幅降低整車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本，最大限度的提高叉車(chē)性能和在國(guó)內(nèi)加大普及速度？半交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是解決叉車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最佳方案。所謂半交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即叉車(chē)行走部分是交流驅(qū)動(dòng)（交流電機(jī)交流控制器），液壓提升部分是直流驅(qū)動(dòng)（直流電機(jī)■直流控制器）。目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)叉車(chē)電氣控制系統(tǒng)配置概況:

sl'.國(guó)內(nèi)電動(dòng)菠車(chē)電遲控制系統(tǒng)配苴表sl'.國(guó)內(nèi)電動(dòng)菠車(chē)電遲控制系統(tǒng)配苴表4電源*驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)“執(zhí)行系統(tǒng)Q控制方式心電機(jī)型式,備注心直冷串勵(lì)P行走卩串勵(lì)控制器*串勵(lì)電機(jī)鼻起升"串勵(lì)控制器*串勵(lì)電機(jī)亠目前多采用戀奴泵合一揩d轉(zhuǎn)向心接觸器d復(fù)鎖電機(jī)+采用雙泵合■—,電機(jī)町省去*他勵(lì)+7行走卩他勵(lì)控制器W他勵(lì)電機(jī)占:起升衛(wèi).串勵(lì)控制器,串勵(lì)電機(jī)"目前多采用氏雙泵合一擬衛(wèi)轉(zhuǎn)向心.接觸器d復(fù)感電機(jī)”采片I雙泵合一，電機(jī)『U省去匸逆變+半交流4行走口交流控制器=交流電機(jī)*'起升及轉(zhuǎn)向小串勵(lì)控制器*串勵(lì)電機(jī)*:曲雙泵合4全交流卩行走"交流逆變器“交流電機(jī)**起升及轉(zhuǎn)向a.袞流逆變器,交流電機(jī)-：俶泵合」4國(guó)內(nèi)電動(dòng)史車(chē)電氣控制系統(tǒng)配苴七這種半交流方案有哪些優(yōu)點(diǎn)？它的實(shí)際應(yīng)用情況又是如何那？下面將通過(guò)具體的技術(shù)分析來(lái)為主機(jī)廠和用戶介紹電動(dòng)叉車(chē)半交流電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。首先我們先了解下交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)交流行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)三相交流異步電機(jī)是交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分,其工作原理是三相交流電輸送給定子繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感應(yīng)閉合的轉(zhuǎn)子繞組，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，便產(chǎn)生電磁力推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

表冬茨流（；AC＞電機(jī)與直流；（DC＞電機(jī)比較4序號(hào)PAC電機(jī)心DC-電機(jī)心無(wú)碳刷及換向器，制造工藝簡(jiǎn)單心有碳刷及換向器，制造工藝復(fù)雜心?加終身免維護(hù)，幾乎無(wú)維修費(fèi)用卩定期更換磯刷和換向器，維修費(fèi)用犬卩動(dòng)力強(qiáng)勁，高速高扭袒心由于碳刷影響，動(dòng)力、速度和孵報(bào)受限心再生能量高達(dá)書(shū)畑串勵(lì)無(wú)再生，他勵(lì)再生能量達(dá)15卻高速制動(dòng)性能好儀高速制動(dòng)性能弱衛(wèi)由于無(wú)詵刷，電磁干擾弘心電磁干擾夭小散熱好議率罔痹散熱差效率低"體和?小垂壘輕，易祎局心體積犬重測(cè)重，難布局心有轉(zhuǎn)速和潟度編碼器卍無(wú)轉(zhuǎn)遠(yuǎn)和溫度編碼器衛(wèi)噪音底心噪音咼衛(wèi)11^進(jìn)口價(jià)格高，國(guó)產(chǎn)價(jià)格略高心國(guó)產(chǎn)價(jià)格低心綜上所述，交流行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)與直流行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)相比:具有動(dòng)力強(qiáng)、效率高、噪音低、體積小、重量輕、再生能量高、電磁干擾小、終身免維護(hù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于冷卻和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著交流電機(jī)的控制能力大大增強(qiáng)和交流電機(jī)控制器硬件部分的成本逐步降低，為交流電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用和普及創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。表交流行走控制器2直蠱行走控制器的比較4?序號(hào)#交流E控制器4直濤（D#控制器心控制器軟硬件復(fù)雜衛(wèi)控制器軟硬件簡(jiǎn)單卩'2P不需要輔助接觸器J串勵(lì)必雋輔助接齟器，他勵(lì)不需要輔助接觸器有矢量控制歡無(wú)矢壘控制心換向平滑'力矩?zé)o延遲屮因有輔助接觸器，換向力袒有延遲衛(wèi)控制精度咼八控制精度低"6P價(jià)格高*價(jià)格低和

交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在應(yīng)用中的缺點(diǎn)交流電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)本身也存在一些缺點(diǎn)：1?編碼器當(dāng)前的交流控制系統(tǒng)中，編碼器是必備器件。安裝在交流電機(jī)上，用來(lái)向交流控制器提供轉(zhuǎn)速及方向信號(hào)。由于編碼器目前沒(méi)有國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格較高。使得交流控制系統(tǒng)的整體價(jià)格被抬高。2.控制器由于交流變頻調(diào)速控制技術(shù)很復(fù)雜，控制器需要選用較大的微處理器；同時(shí)，控制器的三相交流輸出也需要使用比直流控制器多得多的功率器件（如：MOSFET），直接導(dǎo)致成本的增加。所以交流控制器價(jià)格比直流控制器價(jià)格高。3?交流電機(jī)雖然交流電機(jī)比較簡(jiǎn)單，制造工藝和材料都沒(méi)有直流電機(jī)復(fù)雜，但由于交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用在國(guó)內(nèi)剛剛起步，除了少數(shù)國(guó)產(chǎn)電機(jī)，大多電機(jī)還需進(jìn)口，尤其是編碼器全部進(jìn)口。所以在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，交流電機(jī)價(jià)格會(huì)比直流電機(jī)價(jià)格高。由此可見(jiàn)，從交流控制系統(tǒng)的整體來(lái)看，不僅其技術(shù)的復(fù)雜和特殊而且器件的成本高。這使得其整體價(jià)格會(huì)比直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高出許多。這將不可避免的影響主機(jī)廠的生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高了最終用戶的采購(gòu)成本。揚(yáng)長(zhǎng)避短的最佳解決方案一半交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)交流驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)叉車(chē)行走部分采用直流控制系統(tǒng)的電動(dòng)叉車(chē)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障頻率較高的是行走驅(qū)動(dòng)部分，主要原因是用戶不能及時(shí)檢查和更換直流行走電機(jī)的碳刷及換向器,

造成火花大（甚至環(huán)火）還在繼續(xù)使用，導(dǎo)致電流過(guò)大燒壞控制器或電機(jī)。要從根本上解決，可以采用交流行走控制系統(tǒng)。叉車(chē)行走整體性能顯著提高，故障及元件更換率明顯降低，可靠性大大增強(qiáng)；叉車(chē)完好出勤率和單位時(shí)間的生產(chǎn)率更高，運(yùn)行及維護(hù)成本更低。將給最終用戶、主機(jī)廠、配套商帶來(lái)非常顯著的直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益。采用交流行走控制系統(tǒng)的電動(dòng)叉車(chē)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面：1?運(yùn)行與維護(hù)成本低交流電機(jī)終生免維護(hù)交流電機(jī)無(wú)需換向接觸器（前進(jìn)，后退換向），節(jié)省了部件。更為重要的是，交流電機(jī)無(wú)碳刷和換向器，不僅電機(jī)的體積更加輕便小巧，運(yùn)轉(zhuǎn)速度提高了，而且徹底擺脫了定期檢測(cè)和更換碳刷的麻煩，極大地增強(qiáng)了叉車(chē)的可靠性與穩(wěn)定性；同時(shí)，在叉車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)不用考慮預(yù)留電機(jī)維修空間，甚至可以將電機(jī)密封起來(lái)，使叉車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊湊。采用再生制動(dòng)，減少機(jī)械磨損再生制動(dòng)是一種非接觸性制動(dòng)，無(wú)論駕駛者丟開(kāi)加速器踏板減速，踩制動(dòng)器踏板剎車(chē)，還是切換行駛方向剎車(chē)，交流電動(dòng)機(jī)均會(huì)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，其電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩。這意味著減少剎車(chē)片的磨損，延長(zhǎng)制動(dòng)器壽命，降低制動(dòng)器維護(hù)費(fèi)用，使運(yùn)行成本更低。同時(shí)，由于交流電機(jī)在行駛與制動(dòng)上的效率很高，而且剎車(chē)或換向時(shí)，都會(huì)有再生能量產(chǎn)生，高達(dá)30%,并能將再生能量回饋到蓄電池，這會(huì)使蓄電池工作時(shí)間延長(zhǎng)，壽命也更長(zhǎng)。雖然直流他勵(lì)行走電機(jī)也有再生制動(dòng)，但必須在強(qiáng)烈的制動(dòng)時(shí)才能啟動(dòng)，再生能

量只有15%。而交流行走控制系統(tǒng)幾乎在所有的情況下，交流電機(jī)均會(huì)產(chǎn)生能量再生，并且持續(xù)作用直至叉車(chē)完全靜止，顯然比直流電機(jī)的能量再生效率更高。2.生產(chǎn)效率提高交流電機(jī)最咼轉(zhuǎn)速比直流電機(jī)提咼很多，動(dòng)力更強(qiáng)勁。而且，交流電機(jī)可以將獲得的再生能量回饋給蓄電池，既延長(zhǎng)了電池的使用時(shí)間，也提高了叉車(chē)的整體性能：?jiǎn)?dòng)更快，加速/減速性能提高，縮短了達(dá)到最高速度的時(shí)間，延長(zhǎng)了續(xù)航距離，工作效率顯著提高。3?易于編程，控制能力大增強(qiáng)隨著變頻調(diào)速技術(shù)取得了突破性發(fā)展,交流控制器可以實(shí)時(shí)控制交流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使交流電機(jī)的受控能力大大增強(qiáng)，獲得了同直流電機(jī)一樣的調(diào)速性能。交流驅(qū)動(dòng)采用速度力矩控制，控制的靈敏度提高，可以提高叉車(chē)操作效率；采用加速踏板釋放制動(dòng)功能，前進(jìn)過(guò)程中換向?yàn)榈管?chē)時(shí)可以平穩(wěn)過(guò)渡，提高了叉車(chē)的穩(wěn)定性與可靠性，同時(shí)，采用CAN總線，使系統(tǒng)集成更簡(jiǎn)單，單元設(shè)計(jì)更靈活。4?叉車(chē)操作更加舒適交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在提高叉車(chē)駕駛員操作舒適方面所起到的作用與眾不同由于交流電機(jī)比直流電機(jī)小巧輕便，這使得叉車(chē)的設(shè)計(jì)相對(duì)更靈活。直流驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)叉車(chē)起升和轉(zhuǎn)向部分既然交流控制系統(tǒng)優(yōu)于直流控制系統(tǒng),為什么還要介紹直流控制系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)叉車(chē)液壓工作系統(tǒng)中呢？當(dāng)然全交流配置的控制系統(tǒng)是目前電動(dòng)叉車(chē)系列中的頂級(jí)配置，性能更加優(yōu)越，運(yùn)行和維護(hù)成本會(huì)更低。國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)

電動(dòng)叉車(chē)基本上都是全交流頂級(jí)配置。但是全交流頂級(jí)配置的成本要遠(yuǎn)高于直流控制系統(tǒng)，一般要高出3-4倍。這對(duì)國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)叉車(chē)用戶是一時(shí)難以接受。為了既能提高電動(dòng)叉車(chē)的整機(jī)性能和可靠性，又能在整機(jī)成本增加不大的情況下，盡快地拓寬國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。使用戶得到實(shí)惠、主機(jī)廠找到新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、配套商降低服務(wù)費(fèi)用。這一舉三得的舉措能不干嘛！因此我們推薦半交流配置方案就能實(shí)現(xiàn)上述舉措。我們知道電動(dòng)叉車(chē)在作業(yè)中都在小范圍內(nèi)頻繁地前進(jìn)后退換向，直流控制系統(tǒng)中的換向接觸器觸點(diǎn)和電機(jī)中的碳刷、換向器容易燒蝕和磨損，如不及時(shí)檢查和更換就會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)故障，造成用戶抱怨。對(duì)此我們推薦采用交流行走控制系統(tǒng)，從根本上杜絕了直流系統(tǒng)中頻繁的故障率。而在電動(dòng)叉車(chē)液壓系統(tǒng)中的泵電機(jī)是定向旋轉(zhuǎn)的串勵(lì)電機(jī),不需要換向接觸器。雖然也頻繁地起升和傾斜，但每次作業(yè)時(shí)間都很短，不會(huì)超過(guò)30秒。如果采用“雙泵合一”配置，泵電機(jī)兼顧轉(zhuǎn)向，在起升或傾斜不工作時(shí)，泵控制器供給泵電機(jī)的電壓很低，約13V左右（48V電源）。這時(shí)泵電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)，約400-800rpm。由于泵電機(jī)是定向旋轉(zhuǎn)且短時(shí)工作制，且液壓系統(tǒng)已設(shè)定了最大壓力值，過(guò)載時(shí)溢流閥（安全閥）自動(dòng)打開(kāi)，所以沒(méi)有很大的電流沖擊。因此電機(jī)的碳刷和換向器壽命要長(zhǎng)得多，相對(duì)可靠。同時(shí)也延長(zhǎng)了碳刷定期檢查和更換的時(shí)間，降低了運(yùn)行和維護(hù)成本。直流串勵(lì)電機(jī)大扭矩特性是非常適合液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。介于直流液壓控制系統(tǒng)的作業(yè)特點(diǎn)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，電動(dòng)叉車(chē)半交流控制系統(tǒng)在當(dāng)前很有生命力，整機(jī)特性和銷(xiāo)售價(jià)格容易被國(guó)內(nèi)外用戶接受，市場(chǎng)前景肯定很好圖4、單癖裁控制系統(tǒng)示意圖（美國(guó)CURTIS電控）屮我|1產(chǎn)5囂篇SM「tc=hJ?7?圖4、單癖裁控制系統(tǒng)示意圖（美國(guó)CURTIS電控）屮我|1產(chǎn)5囂篇SM「tc=hJ?7?!胴婀關(guān)