叉車蓄電池、叉車電機(jī)、叉車電控三者息息相關(guān)，發(fā)展幾乎可以說是同步進(jìn)行，作為電瓶叉車的主要核心配件，這三款組件也是叉車主要價值所在，目前在國內(nèi)外配套生產(chǎn)的生產(chǎn)工廠比較多，以叉車蓄電池為例：國產(chǎn)的電池品牌：貝朗斯、迅啟、順風(fēng)、火炬、天能、理士等都屬于國產(chǎn)市場份額比較大的企業(yè)，外資品牌：HOPPECKE、Hawker、FAAM、GSYUASA、MACI、KOBE等都是比較上乘的電池，原裝配套的叉車工廠比較多。

    近年來隨著全社會環(huán)保意識的增強(qiáng)，電動叉車由于具有無污染、低噪聲等顯著優(yōu)點， 得到了飛快的發(fā)展。國外市場特別是歐美發(fā)達(dá)國家，由于受環(huán)保法規(guī)影響，電動叉車的產(chǎn)量已占叉車總產(chǎn)量的40％以上，日本電動叉車產(chǎn)量也已超過了叉車總量的1／3。

    在中國，電動叉車所占比例為20％ 左右，已突破原來只能用于小噸位作業(yè)的局限。但不容忽視的是，我國電動叉車生產(chǎn)尚處于起步階段，一直是我國工業(yè)車輛行業(yè)的弱項，特別是三電(電控、電機(jī)、電瓶)的落后狀況困擾著電動叉車的發(fā)展，國內(nèi)廠家的技術(shù)水平與 產(chǎn)品質(zhì)量相對于國外先進(jìn)的工業(yè)車輛制造商尚有一定差距。

    電動叉車主要部分是電氣系統(tǒng)，統(tǒng)稱“三電” 即電控、電機(jī)，電瓶，尤其是電機(jī) 驅(qū)動系統(tǒng)，它的性能好壞將直接影響蓄電池叉車的質(zhì)量和性能。電動叉車驅(qū)動系統(tǒng)一般由電機(jī)、控制系統(tǒng)(包括電動機(jī)驅(qū)動器、調(diào)速控制器及各種傳感器)、機(jī)械傳動裝置等構(gòu)成。目前正在應(yīng)用或開發(fā)的電動車選用的驅(qū)動電機(jī)主要有直流電動機(jī)、交流電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)四類。

    本文從驅(qū)動方面來討論控制系統(tǒng)的發(fā)展，可以分為三個階段，即串勵直流電動機(jī)控制系統(tǒng)、他勵直流電動機(jī)控制系統(tǒng)、交流電動機(jī)控制系統(tǒng)。串勵直流電動機(jī)控制系統(tǒng) 直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，所以直到20世紀(jì)80年代中期，它仍是國內(nèi)外的主要研發(fā)對象。而且，目前國內(nèi)用于電動叉車的絕大多數(shù)仍是串勵直流電動機(jī)。因為串勵直流電動機(jī)可以在低速時獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，輕載時獲得較高的轉(zhuǎn)速，所以認(rèn)為串勵直流電動機(jī)的軟機(jī)械特性更符合電動叉車驅(qū)動的要求。串勵直流電動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展 串勵直流電動機(jī)控制系統(tǒng)最初采用接觸器控制電阻進(jìn)行調(diào)速，是國外五、六十年代 的產(chǎn)品。

    八十年代國內(nèi)有的廠家開始引進(jìn)應(yīng)用先進(jìn)的電子技術(shù)，采用可控硅脈沖斬波無級調(diào)速，如八十年代初南平叉車總廠、撫順叉車總廠吸收國外先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)了可控硅脈沖無級調(diào)速裝置。其中長沙鐵道學(xué)院電子設(shè)備廠DKM3型以及后來改進(jìn)的QBZ3-7型 都采用了可控硅。由于目前國產(chǎn)可控硅調(diào)速系統(tǒng)、場效應(yīng)控制系統(tǒng)元器件質(zhì)量及結(jié)構(gòu)仍未過關(guān)，各整機(jī)廠很多采用美國GE可控硅調(diào)速系統(tǒng)EV100型。EV100型采用可編程控制系統(tǒng)，并配備電能再生制動器和隨機(jī)故障診斷系統(tǒng)等。國產(chǎn)牽引電機(jī)在過電流、過扭矩等性能上已接近國際水平，但在體積、重量等方面還有一定的差距，而且可供選用的電機(jī)品種規(guī)格較少，限制了電動叉車品種規(guī)格的發(fā)展。

    隨著電子元件的發(fā)展，八十年代出 現(xiàn)的功率晶體管，可替代SCR可控硅斬波器，使控制板故障減少，維修更方便。采用微 處理機(jī)接收的信號包括司機(jī)座開關(guān)、提升傾斜液壓油路、輔助液壓油路、行走電機(jī)控制 和蓄電池電壓等，經(jīng)微處理機(jī)計算和分析這些信號，然后指令叉車各個部件完成動作。如意大利薩牌公司的H系列和美國科蒂斯公司PMC系列調(diào)速控制器；瑞典卡爾瑪公司的小噸位蓄電池叉車采用可編程控制系統(tǒng)，主要作業(yè)都經(jīng)微機(jī)處理，電動系統(tǒng)始終保持在 最佳工作狀態(tài)。 而且目前大噸位蓄電池叉車采用了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，例如日本輸送機(jī)公 司對2—3噸的前移式蓄電池叉車作了改進(jìn)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不再采用液壓控制，而采用傳感器和控制器控制轉(zhuǎn)向力，比液壓控制的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)節(jié)約電池能量四分之一，同時省去了液壓 管路，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運(yùn)行更加平穩(wěn)。斯蒂爾公司在蓄電池叉車上也用了新型電動轉(zhuǎn)向 裝置，比較省力，動作準(zhǔn)確。因此，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電動叉車的電控也日趨完善。
 
    電動機(jī)控制器的發(fā)展三個階段特點：電阻器啟動�？刂颇芰繐p失大，只可有限地分解速度。但其調(diào)速系統(tǒng)多用電 阻調(diào)速方式。這種調(diào)速方式存在許多明顯的缺點：
1、耗能大、降低電瓶的使用壽命。
2、依靠繼電器接點改變電阻值達(dá)到調(diào)速，這樣繼電器接點經(jīng)常被強(qiáng)大的工作電流燒損，同時接點上產(chǎn)生的弧光又是火災(zāi)隱患。
3、由于變速級數(shù)只有四擋，叉車起動不穩(wěn)，對機(jī)械傳動裝置沖擊力大，增加了機(jī)械維修量，也減少了機(jī)器的壽命。由于上述原因，國內(nèi)外不少單位都花費了大量的時問和經(jīng)費研究用電子調(diào)速裝置來代替電阻調(diào)速的方法，但這些產(chǎn)品在技術(shù)指標(biāo)和性能上都不盡人意。如有些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計不合理，故障多， 無保護(hù)電路，不能抗干擾。尤其在非常繁忙的貨場，叉車使用條件復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣， 干擾因素多，連續(xù)工作時間長，使這些電子調(diào)速裝置在可靠性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。
 

    叉車晶閘管控制器控制。電子調(diào)速是靠晶閘管電路構(gòu)成的斬波器來控制電機(jī)電流 達(dá)到調(diào)速的。晶閘管相當(dāng)于一個電子開關(guān)，與直流電機(jī)呈串聯(lián)連接。在控制電路的作用 下，晶閘管有規(guī)律地導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使流過晶閘管和電機(jī)的電流呈矩形波狀態(tài)(頻率 一般可為幾十赫到幾百赫)。若改變電流矩形波的占空比，就可改變電流的平均值，從而改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種電路結(jié)構(gòu)也稱為斬波器。那么如何絕對可靠地控制晶閘管規(guī)律性的導(dǎo)通與關(guān)斷，乃是整個調(diào)速系統(tǒng)中的關(guān)鍵所在。因為當(dāng)晶閘管應(yīng)該導(dǎo)通而電路不能控制其導(dǎo)通時，或?qū)�通頻率不準(zhǔn)時，必然使叉車不能正常運(yùn)行或速度不穩(wěn)，更為嚴(yán)重 的是在晶閘管應(yīng)該關(guān)斷而電路不能使其關(guān)斷時，電機(jī)電流會突然猛增，使叉車速度失控 而致猛沖。這是很危險的。如果再沒有良好的電路保護(hù)系統(tǒng)，會導(dǎo)致晶閘管過流燒毀。 在80年代早期出現(xiàn)了功率晶體管，它可以替代SCR可控硅斬波器。

    叉車MOS場效應(yīng)管控制器。門極驅(qū)動電流小，并聯(lián)控制特性好，正向電壓降較小，開關(guān)損失降低。由于減少了元器件，并采用全封閉裝置，可靠性大大提高。MOS管場效應(yīng)管的工作效率更高，允許的最高速度更大，操作噪聲更小，保護(hù)措施更強(qiáng)。晶體管 斬波器的控制采用微處理器，除了可進(jìn)行性能參數(shù)設(shè)定、再生制動外，還設(shè)有過壓過流過熱等保護(hù)功能，并可進(jìn)行自我故障診斷和檢測。新一代蓄電池叉車和牽引車上，就裝用了具有代表性的意大利薩牌公司的H系列和美國科蒂斯公司PMC系列調(diào)速控制器。

    他勵直流電動機(jī)控制系統(tǒng)：他勵直流電動機(jī)及其控制器是上世紀(jì)末期逐步發(fā)展起來的。在此之前，蓄電池車輛上廣泛采用串勵直流電動機(jī)及電子控制斬波調(diào)速控制器。他勵直流電動機(jī)及其控制器對電動車輛的控制更加方便、可靠，技術(shù)更先進(jìn)，在中小型電動車輛上有很好的應(yīng)用前景。意大利薩牌（ZAPI）的SEM2和SEM，美國通用電氣（GE）的IC3546SR、科蒂斯（CURTIS）公司生產(chǎn)的PMC1243、PMC1244采用了他勵直流電動機(jī)控制器；他勵直流電動機(jī)機(jī)械特性 在對他勵電動機(jī)進(jìn)行斬波調(diào)速控制時，保持電源電壓不變，均勻調(diào)節(jié)電動機(jī)兩端電壓，電動機(jī)的電樞電流變化，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩變化。如果設(shè)計中保證電動機(jī)的調(diào)節(jié)特性覆 蓋電動車輛的阻力轉(zhuǎn)矩，即電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大于阻力轉(zhuǎn)矩，他勵電動機(jī)就可很好地滿 足電動車輛的驅(qū)動要求。但是實用的他勵直流電動機(jī)為防止磁路過飽和，磁場要加以特別設(shè)計，磁場繞組通過的電流遠(yuǎn)小于串勵電動機(jī)的磁場電流，磁場繞組的匝數(shù)多、導(dǎo)線 截面積小，這樣可減少磁場部分的電能消耗。采用他勵的連接方式還可依據(jù)調(diào)速控制的 需要，對磁場電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。

   他勵直流電動機(jī)控制系統(tǒng)的特點。他勵直流電動機(jī)及其控制器可實現(xiàn)傳統(tǒng)串勵電控?zé)o法實現(xiàn)的坡道防下滑功能，電 瓶、電機(jī)工作電流的脈動大大減少，空載和滿載均能實現(xiàn)最大車速。他勵電控取消了3個接觸器(換向、旁路、再生)，見圖 從根本上解決了接觸器易拉弧、故障多的問題，大大減少了維護(hù)工作量，降低了使用維修費用。他勵電動機(jī)調(diào)速控制電路 接通方向控制開關(guān)，通過控制器使VT1、VT3（或VT2、VT4）同時導(dǎo)通，即可改變車 輛運(yùn)行方向。依據(jù)調(diào)速踏板信號，通過控制器改變功率場效應(yīng)管VT5的相對導(dǎo)通率，即可實現(xiàn)車輛的調(diào)速控制。采用他勵電動機(jī)，實現(xiàn)再生制動控制也很方便。當(dāng)車輛需要減速時，抬起調(diào)速踏板， 控制器將再生制動接觸器RB 設(shè)為圖6 所示狀態(tài)，電動機(jī)接成并勵直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電樞在車輛動力帶動下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，向蓄電池充電，實現(xiàn)制動能量的再生利用。再生制動時充電回路是:電動機(jī)電樞下端→續(xù)流二極管 D→主接觸器 KM→蓄電池組 GB→應(yīng)急電源開關(guān)K→再生制動接觸器RB→電動機(jī)電樞上端。

    交流電動機(jī)控制系統(tǒng)一直以來，交流電機(jī)及控制器多用于固定設(shè)備的驅(qū)動，2O世紀(jì)7O年代開始在歐洲和日本用于行走設(shè)備，后來用于電動車輛。交流電機(jī)及控制技術(shù)在歐洲和亞洲從研制到成 熟經(jīng)過了約1O年時間，之所以得以迅速發(fā)展主要是因為交流控制器的快速發(fā)展使得控制 器無論從尺寸到成本都有了較大幅度的降低，近幾年在美國也開始被廣泛認(rèn)可和使用。美國交流動力控制技術(shù)發(fā)展滯后的主要原因是因為電壓等級標(biāo)準(zhǔn)的不同，在歐洲和亞洲，普遍采用高電壓、低電流的電機(jī)及控制系統(tǒng)，而在美國，采用的是低電壓、高電流 的電機(jī)及控制系統(tǒng)。美國的叉車和電控開發(fā)部門就瓶頸問題展開了有針對性的研究，最終使交流動力系統(tǒng)叉車在美國得到了很好的發(fā)展，例如科蒂斯1234控制器。交流電機(jī)及控制系統(tǒng)被認(rèn)為是較高級的電動叉車技術(shù)特性之一，目前世界上采用交流動力控制技 術(shù)的叉車企業(yè)主要有豐田、BT、Raymond、永恒力和克拉克等公司。國內(nèi)的交流驅(qū)動系 統(tǒng)叉車2003年才開始在我國銷售，迄今在這一技術(shù)領(lǐng)域我國尚處于起步階段。只有幾家主要的叉車企業(yè)使用丹納赫傳動公司提供的交流驅(qū)動系統(tǒng)生產(chǎn)電動叉車，其系列化產(chǎn)品 正在開發(fā)試制中。例如，安徽合力股份有限公司采用丹納赫傳動(Danaher Motion)交流 驅(qū)動系統(tǒng)的四輪1．5T全交流驅(qū)動叉車樣車已經(jīng)完成測試，開始批量生產(chǎn)。

    AC交流驅(qū)動控制器的特點 交流電機(jī)運(yùn)用于叉車具有以下顯著特點：一是叉車運(yùn)行速度高，工作裝置起升速度 高；二是由于它采用高效控制器及具有再生制動功能，因此，比傳統(tǒng)叉車節(jié)能30％以上； 三是全封閉電機(jī)、軸承及多盤制動器免維護(hù)(無接觸器或碳刷)。交流電機(jī)的電壓有越來 越高的發(fā)展趨勢，高電壓(72～8O V)已在歐洲開始使用。在高電壓下工作時，實際工作 的電流很小，叉車在工作中發(fā)熱更少、效率更高，完全克服了直流電機(jī)產(chǎn)生熱量多、效 率低下、維護(hù)頻繁的缺點。此外，AC交流控制器在低速時恒轉(zhuǎn)矩控制，高速時恒功率控制，在低速段有電壓補(bǔ)償功能，使得爬坡和起動性能更好，加之AC電機(jī)有速度反饋功能， 因此操作靈敏度高，動力控制精確。 電機(jī)的特性可以通過改變?nèi)�相交流電的正弦波的頻率而得到控制，使控制變得更為簡單，并且可以得到更寬范圍的調(diào)節(jié)。直流電機(jī)的特性由控制器的輸出電壓決定，所以 當(dāng)蓄電池的電量不足時，電機(jī)輸出特性變差。而交流系統(tǒng)就不存在此問題，電機(jī)可以在 變化的電流和頻率之間調(diào)節(jié)， 因而輸出的特性可以維持在良好的狀態(tài)，受電池電量的影響較小。因此使用交流系統(tǒng)在同樣的蓄電池容量下可以比直流電機(jī)的使用時間延長 25％，有效地提高了生產(chǎn)效率。

    AC交流驅(qū)動控制器的控制方式 應(yīng)用于AC電動機(jī)的變頻控制技術(shù)主要有三種：轉(zhuǎn)差控制、矢量控制、V/F（電壓／ 頻率）控制。現(xiàn)在異步電動機(jī)變頻調(diào)速主要以交一直一交電壓型逆變的電壓／頻率比控 制方式為主，這種控制方式控制線路比較簡單，能使傳動系統(tǒng)處于某性能指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)最佳工況下運(yùn)行。交流電機(jī)一般采用直流斬波器加逆變器和 PWM (脈沖寬度調(diào)制) 逆變器兩種方式。PWM逆變器又分電壓控制PWM 和電流控制PWM。對于交流電機(jī)來說, 由于電動叉車的電源(蓄電池) 電壓低, 采用直流斬波器加逆變器方式, 傳輸能量環(huán)節(jié)過多, 會降低整個 系統(tǒng)的效率。而采用PWM 電壓型逆變器, 則線路簡單、環(huán)節(jié)少、效率高。所以變頻器輸 出電壓和頻率的控制一般采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）的方式。變頻器的逆變原理是通過 改變脈沖寬度來控制輸出電壓，通過改變調(diào)制周期來控制輸出頻率，見圖。
    結(jié)束語：通過對蓄電池機(jī)械的驅(qū)動控制系統(tǒng)的比較可見, 交流電機(jī)仍將是未來電動車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的首選, 其控制系統(tǒng)將隨著微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用, 實現(xiàn)以微處理器為核心是未來叉車控制系統(tǒng)發(fā)展的主方向，即以微處理器為核心，控制由局部控制向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，使整車保持最佳工作狀態(tài)，實現(xiàn)叉車的智能化作業(yè)。傳 統(tǒng)的電阻調(diào)速控制器已被淘汰，而新型MOSFET晶體管因其門極驅(qū)動電流小，并聯(lián)控制特 性好，且有軟硬件自動保護(hù)和硬件白診斷功能等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。目前串勵控制器 和他勵控制器仍是市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著交流調(diào)速控制系統(tǒng)成本的降低與閉式交流電機(jī) 技術(shù)的成熟，交流電機(jī)叉車將會因其功率大、維護(hù)性能好而取代直流電機(jī)叉車。特別是 最近幾年，國際大公司競相推出高性能的全AC驅(qū)動叉車，行駛速度可達(dá)到17 km／h，爬 坡度可達(dá)到20％ ，達(dá)到同噸位內(nèi)燃車的水平。預(yù)計在未來3～5年內(nèi)，AC叉車將會超過 DC叉車而占據(jù)電動又車的主流市場。

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