奥蒂电动叉车伺服驱动系统用户需求说明书

1、.奥蒂电动叉车伺服驱动系统用户需求说明书文件状态：草稿正式发布正在修改文件标识：当前版本：作 者：完成日期：目 录1.引言31.1.读者对象及目的31.2.背景说明31.3.术语与缩写解释31.4.参考资料32.产品简介43.产品面向的群体44.产品应当遵循的标准或规范45.产品的功能性需求55.1.功能性需求分类65.2.手持器模块75.2.1.牵引功能模块75.2.2.提升功能模块105.2.3.其他功能115.3.DSP控制模块115.3.1.输入规范115.3.2.控制功能125.3.3.故障诊断125.4.驱动模块135.5.功率模块135.6.电源模块135.7.状态检测模块135

2、.8.散热模块146.运行环境141. 引言1.1. 读者对象及目的读者分类目 的市场人员/客户代表了解本文档对需求的理解是否和他们要求的一致系统分析人员理解用户需求，转化为系统需求系统设计人员理解用户需求，在设计时把握用户需求。系统测试人员了解用户需求，为测试提供参考文档人员编写用户使用和操作手册1.2. 背景说明1） 系统名称：奥蒂电动叉车伺服驱动系统2） 任务提出者：3） 系统开发者：4） 系统用户：1.3. 术语与缩写解释1.4. 参考资料1、combi AC2说明书2. 产品简介奥蒂电动叉车伺服驱动系统是用来控制电动叉车的系统，适合用于3-7KW的一对电机的控制，在叉车系统上分别为牵

3、引电机和提升电机。他可以被应用于以电瓶为动力的牵引和液压系统。奥蒂电动叉车伺服驱动系统是以TI TMS320F2812DSP数字处理芯片为控制核心的全数字化交流伺服系统。数字处理器的出现为伺服系统实现高性能的控制算法提供了良好的硬件平台，并为更复杂的控制算法、智能控制系统乃至网络控制系统的实现提供了硬件支撑。奥蒂电动叉车伺服驱动系统在运行过程中具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测和保护，使整个系统能安全稳定运行，是安全、高效、节能的电动叉车控制系统。3. 产品面向的群体电动叉车生产厂商及电动叉车最终使用者。4. 产品应当遵循的标准或规范1）GB/T 1912008 包装储运图示标志2）GB

4、 37972005 电气控制设备3）GB 4208-2008 外壳防护等级(IP代码)4）GB 5080.1-1986 设备可靠性试验总要求5. 产品的功能性需求系统框图如图5-1所示图5-1 奥蒂电动叉车伺服驱动系统框图由框图可以看出奥蒂电动叉车伺服驱动系统主要由手操器模块、DSP控制模块、驱动功率模块组成。5.1. 功能性需求分类系统的硬件主要由以下几部分组成：1、主控板。2、驱动板3、功率板4、主接触器5、散热片和风扇系统的总体功能性需求如下：1、基于微处理器的数字控制，同时控制一对电机运行，一个牵引电机，一个提升电机。2、具有再生制动功能。3、具有CAN-BUS通讯功能。4、具有Fla

5、sh存储功能。5、供电电压48V。6、最大输出电流320A，对每个电机可连续工作3分钟。7、工作频率：8KHz8、环境温度：-30-409、驱动器最高工作温度：75系统的主要功能模块划分如表5-1所示：表5-1 系统主要功能模块划分功能模块说明手持器模块用户通过该模块对系统进行实时的控制，进行运行模式和运行参数的设定，也可以进行运行状态参数的查询DSP控制模块对接收的各种数据进行处理，通过一系列的算法控制系统的正常运行驱动模块通过放大接收的控制信号来对控制功率板的工作功率模块通过自身MOS管的开关来控制输出的电压电流，以控制电机的运行电源模块为其他模块供电状态检测包括编码器电机角的反馈，输出电

6、流反馈，功率板温度反馈，母线电压反馈散热模块主要为散热片和风扇5.2. 手持器模块用户通过该模块对系统进行实时的控制，进行运行模式和运行参数的设定，也可以进行运行状态参数的查询。以下通过罗列系统中应设置的各项参数来说明系统应具备的功能及手持器的功能。5.2.1. 牵引功能模块功能设置项：1、HOUR COUNTER（小时计） RUNNING：车辆运行时小时计才计时。KEY ON：当电锁闭合时，小时计计时。2、BATTERY CHECK（电瓶检测）ON：电瓶电量检测功能启动。当电量降到10%时，警报。逆变器最大电流会降为设置值的一半。OFF：电瓶电量检测功能启动，但不报警。3、TRACTION

7、CUTOUT 牵引速度削减-ON/OFF：当电瓶电量过低时，如果该功能设定为ON，牵引速度降低到60hz4、LIFT CUTOUT 提升速度削减-ON/OFF：当电瓶电量过低时，如果该功能设定为ON，提升速度降低到“CUTBACK SPEED”值5、HYDRO KEY ON（液压开关）-ON/OFF：如果此选项设为ON，牵引逆变器具有液压转向功能。6、STOP ON RAMP（坡上停车）ON：坡上停车的特性（车辆依靠电力停在坡上）停车时间起决于“辅助时间”参数的设定。OFF：不实现坡上停车的功能。7、PEDAL BRAKING（踏板制动）ANALOG：机械的制动踏板装有一个开关和一个电位器。当

8、加速器被释放，制动踏板被踏下逆变器产生一个强度与踏板电位器成比例的电制动。当制动踏板被轻轻踩下时（制动开关刚闭合，制动电位器仍在最小值），制动最小强度取决于“释放制动”的参数值。当制动踏板被完全踩下时（制动电位器在最大值），最大制动强度取决于“踏板制动”的参数值。在中间的位置，电制动的强度是最大和最小之间的线性函数。DIGITAL：在车辆机械制动踏板上没有安装电位器，只有一个微动开关。当释放加速器踏板并且踩下制动踏板（制动开关闭合），逆变器会根据“踏板制动”的参数执行一个电制动。8、SET TEMPERATURE(温度设定)DIGITAL：一个数字的（开/关）电机热传感器信号连接到C25（C3

9、5）输入端。ANALOG：一个模拟的电机热传感器被连接到C25（C35）输入端。NONE：没有连接电机热传感器。9、SMART DISPLAY-ON/OFF：如果这项功能设置为ON，激活与智能仪表的通信。10、SET POT BRK MIN：当制动踏板开关闭合时，记录制动踏板电位器的最小值。这个过程只在“踏板制动”选项设置为“模拟”时才必须要记录。11、SET POT BRK MAX：当制动踏板开关闭合时，记录制动踏板电位器的最大值。这个过程只在“踏板制动”选项设置为“模拟”时才必须要记录。12、SET BATTERY TYPE：选择电瓶额定电压值。13、ADJUST BATTERY：精确地调

10、整控制器测量的电瓶电压值。14、THROTTLE 0 ZONE：在加速器的输入曲线上设立一个死区（如图5-1所示）。15、THROTTLE X POINT：这个参数改变加速器输入曲线的特性。16、THROTTLE Y POINT：这个参数改变加速器输入曲线的特性。 图5-1 加速器输出电压与速度关系曲线(VACC MIN和VACC MAX是“加速器编程”功能设定的值)17、ADJUSTMENT#01 BDI ：调整电瓶放电的上限。18、ADJUSTMENT#02 BDI ：调整电瓶放电的下限。19、MAIN CONT VOLTAGE：这个参数可以调整主接触器线圈的电压。20、AUX OUTPU

11、T VOLTAGE：这个参数可以调整电制动线圈的电压。参数调节项：1、ACC DELAY：加速延时，确定加速率。2、RELEASE BRAKING：释放制动，当运行请求释放时的减速率。3、INVERSION BRAKING：反接制动，运行时方向开关反向时的减速率。4、PEDAL BRAKING：踏板制动，当运行请求释放且制动踏板开关闭合时的减速率。5、SPEED LIMIT BRAKING： 速度限制制动，踏板位置改变踏板踏下深度减小但没有完全释放时的减速率。6、BRAKE CUTBACK：速度削减制动，当速度降低信号输入时或电机速度下降时的减速率。7、MAX SPEED FORWARD：前进

12、方向最大速度。8、MAX SPEED BACKWARD：后退方向最大速度。11、FREQUENCY CREEP：爬行频率。当前进或后退开关闭合而加速器在最小的位置时的最小速度。12、MAXIMUM CURRENT：最大电流。逆变器的最大电流。13、ACC SMOOTH：在频率范围从0“STOP SMOOTH”的不同的加速曲线。14、INV SMOOTH：在频率范围从0“STOP SMOOTH”方向反向之后，不同的加速曲线。如图5-2所示。15、STOP SMOOTH：设定了频率的水平值。图5-2 加速曲线（0.4，1.0，2.0，3.5 是ACC SMOOTH和INV SMOOTH可能的参数值

13、）16、AUXILIARY TIME：辅助时间。如果（stop on ramp）的设置为开（ON）时，为决定车辆停在坡上的时间用户参数项（提供运行状态的显示）：1、MOTOR VOLTAGE：电机电压。逆变器提供给电机的电压。由满电压（取决于电瓶电压）的百分比表示。2、FREQUENCY：频率。提供给电机的电压和电流频率。3、ENCODER：电机的速度，用频率单位表示；它的信息来源于速度传感器。4、SLIP VALUE：滑差值。电机的旋转磁场和与电机主轴的速度差，用频率表示。5、CURRENT RMS：电机电流的均方根值。6、TEMPERATURE：铝板温度。安装MOS管的散热铝板温度。7、M

14、OTOR TEMPRATURE：牵引电机温度，如果“SET TEMPERATURE”设定为NONE，显示为08、ACCELERATOR：加速器信号。加速器电位器滑动端（CPOT）的电压。电压水平值会显示在手持单元屏幕的左边；右边显示的是加速器电压的百分比。9、FORWARD SWITCH：前进开关。前进方向的数字信号输入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。10、BACKWARD SWITCH：后退开关。后退方向的数字信号输入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。11、ENABLE SWITCH：允许开关。允许开关的数字信号输

15、入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。12、SEAT SWITCH：座位开关。座位微动开关的数字信号输入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。13、CUTBACK SWITCH：速度削减开关。速度削减微动开关。ON/ GND =输入有效，开关断开。OFF/+VB =输入无效，开关闭合。14、BRAKE SWITCH：制动开关。踏板制动微动开关。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。15、BRAKE PEDAL POTI：制动踏板电位器。制动踏板电位器滑动端（CPOTB）的电压。这个参数只有在P

16、EDAL BRAKING设置为ANALOG时才有效（参见5.4）。16、VOLTAGE BOOSTER：电压补偿。在负载的情况下提供给电机的补偿电压。以全压的百分比表示。17、BATTERY VOLTAGE：电瓶电压。电锁开关输入端测量的电瓶电压值。18、BATTERY CHARGE：电瓶电量。电瓶电量的百分比。5.2.2. 提升功能模块功能设置项：1、SET TEMPERATURE(温度设定)DIGITAL：个数字的（开/关）电机热传感器信号连接到C35输入端。ANALOG：一个模拟的电机热传感器被连接到C35输入端。NONE：没有连接电机热传感器。2、THROTTLE 0 ZONE：在加速

17、器的输入曲线上设立一个死区（见下图曲线所示）。3、THROTTLE X POINT：这个参数改变加速器输入曲线的特性。4、THROTTLE Y POINT：这个参数改变加速器输入曲线的特性。5、AUX OUTPUT VOLTAGE：这个参数可以调整辅助输出线圈的电压（液压转向接触器线圈）参数调节项：1、ACC DELAY：决定加速斜率2、DEC DELAY：决定减速斜率3、MAX LIFT：决定了最大提升速度4、MIN SPEED LIFT：当提升使能开关闭合时，最小的提升速度，提升电位器在最小值处5、HYD SPEED FINE：液压转向速度细调6、CUTBACK SPEED：当速度削减开关

18、激活时速度削减7、MAXIMUM CURRENT：改变逆变器的最大电流8、AUXILIARY TIME：当液压转向请求激活时，延时时间用户参数项（提供运行状态的显示）：1、MOTOR VOLTAGE：电机电压。逆变器提供给电机的电压。由满电压（取决于电瓶电压）的百分比表示。2、FREQUENCY：频率。提供给电机的电压和电流频率。3、ENCODER：电机的速度，用频率单位表示；它的信息来源于速度传感器。4、SLIP VALUE：滑差值。电机的旋转磁场和与电机主轴的速度差，用频率表示。5、CURRENT RMS：电机电流的均方根值。6、TEMPERATURE：铝板温度。安装MOS管的散热铝板的温

19、度。7、MOTOR TEMPRATURE：提升电机的温度，如果设定为NONE（参见8.4.2），显示为08、VOLTAGE BOOSTER：负载条件下的电压补偿，以全压的百分比表示9、BATTERY VOLTAGE：电瓶电压。电锁开关输入端测量的电瓶电压值。10、SEAT SWITCH：座位开关。座位微动开关的数字信号输入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。11、FORWARD SWITCH：前进开关。前进方向的数字信号输入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。12、BACKWARD SWITCH：后退开关。后退方向的数字信

20、号输入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。13、ENABLE SWITCH：允许开关。允许开关的数字信号输入。ON/+VB=输入有效，开关闭合。OFF/GND=输入无效，开关断开。14、LIFTING SWITCH：提升请求的状态ON/ +VB=输入有效，开关闭合 OFF/GND=输入无效，开关断开15、HYDRO SPEED REQ：提升液压速度请求状态ON/ +VB=输入有效，开关闭合 OFF/GND=输入无效，开关断开16、LIFTING CONTROL：从0到5v，提升电位器滑动端的电压是控制器内部电压的一半，然后读取，意思是滑动端的实际输出电压为0

21、到10v，同时相应的电位器的电压读取值0-5v。5.2.3. 其他功能- 储存功能（存储数据）- 复制功能（下载参数到其他控制器）- 显示最后的5个故障（报警）信息- 加速器范围的整定：记录加速器在两个运行方向上的最大最小有效值。5.3. DSP控制模块以TI TMS320F2812DSP数字处理芯片为控制核心，对接收的各种数据进行处理，通过一系列的算法控制系统的正常运行。5.3.1. 输入规范DSP控制模块主要有如下的输入信号需要处理，通过对这些信号的分析，来对系统作进一步的控制。1、加速信号加速器单元含有一个电位器或者一个霍尔元件。加速器单元通过一个模拟口传输到微处理器，可以是0-5v的输

22、出或者0-10v 的输出。输出电压的选择可以通过逻辑卡的跳线来实现。电位器的阻值应该在0.5-10k之间；负载范围一般的是1.5-30mA。2、制动信号制动器分为模拟制动和数字制动。模拟制动：机械的制动踏板装有一个开关和一个电位器。当加速器被释放，制动踏板被踏下逆变器产生一个强度与踏板电位器成比例的电制动。当制动踏板被轻轻踩下时（制动开关刚闭合，制动电位器仍在最小值），制动最小强度取决于“释放制动”的参数值。当制动踏板被完全踩下时（制动电位器在最大值），最大制动强度取决于“踏板制动”的参数值。在中间的位置，电制动的强度是最大和最小之间的线性函数。数字制动：在车辆机械制动踏板上没有安装电位器，只

23、有一个微动开关。当释放加速器踏板并且踩下制动踏板（制动开关闭合），系统会根据“踏板制动”的参数执行一个电制动。3、速度反馈信号通过安装在电机上的编码器来进行速度反馈。4、输出电流反馈信号通过安装在驱动器中的电流传感器进行电流检测和反馈5、母线电压检测通过线性光耦将母线电压反馈到微处理器。5、温度传感器反馈信号温度传感器一般选用模拟型的。牵引电机和提升电机温度传感器反馈分别留两个模拟口输入，驱动器功率板温度传感器留一个模拟口输入。5.3.2. 控制功能1、牵引电机和提升电机的控制基于电机的速度反馈：- 当速度未达到设定值时，按加速率控制加速。- 当速度超过速度设定值时，再生制动功能启动。- 当电

24、机需要减速时，按照减速率控制减速。- 加速器在任何位置都能使车辆具有稳定的速度。- 速度反馈系统可以实现车辆在坡上电停车（用电力使机器停在坡上），停车的时间是由编程设定的时间来决定。2、其他控制功能详见手持器模块参数说明。5.3.3. 故障诊断微处理器可以连续的监视逆变器，并且对主要的功能执行一个诊断程序。这个诊断程序由以下4点组成：1、 电锁闭合时诊断：看门狗电路、电流传感器、电容充电、相电压、接触器驱动、can-bus接口，开关的操作顺序是否正确；加速器的输出是否正确；两个微处理器是否同步；与安全有关的硬件的输入是否都具备。2、备用时的检测：看门狗电路、相电压、接触器驱动、电流传感器、ca

25、n-bus接口。3、运行时的检测：看门狗电路、接触器驱动、电流传感器、can-bus接口。4、持续的检测：逆变器温度、电机温度。诊断的提供有两种方式：一种是用数字手持单元，手持单元能够提供详细的故障信息；另一种是故障代码用Can-Bus传送。如果某一项的检测结果出现异常即产生相应的报错，并作出相应的控制反应。5.4. 驱动模块通过DSP控制模块的控制，为功率板提供35V的PWM驱动型号，由于驱动信号的控制频率为8KHz，所以驱动板的信号传输能力要达到8KHz以上。5.5. 功率模块通过自身MOS管的开关来控制输出的电压电流，以控制电机的运行，功率模块由6个桥臂组成，分别控制电机的UVW三相得电

26、压电流，每个桥臂由若干个MOS管并联而成，MOS管的数量根据选用MOS管的过电流而定，系统需要输出的最大电流为320A。MOS管的开关频率要求在8KHz以上。5.6. 电源模块电源模块主要分为两部分，一部分给主控板供电，另一部分给驱动板供电。主控板部分：需要提供5V和3.3V两种电压，纹波要求20mv以内驱动板部分，通过高频开关电源提供6路隔离电源给6路驱动光耦供电，幅值35V，纹波要求1%以内，即350mv以内。5.7. 状态检测模块状态检测的项目主要有以下几项：1、电机转速检测，由编码器完成，可以是模拟量或数字量。2、母线电压检测，由线性光耦完成，通过模拟口连接到微处理器。3、三相输出电流

27、检测，由电流传感器完成，可以是模拟量或数字量。4、电机温度检测，由温度传感器完成，通过模拟口连接到微处理器。5、功率板温度检测，由温度传感器完成，通过模拟口连接到微处理器。5.8. 散热模块散热模块主要由散热片及风扇组成。散热片和风扇的选取必须能满足系统的散热要求，特别是功率板的温度不能超过756. 接口规范系统接口主要有三类A接口（智能仪表接口）、B接口（手持器接口）、C接口（运行控制接口），详细接口定义需求见下文。6.1. A接口（智能仪表接口）A接口是智能仪表盘的显示接口，系统通过CAN总线将显示信息输出到仪表显示盘，其接口定义如下：A1：（CAN_H）与CANBUS网相连的高电位端 A

28、2：（CANT_H）CANBUS的输出端，通过内置的120电阻与CAN_H连接A3：（CAN_POS）CAN电路的电源正极A4：（CAN_L_OUT）CANBUS低电位端，与CANBUS网的CAN-L端相连A5：（CANT_L）CANBUS的输出的另一端，通过内置的120电阻与CAN_L连接A6：（CAN_L）与CANBUS网相连的低电位端A7：（CAN_H_OUT）CANBUS高电位端，与CANBUS网的CAN-H端相连A8：（CAN_NEG）CAN电路的电源负极6.2. B接口（手操器接口）B接口是手持器接口，通过该接口将手持器连入系统，与系统进行通信，其接口定义如下：B1：（PCLRXD

29、）串行接收端正极B2：（NCLRXD）串行接收端负极B3：（PCLTXD）串行发送端正极B4：（NCLTXD）串行发送端负极B5：（GND）手持单元供电负极端B6：（+12）手持单元供电正极端B7：（FLASH）存储器访问B8：（FLASH）存储器访问6.3. C接口（运行控制接口）C接口是运行控制接口，所有外部的控制及反馈信号均从该接口输入，系统的一部分控制信号也从该口输出，其接口定义如下：C1：（PENC_R）电源输出，牵引电机编码器正极（+5V/+12V）C2：（NENC_R）电源输出，牵引电机编码器负极C3：（KEY）电源输入，KEY通过微动开关和一个10A的保险串联再与电瓶正极连接C4：（CM）公共端，前进、后退、提升使能、踏板制动、座位开关、启动的微动开关的公共端C5：（SEAT）数字输入，座位开关请求信号；高电平有效C6：（FORWARD）数字输入，前进方向请求信号；