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世界叉車(chē)的起源，最早可以追溯到1917年。

歷經(jīng)一百多年的發(fā)展，以叉車(chē)為主的機(jī)械化裝卸、堆垛和短距運(yùn)輸，讓人們告別了繁重的原始人力搬運(yùn)涝调，廣泛應(yīng)用到全球的工廠、倉(cāng)庫(kù)或腔、港口臭器、場(chǎng)站等工業(yè)、物流等國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)蔚便。

近年來(lái)毙玻，全球叉車(chē)市場(chǎng)規(guī)模呈上升態(tài)勢(shì)。2021年全球叉車(chē)銷(xiāo)量創(chuàng)紀(jì)錄達(dá)234萬(wàn)輛廊散，同比大增47.89%桑滩，其中中國(guó)叉車(chē)銷(xiāo)量高達(dá)110萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)37.4%允睹，成為世界第一叉車(chē)生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)市場(chǎng)运准。

與此同時(shí)，隨著新能源行業(yè)的持續(xù)火爆缭受，以蓄電池為動(dòng)力源的新能源叉車(chē)成為行業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向胁澳。2021年，中國(guó)新能源叉車(chē)銷(xiāo)量為65.78萬(wàn)臺(tái)米者，同比增長(zhǎng)60.33%韭畸，未來(lái)仍保持著高速增長(zhǎng)。

與傳統(tǒng)內(nèi)燃叉車(chē)相比蔓搞，新能源叉車(chē)進(jìn)一步優(yōu)化了叉車(chē)性能胰丁，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、噪聲小、無(wú)廢氣排放熔又、控制方便等優(yōu)點(diǎn)协伴，還有體積小、靈活稚铡、易操作等特點(diǎn)，在車(chē)間硝闸、倉(cāng)庫(kù)旺哀、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、大型超市等對(duì)環(huán)境條件要求較高的場(chǎng)合更具優(yōu)勢(shì)硼挡。

叉車(chē)需要保持高安全恤朝、高強(qiáng)度、低能耗的工作性能版绢，因此新能源叉車(chē)為了實(shí)現(xiàn)高靈敏度的精準(zhǔn)感知操控棕虫、適應(yīng)各種高低溫應(yīng)用場(chǎng)景及具備低功耗運(yùn)行模式，對(duì)叉車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)上提出了很高的要求玄冬。

目前第哲，市場(chǎng)上新能源叉車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)種類(lèi)頗多，主要可分為直流電機(jī)颜懊、異步電機(jī)财岔、永磁同步電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等河爹。

其中匠璧，永磁同步電機(jī)的綜合性能超過(guò)其它類(lèi)型的電機(jī)，最大優(yōu)點(diǎn)就是具有較高的功率密度與轉(zhuǎn)矩密度咸这，相較其他種類(lèi)的電機(jī)夷恍，在相同質(zhì)量與體積下，永磁同步電機(jī)能夠?yàn)樾履茉雌?chē)提供最大的動(dòng)力輸出與加速度媳维，是新能源叉車(chē)性能最佳的驅(qū)動(dòng)電機(jī)酿雪。

新能源叉車(chē)的各種驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能比較表

永磁同步電機(jī)具備效率高、扭矩大侄刽、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)执虹，屬于自換流式電機(jī)，使用弦波矢量（FOC）控制方式唠梨，具備高效率袋励、高性能、高可靠性的特點(diǎn)当叭。由于控制方式較為復(fù)雜接碘，需要了解電機(jī)進(jìn)行整流轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)子位置和機(jī)制。為了獲得轉(zhuǎn)子位置，常采用位置傳感器班域，例如霍爾栋负、編碼器和旋變等。

弦波矢量（FOC）控制原理框圖

由于叉車(chē)電流管理巨啤，需要調(diào)整到在變化的負(fù)載下控制速度倒忌，因此必須采用反饋控制機(jī)制，這也是叉車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的關(guān)鍵技術(shù)所在抖躺。為了獲得具有良好動(dòng)態(tài)扭矩響應(yīng)的良好速度控制涉床，在正弦驅(qū)動(dòng)中采用稱(chēng)為矢量控制（也稱(chēng)為磁場(chǎng)定向控制或FOC）的技術(shù)。

對(duì)此勇斜，為了方便電機(jī)客戶(hù)工程師快速迅忆、高效地設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足需求的新能源叉車(chē)永磁同步電機(jī)產(chǎn)品，芯菏骷遥科技推出基于高性能MCU CS32F103系列芯片的新能源叉車(chē)永磁同步電機(jī)控制解決方案苇裤。

永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖

CS32F103內(nèi)置高精度ADC采集永磁同步電機(jī)的相電流，然后通過(guò)運(yùn)行clarke變換得到兩軸正交電流量Iα和Iβ摩泪，運(yùn)行park變換后得到正交電流量 Id笆焰、Iq。將三相坐標(biāo)變換為兩相坐標(biāo)见坑，此時(shí)控制Id和Iq即可控制電機(jī)扭矩和磁場(chǎng)仙辟。通常將Id設(shè)置為０。

將Iq與Id進(jìn)行PI運(yùn)算鳄梅，得到輸出量Vq和Ｖd叠国，通過(guò)位置傳感器（例如霍爾，編碼器戴尸，旋變）得到電機(jī)的角度θ和轉(zhuǎn)速n粟焊。

對(duì)Vq、Ｖd和θ進(jìn)行park逆變換孙蒙，得到二軸變量Vα和Vβ项棠，再進(jìn)行clarke逆變換得到目標(biāo)三相電壓生成SVPWM來(lái)控制MOS電橋，來(lái)驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)挎峦。

矢量控制方案實(shí)現(xiàn)之后還需要調(diào)整PI控制器參數(shù)以匹配不同的電機(jī)和負(fù)載類(lèi)型香追，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致電機(jī)控制效率偏低危葵，響應(yīng)不達(dá)標(biāo)带漆。

芯海科技新能源叉車(chē)電機(jī)控制器DEMO

CS32F103采用高性能32位RISC架構(gòu)蠢缚，最高工作頻率為72MHz狐绽，嵌入128K Byte flash和20K Byte SRAM污祭，提供標(biāo)準(zhǔn)的通信接口（I2C、SPI躺冕、USART）慨蜒，2路12Bit ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器畔怎、1個(gè)PWM高級(jí)定時(shí)器歉羹、1個(gè)USB接口和1個(gè)CAN接口。提供包括涵蓋48引腳到100引腳的多種封裝者妆，適用于電機(jī)控制帅挫、工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表补颗、醫(yī)療可都、消費(fèi)電子缓待、汽車(chē)電子等應(yīng)用領(lǐng)域蚓耽。

芯海科技CS32F103產(chǎn)品框圖

CS32F103的供電電壓為2.0V至3.6V旋炒，工作溫度范圍涵蓋-40℃至+105℃步悠，結(jié)溫達(dá)125℃，滿(mǎn)足苛刻的極端應(yīng)用環(huán)境下瘫镇，在規(guī)定范圍內(nèi)電壓鼎兽、電流、溫度及器件保護(hù)等方面铣除，實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)和工作狀態(tài)的全系統(tǒng)檢測(cè)谚咬，確保叉車(chē)正常運(yùn)行。

此外尚粘，CS32F103還具備支持睡眠模式择卦、停機(jī)模式、待機(jī)模式等三種低功耗的節(jié)能模式郎嫁，可以在低功耗要求秉继、短啟動(dòng)時(shí)間和多種喚醒事件之間達(dá)到最佳的平衡，保證新能源叉車(chē)的低功耗應(yīng)用源相。

CS32F103系列憑借高度集成特性折司，支持終端應(yīng)用根據(jù)具體需求開(kāi)發(fā)電機(jī)控制的定制算法，可以使電機(jī)驅(qū)動(dòng)器更好地管理電機(jī)故障檢測(cè)等關(guān)鍵功能下乱，同時(shí)實(shí)施保護(hù)機(jī)制耿把，從而提高系統(tǒng)可靠性。

EVB-32F103系列開(kāi)發(fā)板

在開(kāi)發(fā)生態(tài)上条肢，CS32F103支持KEIL等集成開(kāi)發(fā)環(huán)境淡窘，提供EVB-32F103系列開(kāi)發(fā)板和在線調(diào)試工具，提供芯海科技最新的CSWrite V3.x等最新燒錄工具軟件讼牢，具有燒錄速度快板拂、良率高、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)盾摹，還支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)嬉竞、在線更新等增強(qiáng)功能，幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器的最終硬件配置厉斟。

此外挚躯，CS32F103還支持第三方量產(chǎn)燒錄工具，用戶(hù)無(wú)需重復(fù)購(gòu)買(mǎi)擦秽。芯郝肜螅科技提供全面的產(chǎn)品SDK開(kāi)發(fā)包，提供固件版本管理系統(tǒng)感挥，方便用戶(hù)工程師可以安全分發(fā)固件缩搅，避免版本錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)快速移植開(kāi)發(fā)触幼。

CS32F103系列的型號(hào)列表