CN109910794A

CN109910794A - 一种纯电动重型运输工程车控制系统及方法

Info

Publication number: CN109910794A
Application number: CN201910242883.XA
Authority: CN
Inventors: 谭文辉; 黄明泉; 王加存; 孙志锋; 陈超
Original assignee: Jiangyin Ronghui Machinery Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Jiangyin Ronghui Machinery Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-06-21

Abstract

本发明公开一种纯电动重型运输工程车控制系统及方法，该系统中高压电气装置包括但不限于第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机、高压配电箱、DCAC模块、DCDC模块、供电系统及与第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机对应连接的第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器；低压电气装置包括但不限于整车控制器、显示屏、整车灯光、喇叭及车载充电控制系统。本发明中控制系统采用模块化设计，通过CAN线方式进行信息交互，通过信息处理判断子控制单元和整车系统状态，做出合理、安全的指令，从而让各个子控制单元协调、安全的工作。

Description

一种纯电动重型运输工程车控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电动工程车控制技术领域，尤其涉及一种纯电动重型运输工程车控制系统及方法。

背景技术

重型运输工程车是一种在指定场所运输重型货物的平台，其特点是行驶速度低，运载货物重等。当今常见的有码头重型货物运输车、船厂船体分段运输车、钢厂铁水运输车，在路建桥梁运输等。这种车型归属于重型液压平板车，主要作业系统能量转换过程为发动机机械能→液压能→机械能，一般由燃油动力系统、液压行走驱动系统、液压车体升降系统、全轮转向系统、气制动系统、电气系统、驾驶操作系统等组成。液压平板车结构上属于多轴线车，轴线可分为驱动轴线和从动轴线，车桥、悬架、转向部分与其它传统车不同，轴线为车轴，一轴布置双桥，称之为一线双桥结构，单桥设有对称轮胎，通过车桥连接，桥对称面处采用摆臂式油气悬架与车体连接，悬架支撑臂通过回转轴承与车体连接，可旋转360度。动力系统采用燃油发动机，通过液压系统实现行驶驱动、行走减振、转向、车体升降等主要作业功能。行走驱动通过轮边液压马达和减速器驱动车轮实现，行走减振通过相邻悬架油缸串油补偿实现，车轮转向通过液压油缸助力实现，车体升降通过悬架油缸充油提升或回油放油下降实现。

燃油动力运输工程车当前广泛使用，功能性能基本满足当前使用要求。但是，其仍然存在有以下缺陷：1.燃油动力运输工程车的尾气排放过大，易污染大气环境；2.整车携带大量的柴油、机油和液压油，在厂区明火的区域运行时，会带来较为重大的安全隐患；3.维修时，各油类的更换、存放、泄露清洁等环节对厂区、车间、人员环境污染严重；4.机燃油成本大，维护成本高。由此，急需解决。

发明内容

本发明的目的在于通过一种纯电动重型运输工程车控制系统及方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种纯电动重型运输工程车控制系统，该系统包括高压电气装置和低压电气装置；所述高压电气装置包括但不限于第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机、高压配电箱(Power Distributor Unit，PDU)、DCAC模块、DCDC模块、供电系统及与第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机对应连接的第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器；所述低压电气装置包括但不限于整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)、显示屏、整车灯光、喇叭及车载充电控制系统；所述高压配电箱的一端通过高压供电线与第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器、DCAC模块连接，另一端通过高压供电线与供电系统的一端连接，供电系统的另一端通过高压供电线与DCDC模块连接；所述第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器通过CAN通讯线与整车控制器的一端连接，整车控制器另一端通过CAN通讯线与供电系统连接；所述显示屏、整车灯光、喇叭、车载充电控制系统与整车控制器连接。

特别地，所述显示屏包括但不限于电池信息显示器、行走信息显示器、故障诊断显示器。

特别地，所述供电系统包括动力电池组和散热空调机组；所述动力电池组由若干个串并的单体标准电池箱和电池组高压控制盒组成；所述电池组高压控制盒包括充电回路、放电回路、BMS主控模块、绝缘检测模块、具备互锁功能的手动维护开关(ManualService Disconnect，MSD)。

基于上述纯电动重型运输工程车控制系统，本发明还提出了一种纯电动重型运输工程车控制方法，该方法包括：

对于车辆行驶控制：整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、车速信号、电池状态、电机状态以及整车故障状态，计算驾驶员请求扭矩；整车控制器通过CAN信息发送当前档位状态信号与扭矩命令信号，以及微控制单元控制模式给第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器，控制电机驱动车辆；

对于车辆转向控制：车辆行驶时转向由驾驶室方向盘通过电位器发出转向角度的指令，整车控制器接收转向角度指令后发给转向液压系统流量控制比例阀，控制转向油缸行程，再通过前后转向组角位移传感器的转角反馈，通过计算循环控制前、后转向组转角关系。

特别地，所述对于车辆行驶控制，还包括：整车控制器根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、电机转速信号、电池状态、电机状态及整车故障状态，计算驾驶员请求扭矩；整车控制器通过CAN信息发送当前档位状态信号与扭矩命令信号，以及微控制单元控制模式给第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器，控制电机驱动车辆。

特别地，所述对于车辆转向控制，具体包括：车辆行驶时转向由驾驶室方向盘通过电位器发出转向角度的指令，整车控制器接收转向角度指令后发给转向液压系统流量控制比例阀，控制转向油缸行程，再通过前后转向组角位移传感器的转角反馈，通过计算循环控制前、后转向组转角关系，并根据转向角参数，控制驱动轴线上的各驱动电机所需求的扭矩或转速，实现车辆的行驶差速控制。

本发明提出的纯电动重型运输工程车控制系统及方法中整车控制系统采用模块化结构设计，通过CAN通讯线方式进行信息交互，通过信息处理，判断各个子控制单元和整车系统的状态，做出合理、安全的指令，从而让各个子控制单元协调、安全的工作，实现电动车系统的功能。采用本发明的纯电动重型运输工程车节能环保，安全性高。

附图说明

图1A、图1B及图1C为本发明实施例提供的纯电动重型运输工程车控制系统结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1A、图1B及图1C所示，在本实施例中纯电动重型运输工程车控制系统具体包括高压电气装置和低压电气装置。所述高压电气装置包括但不限于第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机、高压配电箱(Power DistributorUnit，PDU)、DCAC模块、DCDC模块、供电系统及与第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机对应连接的第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器；所述低压电气装置包括但不限于整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)、显示屏、整车灯光、喇叭及车载充电控制系统；所述高压配电箱的一端通过高压供电线与第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器、DCAC模块连接，另一端通过高压供电线与供电系统的一端连接，供电系统的另一端通过高压供电线与DCDC模块连接；所述第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器通过CAN通讯线与整车控制器的一端连接，整车控制器另一端通过CAN通讯线与供电系统连接；所述显示屏、整车灯光、喇叭、车载充电控制系统与整车控制器连接。

具体的，在本实施例中所述显示屏包括但不限于电池信息显示器、行走信息显示器、故障诊断显示器。所述供电系统包括动力电池组和散热空调机组；所述动力电池组由若干个串并的单体标准电池箱和电池组高压控制盒组成，在本实施例中采用2并7串的方式成组。所述电池组高压控制盒包括充电回路、放电回路、BMS主控模块、绝缘检测模块、具备互锁功能的手动维护开关(Manual Service Disconnect，MSD)。在本实施例中电池组散热空调机组，采用液冷方式，空调高压回路接触器在高压盒内，由BMS控制通断。空调的低压由整车供电，通讯通过整车CAN通讯。散热空调机组工作模式有待机、自循环、制冷。

工作时，通过驾驶室主控钥匙打到ON档，整车低压开始供电，BMS主负继电器闭合，所有元器件开始自检，自检各个元器件自身没有故障，VCU收到各个元器件正常信号，满足上高压的条件，驾驶室显示屏接受到自检完成信息。主控钥匙打到start档，VCU发出上高压指令，BMS主正继电器闭合，电池组高压供电完成。高压电源由PDU分配给第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器和DCAC模块、PTC、驾驶室空调压缩机，再由第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器内部转换成电机所需求的交流电源。行车高压上电完成后，发出ready指示灯报文，车辆进入就绪状态。

基于上述纯电动重型运输工程车控制系统，本实施例还提供了一种纯电动重型运输工程车控制方法，该方法具体包括：

一、对于车辆行驶控制：整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、车速信号、电池状态、电机状态以及整车故障状态，计算驾驶员请求扭矩；整车控制器通过CAN信息发送当前档位状态信号与扭矩命令信号，以及微控制单元控制模式给第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器，控制电机驱动车辆。

其中，在本实施例中整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)也可以根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、电机转速信号、电池状态、电机状态以及整车故障状态，计算驾驶员请求扭矩。即：整车控制器根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、电机转速信号、电池状态、电机状态及整车故障状态，计算驾驶员请求扭矩；整车控制器通过CAN信息发送当前档位状态信号与扭矩命令信号，以及微控制单元控制模式给第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器，控制电机驱动车辆。

二、对于车辆转向控制：车辆行驶时转向由驾驶室方向盘通过电位器发出转向角度的指令，整车控制器接收转向角度指令后发给转向液压系统流量控制比例阀，控制转向油缸行程，再通过前后转向组角位移传感器的转角反馈，通过计算循环控制前、后转向组转角关系。同时，根据转向角参数，控制驱动轴线上的各驱动电机所需求的扭矩或转速，实现车辆的行驶差速控制。

本发明提出的技术方案中整车控制系统采用模块化结构设计，通过CAN通讯线方式进行信息交互，通过信息处理，判断各个子控制单元和整车系统的状态，做出合理、安全的指令，从而让各个子控制单元协调、安全的工作，实现电动车系统的功能。采用本发明的纯电动重型运输工程车节能环保，安全性高。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims

1.一种纯电动重型运输工程车控制系统，其特征在于，包括高压电气装置和低压电气装置；所述高压电气装置包括但不限于第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机、高压配电箱、DCAC模块、DCDC模块、供电系统以及与第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、液压电机对应连接的第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器；所述低压电气装置包括但不限于整车控制器、显示屏、整车灯光、喇叭以及车载充电控制系统；所述高压配电箱的一端通过高压供电线与第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器、DCAC模块连接，另一端通过高压供电线与供电系统的一端连接，供电系统的另一端通过高压供电线与DCDC模块连接；所述第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器通过CAN通讯线与整车控制器的一端连接，整车控制器的另一端通过CAN通讯线与供电系统连接；所述显示屏、整车灯光、喇叭、车载充电控制系统与整车控制器连接。

2.根据权利要求1所述的纯电动重型运输工程车控制系统，其特征在于，所述显示屏包括但不限于电池信息显示器、行走信息显示器、故障诊断显示器。

3.根据权利要求1所述的纯电动重型运输工程车控制系统，其特征在于，所述供电系统包括动力电池组和散热空调机组；所述动力电池组由若干串并的单体标准电池箱和电池组高压控制盒组成；所述电池组高压控制盒包括充电回路、放电回路、BMS主控模块、绝缘检测模块、具备互锁功能的手动维护开关。

4.一种基于权利要求1至3任一项所述纯电动重型运输工程车控制系统的纯电动重型运输工程车控制方法，其特征在于，该方法包括：

对于车辆行驶控制：整车控制器根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、车速信号、电池状态、电机状态以及整车故障状态，计算驾驶员请求扭矩；整车控制器通过CAN信息发送当前档位状态信号与扭矩命令信号，以及微控制单元控制模式给第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器，控制电机驱动车辆；

5.根据权利要求4所述的纯电动重型运输工程车控制方法，其特征在于，所述对于车辆行驶控制，还包括：整车控制器根据加速踏板开度信号、制动踏板、档位信号、电机转速信号、电池状态、电机状态及整车故障状态，计算驾驶员请求扭矩；整车控制器通过CAN信息发送当前档位状态信号与扭矩命令信号，以及微控制单元控制模式给第一微控制单元、第二微控制单元、第三微控制单元、第四微控制单元、液压电机控制器，控制电机驱动车辆。

6.根据权利要求4或5任一项所述的纯电动重型运输工程车控制方法，其特征在于，所述对于车辆转向控制，具体包括：车辆行驶时转向由驾驶室方向盘通过电位器发出转向角度的指令，整车控制器接收转向角度指令后发给转向液压系统流量控制比例阀，控制转向油缸行程，再通过前后转向组角位移传感器的转角反馈，通过计算循环控制前、后转向组转角关系，并根据转向角参数，控制驱动轴线上的各驱动电机所需求的扭矩或转速，实现车辆的行驶差速控制。