CN110065911B - 一种中大吨位电动叉车集成动力系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中大吨位电动叉车集成动力系统及其控制方法，包括驱动动力子系统、液压动力子系统和上位动力控制子系统；所述驱动动力子系统包括驱动电机、平行轴减速器和驱动电机控制器；所述驱动电机输出轴通过花键与平行轴减速器的输入轴同轴连接，所述驱动电机壳体通过双电机前端盖与平行轴减速器固定连接；本发明可使电动叉车的动力系统高度集成、布置紧凑，结构上完全集成为一个统一的整体，无需分散式布置，结构简单、便于整车安装，大幅提高动力系统的集成度及可靠性。

Description

一种中大吨位电动叉车集成动力系统及其控制方法
技术领域
本发明属于电动叉车领域，涉及一种电动叉车驱动及液压集成技术，具体是一种中大吨位电动叉车集成动力系统及其控制方法。
背景技术
中国的叉车市场有广阔的发展空间，尤其是电动叉车的市场潜力巨大。随着经济的持续发展，对于电动叉车驱动及液压动力系统提出了更高的要求。
中大吨位的电动叉车，一般指5吨及以上的电动叉车，现有中大吨位的电动叉车驱动及液压动力系统技术路线单一，基本采用驱动电机与前桥减速器组成行走动力单元，油泵电机及油泵组成液压动力单元，驱动电机控制器与油泵电机控制器分体布置组成电机控制单元；其整个动力系统采用大范围分散布置方式，行走动力单元布置于车体前桥处，液压动力单元布置于车体中部或后部，电机控制单元布置于车体中部或后部；该系统中，行走动力单元、液压动力单元均与电机控制单元距离较远，连接线缆长度过长，不利于整车装配，且线缆过长将增加成本、影响电能使用效率，最终将导致整车能耗大幅增加；对于驱动及液压动力系统大范围分散布置的状态，其散热效率及功能不易实现，需要对每个单元进行单独冷却或散热，导致结构非常复杂，成本大幅增加。
由此可见，电动叉车的驱动及液压动力系统需要一种结构高度集成、可实现集中布置的高效驱动及液压集成动力系统，以此降低系统成本、提高系统效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中大吨位电动叉车集成动力系统及其控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种中大吨位电动叉车集成动力系统，包括驱动动力子系统、液压动力子系统和上位动力控制子系统；所述驱动动力子系统包括驱动电机、平行轴减速器和驱动电机控制器；
所述驱动电机输出轴通过花键与平行轴减速器的输入轴同轴连接，所述驱动电机壳体通过双电机前端盖与平行轴减速器固定连接；所述平行轴减速器包含若干组平行布置的齿轮轴，齿轮轴上的每对配对齿轮组相互啮合，且最后一级输出齿轮轴上设置有差速器，其中所有齿轮轴皆通过轴承设置于平行轴减速器壳体上；所述驱动电机控制器设置于双电机控制器支撑板上，所述双电机控制器支撑板通过若干个支撑点固定于所述驱动电机和油泵电机的前后端盖上；
所述液压动力子系统包括油泵电机、若干个油泵和油泵电机控制器；所述油泵电机通过双电机前端盖与平行轴减速器固定连接；所述油泵电机输出轴通过花键与油泵的输入轴同轴连接，所述油泵电机可单头输出或双头输出，分别与若干个油泵连接；所述油泵电机控制器设置于双电机控制器支撑板上，所述双电机控制器支撑板通过若干个支撑点固定于驱动电机和油泵电机的前后端盖上；
驱动电机、驱动电机控制器、平行轴减速器、油泵电机、若干个油泵和油泵电机控制器皆通过固定连接的方式相互集成为一个整体动力系统；
所述上位动力控制子系统包括上位动力系统控制器，上位动力系统控制器与驱动电机控制器和油泵电机控制器电气连接。
进一步地，驱动电机和驱动电机控制器的三相动力线及低压信号线一在驱动电机后端盖出线口和驱动电机控制器的出线口处直接连接；油泵电机和油泵电机控制器的三相动力线及低压信号线二在油泵电机后端盖出线口和油泵电机控制器的出线口处直接连接。
进一步地，驱动电机、驱动电机控制器、油泵电机和油泵电机控制器皆通过液冷方式进行冷却，且冷却水路为集成动力系统内部集成串联方式。
进一步地，所述平行轴减速器包括壳体上的输出法兰盘，输出法兰盘与电动叉车前桥的牙包法兰盘通过止口定位后固定连接为一体；
进一步地，所述油泵电机前后端盖的端盖侧面上还设置若干个安装孔，所述安装孔可与电动叉车车架上的支撑臂通过螺栓固定连接。
一种中大吨位电动叉车集成动力系统的控制方法，该方法具体包括下述步骤：
步骤一：上位动力系统控制器接收来自各人机操作系统的信号和BMS电池管理系统的信号；
步骤二：通过上位动力系统控制器中的软件算法，即为人机操作系统信号和BMS管理系统相关信息作为输入指令，上位动力系统控制器进行综合处理，按照最优的车辆运行及作业状态进行控制指令输出，协调控制驱动电机控制器和油泵电机控制器，从而通过驱动电机控制器和油泵电机控制器对驱动电机及油泵电机进行控制，实现电动叉车的驱动运行以及液压转向和电动叉车的液压传动执行动作。
本发明的有益效果：
1、本发明可使电动叉车的动力系统高度集成、布置紧凑，结构上完全集成为一个统一的整体，无需分散式布置，结构简单、便于整车安装，大幅提高动力系统的集成度及可靠性；
2、本发明使电动叉车驱动及液压动力系统大幅减少各零部件间的外部线缆连接长度，通过减少线缆长度，在减少装配及安装工序的同时降低线缆过长产生的电阻，提高动力系统的运行效率，延长叉车作业时间；
3、本发明通过集成式液冷冷却系统，大幅降低电动叉车驱动及液压动力系统的温升，提高集成动力系统的可靠性、延长使用寿命，满足更严苛的电动叉车使用要求。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明电动叉车驱动及液压集成动力系统的整体结构示意图；
图3是本发明电动叉车驱动及液压集成动力系统的整体结构示意图；
图4是图2整体结构示意图的A向视图；
图5是图3整体结构示意图的B向视图；
图6是图2整体结构示意图的C向视图。
具体实施方式
如图1到图6所示，一种中大吨位电动叉车集成动力系统，包括驱动动力子系统、液压动力子系统以及上位动力控制子系统；
所述驱动动力子系统包括驱动电机9、平行轴减速器1和驱动电机控制器2；所述驱动电机9输出轴通过花键与平行轴减速器1的输入轴同轴连接，所述驱动电机9壳体通过双电机前端盖7与平行轴减速器1固定连接；所述平行轴减速器1包含若干组平行布置的齿轮轴，齿轮轴上的每对配对齿轮组相互啮合，且最后一级输出齿轮轴上设置有差速器102，其中所有齿轮轴皆通过轴承设置于减速器壳体上；所述驱动电机控制器2设置于双电机控制器支撑板5上，所述双电机控制器支撑板5通过若干个支撑点固定于所述驱动电机9和油泵电机6的前后端盖上；
所述液压动力子系统包括油泵电机6、若干个油泵4、若干个油泵8和油泵电机控制器3；所述油泵电机6通过双电机前端盖7与平行轴减速器1固定连接；所述油泵电机6输出轴通过花键与油泵4、油泵8的输入轴同轴连接，所述油泵电机6可单头输出或双头输出，分别与若干个油泵4、油泵8连接；所述油泵电机控制器3设置于双电机控制器支撑板5上，所述双电机控制器支撑板5通过若干个支撑点固定于所述驱动电机9和油泵电机6的前后端盖上；
所述驱动电机9、驱动电机控制器2、平行轴减速器1、油泵电机6、若干个油泵4、若干个油泵8和油泵电机控制器3皆通过固定连接的方式相互集成为一个整体动力系统；
进一步地，所述上位动力控制子系统包括上位动力系统控制器320，上位动力系统控制器320与驱动电机控制器2和油泵电机控制器3电气连接321；
具体控制方法为：上位动力系统控制器320接收来自各人机操作系统的信号和BMS电池管理系统的信号，通过上位动力系统控制器320中的软件算法，即为人机操作系统信号和BMS管理系统相关信息作为输入指令，上位动力系统控制器320进行综合处理，按照最优的车辆运行及作业状态进行控制指令输出，协调控制驱动电机控制器2和油泵电机控制器3，从而通过驱动电机控制器2和油泵电机控制器3对驱动电机9及油泵电机6进行实时、合理的控制，实现电动叉车安全、可靠、高效的驱动运行以及平稳、节能的液压转向及电动叉车的各种液压传动的执行动作；
所述驱动电机9和所述驱动电机控制器2的三相动力线及低压信号线901在所述驱动电机9后端盖出线口和所述驱动电机控制器2的出线口处直接连接；所述油泵电机6和油泵电机电机控制器3的三相动力线及低压信号线601在所述油泵电机6后端盖出线口和所述油泵电机控制器3的出线口处直接连接；
所述驱动电机9、驱动电机控制器2、油泵电机6和油泵电机控制器3皆通过液冷方式进行冷却，且冷却水路为集成动力系统内部集成串联方式；
所述平行轴变速器1包括壳体上的输出法兰盘101，输出法兰盘101与电动叉车前桥的牙包法兰盘通过止口定位后固定连接为一体；
所述油泵电机6前后端盖上包括端盖侧面的若干个安装孔602，所述安装孔602可与电动叉车车架上的支撑臂通过螺栓固定连接，避免所述集成动力系统绕前桥轴线旋转。
综上所述，本发明可使电动叉车的动力系统高度集成、布置紧凑，结构上完全集成为一个统一的整体，无需分散式布置，结构简单、便于整车安装，大幅提高动力系统的集成度及可靠性；同时，所述集成动力系统大幅减少各零部件间的外部线缆连接长度，通过减少线缆长度，在减少装配及安装工序的同时降低线缆过长产生的电阻，提高动力系统的运行效率，延长叉车作业时间；此外，本发明通过集成式液冷冷却系统，大幅降低电动叉车驱动及液压动力子系统的温升，提高集成动力系统的可靠性、延长使用寿命，满足更严苛的电动叉车使用要求。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种中大吨位电动叉车集成动力系统，包括驱动动力子系统、液压动力子系统和上位动力控制子系统；其特征在于，所述驱动动力子系统包括驱动电机(9)、平行轴减速器(1)和驱动电机控制器(2)；
所述驱动电机(9)输出轴通过花键与平行轴减速器(1)的输入轴同轴连接，所述驱动电机(9)壳体通过双电机前端盖(7)与平行轴减速器(1)固定连接；所述平行轴减速器(1)包含若干组平行布置的齿轮轴，齿轮轴上的每对配对齿轮组相互啮合，且最后一级输出齿轮轴上设置有差速器(102)，其中所有齿轮轴皆通过轴承设置于平行轴减速器(1)壳体上；所述驱动电机控制器(2)设置于双电机控制器支撑板(5)上，所述双电机控制器支撑板(5)通过若干个支撑点固定于所述驱动电机(9)和油泵电机(6)的前后端盖上；
所述液压动力子系统包括油泵电机(6)、若干个油泵和油泵电机控制器(3)；
所述油泵电机(6)通过双电机前端盖(7)与平行轴减速器(1)固定连接；所述油泵电机(6)输出轴通过花键与油泵的输入轴同轴连接，所述油泵电机(6)可单头输出或双头输出，分别与若干个油泵连接；所述油泵电机控制器(3)设置于双电机控制器支撑板(5)上，所述双电机控制器支撑板(5)通过若干个支撑点固定于驱动电机(9)和油泵电机(6)的前后端盖上；
驱动电机(9)、驱动电机控制器(2)、平行轴减速器(1)、油泵电机(6)、
若干个油泵和油泵电机控制器(3)皆通过固定连接的方式相互集成为一个整体动力系统；
其中，所述上位动力控制子系统包括上位动力系统控制器(320)，上位动力系统控制器(320)与驱动电机控制器(2)和油泵电机控制器(3)电气连接；驱动电机(9)和驱动电机控制器(2)的三相动力线及低压信号线一(901)；
在驱动电机(9)后端盖出线口和驱动电机控制器(2)的出线口处直接连接；油泵电机(6)和油泵电机控制器(3)的三相动力线及低压信号线二(601)在油泵电机(6)后端盖出线口和油泵电机控制器(3)的出线口处直接连接；
所述平行轴减速器(1)包括壳体上的输出法兰盘(101)，输出法兰盘(101)与电动叉车前桥的牙包法兰盘通过止口定位后固定连接为一体。
2.根据权利要求1所述的一种中大吨位电动叉车集成动力系统，其特征在于，驱动电机(9)、驱动电机控制器(2)、油泵电机(6)和油泵电机控制器(3)皆通过液冷方式进行冷却，且冷却水路为集成动力系统内部集成串联方式。
3.根据权利要求1所述的一种中大吨位电动叉车集成动力系统，其特征在于，所述油泵电机前后端盖的端盖侧面上还设置若干个安装孔(602)，所述安装孔(602)可与电动叉车车架上的支撑臂通过螺栓固定连接。
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