CN110588378A - 电动工程机械混合供电式电气控制管理系统 - Google Patents

电动工程机械混合供电式电气控制管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电动装载机技术领域，提供了一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，包括发电装置、电池系统、五合一控制器和整车控制器，电池系统包括低压供电系统和高压供电系统；发电装置包括发动机、发电机和检测系统，检测系统分别连接发电机和整车控制器，检测系统包括负荷检测系统、中荷检测系统和轻荷检测系统，且检测系统均连接电池系统和发电机；整车控制器连接五合一控制器，发电机和电池系统均通过电机控制器连接油泵电机和行走电机；电池系统、五合一控制器和泵电机控制器之间通过CAN传输系统和低压传输信号相互连接。借此，本发明能够实现对行走电机和油泵电机的有效控制，降低耗电量，提高工作效率。

Description

电动工程机械混合供电式电气控制管理系统
技术领域
本发明涉及电动装载机技术领域，尤其涉及一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统。
背景技术
目前业界所用的装载机普遍依靠内燃机提供动力，但由于燃油价格的不断增长，使得燃油动力驱动的装载机的运行成本不断增加，同时燃油会对空气产生严重污染，随着人们环保、节能意识的不断增强，燃油动力的装载机逐渐不能满足时代的需求。申请号为CN201410656556.6的文件公开了一种电动装载机，既可由机载电池组提供电力运行，又可接外电由外接电源提供电力，在使用外接电源时可同时为电池组充电，运行成本低且节能环保。但是该文件所公开的电气控制系统，是由单一电池组对整机提供动力，对电池消耗大，且在控制过程中，举升时，行走电机的转速随油泵电机的转速发生变化，从而造成费电现象的发生。在现有技术中，对于车辆供电系统，如果长时间充电会造成电池的损坏，而当电池量耗尽时再充电，会影响工作效率。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其可以实现多电路供电，降低耗电量，同时能够对电池系统进行有效充电，提高工作效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，包括发电装置、电池系统、五合一控制器和整车控制器，所述电池系统包括低压供电系统和高压供电系统，且通过线束分别连接电门锁和仪表；所述发电装置包括发动机、发电机和检测系统，所述检测系统分别连接发电机和整车控制器，所述检测系统包括负荷检测系统、中荷检测系统和轻荷检测系统，且所述检测系统均连接电池系统和发电机；所述整车控制器连接五合一控制器，所述发电机和电池系统均通过电机控制器连接油泵电机和行走电机，所述行走电机通过变速箱和传动轴连接车轮，所述油泵电机通过举升油泵连接举升装置；所述电池系统、五合一控制器和泵电机控制器之间通过CAN传输系统和低压传输信号相互连接。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，所述整车控制器连接有检测装置，所述检测装置包括通讯故障检测装置和电气元件检测装置。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，所述低压供电系统电压为24伏，高压供电系统电压为614伏。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，所述泵电机控制器还连接有气泵、水泵和空调。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，所述整车控制器还连接有油门踏板和倒车控制装置，所述油门踏板通过油门开关信号和油门AD信号连接行走电机，所述倒车控制装置通过倒车继电器、气泵开关信号和倒车活信号连接行走电机。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，所述行走电机转速为800r/min，所述油泵电机转速为1200～1800r/min。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，该电气控制系统应用于装载机、起重机、推土机、叉车、堆高机、牵引车和摆渡车。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，所述电池系统通过转换器连接灯光喇叭、循环水泵和信号控制装置。
根据本发明的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，所述发电机包括高效模式和动力模式，且分别通过传输装置连接检测系统。
本发明提供了一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，包括发电装置、电池系统、五合一控制器和整车控制器，所述电池系统包括低压供电系统和高压供电系统，且通过线束分别连接电门锁和仪表，通过两个供电系统分别低电门锁及仪表进行供电，能够有效实现电量使用率，降低对电池系统的整体损耗，延长其使用寿命,以低压系统控制高压系统，增加了操作的安全性，高压系统使用磷酸铁锂电池能快速充电，不用添加电解液，简单快捷；所述发电装置包括发动机、发电机和检测系统，所述检测系统分别连接发电机和整车控制器，所述检测系统包括负荷检测系统、中荷检测系统和轻荷检测系统，且所述检测系统均连接电池系统和发电机，利用检测系统对整车工作状态进行检测，同时对电池系统和发电机进行信号传输，保证电池系统和发电机能够针对不同状态下的整车提供有效的电力，实现高效工作。所述整车控制器连接五合一控制器，所述发电机和电池系统均通过电机控制器连接油泵电机和行走电机，所述行走电机通过变速箱和传动轴连接车轮，所述油泵电机通过举升油泵连接举升装置，通过对行走电机和油泵电机的独立控制，使行走电机和油泵电机能够在对方工作时处于怠速状态，进而实现油泵电机的省电量，实现节能目的；所述电池系统、五合一控制器和泵电机控制器之间通过CAN传输系统和低压传输信号相互连接，通过传输信号对各个控制指令进行传输，使其实现对电门锁和仪表的有效控制，进而提高工作效率和工作质量。本发明的有益效果：通过对油泵电机和行走电机的独立控制，使其实现独立工作，进而降低同时耗电量，实现节电效果，同时采用两个不同电压的电池系统分别供电，降低了电池的整体损耗，延长了电池的使用寿命。在工作过程中，发电机能够针对不同状态下的电池系统进行供电，从而实现电池的有效充电及工作，对电池进行有效保护，降低电池损耗，同时能够避免单独充电时间，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中电气控制系统的结构示意图；
在图中，11-低压供电系统，12-高压供电系统，2-五合一控制器，3-整车控制器，4-仪表，51-行走控制器，52-泵电机控制器，53-油泵电机，6-气泵，7-水泵，81-油门踏板，82-倒车控制装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1～2，本发明提供了一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，包括发电装置、电池系统、五合一控制器和整车控制器，所述电池系统包括低压供电系统11和高压供电系统12，且通过线束分别连接电门锁和仪表4，通过两个供电系统分别对电门锁及仪表4进行供电，能够有效实现电量使用率，降低对电池系统的整体损耗，延长其使用寿命，以低压系统控制高压系统，增加了操作的安全性，高压系统使用磷酸铁锂电池能快速充电，不用添加电解液，简单快捷；所述发电装置包括发动机、发电机和检测系统，所述检测系统分别连接发电机和整车控制器3，所述检测系统包括负荷检测系统、中荷检测系统和轻荷检测系统，且所述检测系统均连接电池系统和发电机，利用检测系统对整车工作状态进行检测，同时对电池系统和发电机进行信号传输，保证电池系统和发电机能够针对不同状态下的整车提供有效的电力，实现高效工作。所述整车控制器3连接五合一控制器2，所述发电机和电池系统均通过电机控制器连接油泵电机53和行走电机，所述行走电机通过变速箱和传动轴连接车轮，所述油泵电机53通过举升油泵连接举升装置，通过对行走电机和油泵电机53的独立控制，使行走电机和油泵电机53能够在对方工作时处于怠速状态，进而实现油泵电机53的省电量，实现节能目的；所述电池系统、五合一控制器2和泵电机控制器52之间通过CAN传输系统和低压传输信号相互连接，通过传输信号对各个控制指令进行传输，使其实现对电门锁和仪表4的有效控制，进而提高工作效率和工作质量。
优选的是，本发明的整车控制器3连接有检测装置，所述检测装置包括通讯故障检测装置和电气元件检测装置，通过检测装置对整车的通讯故障和电气元件进行检测，避免在使用过程中出现故障，影响工作质量。
另外，本发明的低压供电系统11电压为24伏，高压供电系统12电压为614伏，利用不同电压的供电系统实现分别供电，进而能够缓解电池系统的损耗，对电池系统进行有效保护，延长其使用寿命。
进一步的，本发明的泵电机控制器52还连接有气泵6、水泵7和空调，利用泵电机控制器52对气泵6、水泵7和空调进行有效控制，保证其正常工作，提高工作效率。
更好的，本发明的整车控制器3还连接有油门踏板81和倒车控制装置82，所述油门踏板81通过油门开关信号和油门AD信号连接行走电机，所述倒车控制装置82通过倒车继电器、气泵开关信号和倒车信号连接行走电机，利用整车控制器3对各个系统进行控制，通过传输系统对信号进行传输，从而提高对整车的有效控制，提高工作质量。
本发明在实施过程中：在工作过程中，首先利用低压供电系统11对电门锁进行供电，电门锁打开后启动整车控制器3、五合一控制器2和泵电机控制器52，三者之间通过内部CAN传输数据及指令。整车控制器3启动后，利用整车控制器3内的检测装置检测整车有无通讯故障及各电气元件是否处于无操作状态，检查无误后通过外部CAN传输数据及指令。通过外部CAN传输数据启动高压供电系统12及仪表，此时整车处于带电状态。整车的前进和后退通过低压信号发送至整车控制器3，利用整车控制器3对五合一控制器2发送指令，利用五合一控制器2对行走电机的正反转进行控制，进而实现整车的前进后退。整车前进后退过程中，五合一控制器2单纯对行走电机提供信号传输，此时油泵电机53处于怠速状态，行走电机转速为800r/min，所述油泵电机53转速为1200～1800r/min。所述整车控制器3通过感应器感应电池系统、五合一控制器2、泵电机控制器52、行走电机53、泵电机、液压油箱、变速箱温度，反馈给五合一控制器2，五合一控制器2根据温度反馈控制水泵7、风扇运行，调节温度。
当需要实现举升时，五合一控制器2通过低压信号对油泵电机53发送指令，油泵电机53工作带动与之连接的举升装置实现举升，油泵电机53在工作过程中，行走电机无变化，现有技术中行走电机在工作过程中，油泵电机53会随行走电机转速的变化出现变化，比如行走电机高速旋转时，油泵电机53转速也会随之提高。在举升装置举升过程中，油泵电机53转速会发生改变，此时行走电机处于原转速状态不会随油泵电机53转速的变化产生变化。本申请在行走电机工作时，油泵电机53处于怠速状态，在行走中举升和铲装运时，行走电机和油泵电机53根据控制的指令进行合理的转速匹配，因此，与现有技术相比较，能够节省油泵电机53的耗电量，节约电量约为20％～50％，从而实现节能目的。本申请的电气控制系统应用于装载机、起重机、推土机、叉车、堆高机、牵引车和摆渡车等车辆。
车辆在开始工作的时候主要由电池系统来提供电量，当工作一段时间后电池系统的电量达到电池设定的百分比之后，发动机开始启动带动发电机开始发电，发出的电量根据车的使用情况分为三种情况，且该三种情况均通过检测系统进行检测后对发电机的运转和电池系统进行信号传递，并通过控制器对其进行有效控制，保证其发电供电状态：1、车辆高负荷工作的时候，发电机发出的电量全部通过电机控制器输送到行走电机和油泵电机53用于工作，此时电池系统也需要放电，通过电机控制器输送到行走电机和油泵电机53用于工作，也就是发电机和电池系统同时放电；2、当车辆工作量处于中等工作强度的时候，发电机发出的电量刚好满足工作需要，电池系统不需要放电进行补充，也就是发电机单独工作放电；3、当车辆处于轻度工作状态的情况下，发电机发出的电量首先保证车辆的正常工作，剩余电量补充到电池系统中，此时电池系统是处于充电状态。油泵电机53通过泵电机控制器52的发出的指令信号和电流，提供合理的转速带动齿轮泵进行工作，为转向系统及工作系统提供液压动力，行走电机根据行走控制器51发出的指令信号和电流，提供合理的转速控制车辆的行走速度及推动力。所述电池系统通过转换器连接灯光喇叭、循环水泵和信号控制装置，电池系统同时提供电量到转换器，将高压电转换成低压电用于向各种开关、灯光、喇叭、风扇、水泵提供动力及信号。所述发电机包括高效模式和动力模式，且分别通过传输装置连接检测系统，高效模式是指发动机始终是在某恒转速下进行运转，此时油电的转化效率最高，正常工作的情况下采用该种模式；动力模式是发电机满负荷发电，此时主要是针对动力电池进行充电或是高强度工作下使用。举例：5吨普通柴油装载机的发动机目前都是国三标准的，每小时耗油大约为22L，5吨电动装载机通过大量的工况总结每小时耗电约35度电左右，将电动装载机的电池容量减小至够1到2小时用的电量，增加一台1.5L的国六汽油发电机，在经济高效发电模式下每小时发电40度，每小时耗油7L，工作原理如上面所述，按照汽油和柴油的价格都是6.5元进行计算，每小时可节省费用97.5元，同时能够长时间工作和满足国六的排放标准。
综上所述，本发明提供了一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，包括发电装置、电池系统、五合一控制器和整车控制器，所述电池系统包括低压供电系统和高压供电系统，且通过线束分别连接电门锁和仪表，通过两个供电系统分别低电门锁及仪表进行供电，能够有效实现电量使用率，降低对电池系统的整体损耗，延长其使用寿命,以低压系统控制高压系统，增加了操作的安全性，高压系统使用磷酸铁锂电池能快速充电，不用添加电解液，简单快捷；所述发电装置包括发动机、发电机和检测系统，所述检测系统分别连接发电机和整车控制器，所述检测系统包括负荷检测系统、中荷检测系统和轻荷检测系统，且所述检测系统均连接电池系统和发电机，利用检测系统对整车工作状态进行检测，同时对电池系统和发电机进行信号传输，保证电池系统和发电机能够针对不同状态下的整车提供有效的电力，实现高效工作。所述整车控制器连接五合一控制器，所述发电机和电池系统均通过电机控制器连接油泵电机和行走电机，所述行走电机通过变速箱和传动轴连接车轮，所述油泵电机通过举升油泵连接举升装置，通过对行走电机和油泵电机的独立控制，使行走电机和油泵电机能够在对方工作时处于怠速状态，进而实现油泵电机的省电量，实现节能目的；所述电池系统、五合一控制器和泵电机控制器之间通过CAN传输系统和低压传输信号相互连接，通过传输信号对各个控制指令进行传输，使其实现对电门锁和仪表的有效控制，进而提高工作效率和工作质量。本发明的有益效果：通过对油泵电机和行走电机的独立控制，使其实现独立工作，进而降低同时耗电量，实现节电效果，同时采用两个不同电压的电池系统分别供电，降低了电池的整体损耗，延长了电池的使用寿命。在工作过程中，发电机能够针对不同状态下的电池系统进行供电，从而实现电池的有效充电及工作，对电池进行有效保护，降低电池损耗，同时能够避免单独充电时间，提高工作效率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，包括发电装置、电池系统、五合一控制器和整车控制器，所述电池系统包括低压供电系统和高压供电系统，且通过线束分别连接电门锁和仪表；
所述发电装置包括发动机、发电机和检测系统，所述检测系统分别连接发电机和整车控制器，所述检测系统包括负荷检测系统、中荷检测系统和轻荷检测系统，且所述检测系统均连接电池系统和发电机；
所述整车控制器连接五合一控制器，所述发电机和电池系统均通过电机控制器连接油泵电机和行走电机，所述行走电机通过变速箱和传动轴连接车轮，所述油泵电机通过举升油泵连接举升装置；
所述电池系统、五合一控制器和泵电机控制器之间通过CAN传输系统和低压传输信号相互连接。
2.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，所述整车控制器连接有检测装置，所述检测装置包括通讯故障检测装置和电气元件检测装置。
3.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，所述低压供电系统电压为24伏，高压供电系统电压为614伏。
4.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，所述泵电机控制器还连接有气泵、水泵和空调。
5.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，所述整车控制器还连接有油门踏板和倒车控制装置，所述油门踏板通过油门开关信号和油门AD信号连接行走电机，所述倒车控制装置通过倒车继电器、气泵开关信号和倒车活信号连接行走电机。
6.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，所述行走电机转速为800r/min，所述油泵电机转速为1200～1800r/min。
7.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，该电气控制系统应用于装载机、起重机、推土机、叉车、堆高机、牵引车和摆渡车。
8.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，所述电池系统通过转换器连接灯光喇叭、循环水泵和信号控制装置。
9.根据权利要求1所述的电动工程机械混合供电式电气控制管理系统，其特征在于，所述发电机包括高效模式和动力模式，且分别通过传输装置连接检测系统。
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