CN110670662A - 一种双模式驱动电动挖掘机及其双模式驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双模式驱动电动挖掘机及其双模式驱动方法，该挖掘机包括挖掘机体、液压系统、动力输出系统、能源系统、切换装置以及可编程控制器。能源系统包括作业能源子系统和非作业能源子系统，作业能源子系统包括供电电缆、电缆收线装置以及过孔集电环，供电电缆向电能电动机输入电能。非作业能源子系统包括蓄电池组以及变压逆变器，蓄电池组通过变压逆变器向电能电动机输入电能。切换装置用于在作业能源子系统和非作业能源子系统中，选择一者向电能电动机输入电能，并使另一者停止向电能电动机输入电能。本发明在作业时利用大功率供电，而非作业时采用储电供电，降低电量损耗，提高能源的使用率，性能稳定，安全可靠，提高机动性和灵活性。

Description

一种双模式驱动电动挖掘机及其双模式驱动方法

技术领域

本发明涉及挖掘技术领域的一种挖掘机，尤其涉及一种双模式驱动电动挖掘机，还涉及该双模式驱动电动挖掘机的双模式驱动方法。

背景技术

工程机械作为工程装备行业的重要组成部分，对国家的发展建设起到至关重要的作用。在工程机械领域应用广泛的挖掘机是工程建设主要机型之一。传统挖掘机以柴油、汽油为燃料，燃油效率只有33％左右，最高不超过40％，造成了极大的能源浪费；此外，传统挖掘机的排放物对空气造成极大的污染，威胁着人类的健康。石油资源的紧缺、价格的上涨、环境污染等突出问题制约了传统挖掘机的发展，为了解决这些问题，以新能源为动力源的电动挖掘机得到了飞速发展。

目前电动挖掘机主要有电缆式电动挖掘机、充电式电动挖掘机两种，而电缆式电动挖掘机需要连接电缆进行作业，作业区域受连接电缆长度影响，更换作业区域时移动受到限制；另外，电缆式挖掘机在作业间歇期间，电缆持续取电，却不能进行存储，造成能源的浪费。而充电式挖掘机依靠储能电池组作为动力源，由于储能电池储能量有限，续航时间短，不能满足挖掘机的大功率作业使用，且单独充电时间长，降低作业效率。

发明内容

为解决现有的电动挖掘机能量利用率低的技术问题，本发明提供一种双模式驱动电动挖掘机及其双模式驱动方法。

本发明采用以下技术方案实现：一种双模式驱动电动挖掘机，其包括：

挖掘机体，其包括工作装置以及行走装置；工作装置用于对挖掘物进行挖掘工作，行走装置用于驱使挖掘机体行走；

液压系统，其用于驱使挖掘机体进行行走、回转以及挖掘作业动作；

动力输出系统，其包括电能电动机；电能电动机用于向液压系统输出驱动力；以及

能源系统，其用于向动力输出系统提供工作能源；

其特征在于，工作装置还用于在挖掘所述挖掘物时，产生一个挖掘信号，否则，产生一个非挖掘信号；其中，在工作装置产生所述挖掘信号时，定义挖掘机体处于工作状态，否则，定义挖掘机体处于非工作状态；

能源系统包括作业能源子系统和非作业能源子系统；所述作业能源子系统包括供电电缆、电缆收线装置以及过孔集电环；所述电缆收线装置安装在挖掘机体上，并用于在行走装置工作时对所述供电电缆进行收纳；所述过孔集电环安装挖掘机体上，所述供电电缆通过所述过孔集电环向电能电动机输入电能；所述非作业能源子系统包括蓄电池组以及变压逆变器；蓄电池组通过变压逆变器向电能电动机输入电能；

所述双模式驱动电动挖掘机还包括：

切换装置，其用于在所述作业能源子系统和所述非作业能源子系统两者中，选择一者向电能电动机输入电能，并使另一者停止向电能电动机输入电能；以及

可编程控制器，其用于判断所述切换装置是否选择所述作业能源子系统/所述非作业能源子系统向电能电动机输入电能；可编程控制器还用于在所述切换装置选择所述作业能源子系统向电能电动机输入电能时，判断挖掘机体是否处于工作状态，是则通过所述过孔集电环驱使所述供电电缆向电能电动机输入电能，否则产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号一；可编程控制器还用于在所述切换装置选择所述非作业能源子系统向电能电动机输入电能时，判断挖掘机体是否处于非工作状态，是则驱使蓄电池组向电能电动机输入电能，否则产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号二。

本发明通过使能源系统设置作业能源子系统和非作业能源子系统，作业能源子系统能够直接通过其供电电缆接收外部输入的三相电，而非作业能源子系统直接使用蓄电池组的电量为挖掘机输入电能，并且可编程控制器能够实现这两个子系统的输入电能切换，在作业时利用大功率输入电能，而非作业时采用挖掘机本身的储电进行输入电能，保证挖掘机的正常挖掘作业，降低电量损耗，而且在切换装置选择的能源系统与当前挖掘机所处状态应用能源系统冲突时，可编程控制器可以发出提示信号一或者提示信号二，防止因误操作造成能源系统与挖掘机所处工作状态不匹配，造成不必要的能量损失，解决了现有的电动挖掘机能量利用率低的技术问题，得到了提高能量使用率和作业效率的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，所述切换装置包括按钮；在按钮按下时，所述切换装置选择所述作业能源子系统向电能电动机输入电能；在按钮弹起时，所述切换装置选择所述非作业能源子系统向电能电动机输入电能；所述提示信号一用于提示驾驶员弹起按钮，所述提示信号二用于提示所述驾驶员按下按钮。

作为上述方案的进一步改进，

工作装置包括铲斗、机械臂以及位移传感器；所述机械臂与所述铲斗连接，并用于驱使所述铲斗对所述挖掘物进行挖掘；所述位移传感器安装在所述机械臂上，并用于检测所述铲斗相对所述机械臂的位移量；在所述位移量低于一个预设位移值时，工作装置产生所述非挖掘信号，否则产生所述挖掘信号；

行走装置包括底架、履带、行走驱动机构以及转速传感器；所述履带转动安装在所述底架上，所述行走驱动机构用于驱动所述履带；所述转速传感器安装在所述底架上，并用于检测所述履带的转速；在所述转速为低于一个预设转动速度时，行走装置产生一个非行走信号，否则产生一个行走信号。

作为上述方案的进一步改进，所述双模式驱动电动挖掘机还包括：

电量检测装置，其用于检测蓄电池组的蓄电量；

其中，可编程控制器还用于判断所述蓄电量是否低于一个预设电量；在所述蓄电量低于所述预设电量时，可编程控制器判断蓄电池组是否向电能电动机输入电能；在蓄电池组向电能电动机输入电能时，可编程控制器先使蓄电池组停止向电能电动机输入电能，并通过所述过孔集电环驱使所述供电电缆向电能电动机输入电能，再对蓄电池组进行充电。

作为上述方案的进一步改进，所述双模式驱动电动挖掘机还包括：

电压检测装置，其用于检测所述供电电缆的供电电压；

其中，可编程控制器还用于判断所述供电电压是否低于一个预设电压；在所述供电电压低于所述预设电压时，可编程控制器判断所述过孔集电环是否向电能电动机输入电能；在所述过孔集电环向电能电动机输入电能，可编程控制器使所述过孔集电环停止向电能电动机输入电能，并驱使蓄电池组向电能电动机输入电能。

作为上述方案的进一步改进，蓄电池组为磷酸铁锂电源电池组；所述非作业能源子系统还包括充电器，所述挖掘机体还包括车载电器和电压转换模块；蓄电池组还通过电压转换模块向车载电器输入电能，并通过充电器接收外部设置的三相电源提供的电能。

作为上述方案的进一步改进，挖掘机体还包括驾驶室；驾驶室安装在行走装置上，并连接工作装置；工作装置包括动臂、斗杆、铲斗、油缸一、油缸二以及油缸三；所述动臂转动安装在驾驶室上，所述油缸一用于通过伸缩驱使所述动臂相对驾驶室转动；所述斗杆的一端铰接在所述动臂上，另一端与所述铲斗连接；所述油缸二用于通过伸缩驱使所述斗杆相对所述动臂伸缩，所述油缸三用于通过伸缩驱使所述铲斗相对所述斗杆转动以对所述挖掘物进行挖掘。

进一步地，挖掘机体还包括回转装置；回转装置的两端分别固定在驾驶室和行走装置上，并用于驱使驾驶室相对行走装置转动。

再进一步地，液压系统包括液压主泵以及分配阀；液压主泵与电能电动机连接，并通过电能电动机驱动而伸缩；液压主泵与分配阀连接，并通过分配阀驱使回转装置转动，并驱使所述油缸一、所述油缸二以及所述油缸三伸缩。

本发明还提供一种电动挖掘机的双模式驱动方法，其应用于上述任意所述的双模式驱动电动挖掘机中，其包括以下步骤：

步骤S1，判断所述切换装置是否选择所述作业能源子系统/所述非作业能源子系统向电能电动机输入电能；

在所述切换装置选择所述作业能源子系统向电能电动机输入电能时，执行步骤S2，判断挖掘机体是否处于工作状态；

进行步骤S2后，在挖掘机体处于工作状态时，执行步骤S3，通过所述过孔集电环驱使所述供电电缆向电能电动机输入电能；

进行步骤S2后，在挖掘机体处于非工作状态时，执行步骤S4，产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号一；

在所述切换装置选择所述非作业能源子系统向电能电动机输入电能时，执行步骤S5，判断挖掘机体是否处于非工作状态；

进行步骤S5后，在挖掘机体处于非工作状态时，执行步骤S6，驱使蓄电池组向电能电动机输入电能；

进行步骤S5后，在挖掘机体处于工作状态时，执行步骤S7，产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号二。

相较于现有的电动挖掘机，本发明的双模式驱动电动挖掘机及其双模式驱动方法，其具有以下有益效果：

1、该双模式驱动电动挖掘机，其使能源系统设置作业能源子系统和非作业能源子系统，其中作业能源子系统的供电电缆能够接收外部输入的三相电，并利用过孔集电环将电量输送至电能电动机，而非作业能源子系统直接使用蓄电池组的电量为电能电动机输入电能，在作业时利用大功率输入电能，而非作业时采用挖掘机本身的储电进行输入电能，保证挖掘机的正常挖掘作业，降低电量损耗，提高能源的使用率和作业效率，并且性能稳定，安全可靠。而且，该双模式驱动电动挖掘机的动力输出系统通过液压系统驱使挖掘机体实现行走、回转以及挖掘的作业工作，在挖掘时，工作装置能够产生挖掘信号，否则产生非挖掘信号，同样，在行走时，行走装置能够产生行走信号，否则就会产生非行走信号。在挖掘机进行挖掘时，则挖掘机处于工作状态，否则为非工作状态，而本发明中利用工作装置和行走装置产生信号的类型就可以确定挖掘机是否为工作状态。可编程控制器会先判断出切换装置选择的子系统，再判断子系统与挖掘机体的工作状态是否一致，在不一致时则会发出用于对切换装置进行切换的提示信号一或者提示信号二。这样，在切换装置选择的能源系统与当前挖掘机所处状态应用能源系统冲突时，提示信号一或者提示信号二可以防止因误操作造成能源系统与挖掘机所处工作状态不匹配，造成不必要的能量损失，提高能量的利用率。

2、该双模式驱动电动挖掘机，其能源系统不仅能够满足挖掘机大功率作业需求，同时能为磷酸铁锂电池组进行充电，提高了能源使用率和作业效率。同时，非作业能源子系统的能源供给不受连接电缆的限制，提高了挖掘机的机动性和灵活性。

3、该双模式驱动电动挖掘机，其能源系统中的非作业能源子系统的蓄电池组可采用磷酸铁锂电源电池组，而磷酸铁锂电源电池组可以在通过作业能源子系统进行充电或取下独立充电之间灵活选择，提高实际使用中便捷性。

4、该双模式驱动电动挖掘机，其还可设置电量检测装置，电量检测装置能够对蓄电池组的蓄电量进行实时检测，这样可编程控制器就可以判断蓄电量是否达到挖掘机所需的最低供电量，当电量达不到预设电量时，可编程控制器就会停止蓄电池供电功能，并驱使供电电缆进行输入电能，从而保证挖掘机的正常供电需求，而且还对蓄电池组进行保护，防止蓄电池组过放电。

5、该双模式驱动电动挖掘机，其还可设置电压检测装置，电压检测装置能够检测供电电缆的供电电压，这样可编程控制器就可以判断供电电压是否达到挖掘机所需的最低供电电压，在供电电压达不到预设电压即输入电能不足时，可编程控制器会停止过孔集电环输入电能，并使蓄电池组进行供电，这样一方面保证挖掘机的正常供电需求，另一方面还可以保护挖掘机的用电设备，同时能够使能量最大化利用，进一步提高能量的使用率。

该电动挖掘机的双模式驱动方法，其具有的有益效果与该双模式驱动电动挖掘机的有益效果相同，在此不再做赘述。

附图说明

图1为本发明实施例1的双模式驱动电动挖掘机的结构示意图；

图2为图1中的双模式驱动电动挖掘机的能源系统的供给示意图；

图3为图1中的双模式驱动电动挖掘机的作业能源子系统的工作示意图；

图4为图1中的双模式驱动电动挖掘机的非作业能源子系统的工作示意图；

图5为图1中的双模式驱动电动挖掘机的可编程控制器的总体流程示意图；

图6为图1中的双模式驱动电动挖掘机的可编程控制器的具体流程示意图。

符号说明：

1 挖掘机体 11 警示装置

2 液压系统 12 液压主泵

3 工作装置 13 电能电动机

4 行走装置 14 可编程控制器

5 回转装置 15 变压逆变器

6 能源系统 16 蓄电池组

7 动力输出系统 17 充电器

8 驾驶室 18 电压转换模块

9 三相电源 19 车载电器

10 按钮 20 分配阀

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1-6，本实施例提供了一种双模式驱动电动挖掘机，其能够应用在各种挖掘环境中，而且满足不同的供电条件。该双模式驱动电动挖掘机能够实现两种模式的运行，在其中一种模式下会利用外部设置的三相电源9提供的电能，而在另一种模式下则会直接利用其本身储存的电能。其中，该双模式驱动电动挖掘机包括挖掘机体1、液压系统2、动力输出系统7、能源系统6、切换装置以及可编程控制器。

请继续参阅图1，挖掘机体1包括工作装置3以及行走装置4，在本实施例中，其还包括驾驶室8、回转装置5、车载电器19和电压转换模块18。工作装置3用于对挖掘物进行挖掘工作，行走装置4用于驱使工作装置3行走。在本实施例中，驾驶室8安装在行走装置4上，并连接工作装置3。工作装置3包括动臂、斗杆、铲斗、油缸一、油缸二以及油缸三。动臂转动安装在驾驶室8上，油缸一用于通过伸缩驱使动臂相对驾驶室8转动。斗杆的一端铰接在动臂上，另一端与铲斗连接。油缸二用于通过伸缩驱使斗杆相对动臂伸缩，油缸三用于通过伸缩驱使铲斗相对斗杆转动以对挖掘物进行挖掘。回转装置5包括回转马达，并且回转装置5的两端分别固定在驾驶室8和行走装置4上，并用于驱使驾驶室8相对行走装置4转动。这里需要说明的是，本实施例中的工作装置3、行走装置4以及回转装置5的机械运行部分均可以采用现有的相关设备，而且动臂、斗杆、铲斗、油缸一、油缸二以及油缸三之间的连接关系也可以采用现有的电动挖掘机的连接关系，因此，在本实施例中这些结构的具体连接细节将不再细化，附图中所示出的工作装置3、行走装置4以及回转装置5仅作简单的结构表示。

而且，工作装置3还用于在挖掘相关的挖掘物时，产生一个挖掘信号，在未挖掘该挖掘物时，产生一个非挖掘信号。行走装置4还用于在驱使工作装置3行走时，产生一个行走信号，在未驱使工作装置3行走时，产生一个非行走信号。在工作装置3产生挖掘信号时，定义挖掘机体1处于工作状态，否则，定义挖掘机体1处于非工作状态。在本实施例中，工作装置3和行走装置4通过各种单独设置的传感器对其内部结构的机械运行状态进行检测，由于挖掘机在工作时其工作装置3和行走装置4中内部结构的位置会产生相对变化，而传感器则可以检测出这一变化，并使得相应的装置产生对应的信号。前述所使用的传感器，可以采用位置传感器，也可以采用测距传感器，还可以采用其他的检测传感器。

液压系统2用于驱使挖掘机体1进行行走、回转以及挖掘作业动作。动力输出系统7包括电能电动机13，还可包括电机控制器、联轴器以及液压泵。其中，电能电动机13用于向液压系统2输出驱动力。在本实施例中，液压系统2包括液压主泵12以及分配阀20。液压主泵12与电能电动机13连接，并通过电能电动机13驱动而伸缩。液压主泵12与分配阀20连接，并通过分配阀20驱使回转装置5转动，并驱使油缸一、油缸二以及油缸三伸缩。

能源系统6用于向动力输出系统7提供工作能源。其中，能源系统6包括作业能源子系统和非作业能源子系统。作业能源子系统包括供电电缆、电缆收线装置以及过孔集电环。电缆收线装置安装在挖掘机体1上，并用于在行走装置4工作时对供电电缆进行收纳。过孔集电环安装挖掘机体1上，供电电缆利用过孔集电环向电能电动机13输入电能。非作业能源子系统包括蓄电池组16以及变压逆变器15，其还包括充电器17。蓄电池组16通过变压逆变器15向电能电动机13输入电能。在本实施例中，蓄电池组16为磷酸铁锂电源电池组。该磷酸铁锂电源电池组可以通过作业能源子系统进行充电或取下独立充电再进行安装使用。蓄电池组16还通过电压转换模块18向车载电器19输入电能，并通过充电器17接收外部设置的三相电源9提供的电能。具体而言，充电器17通过连接电压为380V的三相电源9，整流为直流电为磷酸铁锂电池组充电，电压转换模块18将磷酸铁锂电池组的高电压转换为12/24V的低电压为车载电器19输入电能。

切换装置用于在作业能源子系统和非作业能源子系统两者中，选择一者向电能电动机13输入电能，并使另一者停止向电能电动机13输入电能。在本实施例中，切换装置包括按钮10。在按钮10按下时，切换装置选择作业能源子系统向电能电动机13输入电能。在按钮10弹起时，切换装置选择非作业能源子系统向电能电动机13输入电能。

请继续参阅图5以及图6，可编程控制器14能够嵌入到现有的电动挖掘机所具有的控制系统中，也可以直接单独设置，还可以与其它结构集合在一起。可编程控制器14，其用于判断切换装置是否选择作业能源子系统/非作业能源子系统向电能电动机13输入电能。可编程控制器14还用于在切换装置选择作业能源子系统向电能电动机13输入电能时，判断挖掘机体1是否处于工作状态，是则通过过孔集电环驱使供电电缆向电能电动机13输入电能，否则产生用于对切换装置进行切换的提示信号一。可编程控制器14还用于在切换装置选择非作业能源子系统向电能电动机13输入电能时，判断挖掘机体1是否处于非工作状态，是则驱使蓄电池组16向电能电动机13输入电能，否则产生用于对切换装置进行切换的提示信号二。在本实施例中，可编程控制器14包括壳体，而壳体内安装有接收器、选择器以及控制接收器和选择器的微处理器。其中，可编程控制器14通过接收器接收来自工作装置3和行走装置4的生成数据以及按钮10的切换状态数据，并在微处理器中进行处理，判定当前供给能源系统。具体而言，可编程控制器14主要用于执行以下步骤(步骤S1-S7)。

步骤S1，判断切换装置是否选择作业能源子系统/非作业能源子系统向电能电动机13输入电能。在本实施例中，可编程控制器通过按钮10的状态对切换装置所选择的子系统进行确定，即通过判断按钮10的按下或者弹起状态进行确定。当然，在其他实施例中，切换装置可以采用其他的切换机构，例如采用语音选择模块、无线遥控模块等。

在切换装置选择作业能源子系统向电能电动机13输入电能时，执行步骤S2，判断挖掘机体1是否处于工作状态；即在按下按钮10时，表示驾驶员选择作业能源子系统，可编程控制器14处理接收来自工作装置3和行走装置4传感器数据并判断挖掘机是否处于作业状态。

进行步骤S2后，在挖掘机体1处于工作状态时，执行步骤S3，通过相应的过孔集电环驱使供电电缆向电能电动机13输入电能。在作业能源介入进行动力供给时，电压为380V的三相电源9通过可编程控制器14再去驱动电能电动机13，电能电动机13输入轴与可编程控制器14设置的输出轴连接，电能电动机13的输出轴通过联轴器与液压主泵12连接，液压主泵12与工作装置3、回转装置5通过分配阀20连接，带动挖掘机工作装置3、回转装置5动作。

进行步骤S2后，在挖掘机体1处于非工作状态时，执行步骤S4，产生用于对切换装置进行切换的提示信号一。在本实施例中，提示信号一用于提示驾驶员弹起按钮10。若挖掘机处于非作业状态，则驾驶员选择的作业能源子系统与当前挖掘机所处状态应用子系统冲突，可通过警示装置11发出警示，提醒驾驶员更正操作；若挖掘机处于作业状态，可编程控制器14判定作业能源子系统进行动力供给。其中，警示装置11安装在驾驶室8的控制面板上，报警时发出蜂鸣声。

在切换装置选择非作业能源子系统向电能电动机13输入电能时，执行步骤S5，判断挖掘机体1是否处于非工作状态；即按钮10抬起时，表示驾驶员选择非作业能源子系统，可编程控制器14处理接收来自工作装置3和行走装置4传感器数据并判断挖掘机是否处于作业状态。

进行步骤S5后，在挖掘机体1处于非工作状态时，执行步骤S6，驱使蓄电池组16向电能电动机13输入电能；若挖掘机处于非作业状态，可编程控制器14判定非作业能源子系统进行动力供给。

进行步骤S5后，在挖掘机体1处于工作状态时，执行步骤S7，产生用于对切换装置进行切换的提示信号二。在本实施例中，提示信号二用于提示驾驶员按下按钮10。若挖掘机处于作业状态，则驾驶员选择的非作业能源子系统与当前挖掘机所处状态应用子系统冲突，可以通过警示装置11发出警示，提醒驾驶员更正操作。

综上所述，相较于现有的电动挖掘机，本实施例的双模式驱动电动挖掘机，其具有以下优点：

1、该双模式驱动电动挖掘机，其使能源系统6设置作业能源子系统和非作业能源子系统，其中作业能源子系统的供电电缆能够接收外部输入的三相电，并利用过孔集电环将电量输送至电能电动机13，而非作业能源子系统直接使用蓄电池组16的电量为电能电动机13输入电能，在作业时利用大功率供电，而非作业时采用挖掘机本身的储电进行供电，保证挖掘机的正常挖掘作业，降低电量损耗，提高能源的使用率和作业效率，并且性能稳定，安全可靠。而且，该双模式驱动电动挖掘机的动力输出系统7通过液压系统2驱使挖掘机体实现行走、回转以及挖掘的作业工作，在挖掘时，工作装置3能够产生挖掘信号，否则产生非挖掘信号，同样，在行走时，行走装置3能够产生行走信号，否则就会产生非行走信号。在挖掘机进行挖掘时，则挖掘机处于工作状态，否则为非工作状态，而本实施例中利用工作装置3和行走装置4产生信号的类型就可以确定挖掘机是否为工作状态。可编程控制器14会先判断出切换装置选择的子系统，再判断子系统与挖掘机体的工作状态是否一致，在不一致时则会发出用于对切换装置进行切换的提示信号一或者提示信号二。这样，在切换装置选择的能源系统与当前挖掘机所处状态应用能源系统冲突时，提示信号一或者提示信号二可以防止因误操作造成能源系统与挖掘机所处工作状态不匹配，造成不必要的能量损失，提高能量的利用率。

2、该双模式驱动电动挖掘机，其能源系统不仅能够满足挖掘机大功率作业需求，同时能为磷酸铁锂电池组进行充电，提高了能源使用率和作业效率。同时，非作业能源子系统的能源供给不受连接电缆的限制，提高了挖掘机的机动性和灵活性。

3、该双模式驱动电动挖掘机，其能源系统中的非作业能源子系统的蓄电池组16可采用磷酸铁锂电源电池组，而磷酸铁锂电源电池组可以在通过作业能源子系统进行充电或取下独立充电之间灵活选择，提高实际使用中便捷性。

实施例2

本实施例提供了一种双模式驱动电动挖掘机，其与实施例1的挖掘机相似，区别在于工作装置3和行走装置4的结构不同。

工作装置3包括铲斗、机械臂以及位移传感器。机械臂与铲斗连接，并用于驱使铲斗对挖掘物进行挖掘。位移传感器安装在机械臂上，并用于检测铲斗相对机械臂的位移量。在位移量低于一个预设位移值时，工作装置3产生非挖掘信号，否则产生挖掘信号。因此，工作装置3产生各个信号是通过位移传感器所检测的信号进行转换，而位移传感器的检测精度非常高，可以保证工作装置3产生的信号的及时性和准确性。

行走装置4包括底架、履带、行走驱动机构以及转速传感器。履带转动安装在底架上，行走驱动机构用于驱动履带。转速传感器安装在底架上，并用于检测履带的转速。在转速为低于一个预设转动速度时，行走装置4产生非行走信号，否则产生行走信号。同样，行走装置4根据转速传感器所产生的信号生成相应的信号，其产生信号的及时性非常高，同时准确性也比较高。

实施例3

本实施例提供了一种双模式驱动电动挖掘机，其在实施例1的基础上增加了电量检测装置，而且可编程控制器的功能也有所增加。电量检测装置用于检测蓄电池组16的蓄电量，其可以通过检测蓄电池组16的电压等方式对蓄电量进行检测。其中，可编程控制器14还用于判断蓄电量是否低于一个预设电量；在蓄电量低于预设电量时，可编程控制器14判断蓄电池组16是否向电能电动机13输入电能；在蓄电池组16向电能电动机13输入电能时，可编程控制器14先使蓄电池组16停止向电能电动机13输入电能，并通过过孔集电环驱使供电电缆向电能电动机13输入电能，再对蓄电池组16进行充电。

该双模式驱动电动挖掘机，其增加设置电量检测装置，而电量检测装置能够对蓄电池组16的蓄电量进行实时检测，这样可编程控制器14就可以判断蓄电量是否达到挖掘机所需的最低供电量，当电量达不到预设电量时，可编程控制器14就会停止蓄电池供电功能，并驱使供电电缆进行输入电能，从而保证挖掘机的正常供电需求，而且还对蓄电池组16进行保护，防止蓄电池组16过放电。

实施例4

本实施例提供了一种双模式驱动电动挖掘机，其在实施例1的基础上增加了电压检测装置，而且可编程控制器的功能也有所增加。电压检测装置用于检测供电电缆的供电电压，其可以利用电压传感器对供电电缆的电压进行检测。其中，可编程控制器14还用于判断供电电压是否低于一个预设电压；在供电电压低于预设电压时，可编程控制器14判断过孔集电环是否向电能电动机13输入电能；在过孔集电环向电能电动机13输入电能，可编程控制器14使过孔集电环停止向电能电动机13输入电能，并驱使蓄电池组16向电能电动机13输入电能。

该双模式驱动电动挖掘机，其增加设置电压检测装置，而电压检测装置能够检测供电电缆的供电电压，这样可编程控制器14就可以判断供电电压是否达到挖掘机所需的最低供电电压，在供电电压达不到预设电压即输入电能不足时，可编程控制器14会停止过孔集电环输入电能，并使蓄电池组16进行输入电能，这样一方面保证挖掘机的正常供电需求，另一方面还可以保护挖掘机的用电设备，同时能够使能量最大化利用，进一步提高能量的使用率。

实施例5

本实施例提供了一种电动挖掘机的双模式驱动方法，其应用于实施例1-4所提供的任意一种双模式驱动电动挖掘机中，而且包括以下步骤：

步骤S1，判断切换装置是否选择作业能源子系统/非作业能源子系统向电能电动机13输入电能；

在切换装置选择作业能源子系统向电能电动机13输入电能时，执行步骤S2，判断挖掘机体1是否处于工作状态；

进行步骤S2后，在挖掘机体1处于工作状态时，执行步骤S3，通过过孔集电环驱使供电电缆向电能电动机13输入电能；

进行步骤S2后，在挖掘机体1处于非工作状态时，执行步骤S4，产生用于对切换装置进行切换的提示信号一；

在切换装置选择非作业能源子系统向电能电动机13输入电能时，执行步骤S5，判断挖掘机体1是否处于非工作状态；

进行步骤S5后，在挖掘机体1处于非工作状态时，执行步骤S6，驱使蓄电池组16向电能电动机13输入电能；

进行步骤S5后，在挖掘机体1处于工作状态时，执行步骤S7，产生用于对切换装置进行切换的提示信号二。

本实施例所提供的电动挖掘机的双模式驱动方法，其具有的有益效果与实施例1中的双模式驱动电动挖掘机的有益效果相同，在此不再做赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双模式驱动电动挖掘机，其包括：

挖掘机体(1)，其包括工作装置(3)以及行走装置(4)；工作装置(3)用于对挖掘物进行挖掘工作，行走装置(4)用于驱使挖掘机体(1)行走；

液压系统(2)，其用于驱使挖掘机体(1)进行行走、回转以及挖掘作业动作；

动力输出系统(7)，其包括电能电动机(13)；电能电动机(13)用于向液压系统(2)输出驱动力；以及

能源系统(6)，其用于向动力输出系统(7)提供工作能源；

其特征在于，工作装置(3)还用于在挖掘所述挖掘物时，产生一个挖掘信号，否则，产生一个非挖掘信号；其中，在工作装置(3)产生所述挖掘信号时，定义挖掘机体(1)处于工作状态，否则，定义挖掘机体(1)处于非工作状态；

能源系统(6)包括作业能源子系统和非作业能源子系统；所述作业能源子系统包括供电电缆、电缆收线装置以及过孔集电环；所述电缆收线装置安装在挖掘机体(1)上，并用于在行走装置(4)工作时对所述供电电缆进行收纳；所述过孔集电环安装挖掘机体(1)上，所述供电电缆通过所述过孔集电环向电能电动机(13)输入电能；所述非作业能源子系统包括蓄电池组(16)以及变压逆变器(15)；蓄电池组(16)通过变压逆变器(15)向电能电动机(13)输入电能；

所述双模式驱动电动挖掘机还包括：

切换装置，其用于在所述作业能源子系统和所述非作业能源子系统两者中，选择一者向电能电动机(13)输入电能，并使另一者停止向电能电动机(13)输入电能；以及

可编程控制器(14)，其用于判断所述切换装置是否选择所述作业能源子系统/所述非作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能；可编程控制器(14)还用于在所述切换装置选择所述作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能时，判断挖掘机体(1)是否处于工作状态，是则通过所述过孔集电环驱使所述供电电缆向电能电动机(13)输入电能，否则产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号一；可编程控制器(14)还用于在所述切换装置选择所述非作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能时，判断挖掘机体(1)是否处于非工作状态，是则驱使蓄电池组(16)向电能电动机(13)输入电能，否则产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号二。

2.如权利要求1所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，所述切换装置包括按钮(10)；在按钮(10)按下时，所述切换装置选择所述作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能；在按钮(10)弹起时，所述切换装置选择所述非作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能；所述提示信号一用于提示驾驶员弹起按钮(10)，所述提示信号二用于提示所述驾驶员按下按钮(10)。

3.如权利要求1所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，工作装置(3)包括铲斗、机械臂以及位移传感器；所述机械臂与所述铲斗连接，并用于驱使所述铲斗对所述挖掘物进行挖掘；所述位移传感器安装在所述机械臂上，并用于检测所述铲斗相对所述机械臂的位移量；在所述位移量低于一个预设位移值时，工作装置(3)产生所述非挖掘信号，否则产生所述挖掘信号；

行走装置(4)包括底架、履带、行走驱动机构以及转速传感器；所述履带转动安装在所述底架上，所述行走驱动机构用于驱动所述履带；所述转速传感器安装在所述底架上，并用于检测所述履带的转速；在所述转速为低于一个预设转动速度时，行走装置(4)产生一个非行走信号，否则产生一个行走信号。

4.如权利要求1所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，所述双模式驱动电动挖掘机还包括：

电量检测装置，其用于检测蓄电池组(16)的蓄电量；

其中，可编程控制器(14)还用于判断所述蓄电量是否低于一个预设电量；在所述蓄电量低于所述预设电量时，可编程控制器(14)判断蓄电池组(16)是否向电能电动机(13)输入电能；在蓄电池组(16)向电能电动机(13)输入电能时，可编程控制器(14)先使蓄电池组(16)停止向电能电动机(13)输入电能，并通过所述过孔集电环驱使所述供电电缆向电能电动机(13)输入电能，再对蓄电池组(16)进行充电。

5.如权利要求1所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，所述双模式驱动电动挖掘机还包括：

电压检测装置，其用于检测所述供电电缆的供电电压；

其中，可编程控制器(14)还用于判断所述供电电压是否低于一个预设电压；在所述供电电压低于所述预设电压时，可编程控制器(14)判断所述过孔集电环是否向电能电动机(13)输入电能；在所述过孔集电环向电能电动机(13)输入电能，可编程控制器(14)使所述过孔集电环停止向电能电动机(13)输入电能，并驱使蓄电池组(16)向电能电动机(13)输入电能。

6.如权利要求1所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，蓄电池组(16)为磷酸铁锂电源电池组；所述非作业能源子系统还包括充电器(17)，所述挖掘机体(1)还包括车载电器(19)和电压转换模块(18)；蓄电池组(16)还通过电压转换模块(18)向车载电器(19)输入电能，并通过充电器(17)接收外部设置的三相电源(9)提供的电能。

7.如权利要求1所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，挖掘机体(1)还包括驾驶室(8)；驾驶室(8)安装在行走装置(4)上，并连接工作装置(3)；工作装置(3)包括动臂、斗杆、铲斗、油缸一、油缸二以及油缸三；所述动臂转动安装在驾驶室(8)上，所述油缸一用于通过伸缩驱使所述动臂相对驾驶室(8)转动；所述斗杆的一端铰接在所述动臂上，另一端与所述铲斗连接；所述油缸二用于通过伸缩驱使所述斗杆相对所述动臂伸缩，所述油缸三用于通过伸缩驱使所述铲斗相对所述斗杆转动以对所述挖掘物进行挖掘。

8.如权利要求7所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，挖掘机体(1)还包括回转装置(5)；回转装置(5)的两端分别固定在驾驶室(8)和行走装置(4)上，并用于驱使驾驶室(8)相对行走装置(4)转动。

9.如权利要求8所述的双模式驱动电动挖掘机，其特征在于，液压系统(2)包括液压主泵(12)以及分配阀(20)；液压主泵(12)与电能电动机(13)连接，并通过电能电动机(13)驱动而伸缩；液压主泵(12)与分配阀(20)连接，并通过分配阀(20)驱使回转装置(5)转动，并驱使所述油缸一、所述油缸二以及所述油缸三伸缩。

10.一种电动挖掘机的双模式驱动方法，其应用于如权利要求1-9中任意一项所述的双模式驱动电动挖掘机中，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤S1，判断所述切换装置是否选择所述作业能源子系统/所述非作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能；

在所述切换装置选择所述作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能时，执行步骤S2，判断挖掘机体(1)是否处于工作状态；

进行步骤S2后，在挖掘机体(1)处于工作状态时，执行步骤S3，通过所述过孔集电环驱使所述供电电缆向电能电动机(13)输入电能；

进行步骤S2后，在挖掘机体(1)处于非工作状态时，执行步骤S4，产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号一；

在所述切换装置选择所述非作业能源子系统向电能电动机(13)输入电能时，执行步骤S5，判断挖掘机体(1)是否处于非工作状态；

进行步骤S5后，在挖掘机体(1)处于非工作状态时，执行步骤S6，驱使蓄电池组(16)向电能电动机(13)输入电能；

进行步骤S5后，在挖掘机体(1)处于工作状态时，执行步骤S7，产生用于对所述切换装置进行切换的提示信号二。

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