CN110816296A - 三电机新型纯电动装载机驱动控制系统 - Google Patents

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杜爽
侯璐
王伟
王苏东
李夏宇
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Abstract

本发明公布一种纯电动装载机，属于铲运工程机械车辆技术。整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ、液压控制器HCU、动力电池控制器BMS电连接；电机控制器Ⅰ连接行走电机Ⅰ，行走电机Ⅰ通过AMT变速箱Ⅰ带动前传动轴，前传动轴驱动前轮；电机控制器Ⅱ连接行走电机Ⅱ，行走电机Ⅱ通过AMT变速箱Ⅱ带动后传动轴，后传动轴驱动后轮；液压控制器HCU连接电机控制器Ⅲ，电机控制器Ⅲ连接液压电机，液压电机驱动液压泵，液压泵为液压系统提供动力；动力电池控制器BMS连接动力电池组。本发明噪音低，无污染，采用独立的电力驱动行走系统，电力驱动液压系统，可实现无极变速、换档轻松，且动力强劲、液压系统能够提供稳定、高效的强大驱动力。

Description

三电机新型纯电动装载机驱动控制系统
技术领域
本发明涉及铲运工程机械车辆技术领域，具体涉及一种纯电动装载机。
背景技术
装载机用于土壤、砂石、煤炭等等散装物料的装卸、推运以及施工等等作业，其广泛应用于各类施工场所。目前，轮式装载机驱动控制系统大量采用的是以内燃机用动力，传动装置为液力传动，其主要由发动机、变矩器、动力换档变速器、传动轴、驱动桥等组成。该方式的动力传动系统技术成熟，发动机一般以柴油发动机为主。
其缺点在于：
发动机燃油消耗大，浪费能源，污染环境。液力变矩器传动效率低，一般工作时平均效率也只有30%左右；对装载机所用的动力换档变速器为多档变速器，一般为前进三个档后退三个档或前进四个档后退四个档；变速器换档采用液压手动操作，多片摩擦离合器与制动器换档，结构复杂，制造成本高，维修困难。
发明内容
为解决公知技术中存在的技术问题，本发明提供一种三电机新型纯电动装载机驱动控制系统。
本发明通过以下技术方案实现：一种三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ、液压控制器HCU、动力电池控制器BMS电连接；所述电机控制器Ⅰ控制连接行走电机Ⅰ，行走电机Ⅰ通过AMT变速箱Ⅰ带动前传动轴，前传动轴驱动前轮；所述电机控制器Ⅱ控制连接行走电机Ⅱ，行走电机Ⅱ通过AMT变速箱Ⅱ带动后传动轴，后传动轴驱动后轮；所述液压控制器HCU连接电机控制器Ⅲ，电机控制器Ⅲ控制连接液压电机，液压电机驱动液压泵，液压泵为装载机的液压系统提供动力；所述动力电池控制器BMS控制连接动力电池组，动力电池组为行走电机Ⅰ、行走电机Ⅱ、行走电机Ⅲ提供电力。
其进一步是：所述整车控制器VCU与电机控制器Ⅲ、动力电池控制器BMS之间采用整车CAN总线通讯；整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ之间，以及电机控制器Ⅲ与电机控制器Ⅲ之间采用动力CAN总线通讯；CAN总线通讯还连接有仪表显示装置。
所述动力电池组由多个动力电池包串联或并联组成；所述动力电池包是由多个单芯电池相组合而成的高压电池组。
所述动力电池组采用托架式整体方式布置在装载机机体的尾部；所述装载机机体的尾部采用门架式结构并装有防护门，动力电池组采用滑叉安装在防护门内。
所述行走电机Ⅰ与AMT变速箱Ⅰ集成为一体；所述行走电机Ⅱ与AMT变速箱Ⅱ集成为一体。
所述AMT变速箱Ⅰ、AMT变速箱Ⅱ采用包含多个档位和速比的变速箱。
所述液压控制器HCU接收到司机操纵需求信号后，液压控制器HCU发送指令给电机控制器Ⅲ，驱动液压电机以保证转向需求怠速运转；之后，当液压控制器HCU接收到司机操纵信号后，液压控制器HCU发送指令给电机控制器Ⅲ，驱动液压电机按需要输出转速和扭矩。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用独立的电力驱动行走系统，电力驱动液压系统，可实现无极变速、换档轻松，且动力强劲、液压系统能够提供稳定、高效的强大驱动力，从而克服现有装载机的不足之处；使用电能为能源，电机驱动，噪音低，无污染，根据理论计算可节约使用成本50%以上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施提供的电动装载机驱动控制系统示意图；
图2为本发明实施提供的装配示意图
图3为本发明实施提供的电器控制图；
图中：1、动力电池组；2、动力电池控制器BMS；3、整车控制器VCU；4、液压控制器HCU；5、电机控制器Ⅰ；6、行走电机Ⅰ；7、AMT变速箱Ⅰ；8、前传动轴；9、前轮；10、电机控制器Ⅱ；11、行走电机Ⅱ；12、AMT变速箱Ⅱ；13、后传动轴；14后轮；15、电机控制器Ⅲ；16、液压电机；17、液压泵。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
结合图1和图2所示，整车控制器VCU3与电机控制器Ⅰ5、电机控制器Ⅱ10、液压控制器HCU4、动力电池控制器BMS2电连接。电机控制器Ⅰ5控制连接行走电机Ⅰ6，行走电机Ⅰ6通过AMT变速箱Ⅰ7带动前传动轴8，前传动轴8驱动前轮9。电机控制器Ⅱ10控制连接行走电机Ⅱ11，行走电机Ⅱ11通过AMT变速箱Ⅱ12带动后传动轴13，后传动轴13驱动后轮14。液压控制器HCU4连接电机控制器Ⅲ15，电机控制器Ⅲ15控制连接液压电机16，液压电机16驱动液压泵17，液压泵17为装载机的液压系统提供动力。动力电池控制器BMS2控制连接动力电池组1，动力电池组1为行走电机Ⅰ6、行走电机Ⅱ10、行走电机Ⅲ15及整车提供电力。
结合图3所示，整车控制器VCU与电机控制器Ⅲ、动力电池控制器BMS之间采用整车CAN总线通讯；整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ之间，以及电机控制器Ⅲ与电机控制器Ⅲ之间采用动力CAN总线通讯；采用总线通讯方式，传输效率高，系统响应快，数据精准，接线简便。CAN总线通讯还连接有仪表显示装置。
优选的：动力电池组由多个动力电池包串联或并联组成；动力电池包是由多个单芯电池相组合而成的高压电池组。动力电池组采用托架式整体方式布置在装载机机体的尾部，即原装载机的配重位置；电池的重量可以替代原装载机后端的配重，使一次充电的工作时间延长。装载机机体的尾部采用门架式结构并装有防护门，动力电池组采用滑叉安装在防护门内。通过滑叉快速插出更换动力电池组，降低整车的动力电池组成本，提高整车工作效率。电机控制器Ⅱ布置在动力电池组的上方，以方便维护和防水等。
优选的：行走电机Ⅰ与AMT变速箱Ⅰ根据实际功能开发集成为一体，通过减震支座，安装在装载机的前车架上。行走电机Ⅱ与AMT变速箱Ⅱ根据实际功能开发集成为一体，通过减震支座，安装在装载机的后车架上。AMT变速箱Ⅰ、AMT变速箱Ⅱ具有相同的高低两个档位，且高低档传动均为多级齿轮传动，以加大变速器的传动比范围，使其与高速电机相匹配，适应装载机复杂工况和转场的要求。通过采用行走电机Ⅰ、行走电机Ⅱ无级调速功能，取代了多档位变速器，行走电机Ⅰ、行走电机Ⅱ也可以实现正反转，从而使变速箱可以没有倒退档，同时前轮和后轮分别由不同的电机驱动，电机根据前轮和后轮不同的扭矩及转速要求，匹配相应的输出。
优选的：液压控制器HCU接收到司机操纵需求信号后，液压控制器HCU发送指令给电机控制器Ⅲ，驱动液压电机以保证转向需求怠速运转；如未接收到信号，液压电机不工作，这样可以有效解决装载机在热车或停车待机状态下的能量损失。之后，当液压控制器HCU接收到司机操纵信号后，液压控制器HCU发送指令给电机控制器Ⅲ，驱动液压电机按需要输出转速和扭矩，满足装载机液压系统中工作和转向的双重需要。装载机的液压系统包括铲斗/动臂工作系统、转向助力系统及油箱，其选型、安装以及控制等等均为本领域的公知常识和惯用技术手段，本实施例不一一赘述。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，
其特征在于：
整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ、液压控制器HCU、动力电池控制器BMS电连接；
所述电机控制器Ⅰ控制连接行走电机Ⅰ，行走电机Ⅰ通过AMT变速箱Ⅰ带动前传动轴，前传动轴驱动前轮；
所述电机控制器Ⅱ控制连接行走电机Ⅱ，行走电机Ⅱ通过AMT变速箱Ⅱ带动后传动轴，后传动轴驱动后轮；
所述液压控制器HCU连接电机控制器Ⅲ，电机控制器Ⅲ控制连接液压电机，液压电机驱动液压泵，液压泵为装载机的液压系统提供动力；
所述动力电池控制器BMS控制连接动力电池组，动力电池组为行走电机Ⅰ、行走电机Ⅱ、行走电机Ⅲ提供电力。
2.根据权利要求1所述的三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，其特征在于：所述整车控制器VCU与电机控制器Ⅲ、动力电池控制器BMS之间采用整车CAN总线通讯；整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ之间，以及电机控制器Ⅲ与电机控制器Ⅲ之间采用动力CAN总线通讯；CAN总线通讯还连接有仪表显示装置。
3.根据权利要求1所述的三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，其特征在于：所述动力电池组由多个动力电池包串联或并联组成；所述动力电池包是由多个单芯电池相组合而成的高压电池组。
4.根据权利要求1所述的三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，其特征在于：所述动力电池组采用托架式整体方式布置在装载机机体的尾部；所述装载机机体的尾部采用门架式结构并装有防护门，动力电池组采用滑叉安装在防护门内。
5.根据权利要求1所述的三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，其特征在于：所述行走电机Ⅰ与AMT变速箱Ⅰ集成为一体；所述行走电机Ⅱ与AMT变速箱Ⅱ集成为一体。
6.根据权利要求1所述的三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，其特征在于：所述AMT变速箱Ⅰ、AMT变速箱Ⅱ采用包含多个档位和速比的变速箱。
7.根据权利要求1所述的三电机新型纯电动装载机驱动控制系统，其特征在于：所述液压控制器HCU接收到司机操纵需求信号后，液压控制器HCU发送指令给电机控制器Ⅲ，驱动液压电机以保证转向需求怠速运转；之后，当液压控制器HCU接收到司机操纵信号后，液压控制器HCU发送指令给电机控制器Ⅲ，驱动液压电机按需要输出转速和扭矩。
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