CN111021460B - 一种纯电动挖掘机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纯电动挖掘机及其控制方法，属于挖掘机控制技术领域。纯电动挖掘机包括：液压系统、换向阀、电机组件、控制器；液压系统的输入端与电机组件的输出端连接，液压系统的输出端分别与控制器的输入端和换向阀的输入端连接，控制器的输出端与换向阀的输入端连接；换向阀的输出端与电机组件的输入端电连接。控制器用于接收液压系统发送的压力信息，并根据压力信息控制换向阀导通或者关闭，其中，换向阀关闭时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力；换向阀导通时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力、且通过换向阀向电机组件传输溢出能量，电机组件采用溢出能量转换电能。本发明可以减少能源的浪费，增加对能源的利用率。

Description

一种纯电动挖掘机及其控制方法

技术领域

本发明涉及挖掘机控制技术领域，具体而言，涉及一种纯电动挖掘机及其控制方法。

背景技术

在挖掘机工作的过程中，由于采用了液压系统提供压力，因此为了防止压力过大而损坏机械设备，通常需要在工作一定时间后或者压力达到一定预设值后降低液压系统的压力。

现有技术中，通常会设置一个溢流阀，当压力超过预设压力值时，通过打开溢流阀将液体流出，从而降低压力。

然而，直接通过溢流阀将液体排出，会产生能源的浪费，也会降低挖掘机对能源的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯电动挖掘机及其控制方法，可以减少能源的浪费，增加对能源的利用率。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种纯电动挖掘机，包括：液压系统、换向阀、电机组件、控制器；液压系统的输入端与电机组件的输出端连接，液压系统的输出端分别与控制器的输入端和换向阀的输入端连接，控制器的输出端与换向阀的输入端连接；换向阀的输出端与电机组件的输入端电连接。

控制器用于接收液压系统发送的压力信息，并根据压力信息控制换向阀导通或者关闭，其中，换向阀关闭时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力；换向阀导通时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力、且通过换向阀向电机组件传输溢出能量，电机组件采用溢出能量转换电能。

可选地，电机组件包括：电动机、蓄电池、发电机、液压马达；电动机的输出端与液压系统的输入端连接，电动机的输入端与蓄电池的输出端连接；蓄电池的输入端与发电机的输出端相连，发电机的输入端与液压马达的输出端连接，换向阀的输出端与液压马达的输入端相连。

换向阀导通时，液压马达用于接收液压系统通过换向阀传输的溢出能量，并将溢出能量转换为机械能。

发电机用于根据液压马达传输的机械能生成电能，通过电能向蓄电池充电。

蓄电池用于向电动机供电。

可选地，挖掘机还包括压力传感器；压力传感器的输入端与液压系统连接，压力传感器的输出端与控制器连接。

压力传感器用于采集液压系统的压力信息，并向控制器发送压力信息。

可选地，控制器具体用于在压力信息指示的压力大于预设阈值时，控制换向阀导通；或者，在压力信息指示的压力小于或等于预设阈值时，控制换向阀关闭。

可选地，换向阀为电磁换向阀。

本发明实施例的另一方面，提供纯电动挖掘机的控制方法，应用于上述纯电动挖掘机，该方法包括：

控制器接收液压系统发送的压力信息；

控制器根据压力信息控制换向阀导通或者关闭，其中，换向阀关闭时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力；换向阀导通时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力、且通过换向阀向电机组件传输溢出能量，电机组件采用溢出能量转换电能。

可选地，电机组件包括：电动机、蓄电池、发电机、液压马达；电动机的输出端与液压系统的输入端连接，电动机的输入端与蓄电池的输出端连接；蓄电池的输入端与发电机的输出端相连，发电机的输入端与液压马达连接，换向阀的输出端与液压马达的输入端相连；

若控制器根据压力信息控制换向阀导通，该方法还包括：

液压马达接收液压系统通过换向阀传输的溢出能量，并将溢出能量转换为机械能；

发电机根据液压马达传输的机械能生成电能，通过电能向蓄电池充电；

蓄电池向电动机供电。

可选地，挖掘机还包括：压力传感器；压力传感器的输入端与压力系统连接，压力传感器的输出端与控制器连接；

控制器接收液压系统发送的压力信息，包括：

控制器接收压力传感器发送的采集于液压系统的压力信息。

可选地，控制器根据压力信息控制换向阀导通或者关闭，包括：

控制器在压力信息指示的压力大于预设阈值时，控制换向阀导通；或者，在压力信息指示的压力小于或等于预设阈值时，控制换向阀关闭。

可选地，该方法中的换向阀为电磁换向阀。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种纯电动挖掘机及其控制方法，可以通过控制器获取液压系统的压力信息，并根据压力信息控制换向阀的导通与关闭，进而可以实现对溢出能量的再利用，并且可以减少能源浪费，增加对能源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的纯电动挖掘机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电机组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的纯电动挖掘机的另一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的纯电动挖掘机控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的纯电动挖掘机控制方法的另一流程示意图。

图标：100-液压系统；200-换向阀；300-电机组件；310-电动机；320-蓄电池；330-发电机；340-液压马达；400-控制器；500-压力传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为本发明实施例提供的纯电动挖掘机的结构示意图，请参照图1，纯电动挖掘机包括：液压系统100、换向阀200、电机组件300、控制器400。

液压系统100的输入端与电机组件300的输出端连接，液压系统100的输出端分别与控制器400的输入端和换向阀200的输入端连接，控制器400的输出端与换向阀200的输入端连接；换向阀200的输出端与电机组件300的输入端电连接。

控制器400用于接收液压系统100发送的压力信息，并根据压力信息控制换向阀200导通或者关闭，其中，换向阀200关闭时，液压系统100为挖掘机的执行机构提供动力；换向阀200导通时，液压系统100为挖掘机的执行机构提供动力、且通过换向阀200向电机组件300传输溢出能量，电机组件300采用溢出能量转换电能。

需要说明的是，液压系统100可以包括液压泵、液压油、液压缸等液压器件，液压泵可以将电机组件提供的机械能转化为压力，推动液压油运动，并可以通过控制各种阀门的开关来改变液压油的流向，进而推动液压缸做出不同方向的运动，可选地，液压系统可以通过与执行机构连接从而完成各种类型的工程作业，例如：提升作业、回转作业、卸载作业、空载作业等；换向阀200可以包括导通和关闭两种状态；电机组件300用于能量转换，可以将液压系统100通过换向阀200传输的溢出能量转换得到为液压系统提供动力的机械能；控制器400可以是MCU控制器(Microcontroller Unit微控制单元)、ECU控制器(ElectronicControl Unit电子控制单元)或者其他类型的控制器，在此不做限制。

示例地，当挖掘机工作时，电机组件300为液压系统100提供机械能，液压系统100在机械能的推动下通过执行机构完成工作，同时，可以将液压系统100的压力信息传输给控制器400，控制器400可以根据该压力信息可以控制换向阀200导通，进而将溢出的能量通过换向阀200传输给电机组件300。其中，压力信息可以包括液压系统100产生的压力大小。

本发明实施例提供的一种纯电动挖掘机，可以通过控制器获取液压系统的压力信息，并根据压力信息控制换向阀的导通与关闭，进而可以实现对溢出能量的再利用，并且可以减少能源浪费，增加对能源的利用率。

图2为本发明实施例提供的电机组件的结构示意图，请参照图2，电机组件300包括：电动机310、蓄电池320、发电机330、液压马达340；电动机310的输出端与液压系统100的输入端连接，电动机310的输入端与蓄电池320的输出端连接；蓄电池320的输入端与发电机330的输出端相连，发电机330的输入端与液压马达340的输出端连接，换向阀200的输出端与液压马达340的输入端相连。

需要说明的是，电动机310的工作参数可以与液压系统100中液压泵工作参数适配调整；相应的，蓄电池320、发电机330和液压马达340的工作参数也都可以与电动机310适配调整。

换向阀200导通时，液压马达340用于接收液压系统100通过换向阀200传输的溢出能量，并将溢出能量转换为机械能。

需要说明的是，液压马达340可以将液压系统100通过换向阀200传输的溢出能量转换为机械能，即可以将液压油的压力能转换为输出的机械能，提供给发电机330。

发电机330用于根据液压马达340传输的机械能生成电能，通过电能向蓄电池320充电。蓄电池320用于向电动机310供电。

本发明实施例提供的一种纯电动挖掘机，可以通过电机组件300中的电动机310、蓄电池320、发电机330以及液压马达340实现电能、机械能、压力能之间的转换，提高能量的利用率。

图3为本发明实施例提供的纯电动挖掘机的另一结构示意图，请参照图3，挖掘机还包括压力传感器500；压力传感器500的输入端与液压系统100连接，压力传感器500的输出端与控制器400连接。

压力传感器500用于采集液压系统100的压力信息，并向控制器400发送压力信息。

需要说明的是，压力传感器500可以与液压系统100的液压泵相连，可以获取液压泵产生的压力大小，并将该压力大小传输给控制器400。

可选地，控制器400具体用于在压力信息指示的压力大于预设阈值时，控制换向阀200导通；或者，在压力信息指示的压力小于或等于预设阈值时，控制换向阀200关闭。

需要说明的是，预设阈值可以根据液压系统100具体工作情况进行设定。可选地，换向阀200为电磁换向阀。

图4为本发明实施例提供的纯电动挖掘机控制方法的流程示意图，请参照图4，纯电动挖掘机的控制方法，应用于上述纯电动挖掘机，该方法包括：

S10：控制器接收液压系统发送的压力信息。

S20：控制器根据压力信息控制换向阀导通或者关闭。

其中，换向阀关闭时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力；换向阀导通时，液压系统为挖掘机的执行机构提供动力、且通过换向阀向电机组件传输溢出能量，电机组件采用溢出能量转换电能。

图5为本发明实施例提供的纯电动挖掘机控制方法的另一流程示意图，请参照图5，电机组件包括：电动机、蓄电池、发电机、液压马达；电动机的输出端与液压系统的输入端连接，电动机的输入端与蓄电池的输出端连接；蓄电池的输入端与发电机的输出端相连，发电机的输入端与液压马达连接，换向阀的输出端与液压马达的输入端相连。

若控制器根据压力信息控制换向阀导通，该方法还包括：

S30：液压马达接收液压系统通过换向阀传输的溢出能量，并将溢出能量转换为机械能。

S40：发电机根据液压马达传输的机械能生成电能，通过电能向蓄电池充电。

S50：蓄电池向电动机供电。

可选地，挖掘机还包括：压力传感器；压力传感器的输入端与压力系统连接，压力传感器的输出端与控制器连接。控制器接收液压系统发送的压力信息，包括：

控制器接收压力传感器发送的采集于液压系统的压力信息。

可选地，控制器根据压力信息控制换向阀导通或者关闭，包括：

控制器在压力信息指示的压力大于预设阈值时，控制换向阀导通；或者，在压力信息指示的压力小于或等于预设阈值时，控制换向阀关闭。

可选地，该方法中的换向阀为电磁换向阀。

本发明实施例提供的一种纯电动挖掘机的控制方法，可以通过控制器获取液压系统的压力信息，并根据压力信息控制换向阀的导通与关闭，进而可以实现对溢出能量的再利用，并且可以减少能源浪费，增加对能源的利用率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纯电动挖掘机，其特征在于，包括：液压系统、换向阀、电机组件、控制器；所述液压系统的输入端与所述电机组件的输出端连接，所述液压系统的输出端分别与所述控制器的输入端和所述换向阀的输入端连接，所述控制器的输出端与所述换向阀的输入端连接；所述换向阀的输出端与所述电机组件的输入端电连接；所述电机组件包括：电动机、蓄电池、发电机、液压马达；所述电动机的输出端与所述液压系统的输入端连接，所述电动机的输入端与所述蓄电池的输出端连接；所述蓄电池的输入端与所述发电机的输出端相连，所述发电机的输入端与所述液压马达的输出端连接，所述换向阀的输出端与所述液压马达的输入端相连；所述换向阀导通时，所述液压马达，用于接收所述液压系统通过所述换向阀传输的溢出能量，并将所述溢出能量转换为机械能；所述发电机，用于根据所述液压马达传输的机械能生成电能，通过所述电能向所述蓄电池充电；所述蓄电池，用于向所述电动机供电；

所述控制器，用于接收所述液压系统发送的压力信息，并根据所述压力信息控制所述换向阀导通或者关闭，其中，所述换向阀关闭时，所述液压系统为挖掘机的执行机构提供动力；所述换向阀导通时，所述液压系统为挖掘机的执行机构提供动力、且通过所述换向阀向所述电机组件传输溢出能量，所述电机组件采用所述溢出能量转换电能；

所述控制器，具体用于在所述压力信息指示的压力大于预设阈值时，控制所述换向阀导通；且在所述压力信息指示的压力小于或等于所述预设阈值时，控制所述换向阀关闭。

2.如权利要求1所述的挖掘机，其特征在于，所述挖掘机还包括压力传感器；所述压力传感器的输入端与所述液压系统连接，所述压力传感器的输出端与所述控制器连接；

所述压力传感器用于采集所述液压系统的压力信息，并向所述控制器发送所述压力信息。

3.如权利要求1所述的挖掘机，其特征在于，所述换向阀为电磁换向阀。

4.一种纯电动挖掘机的控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-3任一项所述的纯电动挖掘机，所述方法包括：

所述控制器接收所述液压系统发送的压力信息；

所述控制器根据所述压力信息控制所述换向阀导通或者关闭，其中，所述换向阀关闭时，所述液压系统为挖掘机的执行机构提供动力；所述换向阀导通时，所述液压系统为挖掘机的执行机构提供动力、且通过所述换向阀向所述电机组件传输溢出能量，所述电机组件采用所述溢出能量转换电能。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电机组件包括：电动机、蓄电池、发电机、液压马达；所述电动机的输出端与所述液压系统的输入端连接，所述电动机的输入端与所述蓄电池的输出端连接；所述蓄电池的输入端与所述发电机的输出端相连，所述发电机的输入端与所述液压马达连接，所述换向阀的输出端与所述液压马达的输入端相连；

若所述控制器根据所述压力信息控制所述换向阀导通，所述方法还包括：

所述液压马达接收所述液压系统通过所述换向阀传输的溢出能量，并将所述溢出能量转换为机械能；

所述发电机根据所述液压马达传输的机械能生成电能，通过所述电能向所述蓄电池充电；

所述蓄电池向所述电动机供电。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述挖掘机还包括：压力传感器；所述压力传感器的输入端与所述液压系统连接，所述压力传感器的输出端与所述控制器连接；

所述控制器接收所述液压系统发送的压力信息，包括：

所述控制器接收所述压力传感器发送的采集于所述液压系统的压力信息。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述压力信息控制所述换向阀导通或者关闭，包括：

所述控制器在所述压力信息指示的压力大于预设阈值时，控制所述换向阀导通；且在所述压力信息指示的压力小于或等于所述预设阈值时，控制所述换向阀关闭。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述换向阀为电磁换向阀。

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