CN111236353B - 新型节能电动装载机驱动控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布一种新型节能电动装载机驱动控制系统及控制方法，属于铲运工程机械车辆技术领域。操纵手柄连接整车控制器VCU，整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ、动力电池控制器BMS电连接；电机控制器Ⅰ控制连接双输出轴行走电机，双输出轴行走电机通过前、后传动轴驱动前、后轮；电机控制器Ⅱ控制连接液压泵控电机，液压泵控电机驱动液压泵，为装载机的液压系统提供动力；动力电池控制器BMS控制连接动力电池组，动力电池组为双输出轴行走电机、液压泵控电机提供电力。本发明电机为双输出轴结构形式，整机布置容易，结构简便，可靠性较高，克服现有装载机的结构复杂、控制复杂的问题，工作效率高，具有较好的节能效果。

Description

新型节能电动装载机驱动控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种纯电动装载机，具体是一种新型节能电动装载机驱动控制系统及控制方法，属于铲运工程机械车辆技术领域。
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，动力传动系统技术成熟，发动机一般以柴油发动机为主。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；现有纯电动装载机动力传动系统多为采用双电机驱动前后轮，该种形式成本高昂，控制复杂。
现有技术中，中国专利公开了“一种应用于纯电动装载机的驱动控制系统”CN109457744,其虽实现了电机驱动行走机构，但其采用的电机仅单个取力口，需要外置变速机构及分动箱实现装载机四驱行走，结构复杂，制造成本高，维修困难。
中国专利还公开了“一种混合动力装载机动力装置及相应装载机”CN206653918提供了电机通过传动轴直接驱动桥转动的技术，但需要两个电机分别直接驱动来实现装载机的四驱行走，同样成本高昂，控制系统复杂。
发明内容
为解决上述公知技术中存在的技术问题，本发明提供一种新型节能电动装载机驱动控制系统及控制方法。
本发明提供如下技术方案：一种新型节能电动装载机驱动控制系统，操纵手柄连接整车控制器VCU，整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ、动力电池控制器BMS电连接；所述电机控制器Ⅰ控制连接双输出轴行走电机，双输出轴行走电机的前侧输出轴通过前传动轴驱动前轮；双输出轴行走电机的后侧输出轴通过后传动轴驱动后轮；所述电机控制器Ⅱ控制连接液压泵控电机，液压泵控电机驱动液压泵，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，动力电池组为双输出轴行走电机、液压泵控电机提供电力。
其进一步是：所述整车控制器VCU与电机控制器I、电机控制器II、操纵手柄、动力电池控制器BMS之间采用整车CAN总线通讯。
所述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；所述转向助力系统包括由管道连通的转向器和转向油缸，所述转向器与优先阀连通，所述转向油缸与所述油箱连通。
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组合的高压电池组。
一种新型节能电动装载机驱动控制系统的控制方法：
整车控制器VCU向电机控制器I、电机控制器II请求扭矩和转速需求，整车控制器VCU向动力电池控制器BMS请求上电及下电需求；
所述双输出轴行走电机的前后侧输出轴为前后同轴结构形式，双输出轴行走电机电机控制器I为高压电连接；动力电池控制器BMS根据整车控制器VCU发送的指令提供给电机控制器I所需的电流及电压需求，所述双输出轴行走电机通过前、后传动轴直接驱动前、后轮转动。
所述装载机的液压系统提供工作和转向功能，当操作手柄向整车控制器VCU发送开始指令后，整车控制器VCU向电机控制器II发送指令，驱动液压泵控电机保证转向需求怠速运转；之后，当操作手柄前后左右运动，产生一定的位移或角度后，整车控制器VCU向电机控制器II发送指令，驱动液压泵控电机按需输出扭矩和转速，驱动液压泵转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1，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，控制系统稳定；
2，电机为双输出轴结构形式，整机布置容易，结构简便，可靠性较高，克服现有装载机的结构复杂、控制复杂的问题；
3，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；
4，系统采用CAN总线通讯，传输效率高，系统响应快，数据精准，接线简便。
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结构示意图；
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、电机控制器I；5、双输出轴行走电机；6、前传动轴；7、前轮；8、后传动轴；9、后轮；10、电机控制器II；11、液压泵控电机；12、液压泵；13、操纵手柄。
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。
实施例一
结合图1所示，一种新型节能电动装载机驱动控制系统，
操纵手柄13连接整车控制器VCU3，整车控制器VCU3与电机控制器Ⅰ4、电机控制器Ⅱ10、动力电池控制器BMS2电连接；整车控制器VCU与电机控制器I、电机控制器II、操纵手柄、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；
电机控制器Ⅰ4控制连接双输出轴行走电机5，双输出轴行走电机5具有前后双输出取力口，双输出轴行走电机5的前侧输出轴通过前传动轴6驱动前轮7；双输出轴行走电机的后侧输出轴8通过后传动轴驱动后轮9，实现装载机的行走；通过整车控制器VCU控制双输出轴行走电机5的转速和旋向实现整车车的车速和方向变化；
电机控制器Ⅱ10控制连接液压泵控电机11，液压泵控电机11驱动液压泵12，液压泵为装载机的液压系统提供动力；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；转向助力系统包括由管道连通的转向器和转向油缸，转向器与优先阀连通，转向油缸与油箱连通。装载机的液压系统，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。
动力电池控制器BMS控制连接动力电池组1，动力电池组为双输出轴行走电机、液压泵控电机提供电力。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组合的高压电池组。
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。
实施例二
在上述实施例一的基础上，一种新型节能电动装载机驱动控制系统的控制方法如下：
整车控制器VCU向电机控制器I、电机控制器II请求扭矩和转速需求，整车控制器VCU向动力电池控制器BMS请求上电及下电需求；
双输出轴行走电机的前后侧输出轴为前后同轴结构形式，双输出轴行走电机电机控制器I为高压电连接；动力电池控制器BMS根据整车控制器VCU发送的指令提供给电机控制器I所需的电流及电压需求，所述双输出轴行走电机通过前、后传动轴直接驱动前、后轮转动。
装载机的液压系统提供工作和转向功能，当操作手柄向整车控制器VCU发送开始指令后，整车控制器VCU向电机控制器II发送指令，驱动液压泵控电机保证转向需求怠速运转；之后，当操作手柄前后左右运动，产生一定的位移或角度后，整车控制器VCU向电机控制器II发送指令，驱动液压泵控电机按需输出扭矩和转速，驱动液压泵转动；
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 (4)

1.一种节能电动装载机驱动控制系统的控制方法，
操纵手柄连接整车控制器VCU，整车控制器VCU与电机控制器Ⅰ、电机控制器Ⅱ、动力电池控制器BMS电连接；
所述电机控制器Ⅰ控制连接双输出轴行走电机，双输出轴行走电机的前侧输出轴通过前传动轴驱动前轮；双输出轴行走电机的后侧输出轴通过后传动轴驱动后轮；
所述电机控制器Ⅱ控制连接液压泵控电机，液压泵控电机驱动液压泵，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，动力电池组为双输出轴行走电机、液压泵控电机提供电力；
包括如下步骤；
整车控制器VCU向电机控制器I、电机控制器II请求扭矩和转速需求，整车控制器VCU向动力电池控制器BMS请求上电及下电需求；
所述双输出轴行走电机的前后侧输出轴为前后同轴结构形式，双输出轴行走电机电机控制器I为高压电连接；动力电池控制器BMS根据整车控制器VCU发送的指令提供给电机控制器I所需的电流及电压需求，所述双输出轴行走电机通过前、后传动轴直接驱动前、后轮转动；
所述装载机的液压系统提供工作和转向功能，当操作手柄向整车控制器VCU发送开始指令后，整车控制器VCU向电机控制器II发送指令，驱动液压泵控电机保证转向需求怠速运转；之后，当操作手柄前后左右运动，产生一定的位移或角度后，整车控制器VCU向电机控制器II发送指令，驱动液压泵控电机按需输出扭矩和转速，驱动液压泵转动。
2.根据权利要求1所述的节能电动装载机驱动控制系统的控制方法，其特征在于：所述整车控制器VCU与电机控制器I、电机控制器II、操纵手柄、动力电池控制器BMS之间采用整车CAN总线通讯。
3.根据权利要求1所述的节能电动装载机驱动控制系统的控制方法，其特征在于：所述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；所述转向助力系统包括由管道连通的转向器和转向油缸，所述转向器与优先阀连通，所述转向油缸与所述油箱连通。
4.根据权利要求1所述的节能电动装载机驱动控制系统的控制方法，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组合的高压电池组。
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