CN112519602A - 供电系统和工程车辆 - Google Patents

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CN112519602A CN202011480730.8A CN202011480730A CN112519602A CN 112519602 A CN112519602 A CN 112519602A CN 202011480730 A CN202011480730 A CN 202011480730A CN 112519602 A CN112519602 A CN 112519602A
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Abstract

一种供电系统和工程车辆，供电系统包括电池设备、充电设备、负载设备和控制部，电池设备与负载设备连接，充电设备与电池设备并联连接；控制部分别与电池设备、充电设备和负载设备通信，用于根据电池设备和充电设备的反馈并结合驾驶员操作意图控制负载设备的运行状态。供电系统能够采用外部电源为负载设备供电的同时为电池设备充电，即能够不必等待电池充电而保持负载设备的持续运行。工程车辆采用了上述的供电系统，使得工程车辆在充电过程中依然能够保持机械装置持续运行，提高工程作业效率。

Description

供电系统和工程车辆
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种供电系统和工程车辆。
背景技术
工程机械电动化是工程机械的一个发展方向，相比传统机械具有环保、低噪音等优点。
工程机械电动化主治为采用电力代替传统动力，包括用电机代替发动机、用电池代替油箱等。
在电气系统中，电池通过充电储存电能，在机械设备工作时释放电能，为机械设备供电。
现有的工程机械的电池采用充电桩进行充电，充电倍率在1C左右，需1小时时间充满电。
由于工程机械在充电的过程中无法进行作业，因此会产生1小时的作业间隙，导致施工效率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种供电系统，其能够采用外部电源为负载设备供电的同时为电池设备充电，即能够不必等待电池充电而保持负载设备的持续运行。
本发明的另一目的在于提供一种工程车辆，其采用了上述的供电系统，使得工程车辆在充电过程中依然能够保持机械装置持续运行，提高工程作业效率。
本发明是这样实现的：
一种供电系统，包括电池设备、充电设备、负载设备和控制部，电池设备与负载设备连接，充电设备与电池设备并联连接；控制部分别与电池设备、充电设备和负载设备通信，用于根据电池设备和充电设备的反馈控制负载设备的运行状态。
本发明的供电系统的电池设备、充电设备和负载设备并联设置，因此充电设备在为电池设备充电的同时，也能够为负载设备供电，驱动负载设备运行，并且控制部能够控制负载设备的运行状态，避免充电过程中负载设备的用电功率过高，保护供电系统的用电安全。
在本发明较佳的技术方案中，供电系统还包括配电设备，配电设备包括第一端口、第二端口和第三端口，电池设备与第一端口连接，充电设备与第二端口连接，负载设备与第三端口连接，配电设备包括第一开关装置，第一开关装置用于连通或断开第三端口。
在本发明较佳的技术方案中，配电设备包括第二开关装置，第二开关装置用于连通或断开第二端口。
在本发明较佳的技术方案中，电池设备的正极与第一端口连接，充电设备的正极与第二端口连接，负载设备的正极与第三端口连接，第一端口、第二端口和第三端口呈Y形连接。
在本发明较佳的技术方案中，配电设备还包括第四端口、第五端口和第六端口，第四端口、第五端口和第六端口互相连接，电池设备的负极与第四端口连接，充电设备的负极与第五端口连接，负载设备的负极与第六端口连接。
在本发明较佳的技术方案中，配电设备包括第三开关装置，第三开关装置用于连通或断开第四端口。
在本发明较佳的技术方案中，电池设备包括电池和电池管理部，电池管理部与电池通信，控制部与电池管理部通信，负载设备和充电设备并联并与电池连接。
在本发明较佳的技术方案中，负载设备包括电机和电机控制器，电机控制器与电机连接，控制部与电机控制器通信，电池设备和充电设备并联并与电机控制器连接。
一种工程车辆，包括车体、机械装置和上述的供电系统，机械装置设置在车体上，供电系统的负载设备与机械装置连接，以驱动机械装置运行。
由于采用了本发明的供电系统，因此工程车辆能够在为电池设备充电的过程中维持机械装置的运行，提高施工作业效率。
在本发明较佳的技术方案中，工程车辆还包括操控部，操控部与供电系统的控制部电连接，用于向控制部下达操纵机械装置的命令。
本发明的有益效果主要在于：供电系统能够采用外部电源为负载设备供电的同时为电池设备充电，即能够不必等待电池充电而保持负载设备的持续运行。工程车辆采用了上述的供电系统，使得工程车辆在充电过程中依然能够保持机械装置持续运行，提高工程作业效率。
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为本发明的供电系统的实施例的原理图；
图2为本发明的供电系统的实施例的各部件间的电连接关系示意图；
图3为本发明的供电系统的实施例的电路结构示意图；
图4为图3中的供电系统的实施例的配电设备的示意图。
图中：
10-电池设备；11-电池；12-电池管理部；20-充电设备；21-充电电源部；30-负载设备；31-电机；32-电机控制器；40-配电设备；41-总正接触器；42-预充接触器；43-预充电阻；44-充电设备接触器；45-充电设备熔断器；46-手动开关；47-总负接触器；401-第一端口；402-第二端口；403-第三端口；404-第四端口；405-第五端口；406-第六端口；50-控制部；100-机械装置；200-操控部；300-充电枪；400-交流电网。
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：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，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。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，也可以是通信；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1示出了本发明的供电系统的实施例的原理图，可以看出，电池设备10、充电设备20、负载设备30三者并联，因此充电设备20能够同时为电池设备10充电，并且为负载设备30供电，以在电池设备10充电的过程中维持负载设备30的运行。
当负载设备30不运行时，功率为0，此时充电设备20的电力全部供给电池设备10，为电池设备10充电。
当负载设备30运行时，若负载设备30的功率小于充电设备20的输出功率，则充电设备20为负载设备30供电后，剩余的电力供给电池设备10，为电池设备10供电，此时电池设备10处于充电状态，充电功率为充电设备20的输出功率减去负载设备30的功率。
当负载设备30运行时，若负载设备30的功率大于充电设备20的输出功率，则充电设备20和电池设备10同时为负载设备30供电，负载设备30的功率为充电设备20的输出功率加上电池设备10的放电功率。
因此，若充电设备20的持续最大充电功率大于负载设备30的平均功率时，电池设备10就能够得到充电设备20的电能，进行充电，供电系统也能够持续处于充电和负载的同步工作状态。
图2示出了供电系统的一个实施例的各部件间的电连接关系，如图2所示，供电系统还包括控制部50，控制部50分别与电池设备10、充电设备20和负载设备30通信，用于控制供电系统的运行。
具体地，控制部50监控电池设备10的剩余电量，若电池设备10的剩余电量少于预设值，则电池设备10会发出低电压预警。
在优选的实施例中，当电池设备10会发出低电压预警，控制部50限制负载设备30的功率小于或等于充电设备20的最大输出功率。
控制部50与电池设备10、充电设备20和负载设备30之间均通过can总线实现通信，图2中虚线示出的部分即为控制部50与电池设备10、充电设备20和负载设备30之间的通信信道。
电池设备10包括电池11和电池管理部12，电池管理部12与电池11通信。
电池管理部12负责收集电池11的状态，并与控制部50建立通信，向控制部50反馈电池11的状态，例如剩余电量、充放电状态、温度等。
如图3中实线所示的供电电路，负载设备30和充电设备20并联并与电池11连接。
负载设备30包括电机31和电机控制器32，电机控制器32与电机31连接。
电机控制器32控制电机31的工作状态，同时收集电机31的工作参数，并与控制部50建立通信，向控制部50反馈电机31的工作参数，例如转速、功率等。
此外，电机控制器32负责接收控制部50的控制信息，并控制电机31的工作状态。
例如当控制部50向电机控制器32下达限制电机31的功率的命令时，电机控制器32控制电机31的功率小于或等于控制部50许可的功率。
如图3中实线所示的供电电路，电池设备10和充电设备20并联并与电机控制器32连接。
在本实施例中，电机31为三相交流电机，电机控制器32中包括逆变器，用于将供电电路中的直流电转换成三相交流电机以给电机31供电。
充电设备20包括充电电源部21，充电设备20由外部供电，供电电源为220v交流电或380v交流电，充电设备20通过逆变器将交流电转换为直流电，并通过充电电源部21向供电系统的电路供电。
图3示出了本实施例的电路结构，其中实线示出的是供电电路，双实线示出的是can总线通信信道。
可以看出，供电系统还包括配电设备40，电池设备10、充电设备20和负载设备30均通过配电设备40实线连接，配电设备40负责供电系统的各电路的通断。
如图4所示，供电系统还包括配电设备40，配电设备40包括第一端口401、第二端口402和第三端口403，电池设备10与第一端口401连接，充电设备20与第二端口402连接，负载设备30与第三端口403连接。
配电设备40包括第一开关装置，第一开关装置用于连通或断开第三端口403。
配电设备40包括第二开关装置，第二开关装置用于连通或断开第二端口402。
第一开关装置用于连通或断开负载设备30，当第一开关装置断开时，负载设备30断开与供电电路的连接，此时充电设备20能够完全为电池设备10供电，电池设备10的充电效率最高。
第二开关装置用于连通或断开充电设备20，当第二开关装置断开且第一开关装置闭合时，负载设备30的用电完全由电池设备10供给。
本实施例的供电系统为直流系统电池设备10的正极与第一端口401连接，充电设备20的正极与第二端口402连接，负载设备30的正极与第三端口403连接，第一端口401、第二端口402和第三端口403呈Y形连接。
如图4所示，Y形连接是指第一端口401与第三端口403通过一根电路线连接，第二端口402通过另一根电路线与上述电路线连接，分别连接第一端口401、第二端口402和第三端口403的电路线呈Y形。
第一开关装置包括总正接触器41、预充接触器42和预充电阻43，预充接触器42和预充电阻43串联形成预充支路，总正接触器41与预充支路并联。
在闭合第一开关装置时，预充接触器42先于总正接触器41闭合，预充接触器42闭合一段时间后，总正接触器41闭合，从而避免负载设备导通而产生的大电流冲击供电系统。
第二开关装置包括充电设备接触器44和充电设备熔断器45，其中充电设备熔断器45设置在充电设备接触器44与第二端口402之间。
当充电设备的输出电流过大时，充电设备熔断器45熔断以断开第二端口402，保护供电系统。
配电设备40还包括手动开关46，手动开关46用于导通或断开第一端口401。当工作人员需要对供电系统进行检修时，通过手动开关46断开第一端口401，从而断开电池设备10。
配电设备40还包括第四端口404、第五端口405和第六端口406，第四端口404、第五端口405和第六端口406互相连接，连接结构与第一端口401、第二端口402和第三端口403的Y形连接相同，电池设备10的负极与第四端口404连接，充电设备20的负极与第五端405口连接，负载设备30的负极与第六端口406连接。
在本实施例中，电池设备10的负极、充电设备20的负极和负载设备30三者并联。
配电设备40包括第三开关装置，第三开关装置用于连通或断开第四端口404。
第三开关装置包括总负接触器47。
本发明的工程车辆的实施例包括车体、机械装置100和上述的供电系统，机械装置100设置在车体上，供电系统的负载设备30与机械装置100连接，以驱动机械装置100运行。
在图2和图3示出的实施例中，工程车辆为起重机，起重机的机械装置100包括起重臂和卷扬机等，负载设备30的电机31为驱动机械装置100运行。
在其他实施例中，工程车辆还可以为挖掘机、铲车、钻机等，并不限于起重机。
在图2和图3示出的实施例中，工程车辆还包括操控部200，操控部200与供电系统的控制部50电连接，用于向控制部50下达操纵机械装置100的命令。
操控部200设置在工程车辆的驾驶室或机械装置操控室中，工作人员通过操纵操控部200来控制机械装置100的运行。
操控部200与控制部50电连接，将工作人员的操纵动作传递给控制部50，控制部50再通过can总线控制负载设备的电机控制器32，进而控制电机31驱动机械装置100运行。因此控制部50根据电池设备10和充电设备20的反馈并结合驾驶员操作意图控制负载设备30的运行状态。
从图3中可以看出，充电枪300和交流电网400连接，并且充电枪300为充电设备20供电。
充电枪300和交流电网400在图3中以虚线示出，其并非工程车辆的部件。
充电设备20通过逆变器将充电枪300输入的220v交流电或380v交流电转换为直流电，并通过充电电源部21向供电系统输出。
以上所述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 (10)

1.一种供电系统，其特征在于，包括电池设备(10)、充电设备(20)、负载设备(30)和控制部(50)，所述电池设备(10)与所述负载设备(30)连接，所述充电设备(20)与所述电池设备(10)并联连接；所述控制部(50)分别与所述电池设备(10)、所述充电设备(20)和所述负载设备(30)通信，用于根据所述电池设备(10)和所述充电设备(20)的反馈控制所述负载设备(30)的运行状态。
2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括配电设备(40)，所述配电设备(40)包括第一端口(401)、第二端口(402)和第三端口(403)，所述电池设备(10)与所述第一端口(401)连接，所述充电设备(20)与所述第二端口(402)连接，所述负载设备(30)与所述第三端口(403)连接，所述配电设备(40)包括第一开关装置，所述第一开关装置用于连通或断开所述第三端口(403)。
3.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述配电设备(40)包括第二开关装置，所述第二开关装置用于连通或断开所述第二端口(402)。
4.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述电池设备(10)的正极与所述第一端口(401)连接，所述充电设备(20)的正极与所述第二端口(402)连接，所述负载设备(30)的正极与所述第三端口(403)连接，所述第一端口(401)、所述第二端口(402)和所述第三端口(403)呈Y形连接。
5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述配电设备(40)还包括第四端口(404)、第五端口(405)和第六端口(406)，所述第四端口(404)、所述第五端口(405)和所述第六端口(406)互相连接，所述电池设备(10)的负极与所述第四端口(404)连接，所述充电设备(20)的负极与所述第五端口(405)连接，所述负载设备(30)的负极与所述第六端口(406)连接。
6.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，所述配电设备(40)包括第三开关装置，所述第三开关装置用于连通或断开所述第四端口(404)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的供电系统，其特征在于，所述电池设备(10)包括电池(11)和电池管理部(12)，所述电池管理部(12)与所述电池(11)通信，所述控制部(50)与所述电池管理部(12)通信，所述负载设备(30)和所述充电设备(20)并联并与所述电池(11)连接。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的供电系统，其特征在于，所述负载设备(30)包括电机(31)和电机控制器(32)，所述电机控制器(32)与所述电机(31)连接，所述控制部(50)与所述电机控制器(32)通信，所述电池设备(10)和所述充电设备(20)并联并与所述电机控制器(32)连接。
9.一种工程车辆，其特征在于，包括车体、机械装置(100)和权利要求1至8中任一项所述的供电系统，所述机械装置(100)设置在所述车体上，所述供电系统的负载设备(30)与所述机械装置(100)连接，以驱动所述机械装置(100)运行。
10.根据权利要求9所述的工程车辆，其特征在于，所述工程车辆还包括操控部(200)，所述操控部(200)与所述供电系统的控制部(50)电连接，用于向所述控制部(50)下达操纵所述机械装置(100)的命令。
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