CN114103666B - 一种双源纯电动装载机高压系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种双源纯电动装载机高压系统及控制方法，包括一电源供电系统和一动力电池系统，所述电源供电系统包括依次电性连接的供电接口、交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC，所述动力电池系统包括依次电性连接的电池组件、高压盒PDU、车用辅驱四合一控制器，所述电源供电系统和动力电池系统均连接同一电机控制器，所述电机控制器连接有主电机和变速箱。本实施例的系统通过电源供电系统或者动力电池系统相互配合对装载机进行供电，大大提升了装载机的持续工作能力，整体适应性更强，支持拖线式无限续航作业+移动式电池4‑6小时高负载作业，作业场景大范围拓宽。

Description

一种双源纯电动装载机高压系统及控制方法
技术领域
本发明属于雷达测速技术领域，具体来说是一种双源纯电动装载机高压系统及控制方法。
背景技术
纯电动装载机由电机带动，用于车间内外大批货物的装载运输、大型工厂区间物料搬运，物料往往存放在挂车中，需要装载机来解决物料装在的高效运输。
根据车的可装载货物重量类型，可分类为5吨纯电动装载机，6吨纯电动装载机，3吨迷你型装载机等很多类型。然而，目前现有的装载机驱动及控制系统电源只有动力电池系统单一来源，续航时间短，普遍在4-8小时左右（配电量在200-350kwh），无法满足长时间不间断的纯电动装载运输需求。
经检索。中国实用新型专利：一种集装货物装载机电电双动力系统（申请号为202022852489.9，申请日为2020.12.02），该申请案公开了一种集装货物装载机电电双动力系统，其解决了现有采用动力电池组的纯电动式集装货物装载机续航里程有限的技术问题，其包括储能电池动力模块、市电动力模块、PLC控制器、电机控制器、电动机，电动机与电机控制器连接，储能电池动力模块和PLC控制器之间通过CAN总线通信，市电动力模块和PLC控制器之间通过CAN总线通信，电机控制器和PLC控制器之间通过CAN总线通信，但是该申请案的不足在于双动力控制切换不够便捷且缺乏能量回收功能。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的装载机驱动及控制系统电源只有动力电池系统单一来源，续航时间短的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种双源纯电动装载机高压系统，包括一电源供电系统和一动力电池系统，所述电源供电系统包括依次电性连接的市电供电接口、交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC，所述动力电池系统包括依次电性连接的电池组件、高压盒PDU、车用辅驱四合一控制器，所述电源供电系统和动力电池系统均连接同一电机控制器，所述电机控制器连接有主电机和变速箱。
优选的，所述车用辅驱四合一控制器还分别连接有换挡油泵、蓄电池、电动打气泵、和上装油泵控制器。
优选的，所述上装油泵控制器依次连接有主油泵电机和主油泵，所述主油泵用于为转向油缸和举升油缸提供动力。
一种双源纯电动装载机高压系统的控制方法，采用上述所述的系统，所述方法为当动力电池系统的剩余SOC＞20%且动力电池系统电压＞450VDC时，交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC停止工作，断开市电供电接口，动力电池系统供电使得电机控制器控制主电机开始工作。
优选的，主电机在车辆行驶滑行和刹车制动过程中，由电机控制器控制主电机进行发电，发电能量回收过程分为滑行能量回馈和制动能量回馈，其控制方式为：
前进档+正扭矩：前进驱动加速；
前进挡+负扭矩：前进过程中发电回馈减速；
倒档+正扭矩：后退过程发电回馈减速；
倒档+负扭矩：后退驱动加速。
优选的，当动力电池系统的剩余SOC≤20%且动力电池系统电压＜450VDC时，交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC开始工作，连接市电供电接口，通过交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC给主电机进行供电，且通过交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC加上电机控制器对车用辅驱四合一控制器进行直流供电，同时通过高压盒PDU对电池组件进行充电。
优选的，整流柜AC/DC检测当前直流母线侧电压，当检测到电压＜450VDC时，整流柜AC/DC开始工作，通过整流柜AC/DC和电机控制器对主电机进行驱动供电，同时给车用辅驱四合一控制器供电，并通过高压盒PDU，给电池组件进行充电。
优选的，所述车用辅驱四合一控制器对上装油泵控制器进行供电，并驱动主油泵电机进行工作，给主油泵提供动力，主油泵驱动转向油缸和举升油缸。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种双源纯电动装载机高压系统及控制方法，包括一电源供电系统和一动力电池系统，所述电源供电系统包括依次电性连接的市电供电接口、交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC，所述动力电池系统包括依次电性连接的电池组件、高压盒PDU、车用辅驱四合一控制器，所述电源供电系统和动力电池系统均连接同一电机控制器，所述电机控制器连接有主电机和变速箱。本实施例的系统通过电源供电系统或者动力电池系统相互配合对装载机进行供电，大大提升了装载机的持续工作能力，整体适应性更强，支持拖线式无限续航作业+移动式电池4-6小时高负载作业，作业场景大范围拓宽。
附图说明
图1为本发明的一种双源纯电动装载机高压系统的结构示意图一；
图2为本发明的一种双源纯电动装载机高压系统的结构示意图二。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照附图1和附图2，本实施例的一种双源纯电动装载机高压系统，包括一电源供电系统和一动力电池系统，所述电源供电系统包括依次电性连接的市电供电接口、交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC，所述动力电池系统包括依次电性连接的电池组件、高压盒PDU、车用辅驱四合一控制器，所述电源供电系统和动力电池系统均连接同一电机控制器，所述电机控制器连接有主电机和变速箱。本实施例的系统通过电源供电系统或者动力电池系统相互配合对装载机进行供电，大大提升了装载机的持续工作能力，整体适应性更强，支持拖线式无限续航作业+移动式电池4-6小时高负载作业，作业场景大范围拓宽。
所述车用辅驱四合一控制器还分别连接有换挡油泵、蓄电池、电动打气泵、和上装油泵控制器。
所述上装油泵控制器依次连接有主油泵电机和主油泵，所述主油泵用于为转向油缸和举升油缸提供动力。
换挡油泵是用于纯电动装载机的行车变速箱Transistor驱动换挡，该换挡油泵为高压油泵，需要车用辅驱四合一控制器内部的高压逆变器模块进行驱动控制；
蓄电池24V+，是通过车用辅驱四合一控制器内部的DCDC进行降压，DCDC内部自带Buck电路，通过DCDC实现给蓄电池充电；
电动打气泵ACM，是用于纯电动装载机的刹车制动系统（行车制动采用气顶油制动，气压0.8mpa；停车制动采用断气刹）。
实施例2
参照附图1和附图2，本实施例的一种双源纯电动装载机高压系统的控制方法，采用上述实施例1所述的系统，所述方法为当动力电池系统的剩余SOC＞20%且动力电池系统电压＞450VDC时，交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC停止工作，断开市电供电接口，动力电池系统供电使得电机控制器控制主电机开始工作。
主电机在车辆行驶滑行和刹车制动过程中，由电机控制器控制主电机进行发电，发电能量回收过程分为滑行能量回馈和制动能量回馈，其控制方式为：
前进档+正扭矩：前进驱动加速；
前进挡+负扭矩：前进过程中发电回馈减速；
倒档+正扭矩：后退过程发电回馈减速；
倒档+负扭矩：后退驱动加速。
当动力电池系统的剩余SOC≤20%且动力电池系统电压＜450VDC时，交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC开始工作，连接市电供电接口，通过交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC给主电机进行供电，且通过交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC加上电机控制器对车用辅驱四合一控制器进行直流供电，同时通过高压盒PDU对电池组件进行充电。
整流柜AC/DC检测当前直流母线侧电压，当检测到电压＜450VDC时，整流柜AC/DC开始工作，通过整流柜AC/DC和电机控制器对主电机进行驱动供电，同时给车用辅驱四合一控制器供电，并通过高压盒PDU，给电池组件进行充电。
具体的，分为以下两种：
当通过AC380V工频市电供电接口+交流变频器AC/AC对主电机进行行驶驱动供电，或者通过动力电池系统Battery+高压盒PDU+车用辅驱四合一控制器+电机控制器DC/AC对主电机行车驱动供电；其主要控制逻辑如下：
（1）当动力电池系统的剩余电量SOC（State of Charge电池荷电状态）>20%，且动力电池系统电压>450VDC（直流电压）时，交流变频器AC/AC停止工作，此时断开AC380V交流快充接口，主电机Motor通过动力电池系统Battery+高压盒PDU+车用辅驱四合一控制器+电机控制器DC/AC对主电机行车驱动供电；
主电机Motor在车辆行驶滑行和刹车制动过程中，由电机控制器DC/AC控制电机进行发电，即电机旋转产生的机械能通过电磁感应转化为电能，并回充到动力电池系统Battery内部；发电能量回收过程分为滑行能量回馈和制动能量回馈，其控制方式为：
前进档+正扭矩：前进驱动加速；
前进挡+负扭矩：前进过程中发电回馈减速；
倒档+正扭矩：后退过程发电回馈减速；
倒档+负扭矩：后退驱动加速；
（2）当动力电池系统的剩余电量SOC（State of Charge电池荷电状态）≤20%，或者动力电池系统电压<450VDC（直流电压）时，交流变频器AC/AC开始工作，此时连接AC380V交流快充接口，通过交流变频器AC/AC给主电机Motor供电，并通过交流变频器AC/AC+电机控制器DC/AC（反向逆变）对车用辅驱四合一空制器进行直流供电，同时通过高压盒PDU对动力电池系统Battery进行充电；其控制逻辑为：
电机控制器DC/AC检测当前直流母线侧电压，当检测到电压<450V，启动交流变频器AC/AC，通过交流变频器对主电机Motor进行驱动供电，同时电机控制器反向发电，通过DC/AC进入发电回馈模式，从而给车用辅驱四合一控制器供电，并通过高压盒PDU，给动力电池系统Battery进行充电；
当AC380V工频市电供电接口通过整流柜AC/DC+电机控制器DC/AC，给主电机Motor进行供电，其控制逻辑如下：
（1）当动力电池系统的剩余电量SOC（State of Charge电池荷电状态）>20%，且动力电池系统电压>450VDC（直流电压）时，整流柜AC/DC停止工作，此时断开AC380V交流快充接口，主电机Motor通过动力电池系统Battery+高压盒PDU+车用辅驱四合一控制器+电机控制器DC/AC对主电机行车驱动供电；
主电机Motor在车辆行驶滑行和刹车制动过程中，由电机控制器DC/AC控制电机进行发电，即电机旋转产生的机械能通过电磁感应转化为电能，并回充到动力电池系统Battery内部；发电能量回收过程分为滑行能量回馈和制动能量回馈，其控制方式为：
前进档+正扭矩：前进驱动加速；
前进挡+负扭矩：前进过程中发电回馈减速；
倒档+正扭矩：后退过程发电回馈减速；
倒档+负扭矩：后退驱动加速；
（2）当动力电池系统的剩余电量SOC（State of Charge电池荷电状态）≤20%，或者动力电池系统电压<450VDC（直流电压）时，整流柜AC/DC开始工作，此时连接AC380V交流快充接口，通过整流柜AC/DC+电机控制器DC/AC给主电机Motor供电，并通过整流柜AC/DC对车用辅驱四合一空制器进行直流供电，同时通过高压盒PDU对动力电池系统Battery进行充电；其控制逻辑为：
整流柜AC/DC检测当前直流母线侧电压，当检测到电压<450V，启动整流柜AC/DC，通过整流柜AC/DC+电机控制器DC/AC对主电机Motor进行驱动供电，同时给车用辅驱四合一控制器供电，并通过高压盒PDU，给动力电池系统Battery进行充电。
所述车用辅驱四合一控制器对上装油泵控制器进行供电，并驱动主油泵电机进行工作给主油泵提供动力，主油泵驱动转向油缸和举升油缸。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种双源纯电动装载机高压系统的控制方法，其特征在于：所述方法为当动力电池系统的剩余SOC＞20％且动力电池系统电压＞450V直流电压时，交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC停止工作，断开市电供电接口，动力电池系统供电使得电机控制器控制主电机开始工作；
当动力电池系统的剩余SOC≤20％且动力电池系统电压＜450V直流电压时，交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC开始工作，连接市电供电接口，通过交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC给主电机进行供电，且通过交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC加上电机控制器对车用辅驱四合一控制器进行直流供电，同时通过高压盒PDU对电池组件进行充电；
整流柜AC/DC检测当前直流母线侧电压，当检测到电压＜450V直流电压时，整流柜AC/DC开始工作，通过整流柜AC/DC和电机控制器对主电机进行驱动供电，同时给车用辅驱四合一控制器供电，并通过高压盒PDU，给电池组件进行充电；
具体的，分为以下两种：
当通过AC380V工频市电供电接口+交流变频器AC/AC对主电机进行行驶驱动供电，或者通过动力电池系统Battery+高压盒PDU+车用辅驱四合一控制器+电机控制器DC/AC对主电机行车驱动供电；其主要控制逻辑如下：
(1)当动力电池系统的剩余电量SOC>20％，且动力电池系统电压>450V直流电压时，交流变频器AC/AC停止工作，此时断开AC380V交流快充接口，主电机Motor通过动力电池系统Battery+高压盒PDU+车用辅驱四合一控制器+电机控制器DC/AC对主电机行车驱动供电；
主电机Motor在车辆行驶滑行和刹车制动过程中，由电机控制器DC/AC控制电机进行发电，即电机旋转产生的机械能通过电磁感应转化为电能，并回充到动力电池系统Battery内部；发电能量回收过程分为滑行能量回馈和制动能量回馈，其控制方式为：
前进档+正扭矩：前进驱动加速；
前进挡+负扭矩：前进过程中发电回馈减速；
倒档+正扭矩：后退过程发电回馈减速；
倒档+负扭矩：后退驱动加速；
(2)当动力电池系统的剩余电量SOC≤20％，或者动力电池系统电压<450V直流电压时，交流变频器AC/AC开始工作，此时连接AC380V交流快充接口，通过交流变频器AC/AC给主电机Motor供电，并通过交流变频器AC/AC+电机控制器DC/AC对车用辅驱四合一空制器进行直流供电，同时通过高压盒PDU对动力电池系统Battery进行充电；其控制逻辑为：
电机控制器DC/AC检测当前直流母线侧电压，当检测到电压<450V直流电压，启动交流变频器AC/AC，通过交流变频器对主电机Motor进行驱动供电，同时电机控制器反向发电，通过DC/AC进入发电回馈模式，从而给车用辅驱四合一控制器供电，并通过高压盒PDU，给动力电池系统Battery进行充电；
当AC380V工频市电供电接口通过整流柜AC/DC+电机控制器DC/AC，给主电机Motor进行供电，其控制逻辑如下：
(1)当动力电池系统的剩余电量SOC>20％，且动力电池系统电压>450V直流电压时，整流柜AC/DC停止工作，此时断开AC380V交流快充接口，主电机Motor通过动力电池系统Battery+高压盒PDU+车用辅驱四合一控制器+电机控制器DC/AC对主电机行车驱动供电；
主电机Motor在车辆行驶滑行和刹车制动过程中，由电机控制器DC/AC控制电机进行发电，即电机旋转产生的机械能通过电磁感应转化为电能，并回充到动力电池系统Battery内部；发电能量回收过程分为滑行能量回馈和制动能量回馈，其控制方式为：
前进档+正扭矩：前进驱动加速；
前进挡+负扭矩：前进过程中发电回馈减速；
倒档+正扭矩：后退过程发电回馈减速；
倒档+负扭矩：后退驱动加速；
(2)当动力电池系统的剩余电量SOC≤20％，或者动力电池系统电压<450V直流电压时，整流柜AC/DC开始工作，此时连接AC380V交流快充接口，通过整流柜AC/DC+电机控制器DC/AC给主电机Motor供电，并通过整流柜AC/DC对车用辅驱四合一空制器进行直流供电，同时通过高压盒PDU对动力电池系统Battery进行充电；其控制逻辑为：
整流柜AC/DC检测当前直流母线侧电压，当检测到电压<450V直流电压，启动整流柜AC/DC，通过整流柜AC/DC+电机控制器DC/AC对主电机Motor进行驱动供电，同时给车用辅驱四合一控制器供电，并通过高压盒PDU，给动力电池系统Battery进行充电；
所述方法采用如下设备进行：
包括一电源供电系统和一动力电池系统，所述电源供电系统包括依次电性连接的市电供电接口、交流变频器AC/AC或整流柜AC/DC，所述动力电池系统包括依次电性连接的电池组件、高压盒PDU、车用辅驱四合一控制器，所述电源供电系统和动力电池系统均连接同一电机控制器，所述电机控制器连接有主电机和变速箱；所述车用辅驱四合一控制器还分别连接有换挡油泵、蓄电池、电动打气泵和上装油泵控制器；所述上装油泵控制器依次连接有主油泵电机和主油泵，所述主油泵用于为转向油缸 和举升油缸提供动力。
2.根据权利要求1所述的一种双源纯电动装载机高压系统的控制方法，其特征在于：所述车用辅驱四合一控制器对上装油泵控制器进行供电，并驱动主油泵电机进行工作，给主油泵提供动力，主油泵驱动转向油缸和举升油缸。
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