CN212715114U - 一种电动装载机驱动控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动装载机驱动控制系统包括：整车控制器通过总线与触摸显示屏、高压电源管理柜、高压电源分配柜、主电机驱动器、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器通讯连接；所述高压电源管理柜与动力电池组、高压电源分配柜、充电端口电连接；所述高压电源分配柜与主电机驱动器、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器电连接；所述主电机驱动器与牵引电机电连接；所述辅电机驱动器与油泵电机电连接；所述DC/DC变换器与直流蓄电池、直流低压用电设备电连接，用于给直流低压用电设备提供电源。本实用新型的驱动控制系统采用整车控制器实时对整车的各类信息进行监控等，使整车更智能化、人性化，能够实现故障自动检测报警。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动装载机驱动控制系统，属于工程机械车辆关键技术与装备的技术领域。
背景技术
随着装载机需求的增加，针对装载机的驱动控制要求也越来越高，尤其是针对整车控制和监控一直是本技术领域研究的重点：
中国专利文献CN201510693934.2公开了一种应用于纯电动装载机驱动控制系统，包括噪声过滤器、过电压保护、整流滤波，所述噪声过滤器末端面安装有斩波电路,所述斩波电路上端面设置有逆变电路,所述逆变电路外部有步进电动机,所述步进电动机镶嵌着过热保护,所述过热保护通过导线连接着过电流保护,所述过电流保护下端设置着延时启动。该专利文献所公开的一种整流逆变电路，用于控制步进电机，但是该文献所涉及的电路没有整车控制和显示部分，不能对整车的各类信息进行监控、监测和显示。
中国专利文献CN201911216703.7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，该文献虽然实现了电动装载机驱动控制，但仍保留了变速箱且采用两台电机控制器控制2台电机驱动车辆行走。
综上，上述文献中的控制系统或者技术并不适用于一台牵引机的行走部分，其中，电动装载机的行走部分只包括一台牵引电机时，所述一台牵引电机是通过万向轴与前后驱动桥连接，没有变速箱，整体结构简单，维修、维护更方便快捷，因此所述牵引电机内部安装有旋变，需要采用闭环控制，能够更精准的控制牵引电机运行，所以针对此类电动装载机研究设计一种结构简单、传动效率高、成本低的电动装载机驱动控制系统成为本专利所要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种电动装载机驱动控制系统。
本实用新型的技术方案如下：
一种电动装载机驱动控制系统，其特征在于，包括：整车控制器(VCU)、触摸显示屏、动力电池组、高压电源管理柜、充电端口、高压电源分配柜、主电机驱动器、旋变、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器、牵引电机、油泵电机、空压机、直流蓄电池和直流用电设备；
所述整车控制器通过总线与触摸显示屏、高压电源管理柜、高压电源分配柜、主电机驱动器、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器通讯连接；
所述高压电源管理柜与动力电池组、高压电源分配柜、充电端口电连接；所述高压电源分配柜与主电机驱动器、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器电连接；所述主电机驱动器与牵引电机电连接，用于驱动牵引电机运行；所述辅电机驱动器与油泵电机电连接，用于驱动油泵电机运行；所述DC/AC逆变器与空压机电连接，用于给空压机提供电源；所述DC/DC变换器与直流蓄电池、直流低压用电设备电连接，用于给直流低压用电设备提供电源。
根据本实用新型优选的，所述直流蓄电池为24V蓄电池，所述用电设备为24V用电设备。
根据本实用新型优选的，所述牵引电机为永磁同步变频电机，所述油泵电机为三相异步变频电机。
根据本实用新型优选的，所述高压电源管理柜包括：电池管理系统(BMS)和高压控制电路。
根据本实用新型优选的，所述电动装载机驱动控制系统还包括双联泵；其中，所述油泵电机与双联泵通过花键连接。
根据本实用新型优选的，电动装载机包括用于控制动臂升降的动臂油缸I和动臂油缸II；还包括控制转斗翻转的转斗油缸；控制车辆左转向的左转向油缸，控制车辆右转向的右转向油缸；
所述双联泵包含工作泵和转向泵；
液压油通过工作泵经多路换向阀至动臂油缸I、动臂油缸II、转斗油缸，通过动臂油缸I、动臂油缸II控制动臂升降；通过转斗油缸控制转斗翻转；
液压油通过转向泵经流量放大阀至左转向油缸、右转向油缸、进而控制车辆左右转向。
本实用新型的技术效果在于：
1、本实用新型的驱动控制系统维修、维护更方便快捷，采用整车控制器实时对整车的各类信息进行监控、监测等，使整车更智能化、人性化，能够实现故障自动检测报警。
2、本实用新型的驱动控制系统无需燃油，无尾气排放、绿色环保。
3、本实用新型行走部分采用一台牵引电机通过万向轴与前后驱动桥连接，没有变速箱，具有结构简单、故障率低、维护保养方便等特点。
4、本实用新型实现牵连电机和油泵电机分开控制，更高效节能。
附图说明
图1是本实用新型的电气原理图，在图1中，1-整车控制器、2-触摸显示屏、3-动力电池组、4-高压电源管理柜、5-充电端口、6-高压电源分配柜、7-主电机驱动器、8-辅电机驱动器、9-DC/AC逆变器、10-DC/DC变换器、11-牵引电机、12-旋变、13-油泵电机、14-空压机、15-24V蓄电池、16-24V用电设备；
图2是本实用新型中操控阶段的驱动控制系统框图；
图3是本实用新型中执行阶段的驱动控制系统框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1、
如图1所示：
一种电动装载机驱动控制系统，包括：整车控制器1、触摸显示屏2、动力电池组3、高压电源管理柜4、充电端口5、高压电源分配柜6、主电机驱动器7、旋变12、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器10、牵引电机11、油泵电机13、空压机14、24V蓄电池15和24V用电设备16；
所述整车控制器1通过总线与触摸显示屏2、高压电源管理柜4、高压电源分配柜6、主电机驱动器7、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器10通讯连接；
其中，所述高压电源分配柜6将动力电池组3的两路高压分成多路高压分别至主电机驱动器7、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器10。进一步的所述高压电源分配柜6、主电机驱动器7、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器10为集成在一个电气柜里面组成五合一驱动器。
所述高压电源管理柜4与动力电池组3、高压电源分配柜6、充电端口5电连接；所述高压电源分配柜6与主电机驱动器7、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器10电连接；所述主电机驱动器7与牵引电机11电连接，用于驱动牵引电机11运行；所述辅电机驱动器8，用于驱动油泵电机13运行；所述DC/AC逆变器9与空压机14电连接，用于给空压机14提供电源；所述DC/DC变换器10与24V蓄电池15、24V用电设备16电连接，用于给24V用电设备16提供电源。
其中，所述动力电池组3优选磷酸铁锂电池；所述动力电池组3电压优选450V～650V；动力电池组3内部安装有散热风扇和加热膜，能够满足高、低温工作需求。
其中，所述DC/AC逆变器9输出电压优选380V。
其中，所述DC/DC变换器10输出电压优选27.5V；24V蓄电池15由2块串联的12V蓄电池组成，用于车辆启动提供低压电源，当车辆启动完成后DC/DC变换器10给24V用电设备16供电。
其中，所述牵引电机11上安装有旋变12用于检测电机旋转状态，通过闭环控制更能精准的控制牵引电机11运行。
其中，所述整车控制器控制处理动力电池组3、主电机驱动器7、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器10的数据信息并通过触摸显示屏显示2。进一步，当动力电池组3、主电机驱动器7、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器10任意一个设备出现故障时，触摸显示屏2及时显示故障信息。
所述高压电源管理柜4包括：电池管理系统BMS和高压控制电路。
其中，所述电池管理系统通过CAN总线与动力电池组3通讯连接，电池管理系统具有高压采集、电流采集、单体电压采集，温度采集、继电器控制、SOC估算、SOH计算、充电管理、电池均衡控制、绝缘监测、故障诊断、故障分级、故障处理、非正常工作状态报警、故障存储、整车及高压安全等功能。
所述电动装载机驱动控制系统还包括双联泵；其中，所述油泵电机13与双联泵通过花键连接。
如图2、3所示，电动装载机包括用于控制动臂升降的动臂油缸I和动臂油缸II；还包括控制转斗翻转的转斗油缸；控制车辆左转向的左转向油缸，控制车辆右转向的右转向油缸；
所述双联泵包含工作泵和转向泵；
液压油通过工作泵经多路换向阀至动臂油缸I、动臂油缸II、转斗油缸，通过动臂油缸I、动臂油缸II控制动臂升降；通过转斗油缸控制转斗翻转；
液压油通过转向泵经流量放大阀至左转向油缸、右转向油缸、进而控制车辆左右转向。
应用例1、
将本实用新型所述的控制系统应用在具体的电动装载机上时，其操控阶段如附图2所示：
所述整车控制器1输入信号有：前进后退开关数字量信号、加速踏板模拟量信号、中速按钮开关数字信号、高速按钮开关数字信号、气缸压力传感器模拟量信号、温度传感器模拟量信号。
其中前进后退开关主要控制牵引电机11正反转即装载机前进后退，加速踏板主要控制牵引电机11调速，中速按钮开关控制油泵电机13中速运行，高速按钮开关控制油泵电机13高速运行，气缸压力传感器用于检测气缸内部压力大小，温度传感器用于检测循环水的温度。
当前进后退开关打到前进位、脚踩加速踏板时，整车控制器1检测到前进、加速信号进而控制主电机驱动器7驱动电机前进；当前进后退开关打到后退位、脚踩加速踏板时，整车控制器1检测到后退、加速信号进而控制主电机驱动器7驱动电机后退。
车辆启动后，整车控制器1控制辅电机驱动器8驱动油泵电机13默认怠速运行，当按下先导手柄上的中速按钮时，整车控制器1检测到中速开关信号进而控制辅电机驱动器8驱动油泵电机13中速运行，当按下先导手柄上的高速按钮时，整车控制器1检测到高速开关信号进而控制辅电机驱动器8驱动油泵电机13高速运行。
启动空压机14后，当气缸内空气压力达到0.8Mpa时压力传感器将检测的模拟量信号传输给整车控制器，整车控制器1控制DC/AC逆变器9停止工作此时空压机断电停机，当气缸内空气压力小于0.4Mpa时压力传感器将检测的模拟量信号传输给整车控制器1，整车控制器1控制DC/AC逆变器9工作此时空压机得电运行。进一步的，当压力传感器检测到气缸压力小于0.3Mpa时，整车控制器1控制车辆不能行走，只有检测到压力大于0.3Mpa时才能行车，制动气压不足时限制车辆行走，对车辆运行安全起到保护作用。
所述牵引电机11、油泵电机13、主电机驱动器7、辅电机驱动器8、DC/AC逆变器9、DC/DC变换器散热方式优选液冷，并安装水循环系统，水循环系统主要由散热器、散热风扇、10循环水泵、温度传感器以及连接管路组成。当温度传感器检测到水温大于45℃时，整车控制器1控制散热风扇、循环水泵打开，当温度传感器检测到水温小于45℃时，整车控制器1控制散热风扇、循环水泵关闭。
应用例2、
将本实用新型所述的控制系统应用在具体的电动装载机上时，其执行阶段如附图3所示：
其中，除实施例所述以外，所述牵引电机11驱动车辆行走，所述油泵电机13主要带动双联泵旋转，所述空压机14给制动系统提供压缩空气。
所述工作泵与多路换向阀外接先导操纵手柄，先导操纵手柄上设置2个按钮用来控制油泵电机13中、高速运行。装载机启动后油泵电机13怠速运行，此时双联泵产生的液压油压力低，装载机可以左右转向和动臂低速举升、转斗低速翻转，当操纵先导手柄使动臂举升或者转斗翻转加快时，按下中速按钮，动臂中速举升或者转斗中速翻转，按下高速按钮，动臂高速举升或者转斗高速翻转。
Claims (6)
1.一种电动装载机驱动控制系统，其特征在于，包括：整车控制器、触摸显示屏、动力电池组、高压电源管理柜、充电端口、高压电源分配柜、主电机驱动器、旋变、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器、牵引电机、油泵电机、空压机、直流蓄电池和直流用电设备；
所述整车控制器通过总线与触摸显示屏、高压电源管理柜、高压电源分配柜、主电机驱动器、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器通讯连接；
所述高压电源管理柜与动力电池组、高压电源分配柜、充电端口电连接；所述高压电源分配柜与主电机驱动器、辅电机驱动器、DC/AC逆变器、DC/DC变换器电连接；所述主电机驱动器与牵引电机电连接，用于驱动牵引电机运行；所述辅电机驱动器与油泵电机电连接，用于驱动油泵电机运行；所述DC/AC逆变器与空压机电连接，用于给空压机提供电源；所述DC/DC变换器与直流蓄电池、直流低压用电设备电连接，用于给直流低压用电设备提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种电动装载机驱动控制系统，其特征在于，所述直流蓄电池为24V蓄电池，所述用电设备为24V用电设备。
3.根据权利要求1所述的一种电动装载机驱动控制系统，其特征在于，所述牵引电机为永磁同步变频电机，所述油泵电机为三相异步变频电机。
4.根据权利要求1所述的一种电动装载机驱动控制系统，其特征在于，所述高压电源管理柜包括：电池管理系统和高压控制电路。
5.根据权利要求1所述的一种电动装载机驱动控制系统，其特征在于，所述电动装载机驱动控制系统还包括双联泵；其中，所述油泵电机与双联泵通过花键连接。
6.根据权利要求5所述的一种电动装载机驱动控制系统，其特征在于，电动装载机包括用于控制动臂升降的动臂油缸I和动臂油缸II；还包括控制转斗翻转的转斗油缸；控制车辆左转向的左转向油缸，控制车辆右转向的右转向油缸；所述双联泵包含工作泵和转向泵；液压油通过工作泵经多路换向阀至动臂油缸I、动臂油缸II、转斗油缸，通过动臂油缸I、动臂油缸II控制动臂升降；通过转斗油缸控制转斗翻转；液压油通过转向泵经流量放大阀至左转向油缸、右转向油缸、进而控制车辆左右转向。
Priority Applications (1)
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| CN202020774882.8U CN212715114U (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 一种电动装载机驱动控制系统 |
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| CN202020774882.8U CN212715114U (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 一种电动装载机驱动控制系统 |
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| CN212715114U true CN212715114U (zh) | 2021-03-16 |
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| CN202020774882.8U Active CN212715114U (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 一种电动装载机驱动控制系统 |
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| CN (1) | CN212715114U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114855922A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-05 | 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 | 一种节能型电动装载机液压系统及电动装载机 |
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2020
- 2020-05-11 CN CN202020774882.8U patent/CN212715114U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114855922A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-05 | 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 | 一种节能型电动装载机液压系统及电动装载机 |
| CN114855922B (zh) * | 2022-05-27 | 2022-12-13 | 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 | 一种节能型电动装载机液压系统及电动装载机 |
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