CN214246645U - 泵车动力系统及泵车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例提供一种泵车动力系统和一种泵车,属于工程机械领域。所述泵车动力系统包括:泵送作业系统、行驶系统、动力电池组件和/或燃料电池系统;所述动力电池组件的电源输出端和/或所述燃料电池系统的电源输出端连接所述泵送作业系统和所述行驶系统,用于为所述泵送作业系统和/或所述行驶系统提供动力。本实用新型通过上述技术方案,通采用燃料电池系统和动力电池组件电力混合,解决了电池能量密度低而造成的续航时间短的缺点,有效地提高动力能源系统供电效率。

Description

泵车动力系统及泵车
技术领域
本实用新型涉及工程机械领域,具体地涉及一种泵车动力系统和一种泵车。
背景技术
混凝土泵车属于大功率、高能耗的机械动力设备,广泛应用于建筑、桥梁、道路等建设中,能够有效地保障工程建设的施工质量、降低人工劳动强度。
随着能源短缺和环境污染的日益严重,对于高能耗的混凝土泵车的经济性提出了更高的要求,纯电驱动系统是一种真正意义上的高效、零排放系统,但现有技术中采用电驱动的混凝土输送泵车,有如下缺陷:
1、存在动力能源系统能量密度不足,造成泵车续航时间或作业时间短的问题。
2、不能实现整车、尤其是泵车工作装置的全电驱动方式,影响操作体验。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的是提供一种泵车动力系统,旨在解决或至少部分解决现有技术或相关技术中存在的上述技术问题。
为了实现上述目的,本实用新型实施例提供一种泵车动力系统,包括:泵送作业系统、行驶系统、动力电池组件和/或燃料电池系统;
所述动力电池组件的电源输出端和/或所述燃料电池系统的电源输出端连接所述泵送作业系统和所述行驶系统,用于为所述泵送作业系统和/或所述行驶系统提供动力。
优选的,所述泵送作业系统包括第一泵送作业装置和第二泵送作业装置;所述动力电池组件的电源输出端和/或所述燃料电池系统电源的输出端连接所述第一泵送作业装置的电源输入端和所述第二泵送作业装置的电源输入端。
优选的,所述第一泵送作业装置包括第一动力驱动系统和第一液压系统;所述第一泵送作业装置的电源输入端为所述第一动力驱动系统的电源输入端;
所述第一动力驱动系统通过驱动所述第一液压系统产生液压压力。
优选的,所述第一动力驱动系统包括第一电机控制器和与所述第一电机控制器相连的第一电机;所述第一动力驱动系统的电源输入端为所述第一电机控制器的电源输入端;
所述第一液压系统包括第一液压装置、泵送系统和臂架回转支腿系统;所述第一电机连接所述第一液压装置,由所述第一电机驱动所述第一液压装置向所述泵送系统和所述臂架回转支腿系统提供液压动力。
优选的,所述第二泵送作业装置包括第二动力输出系统和第二液压系统,所述第二泵送作业装置的电源输入端为所述第二动力驱动系统的电源输入端;
所述第二动力输出系统通过驱动所述第二液压系统产生液压压力。
优选的,所述第二动力输出系统包括第二电机控制器和与所述第二电机控制器相连的第二电机;所述第二动力驱动系统的电源输入端为所述第二电机控制器的电源输入端;
所述第二液压系统包括第二液压装置、分配系统和搅拌清洗系统;所述第二电机连接所述第二液压装置;由所述第二电机驱动所述第二液压装置向所述分配系统和所述搅拌清洗系统提供液压动力。
优选的,所述泵车动力系统还包括:
压力传感器组,用于实时采集所述泵送作业系统中的所述第一泵送作业装置对应的第一液压压力以及所述第二泵送作业装置对应的第二液压压力;
车载控制器,用于根据所述第一液压压力和所述第二液压压力控制所述动力电池组件和/或所述燃料电池系统向所述第一泵送作业装置和/或所述第二泵送作业装置供电。
优选的,所述动力系统包括动力电池组件和燃料电池系统;
所述燃料电池系统的电源输出端连接所述动力电池组件的充电端,所述燃料电池系统还用于作为所述动力电池组件的充电电源。
优选的,所述车载控制器还用于接收所述动力电池组件的SOC值并相应输出控制所述动力电池组件的电源输出的控制信号。
本申请还提供一种泵车,所述泵车包括上述的泵车动力系统。
通过采用上述技术方案,一方面通过动力电池或燃料电池系统驱动作业系统和行驶系统,实现了泵车的全电驱动;另一方面通过采用燃料电池系统和动力电池组件电电混合,解决了电池能量密度低而造成的续航时间短的缺点,保证了泵送作业系统的可靠运行和节能效果,提高了混凝土泵车系统的纯电模式下的能量密度,且实现了泵车作业的全电驱动方式,提高了操作体验。
本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例,但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中:
图1是实施例中提供的一种泵车动力系统的原理框图;
图2是实施例中提供的一种包括高压配电盒的泵车动力系统的原理框图;
图3是实施例中提供的另一种泵车动力系统的原理框图;
图4是实施例中提供的再一种泵车动力系统的原理框图。
附图标记说明
1第一泵送作业装置; 2第二泵送作业装置;
3第一动力驱动系统; 4第二动力驱动系统;
5第一液压系统; 6第二液压系统;
其中,带箭头的连线表示电气连接;不带箭头的连线表示机械连接。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例,并不用于限制本实用新型实施例。
在本实用新型实施例中,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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实用新型中的具体含义。
实施例1
请参照图3,本实施例提供了一种泵车动力系统,该泵车动力系统包括:泵送作业系统、行驶系统、动力电池组件;该泵车动力系统的泵车能源系统优选动力电池组件作为电源;
所述动力电池组件的电源输出端的电源输出端连接所述泵送作业系统和/或所述行驶系统,用于为所述泵送作业系统和/或所述行驶系统提供动力。泵车能源系统优选采用动力电池组件对泵车进行供电,可以有效地提高泵车的有效作业时间。行驶系统在泵送作业时,为停止状态时,在更换作业场地时,通过动力电池组件给行驶系统供电。
请参照图4,本申请另一实施例提供了另一种泵车动力系统,该泵车动力系统包括:泵送作业系统、行驶系统、燃料电池系统;
所述燃料电池系统的电源输出端连接所述泵送作业系统和/或所述行驶系统,用于为所述泵送作业系统和/或所述行驶系统提供动力。泵车能源系统优选采用燃料电池系统对泵车进行供电,可以有效地提高泵车的有效作业时间可以进一步的提高泵车能源系统的能量密度,从而提高泵车的连续作业时间。行驶系统在泵送作业时,为停止状态时,在更换作业场地时,通过燃料电池系统给行驶系统供电。
请参照图1,本申请一实施例还提供了一种泵车动力系统,相对于图3 的泵车动力系统和图4的泵车动力系统,为了进一步提高泵车能源系统的能量密度、使用效率问题以及降低成本,优选选用动力电池组件和燃料电池系统进行供电。该种泵车动力系统包括泵送作业系统、行驶系统、动力电池组件和燃料电池系统;所述动力电池组件的电源输出端和所述燃料电池系统的电源输出端连接所述泵送作业系统和所述行驶系统,用于为所述泵送作业系统和/或所述行驶系统提供动力。
优选的,如图1、图3和图4所示,上述三种泵车动力系统中的泵送作业系统包括第一泵送作业装置1和第二泵送作业装置2;所述动力电池组件的电源输出端和所述燃料电池系统电源的输出端连接所述第一泵送作业装置1的电源输入端和所述第二泵送作业装置2的电源输入端。所述第一泵送作业装置1包括第一动力驱动系统3和第一液压系统5;所述第一泵送作业装置1的电源输入端为所述第一动力驱动系统3的电源输入端;所述第一动力驱动系统通过驱动所述第一液压系统5产生液压压力。
所述第一动力驱动3系统包括第一电机控制器和与所述第一电机控制器相连的第一电机;所述第一动力驱动系统的电源输入端为所述第一电机控制器的电源输入端;所述第一液压系统包括第一液压装置、泵送系统和臂架回转支腿系统,所述第一液压系统由所述第一液压装置驱动向所述泵送系统和所述臂架回转支腿系统提供液压动力;所述第一电机连接所述第一液压装置。所述第一液压装置可选用第一液压泵,也可选用液压泵组,对应作用于泵送系统和所述臂架回转支腿系统产生液压压力;优选的,第一液压装置包括主油泵和臂架泵,主油泵和臂架泵都连接于第一电机;第一液压系统中主油泵与泵送系统连接,具体的,主油泵转动产生液压压力给泵送系统提供液压动力;臂架泵转动产生液压压力给臂架回转支腿系统提供液压动力。
可选的,所述第二泵送作业装置2包括第二动力驱动系统4和第二液压系统6,所述第二泵送作业装置2的电源输入端为所述第二动力驱动系统4 的电源输入端;所述第二动力驱动系统4通过驱动所述第二液压系统6产生液压压力。所述第二动力驱动系统4包括第二电机控制器和与所述第二电机控制器相连的第二电机;所述第二动力驱动系统4的电源输入端为所述第二电机控制器的电源输入端;所述第二液压系统6包括第二液压装置、驱动分配系统和搅拌清洗系统,由所述第二液压装置驱动向所述分配系统和所述搅拌清洗系统提供液压动力;所述第二电机连接所述第二液压装置。所述第二液压装置可以选用第一液压泵,也可以选用液压泵组,对应作用于分配系统和搅拌清洗系统产生液压压力;优选的,第二液压装置包括恒压泵和齿轮泵,恒压泵和齿轮泵都连接于第二电机;恒压泵转动产生液压压力给分配系统,齿轮泵转动产生液压压力给搅拌清洗系统。
进一步的,如图2所示,图2的泵车动力系统还包括:压力传感器组和车载控制器;
压力传感器组用于实时采集所述泵送作业系统中的所述第一泵送作业装置1对应的第一液压压力以及所述第二泵送作业装置2对应的第二液压压力;车载控制器用于根据所述第一液压压力和所述第二液压压力控制所述动力电池组件和所述燃料电池系统向所述第一泵送作业装置1和所述第二泵送作业装置2供电。
具体的,根据本实用新型的技术方案,车载控制器通过现有的转换关系,根据第一液压压力和第二液压压力相应的求得第一泵送作业装置功率总值 P3,第二泵送作业装置功率总值P4。P3、P4数值可按以下公式计算:
其中
Figure DEST_PATH_GDA0003227482240000071
Vg为液压泵每转的几何排量;Δp为液压压力;n 为电机转速和ηmh为机械液压效率;p为系统功率总值;Vg、n和ηmh均为已知量。
车载控制器通过上述现有的转换,然后将第一泵送作业装置功率总值p3、第二泵送作业装置的功率总值p4与预设的燃料电池系统的额定功率p1进行比较,输出相应的动力电池组件的供电通断控制信号以及所述燃料电池系统的供电通断控制信号,从而控制所述动力电池组件和所述燃料电池系统向所述第一泵送作业装置和所述第二泵送作业装置供电。例如:
当p1>(p3+p4)时,燃料电池系统接收车载控制器输出燃料电池系统开启信号,供电模式为仅燃料电池系统对第一泵送作业装置和第二泵送作业装置供电。
当p1<(p3+p4)时,燃料电池系统接收车载控制器输出燃料电池系统开启信号以及动力电池组件接收车载控制器输出动力电池组件开启信号;供电模式为燃料电池系统和动力电池组件联合向第一泵送作业装置和第二泵送作业装置供电。
进一步的,压力传感器的具体的采集过程设置为:所述第一液压压力包括所述主油泵输出的液压压力和所述臂架泵输出的液压压力,所述压力传感器组包括第一压力传感器和第二压力传感器,所述第一压力传感器用于检测所述主油泵输出的压力,所述第二压力传感器用于检测所述臂架泵输出的压力。所述第二液压压力包括所述恒压泵输出的压力和所述齿轮泵输出的压力,所述压力传感器组包括第三压力传感器和第四压力传感器;所述第三压力传感器用于检测所述恒压泵输出的压力,所述第四压力传感器用于检测所述齿轮泵输出的压力。
上述的第一压力传感器至第四压力传感器采集相应的液压压力,然后分别相应的通过上述系统功率总值p的计算公式,计算出泵送系统的、所述臂架回转支腿系统的功率需求,进而然后计算出第一泵送作业装置功率总值p3;计算出分配系统和所述搅拌清洗系统功率需求,进而计算出了第二泵送作业装置的功率总值p4
进一步的,泵送系统和臂架回转支腿系统属于主要功能,分配系统和搅拌清洗系统属于从属功能;从功率数值来分,泵送功率和臂架回转支腿功率需求为大功率输出,分配系统和搅拌清洗系统为小功率输出,即p3大于6*p4;故根据以上两点,从泵送工作功能重要性以及电机效率高效利用方面来选择,第一电机连接两联泵(主油泵和臂架泵),通过液压系统驱动泵送系统和臂架回转支腿系统;第二电机连接两联泵(恒压泵和齿轮泵),通过分配系统和搅拌清洗系统。当泵送作业系统的泵送功率需求(功率总值p3和功率总值 p4之和)小于燃料电池系统功率输出时,即p1>(p3+p4),此时燃料电池系统工作,给第一动力驱动系统和第二动力输出系统供电。当泵送作业系统的泵送功率需求(功率总值p3和功率总值p4之和)大于燃料电池系统功率输出时,即p1<(p3+p4),此时燃料电池系统和动力电池组件给第一动力驱动系统和第二动力输出系统供电。在车载控制器的控制下,第一电机和行驶电机可停止工作,只需保留分配系统和搅拌清洗系统维持工作,因此,只需小功率第二电机维持工作,以起到节能效果。
所述动力系统优选为动力电池组件和燃料电池系统共同作为泵车的电力供应;所述燃料电池系统的电源输出端连接所述动力电池组件的充电端,所述燃料电池系统还用于作为所述动力电池组件的充电电源。
优选的,所述车载控制器还用于接收所述动力电池组件的SOC值并相应输出控制所述动力电池组件的电源输出的控制信号。所述行驶系统包括行驶电机控制器、与所述行驶电机控制器连接的行驶电机和与所述行驶电机连接的后桥传动系统。这样可以可靠的为泵车系统提供行驶电源。SOC预设值的设定主要用于保护动力电池过放,其值大小的设定取决于动力电池的性能,控制流程如下:SOC值由动力电池组件中的动力电池管理系统实时上报给车载控制器,当SOC值为SOC预设值+10时,车载控制器会提示电量不足时。当SOC值为SOC预设值+5时,车载控制器控制动力电池组件输出功率降低 50%,当SOC值<SOC预设值且p1>(p3+p4)时,车载控制器控制动力电池组件禁止放电,燃料电池系统输出电源给动力电池组件充电。
可选的,如图2所示所述泵车系统还包括高压配电盒,所述动力电池组件和所述燃料电池系统均通过所述高压配电盒与所述第一泵送作业装置和所述第二泵送作业装置连接。高压配电盒为电源分配装置,如接线盒;动力电池组件的输出端和燃料电池系统的输出端连接高压配电盒,高压配电盒设置有接线端与第一电机控制器和第二电机控制器连接,以及与行驶电机控制器连接。
可选的,所述高压配电盒设置有外接电源充电口和辅助电源接口,辅助电源接口用于为其他辅助用电设备供电,辅助用电设备包括辅助系统,辅助系统包括铅酸蓄电池、空调、冷却系统等低压用电设备。外接电源充电口通过高压配电盒连接动力电池组件的充电口。动力电池组件通过充电口接入电源进行充电。在燃料燃料电池系统功率过低时,采用接电源给动力电池组件充电。
所述高压配电盒还可以为现有的DC/DC、OBC、PDU等集成。其中: DC/DC(DirectCurrent to Direct Current)为高压(低压)直流电源变换为低压(高压)直流电源;OBC(OnBoard Charger)为车载充电器;PDU(Power Distribution Unit)为高压电源分配单元;PDU接收动力电池组件的输出端和燃料电池系统的输出端的电源,然后通过DC/DC转换为第一泵送作业装置、第二泵送作业装置和辅助系统等设备的作业电源。OBC用于连接外部电源给动力电池组件进行充电。
本实施例还提供一种泵车,包括上述任一一种泵车动力系统。
以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式,但是,本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型实施例的技术构思范围内,可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本实用新型实施例的思想,其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种泵车动力系统,其特征在于,包括:泵送作业系统、行驶系统、动力电池组件和/或燃料电池系统;
所述动力电池组件的电源输出端和/或所述燃料电池系统的电源输出端连接所述泵送作业系统和所述行驶系统,用于为所述泵送作业系统和/或所述行驶系统提供动力。
2.根据权利要求1所述的泵车动力系统,其特征在于,所述泵送作业系统包括第一泵送作业装置(1)和第二泵送作业装置(2);所述动力电池组件的电源输出端和/或所述燃料电池系统电源的输出端连接所述第一泵送作业装置(1)的电源输入端和所述第二泵送作业装置(2)的电源输入端。
3.根据权利要求2所述的泵车动力系统,其特征在于,所述第一泵送作业装置(1)包括第一动力驱动系统(3)和第一液压系统(5);所述第一泵送作业装置(1)的电源输入端为所述第一动力驱动系统(3)的电源输入端;
所述第一动力驱动系统(3)通过驱动所述第一液压系统(5)产生液压压力。
4.根据权利要求3所述的泵车动力系统,其特征在于,所述第一动力驱动系统(3)包括第一电机控制器和与所述第一电机控制器相连的第一电机;所述第一动力驱动系统(3)的电源输入端为所述第一电机控制器的电源输入端;
所述第一液压系统(5)包括第一液压装置、泵送系统和臂架回转支腿系统;所述第一电机连接所述第一液压装置,由所述第一电机驱动所述第一液压装置向所述泵送系统和所述臂架回转支腿系统提供液压动力。
5.根据权利要求2所述的泵车动力系统,其特征在于,所述第二泵送作业装置(2)包括第二动力驱动系统(4)和第二液压系统(6),所述第二泵送作业装置(2)的电源输入端为所述第二动力驱动系统(4)的电源输入端;
所述第二动力驱动系统(4)通过驱动所述第二液压系统(6)产生液压压力。
6.根据权利要求5所述的泵车动力系统,其特征在于,所述第二动力驱动系统(4)包括第二电机控制器和与所述第二电机控制器相连的第二电机;所述第二动力驱动系统(4)的电源输入端为所述第二电机控制器的电源输入端;
所述第二液压系统(6)包括第二液压装置、分配系统和搅拌清洗系统;所述第二电机连接所述第二液压装置,由所述第二电机驱动所述第二液压装置向所述分配系统和所述搅拌清洗系统提供液压动力。
7.根据权利要求2-6中任一项权利要求所述的泵车动力系统,其特征在于,所述泵车动力系统还包括:
压力传感器组,用于实时采集所述泵送作业系统中的所述第一泵送作业装置(1)对应的第一液压压力以及所述第二泵送作业装置(2)对应的第二液压压力;
车载控制器,用于根据所述第一液压压力和所述第二液压压力控制所述动力电池组件和/或所述燃料电池系统向所述第一泵送作业装置(1)和/或所述第二泵送作业装置(2)供电。
8.根据权利要求7所述的泵车动力系统,其特征在于,所述动力系统包括动力电池组件和燃料电池系统;
所述燃料电池系统的电源输出端连接所述动力电池组件的充电端,所述燃料电池系统还用于作为所述动力电池组件的充电电源。
9.根据权利要求8所述的泵车动力系统,其特征在于,所述车载控制器还用于接收所述动力电池组件的SOC值并相应输出控制所述动力电池组件的电源输出的控制信号。
10.一种泵车,其特征在于,包括权利要求1-9中任一项权利要求所述的泵车动力系统。
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