CN214574205U - 装载机纯电驱动系统及装载机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种装载机纯电驱动系统及装载机。装载机纯电驱动系统包括行走电机驱动系统、工作电机驱动系统和整车控制器；行走电机驱动系统包括第一电机控制器，第一电机控制器连接行走电机，行走电机连接变速箱，变速箱连接装载机的前桥和/或后桥；工作电机驱动系统包括第二电机控制器，第二电机控制器连接有工作电机，工作电机连接液压泵，液压泵连接装载机的液压公开申请的一种装载机纯电驱动系统及装载机实现装载机行走功能和作业功能的相对独立，便于功率分配，降低能量消耗，节约能源。

Description

装载机纯电驱动系统及装载机

技术领域

本公开涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种装载机纯电驱动系统及装载机。

背景技术

由于装载机和一些工程机械行走功能和作业功能是相对分开的，为了获得优化的作业性能和尽量少的能量消耗，这就需要对不同作业工况、不同的作业动作分配合适的功率和能量。而现在由燃油发动机驱动的传统装载机，只有发动机这个单一的驱动单元，在不同作业工况下，无法做到精确地将能量和功率按照各机构的动作需求优化地分配给各个装置，大大增加无用功率消耗，增加燃油消耗。

另外，由于燃油装载机的驱动原理是通过燃油在发动机内燃烧产生动力来驱动机器，而燃油燃烧不完全，会产生二氧化碳等污染物，加剧对环境的污染危害。

实用新型内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种装载机纯电驱动系统及装载机。

本公开的第一方面，装载机纯电驱动系统，包括行走电机驱动系统、工作电机驱动系统和整车控制器；

所述行走电机驱动系统包括第一电机控制器，所述第一电机控制器连接行走电机，所述行走电机连接变速箱，所述变速箱连接所述装载机的前桥和/或后桥；

所述工作电机驱动系统包括第二电机控制器，所述第二电机控制器连接有工作电机，所述工作电机连接液压泵，所述液压泵连接所述装载机的液压系统；

所述整车控制器与所述第一电机控制器以及所述第二电机控制器相连。

可选的，所述工作电机通过联轴器连接所述液压泵。

可选的，所述行走电机通过传动轴连接所述变速箱。

可选的，所述装载机纯电驱动系统包括打气泵，所述第二电机控制器与所述打气泵相连。

可选的，所述装载机纯电驱动系统包括用于为所述装载机的低压电路提供电源的低压蓄电池。

可选的，所述装载机纯电驱动系统包括散热器，所述散热器用于对所述工作电机、所述行走电机、所述第一电机控制器、所述第二电机控制器和液压油中的一个或多个散热。

可选的，所述整车控制器通过CAN总线与所述第一电机控制器以及所述第二电机控制器相连。

可选的，所述第二电机控制器为多合一控制器。

可选的，所述液压泵为串联泵。

本公开的第二方面，装载机，所述装载机包括本公开第一方面任一所述的装载机纯电驱动系统。

与现有技术相比，本公开的有益效果：

装载机纯电驱动系统与动力电池组配合应用，将电能转换成机械能，驱动车辆运行与作业，减少污染的排放；

装载机纯电驱动系统具有独立的工作电机驱动系统和行走电机驱动系统，使得整车控制器可以根据不同作业状态，分别对工作电机驱动系统的第二电机控制器和行走电机驱动系统的第一电机控制器进行控制，实现功率优化分配，减少无用功率消耗，达到节能环保的目的。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开实施例中的装载机纯电驱动系统的连接示意图。

图2是本公开实施例中的具有装载机纯电驱动系统的装载机的结构示意图；

图3是本公开实施例中的具有装载机纯电驱动系统的装载机的另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

参见图1，装载机纯电驱动系统,包括行走电机驱动系统、工作电机驱动系统和整车控制器1；

行走电机驱动系统包括第一电机控制器2，第一电机控制器2连接行走电机3，行走电机3连接变速箱4，变速箱4连接装载机的前桥5和/或后桥6；

工作电机驱动系统包括第二电机控制器7，第二电机控制器7连接有工作电机8，工作电机连接液压泵9，液压泵9连接装载机的液压系统；

整车控制器1与第一电机控制器2以及第二电机控制器7相连。

上述行走电机驱动系统用于实现装载机的行走功能，上述工作电机驱动系统用于实现装载机的作业功能。上述第一电机控制器2用于控制行走电机3的扭矩和速度输出，上述变速箱4用于实现换档变速，在不同档位下，得到不同的车辆牵引力和车辆速度，上述第二电机控制器7用于控制工作电机8的扭矩和速度输出，上述液压泵9用于为液压系统提供动力，进而为装载机的工作装置提供压力油，例如作业装置的装料、举升、卸料、下降等作业动作提供压力油，实现装载机的作业目的。

本公开的装载机纯电驱动系统，第一电机控制器和行走电机配合组成行走电机驱动系统，第二电机控制器和工作电机配合组成工作电机驱动系统，由整车控制器1(简称VCU)对工作电机驱动系统的第二电机控制器7和行走电机驱动系统的第一电机控制器2进行分别控制，实现装载机行走功能和作业功能的相对独立，满足优化的功率、能量分配要求，降低能量消耗，节约能源。整车控制器1可通过CAN(控制器局域网络)总线与其它部件进行通信，精确控制各部件的动作，实现优化的功率和能量分配，满足降低能耗，节约资源，增加效益的要求。

另外，本系统用于与动力电池组配合应用，将电能转换成机械能，驱动车辆运行与作业，满足零污染的排放法规要求，符合新能源、零排放的发展战略。

另外，本系统可拥有优化的功率分配和能量管理。由于采用两电机驱动，行走电机负责机器的行走功能，工作电机通过驱动液压泵，负责机器的工作功能。使得电机控制策略可以根据行走动作的负荷要求，采用扭矩控制模式，控制电机的功率输出，以最合适的功率输出给行走系统，满足行走功能要求；而工作电机根据液压系统的作业负荷要求，输出需求的功率，而不会输出过多的功率，造成浪费。由于两个电机的相对独立，整车控制器根据检测到的两个电机各自的负荷要求，以最小的、最优化的方式，将合适的功率分别分配输出给各自的电机，做到既满足机器行走及作业要求，而不必输出多余的能量，造成浪费。而传统燃油机器只有发动机一个动力输出单元，在行走功能和作业功能之间输出功率时，由于两种功能需求扭矩、转速等不一样，所以不能做到输出给两个功能的功率都是最小最合适的功率，满足一个功能就必然无法同时以最小功率输出给另一个功能，必有输出功率损失。所以，与传统燃油装载机的燃油消耗相比，使用本系统的车辆的电耗更低，大大降低用户的使用成本；而电机、控制器等零部件基本不需要维修保养，也使得用户的此项费用本比传统燃油装载机更低；电耗低以及维护成本低，都增加了用户效益，实现节能增效的要求。

综上，本装载机纯电驱动系统具有降低用户运营成本、对使用工况和载荷适应性强的特点。

上述第二电机控制器为多合一控制器，用于控制工作(泵用)电机及其它电气件，保证机器稳定、安全、正确地进行各种作业。多合一控制器是控制多种电气件的集成控制器，除工作电机控制外，还包括DC/DC控制、DC/AC控制和PTC控制中的一个或多个，多合一控制器集成度高、结构紧凑，减少零件数量、降低成本。其中，DC是直流电，AC是交流电，DC/DC是将高压直流电转为低压直流电，DC/AC是指将直流电转换为交流电，PTC全称为PositiveTemperature Coefficient，是汽车制热装置。

上述整车控制器通过CAN系统接收整车的电信号以及发送信号给各个组成机构，保证在各种工况下实现驾驶员的操作意图，实现机器的安全高效作业。

其中，第一电机控制器根据电机功率、扭矩不同，装载机型号和装载质量的不同而配置控制器的容许功率、容许电流大小也不同。

变速箱根据电机功率、扭矩不同，装载机型号和装载质量的不同而配置变速箱的输入转速、输入扭矩以及速比也不同。

工作电机根据装载机型号、装载质量的不同而配置电机的功率、扭矩大小也不同。

第二电机控制器是集成式的控制器单元，根据电机功率、扭矩不同，装载机型号和装载质量的不同而配置控制器的容许功率、容许电流大小也不同。

液压泵是齿轮泵、柱塞泵等液压泵，或是电比例控制液压泵等其它类型的液压泵，其可以是定量泵或是变量泵，根据装载机型号和装载质量的不同所配置液压泵的类型、流量也不同。

电机驱动系统及零部件通过支架安装固定到装载机底盘上，保证行走电机、工作电机、第一电机控制器、第二电机控制器、变速箱以及其它相关零部件能够在稳定可靠的环境下，安全高效地工作。整车控制单元，同CAN或硬线接收各个部件发送的信号，以及发送指令给各个部件，根据逻辑控制软件控制各个部件的动作，实现各工况下装载机的各个功能，并优化控制功能，达到性能优化和节约能耗的优化效果。

具体的，行走电机3为可以永磁同步电机、开关磁阻电机或其它类型电机。

具体的，工作电机8为可以永磁同步电机、开关磁阻电机或其它类型电机。

具体的，液压泵9可以连接转向液压系统、工作液压系统和变速液压系统。

具体的，整车控制器通过CAN总线接收信号和发送指令，通过控制逻辑实现整车能量、功率在的完美分配，实现行走电机驱动系统和工作电机驱动系统的完美组合，实现优化的能量分配管理，节约能源。

具体的，工作电机驱动系统可以根据不同的车辆、工作工况、作业动作和载荷，给该系统分配功率和能量，实现车辆作业功能优化的功率分配，实现最低的作业工况的能量消耗的要求。

具体的，行走电机驱动系统可以根据不同的车辆、不同的工况和载荷给该系统分配的功率和能量，实现车辆优化的功率分配，实现最低的车辆行走动作的能量消耗要求。

如图1所示，工作电机8通过联轴器8连接液压泵9。通过联轴器8实现工作电机8和液压泵的柔性连接。

如图1所示，行走电机3通过传动轴9连接变速箱4。

如图1所示，变速箱4连接前桥10和/或后桥11。具体的，可以是变速箱4只连接前桥10，或，变速箱4只连接前后桥11，或，变速箱4连接前桥10和后桥11。前桥10和后桥11通过驱动前后轮与路面接触，通过路面摩擦力驱动车辆前后行走运动。

装载机纯电驱动系统包括打气泵，第二电机控制器7与打气泵相连。该打气泵由第二电机控制器7控制，实现适时为制动系统提供动力气源的功能。

装载机纯电驱动系统包括用于为装载机的低压电路提供电源的低压蓄电池。低压蓄电池为整车适时提供电源，本系统与低压蓄电池配合应用，使电池电量可以根据车辆、使用工况、载荷情况进行不同的电量配置，以满足车辆使用要求。

装载机纯电驱动系统包括散热器，散热器用于对工作电机8、行走电机3、第一电机控制器2、第二电机控制器7和液压油中的一个或多个。具体的，可以对所有的工作电机8、行走电机3、第一电机控制器2、第二电机控制器7和液压油进行散热，保证电机、控制器以及工作装置正常的工作温度。

整车控制器1通过CAN总线与第一电机控制器2以及第二电机控制器7相连。整车控制器1通过CAN总线第一电机控制器2以及第二电机控制器7通信，实现对行走电机3和工作电机8的精确控制，满足优化功率分配和最低的能量消耗的要求。

相对于现在传统燃油装载机的燃油发动机驱动系统，由行走电机驱动系统和工作电机驱动系统组成的装载机纯电驱动系统。行走电机驱动系统根据不同的车辆和载荷，实现不同的牵引力和车辆速度，实现装载机铲装作业时大牵引力、大铲装力、低车速的要求；同时满足铲装完成后短距运输高车速、高效率的要求，实现铲装和行走运输性能的优化组合；工作电机驱动系统根据不同的装载机和铲斗载荷，提供不同的作业功率，实现装载机作业机构铲装、举升、卸料、动臂下降等动作快速完成的要求，实现装载机高效作业和节约能源的优化组合；整车控制器接收各个部件和整车信号以及发送指令到各个部件，通过优化的控制程序，使双电机驱动方案满足装载机在各种工况下的作业要求，同时实现降低电耗、节约能源的要求，保证双电机驱动方案实现优化的功率分配和优化的电能消耗。

在另一个实施例中，一种装载机，装载机包括上述实施方式中任一的装载机纯电驱动系统。

参见图2和图3，装载机包括固定架13，固定架包括用于固定动力电池组14的第一置物部、用于固定打气泵15的第二置物部和用于固定低压储电池16的第三置物部，其中，第二置物部位于第一置物部与第三置物部之间，且第二置物部低于第一置物部与第三置物部，以使第二置物部、第一置物部与第三置物部配合形成一个容纳动力电池组14的槽体，固定架13安装在装载机上后，第一置物部、第二置物部和第三置物部位于装载机的后半部，具体位于装载机后轮的后侧，以使动力电池组、打气泵以及低压储电池配合装载机前部的工作机构，使得装载机安装本申请的装载机纯电驱动系统后，装载机整体的平衡性更好。其中，固定架13可以作为装载机纯电驱动系统的一部分。

液压泵9和行走电机3安装在装载机的左后轮17与右后轮18之间，工作电机8位于行走电机3或液压泵9上方，散热器19设置在动力电池组14与液压泵9之间，散热器19分别靠近动力电池组14、液压泵9和行走电机3，其中，液压泵3可以是三联泵。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.装载机纯电驱动系统，其特征在于，包括行走电机驱动系统、工作电机驱动系统和整车控制器；

所述行走电机驱动系统包括第一电机控制器，所述第一电机控制器连接行走电机，所述行走电机连接变速箱，所述变速箱连接所述装载机的前桥和/或后桥；

所述工作电机驱动系统包括第二电机控制器，所述第二电机控制器连接工作电机，所述工作电机连接液压泵，所述液压泵连接所述装载机的液压系统；

所述整车控制器与所述第一电机控制器以及所述第二电机控制器相连。

2.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述工作电机通过联轴器连接所述液压泵。

3.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述行走电机通过传动轴连接所述变速箱。

4.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述装载机纯电驱动系统包括打气泵，所述第二电机控制器与所述打气泵相连。

5.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述装载机纯电驱动系统包括用于为所述装载机的低压电路提供电源的低压蓄电池。

6.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述装载机纯电驱动系统包括散热器，所述散热器用于对所述工作电机、所述行走电机、所述第一电机控制器、所述第二电机控制器和液压油中的一个或多个散热。

7.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线与所述第一电机控制器以及所述第二电机控制器相连。

8.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述第二电机控制器为多合一控制器。

9.根据权利要求1所述的装载机纯电驱动系统，其特征在于，所述液压泵为串联泵。

10.装载机，其特征在于，所述装载机包括如权利要求1～9任一所述的装载机纯电驱动系统。

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