CN215361231U - 一种电动装载机传动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，包括变速箱，变速箱上固定有行走电机，变速箱的输出轴分别与桥和传动轴转速传感器连接，行走电机的输出轴上固定有行走电机转速传感器；传动轴转速传感器、变速箱、行走电机转速传感器分别连接整机控制器，整机控制器还连接电机控制器、电源，电机控制器连接行走电机和泵电机，电机控制器连接电源。通过本实用新型的一种电动装载机传动控制系统，可以大幅度提高传动系统效率，实现全自动无极变速，降低电耗的节能效果，并且安装维护方便。

Description

一种电动装载机传动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种电动装载机传动控制系统，属于电动装载机技术领域。

背景技术

目前市场上主流装载机一般使用液力传动的方式，通过变矩器将发动机的动力传递给变速箱，变速箱驱动前后桥。发动机驱动变矩器的泵轮，通过变矩器壳体内的工作油液将动力传递给变矩器的涡轮，由于泵轮、涡轮及其间的导轮的共同作用，变矩器能在一定范围内根据负荷大小自动调节输出转速及扭矩，该型设备一般无需电控系统，行驶档位切换依靠变矩器的自我调节及手动操作变速箱档位。

另一种改进方式，是在此基础上使用控制器及电液开关阀，并对传统变速箱进行改造，实现基于电液控制的变速箱半自动或全自动档位切换。

随着新能源技术的不断发展，特别是高效率锂电池、高压电机的飞速发展，新型传动系开始使用电动机作为驱动器件来带动变速箱、桥工作，从而输出合适的扭力。与液力传动相比具有明显优势，没有了发动机，工作噪音大大减少，排放为0，实现无污染的可能。较低转速时能保持最大牵引力，而且进退换向轻便、简单、快速，不会损坏传动系统和车辆，传动效率高，同时又有很好的节能、环保效果。为使该行走系统能发挥较大功能和作用，需要高可靠、更精准的控制系统协调处理相关数据。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何使行走系统发挥较大功能和作用。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，包括变速箱，变速箱上固定有行走电机，变速箱的输出轴分别与桥和传动轴转速传感器连接，行走电机的输出轴上固定有行走电机转速传感器；传动轴转速传感器、变速箱、行走电机转速传感器分别连接整机控制器，整机控制器还连接电机控制器、电源，电机控制器连接行走电机和泵电机，电机控制器连接电源。

优选地，所述的传动轴转速传感器、变速箱、行走电机转速传感器通过电气信号连接整机控制器，整机控制器通过电气信号还分别连接油门踏板位移传感器、诊断口、操作面板、显示器、方向开关、制动踏板位移传感器、电机控制器、电源，行走电机、泵电机分别通过电气信号连接电机控制器。

优选地，所述的油门踏板位移传感器固定在油门踏板上，制动踏板位移传感器固定在制动踏板上。

优选地，所述的油门踏板位移传感器与油门踏板之间、制动踏板位移传感器与制动踏板之间、变速箱与行走电机之间、变速箱的输出轴与桥之间、变速箱的输出轴与传动轴转速传感器之间、行走电机的输出轴与行走电机转速传感器之间均为机械连接。

优选地，所述的整机控制器分别连接制动蓄能压力模块、制动踏板角度位移模块、油门踏板角度位移模块、前行开关模块、空档开关模块、后退开关模块、行走电机转速传感器、传动轴转速传感器、诊断口、电机控制器、充电反馈模块、4个变速阀、驻车阀、倒车蜂鸣模块、冷却水泵模块；电机控制器连接行走电机、泵电机；诊断口连接显示器和操作面板。

优选地，所述的整机控制器、电机控制器、显示器、操作面板、诊断口间均通过现场总线通讯连接。

优选地，所述的行走电机、泵电机分别通过高压电连接电机控制器，电机控制器通过高压电连接电源。

优选地，所述的电源为电池包。

优选地，所述的行走电机、泵电机还分别通过旋变控制连接电机控制器，电机控制器还通过旋变控制连接电源。

通过本实用新型的一种电动装载机传动控制系统，可以大幅度提高传动系统效率，实现全自动无极变速，降低电耗的节能效果，并且安装维护方便。

在使用了电动传动系统的车辆上，本实用新型的系统能使传动系统发挥较大效能，可以稳健精准的控制行走电机，使其在最佳功率曲线上保持最大牵引力。同时，进退换向轻便、简单、快速，且不会损坏传动系统和车辆，大大降低电耗，实现节能的要求。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1.节能降耗，本实用新型的系统可以有效的让使用了电动传动系统的车辆更加合理的分配利用电动机功率输出，降低了电损耗，达到节能的效果；

2.操控方便，车辆变速平稳柔和，提高了生产效率；

3.多项车辆运行参数都在显示器上可查，维护保养更加便捷；

4.安全可靠，系统提供多项仿误操作和安全提示功能，提高了操控安全性。

附图说明

图1为电传动控制系统原理图；

图2为一种电动装载机传动控制系统的示意图；

图3为换挡、行驶速度及牵引控制曲线示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型提供了一种电动装载机传动控制系统，如图2所示，其包括VCU(即整机控制器)9、显示器14、操作面板13、传动轴转速传感器2、行走电机转速传感器4、MCU(即电机控制器)7、油门踏板位移传感器11、诊断口12、方向开关15、制动踏板位移传感器16；受控器件主要有：变速箱3的档位阀、行走电机5、泵电机6；受监测器件主要有：电池包8、变速箱3的输出轴、油门踏板10、制动踏板17。

本实用新型使用了1个MCU(即电机控制器)7驱动两个电机，两个电机分别为泵电机6和行走电机5。

图2中红色虚线表示安装对象存在机械连接关系，行走电机5安装于变速箱3上，传动轴转速传感器2安装于变速箱3的输出轴上，桥1安装于变速箱3的输出轴上，行走电机转速传感器4安装于行走电机5的输出轴上，油门踏板位移传感器11安装于油门踏板10上，制动踏板位移传感器16安装于制动踏板17上；图2中红色实线为高压电的连接关系，行走电机5、泵电机6分别与MCU(即电机控制器)7之间采用高压电连接，MCU(即电机控制器)7与电池包8之间采用高压电连接；图2中蓝色实线为旋变控制连接，行走电机5、泵电机6分别与MCU(即电机控制器)7之间还采用旋变控制连接，MCU(即电机控制器)7与电池包8之间还采用旋变控制连接；图2中黑色实线表示器件间存在电气信号连接关系，VCU(即整机控制器)9通过电气信号分别连接油门踏板位移传感器11、诊断口12、操作面板13、显示器14、方向开关15、制动踏板位移传感器16、传动轴转速传感器2、变速箱3、行走电机转速传感器4、MCU(即电机控制器)7、电池包8，行走电机5、泵电机6分别通过电气信号连接MCU(即电机控制器)7。

VCU(即整机控制器)9、MCU(即电机控制器)7、显示器14、操作面板13、诊断口12间采用CAN现场总线通讯。

如图1所示，VCU(即整机控制器)9分别连接制动蓄能压力模块、制动踏板角度位移模块、油门踏板角度位移模块、前行开关模块、空档开关模块、后退开关模块、行走电机转速传感器4、传动轴转速传感器2、诊断口12、MCU(即电机控制器)7、充电反馈模块(输入)、4个变速阀、驻车阀、倒车蜂鸣模块(输出)、冷却水泵模块；MCU(即电机控制器)7连接行走电机5、泵电机6；诊断口12连接显示器14和操作面板13。

其中，VCU为整机控制器；DISP为显示器；OPD为操作面板；DIAG为诊断口；MCU为电机控制器。

VCU(即整机控制器)9采集制动踏板角度位移信号、油门踏板角度位移信号、前行开关状态信号、后退开关状态信号、行走电机转速信号、传动轴转速信号，控制变速箱档位阀、MCU(即电机控制器)7，通过MCU(即电机控制器)7向电机发送驱动电流和旋变动作指令，调整电机转速、转动方向、转动扭矩。

VCU检测车辆是否是空档，才允许启动，启动后继续检测前行、后退开关信号，确定是前进还是后退指令，控制行走电机5的旋转方向，控制车辆进退；同时接收油门踏板信号，对比行走电机转速及传动轴转速信号，进行综合分析，对变速箱电磁阀输出PWM信号，控制切换对应档位，当车速达到二档后，行走电机进入高转速，行驶负荷小时可达最高车速。

本实用新型采用电动机驱动变速箱，能方便地进行无极调速，操作简便、舒适，减轻了司机的疲劳强度。

使用控制器，自动监测行走系统和相关系统的运行参数，如电动机转速、温度、电流等，并能根据这些参数自动控制整个装载机动力系统运行在高效节能状态。能够根据监测到的运行参数进行故障诊断，便于维护。借助其统一调度，变速箱与电动机的匹配控制将进一步实现“智能化”，两者之间的结合将更密切，实现一体化控制。在控制中，控制器能根据工作状况的变化，自动对电动机及变速箱档位进行调整，在保证输出功率满足工作需要的同时，使电消耗量最低。使用了CAN现场总线技术，将所有的电控模块(显示器、控制器和操作手柄)连接起来，在保证系统具有强大功能的同时，具有简单的结构和高可靠性。

如图3所示，为换挡、行驶速度及牵引控制示意图，A为最大牵引力状态；B为换挡点(5km/h)状态；C为最大车速状态。

A-B以及0-A之间的红色区低速档为第一阶段，主要控制变速箱阀位处于一档状态，行走电机按大扭矩运转，此阶段可在状态A点实现最大牵引力输出，即电机输出的扭矩最大，车速控制在0-5km/h；

B-C之间的蓝色区高速档为第二阶段，主要控制变速箱阀位处于二档状态，行走电机按高转速运转，此阶段可在状态C点实现最大车速输出，即电机输出的转速最大，车速控制在35km/h；

第一阶段，VCU检测来自油门角度信号以及档位设置要求，从低速档起步，先控制MCU驱动行走电机扭矩调到最大，通过速度负反馈(或负载反馈)判断负荷大小，调整扭矩输出，使整车获得大扭矩输出，同时保有一定的行驶速度；第二阶段，随着起步后车速稳步提高，实时采集车速，进入高速档，此后根据负载反馈情况，实时行走电机速度，使其即具备一定的牵引力也能运行于中高速状态，逐步达到最高车速。

其中：电动传动系统包括行走电机5、电控变速箱；行走系统包括传动轴、驱动桥、悬架、轮胎；传动控制系统：VCU(即整机控制器9)、显示器14、操作面板13、传动轴转速传感器2、行走电机转速传感器4、MCU(即电机控制器7)、油门踏板位移传感器11、诊断口12、方向开关15、制动踏板位移传感器16。

Claims (9)

1.一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，包括变速箱(3)，变速箱(3)上固定有行走电机(5)，变速箱(3)的输出轴分别与桥(1)和传动轴转速传感器(2)连接，行走电机(5)的输出轴上固定有行走电机转速传感器(4)；传动轴转速传感器(2)、变速箱(3)、行走电机转速传感器(4)分别连接整机控制器(9)，整机控制器(9)还连接电机控制器(7)、电源，电机控制器(7)连接行走电机(5)和泵电机(6)，电机控制器(7)连接电源。

2.如权利要求1所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的传动轴转速传感器(2)、变速箱(3)、行走电机转速传感器(4)通过电气信号连接整机控制器(9)，整机控制器(9)通过电气信号还分别连接油门踏板位移传感器(11)、诊断口(12)、操作面板(13)、显示器(14)、方向开关(15)、制动踏板位移传感器(16)、电机控制器(7)、电源，行走电机(5)、泵电机(6)分别通过电气信号连接电机控制器(7)。

3.如权利要求2所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的油门踏板位移传感器(11)固定在油门踏板(10)上，制动踏板位移传感器(16)固定在制动踏板(17)上。

4.如权利要求3所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的油门踏板位移传感器(11)与油门踏板(10)之间、制动踏板位移传感器(16)与制动踏板(17)之间、变速箱(3)与行走电机(5)之间、变速箱(3)的输出轴与桥(1)之间、变速箱(3)的输出轴与传动轴转速传感器(2)之间、行走电机(5)的输出轴与行走电机转速传感器(4)之间均为机械连接。

5.如权利要求2所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的整机控制器(9)分别连接制动蓄能压力模块、制动踏板角度位移模块、油门踏板角度位移模块、前行开关模块、空档开关模块、后退开关模块、行走电机转速传感器(4)、传动轴转速传感器(2)、诊断口(12)、电机控制器(7)、充电反馈模块、4个变速阀、驻车阀、倒车蜂鸣模块、冷却水泵模块；电机控制器(7)连接行走电机(5)、泵电机(6)；诊断口(12)连接显示器(14)和操作面板(13)。

6.如权利要求2所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的整机控制器(9)、电机控制器(7)、显示器(14)、操作面板(13)、诊断口(12)间均通过现场总线通讯连接。

7.如权利要求1所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的行走电机(5)、泵电机(6)分别通过高压电连接电机控制器(7)，电机控制器(7)通过高压电连接电源。

8.如权利要求1或2或7所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的电源为电池包(8)。

9.如权利要求1所述的一种电动装载机传动控制系统，其特征在于，所述的行走电机(5)、泵电机(6)还分别通过旋变控制连接电机控制器(7)，电机控制器(7)还通过旋变控制连接电源。

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