CN217048523U - 供电控制装置及作业机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供电控制技术领域，提供一种供电控制装置及作业机械，其中供电控制装置用于为负载驱动机构供电，包括：控制模块、电池模块、充电模块和第一电流采集模块；第一电流采集模块与负载驱动机构连接，用于采集负载驱动机构为驱动负载所需要的驱动电流值；负载驱动机构分别与充电模块和电池模块连接；控制模块分别与第一电流采集模块、充电模块和电池模块连接，以控制充电模块和/或电池模块输出驱动负载所需要的驱动电流值。本实用新型用以解决现有技术中的作业机械在施工现场通过总线方式进行电流输出，因电流输出响应速度慢，所造成的上装响应速度受到影响的缺陷，实现电流输出影响速度的提高，保证了作业机械作业的响应能力。

Description

供电控制装置及作业机械

技术领域

本实用新型涉及供电控制技术领域，尤其涉及一种供电控制装置及作业机械。

背景技术

目前，作业机械大都采用柴油发动机为行驶过程提供动力，而其上的上装一般是采用发电机发电或从施工现场取电的模式得到工作的动力。

随着作业机械电动化的发展，相比于由柴油或汽油等燃料作为动力来源的传统机械来说，电动化的作业机械具有环保、低噪音等优点。所以出现了越来越多的用电力代替传统动力的作业机械，例如：用电机代替发动机、用动力电池代替油箱。

现有的电动化的作业机械一般是采用车载电池为作业机械的行驶提供动力，然后，当有外部电源连接时，通过外部电源为上装提供动力，而在无外部电源连接时，利用车载电池为作业机械的上装提供动力。以混凝土泵车为例，目前的部分泵车采用纯电动底盘提供行驶驱动力，然后在施工现场能够提供外部电源时，通过三相交流电驱动泵车上装，而在停电时，由高压电池直接驱动泵车上装。这种应急时的供电方式，需要在施工现场无法提供外部电源，且动力电池亏电的情况下，需要先对动力电池进行充电后才能实施作业。

基于现有的这种应急时的供电方式的弊端，目前也出现了一种在外部电源提供的电流值能够满足上装的动力需求时，同时利用外部电源为高压电池充电的供电控制机构，但是这种供电控制机构需要通过总线方式对获取的电流值进行传输，电流的输出响应速度较慢，进而使得上装的响应速度也受到了影响。

实用新型内容

本实用新型提供一种供电控制装置及作业机械，用以解决现有技术中的作业机械在施工现场通过总线方式进行电流输出，因电流输出响应速度慢，所造成的上装响应速度受到影响的缺陷，实现电流输出影响速度的提高，保证了作业机械作业的响应能力。

本实用新型提供一种供电控制装置，用于为负载驱动机构供电，包括：控制模块、电池模块、充电模块和第一电流采集模块；

所述第一电流采集模块与负载驱动机构连接，用于采集所述负载驱动机构为驱动负载所需要的驱动电流值；

所述负载驱动机构分别与所述充电模块和所述电池模块连接；

所述控制模块分别与所述第一电流采集模块、所述充电模块和所述电池模块连接，以控制所述充电模块和/或所述电池模块输出驱动负载所需要的所述驱动电流值。

根据本实用新型所述的供电控制装置，所述充电模块与所述电池模块连接。

根据本实用新型所述的供电控制装置，还包括：第二电流采集模块；

所述第二电流采集模块与所述电池模块连接。

根据本实用新型所述的供电控制装置，所述控制模块与所述第二电流采集模块连接。

根据本实用新型所述的供电控制装置，所述第一电流采集模块和第二电流采集模块均为电流互感器。

根据本实用新型所述的供电控制装置，所述电池模块包括动力电池和电池管理单元；

所述电池管理单元与所述动力电池连接；所述控制模块与所述电池管理单元连接；所述动力电池与所述充电模块连接。

本实用新型还提供一种作业机械，包括：车辆本体、车辆上装和如上述任一种所述的供电控制装置。

根据本实用新型所述的作业机械，所述作业机械为电动泵车。

根据本实用新型所述的作业机械，所述供电控制装置的控制模块为所述电动泵车的整车控制器，和/或所述电池模块为所述电动泵车的动力电池系统，和/或所述充电模块为所述电动泵车的车载充电桩，和/或所述负载驱动机构为所述电动泵车的泵送电动机的电机驱动器。

根据本实用新型所述的作业机械，所述动力电池系统与所述电动泵车的行驶机构连接；

所述整车控制器与所述动力电池系统连接。

本实用新型提供的一种供电控制装置及作业机械，通过第一电流采集模块采集负载驱动机构为驱动负载所需要的驱动电流值，然后利用控制模块控制充电模块和/或电池模块输出驱动负载所需要的所述驱动电流值，通过第一电流采集模块的设置，使得电流的输出响应速度较之总线传输显著提高，进而使得控制模块能够根据驱动电流值迅速的控制所述充电模块和/或所述电池模块输出驱动负载所需要的所述驱动电流值，即控制所述充电模块和/或所述电池模块为负载驱动机构供电，有效提高了电流输出的响应速度，即保证了上装的响应能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的电动泵车的系统结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种供电控制装置的框架结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种供电控制装置的供电结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种电动泵车的系统结构示意图。

附图标记：

1：控制模块； 2：电池模块； 3：充电模块；

4：第一电流采集模块； 5：负载驱动机构； 6：第一电流互感器；

7：第二电流互感器； 8：外部电源； 10：电池管理系统；

11：动力电池； 12：车载充电桩； 13：辅助模块；

14：外部电源接口； 15：行驶电机控制器； 16：行驶电动机；

17：底盘传动； 18：整车控制器； 19：泵送电机控制器；

20：泵送电动机； 21：泵送系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，目前，作业机械大都采用柴油发动机为行驶过程提供动力，而上装部分采用发动机带动发电机发电或从施工现场现场取电。

基于电力驱动的环保和噪音小等优点，目前也出现了完全以电力驱动的作业机械，这种作业机械的行驶依赖于车辆上配置的高压电池，上装的动作在施工现场能够提供外部电源时，依赖于外部电源，而在施工现场无外部电源时，则也需要依赖于高压电池。

具体地，以目前常用的电动泵车为例，由图1示出的现有电动泵车的系统组成可以看出，泵车通过高压电池为行走提供电量，然后基于三相交流电箱或高压电池为泵体提供电量，这种电动泵车的上装在基于外部电源供电动作时，并不能对高压电池的充电，因而，当高压电池电量不够充足，且施工现场无法提供外部电源时，电动泵车则不能正常动作，严重影响施工进度。

另外，虽然目前也有能够在利用外部电源为上装供电的同时，对高压电池进行充电的供电控制机构，但是，这种控制是基于对电流的准确获取来实现的，而目前均通过总线进行电流的传输，这使得电流的输出响应速度较慢，进而影响整个上装的响应速度，整体体验不好。

基于此，本实用新型提出了一种基于控制模块分别连接第一电流采集模块、充电模块和电池模块，以及负载驱动机构分别连接第一电流采集模块、充电模块和电池模块的供电控制装置，不仅实现了基于负载驱动机构所需的驱动电流值，对外部电源和电池模块供电的控制，同时还实现了对电流输出响应速度的提高，使得上装的响应能力得到了保证。

下面结合图2至图4描述本实用新型的一种供电控制装置，用于为负载驱动机构5供电，如图2所示，所述装置包括：控制模块1、电池模块2、充电模块3和第一电流采集模块4；

所述第一电流采集模块4与负载驱动机构5连接，用于采集所述负载驱动机构5为驱动负载所需要的驱动电流值；

所述负载驱动机构5分别与所述充电模块3和所述电池模块2连接；

所述控制模块1分别与所述第一电流采集模块4、所述充电模块3和所述电池模块2连接，以控制所述充电模块3和/或所述电池模块2输出驱动负载所需要的所述驱动电流值。

可以理解的是，对于基于电能驱动的作业机械，作业机械所处的不同档位，以及油门经踩踏后的倾角大小等，均有相对应的驱动电流值，因而，在作业机械启动后，随操作人员对档位的操作，以及油门的踩动等的变化，会给予负载驱动机构以电流变化信号，即由负载驱动机构处能够采集到为驱动不同负载，所需要的驱动电流值。

具体地，所述控制模块可以为作业机械的整车控制器，也可以为另外配置的控制模块，然后通过第一电流采集模块的设置，能够实时采集所述负载驱动机构为驱动负载所需的驱动电流值，使得控制模块能够基于所述驱动电流值，控制充电模块和/或电池模块迅速输出驱动负载所需要的所述驱动电流值，有效提高了电流输出的响应速度。

更具体地，通过设置用于采集负载驱动机构为驱动负载所需要的驱动电流值的第一电流采集模块，以及负载驱动机构分别连接充电模和块电池模块，使得控制模块能够快速的获取负载驱动机构所需的驱动电流值，并在所述驱动电流值大于与充电模块连接的外部电源所提供的最大电流的电流值，即负载驱动机构的电流需求不能被与充电模块连接的外部电源满足时，能够控制电池模块和与外部电源连接的充电模块共同为所述负载驱动机构供电，而在所述驱动电流值小于所述外部电源所提供的最大电流的电流值时，能够控制充电模块利用所述外部电源为负载驱动机构供电。

同时，为了进一步保持所述电池模块的电量，在采用外部电源和电池模块联合为负载驱动机构供电时，优选采用外部电源所提供的最大电流的电流值和电池模块提供的电流值，为所述负载驱动机构供电。且可以理解的是，当充电模块未连接外部电源时，控制模块可以利用电池模块为所述负载驱动机构供电。

作为本实用新型的一种实施例，所述充电模块3与所述电池模块2连接。

具体地，通过充电模块与电池模块的连接，使得控制模块能够在所述驱动电流值小于所述外部电源所提供的最大电流的电流值，即负载驱动机构的电流需求能够被外部电源满足时，能够控制外部电源为所述负载驱动机构供电的同时，利用剩余的电流为电池模块充电。

进一步地，当负载驱动机构需要工作时，会有电流需求反馈，电池模块也会处于满电或亏电的不同状态，所以，当电池模块处于满电状态时，充电模块仅利用所述外部电源为所述负载驱动机构供电。

更进一步地，负载驱动机构用于驱动应用本实用新型所述的供电控制装置的作业机械的上装，而上装是作业机械用于工作的机构，所以，当所述驱动电流值等于所述外部电源所提供的最大电流的电流值，即外部电源所提供的电流值仅能满足负载驱动机构所需的电流值时，为了保证上装的正常工作，即保证施工进度，控制模块会控制充电模块仅为负载驱动机构供电，而不为电池模块供电。

作为本实用新型的一种实施例，所述的供电控制装置中还包括：第二电流采集模块；

所述第二电流采集模块与所述电池模块连接。

具体地，通过第二电流采集模块的设置，能够对流入或流出所述电池模块的电流进行实时获取，便于对电池模块的重放电进行实时监控。

作为本实用新型的一种实施例，所述控制模块1与所述第二电流采集模块连接。

具体地，通过控制模块连接所述第二电流采集模块，同时控制模块又连接于所述电池模块，使得控制模块能够实时监控流入或流出所述电池模块的电流值，并基于所述电池模块的当前电量，在所述电池模块的电量过低时，及时提醒对电池模块进行充电，以保证应用本实用新型实施例所述的供电控制装置的作业机械的续航能力。

作为本实用新型的一种实施例，所述第一电流采集模块5和第二电流采集模块均为电流互感器。

具体地，本实用新型实施例所述的供电控制装置的供电模式如图3所示，其中，第一电流互感器6获取所述负载驱动机构5的负载电流I_L，第二电流互感器7获取电池模块2的电流I_D，控制模块1分别连接电池模块2、充电模块3、第一电流互感器6和第二电流互感器7；

若控制模块1由第一电流互感器6获取的I_L小于外部电源8的最大放电电流I_A-MAX，则控制充电模块3通过外部电源8为所述负载驱动机构5供电的同时为电池模块2充电，即I_A＝I_D+I_L，若电池模块2无需充电，则I_A＝I_L。

若控制模块1由第一电流互感器6获取的I_L大于I_A-MAX，则通过控制电池模块2辅助供电以满足供电需求，即I_L＝I_D+I_A-MAX。

若施工现场无外部电源8，则控制模块1控制电池模块2为负载驱动机构5供电，即I_L＝I_D。

可见，在本实用新型实施例所述的供电控制装置中，在有外部电源8时，优先使用外部电源8供电，保存了电池模块2的电量，同时，通过在利用外部电源8为负载驱动机构5供电的同时，为电池模块2充电，保证了电池模块2的电量存储；而在无外部电源8时，由电池模块2为所述负载驱动机构5单独供电，控制模块1控制电池模块2的输出满足负载需求。实现了利用控制模块1根据负载电流大小控制电池模块2与外部电源8的输出电量，并在负载电流大时，控制外部电源8始终保持最大输出电流，然后通过控制电池模块2输出以满足负载需求，而在负载电流小时，由外部电源8供电同时为电池模块2充电，以进一步保证电池模块2的电量充足。

通过第一电流互感器6和第二电流互感器7实时采集所述负载驱动机构为驱动负载所需要的驱动电流值和所述电池模块的电池的电流值，以控制外部电源8的电流与电池模块2的电流输出，较之总线方式对电流的传输，响应速度更快，即提高了电流输出的响应速度。

作为本实用新型的一种实施例，所述电池模块2包括动力电池和电池管理单元；

所述电池管理单元连接所述动力电池；所述控制模块1连接所述电池管理单元；所述动力电池连接所述充电模块3。

具体地，电池管理单元可以为作业机械的BMS，通过电池管理单元与控制模块和动力电池的连接，对动力电池进行有效保护和管理，以提高动力电池的使用寿命。

本实用新型还提供一种作业机械，包括：车辆本体、车辆上装和如上述实施例所述的供电控制装置。

具体地，所述装设有本实用新型实施例所述的供电控制装置的作业机械具有所述供电控制装置的所有优点和技术效果，此处不再赘述。

更具体地，所述作业机械可以为混动或纯电动的作业机械，例如：泵车、搅拌车等，在这里不做具体的限制。

作为本实用新型的一种实施例，所述作业机械为电动泵车。

作为本实用新型的一种实施例，所述供电控制装置的控制模块为所述电动泵车的整车控制器，和/或所述电池模块为所述电动泵车的动力电池系统，和/或所述充电模块为所述电动泵车的车载充电桩，和/或所述负载驱动机构为所述电动泵车的泵送电动机的电机驱动器。

具体地，本实用新型实施例所述的电动泵车在行驶过程中由动力电池系统中的动力电池供电，泵送过程通过整车控制器VCU根据泵送电动机的电机驱动器所需的驱动电流的大小，控制外部电源、外部电源与动力电池，或动力电池进行供电，然后，外部电源通过车载充电桩驱动泵送电动机的电动驱动器或为动力电池充电。

作为本实用新型的一种实施例，所述动力电池系统与所述电动泵车的行驶机构连接；

所述整车控制器与所述动力电池系统连接。

具体地，以所述控制模块为作业机械的整车控制器为例，如图4所示，本实用新型实施例所述的电动泵车按照功能划分应该分为提供能源的能源系统和用于驱动的电驱动系统。其中，能源系统除包括由电池管理系统10和动力电池11组成的动力电池系统，以及车载充电桩12外，还应包括如显示屏、收音机等辅助模块13，然后车载充电桩12应该可以和外部电源接口14相连接；

电驱动系统包括泵送机构和行走机构，其中，行走机构包括行驶电机控制器15、行驶电动机16和底盘传动17；泵送机构包括整车控制器18、泵送电机控制器19、泵送电动机20，以及泵送系统21。

更具体地，电池管理系统10与动力电池11、车载充电桩12和整车控制器18分别连接，用于所述动力电池11的充放电管理；动力电池11和车载充电桩12连接，用于通过车载充电桩12实现充放电，动力电池11与辅助模块13和行驶电机控制器15分别连接，用于为辅助模块13和行驶电机控制器15供电，之后，行驶电机控制器15驱动行驶电动机16，以为底盘传动17提供行驶驱动力。

同时，动力电池11还与泵送电机控制器19连接，用于在所述整车控制器18的控制下，为所述泵送电机控制器19供电；整车控制器18与所述泵送电机控制器19连接，用于根据所述泵送电机控制器19反馈的电流需求，控制由所述外部电源、外部电源和动力电池的联合，或动力电池为所述泵送电机控制器19供电，然后由所述泵送电机控制器驱动泵送电动机20，进而实现泵送系统21的动作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种供电控制装置，用于为负载驱动机构供电，其特征在于，包括：控制模块、电池模块、充电模块和第一电流采集模块；

所述第一电流采集模块与负载驱动机构连接，用于采集所述负载驱动机构为驱动负载所需要的驱动电流值；

所述负载驱动机构分别与所述充电模块和所述电池模块连接；

所述控制模块分别与所述第一电流采集模块、所述充电模块和所述电池模块连接，以控制所述充电模块和/或所述电池模块输出驱动负载所需要的所述驱动电流值。

2.根据权利要求1所述的供电控制装置，其特征在于，所述充电模块与所述电池模块连接。

3.根据权利要求1所述的供电控制装置，其特征在于，还包括：第二电流采集模块；

所述第二电流采集模块与所述电池模块连接。

4.根据权利要求3所述的供电控制装置，其特征在于，所述控制模块与所述第二电流采集模块连接。

5.根据权利要求4所述的供电控制装置，其特征在于，所述第一电流采集模块和第二电流采集模块均为电流互感器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的供电控制装置，其特征在于，所述电池模块包括动力电池和电池管理单元；

所述电池管理单元与所述动力电池连接；所述控制模块与所述电池管理单元连接；所述动力电池与所述充电模块连接。

7.一种作业机械，其特征在于，包括：车辆本体、车辆上装和如权利要求1至6中任一项所述的供电控制装置。

8.根据权利要求7所述的作业机械，其特征在于，所述作业机械为电动泵车。

9.根据权利要求8所述的作业机械，其特征在于，所述供电控制装置的控制模块为所述电动泵车的整车控制器，和/或所述电池模块为所述电动泵车的动力电池系统，和/或所述充电模块为所述电动泵车的车载充电桩，和/或所述负载驱动机构为所述电动泵车的泵送电动机的电机驱动器。

10.根据权利要求9所述的作业机械，其特征在于，

所述动力电池系统与所述电动泵车的行驶机构连接；

所述整车控制器与所述动力电池系统连接。

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