一种搅拌车电动化上装系统的制作方法

专利2025-05-15  15


本发明涉及车辆控制,特别是指一种搅拌车电动化上装系统。


背景技术:

1、目前,电动化上装系统在工程机械领域逐步规模化推广应用,促进以传统发动机为上装动力源车型的电动化转型,行业对电动化上装系统需求量日益增加。传统工程机械主要采用液压传动方式进行运转,即通过发动力取力通过液压泵将动能转换为液压能,进一步通过油压驱动液压马达再将液压能转化为机械能,这一能量转化过程存在两个明显缺点:第一,液压传动的能量转化效率不高,通常仅有70%左右;第二,液压取力传动能量来源单一,作用于上装系统的能量全部来自于发动机,尤其在怠速状态下发动机的效率极低,使得油耗进一步增高。对此一方面可以将整车升级为电动化底盘,并开发高压电动化上装系统;另一方面可以在沿用传统发动机底盘的同时,开发电动化上装系统,实现底盘用油、上装用电的混动工作方式,从而达到综合节能的效果。以混凝土搅拌车典型运行工况为例,搅拌车的传统上装系统在停车进料、卸料过程中需要发动机怠速取力,存在油耗大、排放严重等问题。这主要是因为基于此,开发电动化上装势在必行,将传统的液压油泵-液压马达-液压油回路系统替换为发电机-电动机-动力电池回路系统,通过制动能量回收、复合能量管理等实现开源节流的节能效果。

2、专利cn202021700517公开了一种搅拌罐混合动力驱动系统及搅拌车辆,展示了一种电机驱动搅拌罐工作的基本原理构型,描述了发动机取力、发电发电、电池储电以及驱动电机用电的基本增程式混动驱动架构,但是对于最关键的电力分配单元的描述较为简单,没有针对上装系统的工作需求做进一步设计。

3、专利cn202110199509公开了一种一种水泥搅拌车、上装系统及其控制方法,展示了电动化上装系统对于车辆助力模式的基本流程,即在车辆起步时让发电机工作于扭矩模式并输出扭矩,而当车辆达到指定车速后取消扭矩、工作于发电模式。这一方法将驱动动力需要简化为车速起步需求,无法准确的响应驾驶时车辆的动力需求。此外,该模式的开启与关闭还需要结合整套系统的功率流以及能量管理要求,单纯根据车速判断是存在缺陷的。

4、综上所述,相比于传统液压传动方式,采用电动化上装系统在工作原理上确实能带来更佳的节油和驱动效果。

5、然而,当前现有的电动化方案的上装系统,缺少针对高压电气原理进行专门设计以性的能量管理策略,无法保证在不影响原液压传动系统的工作效果和操作习惯前提下进一步达到节能减排的作用。


技术实现思路

1、为了解决当前现有的电动化方案的上装系统,缺少针对高压电气原理进行专门设计以性的能量管理策略,无法保证在不影响原液压传动系统的工作效果和操作习惯前提下进一步达到节能减排的作用的技术问题,本发明提供了一种搅拌车电动化上装系统。

2、本发明实施例提供的技术方案如下:

3、第一方面:

4、本发明实施例提供的一种搅拌车电动化上装系统,包括:汽车底盘以及上装系统,所述汽车底盘上设置有发动机以及发动机取力口,所述上装系统包括取力器传动轴、上装发电机、电控柜、上装驱动电机、上装减速器以及水泥搅拌罐体;

5、所述电控柜包括高压集成控制器、动力电池系统、混动控制器以及冷却系统;

6、所述高压集成控制器包括驱动电机控制器、发电机控制器、一体式电容模块、配电模块以及直流降压变换器;

7、所述发动机的发动机取力口通过所述取力器传动轴与所述上装发电机连接;

8、所述上装发电机通过三相线与所述发电机控制器连接;

9、所述发电机控制器与所述驱动电机控制器共同连接于同一个所述一体式电容模块上;

10、所述动力电池系统在所述配电模块的调控下,将直流电传输至所述一体式电容模块上,进而分别向所述发电机控制器和所述驱动电机控制器供电;

11、所述直流降压变换器的一端连接在电池母线上,另一端连接至整车低压蓄电池上;

12、所述驱动电机控制器与所述上装驱动电机通过三相线连接,所述上装驱动电机直接与所述上装减速器连接,所述上装减速器直接与所述水泥搅拌罐体连接;

13、所述冷却系统用于对所述上装发电机、所述上装驱动电机、所述发电机控制器、所述驱动电机控制器进行散热;

14、所述混动控制器用于对搅拌车电动化上装系统的工作模式进行综合调控。

15、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

16、在本发明中,针对高压电气原理进行了专门设计,通过混动控制器用于对搅拌车电动化上装系统的工作模式进行综合调控,实现系统性的能量管理策略,可以保证在不影响原液压传动系统的工作效果和操作习惯前提下进一步达到节能减排的作用的。



技术特征:

1.一种搅拌车电动化上装系统,其特征在于,包括:汽车底盘以及上装系统,所述汽车底盘上设置有发动机以及发动机取力口,所述上装系统包括取力器传动轴、上装发电机、电控柜、上装驱动电机、上装减速器以及水泥搅拌罐体;

2.根据权利要求1所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,所述一体式电容模块用于给所述驱动电机控制器、所述发电机控制器的驱动电路提供平滑直流电源,所述动力电池系统的电压施加在所述一体式电容模块上,所述驱动电机控制器、所述发电机控制器公用同一个电容。

3.根据权利要求2所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,所述混动控制器用于进行系统上下电管理、故障管理、功率管理、罐体驱动管理以及能量管理。

4.根据权利要求3所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,能量管理时的策略包括模式判定模块,所述判定模块根据系统当前的状态进行模式判定,并控制系统工作于合理的工作模式,所述工作模式包括:行车模式、驻车模式、跛行模式和警告模式。

5.根据权利要求4所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,所述驻车模式包括驻车待机状态、驻车熄火状态、驻车强制发电状态、驻车手动发电状态;

6.根据权利要求4所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,所述跛行模式包括行车稳压跛行状态以及驻车稳压跛行状态;

7.根据权利要求6所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,当所述动力电池系统出现严重故障后,进入所述跛行模式,所述上装发电机的控制方式将由扭矩模式切换为电压模式,根据所述混动控制器发出的目标电压值进行实时电压闭环控制,调控所述一体式电容模块两端的电压值稳定在所述目标电压值。

8.根据权利要求7所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,所述目标电压值的确定方式具体为:

9.根据权利要求4所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,所述警告模式包括操作异常警告状态以严重故障状态;

10.根据权利要求4所述的搅拌车电动化上装系统,其特征在于,还包括:前控系统、后控系统、高压线束以及低压线束;


技术总结
本发明提供一种搅拌车电动化上装系统,涉及车辆控制技术领域,包括:汽车底盘以及上装系统,发动机的发动机取力口通过取力器传动轴与上装发电机连接;上装发电机通过三相线与发电机控制器连接;发电机控制器与驱动电机控制器共同连接于同一个一体式电容模块上;动力电池系统在配电模块的调控下,将直流电传输至一体式电容模块上,进而分别向发电机控制器和驱动电机控制器供电;直流降压变换器的一端连接在电池母线上,另一端连接至整车低压蓄电池上;驱动电机控制器与上装驱动电机通过三相线连接,上装驱动电机直接与上装减速器连接,上装减速器直接与水泥搅拌罐体连接;混动控制器用于对搅拌车电动化上装系统的工作模式进行综合调控。

技术研发人员:赵明杰,邢济垒
受保护的技术使用者:北京理工华创电动车技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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