一种双轴并联式滚筒驱动系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及车辆驱动装置技术领域，尤其涉及一种双轴并联式滚筒驱动系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前水泥搅拌车一般采用传统的液力传动方案，如图1所示，动力装置通过联轴器连接液压泵，液压泵通过油管连接液压马达，液压马达通过减速机连接滚筒，动力装置采用分动箱从汽车的发动机取力，液压泵将机械能转换为液压能，液压马达再将液压能转换为机械能，减速机将输入端的驱动扭矩放大并输出驱动滚筒，使被驱动的工作装置滚筒实现正转和反转。
3.但是随着电动车的广泛推广，该液力传动方案不再适用于电力驱动的水泥搅拌车，电力驱动的汽车底盘取消了发动机，没有了传统的发动机取力来源；且传统的液力传动方案能量过程为机械能转换为液压能，液压能再转换为机械能，存在较大的能量损失，传动效率有待提高；液压系统管路较多，如果液压出现泄漏会导致滚筒无法正常运转，且仅有单一动力来源，如果发动机失效，滚筒将无法运转，因此，液力传动方案的可靠性有待提高；此外，液压泵、液压马达以及液压阀路等器件多为进口器件，成本高昂。因此，需要一种适应电动车底盘的电力驱动的提高传动效率、增强可靠性和降低成本的滚筒驱动方案。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.基于上述问题，本发明提供一种双轴并联式滚筒驱动系统及其控制方法，解决现有液力传动驱动系统不再适用于电力驱动的水泥搅拌车，且传动效率、可靠性有待提高的问题。
6.(二)技术方案
7.基于上述的技术问题，本发明提供一种双轴并联式滚筒驱动系统，包括滚筒、用于放大驱动扭矩的减速机、主驱系统、应急救援系统，所述滚筒连接减速机的输出端，所述减速机为带有主、副接口的双输入减速机，所述减速机的主接口连接主驱系统，副接口连接应急救援系统，所述主驱系统包括滚筒主电机，所述应急救援系统包括应急电机，滚筒主电机与减速机的主接口机械连接，应急电机与减速机的副接口机械连接。
8.进一步的，所述滚筒驱动系统还包括滚筒控制器、滚筒显示器、控制面板和通信线路，所述控制面板、滚筒控制器、滚筒显示器通过通讯线路连接。
9.进一步的，所述主驱系统还包括与所述滚筒主电机依次相连的滚筒主电机控制器、配电盒和动力电池，所述滚筒主机控制器、配电盒和动力电池通过通讯线路连接所述滚筒控制器。
10.进一步的，所述应急救援系统还包括与所述应急电机依次相连的应急电机控制器、应急电源供给系统，所述应急电机控制器、应急电源供给系统与滚筒控制器通讯连接。
11.进一步的，所述控制面板和通讯线路之间通过接收器连接。
12.进一步的，所述通讯线路为can总线。
13.进一步的，所述应急救援系统与副接口之间的连接方式为可拆卸安装。
14.本发明也公开了一种双轴并联式滚筒驱动系统的控制方法，包括以下方法：
15.s01、启动：操作人员操作所述控制面板的“启动”按键后，滚筒驱动系统开始启动程序；
16.s02、上电自检：滚筒驱动系统上电自检，包括检测所述主驱系统、应急救援系统的通信，以及整车供电系统的电量和电压；
17.s03、设定驱动通道：根据自检的结果，设定驱动通道：如果主驱系统的供电正常，滚筒主电机能正常工作，则启动主驱系统，应急救援系统不启动；如果主驱系统有异常，则启动应急救援系统；
18.s04、上电：根据设定驱动通道，滚筒主电机或者应急电机上电工作；
19.s05、设定工作模式：滚筒驱动系统根据操作人员在所述控制面板的输入，设定工作模式，工作模式包含运料、卸料、清洗；
20.s06、设定工作转速：如果操作人员没有操作所述控制面板的加速和减速按钮，则保持当前转速；如果驾驶员操作了加速或者减速按钮，系统则控制当前电机在当前设定转速的基础上增加或者减少转速，每次操作转速的变化幅度通过标定修改；
21.s07、状态监测：滚筒驱动系统实时监控滚筒主电机或者应急电机的供电电压、电流、转速，若出现异常则需要报故障码并采取对应的处理措施，如果滚筒驱动系统没有停机需求，则返回步骤s05，如果滚筒驱动系统有停机需求，则进入步骤s08；
22.s08、下电：切断功率电的供给；
23.s09：停止：滚筒驱动系统进入停止模式。
24.进一步的，步骤s07还包括：如果监测到当前通道的驱动力矩不够，则启动双通道同时驱动，返回步骤s05。
25.(三)有益效果
26.本发明的上述技术方案具有如下优点：
27.(1)本发明采用了双轴并联的双动力驱动系统，适用于电动车底盘的电力驱动，且当主驱系统无法正常工作时，应急救援系统也能保持正常工作，冗余结构大大提高了驱动系统的可靠性；
28.(2)本发明仅通过主驱系统和/或应急救援系统将电能转换为机械能，避免了液压传动的损失，有利于提高传动效率；
29.(3)本发明采用双轴并联的两个电机，可以灵活设计减速机两个通道的传动比和功率分配，降低驱动电机的扭矩和功率需求；
30.(4)本发明的接口紧凑，节省空间，且相对于液力传动方案成本更低，本发明中的应急救援系统可以服务于多台水泥搅拌车的车载驱动系统，在保证可靠性的同时有利于节约成本；
31.(5)本发明能实现状态监测，通过状态监测保证工作模式、工作转速的正常进行，且通过控制面板和滚筒显示器可以实现对系统状态的远程监测。
附图说明
32.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
33.图1为本发明背景技术的滚筒驱动系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例的双轴并联式滚筒驱动系统的结构示意图；
35.图3为本发明实施例的双轴并联式滚筒驱动系统的控制方法。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
37.本发明实施例提供一种双轴并联式滚筒驱动系统，如图2所示，包括滚筒、用于放大驱动扭矩的减速机、主驱系统、应急救援系统、滚筒控制器、滚筒显示器、控制面板、接收器和通信线路，所述滚筒连接减速机的输出端，所述减速机为带有主、副接口的双输入减速机，所述减速机的主接口连接主驱系统，副接口连接应急救援系统，所述主驱系统包括依次相连的滚筒主电机、滚筒主电机控制器、配电盒和动力电池，所述应急救援系统包括依次相连的应急电机、应急电机控制器、应急电源供给系统，滚筒主电机与减速机的主接口机械连接，应急电机与减速机的副接口机械连接，所述控制面板、滚筒控制器、滚筒显示器、滚筒主机控制器、配电盒和动力电池通过通讯线路连接，所述滚筒控制器与所述应急电机控制器、应急电源供给系统通讯连接。
38.基于减速箱的双输入设计，滚筒既可以由主驱系统独立驱动，也可以由应急救援系统独立驱动，或者主驱系统和应急救援系统同时驱动；在动力电池的电量丰富并且能正常工作的情况下，滚筒由滚筒主电机驱动，在主驱系统出现故障或动力电池电量不足时，滚筒由应急电机驱动；应急救援系统可以根据工况的需要灵活使用，可以固定安装在车辆上，成为整车的一部分，应急救援响应快速，但是每台车都要安装会增加车辆成本，也可以多台车共用一套应急救援系统，在主驱系统正常的情况下不安装，在车辆需要应急救援的时候再安装，这样的优点是节省成本，但是救援的时候需要等待安装；所述应急电源供给系统可以根据应急功能的需要，选择高压或者低压系统；所述应急电源供给系统的能量来源可以借用其他车辆的高压电，也可以使用柴油或者汽油发电机；此外，本发明可以灵活设计减速机两个通道的传动比和功率分配，降低驱动电机的扭矩和功率需求，这与串联式电机驱动系统不同。
39.所述动力电池为滚筒驱动的主要能量来源，动力电池包含电池箱、电池管理系统、电池冷却系统、电池高压接线盒等。动力电池通过通讯线路即can总线实时给滚筒控制器反馈电池电量、电压、电流以及故障信息，同时，动力电池的高压电输出也能受滚筒控制器的控制；所述配电盒为整车电力系统的管理分配单元，内部设计有通道控制继电器和相关高压电路，配电盒内部的继电器通过通讯线路受滚筒控制器和整车控制器的控制；所述滚筒主电机控制器用于驱动滚筒主电机，实时监控滚筒主电机的温度、转速等信息并通过通讯线路反馈给滚筒控制器，并根据通讯线路传输的滚筒控制器的指令，实时控制滚筒主电机的转速。同理，所述应急电机控制器用于驱动应急电机，实时监应急电机的温度、转速等信息并反馈给滚筒控制器，并根据传输的滚筒控制器的指令，实时控制应急电机的转速；所述
应急电源供给系统实时给滚筒控制器反馈电池电量、电压、电流以及故障信息。
40.所述通讯线路为can总线，所述控制面板可以直接连接can总线，也可以通过接收器连接can总线，所述接收器的主要作用是将控制面板的操作信号转换为can信号；所述控制面板通过接收器连接所述控制面板既可以采用无线通信的遥控器，也可以采用有线通信的操作面板，所述控制面板是滚筒控制系统与操作人员的接口，包含启动、停止、运料、卸料、清洗、加速、减速等按键，操作人员通过上述按键来控制滚筒的工作状态；所述滚筒显示器的主要功能是显示滚筒的旋转方向、电机转速、电机电流和功率等信息；所述滚筒控制器是控制系统的核心，其主要功能是根据操作人员的指令要求，控制主驱系统、应急救援系统的上电和下电，根据工作需要控制滚筒的旋转方向和旋转转速、并且实时监控系统的电压、电流、转速和故障信息。
41.该双轴并联式滚筒驱动系统的控制方法如图3所示，包括：
42.s01：启动；操作人员操作控制面板的“启动”按键后，系统开始启动程序；
43.s02：上电自检；系统启动后，首先进行上电自检，主要检测主驱系统、应急救援系统的通信，以及整车供电系统的电量和电压是否正常；
44.s03：设定驱动通道；自检完成后，根据自检的结果，设定驱动通道：如果滚筒主电机回路供电正常，滚筒主电机能正常工作，则启动主驱系统，应急救援系统不启动；如果滚筒主电机回路有异常，则启动应急救援系统；
45.s04：上电；给需要开启的滚筒主电机或者应急电机通道提供功率电，其中滚筒主电机的供电模块为动力电池的高压电，应急电机则用应急电源供给系统的电源供电；
46.s05：设定工作模式；系统根据操作人员在控制面板的输入，设定工作模式，工作模式包含运料、卸料、清洗等，不同模式对应的电机旋转方向、初始转速都会不同；
47.s06：设定工作转速；如果操作人员没有操作控制面板的加速和减速按钮，则保持当前转速；如果驾驶员操作了加速或者减速按钮，系统则控制当前电机在当前设定转速的基础上增加或者减少一定转速，每次操作转速的变化幅度可以通过标定修改；
48.s07：状态监测；系统实时监控滚筒主电机或者应急电机的供电电压、电流、转速等信息，还有电池的电压和电流等信息，确保系统处于正常运转状态，如果出现异常则需要报故障码并采取对应的处理措施，如果系统没有停机需求，则系统在步骤s05、s06、s07循环工作，如果系统有停机需求，则进入步骤s08；
49.如果出现某一通道驱动力矩不够的情况时，可启动双通道同时驱动；
50.s08：下电；系统有停机需求后，首先要切断功率电的供给；
51.s09：停止；确认功率电切断后，系统进入停止模式。
52.综上可知，通过上述的一种双轴并联式滚筒驱动系统及其控制方法，具有以下优点：
53.(1)本发明采用了双轴并联的双动力驱动系统，适用于电动车底盘的电力驱动，且当主驱系统无法正常工作时，应急救援系统也能保持正常工作，冗余结构大大提高了驱动系统的可靠性；
54.(2)本发明仅通过主驱系统和/或应急救援系统将电能转换为机械能，避免了液压传动的损失，有利于提高传动效率；
55.(3)本发明采用双轴并联的两个电机，可以灵活设计减速机两个通道的传动比和
功率分配，降低驱动电机的扭矩和功率需求；
56.(4)本发明的接口紧凑，节省空间，且相对于液力传动方案成本更低，本发明中的应急救援系统可以服务于多台水泥搅拌车的车载驱动系统，在保证可靠性的同时有利于节约成本；
57.(5)本发明能实现状态监测，通过状态监测保证工作模式、工作转速的正常进行，且通过控制面板和滚筒显示器可以实现对系统状态的远程监测。
58.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。