一种混合动力工程机械多输入多负载模块化平台系统的制作方法_3

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>[0066]紧急停止开关:紧急情况下关闭系统中所有设备。
[0067]加速踏板:接收驾驶员控制指令,产生电机工作信号发送给主控制器,控制电机加速或减速。
[0068]工作手柄:接收驾驶员控制指令,产生液压缸工作信号发送给液压控制器,控制液压缸动作。
[0069]液压工作负载加载手柄:接收驾驶员控制指令,产生溢流阀开口信号发送给液压控制器,控制液压系统阻力。
[0070]行驶负载加载手柄:接收驾驶员控制指令,产生电力测功机负载功率信号发送给液压控制器,控制牵引电机驱动阻力。
[0071 ] 数据采集模块和显示仪表均采用CAN2.0B接口。数据采集系统能够接收试验平台系统中所有CAN信号,并保存发动机、液压设备、发电机、超级电容器、蓄电池、电动机、电力测功机和溢流阀所有信息。显示仪表同样接收并显示数据采集系统存储的所有参数。
[0072]CAN 通讯包括两路 CAN:CAN 1 和 CAN 2。
[0073]图3是CAN 1网络示意图:发动机和负载设备CAN网络,采用CAN2.0B通讯,包括主控制器、发动机控制器(ECU)、电力测功机整流控制器。
[0074]图4是CAN 2网络示意图:动力传动系统CAN网络,采用CAN2.0B通讯,包括发电机整流控制器、超级电容管理器、蓄电池管理器、电动机逆变控制器。在系统CAN通讯网络中、除了数据采集系统之外、每个节点均发送三帧信息:控制帧、状态帧和诊断帧。关键控制变量放在控制帧中,需要每个控制周期循环发送一次,变化比较慢的控制量可以较缓慢的频率发送;而诊断帧可以以更缓慢的频率发送。主控制器为CAN 1和CAN 2的公共节点,用于两路CAN消息之间的信息交互。
[0075]本发明实施例的混合动力工程机械多输入多负载模块化平台系统,如图5所示包括发动机控制器、液压控制器、发电机整流控制器、超级电容管理器、电动机逆变控制器、整车控制器,通讯符合J1939CAN2.0B协议,控制器的算法周期为20ms。驾驶员通过加速踏板和工作手柄分别控制电动机输出转矩和工作电磁阀开度,整车控制器发送命令控制功率分配,母线电压随超级电容器电压变化而变化。
[0076]运行状态分为启动模式、正常工作模式以及停机模式。
[0077](—)启动模式
[0078]上电顺序:合上大闸,通过系统平台安全监测系统的检测没有安全隐患后,继续测试。拧开钥匙ACCS (钥匙一档),各个部件24V供电,各模块进行自检和通讯检查,如果自检和通讯均无误,整车控制器发出Ready信号。拧到钥匙0N档(钥匙二档)后,各个部件强电接通。钥匙开关拧到START档之后,发动机启动,进入工作待机状态,响应正常的驾驶员操纵。
[0079]钥匙一档控制系统上弱电,系统处于初始化的状态,动力系统处于关闭状态,无动力和功率输出;钥匙二档系统上强电,直流母线获得高压,动力系统处于关闭状态,无动力和功率输出;钥匙START档发动机启动,系统平台进入怠速状态。
[0080]钥匙开关的检查:如果处于0N状态并且上次工作模式处于初始化或关闭的状态,表示驾驶员将启动驱动系统;如果车辆处于正常工作状态,监测到钥匙开关信号处于OFF状态,将关闭部件。
[0081 ] 如果钥匙开关处于0N状态,母线电压低于400V,进入停车预充电状态。任何模式下如果检测到其处于OFF的状态,将关闭动力单元。
[0082]( 二 )混合动力正常驾驶模式
[0083]待机状态下,启动电机或工作机构后进入此模式。在该模式下,分别对驾驶员对电动机输出转矩和液压电磁阀开度需求进行判断,通过综合处理控制模块对于系统功率的计算,进行功率和转矩的分配,然后发送给电机控制器和液压电磁阀。发动机动力通过分动箱驱动液压栗与发电机,功率输出优先满足液压系统需求,剩余功率通过控制器控制指令提供给发电机,超级电容储备能量根据发电机和电动机实际功率差进行充电或者放电。功率流如图6所示。
[0084]正常行驶模式,如果有安全问题发生,将进入故障故障检测状态,电机不输出扭矩,等待故障排除和故障确认。
[0085](三)停机模式
[0086]接收到驾驶员的停机命令后先停止发动机动力输出,再断开动力系统强电,最后断开控制系统弱电。
[0087]驾驶员操纵方法:首先钥匙开关从二档位置拧到一档,再从一档位置拧到OFF档,最后断开弱电系统大闸。
[0088]本发明实施例的混合动力工程机械多输入多负载模块化平台系统,如图6所示,与图2系统结构不同的是,本机构采用电动式液压栗,液压系统取用功率从直流母线上获得。本结构能够进行纯发电机组+蓄能器、拖拽电缆+蓄能器、燃料电池+蓄能器、蓄电池+超级电容器等纯电气耦合系统测试。
[0089]优选的,当所述综合处理控制模块接收操作控制与显示模块输入的加速操作指令和行驶负载操作指令时,所述综合处理控制模块生成控制指令,控制电动机输出转速和电力测功机加载功率。
[0090]具体的,如图7所示,混合动力工程机械多输入多负载模块化平台系统包括超级电容器及其管理器、永磁同步电动机及其逆变器控制器、电力测功机及其整流器控制器、整车控制器。通过加速踏板和行驶负载加载手柄,分别控制电机输出转速和电力测功机加载功率,超级电容器补充对拖循环过程中因效率问题引起的能量损失。
[0091]优选的,当所述综合处理控制模块接收操作控制与显示模块输入的减速操作指令和行驶负载操作指令时,所述综合处理控制模块控制电动机输出转速和电力测功机加载功率,并控制电动机由电动状态转变成发电状态,控制蓄电设备进行充电。
[0092]具体的,如图8所示,混合动力工程机械多输入多负载模块化平台系统包括超级电容器及其管理器、永磁同步电动机及其逆变器控制器、飞轮、电力测功机及其整流器控制器、操作控制与显示模块。通过加速踏板和行驶负载加载手柄,分别控制电机输出转速和电力测功机加载功率,并通过制动踏板控制电动机由电动状态转变成发电状态,进行制动能量回收测试,通过超级电容器进行存储,进行制动能量回收控制策略验证。
[0093]优选的,所述动力和负载设备目标工作操作指令包括启动操作指令、停止操作指令、加速操作指令、减速操作指令、液压控制操作指令、液压负载操作指令和行驶负载操作指令中的至少一种。
[0094]优选的,所述系统运行状态参数包括:发动机运行参数、发电机运行参数、电动机运行参数、蓄电设备运行参数、液压设备运行参数和负载参数中的至少一种。
[0095]优选的,所述发动机运行参数包括发动机转速,所述发电机运行参数包括输入转速、输入转矩、输出电压和输出电流中的至少一种,所述电动机运行参数包括:输入电压、输入电流、输出转速和输出转矩中的至少一种,所述蓄电设备运行参数包括蓄能器荷电状态、电压、电流中的至少一种,所述液压设备运行参数包括液压设备功率和液压负载溢流阀压力中的至少一种,所述负载参数包括电力测功机负载功率、扭矩和转速中的至少一种。
[0096]具体的,如图9所示为试验台动力传动机械连接示意图,发
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