一种混合动力推土机转向系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及推土机【技术领域】，提供一种混合动力推土机转向系统，所述系统由整车控制器、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机、右侧行走电机、转向手柄、电池能量管理模块及动力电池组成，其实现混合动力推土机转向控制装置和转向瞬时大扭矩及制动能量回收装置的功能，即通过整车控制器、转向手柄、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机以及右侧行走电机的有效配合实现混合动力推土机的原地转向和无级变速的移动转向，通过整车控制器、电池能量管理模块、动力电池、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机以及右侧行走电机实现提供转向瞬时大扭矩以及制动过程中能量的回收，从而提高了混合动力推土机的运行效率和节油率。
【专利说明】一种混合动力推土机转向系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于推土机【技术领域】，尤其涉及一种混合动力推土机转向系统。
【背景技术】
[0002]目前，多数推土机仍在使用离合器差速转向或者液压差速转向等差速转向系统。
[0003]采用离合器差速转向的推土机的传动方式是在横轴和两端传动之间使用两个离合器，切断一侧动力即可实现两侧履带产生速度差从而实现转向。采用液压(电机)差速转向的推土机的传动方式是在横轴上安装转向液压(电机)马达，当驾驶员推动转向手柄时，马达开始旋转，通过两个的行星齿轮结构分别将两个方向相反的扭矩叠加到两侧的终传动，从而使履带产生速度差实现转向。
[0004]差速转向系统受推土机传动系统结构的限制，无法实现原地转向及无级变速的移动转向。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种混合动力推土机转向系统，旨在解决现有技术中多数推土机采用离合器差速转向或者液压差速转向等差速转向系统，而差速转向系统受推土机传动系统结构的限制，无法实现原地转向及无级变速的移动转向的问题。
[0006]本实用新型是这样实现的，一种混合动力推土机转向系统，所述混合动力推土机转向系统包括整车控制器，所述整车控制器通过CAN总线连接左电机控制器和右电机控制器，所述左电机控制器连接左侧行走电机，所述右电机控制器连接右侧行走电机，所述左侧行走电机通过机械方式连接在左侧行走装置上，所述右侧行走电机通过机械方式连接在右侧行走装置上；
[0007]所述整车控制器通过CAN总线连接转向手柄和电池能量管理模块，所述电池能量管理模块连接动力电池，所述转向手柄所在控制平台设有原地转向区和移动转向区。
[0008]作为一种改进的方案，所述混合动力推土机转向系统还设有第一转速传感器和第二转速传感器，其中，所述第一转速传感器分别与所述左侧行走电机和左电机控制器连接，所述第二转速传感器分别与所述右侧行走电机和右电机控制器连接。
[0009]作为一种改进的方案，所述动力电池为超级电容。
[0010]由整车控制器、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机、右侧行走电机、转向手柄、电池能量管理模块以及动力电池组成的混合动力推土机转向系统，实现混合动力推土机的转向控制装置和转向瞬时大扭矩及制动能量回收装置的功能，即通过整车控制器、转向手柄、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机以及右侧行走电机的有效配合实现混合动力推土机的原地转向和无级变速的移动转向，通过整车控制器、电池能量管理模块、动力电池、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机以及右侧行走电机实现提供转向瞬时大扭矩以及制动过程中能量的回收，从而提高了混合动力推土机的运行效率和节油率。[0011 ] 由于混合动力推土机转向系统还设有第一转速传感器和第二转速传感器，所述第一转速传感器分别与所述左侧行走电机和左电机控制器连接，所述第二转速传感器分别与所述右侧行走电机和右电机控制器连接；所述整车控制器、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机、右侧行走电机、第一转速传感器以及第二转速传感器组成电机转速转矩控制装置，从而实现监测左、右侧行走电机的实际转速，对某侧转向阻力较大造成的转速较低或者堵转实时调整扭矩，控制左、右侧行走电机实际转速与需求转速处于合理的范围内。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例一提供的混合动力推土机转向系统的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型实施例二提供的混合动力推土机转向系统的结构示意图；
[0014]其中，1-整车控制器，2-左电机控制器，3-右电机控制器，4-左侧行走电机，5-右侧行走电机，6-转向手柄,7-电池能量管理模块,8-动力电池,9-第一转速传感器,10-第二转速传感器。
【具体实施方式】
[0015]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]图1示出了本实用新型实施例一提供的混合动力推土机转向系统的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本实用新型相关的部分。
[0017]混合动力推土机转向系统包括整车控制器I，所述整车控制器I通过CAN总线连接左电机控制器2和右电机控制器3，所述左电机控制器2连接左侧行走电机4，所述右电机控制器3连接右侧行走电机5，所述左侧行走电机4通过机械方式连接在左侧行走装置(图中未标记)上，所述右侧行走电机5通过机械方式连接在右侧行走装置(图中未标记)上；
[0018]所述整车控制器I通过CAN总线连接转向手柄6和电池能量管理模块7，所述电池能量管理模块7连接动力电池8，所述转向手柄6所在控制平台设有原地转向区和移动转向区(图中未标记)，其中:
[0019]所述整车控制器1、转向手柄6、左电机控制器2、右电机控制器3、左侧行走电机4、右侧行走电机5、电池能量管理模块7以及动力电池8之间相互协调组成转向控制装置，用于实现混合动力推土机的左右转向，具体包括原地转向和移动转向，下述有具体的实现过程;
[0020]所述整车控制器1、电池能量管理模块7、动力电池8、左电机控制器2、右电机控制器3、左侧行走电机4以及右侧行走电机5组成转向瞬时大扭矩及制动能量回收装置，其用于在转向过程中，提供瞬时大扭矩，同时，将制动过程的能量进行回收存储到动力电池8中。
[0021]其中，上述左电机控制器2和右电机控制器3是左侧行走电机4和右侧行走电机5的执行控制器，其主要根据整车控制器I的控制指令，控制相应的左侧行走电机4或右侧行走电机5处于不同的运行状态。
[0022]转向手柄6作为转向动作的触发点,其传递两个信号，即转向的方向信号和幅度信号，其中，转向手柄6的方向信号代表整车的行驶方向，包括前进、后退、左转和右转；转向手柄6的幅度信号代表的物理意义是转向半径，转向幅度越小，转向半径越大，反之则越小;
[0023]其中，可以将转向手柄6所在的操作平台划分为原地转向区和移动转向区，即根据实际的转向需求和经验，适当的对转向手柄6的转向幅度值进行范围划分，若将转向手柄6移动到原地转向区进行操作，则整车进入原地转向状态，若将转向手柄6移动到移动转向区，则整车进入移动转向状态。
[0024]整车控制器I读取转向手柄6的传递信号，由此判断左、右侧行走电机的转动方向及转动速度，实现原地转向或移动转向。
[0025]由整车控制器1、转向手柄6、左电机控制器2、右电机控制器3、左侧行走电机4以及右侧行走电机5组成的转向控制装置的具体工作流程如下所述:
[0026]移动转向:
[0027]当转向手柄6输出传递的方向信号为左转，并且幅度值输入处于移动转向区域，整车控制器I决策出左侧行走电机4和右侧行走电机5的转动方向皆为正转，并根据转向手柄6的位置，确定转向半径及左侧行走电机4和右侧行走电机5的转速，向左电机控制器
2、右电机控制器3给出转向指令和扭矩需求指令，控制左侧行走电机4和右侧行走电机5的扭矩形成转速闭环控制，左电机控制器2和右电机控制器3分别控制左侧行走电机4和右侧行走电机5皆正转；按照幅度值输入确定转向半径及左右电机的转速，控制左侧行走电机4和右侧行走电机5形成合理的速度差完成移动左转；
[0028]移动右转同理，在此不再赘述。
[0029]原地转向:
[0030]当转向手柄6输出传递的方向信号为左转，并且幅度值输入处于原地转向区域，整车控制器决策出左侧行走电机4和右侧行走电机5的转向及扭矩需求信号，发送给左电机控制器2和右电机控制器3，左电机控制器2、右电机控制器3执行指令，控制左侧行走电机4和右侧行走电机5实现原地转向，即左电机控制器2控制左侧行走电机4反转，右电机控制器3控制右侧行走电机5正转，控制左侧行走电机4和右侧行走电机5转速一致，实现零转向半径的原地左转；
[0031]原地右转同理，在此不再赘述。
[0032]在本实用新型中，作为混合动力推土机，虽然车速较低，但由于其自身重量大，惯性大，回收的能量是可观的。
[0033]能量回收的实质是整车减速或制动的过程中，整车的部分惯性动力通过左侧行走电机4和右侧行走电机5回馈给动力电池8，在储存能量的同时增加了整车的制动力，在推土机转向换向过程中，存在较频繁地减速制动，通过控制左、右侧行走电机的运行方式可实现能量回收，能量回收的过程即控制左侧行走电机4、右侧行走电机5运行正、反向回馈制动状态。
[0034]有鉴于此，由整车控制器1、电池能量管理模块7、动力电池8、左电机控制器2和右电机控制器3、左侧行走电机4以及右侧行走电机5组成的转向瞬时大扭矩及制动能量回收装置的具体工作流程如下所述:
[0035]转向瞬时大扭矩:
[0036]在整车控制器I的控制，当推土机转向时，动力电池8通过电池能量管理模块7向左侧行走电机4或/和右侧行走电机5输送较大的扭矩，以增加动力，完成转向操作；
[0037]转向制动能量回收:
[0038]当混合动力推土机由直行状态切换到移动转向状态(以左转向为例)，在左电机控制器2和右电机控制器3的控制下，左侧行走电机4和右侧行走电机5的转动方向不变，但位于转向侧的左侧行走电机4实际转速较大，而需求转速较小时，转速需快速降低，则在整车控制器I的控制下，转向侧的左侧行走电机4处于正向回馈制动状态，在此过程中，左侧行走电机4的能量回收，通过电池能量管理模块7存储到动力电池8，产生的制动转矩降低转速，直到转速降为需求转速停止能量回收；
[0039]当混合动力推土机由直行状态或者移动转向状态切换到原地转向状态(以左转向为例)，在左电机控制器2和右电机控制器3的控制下，位于转向侧的左侦彳行走电机4需由正转状态迅速切换到反转状态；在此过程中，整车控制器I控制转向侧的左侧行走电机4处于正向回馈制动状态，将正向转动惯性能量经由电池能量管理模块7回馈到动力电池8中，直到正向转速降为零；
[0040]当混合动力推土机由原地转向状态切换到直行状态或者移动转向状态，位于转向侧的行走电机由反转切换到正转，控制此电机反向回馈制动，将反向转动惯性能量由电池能量管理模块7回馈到动力电池8中，直到反向转速降为零。
[0041]在上述实施例一的基础上，图2示出了本实用新型实施例二提供的混合动力推土机转向系统的结构示意图，其中，在实施例一所述的结构的基础上，混合动力推土机转向系统还设有第一转速传感器9和第二转速传感器10，其中，所述第一转速传感器9分别与所述左侧行走电机4和左电机控制器2连接，所述第二转速传感器10分别与所述右侧行走电机5和右电机控制器3连接；
[0042]其中，所述整车控制器1、左电机控制器2、右电机控制器3、左侧行走电机4、右侧行走电机5、第一转速传感器9以及第二转速传感器10组成电机转速转矩控制装置，其主要的工作过程如下:
[0043]监测左、右侧行走电机的实际转速，对某侧转向阻力较大造成的转速较低或者堵转实时调整扭矩，控制左、右侧行走电机实际转速与需求转速处于合理的范围内。
[0044]其余的技术特征在此不再赘述，与上述实施例一所记载的内容相同，在此不再赘述，但不用以限制本实用新型。
[0045]在本实用新型中，为了进一步的提高系统性能，动力电池8可以采用超级电容，在此不再赘述，但不用以限制本实用新型。
[0046]由整车控制器、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机、右侧行走电机、转向手柄、电池能量管理模块以及动力电池组成的混合动力推土机转向系统，实现混合动力推土机转向控制装置和转向瞬时大扭矩及制动能量回收装置的功能，即通过整车控制器、转向手柄、左电机控制器、右电机控制器、左侦彳行走电机以及右侧行走电机的有效配合实现混合动力推土机的原地转向和无级变速的移动转向，通过整车控制器、电池能量管理模块、动力电池、左电机控制器、右电机控制器、左侧行走电机以及右侧行走电机实现提供转向瞬时大扭矩以及制动过程中能量的回收，从而提高了混合动力推土机的运行效率和节油率。
[0047]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种混合动力推土机转向系统，其特征在于，所述混合动力推土机转向系统包括整车控制器(1)，所述整车控制器⑴通过CAN总线连接左电机控制器⑵和右电机控制器(3)，所述左电机控制器⑵连接左侧行走电机(4)，所述右电机控制器(3)连接右侧行走电机(5)，所述左侧行走电机(4)通过机械方式连接在左侧行走装置上，所述右侧行走电机(5)通过机械方式连接在右侧行走装置上； 所述整车控制器(I)还通过CAN总线连接转向手柄(6)和电池能量管理模块(7)，所述电池能量管理模块(7)连接动力电池(8)，所述转向手柄(6)所在控制平台设有原地转向区和移动转向区。
2.根据权利要求1所述的混合动力推土机转向系统，其特征在于，所述混合动力推土机转向系统还设有第一转速传感器(9)和第二转速传感器(10),其中，所述第一转速传感器(9)分别与所述左侧行走电机(4)和左电机控制器(2)连接，所述第二转速传感器(10)分别与所述右侧行走电机(5)和右电机控制器(3)连接。
3.根据权利要求1所述的混合动力推土机转向系统，其特征在于，所述动力电池(8)为超级电容。
【文档编号】B60L15/32GK203920465SQ201420279274
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】韩尔樑, 姜少燕, 李强, 李欣欣, 宇文志强 申请人:潍柴动力股份有限公司