一种电动装载机双行走电机驱动控制方法及系统_董雯雯.pdf
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1、38 建设机械技术与管理 2023.01 0 引 言在各种大型施工场所,电动装载机主要负责装卸和运输等施工作业,是必不可少的工程机械车辆1,2。现有的纯电动装载机行走驱动系统可大致分为三种:1)采用一个行走电机替换原燃油发动机与原燃油车上的变矩器和变速箱直接组合的方式,该系统技术难度低,但由于变矩器效率较低,这种技术路线的纯电动装载机能耗高,整机续航能力差;2)采用取消变矩器,以一个行走电机直接连接带有双输出口的分动箱或专用变速器的方式3,该系统较第一种系统安装布置简单、可靠,能耗有所降低;3)采用双电机,前后桥电机、前后齿轮箱分别通过传动轴与前后桥相连的方式4,该系统可以实现在某些工况下前桥
2、电机或后桥电机成停机状态,降低整机的能耗,提高纯电动装载机的续航能力,但当某种工况前轮或后轮打滑时将出现动力不足,以及综合能量转换效率较低的问题。本文针对电动装载机在个别工况下动力不足的问题,提出了一种电动装载机双行走电机驱动控制方法及系统,保障电机驱动效率和综合能量转换效率。1 电动装载机双行走电机驱动控制方法本文所研究的电动装载机双行走电机驱动控制方法及系统属于第三种装载机行走驱动系统。图 1 为电动装载机双行走电机驱动系统结构示意图。电动装载机双行走电机驱动控制方法包括:获取整车所需扭矩;获取前轮、前轮驱动电机、后轮或后轮驱动电机的实时转速信号;根据所获取的实时转速信号,查找预先存储的转
3、速扭矩映射表,得到转速扭矩映射表中与实时转速对应的、对应不同扭矩的能量转换效率值;其中,所述转速转矩映射表中预存储有预先标定的电机在不同转速、不同扭矩下的能量转换效率值;根据查找得到的实时转速对应的不同扭矩下的能量转换效率,利用预先构建的扭矩分配优化模型,将整车需求扭矩分配至前轮驱动电机和后轮驱动电机,得到前轮驱动电机和后轮驱动电机的扭矩分配量;其中,所述扭矩分配优化模型的优化目标为前轮驱动电机和后轮驱动电机一种电动装载机双行走电机驱动控制方法及系统A control Method and System of Double-walking Motor for Electric Loader董雯
4、雯 张宁 于振波(徐工集团工程机械股份有限公司,江苏 徐州 221000)摘要:介绍了一种电动装载机双行走电机驱动控制方法和系统,其控制方法包括:获取整车所需扭矩;获取电机的实时转速信号;根据实时转速信号,查找预先存储的转速扭矩映射表,得到转速扭矩映射表中与实时转速对应的不同扭矩的能量转换效率值;根据查找结果,利用预先构建的扭矩分配优化模型,将整车需求扭矩分配至前轮驱动电机和后轮驱动电机;所述扭矩分配优化模型的优化目标为前轮驱动电机和后轮驱动电机的总能量转换效率最高;最后,按照需求扭矩分配量分别控制前轮驱动电机和后轮驱动电机运行。该驱动控制方法能够适用于前轮驱动电机与后轮驱动电机通过传动轴传动
5、连接的驱动系统,能够保障电机驱动效率和综合能量转换效率,解决个别工况下动力不足的问题。关键词:电动装载机;双行走电机;驱动控制方法中图分类号:V263.4 文献标识码:A1.前轮 2.前驱动桥 3.铲斗 4.前驱动电机 5.中间传动轴 6.后轮 7.整车控制器 8.后驱动桥 9.后驱动电机 10.前驱动电机控制器 11.后驱动电机控制器图 1 装载机双行走电机驱动系统的结构示意图DOI:10.13824/ki.cmtm.2023.01.0022023.01建设机械技术与管理 39的总能量转换效率最高;按照需求扭矩分配量控制前轮驱动电机和后轮驱动电机运行(如图 2 所示)。所述获取整车所需扭矩包
6、括:实时获取油门和踏板信号,根据油门和踏板信号计算实时所需的整车所需扭矩。所述扭矩分配优化模型为:1212 2 .=iiNTNTPPMAX PstTTT+=+总 (1)式中,P 为总能量转换效率;T 总为整车所需扭矩;Ni为电机实时转速;T1、T2分别为分配至前驱动电机、后驱动电机的扭矩;PNi-Ti为转速扭矩映射表中电机转速为 Ni、扭矩为 T1所对应的电机能量转换效率值。此处,总能量转换效率采用前后两驱动电机的平均能量转换效率。1212 .=iiNTNTMAX PPPstTTT=+总 (2)前后两驱动电机通常采用相同的电机,因此转速扭矩映射表可采用同一个,并事先对其中一个电机进行能量转换效
7、率的标定,若采用不同电机,则可分别对两种电机进行能量转换效率的标定。电机在不同转速、不同扭矩下的能量转换效率值的标定方法可采用现有技术,为了使得扭矩分配达到的总能量转换效率更高,转速扭矩映射表应尽可能做到细致,不同扭矩以及不同转速的间隔尽量小。所述按照需求扭矩分配量控制前轮驱动电机和后轮驱动电机运行为:将包括前轮驱动电机扭矩分配量和后轮驱动电机扭矩分配量的需求扭矩信号,分别传输至前轮驱动电机对应的电机控制器和后轮驱动电机对应的电机控制器,使得电机控制器根据接收到的需求扭矩信号控制相应的驱动电机运行,输出扭矩分配量对应的扭矩。由于电动装载机的前后两驱动电机通常采用相同的电机,因此转速扭矩映射表可
8、采用同一个,并事先对其中一个电机进行能量转换效率的标定,若采用不同电机,则可分别对两种电机进行能量转换效率的标定。电机在不同转速、不同扭矩下的能量转换效率值的标定方法可采用现有技术。根据图3的电机能量转换效率分布和表1的转速扭矩映射关系,可得到事先标定的电机在多个转速和多个扭矩下的能量转换效率。为了使得扭矩分配达到的总能量转换效率更高,转速扭矩映射表应尽可能细致,不同扭矩以及不同转速的跨度间隔尽量小。结合图 3 和表 1,利用本文的扭矩分配优化模型,当整车需求扭矩为 1700Nm,实时转速为 500rpm 时,每个电机平均分配扭矩 850Nm 可达到总能量转换效率最高。当整车所需扭矩为 170
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