一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统，涉及工程车辆中挖掘机的技术领域，配置电源管理系统对挖掘机的电源输入输出进行能量回收，电源管理系统主要在其能量回收过程中通过神经网络、深度学习等算法自我学习，实现自适应调节，不断找寻最优的能量回收工作点位和能量回收过程中的最优路径。本发明专利技术的有益效果是能够实现挖掘机用电动缸在势能和制动减速过程中产生的电能的高效回收，大幅降低了挖掘机的运行成本，具有成本更低、动态响应能力更强、更加节能的优点。更加节能的优点。更加节能的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统


[0001]本专利技术提供一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统，属于工程机械控制


技术介绍

[0002]随着科技的快速发展，电作动系统的应用越发广泛，对于工程机械车而言，尤其是挖掘机，电作动系统的出现解决了传统液压系统效率低、噪音大、能耗高的问题。在挖掘机作业过程中，动臂在下降过程中产生的势能和动臂、斗杆、铲斗在制动制动过程中产生的能量，都会使电机处于发电状态，而传统情况下，电作动系统会通过能耗制动的方式，将泄放电阻将其通过发热而消耗掉，挖掘机的大部分能量因此被大量损耗，造成能源浪费。因此，急需提出一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统，从而实现电作动系统控制下挖掘机能量的高效回收，节约能源。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述问题，提供了一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统，能够实现挖掘机用电动缸在势能和制动减速过程中产生的电能的高效回收。
[0004]配置所述电源管理系统对挖掘机的电源输入输出进行能量回收，所述的电源管理系统，在其能量回收过程中通过神经网络、深度学习等算法自我学习，实现自适应调节，不断找寻最优的能量回收工作点位和能量回收过程中的最优路径。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统，其特征在于，包括：电源管理系统、电池组、斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器、斗杆电动缸、铲斗电动缸、动臂电动缸、电控箱，所述电源管理系统包括：单片机、断路器、接触器、IGBT、电磁滤波器、电源保护器、整流滤波电路、保护电路、通讯电路、散热模块。
[0007]电动缸的工作原理是所述电机与齿轮箱或减速器之间设置联轴器或键，将所述电机输出的动力传递到丝杠副，所述丝杠副通过轴承座组件支撑旋转，丝杠螺母在导向键约束下带动推杆进行直线运动，所述推杆带动负载进行伸出、缩回运动。电动缸作为一种高精度、高效率、高安全性、高环境适应性、轻污染的电作动系统，以电机通过同步带轮、齿轮、涡轮蜗杆等传动机构带动丝杠转动，配合灵活、安装容易，设定简单、使用方便，另外还具有强度高、可靠性高、寿命长、控制性能好、控制精度高、维护方便且成本低等特点。
[0008]电源管理系统的供电电源内置电能回收电路，可以通过监测电压上升数值，来实时切换电能回收路径。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统，对挖掘机工作过程中所产生的势能和减速制动能量进行能量回收，大幅降低了挖掘机的运行成本，具有成本更低、动态响应能力更强、更加节能的特点。
附图说明
[0010]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
[0011]图1为本专利技术的控制系统流程示意图；
[0012]图2为本专利技术能量回收方法的控制流程示意图；
[0013]图3为本专利技术总线通讯示意图。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]本专利技术第一实施例提供了一种挖掘机用电动缸的能量回收方法，如图1所示，包括：
[0016]S1，根据电源管理系统获取到的当前动臂电动缸处于下降状态时以及当前斗杆电动缸、铲斗电动缸、动臂电动缸处于制动减速状态时产生的能量，得到预回收功率；
[0017]S2，通过将预回收功率与挖掘机当前正在运行的电气系统功耗进行比较，得到可回收功率；
[0018]S3，若正在运行的电气系统功耗大于预回收功率，则预回收功率全部用于给所述电气系统提供电能，可回收功率为零；若正在运行的电气系统功耗小于预回收功率，则预回收功率给所述电气系统提供电能后还有剩余，多余的功率为可回收功率。
[0019]需要说明的是，该方法是应用于挖掘机的斗杆电动缸、铲斗电动缸、动臂电动缸在动作过程中的势能能量和/或制动能量的回收场景中。预回收功率是判断能量是否能全部提供给电气系统的功耗，不是真正意义的回收能量。若预回收功率不能被电气系统完全消耗，则其多余的回收功率为可回收功率。
[0020]具体的，电气系统包括：行走电机、回转电机、空调压缩机、伺服驱动器等等。先获取电气系统的功耗，其中，电器附件功耗包括但不限于行走电机、回转电机、空调压缩机、伺服驱动器等的总功耗。再将电气系统功耗与预回收功率进行判断。
[0021]进一步，当预回收功率不大于电气系统功耗时，将预回收功率先提供给电气系统供电；当预回收功率大于电气系统功耗时，将此剩余的功率提供给电池进行充电。
[0022]为了更清楚地说明能量回收方法的实施步骤，图2为能量回收方法的控制流程的流程图。
[0023]如图2所示，能量回收的触发信号是挖掘机的动作信号及直流电压采样模块的数据信号同时触发的，触发后先进行系统初始化，进一步，对直流电压采样的数据进行判断，若判断VI>V1成立，则进入动臂动作判断流程，若判断VI>V1不成立，则继续进入系统初始化流程。
[0024]进一步，若动臂缩回动作信号判断成立，则进入动臂减速制动判断流程；若动臂缩回动作信号判断不成立，则进入斗杆、铲斗减速制动判断流程。
[0025]进一步，若动臂减速制动信号判断成立，则系统处于减速制动回收流程；若动臂减速制动信号判断不成立，进入减速制动回收流程。另一方面，若斗杆、铲斗减速制动信号判断成立，则进入减速制动回收流程；若斗杆、铲斗减速制动信号判断不成立，则进入其他回收流程。
[0026]能量回收方法的控制主要原因是：对回收能量的来源进行精准测控，用于对能量回收的最优工作点位进行自适应调节和自我学习，以达到更快速、更精准的进行能量的高效率回收。
[0027]如图3所示，所述电源管理系统通过总线通讯，将电池组、斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器连接。
[0028]具体的，其通过CAN总线将获取到的所述斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器的电压、电流、速度等数据信息传到总线通讯上，上位机与电池组、电源管理系统、斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器通过CAN总线连接，所以当伺服系统采集到的数据信息被上传到CAN总线后，上位机可以及时读取到上传的数据信息值，根据读取到的数据信息通过神经网络、深度学习等算法对电源管理系统进行控制。
[0029]进一步，根据电池的状态信息，来判断某一时刻是否进行电池的能量回收；根据电池的剩余电量，决定能量回收的大小；根据车型和工况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统,包括：可编程控制器、电源管理系统、电池组、斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器，其特征在于，根据电源管理系统获取到的当前动臂电动缸处于下降状态时以及当前斗杆电动缸、铲斗电动缸、动臂电动缸处于制动减速状态时产生的能量，得到预回收功率；通过比较预回收功率与挖掘机当前正在运行的电气系统功耗，得到可回收功率；若正在运行的电气系统功耗大于预回收功率，则预回收功率全部用于给所述电气系统提供电能，可回收功率为零；若正在运行的电气系统功耗小于预回收功率，则预回收功率给所述电气系统提供电能后还有剩余，多余的功率为可回收功率；所述电动缸的控制驱动单元为伺服驱动器，所述电动缸通过所述伺服驱动器带动伺服电机旋转，完成电动缸伸缩。2.根据权利要求1所述的一种挖掘机用电动缸能量回收电源管理控制系统，其特征在于，通过神经网络、深度学习等算法，进行自我学习、自适应调节，不断的寻求最优的控制流程和控制策略，在能量回收时对最优回收工作点位、制动减速判别等进行最优控制；所述电源管理系统通过总线通讯，将电池组、斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器连接；所述总线通讯，其特征在于，通过CAN总线将获取到的所述斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器的电压、电流、速度等数据信息传到总线通讯上，上位机与电池组、电源管理系统、斗杆驱动器、铲斗驱动器、动臂驱动器通过CAN总线连接，所以...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋艳，陈一民，宋力，
申请(专利权)人：西安方元明鑫精密机电制造有限公司，
类型：发明
国别省市：