本發(fā)明涉及一種電動礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)及方法，具體涉及一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)電動輪礦用卡車(簡稱礦卡)主要由車體、柴油發(fā)動機(jī)、電驅(qū)動控制系統(tǒng)三大件組成，其驅(qū)動方式為：用柴油發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，再通過電驅(qū)動控制系統(tǒng)變頻驅(qū)動牽引電機(jī)，經(jīng)減速模塊帶動輪胎行駛。電驅(qū)動控制系統(tǒng)是電動輪礦用車的“心臟”，由發(fā)電機(jī)、牽引變流器、電動輪、制動電阻等部件構(gòu)成，其核心技術(shù)和關(guān)鍵部件長期被少數(shù)國外企業(yè)壟斷，例如德國西門子。現(xiàn)有主要礦用電動輪整機(jī)廠商雖然經(jīng)過近20年的國產(chǎn)化發(fā)展，但是目前主流大功率柴油發(fā)動機(jī)還是選擇國外進(jìn)口或合資公司產(chǎn)品，例如卡特彼勒、小松、康明斯及利勃海爾等，導(dǎo)致其進(jìn)口采購價位居高不下，大大增加了整車成本。

2、中國專利cn213472806u提供的“一種增程式礦卡電氣系統(tǒng)”，包括發(fā)動機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、控制器、蓄電池模塊、鋰電池模塊、整流器、變頻器、電阻柵、勵磁調(diào)節(jié)器及電動輪；交流發(fā)電機(jī)分別與發(fā)動機(jī)、整流器連接；變頻器分別與整流器、電動輪電連接；控制器分別與蓄電池模塊、鋰電池模塊、發(fā)動機(jī)、勵磁調(diào)節(jié)器及變頻器電連接；勵磁調(diào)節(jié)器與交流發(fā)電機(jī)電連接；電阻柵與鋰電池模塊連接。該增程式礦卡電氣系統(tǒng)在使用過程中通過控制器對勵磁調(diào)節(jié)器、鋰電池模塊、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行協(xié)同控制，使發(fā)動機(jī)一直處于高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，存在燃油消耗成本高、發(fā)動機(jī)損耗大、污染排放嚴(yán)重，造成能量浪費(fèi)的現(xiàn)象。

3、現(xiàn)有的礦卡尤其在下坡時驅(qū)動模塊發(fā)出交流電，由于未配備大容量電池模塊，所發(fā)出的電不能被存儲到電池模塊中，以供重復(fù)使用，而是即時被制動電阻消耗掉，造成大量能量浪費(fèi)與環(huán)境污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有大功率柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)口采購價位居高不下、礦卡發(fā)出的電能難以儲存，造成大量能量浪費(fèi)與環(huán)境污染的技術(shù)問題，而提供了一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)及方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括驅(qū)動單元和電氣單元；驅(qū)動單元包括分別與左右兩側(cè)礦卡輪轂連接的兩個驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動模塊、減速模塊以及兩個驅(qū)動逆變器；電氣單元包括整車vcu、發(fā)電模塊、電池模塊、發(fā)電機(jī)逆變器以及pdu配電模塊；發(fā)電模塊包括rcu控制器、依次連接的發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)。

4、發(fā)電機(jī)的輸出端通過發(fā)電機(jī)逆變器與pdu配電模塊的輸入端連接；電池模塊的輸出端與pdu配電模塊的輸入端連接；發(fā)動機(jī)用于帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電；發(fā)電機(jī)用于發(fā)出三相交流電；發(fā)電機(jī)逆變器用于將發(fā)電機(jī)的三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電；pdu配電模塊用于將發(fā)電機(jī)逆變器轉(zhuǎn)化的直流電和/或電池模塊的直流電整合后輸送到驅(qū)動模塊的驅(qū)動逆變器；驅(qū)動模塊為雙定子繞組電機(jī)，每個定子繞組分別通過一個驅(qū)動逆變器與pdu配電模塊的輸出端連接；減速模塊的輸入軸與驅(qū)動模塊的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸連接，減速模塊的輸出齒輪用于連接對應(yīng)的礦卡輪轂；

5、整車vcu用于判斷車輛運(yùn)行工況，并實(shí)時調(diào)整發(fā)電模塊、電池模塊的能量輸入；整車vcu與發(fā)電模塊的rcu控制器通信連接，用于向發(fā)電模塊發(fā)送缸內(nèi)制動請求及驅(qū)動功率請求；整車vcu與發(fā)電機(jī)逆變器通信連接，用于控制發(fā)電機(jī)逆變器將三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電；整車vcu與pdu配電模塊通信連接，用于發(fā)送電流控制指令給pdu配電模塊；整車vcu與電池模塊通信連接，用于控制電池模塊充電或放電；整車vcu與驅(qū)動逆變器通信連接，用于控制驅(qū)動逆變器將驅(qū)動模塊的三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電，或通過驅(qū)動逆變器向驅(qū)動模塊發(fā)送目標(biāo)扭矩，用于驅(qū)動減速模塊，進(jìn)而驅(qū)動礦卡整車運(yùn)動。

6、進(jìn)一步地，所述發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)逆變器均為兩個；

7、驅(qū)動模塊為2y型同相位三相交流異步電機(jī)；

8、兩個驅(qū)動逆變器的輸出端分別與驅(qū)動模塊的其中兩個定子繞組1y、2y連接。

9、進(jìn)一步地，所述發(fā)電機(jī)與驅(qū)動模塊均采用foc矢量控制方式。

10、進(jìn)一步地，所述發(fā)動機(jī)為570kw柴油發(fā)動機(jī)；

11、發(fā)電機(jī)為集成式永磁同步發(fā)電機(jī)；

12、發(fā)電機(jī)逆變器、驅(qū)動逆變器均為dc800v電壓平臺逆變器；

13、減速模塊為兩級ngw型輪邊減速器。

14、同時，本發(fā)明還提供了一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制方法，基于上述大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括驅(qū)動控制與能量回收控制；

15、發(fā)電模塊與電池模塊共同驅(qū)動控制具體為：

16、a1)整車vcu通過rcu控制器控制發(fā)電模塊發(fā)出三相交流電，發(fā)電機(jī)逆變器將三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?；?或，整車vcu控制電池模塊輸出直流電；

17、a2)整車vcu根據(jù)運(yùn)行所需驅(qū)動功率對pdu配電模塊發(fā)送實(shí)時電流控制指令，pdu配電模塊根據(jù)電流控制指令將直流電輸送至驅(qū)動模塊；

18、a3)整車vcu通過驅(qū)動逆變器對驅(qū)動模塊發(fā)送實(shí)時目標(biāo)扭矩，驅(qū)動模塊根據(jù)實(shí)時目標(biāo)扭矩控制減速模塊驅(qū)動礦卡整車運(yùn)動；

19、能量回收控制具體為：

20、整車vcu實(shí)時監(jiān)控電池模塊的回充閾值及驅(qū)動模塊產(chǎn)生的電能；當(dāng)驅(qū)動模塊產(chǎn)生三相交流電時，如果電池模塊的電能小于等于回充閾值，則整車vcu控制驅(qū)動逆變器將三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電，并通過pdu配電模塊對電池模塊充電；否則，使電池模塊的電量穩(wěn)定在動態(tài)平衡區(qū)域，驅(qū)動模塊產(chǎn)生的三相交流電則由整車vcu控制發(fā)動機(jī)缸內(nèi)制動消耗掉。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、(1)本發(fā)明一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)，驅(qū)動模塊能量回收時所產(chǎn)生的電能部分可以實(shí)時被存儲到電池模塊中，以供整車(即礦卡)重復(fù)使用，超出電池模塊回充閾值的由發(fā)動機(jī)缸內(nèi)制動消耗，防止電池模塊過充，進(jìn)而降低整車能耗。

23、(2)本發(fā)明一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)，整車采用兩臺570kw并聯(lián)式國產(chǎn)柴油發(fā)動機(jī)、兩臺集成式永磁同步發(fā)電機(jī)、dc800v電壓平臺逆變器、可快速充電、放電的電池模塊、pdu配電模塊、兩臺2y型同相位三相交流異步電機(jī)以及兩級ngw型減速模塊，可以實(shí)現(xiàn)整車重載爬坡時發(fā)電模塊與電池模塊協(xié)同工作，以發(fā)動機(jī)為主，電池模塊為輔，與傳統(tǒng)電動輪礦卡單純采用進(jìn)口大功率柴油發(fā)動機(jī)相比，可大大降低整車電氣系統(tǒng)的采購成本，使整車電氣系統(tǒng)配套選擇性更靈活。

24、(3)本發(fā)明一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)，驅(qū)動模塊采用2y型同相位三相交流異步電機(jī)，其兩套繞組單獨(dú)工作互不影響，兩套繞組既可以同時工作，即功率、扭矩耦合后同時輸出，又可以擇一工作，假如其中一套繞組出現(xiàn)問題，另外一套繞組仍可以單獨(dú)工作用于驅(qū)動整車，避免車輛因驅(qū)動模塊問題趴窩。

25、(4)本發(fā)明一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動控制系統(tǒng)，驅(qū)動逆變器與發(fā)電機(jī)逆變器均采用dc800v直流電壓平臺，發(fā)電機(jī)與驅(qū)動模塊均采用現(xiàn)有中央驅(qū)動模式foc矢量控制方式，與傳統(tǒng)電動輪大功率高壓平臺變流器vvvf開式控制相比，大大降低整車電氣系統(tǒng)成本，更易于整車控制。

26、(5)本發(fā)明一種大噸位電動輪礦卡驅(qū)動方法，整車既可以單獨(dú)使用發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)輸出電源，也可以單獨(dú)采用電池模塊正常驅(qū)動，還可以同時采用發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)以及電池模塊，更有利于司機(jī)在不同工況下整車驅(qū)動方式的靈活性選擇，將高效、智能、環(huán)保發(fā)揮到極致。