本發(fā)明屬于新能源礦用自卸車，特別是涉及一種自卸車多合一控制柜及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來由于蓄電池技術(shù)和電力傳動技術(shù)日趨成熟，牽引制動性能相對于機械傳動優(yōu)勢更加明顯，純電驅(qū)動的礦車種類日益增多。但是一般都應(yīng)用在小噸位礦車，功率小，電壓低。

2、現(xiàn)有的百噸級剛性自卸車，一般為機械傳動方式，或者柴油發(fā)電的驅(qū)動方式。百噸級剛性自卸車，有功率大，工作運行時間長，啟動牽引力要求高等特點，所以需要多個電池組并聯(lián)提供動力，同時電機驅(qū)動器要求體積小，功率密度高，控制性能更加完善，運行成本及維護成本更低。另外國家對碳排放管理日趨嚴(yán)格，在礦山領(lǐng)域，對純電驅(qū)動系統(tǒng)的渴望越來越迫切。

3、現(xiàn)有自卸車控制系統(tǒng)，因為功率太大，一般都采用分布式布置方案，pdu箱、主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元，都是獨立的設(shè)備，設(shè)備之間的電氣部分用導(dǎo)線連接；主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元，設(shè)備的散熱器之間用水管連接，最終連接到換熱器上進行散熱。車輛布置困難，還要增加導(dǎo)線、水管的鋪設(shè)，設(shè)計及維護非常不便。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種自卸車多合一控制系統(tǒng)及控制柜，以解決新能源自卸車電動化過程中設(shè)備分散的問題；現(xiàn)有技術(shù)中，尤其是大功率新能源自卸車，設(shè)備分散帶來了空間的極度緊張問題，有必要將新能源自卸車必須的主電機控制器、液壓電機控制器、pdu、冷卻系統(tǒng)、dcdc、bms、動力vcu等集成在一起；同時進行集中冷卻，車輛無需增加水管和水泵。

2、為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種自卸車多合一控制柜，控制柜體內(nèi)部分為三個腔室，pdu功能單元置于柜體底部，pdu功能單元內(nèi)部的繼電器用銅排連接，pdu功能單元用銅排連接至高壓正母線和高壓負母線；主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元，置于柜體的中部，且均用導(dǎo)線與高壓正母線、高壓負母線連接；bms、動力vcu，置于柜體的上部，bms和動力vcu經(jīng)過控制連接器連接至車輛的高壓電池；柜體頂部放置冷卻系統(tǒng)換熱器，經(jīng)過水管連接至柜體內(nèi)部設(shè)備，柜內(nèi)全部設(shè)備集中冷卻，車輛不需要配置水管、水泵。

3、進一步地，pdu功能單元包括充電繼電器模塊、高壓輸入模塊和電池加熱模塊；充電繼電器模塊，包含四個繼電器和兩個電壓傳感器，自卸車的1#充電口正線、2#充電口正線，連接至充電繼電器模塊的第一正繼電器正端和第一電壓傳感器正端，第一正繼電器負端連接至高壓正母線；自卸車的1#充電口負線、2#充電口負線，連接至充電繼電器模塊的第一負繼電器負端和充電繼電器模塊的第一電壓傳感器負端，第一負繼電器正端連接至高壓負母線；自卸車的3#充電口正線、4#充電口正線，連接至充電繼電器模塊的第二正繼電器正端和充電繼電器模塊的第二電壓傳感器正端，第二正繼電器負端連接至高壓正母線；自卸車的3#充電口負線、4#充電口負線，連接至充電繼電器模塊的第二負繼電器負端和充電繼電器模塊的第二電壓傳感器負端，第二負繼電器正端連接至高壓負母線；高壓輸入模塊，包含msd、電流傳感器、主負繼電器，自卸車的高壓電池正端，連接至msd的1端，msd的2端，連接至高壓正母線；自卸車的高壓電池負端，穿過電流傳感器，連接至主負繼電器的負端，主負繼電器的正端，連接至高壓負母線；電池加熱模塊，包含兩個加熱繼電器、熔斷器、電流傳感器，熔斷器一端連接至高壓正母線，熔斷器另一端連接至加熱正繼電器正端，加熱正繼電器負端，連接至自卸車高壓電池加熱正接口；自卸車高壓電池加熱負接口，連接至加熱負繼電器的負端，加熱負繼電器正端，經(jīng)過電流傳感器，連接至高壓負母線。

4、進一步地，主電機控制器，包含預(yù)充模塊、逆變模塊、支撐電容、控制板、電壓傳感器、電流傳感器；高壓正母線連接至預(yù)充模塊，預(yù)充模塊將高壓正母線經(jīng)過控制連接至支撐電容正端，支撐電容負端連接至高壓負母線，支撐電容連接至逆變模塊；逆變模塊包含六只大功率igbt，由控制板控制，電壓傳感器，連接至支撐電容，測量直流電壓；電流傳感器連接至逆變模塊的uvw輸出端，測量輸出電流。

5、進一步地，液壓電機控制器，直流連接至高壓正母線、高壓負母線；高壓電源，直流連接至高壓正母線、高壓負母線；高壓電源的輸出端連接至dcdc功能單元的高壓側(cè)。

6、進一步地，冷卻系統(tǒng)將液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元，三者散熱器水路串聯(lián)，串聯(lián)后的水路與主電機控制器散熱器水路并聯(lián)，再連接至冷卻系統(tǒng)的換熱器集中冷卻，換熱器置于柜體的頂部；冷卻系統(tǒng)換熱器，自帶風(fēng)扇散熱。

7、進一步地，pdu功能單元對外通過格蘭連接至車輛高壓電池和充電口；主電機控制器，對外通過格蘭連接至車輛主電機；液壓電機控制器對外通過格蘭連接至車輛液壓電機；高壓電源通過導(dǎo)線連接至dcdc功能單元；dcdc功能單元通過格蘭連接至車輛控制蓄電池；動力vcu經(jīng)過can總線連接至主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元、冷卻系統(tǒng)。

8、進一步地，柜體采用鈑金件加工制作；柜體外部第一側(cè)部設(shè)置有bms接口、車輛控制接口、充電控制接口、電池加熱接口、空調(diào)供電接口、接地接口；bms接口，連接至bms；車輛控制接口連接至動力vcu和主電機控制器；充電控制接口連接至動力vcu；電池加熱接口、空調(diào)供電接口連接至高壓電源的輸出端；接地接口連接至車體接地點。

9、進一步地，柜體外部第二側(cè)部設(shè)置主電機連接格蘭、高壓電池連接格蘭、充電口連接格蘭、控制蓄電池連接格蘭、液壓電機連接格蘭；主電機控制器的uvw端口經(jīng)過主電機連接格蘭，連接至車輛的主電機；液壓電機控制器的uvw端口經(jīng)過液壓電機連接格蘭，連接至車輛的液壓電機；pdu功能單元的msd和主負繼電器經(jīng)過高壓電池連接格蘭，連接至車輛的高壓電池；pdu功能單元的充電繼電器經(jīng)過充電口連接格蘭，連接至車輛充電口；dcdc功能單元輸出端經(jīng)過控制蓄電池連接格蘭，連接至車輛控制蓄電池。

10、為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還公開了一種自卸車多合一控制系統(tǒng)，包括主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、pdu功能單元、dcdc功能單元、bms、動力vcu、冷卻系統(tǒng)。pdu功能單元輸出直流母線，主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源三個設(shè)備的輸入全部由直流母線提供，高壓電源的輸出連接至dcdc功能單元的輸入。動力vcu負責(zé)pdu功能單元的控制，bms用于高壓電池管理，冷卻系統(tǒng)用于全部設(shè)備的冷卻。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著進步在于：本發(fā)明將車輛運行必須的pdu功能單元、主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元、bms、動力vcu、冷卻系統(tǒng)，全部放在一個柜體內(nèi)，集中放置，集中冷卻，不需要車輛安裝多個設(shè)備，也不需要鋪設(shè)設(shè)備之間的互聯(lián)導(dǎo)線、互聯(lián)水管，大大節(jié)約車輛空間，提高設(shè)備的可維護性。

12、為更清楚說明本發(fā)明的功能特性以及結(jié)構(gòu)參數(shù)，下面結(jié)合附圖及具體實施方式進一步說明。

技術(shù)特征：

1.一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，控制柜體內(nèi)部分為三個腔室，pdu功能單元置于柜體底部，pdu功能單元內(nèi)部的繼電器用銅排連接，pdu功能單元用銅排連接至高壓正母線和高壓負母線；主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元，置于柜體的中部，且均用導(dǎo)線與高壓正母線、高壓負母線連接；bms、動力vcu，置于柜體的上部，bms和動力vcu經(jīng)過控制連接器連接至車輛的高壓電池；柜體頂部放置冷卻系統(tǒng)換熱器，經(jīng)過水管連接至柜體內(nèi)部設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，所述pdu功能單元包括充電繼電器模塊、高壓輸入模塊和電池加熱模塊；所述充電繼電器模塊，包含四個繼電器和兩個電壓傳感器，自卸車的1#充電口正線、2#充電口正線，連接至所述充電繼電器模塊的第一正繼電器正端和第一電壓傳感器正端，第一正繼電器負端連接至高壓正母線；自卸車的1#充電口負線、2#充電口負線，連接至所述充電繼電器模塊的第一負繼電器負端和所述充電繼電器模塊的第一電壓傳感器負端，第一負繼電器正端連接至高壓負母線；所述自卸車的3#充電口正線、4#充電口正線，連接至所述充電繼電器模塊的第二正繼電器正端和所述充電繼電器模塊的第二電壓傳感器正端，第二正繼電器負端連接至高壓正母線；所述自卸車的3#充電口負線、4#充電口負線，連接至所述充電繼電器模塊的第二負繼電器負端和所述充電繼電器模塊的第二電壓傳感器負端，第二負繼電器正端連接至高壓負母線；所述高壓輸入模塊，包含msd、電流傳感器、主負繼電器，所述自卸車的高壓電池正端，連接至所述msd的1端，所述msd的2端，連接至高壓正母線；所述自卸車的高壓電池負端，穿過所述電流傳感器，連接至所述主負繼電器的負端，所述主負繼電器的正端，連接至高壓負母線；所述電池加熱模塊，包含兩個加熱繼電器、熔斷器、電流傳感器，所述熔斷器一端連接至高壓正母線，所述熔斷器另一端連接至所述加熱正繼電器正端，所述加熱正繼電器負端，連接至所述自卸車高壓電池加熱正接口；所述自卸車高壓電池加熱負接口，連接至所述加熱負繼電器的負端，所述加熱負繼電器正端，經(jīng)過所述電流傳感器，連接至高壓負母線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，所述主電機控制器，包含預(yù)充模塊、逆變模塊、支撐電容、控制板、電壓傳感器、電流傳感器；高壓正母線連接至所述預(yù)充模塊，所述預(yù)充模塊將高壓正母線經(jīng)過控制連接至所述支撐電容正端，所述支撐電容負端連接至高壓負母線，所述支撐電容連接至所述逆變模塊；所述逆變模塊包含六只大功率igbt，由所述控制板控制，所述電壓傳感器，連接至所述支撐電容，測量直流電壓；所述電流傳感器連接至所述逆變模塊的uvw輸出端，測量輸出電流。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，所述液壓電機控制器，直流連接至所述高壓正母線、高壓負母線；所述高壓電源，直流連接至所述高壓正母線、高壓負母線；所述高壓電源的輸出端連接至所述dcdc功能單元的高壓側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)將所述液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元，三者散熱器水路串聯(lián)，串聯(lián)后的水路與所述主電機控制器散熱器水路并聯(lián)，再連接至所述冷卻系統(tǒng)的換熱器集中冷卻，所述換熱器置于柜體的頂部；所述冷卻系統(tǒng)換熱器自帶風(fēng)扇散熱。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，所述pdu功能單元對外通過格蘭連接至車輛高壓電池和充電口；所述主電機控制器，對外通過格蘭連接至車輛主電機；所述液壓電機控制器對外通過格蘭連接至車輛液壓電機；所述高壓電源通過導(dǎo)線連接至所述dcdc功能單元；所述dcdc功能單元通過格蘭連接至車輛控制蓄電池；所述動力vcu經(jīng)過can總線連接至所述主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、dcdc功能單元、冷卻系統(tǒng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，所述柜體采用鈑金件加工制作；柜體外部第一側(cè)部設(shè)置有bms接口、車輛控制接口、充電控制接口、電池加熱接口、空調(diào)供電接口、接地接口；所述bms接口，連接至所述bms；所述車輛控制接口連接至所述動力vcu和所述主電機控制器；所述充電控制接口連接至所述動力vcu；所述電池加熱接口、所述空調(diào)供電接口連接至所述高壓電源的輸出端；所述接地接口連接至車體接地點。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，柜體外部第二側(cè)部設(shè)置主電機連接格蘭、高壓電池連接格蘭、充電口連接格蘭、控制蓄電池連接格蘭、液壓電機連接格蘭；所述主電機控制器的uvw端口經(jīng)過所述主電機連接格蘭，連接至車輛的主電機；所述液壓電機控制器的uvw端口經(jīng)過所述液壓電機連接格蘭，連接至車輛的液壓電機；所述pdu功能單元的msd和主負繼電器經(jīng)過所述高壓電池連接格蘭，連接至車輛的高壓電池；所述pdu功能單元的充電繼電器經(jīng)過所述充電口連接格蘭，連接至車輛充電口；所述dcdc功能單元輸出端經(jīng)過所述控制蓄電池連接格蘭，連接至車輛控制蓄電池。

9.一種自卸車多合一控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)基于權(quán)利要求1-8中任一項所述的一種自卸車多合一控制柜，其特征在于，包括主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、pdu功能單元、dcdc功能單元、bms、動力vcu、冷卻系統(tǒng)；pdu功能單元輸出直流母線，主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源三個設(shè)備的輸入全部由直流母線提供，高壓電源的輸出連接至dcdc功能單元的輸入；動力vcu負責(zé)pdu功能單元的控制，bms用于高壓電池管理，冷卻系統(tǒng)用于全部設(shè)備的冷卻。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自卸車多合一控制柜及控制系統(tǒng)。控制柜體內(nèi)部分為三個腔室，PDU功能單元置于柜體底部，PDU功能單元內(nèi)部的繼電器用銅排連接，PDU功能單元用銅排連接至高壓正母線和高壓負母線；主電機控制器、液壓電機控制器、高壓電源、DCDC功能單元，置于柜體的中部，且均用導(dǎo)線與高壓正母線、高壓負母線連接；BMS、動力VCU，置于柜體的上部，BMS和動力VCU經(jīng)過控制連接器連接至車輛的高壓電池；柜體頂部放置冷卻系統(tǒng)換熱器，經(jīng)過水管連接至柜體內(nèi)部設(shè)備，柜內(nèi)全部設(shè)備集中冷卻，車輛不需要配置水管、水泵。

技術(shù)研發(fā)人員：王樹輝,牛國毅,張艷東,孟大勇,臧喜彥,劉國成
受保護的技術(shù)使用者：華士珞卡電驅(qū)動科技（南京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9