CN113320016A - 控制装置、方法、***和电动搅拌车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制装置、方法、***和电动搅拌车，其中装置包括：驱动电机控制器和上装电机控制器；所述驱动电机控制器的交流输出端通过第一开关与驱动电机电连接；所述上装电机控制器的交流输出端通过第二开关与上装电机电连接；所述驱动电机控制器的交流输出端与所述上装电机控制器的交流输出端通过第三开关电连接。本发明提供的装置、方法、***和电动搅拌车，实现了驱动电机控制器和上装电机控制器相互备份，减少了电动搅拌车的潜在故障，提高了电动搅拌车的安全性和作业效率。

Description

控制装置、方法、***和电动搅拌车

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种控制装置、方法、***和电动搅拌车。

背景技术

电动搅拌车在使用过程中，上装搅拌筒驱动***作为搅拌筒搅拌混凝土的动力来源，当前的上装驱动***核心部件为上装电机和上装电控控制器，其工作原理为：上装电机控制器将车载动力电池的直流电逆变为三相交流电，通过三相线缆驱动上装电机输出动力带动搅拌筒转动。

由于搅拌筒里装的是混凝土，上装驱动***必须保证搅拌筒在装有混凝土的所有场景都能正常输出动力驱动搅拌筒转动，防止混凝土凝固。但目前上装电机电控***可能存在上装电控晶体管(IGBT)烧毁及一些不可预料的故障，导致上装***无法正常输出动力，上装搅拌筒无法正常转动，混凝土将会凝固，给整车带来很大的经济损失。

发明内容

本发明提供一种控制装置、方法、***和电动搅拌车，用于解决现有技术中上装电机控制器出现故障时，搅拌筒中的混凝土容易发生凝固，电动搅拌车的安全性差的技术问题。

本发明提供一种控制装置，包括驱动电机控制器和上装电机控制器；

所述驱动电机控制器的交流输出端通过第一开关与驱动电机电连接；所述上装电机控制器的交流输出端通过第二开关与上装电机电连接；所述驱动电机控制器的交流输出端与所述上装电机控制器的交流输出端通过第三开关电连接。

根据本发明提供的控制装置，所述驱动电机控制器的直流输入端与所述上装电机控制器的直流输入端均与动力电池的电源输出端连接；所述驱动电机控制器的控制信号输入端与所述上装电机控制器的控制信号输入端均与中央控制器的控制信号输出端连接。

根据本发明提供的控制装置，所述驱动电机控制器的状态反馈输出端与所述上装电机控制器的状态反馈输出端均与所述中央控制器的参数采集端电连接。

根据本发明提供的控制装置，所述驱动电机的参数反馈端与所述上装电机的参数反馈端均与所述中央控制器的参数采集端电连接。

根据本发明提供的控制装置，所述驱动电机控制器和所述上装电机控制器集成在同一电路中。

本发明提供一种控制方法，应用于包括包括所述的控制装置的电动搅拌车，包括：

获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态；

若检测到上装电机控制器的运行状态为异常并且驱动电机控制器的运行状态为正常，则控制第一开关断开，控制第二开关闭合以及控制第三开关闭合；

将上装电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供所述驱动电机控制器对所述上装电机进行控制。

根据本发明提供的控制方法，所述获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态，之后包括：

若检测到上装电机控制器的运行状态为待机或正常并且驱动电机控制器的运行状态为异常，则控制第二开关断开，控制第一开关闭合以及控制第三开关闭合；

将驱动电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供所述上装电机控制器对所述驱动电机进行控制。

根据本发明提供的控制方法，所述获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态，之后包括：

若检测到上装电机控制器的运行状态和驱动电机控制器的运行状态均为正常，控制第三开关断开，控制第一开关闭合以及控制第二开关闭合；

将驱动电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供所述驱动电机控制器对所述驱动电机进行控制，和/或，将上装电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供所述上装电机控制器对所述上装电机进行控制。

本发明还提供一种控制***，包括中央控制器、所述的控制装置；所述中央控制器执行所述控制方法。

本发明还提供一种电动搅拌车，包括所述的控制***。

本发明提供的控制装置、方法、***和电动搅拌车，驱动电机控制器的交流输出端通过第一开关与驱动电机电连接；上装电机控制器的交流输出端通过第二开关与上装电机电连接；驱动电机控制器的交流输出端与上装电机控制器的交流输出端通过第三开关电连接，通过控制三个开关的通断，实现了驱动电机控制器和上装电机控制器相互备份，避免了上装电机控制器出故障时搅拌筒中的混凝土发生凝固，同时，还可以利用上装电机控制器控制驱动电机，减少了电动搅拌车的潜在故障，提高了电动搅拌车的安全性和作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的控制装置的结构示意图之一；

图2为本发明提供的控制方法的流程示意图；

图3为本发明提供的控制装置的结构示意图之二。

附图标记：

100：控制装置； 110：驱动电机控制器；

120：上装电机控制器； 111：第一开关；

121：第二开关； 131：第三开关；

112：驱动电机； 122：上装电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的控制装置的结构示意图之一，如图1所示，该装置100包括驱动电机控制器110和上装电机控制器120。

驱动电机控制器110的交流输出端通过第一开关111与驱动电机电连接；上装电机控制器120的交流输出端通过第二开关121与上装电机电连接；驱动电机控制器110的交流输出端与上装电机控制器120的交流输出端通过第三开关131电连接。

具体地，电动搅拌车为采用动力电池驱动的作业机械。搅拌车上装指的是搅拌车除底盘和挡泥板以外的部件，包括搅拌罐体及支座、进出料斗、上装电机、水箱、管路和操作连杆机构等。驱动电机用于驱动电动搅拌车行驶。上装电机用于驱动电动搅拌车的搅拌筒进行旋转和混合，避免搅拌筒中的混凝土发生凝固。驱动电机和上装电机均可采用三相交流电机。

驱动电机112由驱动电机控制器110进行控制。例如，驱动电机控制器110从动力电池处获取直流电源，进行逆变后，输出交流电源，对驱动电机112进行控制。驱动电机控制器110可以通过控制交流电源的电压和频率等来控制驱动电机的转矩和转速等。上装电机122由上装电机控制器120进行控制的原理与此类似。

电动搅拌车的上装电机122的控制非常重要。当上装电机控制器120出现故障时，若此时搅拌筒中存在尚未排出的混凝土，则容易出现混凝土凝固，无法排出的情况，造成电动搅拌车无法继续使用。此时，可以结合驱动电机112和上装电机122的控制特性，使用驱动电机控制器110对上装电机122进行控制，从而代替发生故障的上装电机控制器120。

在进行电路设计时，将驱动电机控制器110的交流输出端通过第一开关111与驱动电机112电连接，将上装电机控制器120的交流输出端通过第二开关121与上装电机122电连接，将驱动电机控制器110的交流输出端与上装电机控制器120的交流输出端通过第三开关131电连接。

可以控制第一开关111断开，第二开关121和第三开关131闭合，使得驱动电机控制器110和上装电机122之间的电路连通，通过驱动电机控制器110可以控制上装电机122。同时，可以控制第二开关121断开，第一开关111和第三开关131闭合，使得上装电机控制器120和驱动电机112之间的电路连通，通过上装电机控制器120可以控制驱动电机112。此外，还可以控制第三开关131断开，第一开关111闭合和第二开关121，实现驱动电机112和上装电机122的控制回路互不干扰。通过灵活控制三个开关的通断，实现了驱动电机控制器110和上装电机控制器120互为备份。

本发明实施例提供的控制装置，驱动电机控制器的交流输出端通过第一开关与驱动电机电连接；上装电机控制器的交流输出端通过第二开关与上装电机电连接；驱动电机控制器的交流输出端与上装电机控制器的交流输出端通过第三开关电连接，通过控制三个开关的通断，实现了驱动电机控制器和上装电机控制器相互备份，避免了上装电机控制器出故障时搅拌筒中的混凝土发生凝固，同时，还可以利用上装电机控制器控制驱动电机，减少了电动搅拌车的潜在故障，提高了电动搅拌车的安全性和作业效率。

基于上述实施例，驱动电机控制器110的直流输入端与上装电机控制器120的直流输入端均与动力电池的电源输出端连接；驱动电机控制器110的控制信号输入端与上装电机控制器120的控制信号输入端均与中央控制器的控制信号输出端连接。

具体地，动力电池是电动搅拌车的动力来源。将驱动电机控制器110的直流输入端与上装电机控制器120的直流输入端均与动力电池的电源输出端连接。为了方便接线，可以设置直流母线，将直流母线与动力电池的输出端连接，然后将驱动电机控制器110的直流输入端与上装电机控制器120的直流输入端分别接入直流母线，从而使得驱动电机控制器110和上装电机控制器120能够从动力电池获得稳定的直流电源。

中央控制器为电动搅拌车的重要控制器，对整个电动搅拌车的运行和作业进行控制。将驱动电机控制器110的控制信号输入端与上装电机控制器120的控制信号输入端与中央控制器的控制信号输出端连接，通过中央控制器来控制驱动电机控制器110和上装电机控制器120进行切换。

基于上述任一实施例，驱动电机控制器110的状态反馈输出端与上装电机控制器120的状态反馈输出端均与中央控制器的参数采集端电连接。

具体地，可以将驱动电机控制器110和/或上装电机控制器120的运行状态反馈到中央控制器中。例如，可以采用通信的方式在驱动电机控制器110和中央控制器之间建立通信连接，将驱动电机控制器110的实时运行状态发送至中央控制器。

基于上述任一实施例，驱动电机的参数反馈端与上装电机的参数反馈端均与中央控制器的参数采集端电连接。

具体地，可以将驱动电机和上装电机的运行参数直接反馈至中央控制器，由中央控制器对两个电机的工作状态进行显示和分析，同时，当其中任一电机对应的电机控制器出现故障时，可以切换至另一电机控制器，将该电机的运行参数发送至切换后的电机控制器，由切换后的电机控制器根据该电机的运行参数对该电机进行控制。

基于上述任一实施例，驱动电机控制器110和上装电机控制器120集成在同一电路中。

具体地，可以将驱动电机控制器110和上装电机控制器120集成在同一电路中，使得电动搅拌车的电机控制部分的布置空间更紧凑，减少了整车部件的安装支架以及线束的连接。

基于上述任一实施例，图2为本发明提供的控制方法的流程示意图，应用于包括控制装置的电动搅拌车，如图2所示，该方法包括：

步骤210，获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态。

步骤220，若检测到上装电机控制器的运行状态为异常并且驱动电机控制器的运行状态为正常，则控制第一开关断开，控制第二开关闭合以及控制第三开关闭合。

步骤230，将上装电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供驱动电机控制器对上装电机进行控制。

具体地，驱动电机控制器或者上装电机控制器的运行状态包括正常、异常和待机等。这些运行状态可以由对应的电机控制器通过通信的方式发送至中央控制器中。

若检测到上装电机控制器的运行状态为异常并且驱动电机控制器的运行状态为正常，表明上装电机控制器发生了故障，此时为了避免搅拌筒中的混凝土凝固，应该控制第一开关断开，控制第二开关闭合以及控制第三开关闭合，使得驱动电机控制器与上装电机之间的电路导通。

此时，如果电动搅拌车在行驶过程中，则应当停车，使得驱动电机能够停止工作，驱动电机控制器能够退出控制驱动电机的程序，切换至控制上装电机的程序中。

中央控制器将上装电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供驱动电机控制器对上装电机进行控制。此处的控制参数可以为上装电机的旋转变压器参数、电机温度和三相电流等。

本发明实施例提供的控制方法，获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态；若检测到上装电机控制器的运行状态为异常并且驱动电机控制器的运行状态为正常，则控制第一开关断开，控制第二开关闭合以及控制第三开关闭合；将上装电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供驱动电机控制器对上装电机进行控制，实现了在相互备份的驱动电机控制器和上装电机控制器中进行切换控制，避免了上装电机控制器出故障时搅拌筒中的混凝土发生凝固，减少了电动搅拌车的潜在故障，提高了电动搅拌车的安全性和作业效率。

基于上述任一实施例，步骤210之后包括：

若检测到上装电机控制器的运行状态为待机或正常并且驱动电机控制器的运行状态为异常，则控制第二开关断开，控制第一开关闭合以及控制第三开关闭合；

将驱动电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供上装电机控制器对驱动电机进行控制。

具体地，若检测到上装电机控制器的运行状态为待机或正常并且驱动电机控制器的运行状态为异常，表明驱动电机控制器发生了故障，并且上装电机未运行或者可以结束当前的正常运行状态，此时，可以控制第二开关断开，控制第一开关闭合以及控制第三开关闭合，使得上装电机控制器与驱动电机之间的电路导通。

中央控制器将驱动电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供上装电机控制器对驱动电机进行控制。此处的控制参数可以为驱动电机的旋转变压器参数、电机温度和三相电流等。

基于上述任一实施例，步骤210之后包括：

若检测到上装电机控制器的运行状态和驱动电机控制器的运行状态均为正常，控制第三开关断开，控制第一开关闭合以及控制第二开关闭合；

将驱动电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供驱动电机控制器对驱动电机进行控制，和/或，将上装电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供上装电机控制器对上装电机进行控制。

具体地，若检测到上装电机控制器的运行状态和驱动电机控制器的运行状态均为正常，则表明上装电机控制器和驱动电机控制器均为出现故障，此时可以控制第三开关断开，控制第一开关闭合以及控制第二开关闭合。

中央控制器将驱动电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供驱动电机控制器对驱动电机进行控制，和/或，将上装电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供上装电机控制器对上装电机进行控制，驱动电机和上装电机分别由相应的电机控制器进行控制，两个电机控制回路互不干扰。

基于上述任一实施例，图3为本发明提供的控制装置的结构示意图之二，如图3所示，该控制装置为一个多合一控制器，集成了驱动电机控制器和上装电机控制器。驱动电机控制器的直流输入端与上装电机控制器的直流输入端均与动力电池的电源输出端连接。

驱动电机控制器的交流输出端通过第一开关与驱动电机电连接；上装电机控制器的交流输出端通过第二开关与上装电机电连接；驱动电机控制器的交流输出端与上装电机控制器的交流输出端通过第三开关电连接。

其中，第一开关包括继电器K4、继电器K5和继电器K6。第二开关包括继电器K7、继电器K8和继电器K9。第三开关包括继电器K1、继电器K2和继电器K3。

通过上述结构，可以实现驱动电机控制器和上装电机控制器相互备份，即当上装电机控制器无法正常工作时，可以通过驱动电机控制器驱动上装电机工作；当驱动电机控制器无法正常工作时，可使用上装电机控制器控制驱动电机工作。

当上装电机控制器出现故障而不能驱动上装搅拌筒转动，且上装搅拌筒装载有物料时，先停车，整车控制断开驱动电机三相线或直接拆掉驱动电机三相线，再控制K1、K2、K3、K7、K8、K9闭合，以及控制K4、K5、K6断开，驱动电机控制器切换为控制上装电机模式，控制上装电机工作。

当驱动电机控制器出现故障而不能驱动车轮行驶，且车辆需要继续至安全位置时，先停车，整车控制断开上装电机三相线或直接拆掉上装电机三相线，再控制K1、K2、K3、K4、K5、K6闭合，以及控制K7、K8、K9断开，上装电机控制器切换为控制驱动电机模式，控制驱动电机工作。

当上装电机控制器和驱动电机控制器均正常工作时，控制K4、K5、K6、K7、K8、K9闭合，以及控制K1、K2、K3断开，上装电机控制器控制上装电机工作，驱动电机控制器控制驱动电机工作。

本发明实施例提供的控制装置，驱动电机控制器与上装电机控制器互为备份，驱动电机控制器可应急控制上装电机，防止因上装驱动***故障而引起混凝土凝固在上装搅拌筒内带来的损失；上装电机控制器可应急控制驱动电机，防止因驱动电机电控***故障而使整车无法移动带来的安全隐患及经济损失。

基于上述任一实施例，本发明实施例提供一种控制***，包括中央控制器、控制装置；中央控制器执行控制方法。

具体地，中央控制器可以包括处理器和存储器，处理器可以调用存储器中的逻辑命令，以执行如下方法：

获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态；若检测到上装电机控制器的运行状态为异常并且驱动电机控制器的运行状态为正常，则控制第一开关断开，控制第二开关闭合以及控制第三开关闭合；将上装电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供驱动电机控制器对上装电机进行控制。

此外，上述的存储器中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

基于上述任一实施例，本发明实施例还提供一种电动搅拌车，包括控制***。

具体地，电动搅拌车包括车体、驱动电机、上装电机和控制***。驱动电机设置在底盘中，并与车轮连接，用于驱动电动搅拌车行驶，上装电机设置在上装部分，并于搅拌筒连接，用于驱动搅拌筒转动。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种控制装置，其特征在于，包括驱动电机控制器和上装电机控制器；

所述驱动电机控制器的交流输出端通过第一开关与驱动电机电连接；所述上装电机控制器的交流输出端通过第二开关与上装电机电连接；所述驱动电机控制器的交流输出端与所述上装电机控制器的交流输出端通过第三开关电连接。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述驱动电机控制器的直流输入端与所述上装电机控制器的直流输入端均与动力电池的电源输出端连接；所述驱动电机控制器的控制信号输入端与所述上装电机控制器的控制信号输入端均与中央控制器的控制信号输出端连接。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述驱动电机控制器的状态反馈输出端与所述上装电机控制器的状态反馈输出端均与所述中央控制器的参数采集端电连接。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述驱动电机的参数反馈端与所述上装电机的参数反馈端均与所述中央控制器的参数采集端电连接。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述驱动电机控制器和所述上装电机控制器集成在同一电路中。

6.一种控制方法，其特征在于，应用于包括权利要求1至5任一项所述的控制装置的电动搅拌车，包括：

获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态；

若检测到上装电机控制器的运行状态为异常并且驱动电机控制器的运行状态为正常，则控制第一开关断开，控制第二开关闭合以及控制第三开关闭合；

将上装电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供所述驱动电机控制器对所述上装电机进行控制。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态，之后包括：

若检测到上装电机控制器的运行状态为待机或正常并且驱动电机控制器的运行状态为异常，则控制第二开关断开，控制第一开关闭合以及控制第三开关闭合；

将驱动电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供所述上装电机控制器对所述驱动电机进行控制。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述获取驱动电机控制器和上装电机控制器的运行状态，之后包括：

若检测到上装电机控制器的运行状态和驱动电机控制器的运行状态均为正常，控制第三开关断开，控制第一开关闭合以及控制第二开关闭合；

将驱动电机的控制参数发送至驱动电机控制器，以供所述驱动电机控制器对所述驱动电机进行控制，和/或，将上装电机的控制参数发送至上装电机控制器，以供所述上装电机控制器对所述上装电机进行控制。

9.一种控制***，其特征在于，包括中央控制器、权利要求1至5任一项所述的控制装置；

所述中央控制器执行如权利要求6至8任一项所述控制方法。

10.一种电动搅拌车，其特征在于，包括如权利要求9所述的控制***。

Images