CN110979032A - 一种基于传统燃油动力运输车改进的电驱动运输车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于传统燃油动力运输车改进的电驱动运输车，包括用于替代传统燃油动力运输车的传动燃油动力***的电驱动力***，所述电驱动力***包括蓄电池组、变流装置、转向举升电机、行走牵引电机、以及电力驱动短桥；所述变流装置包括AC/DC变流器，所述蓄电池组通过AC/DC变流器向转向举升电机和行走牵引电机供交流电，所述电力驱动短桥用于安装行走车轮，所述行走牵引电机安装在电力驱动短桥上、用于驱动行走车轮转动，所述转向举升电机用于驱动原传统燃油动力运输车中的举升泵和转向泵。本发明的电驱动运输车，简化了运输车的动力***，减少设计工作量和开发周期，降低运输车的运输成本和维修成本，减少环境污染。

Description

一种基于传统燃油动力运输车改进的电驱动运输车
技术领域
本发明涉及运输车辆领域，具体涉及一种基于传统燃油动力运输车改进的电驱动运输车。
背景技术
铁水运输车是满足钢厂现场对装载有液态高温铁水的铁水罐进行转驳运输，满足现场炼铁高炉至炼钢转炉之间的长期在线运输需求。
目前无轨铁水运输车车速大约在重载时为8-10km/h，空载时车速15-20km/h,根据载重吨位不同，可以设计不同的轴线数，二到六轴线结构的铁水运输车都有，对应吨位范围从80-380T。在不同载重吨位中，作为行走驱动的轴数也不同，一般设计1-2轴为驱动轴，而作为行走驱动的轴线目前通过液压泵-液压马达驱动轮边减速机实现车辆行驶，非驱动轴线则为从动轮组。在目前的铁水运输车的传统燃油动力***中，带动各类液压泵的动力装置为各功率段柴油机组，通过燃烧燃油柴油机做功产生扭矩驱动分动箱，进而带动多个液压泵去驱动轮边马达和马达减速机、举升油缸***、转向油缸***。因此目前的传统燃油动力的铁水运输车，具有***繁琐，维护费用高，油耗大，运输成本高等问题，并且会造成一定的油液污染、空气污染、噪音污染等环境污染。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种电驱动重载运输车，能够简化运输车的动力***，减少设计工作量和开发周期，降低运输车的运输成本和维修成本，减少环境污染。
为实现上述目的，本发明提供一种基于传统燃油动力运输车改进的电驱动运输车，包括用于替代传统燃油动力运输车的传动燃油动力***的电驱动力***，所述电驱动力***包括蓄电池组、变流装置、转向举升电机、行走牵引电机、以及电力驱动短桥；所述变流装置包括AC/DC变流器，所述蓄电池组通过AC/DC变流器向转向举升电机和行走牵引电机供交流电，所述电力驱动短桥用于安装行走车轮，所述行走牵引电机安装在电力驱动短桥上、用于驱动行走车轮转动，所述转向举升电机用于驱动原传统燃油动力运输车中的举升泵和转向泵。
进一步地，所述电驱动力***还包括整车控制器，所述变流装置与整车控制器进行双向通讯、用于接受和发送指令。
进一步地，还包括冷却***，所述冷却***用于冷却变流装置、转向举升电机和行走牵引电机。
进一步地，所述电驱动力***中的行走牵引电机和电力驱动短桥都为多个，每个行走牵引电机对应一个电力驱动短桥。
进一步地，每个行走牵引电机和转向举升电机都通过独立的AC/DC变流器与蓄电池组相连。
进一步地，所述举升泵和转向泵采用串联的方式被转向举升电机驱动。
进一步地，所述转向举升电机和行走牵引电机都为永磁同步电机，所述变流器中包括三相桥式驱动电路。
进一步地，所述变流装置还包括DC/DC变流器，所述蓄电池组通过DC/DC变流器向电驱动运输车供直流电。
进一步地，所述蓄电池组为钛酸锂电池组、磷酸铁锂电池组、或者超级电容电池组。
进一步地，所述电力驱动短桥包括驱动桥壳、以及内置于驱动桥壳的减速差速一体机，所述行走牵引电机通过减速差速一体机驱动行走车轮滚动。
如上所述，本发明涉及的电驱动运输车，具有以下有益效果：
通过在传统燃油动力运输车基础上，将原传统燃油动力***中的液压行走马达、举升液压泵和转向液压泵等采用行走电机和转向举升电机替代，电力驱动短桥替换原来的静压驱动短桥，去掉了原传统燃油动力***中的柴油机组、分动箱、左右行走液压泵等机构。使用时，蓄电池组输出的直流电通过AC/DC变流器向转向举升电机和行走牵引电机供交流电，转向举升电机和行走牵引电机转动，行走牵引电机带动行走车轮转动，转向举升电机用于驱动原传统燃油动力运输车中的举升泵和转向泵，实现与原传统燃油动力***相同的驱动行走、转向等功能。本发明的电驱动运输车，在原车辆尺寸基本参数不变动、主要承载结构基本不变动、以及车辆其他机构都基本可以保持不变的情况下，大大减少了重新设计的工作量和开发周期，可减少实际承载能力验证环节。采用电力驱动的方式，相比于原传统燃油动力方式，结构简单，运行稳定，方便维护，电驱动运输车可以降低运行成本，维修费用也会降低，同时还有可以减少对环境的污染。
附图说明
图1为现有的传统燃油动力运输车的结构示意图。
图2为本发明的电驱动运输车的结构示意图。
图3为本发明中的电驱动力***的组成拓扑图。
图4为本发明中的行走牵引电机、转向举升电机和AC/DC变流器的电路连接示意图。
图5为本发明中的AC/DC变流器的结构示意图。
图6为本发明中的电力驱动短桥的结构示意图。
元件标号说明
1 柴油机组
2 分动箱
3 转向液压泵
4 静压驱动短桥
5 轮边液压马达
6 蓄电池组
7 变流装置
71 AC/DC变流器
711 冷却管
712 三项交流输出接口
713 直流输入接口
714 控制接口
8 转向举升电机
9 行走牵引电机
10 电力驱动短桥
101 驱动桥壳
102 减速差速一体机
11 行走车轮
12 冷却***
13 整车控制器
14 举升泵
15 转向泵
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供了一种基于传统燃油动力运输车改进的电驱动运输车，参见图1，图1仅示出了传统燃油动力运输车的车头的驱动部分，传统燃油动力运输车的传统燃油动力***主要包括柴油机组1、分动箱2、左右行走液压泵、举升液压泵、转向液压泵3、静压驱动短桥4、左右轮边液压马达5、以及马达减速机等，通过燃烧燃油柴油机做功产生扭矩驱动分动箱2，进而带动多个液压泵去驱动轮边液压马达5、马达减速机、举升油缸***、转向油缸***，实现传统燃油动力运输车的行走转向等。
本发明的电驱动运输车，为在传统燃油动力运输车基础上的改进，参见图2至图6，包括用于替代传统燃油动力运输车的传统燃油动力***的电驱动力***，电驱动力***包括蓄电池组6、变流装置7、转向举升电机8、行走牵引电机9、以及电力驱动短桥10；变流装置7包括AC/DC变流器71，蓄电池组6通过AC/DC变流器71向转向举升电机8和行走牵引电机9供交流电，电力驱动短桥10用于安装行走车轮11，行走牵引电机9安装在电力驱动短桥10上、用于驱动行走车轮11转动，转向举升电机8用于驱动原传统燃油动力运输车中的举升泵14和转向泵15。
本发明的电驱动运输车，在传统燃油动力运输车基础上，将原传统燃油动力***中的液压行走马达、举升液压泵和转向液压泵3等采用行走电机9和转向举升电机8替代，电力驱动短桥10替换原来的静压驱动短桥4，去掉了柴油机组1、分动箱2、左右行走液压泵、举升液压泵、转向液压泵3、静压驱动短桥4、左右轮边液压马达5、以及马达减速机等。优选地，蓄电池组6、变流装置7和转向举升电机8分别安装在原来柴油机组1、分动箱2、转向液压泵3的位置。使用时，蓄电池组6输出的直流电通过AC/DC变流器71向转向举升电机 8和行走牵引电机9供交流电，带动转向举升电机8和行走牵引电机9转动，行走牵引电机9 带动安装在电力驱动短桥10上的行走车轮11转动，转向举升电机8用于驱动原传统燃油动力运输车中的举升泵14和转向泵15，实现与原传统燃油动力***相同的驱动行走、转向等功能。
本发明的电驱动运输车，在原车辆尺寸基本参数不变动、主要承载结构基本不变动、以及车辆其他机构都基本可以保持不变的情况下，大大减少了重新设计的工作量和开发周期，另外，也可减少实际承载能力验证环节。采用电力驱动的方式，相比于原传统燃油动力方式，结构简单，运行稳定，方便维护，电驱动运输车可以降低运行成本，维修费用也会降低，同时还有可以减少对环境的污染。
参见图3，在本实施例中，电驱动力***还包括整车控制器13，整车控制器13用于对原传统燃油动力***的控制部分进行控制，变流装置7与整车控制器13进行双向通讯、用于接受和发送指令，以此实现控制车辆的动作。
参见图3，作为优选设计，在本实施例中，电驱动运输车还包括冷却***12，冷却*** 12用于冷却变流装置7、转向举升电机8和行走牵引电机9等结构，以此来确保整个电驱动力***能够稳定持续运行。冷却***12中的冷却介质根据实际不同情况选择，优选采用油冷或防冻液冷却，选用专业厂家配套的方案进行解决。相对应的，在变流装置7、转向举升电机8和行走牵引电机9上设有相应的冷却结构，参见图5，在AC/DC变流器71上设有冷却管711用于冷却。
电驱动力***中的行走牵引电机9和电力驱动短桥10优选都为多个，具体根据实际功率需要确定，每个行走牵引电机9对应一个电力驱动短桥10。进一步优选地，每个行走牵引电机9和转向举升电机8都通过独立的AC/DC变流器71与蓄电池组6连接。参见图3和图4，图3和图4给出了四个电驱动短桥和行走牵引电机9的示例，每两个电力驱动短桥10组成一条轴线，每个电驱动短桥上安装四个行走车轮11，四个行走牵引电机9分别通过四个独立的 AC/DC变流器71与蓄电池组6连接，以此即使其中一个行走牵引电机9出现问题，也不至于影响其他行走牵引电机9的功能，避免严重情况下会导致车辆直接无法行走。
参见图3和图4，转向举升电机8通过一个AC/DC变流器71与蓄电池组6相连，以此实现独立供电。转向举升电机8作为电驱动运输车上的转向泵15和举升泵14的动力源，且优选地，举升泵14和转向泵15采用串联的方式被转向举升电机8驱动，电驱动运输车上的转向泵15和举升泵14之后的***保持与原传统燃油动力运输车上的一致。
转向举升电机8和行走牵引电机9优选都为永磁同步电机，变流器中包括三相桥式驱动电路。参见图5，图5为AC/DC变流器71的外部结构示意图，采用铸铝外壳设计，上面设有直流输入接口713、三项交流输出接口712、以及控制接口714。根据不同的转向举升电机 8和行走牵引电机9，AC/DC变流器71的设计也稍有区别，按照AC/DC变流器71的驱动功率进行分类，单AC/DC变流器71最少驱动30kw,最大设计驱动100KW。在本发明中，电驱动力***中的AC/DC变流器71部分基本参数需满足如下条件，见下表1：
Figure BDA0002264189640000061
表1：变流器基本参数要求
进一步优选地，变流装置7还包括DC/DC变流器，蓄电池组6通过DC/DC变流器向电驱动运输车供直流电，具体可以为电驱动运输车的控制***等提供电源，包括照明、控制策略、电磁阀、仪表显示等原车上采用低压直流供电的部分，DC/DC变流器可以根据需要选择其规格。由于当前的传统燃油动力运输车的电气***供电由柴油机组1带动小型交流发电机 (60-100A)向车载铅酸蓄电池充电，由铅酸蓄电池为整车供电。本发明的电驱动运输车采用上述的设计方式，简化了整车的供电***。
本发明的电驱动运输车中，蓄电池组6根据运输车使用不同环境和要求选择不同类型的电池，优选可以采用钛酸锂电池组、磷酸铁锂电池组、或者超级电容电池组，具体地，当考虑适用于快充、环境恶劣、低温等环境时采用应用钛酸锂电池组，当考虑到车辆数目多的、价格敏感的情况时采用磷酸铁锂电池组，当适应于运输距离短、充电时间非常有限情况时采用超级电容电池组。优选地，蓄电池组6具有BMS，用以能够提高电池的利用率，防止出现过度充电和过度放电。蓄电池组6容量的匹配可以根据实际情况配置，具体地，根据运输车采用的行走牵引电机9的电压V和功率P、爬坡度％、载重吨位t、最大速度v、轮胎半径r、续航里程m、风阻系数ρ、车辆质量t1、摩擦系数f等影响因子的计算结果要求选择不同的容量j，由下列函数式进行核算：
J＝f(v,p,％,t,v,r,m,ρ,t1,f)
在传统燃油动力运输车中，静压驱动短桥4包括有左液压马达、左轮边减速，右液压马达，右轮边减速，桥壳等，在静压驱动短桥4中，桥壳仅作为承载结构，左右两边轮组分别由不同的液压马达驱动。参见图6，在本实施例中，电力驱动短桥10在保持尺寸基本与传统燃油动力运输车中静压驱动短桥4一致，电力驱动短桥10主要包括驱动桥壳101、以及内置于驱动桥壳101的减速差速一体机102，行走牵引电机9通过减速差速一体机102驱动行走车轮11滚动。在本实施例中，电力驱动短桥10上的行走牵引电机9较静压驱动短桥4中的液压马达数量减少一只，进一步地简化了结构。
本发明的电驱动运输车，可作为重载运输车应用于多种生产场合，尤其可以作为铁水运输车，采用了纯电力驱动可以降低运行成本，目前在运行的采用燃油动力的380T铁水运输车经测算每公里平均消耗为8.5L柴油，采用本发明的电驱动运输车作为铁水运输车经测算最多每公里耗电约在30kwh，因此可以大大降低费用支出。且采用电驱动力***，实现了动力***的简化，简化后没有内燃机和精度要求高的液压驱动液压***，电机和蓄电池日常都是免维护且不会产生其他额外的维修支出，维修费用也会降低。此外，还可以减少对环境的污染，基本可以消除油液污染，空气污染、环境污染，也能为驾驶员提供一个安静舒适的驾驶环境。
采用本发明的电驱动运输车，可以缩短开发周期，减少资金投入，降低了日常运营成本，实现了更加可靠、稳定的产品质量，让产品的市场竞争力会增强。
综上所述，发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于传统燃油动力运输车改进的电驱动运输车，其特征在于：包括用于替代传统燃油动力运输车的传动燃油动力***的电驱动力***，所述电驱动力***包括蓄电池组(6)、变流装置(7)、转向举升电机(8)、行走牵引电机(9)、以及电力驱动短桥(10)；所述变流装置(7)包括AC/DC变流器(71)，所述蓄电池组(6)通过AC/DC变流器(71)向转向举升电机(8)和行走牵引电机(9)供交流电，所述电力驱动短桥(10)用于安装行走车轮(11)，所述行走牵引电机(9)安装在电力驱动短桥(10)上、用于驱动行走车轮(11)转动，所述转向举升电机(8)用于驱动原传统燃油动力运输车中的举升泵(14)和转向泵(15)。
2.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：所述电驱动力***还包括整车控制器(13)，所述变流装置(7)与整车控制器(13)进行双向通讯、用于接受和发送指令。
3.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：还包括冷却***(12)，所述冷却***(12)用于冷却变流装置(7)、转向举升电机(8)和行走牵引电机(9)。
4.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：所述电驱动力***中的行走牵引电机(9)和电力驱动短桥(10)都为多个，每个行走牵引电机(9)对应一个电力驱动短桥(10)。
5.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：每个行走牵引电机(9)和转向举升电机(8)都通过独立的AC/DC变流器(71)与蓄电池组(6)相连。
6.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：所述举升泵(14)和转向泵(15)采用串联的方式被转向举升电机(8)驱动。
7.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：所述转向举升电机(8)和行走牵引电机(9)都为永磁同步电机，所述变流器中包括三相桥式驱动电路。
8.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：所述变流装置(7)还包括DC/DC变流器，所述蓄电池组(6)通过DC/DC变流器向电驱动运输车供直流电。
9.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：所述蓄电池组(6)为钛酸锂电池组、磷酸铁锂电池组、或者超级电容电池组。
10.根据权利要求1所述的电驱动运输车，其特征在于：所述电力驱动短桥(10)包括驱动桥壳(101)、以及内置于驱动桥壳(101)的减速差速一体机(102)，所述行走牵引电机(9)通过减速差速一体机(102)驱动行走车轮(11)滚动。
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