CN113386588A - 一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于双源无轨卡车的电‑电混合动力***，电气化公路***是在公路上方架设架空供电线网，通过安装在双源无轨卡车上的受电弓与供电线网接触接受线网电力，为双源无轨卡车提供电能，实现长途物流运输卡车的纯电驱动行驶且尾气零排放；从根本上解决了长途物流运输卡车新能源化进程中续航里程不足的问题，通过车载动力电池和受电弓与供电线网接触取电的双路能量来源混合供电，改善了现有内燃机驱动的重型商用车存在的能耗高、尾气污染严重、工作噪声大、工作环境恶劣、整车布置困难、制造和使用成本高的缺点，且有益于节能减排，具有广泛的工程应用前景，实现了双源无轨卡车在弓网接触和弓网脱离时最佳的驱动模式。

Description

一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***
技术领域
本发明涉及双源混合动力卡车技术领域，尤其涉及一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***。
背景技术
随着汽车产业的迅猛发展，我国汽车保有量在2020年已达到3.72亿量，加剧了汽车尾气对人类生活环境的污染。现如今开发排放低，油耗小的新能源汽车正成为大多数汽车厂家新的战略目标和发展方向。纯电动汽车，混合动力汽车，氢动力汽车和太阳能汽车等车型纷纷亮相于市场。混合动力车辆是一种由化石能源向清洁能源过渡的一种车型，它既有纯电车的节能且污染小的特质，又有着传统燃油车动力性能好的特点，是一种目前可行性高的方案，不但提升了燃油经济性，且成本不高，易于市场人群接受。
重型卡车以其低廉的运输成本和高效的运输效率等特点，已发展成为公路运输的助力，从混合动力、纯电动、燃料电池三种新能源车辆来看，以混合动力卡车实用性最高，且具有成熟的技术，增加的成本最小，能够实现量产。现如今混合动力型客车及轻卡车已占有不小的市场份额，随着排放标准的要求不断提高，燃油价格的不断上涨，混合动力重型卡车的开发同样日益受到重视。
重型商用车温室气体的排放占全球温室气体的8％，肩负着节能减排重任，在长时间内，内燃机依旧是重型卡车的主要动力源，由于重卡载重量大，行驶里程长，寻常的节能形式或以目前的纯电动车的研究现状难以满足总重卡所需要的的特性。
针对以上情况，有必要针对重型商用车的工作特点，结合混合动力***优点，设计一种能源清洁、可靠性好、稳定性强的混合动力***。
发明内容
为解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提出了一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***，包括整车控制器、电气***和动力传动***，整车控制器与电气***和动力传动***进行信号连接，负责向电气***和动力传动***的零部件进行状态检测和发出控制指令信号，电气***包括受电弓、1号DC/DC转换器、2号DC/DC转换器、双向DC/AC转换器和动力电池组成；受电弓与架空供电线网接触受电，1号DC/DC转换器的输入端与受电弓的输出端进行电气连接，1号DC/DC转换器的输出端与双向DC/AC转换器和2号DC/DC转换器的输入端并联连接，可通过整车控制器的控制实现输出端口的切换；2号DC/DC转换器的输入端与1号DC/DC转换器的输出端电气连接，2号DC/DC转换器的输出端与动力电池的充电端口电气连接；双向DC/AC转换器的输入端与1号DC/DC转换器的输出端和动力电池的充放电端口电气连接，双向DC/AC转换器的输出端与驱动电机的供电输入端口电气连接；动力电池的充电端口与2号DC/DC转换器的输出端电气连接，动力电池的充放电端口与双向DC/AC转换器的输入端电气连接；
动力传动***包括驱动电机、AMT变速器、传动轴、后驱动桥；驱动电机的供电输入端口与双向DC/AC转换器的输出端口电气连接，驱动电机输出轴与AMT变速器的输入轴机械连接；AMT变速器的输入轴与驱动电机的输出轴机械连接，AMT变速器的输出轴与传动轴的输入端机械连接；传动轴的输入端与AMT变速器的输出轴机械连接，传动轴的输出端与后驱动桥上的主减速器机械连接。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本发明提供了一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***，电气化公路***是在公路上方架设架空供电线网，通过安装在双源无轨卡车上的受电弓与供电线网接触接受线网电力，为双源无轨卡车提供驱动所需的电能，实现长途物流运输卡车的纯电驱动行驶，并且实现尾气零排放。这从根本上解决了长途物流运输卡车新能源化进程中的续航里程不足的问题，本发明提出了一种电-电混动结构的双源无轨卡车，通过车载动力电池和受电弓与供电线网接触取电的双路能量来源混合供电，改善了现有内燃机驱动的重型商用车存在的能耗高、尾气污染严重、工作噪声大、工作环境恶劣、整车布置困难、制造和使用成本高的缺点，且有益于节能减排，具有广泛的工程应用前景，通过动力电池供电和线网供电的配合，实现双源无轨卡车在弓网接触和弓网脱离时最佳的驱动模式。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***的结构示意图。
图2为为本发明提供的一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***的工作原理流程图。
图中：1.架空供电线网，2.受电弓，3.整车控制器，4.驱动电机，5.双向DC/AC转换器，6.AMT变速器，7.传动轴，8.动力传动***，9.后驱动桥，10.动力电池，11.电气***，12.2号DC/DC转换器，13.1号DC/DC转换器。
具体实施方式
本发明提供了一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***，如图1所示，包括整车控制器3、电气***11和动力传动***8，整车控制器3与电气***11和动力传动***8进行信号连接，负责向电气***11和动力传动***8的零部件进行状态检测和发出控制指令信号；
图1中，实线表示机械连接关系，虚线表示电气连接关系，点划线表示信号连接关系，点线框内表示电气***11与动力传动***8。
电气***11包括受电弓2、1号DC/DC转换器13、2号DC/DC转换器12、双向DC/AC转换器5和动力电池10组成；受电弓2与架空供电线网1接触受电，1号DC/DC转换器13的输入端与受电弓2的输出端进行电气连接，1号DC/DC转换器13的输出端与双向DC/AC转换器5和2号DC/DC转换器12的输入端并联连接，可通过整车控制器3的控制实现输出端口的切换；2号DC/DC转换器12的输入端与1号DC/DC转换器13的输出端电气连接，2号DC/DC转换器12的输出端与动力电池10的充电端口电气连接；双向DC/AC转换器5的输入端与1号DC/DC转换器13的输出端和动力电池10的充放电端口电气连接，双向DC/AC转换器5的输出端与驱动电机4的供电输入端口电气连接；动力电池10的充电端口与2号DC/DC转换器12的输出端电气连接，动力电池10的充放电端口与双向DC/AC转换器5的输入端电气连接；
动力传动***8包括驱动电机4、AMT变速器6、传动轴7、后驱动桥9；驱动电机4的供电输入端口与双向DC/AC转换器5的输出端口电气连接，驱动电机4输出轴与AMT变速器6的输入轴机械连接；AMT变速器6的输入轴与驱动电机4的输出轴机械连接，AMT变速器6的输出轴与传动轴7的输入端机械连接；传动轴7的输入端与AMT变速器6的输出轴机械连接，传动轴7的输出端与后驱动桥9上的主减速器机械连接。
本发明提供的本发明提供了一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***工作原理如下：
如图1和图2所示，安装在双源无轨卡车上的受电弓2执行升弓操作并与架空供电线网1接触时，整车控制器3确认弓网接触良好后，检测动力电池10的荷电状态SOC，若荷电状态SOC充足，则将整车的驱动模式转换为线网纯为驱动电机供电驱动模式，受电弓2接受来自架空供电线网1的直流电，通过与受电弓2进行电气连接的1号DC/DC转换器13将受电弓2接受的直流电进行降压处理，转换为车辆母线电压，降压后的直流电再经过与驱动电机4进行电气连接的双向DC/AC转换器5，转换为电压为驱动电机4额定电压的交流电，从而为驱动电机4提供交流电力，使驱动电机4正常工作并输出转速和驱动扭矩，此转速和驱动扭矩经过与驱动电机4输出轴进行机械连接的AMT变速器6后，经过AMT变速器6的减速增扭，获得更低的转速和更高的扭矩，通过传动轴7将动力传递至后驱动桥9的主减速器，再一次经过主减速器的减速增扭，转速再次降低，扭矩再次增大，从而满足车辆行驶所需的驱动力，从而实现双源无轨卡车的线网供电驱动行驶。
当双源无轨卡车的受电弓2执行升弓操作并与架空供电线网1接触时，整车控制器3确认弓网接触良好后，检测动力电池10的荷电状态SOC，若荷电状态SOC不足，则将整车的驱动模式转换为供电线网为驱动电机供电并为动力电池充电的驱动模式，受电弓2接受来自架空供电线网1的直流电，通过与受电弓2进行电气连接的1号DC/DC转换器13将受电弓接受的直流电进行降压处理，转换为车辆母线电压。降压后的直流电的一部分经过与驱动电机4进行电气连接的双向DC/AC转换器5，转换为电压为驱动电机4额定电压的交流电，从而为驱动电机4提供交流电力，使驱动电机4正常工作并输出转速和驱动扭矩，此转速和驱动扭矩经过与驱动电机4输出轴进行机械连接的AMT变速器6后，经过AMT变速器6的减速增扭，获得更低的转速和更高的扭矩，通过传动轴7将动力传递至后驱动桥9的主减速器，再一次经过主减速器的减速增扭，转速再次降低，扭矩再次增大，从而满足车辆行驶所需的驱动力，从而实现双源无轨卡车的线网供电驱动行驶。降压后的直流电的另一部分经过与动力电池10进行电气连接的2号DC/DC转换器12，转换为动力电池10额定充电电压的直流电力，从而为动力电池10进行充电操作。
当双源无轨卡车需要离开线网供电范围行驶时，整车控制器3首先将驱动模式转换为纯动力电池供电驱动，然后使受电弓2执行降弓操作与架空供电线网1脱离接触，然后，动力电池10开始输出直流电力，此直流电首先通过与驱动电机4进行电气连接的DC/AC转换器，转换为电压为驱动电机4额定电压的交流电，从而为驱动电机4提供交流电力，使驱动电机4正常工作并输出转速和驱动扭矩，此转速和驱动扭矩经过与驱动电机4输出轴进行机械连接的AMT变速器6后，经过AMT变速器6的减速增扭，获得更低的转速和更高的扭矩，通过传动轴7将动力传递至后驱动桥9的主减速器，再一次经过主减速器的减速增扭，转速再次降低，扭矩再次增大，从而满足车辆行驶所需的驱动力，从而实现双源无轨卡车的电池供电驱动行驶。
当双源无轨卡车进行制动时，整车控制器3首先检测动力电池10的荷电状态SOC，判断是否需要进行制动能量回收，若动力电池10的荷电状态SOC不足，则可以进行制动能量回收，此时整车控制器3将驱动电机4转换为制动发电模式，进行制动与发电，发电产生的交流电力通过与驱动电机4和动力电池10进行电气连接的双向DC/AC转换器5，转换成电压为动力电池10充电额定电压的直流电力，从而为动力电池10进行充电，实现制动能量回收。若动力电池10的荷电状态SOC充足，则无需进行制动能量回收，只进行机械制动。

Claims (1)

1.一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***，包括整车控制器(3)、电气***(11)和动力传动***(8)，整车控制器(3)与电气***(11)和动力传动***(8)进行信号连接，负责向电气***(11)和动力传动***(8)的零部件进行状态检测和发出控制指令信号，其特征在于：
电气***(11)包括受电弓(2)、1号DC/DC转换器(13)、2号DC/DC转换器(12)、双向DC/AC转换器(5)和动力电池(10)组成；受电弓(2)与架空供电线网(1)接触受电，1号DC/DC转换器(13)的输入端与受电弓(2)的输出端进行电气连接，1号DC/DC转换器(13)的输出端与双向DC/AC转换器(5)和2号DC/DC转换器(12)的输入端并联连接，可通过整车控制器(3)的控制实现输出端口的切换；2号DC/DC转换器(12)的输入端与1号DC/DC转换器(13)的输出端电气连接，2号DC/DC转换器(12)的输出端与动力电池(10)的充电端口电气连接；双向DC/AC转换器(5)的输入端与1号DC/DC转换器(13)的输出端和动力电池(10)的充放电端口电气连接，双向DC/AC转换器(5)的输出端与驱动电机(4)的供电输入端口电气连接；动力电池(10)的充电端口与2号DC/DC转换器(12)的输出端电气连接，动力电池(10)的充放电端口与双向DC/AC转换器(5)的输入端电气连接；
动力传动***(8)包括驱动电机(4)、AMT变速器(6)、传动轴(7)、后驱动桥(9)；驱动电机(4)的供电输入端口与双向DC/AC转换器(5)的输出端口电气连接，驱动电机(4)输出轴与AMT变速器(6)的输入轴机械连接；AMT变速器(6)的输入轴与驱动电机(4)的输出轴机械连接，AMT变速器(6)的输出轴与传动轴(7)的输入端机械连接；传动轴(7)的输入端与AMT变速器(6)的输出轴机械连接，传动轴(7)的输出端与后驱动桥(9)上的主减速器机械连接。
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