專利名稱：大型電瓶車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于物料搬運的工業(yè)車輛——大型電瓶車，同時提出了一種用于電瓶車的調(diào)速系統(tǒng)。
現(xiàn)有的電瓶車有單電機(jī)驅(qū)動和多電機(jī)輪緣驅(qū)動。對于單電機(jī)驅(qū)動車輛來說，因為低壓大扭矩直流電機(jī)的技術(shù)難度大，研制周期長，因此，只有一些輕型電瓶車或小型蓄電池牽引車輛采用單電機(jī)驅(qū)動。多電機(jī)輪緣驅(qū)動的電瓶車，是采用多電機(jī)串接，一個電機(jī)驅(qū)動一個輪子，這種車輛，采用改變電機(jī)的端電壓使電機(jī)調(diào)速，這樣電機(jī)經(jīng)常處于低效率工作區(qū)域，尤其在爬坡時，電流成倍增大，電機(jī)效率大幅度下降(參見電流效率η與電流I的關(guān)系曲線


圖1)，同時與放電電流大小成反比的電池組容量也大幅度下降，因此，車輛總的效率很低。大電流放電也大大縮短了電池組的使用壽命且加快了電機(jī)內(nèi)絕緣層的老化，而且多電機(jī)串接輪緣驅(qū)動的傳動系統(tǒng)和驅(qū)動橋另部件不能通用，因此設(shè)計制造周期長。
現(xiàn)有蓄電池車輛電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)常用的調(diào)速方法有以下兩種第一種可控硅脈寬調(diào)速。這種調(diào)速方法，其線路較為復(fù)雜，成本也高。在使用過程中一旦出了故障難以排除，所以只用在一般電動叉車上。
第二種接觸器＋串聯(lián)電阻。這種調(diào)速方法，雖結(jié)構(gòu)簡單易行，但能耗大且接觸器接通和斷開時，產(chǎn)生電弧，經(jīng)常燒壞接觸器觸頭，另外，因為這種調(diào)速方法是有級調(diào)速，所以電機(jī)各轉(zhuǎn)速之間調(diào)速平滑性差。
本實用新型的目的在于提供一種滿足郵政通信樞紐工程、車站、港口、機(jī)場等需要的大型電瓶車，以克服上述蓄電池車輛的不足，并提出一種新的可用于各種類型電瓶車輛電機(jī)調(diào)速的調(diào)速系統(tǒng)。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的在車輛的動力系統(tǒng)采用了多電機(jī)并接扭矩疊加輸出動力裝置，扭矩疊加輸出是通過共同連動齒輪實現(xiàn)的；在車輛的傳動系統(tǒng)有多個齒輪的二檔或多檔變速箱，用改變傳動齒輪傳動比使電機(jī)經(jīng)常處于高效工作區(qū)域；電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)采用了調(diào)壓電源＋晶體管脈寬調(diào)速電路＋接觸器的調(diào)速方法。
動力系統(tǒng)的多電機(jī)并接扭矩疊加輸出動力裝置選用多個同型號的串激直流電機(jī)并接，并接的多個電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同。通過各自軸端上的齒輪共同驅(qū)動動力裝置輸出軸連動齒輪，從而實現(xiàn)多電機(jī)扭矩疊加輸出，并接電機(jī)的型號及個數(shù)，應(yīng)根據(jù)電瓶車的動力性來選擇和確定，可以是兩個或多個，至少是兩個串激直流電機(jī)并接。
多電機(jī)并接扭矩疊加輸出動力裝置的輸出軸與傳動系統(tǒng)的變速箱聯(lián)接，除了變速箱外，傳動系統(tǒng)還有傳動軸和驅(qū)動橋，可用一般內(nèi)燃車輛的相應(yīng)零部件來代替。變速箱內(nèi)齒輪的個數(shù)至少是4個。
調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)壓電源＋晶體管脈寬調(diào)速電路＋接觸器的調(diào)速方法。調(diào)壓電源是利用電源電池組串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的轉(zhuǎn)換，使輸出電壓分為若干檔次；晶體管脈寬調(diào)速電路由振蕩回路，電流負(fù)反饋回路，晶體管復(fù)合放大回路和控制開關(guān)回路組成；接觸器連接于控制開關(guān)回路中。這種調(diào)速系統(tǒng)即是本實用新型所提出的用于各種電瓶車輛即蓄電池車輛的調(diào)速系統(tǒng)。
根據(jù)車輛的用途以及車輛的最高車速，將動力電源即蓄電池組輸出電壓通過串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的轉(zhuǎn)換分成若干電壓檔次，在電池組各檔次輸出端和電機(jī)之間通過晶體管脈寬調(diào)速電路連接，在電機(jī)啟動到各電壓檔次最高電壓(即達(dá)到對應(yīng)于各電壓檔次的電機(jī)最高轉(zhuǎn)速)的過渡過程中，晶體管脈寬調(diào)速電路工作，當(dāng)達(dá)到各檔次最高電壓時?？刂崎_關(guān)回路中接觸器接通后，晶體管脈寬調(diào)速電路被短接；當(dāng)由各檔次最高電壓回到低電壓(即電機(jī)由相應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速回到低轉(zhuǎn)速)的過渡過程中，晶體管脈寬調(diào)速電路接通，緊接著接觸器斷開。這樣做的目的，是考慮到晶體管脈寬調(diào)速電路的能耗和晶體管的壽命，為了減少晶體管的工作時間，使車輛盡可能直接在接觸器導(dǎo)通時運行；又考慮到在各電壓檔次相互轉(zhuǎn)換時和車輛的車速由靜止到各檔次最高車速時實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，接觸器可以無電弧斷開和接通，避免能耗和接觸器觸頭燒壞；同時，萬一晶體管脈寬調(diào)速電路出現(xiàn)故障，因為該電路控制開關(guān)回路中的接觸器并接于整個電路，所以，并不影響接觸器、調(diào)壓電源正常工作。
本實用新型的優(yōu)點是由于采用了多電機(jī)并接扭矩疊加輸出動力裝置和具有變速箱的傳動系統(tǒng)，克服了多電機(jī)串接輪緣驅(qū)動設(shè)計周期長、成本高、維修困難、車輛總的效率低、電池組使用壽命短等不足，使大型電瓶車輛特別是大型電瓶牽引車輛(1噸以上牽引力)的制造成為可能，并在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)獨特地采用了電源調(diào)壓＋晶體管脈寬電路＋接觸器的調(diào)速方法，既簡化了電路、便于維修，又降低了成本、提高了可靠性，同時減輕了電池組重量、提高了調(diào)速平滑性，使整車動力性、續(xù)駛里程、重量利用系數(shù)有了明顯提高。本實用新型提出的調(diào)壓電源＋晶體管脈寬調(diào)速電路＋接觸器的調(diào)速系統(tǒng)，不僅用于以上所述的大型蓄電池車輛，還適用于其它各種型號的電瓶車輛。
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。
圖1是反映電機(jī)效率η與電流I的η～I(xiàn)曲線。
圖2是大型蓄電池牽引車選用兩個串激直流電機(jī)并接扭矩疊加輸出動力裝置與變速箱聯(lián)接內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1是變速箱上變速手柄；2、3是兩個型號相同、轉(zhuǎn)動方向相同的并接串激直流電機(jī)，這兩個并接電機(jī)與三連動齒輪共同組成了本實用新型動力系統(tǒng)的動力裝置；4、5、6是三個齒輪，4、6分別是兩個并接電機(jī)軸端上的齒輪，5是動力裝置輸出軸連動齒輪；7是多電機(jī)并接扭矩疊加輸出動力裝置的輸出軸，亦是傳動系統(tǒng)變速箱的輸入軸；8是變速箱。并接電機(jī)2和3通過固定在其軸端的齒輪4和6共同驅(qū)動固定在動力裝置輸出軸即變速箱8的輸入軸7上的中間連動齒輪5，根據(jù)不同的工況(如道路條件、牽引重量等)搬動變速手柄1，可以得到變速箱8中傳動齒輪不同的傳動比，由于傳動比的改變，使電機(jī)2和電機(jī)3一直處于高效率工作區(qū)域。如果電機(jī)2比電機(jī)3轉(zhuǎn)速高，則電機(jī)2除驅(qū)動中間連動齒輪5外，還要帶動電機(jī)3，根據(jù)串激電機(jī)的特性，電機(jī)2負(fù)載電流增大則轉(zhuǎn)速隨之下降，電機(jī)3電流減小，轉(zhuǎn)速則提高，最后兩個電機(jī)達(dá)到動態(tài)平衡。從宏觀上看，兩個電機(jī)一直處于動態(tài)平衡。
圖3是調(diào)速系統(tǒng)電路方框圖，由圖可以看出，整個調(diào)速電路由調(diào)壓電源和控制開關(guān)回路、振蕩回路、電流負(fù)反饋回路、晶體管復(fù)合放大回路組成的晶體管脈寬調(diào)速電路組成。
圖4是調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖。
圖3和圖4的各回路均采用常用的回路，是上述各標(biāo)準(zhǔn)回路的組合。
調(diào)壓電源由電池組的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的轉(zhuǎn)換得到不同的直流電壓，通過接觸器1CZ、2CZ、3CZ和控制開關(guān)K1來實現(xiàn)電池組的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的轉(zhuǎn)換。根據(jù)需要撥動控制開關(guān)K1，使1CZ或2CZ或3CZ接通，可得到電池組不同的輸出電壓檔次。
控制開關(guān)回路由電位器R4、轉(zhuǎn)換開關(guān)K1、接觸器4CZ、按扭QA和TA組成。調(diào)節(jié)電位器R4，可使振蕩回路(振蕩回路的組成在下面敘述)輸出不同的占空比，即輸出可變的矩形脈沖，轉(zhuǎn)換開關(guān)K1既作為調(diào)壓電源中控制開關(guān)，又作為控制開關(guān)回路的控制開關(guān)，K1在選擇不同的電壓的同時，也選擇了由K1控制的對應(yīng)限流分壓電阻R1、R1′，R2、R2′，R3、R3′，使矩形脈沖能正常輸出。接觸器4CZ、QA、TA的作用是使電機(jī)可以直接由電源供電，使晶體管脈寬調(diào)速電路短路，此時，電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)最高，相當(dāng)于各電壓檔次的最高值。
振蕩回路是由T2、T3、T4、C3、C4、R7、R6、R5、R4、C1、C2組成的一多諧振蕩回路，由T4射極輸出矩形脈沖。電位器R4在該回路中作為調(diào)節(jié)輸出脈沖信號占空比的元件，可以視之為控制開關(guān)回路元件，也可以視之為振蕩回路元件。
電流負(fù)反饋回路是由R10、D3、T1組成。該回路的作用是使組成T7的每個功率管流過的電流相等，且使主回路的電流不超過設(shè)計值。
晶體管復(fù)合放大回路由T5、T6、T7組成，其中T7可是一個功率管(見圖4)也可由多個功率管并接組成(見圖5)。
二極管D4作為續(xù)流二極管，它與電機(jī)并接，避免當(dāng)斷電的瞬間，產(chǎn)生一個大的反電動勢擊穿三極管，D4與電機(jī)形成的回路，使反向電流在該回路流過，不使三極管擊穿。
整個調(diào)速系統(tǒng)是這樣工作的根據(jù)需要撥動控制開關(guān)K1，使電池組串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)通過1CZ、2CZ、3CZ轉(zhuǎn)換，調(diào)壓電源輸出不同的電壓，撥動K1的同時也改變了脈寬調(diào)速電路中限流分壓電阻R1、R1′或R2、R2′或R3、R3′。
調(diào)節(jié)R4，使多諧振蕩回路中振蕩管T2、T3導(dǎo)通工作，隨R4的不斷變化，振蕩回路占空比逐漸增加，經(jīng)過晶體管復(fù)合放大回路放大，輸出的平均電壓、平均電流逐漸變大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也逐漸增加，在各檔次達(dá)到最高電壓值時，QA接通，TA斷開，接觸器4CZ接通后，晶體管脈寬調(diào)速電路短路。需要低速時，電位器R4向相反方向調(diào)節(jié)，TA接通，QA斷開，晶體管脈寬調(diào)速電路接通工作后，接觸器4CZ斷開。如此循環(huán)動作。需要換檔次時，電位器R4應(yīng)事先調(diào)到使振蕩回路不工作的位置。接觸器4CZ的接觸及斷開均是無弧接通或斷開，因為接觸器沒完全接觸時電阻大，而晶體管脈寬調(diào)速電路電阻小，晶體管脈寬調(diào)速電路工作時，電流不直接由接觸器流過。當(dāng)接觸器完全接觸時，電阻很小，此時，電流從接觸器流過，不會有電弧產(chǎn)生，接觸器斷開時情況是一樣的，當(dāng)晶體管脈寬調(diào)速電路工作后，接觸器才斷開，所以也是無電弧產(chǎn)生，這樣做也使得調(diào)速平滑。
圖5是多個功率管并接部分線路原理圖，是圖4復(fù)合管部分電路的另一種形式，當(dāng)國內(nèi)沒有所需特大功率管或所需特大功率管價格過高時，可采用廉價的多個功率管并接。圖中R10、D3、T1的作用是使流過每個功率管T7的電流相同且不超過設(shè)計值。
權(quán)利要求1.一種大型電瓶車，其特征在于所述電瓶車的動力系統(tǒng)采用了多電機(jī)並接扭矩疊加輸出裝置，傳動系統(tǒng)有多個齒輪的二檔或多檔變速箱8，電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)壓電源+晶體管脈寬調(diào)速電路+接觸器的調(diào)速電路，多電機(jī)並接扭矩疊加輸出動力裝置的輸出軸與傳動系統(tǒng)的變速箱8聯(lián)接，即並接電機(jī)2和3通過固定在其軸端的齒輪4和6共同驅(qū)動固定在輸出軸即變速箱8的輸入軸7上的中間連動齒輪5實現(xiàn)扭矩疊加輸出，調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)壓電源是利用電池組的串聯(lián)、並聯(lián)混聯(lián)的轉(zhuǎn)換分為若干電壓檔次，電池組各檔次輸出端和電機(jī)之間通過由振蕩回路，電流負(fù)反饋回路，晶體管復(fù)合放大回路和控制開關(guān)組成的晶體管脈寬調(diào)速電路連接，調(diào)速系統(tǒng)的接觸器連接于控制開關(guān)回路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型電瓶車，其特征在于所述多電機(jī)並接扭矩疊加輸出裝置並接電機(jī)的型號和個數(shù)由車輛動力性所決定，可以是兩個或多個，至少是2個。
專利摘要本實用新型提供了一種大型電瓶車及用于電瓶車的調(diào)速系統(tǒng)。為克服現(xiàn)有單電機(jī)驅(qū)動、多電機(jī)輪緣驅(qū)動電瓶車存在的不足，本實用新型提出了采用多電機(jī)并接扭矩疊加輸出裝置及變速箱和調(diào)壓電源+接觸器+晶體管脈寬調(diào)速電路和調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計方案，這種車整車性能好、續(xù)駛里程長、爬坡能力強(qiáng)、成本低、耗能少，適合于郵政通信樞紐工程、車站、港口、機(jī)場等需要，本實用新型所提出的調(diào)速系統(tǒng)適于各種電瓶車輛。
文檔編號B60L11/12GK2046829SQ8820574
公開日1989年11月1日 申請日期1988年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月16日
發(fā)明者姚賓玉, 任香蝶 申請人:姚賓玉, 任香蝶