一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于能源應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車。
【背景技術(shù)】
[0002]碼頭港區(qū)內(nèi)部水平運(yùn)輸作業(yè)通常選用專用低速牽引車，碼頭專用牽引車設(shè)計(jì)最高時(shí)速40km/h左右，其傳動(dòng)系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)-離合器-變速箱-后(驅(qū)動(dòng))橋-驅(qū)動(dòng)輪，發(fā)動(dòng)機(jī)選用的燃料有柴油、汽油或者天然氣。
[0003]碼頭生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，裝卸船效率最為重要，為確保裝卸船即岸邊設(shè)備的操作效率，每條生產(chǎn)作業(yè)線I臺(tái)岸邊設(shè)備通常配置4?9臺(tái)水平運(yùn)輸車(牽引車)。集裝箱碼頭牽引車卸船作業(yè)流程為:岸邊移動(dòng)對(duì)位-等候裝車-重載起步加速-按指定路線行駛至指定堆場(chǎng)-堆場(chǎng)移動(dòng)對(duì)位-等候卸車-空載起步加速-按指定路線行駛至岸邊-等候移動(dòng)對(duì)位，在整個(gè)作業(yè)循環(huán)過(guò)程中，牽引車等候時(shí)間超過(guò)50%，低速移動(dòng)及對(duì)位時(shí)間超過(guò)25%，重載行駛的時(shí)間比例不到25%，然而牽引車的動(dòng)力必須按最大負(fù)載配置，碼頭集裝箱專用牽引車發(fā)動(dòng)機(jī)功率通常為200kW左右，實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，牽引車長(zhǎng)時(shí)間處于等候或輕載狀態(tài)，而重載起步加速時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，導(dǎo)致能源效率極低、發(fā)動(dòng)機(jī)維修保養(yǎng)周期短，維護(hù)成本高。
[0004]選用插電式全電動(dòng)牽引車可解決以上問(wèn)題，但碼頭的生產(chǎn)作業(yè)性質(zhì)特殊，一旦有裝卸船作業(yè)，牽引車投入的數(shù)量較多，建設(shè)太多充電裝置一是場(chǎng)地限制，二是投資和使用成本較高，加之電池能量有限，作業(yè)過(guò)程中停工充電不允許，因此碼頭牽引車選用全電驅(qū)動(dòng)不太現(xiàn)實(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的即在于提供一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，以解決現(xiàn)有牽引車的高能耗、高污染、發(fā)動(dòng)機(jī)折損率高以及牽引車?yán)m(xù)航難等問(wèn)題，主要應(yīng)用于碼頭、工廠等。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型的一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，包括:系統(tǒng)控制器，電池組，變頻驅(qū)動(dòng)器，雙向DC/DC變換器，發(fā)電機(jī)組，傳動(dòng)系統(tǒng)；所述發(fā)電機(jī)組包括有發(fā)動(dòng)機(jī)及與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)電機(jī)；所述變頻驅(qū)動(dòng)器包括有AC/DC轉(zhuǎn)換器及DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器；所述發(fā)電機(jī)組與AC/DC轉(zhuǎn)換器連接后分為兩路，一路通過(guò)直流母線依次與雙向DC/DC變換器、電池組連接，另一路與DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器連接；所述系統(tǒng)控制器對(duì)電池組、雙向DC/DC變換器、發(fā)電機(jī)組及變頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信號(hào)控制，所述DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器連接負(fù)載，所述電池組的充放電功率大于或等于傳動(dòng)系統(tǒng)功率；所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括有依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速箱、驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)輪；所述DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
[0008]進(jìn)一步，該增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車還包括與直流母線連接的輔助電源。
[0009]進(jìn)一步，該增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車還包括與直流母線連接的24V直流電源。
[0010]本實(shí)用新型提供的一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，其上的發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)間歇性工作，電池組電量低于設(shè)定工作范圍時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組一旦投入工作，便控制在最佳經(jīng)濟(jì)油耗工況運(yùn)行，以恒速、恒功率穩(wěn)定輸出，確保發(fā)電機(jī)組不過(guò)載、不冒黑煙、能源效率最高。發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，輸出能量?jī)?yōu)先滿足牽引車傳動(dòng)系統(tǒng)的功率需求，富余能量給電池組充電，電池組電量達(dá)到設(shè)定高位值時(shí)，關(guān)閉發(fā)電機(jī)組。在整個(gè)工作過(guò)程中，發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)間比牽引車的總體作業(yè)時(shí)間短，發(fā)電機(jī)組功率選配越大實(shí)際工作時(shí)間越短。由于控制發(fā)電機(jī)組在最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)輸出功率，本系統(tǒng)的實(shí)際能耗與發(fā)電機(jī)組功率大小關(guān)系不大，總體能耗取決于所選配的發(fā)電機(jī)組本身特性。同時(shí)本實(shí)用新型具有低能耗、低污染、發(fā)電機(jī)組使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的較佳實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述。
[0012]圖1為本實(shí)用新型的連接框圖；
[0013]圖2為柴油機(jī)萬(wàn)有特性曲線圖；
[0014]其中附圖標(biāo)記為:1、系統(tǒng)控制器；2、電池組；3、輔助電源；4、24V直流電源；5、變頻驅(qū)動(dòng)器；6、發(fā)電機(jī)組；7、雙向DC/DC變換器；8、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；9、變速箱；10、驅(qū)動(dòng)橋；11、驅(qū)動(dòng)輪。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0016]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，主要應(yīng)用于碼頭、工廠等，其包括:系統(tǒng)控制器I，電池組2，變頻驅(qū)動(dòng)器5，雙向DC/DC變換器7，發(fā)電機(jī)組6，傳動(dòng)系統(tǒng)；該發(fā)電機(jī)組6包括有發(fā)動(dòng)機(jī)及與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)電機(jī)；該變頻驅(qū)動(dòng)器5包括有AC/DC轉(zhuǎn)換器及DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器；該發(fā)電機(jī)組6與AC/DC轉(zhuǎn)換器連接后分為兩路，一路通過(guò)直流母線依次與雙向DC/DC變換器7、電池組2連接，另一路與DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器連接；該系統(tǒng)控制器I對(duì)電池組2、雙向DC/DC變換器7、發(fā)電機(jī)組6及變頻驅(qū)動(dòng)器5進(jìn)行信號(hào)控制，該DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器連接負(fù)載，該電池組2的充放電功率大于或等于傳動(dòng)系統(tǒng)功率；該傳動(dòng)系統(tǒng)包括有依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、變速箱9、驅(qū)動(dòng)橋10和驅(qū)動(dòng)輪11 ;該DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)8連接。
[0017]其中，該增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車還包括與直流母線連接的輔助電源3及24V直流電源4，該輔助電源3的輸出端給牽引車上的空調(diào)、氣栗、助力轉(zhuǎn)向等輔助裝置供電。該24V直流電源4的輸出端給照明裝置、發(fā)電機(jī)組6啟動(dòng)等提供電源。
[0018]本實(shí)用新型提供的一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，其上的發(fā)電機(jī)組6實(shí)現(xiàn)間歇性工作，電池組2電量低于設(shè)定工作范圍時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組6，發(fā)電機(jī)組6 —旦投入工作，便控制在最佳經(jīng)濟(jì)油耗工況運(yùn)行，以恒速、恒功率穩(wěn)定輸出，確保發(fā)電機(jī)組6不過(guò)載、不冒黑煙、能源效率最高。發(fā)電機(jī)組6工作時(shí)，輸出能量?jī)?yōu)先滿足牽引車傳動(dòng)系統(tǒng)的功率需求，富余能量給電池組2充電，電池組2電量達(dá)到設(shè)定高位值時(shí)，關(guān)閉發(fā)電機(jī)組6。在整個(gè)工作過(guò)程中，發(fā)電機(jī)組6實(shí)際運(yùn)行時(shí)間比牽引車的總體作業(yè)時(shí)間短，發(fā)電機(jī)組6功率選配越大實(shí)際工作時(shí)間越短。由于控制發(fā)電機(jī)組6在最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)輸出功率，本系統(tǒng)的實(shí)際能耗與發(fā)電機(jī)組6功率大小關(guān)系不大，總體能耗取決于所選配的發(fā)電機(jī)組6本身特性。同時(shí)本實(shí)用新型具有低能耗、低污染、發(fā)電機(jī)組6使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)；本實(shí)用新型的增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車保護(hù)的是各個(gè)部件及其連接關(guān)系，及控制軟件的創(chuàng)新。
[0019]具體系統(tǒng)參數(shù)選配及能量控制如下:
[0020]根據(jù)變頻驅(qū)動(dòng)器5的工作電壓范圍，確定直流母線電壓，選配電池組2的電壓等級(jí)并設(shè)定其工作范圍，系統(tǒng)控制器I通過(guò)雙向DC/DC變換器7調(diào)整電池組2的輸出和輸入雙向電壓，控制充放電電流，使變頻驅(qū)動(dòng)器5穩(wěn)定和確保系統(tǒng)能量平衡；其他輔助電源3、24V直流電源4全部根據(jù)直流母線電壓等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0021]發(fā)電機(jī)組6是整車能量的總來(lái)源，設(shè)計(jì)、控制和管理好機(jī)組的能量是本系統(tǒng)的關(guān)鍵。圖2是某型號(hào)柴油萬(wàn)有特性曲線圖，圖2表明，柴油機(jī)在1250rpm左右轉(zhuǎn)速下輸出為60?80kW時(shí)耗油率最佳——207g/kWh，稱之為“最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)”。假設(shè)選用圖2所示的柴油機(jī)，工作轉(zhuǎn)速設(shè)定為1250rpm，再按該轉(zhuǎn)速選配發(fā)電機(jī)，確保發(fā)電機(jī)組6在1250rpm時(shí)效率最高以及輸出電壓與母線電壓匹配，控制發(fā)電機(jī)組6在“最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)”輸出功率，達(dá)到最高能源效率，發(fā)電機(jī)組6設(shè)定三種狀態(tài):怠速、1250rpm全速和熄火停止，牽引車在整個(gè)工作過(guò)程中，發(fā)電機(jī)間歇性運(yùn)行。
[0022]當(dāng)電池組2電量在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)電機(jī)組6處于熄火停止?fàn)顟B(tài)，牽引全部動(dòng)力由電池組2提供，系統(tǒng)控制器I控制電池組2的輸出功率與整車功率需求全程匹配；當(dāng)電池組2的電量降至設(shè)定低值時(shí)，系統(tǒng)控制器I控制發(fā)電機(jī)組6啟動(dòng)-怠速-全速，發(fā)電機(jī)組6投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，以恒轉(zhuǎn)速、恒功率的最佳經(jīng)濟(jì)油耗狀態(tài)為整車提供動(dòng)力，富余能量給電池組2充電，能量不足時(shí)由電池組2補(bǔ)充；當(dāng)電池組2電量升至設(shè)定高位值時(shí)，系統(tǒng)控制器I控制發(fā)電機(jī)組6全速-怠速-熄火，整車能量轉(zhuǎn)由電池組2提供。整車由驅(qū)動(dòng)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)，牽引車起步扭矩足夠，剎車時(shí)控制以電機(jī)制動(dòng)優(yōu)先，制動(dòng)回饋能量回收至電池組2，急剎車時(shí)，牽引車的氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)制動(dòng)，與傳統(tǒng)車相比安全更有保障。
[0023]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，其特征在于，包括:系統(tǒng)控制器，電池組，變頻驅(qū)動(dòng)器，雙向DC/DC變換器，發(fā)電機(jī)組，傳動(dòng)系統(tǒng)；所述發(fā)電機(jī)組為包括有發(fā)動(dòng)機(jī)及與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)電機(jī)；所述變頻驅(qū)動(dòng)器包括有AC/DC轉(zhuǎn)換器及DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器；所述發(fā)電機(jī)組與AC/DC轉(zhuǎn)換器連接后分為兩路，一路通過(guò)直流母線依次與雙向DC/DC變換器、電池組連接，另一路與DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器連接；所述系統(tǒng)控制器對(duì)電池組、雙向DC/DC變換器、發(fā)電機(jī)組及變頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信號(hào)控制，所述DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器連接負(fù)載，所述電池組的充放電功率大于或等于傳動(dòng)系統(tǒng)功率；所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括有依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速箱、驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)輪；所述DC/AC雙向轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，其特征在于，該增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車還包括與直流母線連接的輔助電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，其特征在于，該增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車還包括與直流母線連接的24V直流電源。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車，該增程式全電驅(qū)動(dòng)低速牽引車包括：系統(tǒng)控制器，電池組，變頻驅(qū)動(dòng)器，雙向DC/DC變換器，發(fā)電機(jī)組，傳動(dòng)系統(tǒng)；其上的發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)間歇性工作，電池組電量低于設(shè)定工作范圍時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組一旦投入工作，便控制在最佳經(jīng)濟(jì)油耗工況運(yùn)行，以恒速、恒功率穩(wěn)定輸出，確保發(fā)電機(jī)組不過(guò)載、不冒黑煙、能源效率最高。發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，輸出能量?jī)?yōu)先滿足牽引車傳動(dòng)系統(tǒng)的功率需求，富余能量給電池組充電，電池組電量達(dá)到設(shè)定高位值時(shí)，關(guān)閉發(fā)電機(jī)組。同時(shí)本實(shí)用新型具有低能耗、低污染、發(fā)電機(jī)組使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】B60L11/12, B60L11/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204915334
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520704319
【發(fā)明人】安同會(huì), 賈凱
【申請(qǐng)人】深圳市安順節(jié)能科技發(fā)展有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月11日