[发明专利]一种纯电动交流传动自卸车驱动系统

说明书

本发明提供了一种纯电动交流传动自卸车驱动系统，包括：驱动轮系统，变频系统，电制动系统，能源系统，辅助系统；所述自卸车驱动系统还包括直流母线正极、直流母线负极；其中，所述能源系统包括：第一储能装置、电容管理系统、第二储能装置、电池管理系统、绝缘监测装置、外接充装置、开关、能量管理系统、DC/DC模块。本发明提供的纯电动交流传动自卸车驱动系统具有环境适应性强、环保、舒适、节能、经济的特点。

技术领域

本发明涉及自卸车辆驱动系统技术领域，尤其涉及一种纯电动交流传动自卸车驱动系统。

背景技术

目前，自卸卡车广泛应用于露天矿山、水利水电等行业，承担着矿物、土石方等运输任务，它是专业设备，属于非公路车辆。自卸车按动力驱动方式不同，可分为机械传动和电传动两种，其中电传动又分为直流电传动、交流电传动两种。早期自卸卡车，吨位小，均为机械传动，自20世纪70年代美国尤尼特瑞格(Unit-Rig)生产出第一台电传动自卸卡车至今，电动轮自卸卡车已被用户广泛接受与应用。电力电子器件的发展日新月异，电力电子器件的未来充满生机，新一代大电流、高结温、高频率、耐高压的复合型、模块化、高动态参数电力电子器件的问世，将推动交流变频调速技术及电动轮自卸卡车技术的发展。

电动轮自卸卡车具有运距短，转弯半径小和承载量大的特点。根据用户成本统计分析，电动轮自卸卡车的有效装载质量越大，单位运输成本就越低。前几年，120t级、150t级、170t级电动轮自卸卡车是市场主流产品，而目前，190t级、220t级、290t级电动轮自卸卡车已被广泛应用，最大吨位已发展到450t级。电动轮自卸卡车未来还将向着更加大型化的方向发展。

传统的交流电传动自卸车由车架、车厢、驾驶室、交流电传动驱动系统、悬挂系统、液压系统、前后桥总成、轮胎等组成。交流电传动驱动系统由发动机、发电机及鼓风机、电控系统、制动电阻箱、电动轮总成、动力电缆等组成。

柴油机与发电机同轴连接，发电机后端驱动鼓风机和液压泵，鼓风机为电控系统、发电机、电动机提供冷却风，液压泵为转向、制动及举升系统提供动力源；电控系统主要包括整流、逆变系统、接地故障检测、车辆控制系统等，通过线束及电缆分别与发电机、电动轮总成、制动电阻箱相连；制动电阻箱主要由制动电阻及风机组成；电动轮总成主要由轮边减速器及交流牵引电动机组成，安装在后桥的两端，然后通过悬挂、横拉杆及牵引销连接到车架上。

如图1所示，图1为现有技术提供的一种自卸车驱动系统示意图；当车辆牵引时，车辆控制系统根据车辆的状态控制交流发电机的磁场大小，交流发电机产生一定功率的三相交流电，经过三相全桥整流器后转换为直流电施加在直流母线上，直流电通过两个变频器组转化为电压和频率可调的交流电，输送到后轮的牵引电动机上，通过轮边减速器带动车轮旋转，驱动车辆行驶。

如图2所示，图2为现有技术提供的另一种自卸车驱动系统示意图；当车辆需要减速时，松开油门踏板，发动机转速下降，不再提供牵引力，此时踩下电制动踏板，后轮的电动机转换为发电机运行，机械能转换为电能，产生的三相交流电经过变频器组转换为直流电，施加到直流母线上，同时电制动回路接触器闭合，回路接通，直流电施加到制动电阻上，产生热能，电路接通后，制动电阻的冷却风机旋转，将热能吹散到空气中，车辆行驶的机械能最终转化为热能散失掉，实现车辆减速。运行过程中，接地故障检测装置检测高压回路对地的绝缘，以免发生漏电现象，保证人员及设备的安全。

随着新能源汽车技术的不断进步，纯电动、混合动力汽车市场占有率不断增大，超级电容及锂电池技术也取得了发展，但由于电传动自卸车吨位大，需要的能量大。超级电容具有充放电倍率大、时间快、使用寿命长等优点，同时具有价格高、能量密度低的缺点，能实现能量的快速回收，但回收的能量有限，否则自身重量过大；锂电池具有能量密度高、价格低的优点，同时具有充放电倍率低、使用寿命不长的缺点，能实现大功率能量回收，但不能实现快速回收，两种传统的储能元件都不能满足电传动自卸车的需求。