[發明專利]用于非公路車輛的電驅動系統

有效

• 申請號: 201611260512.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106627167B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 藍德劭;劉輝榮;胡家喜;梁金成;姚曉陽;何良;張文進;郜永濤;劉猛;喻通
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: B60L7/10
• 分類號: B60L7/10;B60L50/10
• 代理公司: 43008 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 周長清;胡君<國際申請>=<國際公布>=

本發明公開一種用于非公路車輛的電驅動系統，包括用于提供電源的柴油發動機、發電機，以及用于驅動牽引電機的牽引系統、用于驅動輔助負載的牽引輔助系統，柴油發動機、牽引系統分別與發電機連接，牽引系統包括依次連接的主整流單元、中間直流回路以及主逆變單元，牽引輔助系統的電源輸入端連接牽引系統的中間直流回路，用于獲取中間直流回路的直流電進行變換，輸出變換后的電壓以驅動輔助負載。本發明具有結構簡單緊湊、便于整車布置、能源消耗低，且電驅動效率以及能量利用率高等優點。

技術領域

本發明涉及非公路車輛技術領域，尤其涉及一種用于非公路車輛的電驅動系統。

背景技術

非公路車輛是大型露天礦山等的主要運輸工具，牽引電驅動系統即是車輛中的核心組成部分。非公路車輛主要是采取機械傳動或者電驅動，其中采用電驅動時主要包括兩部分：用于驅動非公路車輛中牽引電機的牽引主系統，以及用于驅動非公路車輛中液壓轉向、散熱風機等牽引輔助系統。由于所處的運行環境通常惡劣、路況復雜多變，需要24小時不間斷作業，因而非公路車輛電驅動系統通常裝配有大型柴油機，采用內燃系統驅動，其功耗比較大，排量甚至超過100升，總功率超過3700馬力，大量的能源消耗還會造成極大的大氣污染物排放。

目前非公路車輛中電驅動系統主要有兩種系統模式，分別如下：

第一種電驅動系統：牽引輔助系統采用柴油發動機直接連軸直接驅動模式。如圖1所示，該模式電驅動系統中主系統采用柴油發動機提供動力，發電機將柴油發動機的機械能轉化為電能，牽引主系統通過交流-直流-交流變化，驅動牽引電機工作；牽引輔助系統與柴油發動機同軸連接，直接機械傳動驅動。該模式電驅動系統由柴油發動機與牽引輔助系統直接連軸，牽引輔助系統功率需要額外增加，使得柴油發動機的效率不高，且機械損耗較大。

第二種電驅動系統：對牽引輔助系統進行供電驅動模式。如圖2所示，該模式電驅動系統中主系統采用柴油發動機提供動力，發電機將柴油發動機的機械能轉化為電能，牽引主系統通過交流-直流-交流變化，驅動牽引電機工作；牽引輔助系統也是采用交流-直流-交流系統，其電源由發電機的輔助繞組提供。

非公路車輛在正常作業有兩種工況：牽引工況時，牽引整車向前或者向后運轉；制動工況時，采用電制動方式將非公路車輛通過電機電制動減速，制動能量消耗在制動電阻上，且為了保證散熱系統對電驅動散熱能量的提供，還需要將柴油機轉速維持在固定的轉速（1300rpm）狀態下。非公路車輛所處運行環境通常較為惡劣、路況復雜多變，需要頻繁啟動制動工況，實際中幾乎有三分之一工況為制動工況，非公路車輛中上述兩種模式電驅動系統均是直接將大量的制動能量消耗在制動電阻發熱上，無法對制動能量進行有效的回收利用，造成大量制動能量損失以及能源的浪費。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單緊湊、便于整車布置、能源消耗低，且電驅動效率以及能量利用率高的用于非公路車輛的電驅動系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種用于非公路車輛的電驅動系統，包括用于提供電源的柴油發動機、發電機，以及用于驅動牽引電機的牽引系統、用于驅動輔助負載的牽引輔助系統，所述柴油發動機、牽引系統分別與所述發電機連接，其特征在于：所述牽引系統包括依次連接的主整流單元、中間直流回路以及主逆變單元，所述牽引輔助系統的電源輸入端連接所述牽引系統的中間直流回路，用于獲取所述中間直流回路的直流電進行變換，輸出變換后的電壓以驅動輔助負載。

作為本發明的進一步改進：所述牽引系統還設置有與所述主逆變單元連接的儲能裝置，所述儲能裝置在制動工況時將牽引電機回饋的制動能量進行儲存，以及在牽引工況時輸出儲存的能量。

作為本發明的進一步改進：所述儲能裝置設置在所述中間直流回路中，在牽引工況時將儲存的能量分為兩路輸出，一路提供給所述主逆變單元以補充不足的牽引能量，另一路提供給所述牽引輔助系統以驅動輔助負載。