新能源礦車專用的混合動力總成的製作方法
2024-02-24 03:23:15 1
本發明涉及一種混合動力總成，特別是涉及一種新能源礦車專用的混合動力總成。
背景技術：
隨著我國經濟的高速發展，我國礦山運輸業已經從人拉肩扛全面轉入機械化作業時代，生產效率大幅度提高，生產成本大幅度下降，採礦業進入了一個高速發展時期。但是，自2012年以後，受全球經濟持續低迷的影響，採礦業持續下滑，困難重重。在供大於求的大背景下，原材料需求萎縮，價格倒掛，產業鏈資金循環不暢，導致用戶對礦業運輸設備處於買不起、用不起、耽誤不起的尷尬境地，採用傳統運輸設備，只能在盈虧平衡線上掙扎。
礦山運輸業成本中，60-80％是燃料成本。因此，大幅度降低用戶的燃料成本，是礦山運輸業突破當前困局的關鍵。以礦用車和新能源兩項關鍵技術的融合為基礎，以解決用戶三大尷尬難題為目標，成為了當下的研究熱點。
眾所周知，礦區基本無平路，一個運輸循環大約50％是上坡，50％是下坡，對於混合動力系統而言，有一半回收能量的機會，遠遠大於公交車等其他公路車工況。驅動電機低速大功率的特性，也正好符合礦區車輛重載爬坡的要求。此外，傳統礦用車在礦區所遇到的煩惱，如持續制動、連續高效作業等，恰恰成為混合動力系統回收能量、提高節能成果可利用的資源。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種新能源礦車專用的混合動力總成，其能夠在滿足複雜礦區路況作業要求前提下具有高的節油率及能量轉換效率，大幅度降低礦山開採運輸成本，能夠在寬溫度範圍內大功率充放電，長壽命，事故率低，對於破解採礦業持續低迷的難題，具有裡程碑的意義。
本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種新能源礦車專用的混合動力總成，其包括電壓轉換部分、動力控制部分，電壓轉換部分與動力控制部分相連，其中：
電壓轉換部分包括動力總成控制器、柴油發動機、發電機、高壓配電箱、快充裝置、電池、驅動電機、舉升電機、電空調、電池管理裝置、整車控制器、二合一電源裝置、儀表設備、低配電壓盒、氣泵、其他低壓電器設備，柴油發動機、發電機、電池管理裝置、整車控制器、驅動電機都通過一個控制線與動力總成控制器相連，柴油發動機與發電機相連，發電機、快充裝置、電池、二合一電源裝置、驅動電機、舉升電機、電空調都通過一個高壓線纜與高壓配電箱相連，電池、快充裝置都與電池管理裝置相連，二合一電源裝置、儀表設備、高壓配電箱、舉升電機都通過一個高壓線纜與整車控制器相連，二合一電源裝置、其他低壓電器設備、電池管理裝置、整車控制器、儀表設備都通過一個低壓線纜與低配電壓盒相連，氣泵與二合一電源裝置相連；
動力控制部分包括油門踏板、制動踏板、檔位裝置、整車控制器、儀表設備、蓄電池、氣泵、二合一電源裝置、動力總成控制器、柴油發動機、發電機、電動機、水壓傳感器、電池管理裝置、電池，油門踏板、制動踏板、檔位裝置都與整車控制器相連，儀表設備、二合一電源裝置都整車控制器相連，蓄電池、氣泵都與二合一電源裝置相連，動力總成控制器與整車控制器相連，柴油發動機與動力總成控制器相連，發電機、電動機都與動力總成控制器相連，水壓傳感器、電池管理裝置都與動力總成控制器相連，電池管理裝置與電池相連。
優選地，所述電池管理裝置的散熱方式採用風冷與水冷相結合的方式，只有當風冷滿足不了散熱要求時，水冷才起作用。
優選地，所述舉升電機為車廂舉升和車輛轉向提供動力。
優選地，所述氣泵通過二合一電源裝置為制動過程提供能量。
優選地，所述水壓傳感器共兩個通道，為兩個水箱提供溫度採集信號，其中一個水箱為柴油發動機散熱，另一個水箱為發電機、電動機、電池管理裝置散熱。
優選地，所述電壓轉換部分起電力分配作用。
優選地，所述動力控制部分起電力轉換作用。
優選地，所述動力控制部分採用串聯式混合動力，燃油消耗低；根據不同工況，採用純電動驅動或者油電混合驅動。
優選地，所述驅動電機是大功率大扭矩的電機。
優選地，所述電池的充放電溫度範圍為-30℃～55℃。
本發明的積極進步效果在於：採用串聯式混合動力，燃油消耗低；根據不同工況，既可以純電動驅動，也可以採用油電混合驅動；集成方案採用小功率小扭矩發動機，大功率大扭矩驅動電機；採用整車控制器和動力總成控制器聯合二級控制，起到雙保險作用；電池電量配備小，能夠滿足在-30℃～55℃範圍內的大倍率充放，20000次循環壽命能夠保證動力系統與底盤同時達到10年以上的使用壽命，首次故障間隔裡程達到20000小時，有制動能量回收功能；對於建設綠色礦山，大幅度降低礦山開採運輸成本，破解目前採礦業持續低迷的難題，具有裡程碑的意義。
附圖說明
圖1為本發明電壓轉換部分的模塊示意圖。
圖2為本發明動力控制部分的模塊示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
如圖1至圖2所示，本發明新能源礦車專用的混合動力總成包括電壓轉換部分、動力控制部分，電壓轉換部分與動力控制部分相連，其中：
電壓轉換部分包括動力總成控制器、柴油發動機、發電機、高壓配電箱、快充裝置、電池、驅動電機、舉升電機、電空調、電池管理裝置、整車控制器、二合一電源裝置、儀表設備、低配電壓盒、氣泵、其他低壓電器設備，柴油發動機、發電機、電池管理裝置、整車控制器、驅動電機都通過一個控制線與動力總成控制器相連，柴油發動機與發電機相連，發電機、快充裝置、電池、二合一電源裝置、驅動電機、舉升電機、電空調都通過一個高壓線纜與高壓配電箱相連，電池、快充裝置都與電池管理裝置相連，二合一電源裝置、儀表設備、高壓配電箱、舉升電機都通過一個高壓線纜與整車控制器相連，二合一電源裝置、其他低壓電器設備、電池管理裝置、整車控制器、儀表設備都通過一個低壓線纜與低配電壓盒相連，氣泵與二合一電源裝置相連；
動力控制部分包括油門踏板、制動踏板、檔位裝置、整車控制器、儀表設備、蓄電池、氣泵、二合一電源裝置、動力總成控制器、柴油發動機、發電機、電動機、水壓傳感器、電池管理裝置、電池，油門踏板、制動踏板、檔位裝置都與整車控制器相連，儀表設備、二合一電源裝置都整車控制器相連，蓄電池、氣泵都與二合一電源裝置相連，動力總成控制器與整車控制器相連，柴油發動機與動力總成控制器相連，發電機、電動機都與動力總成控制器相連，水壓傳感器、電池管理裝置都與動力總成控制器相連，電池管理裝置與電池相連。
所述電池管理裝置的散熱方式採用風冷與水冷相結合的方式，只有當風冷滿足不了散熱要求時，水冷才起作用；
所述舉升電機為車廂舉升和車輛轉向提供動力；
所述氣泵通過二合一電源裝置模塊為制動過程提供能量；
所述水壓傳感器共兩個通道，為兩個水箱提供溫度採集信號，其中一個水箱為柴油發動機散熱，另一個水箱為發電機、電動機、電池管理裝置散熱；
所述電壓轉換部分起電力分配作用；
所述動力控制部分起電力轉換作用。
所述動力控制部分採用串聯式混合動力，燃油消耗低；根據不同工況，採用純電動驅動或者油電混合驅動。
所述驅動電機是大功率大扭矩的電機。
所述電池的充放電溫度範圍為-30℃～55℃。
本發明的工作原理如下：電壓轉換部分起電力分配作用，通過電池管理裝置、整車控制器和動力總成控制器的控制下，電池系統電量不足時，高壓配電箱通過快充裝置的一個外部電力傳輸給電池充電；在整車在怠速、下坡或制動條件下，驅動電機通過高壓配電箱給電池充電；在剩餘電量百分比達到或低於維持整車正常運行下限值時，柴油發動機帶動發電機通過高壓配電箱為電池充電；在整車運行過程中，電池通過高壓配電箱同時給整車控制器和動力總成控制器供電，此時驅動電機運轉，然後是柴油發動機帶動的發電機和電池同時給驅動電機供電；此時通過二合一電源裝置的一個轉換器將直流電轉換為交流電為低壓配電盒和儀表設備、其他低壓電器模塊供電；當需要開啟電空調或舉升電機時，高壓配電箱將高壓轉換為滿足舉升電機或電空調運行的電能；所述的動力控制部分起電力轉換作用，在整車起步階段踩踏油門踏板，若整車控制器採集到油門踏板的輕踏信號時，通過一個控制線給動力總成控制器傳輸信號，控制電動機啟動；若整車控制器採集到油門踏板的深踏信號時，則電動機和柴油發動機同時啟動；在整車平穩行駛階段，若動力總成控制器通過電池管理裝置的信號判斷電池的剩餘電量滿足行駛要求，則由電池供電，電動機啟動；若動力總成控制器檢測到電池的剩餘電量不足，則柴油發動機啟動，帶動發電機給電池充電；在整車上坡行駛階段，若整車控制器採集到油門踏板的輕踏信號，則一個控制線給動力總成控制器傳輸信號，通過電池供電的電動機啟動；若採集到深踏油門踏板的信號時，則電動機和柴油發動機同時啟動；若動力總成控制器檢測到電池的剩餘電量不足時，則柴油發動機啟動，同時發電機啟動給電池組充電；在整車下坡行駛階段，若整車控制器檢測到制動踏板的踩踏信號，同時動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池的剩餘電量不滿足整車運行的最低要求時，則發電機啟動，為電池充電；若整車控制器檢測到制動踏板被踩踏信號，動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池剩餘電量高於整車運行的最低要求時，則不為電池充電；若整車控制器沒有檢測到制動踏板的踩踏信號，動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池的剩餘電量不滿足整車運行的最低要求時，則柴油發動機啟動，通過發電機為電池組充電；若整車控制器沒有檢測到制動踏板的踩踏信號，動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池的剩餘電量高於整車運行的最低要求時，則柴油發動機不啟動；在整車制動階段，若動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池的剩餘電量不滿足整車運行的最低要求時，則發電機啟動為，電池充電；若動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池的剩餘電量高於整車運行的最低要求時，則不為電池充電；在整車怠速階段，若動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池的剩餘電量不滿足整車運行的最低要求時，則柴油發動機啟動為電池充電，怠速開始；若動力總成控制器通過電池管理裝置檢測到電池的剩餘電量高於整車運行的最低要求時，則柴油發動機不啟動，怠速停止。
本發明的積極進步效果在於：採用串聯式混合動力，燃油消耗低；根據不同工況，既可以純電動驅動，也可以採用油電混合驅動；集成方案採用小功率小扭矩發動機，大功率大扭矩驅動電機；採用整車控制器和動力總成控制器聯合二級控制，起到雙保險作用；電池電量配備小，能夠滿足在-30℃～55℃範圍內的大倍率充放，20000次循環壽命能夠保證動力系統與底盤同時達到10年以上的使用壽命，首次故障間隔裡程達到20000小時，有制動能量回收功能；對於建設綠色礦山，大幅度降低礦山開採運輸成本，破解目前採礦業持續低迷的難題，具有裡程碑的意義。
以上所述的具體實施例，對發明的解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。