大型電瓶車的製作方法

2023-07-25 06:11:31 3

專利名稱：大型電瓶車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於物料搬運的工業車輛——大型電瓶車，同時提出了一種用於電瓶車的調速系統。
現有的電瓶車有單電機驅動和多電機輪緣驅動。對於單電機驅動車輛來說，因為低壓大扭矩直流電機的技術難度大，研製周期長，因此，只有一些輕型電瓶車或小型蓄電池牽引車輛採用單電機驅動。多電機輪緣驅動的電瓶車，是採用多電機串接，一個電機驅動一個輪子，這種車輛，採用改變電機的端電壓使電機調速，這樣電機經常處於低效率工作區域，尤其在爬坡時，電流成倍增大，電機效率大幅度下降(參見電流效率η與電流I的關係曲線


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內絕緣層的老化，而且多電機串接輪緣驅動的傳動系統和驅動橋另部件不能通用，因此設計製造周期長。
現有蓄電池車輛電機調速系統常用的調速方法有以下兩種第一種可控矽脈寬調速。這種調速方法，其線路較為複雜，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＋串聯電阻。這種調速方法，雖結構簡單易行，但能耗大且接觸器接通和斷開時，產生電弧，經常燒壞接觸器觸頭，另外，因為這種調速方法是有級調速，所以電機各轉速之間調速平滑性差。
本實用新型的目的在於提供一種滿足郵政通信樞紐工程、車站、港口、機場等需要的大型電瓶車，以克服上述蓄電池車輛的不足，並提出一種新的可用於各種類型電瓶車輛電機調速的調速系統。
本實用新型是這樣實現的在車輛的動力系統採用了多電機並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的；在車輛的傳動系統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經常處於高效工作區域；電機的調速控制系統採用了調壓電源＋電晶體脈寬調速電路＋接觸器的調速方法。
動力系統的多電機並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並接，並接的多個電機旋轉方向相同。通過各自軸端上的齒輪共同驅動動力裝置輸出軸連動齒輪，從而實現多電機扭矩疊加輸出，並接電機的型號及個數，應根據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並接。
多電機並接扭矩疊加輸出動力裝置的輸出軸與傳動系統的變速箱聯接，除了變速箱外，傳動系統還有傳動軸和驅動橋，可用一般內燃車輛的相應零部件來代替。變速箱內齒輪的個數至少是4個。
調速系統採用調壓電源＋電晶體脈寬調速電路＋接觸器的調速方法。調壓電源是利用電源電池組串聯、並聯、混聯的轉換，使輸出電壓分為若干檔次；電晶體脈寬調速電路由振蕩迴路，電流負反饋迴路，電晶體複合放大迴路和控制開關迴路組成；接觸器連接於控制開關迴路中。這種調速系統即是本實用新型所提出的用於各種電瓶車輛即蓄電池車輛的調速系統。
根據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、並聯、混聯的轉換分成若干電壓檔次，在電池組各檔次輸出端和電機之間通過電晶體脈寬調速電路連接，在電機啟動到各電壓檔次最高電壓(即達到對應於各電壓檔次的電機最高轉速)的過渡過程中，電晶體脈寬調速電路工作，當達到各檔次最高電壓時。控制開關迴路中接觸器接通後，電晶體脈寬調速電路被短接；當由各檔次最高電壓回到低電壓(即電機由相應的最高轉速回到低轉速)的過渡過程中，電晶體脈寬調速電路接通，緊接著接觸器斷開。這樣做的目的，是考慮到電晶體脈寬調速電路的能耗和電晶體的壽命，為了減少電晶體的工作時間，使車輛儘可能直接在接觸器導通時運行；又考慮到在各電壓檔次相互轉換時和車輛的車速由靜止到各檔次最高車速時實現無級平滑調速，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，萬一電晶體脈寬調速電路出現故障，因為該電路控制開關迴路中的接觸器並接於整個電路，所以，並不影響接觸器、調壓電源正常工作。
本實用新型的優點是由於採用了多電機並接扭矩疊加輸出動力裝置和具有變速箱的傳動系統，克服了多電機串接輪緣驅動設計周期長、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)的製造成為可能，並在電機調速系統獨特地採用了電源調壓＋電晶體脈寬電路＋接觸器的調速方法，既簡化了電路、便於維修，又降低了成本、提高了可靠性，同時減輕了電池組重量、提高了調速平滑性，使整車動力性、續駛裡程、重量利用係數有了明顯提高。本實用新型提出的調壓電源＋電晶體脈寬調速電路＋接觸器的調速系統，不僅用於以上所述的大型蓄電池車輛，還適用於其它各種型號的電瓶車輛。
以下結合附圖作進一步說明。
圖1是反映電機效率η與電流I的η～I曲線。
圖2是大型蓄電池牽引車選用兩個串激直流電機並接扭矩疊加輸出動力裝置與變速箱聯接內部結構示意圖。圖中，1是變速箱上變速手柄；2、3是兩個型號相同、轉動方向相同的並接串激直流電機，這兩個並接電機與三連動齒輪共同組成了本實用新型動力系統的動力裝置；4、5、6是三個齒輪，4、6分別是兩個並接電機軸端上的齒輪，5是動力裝置輸出軸連動齒輪；7是多電機並接扭矩疊加輸出動力裝置的輸出軸，亦是傳動系統變速箱的輸入軸；8是變速箱。並接電機2和3通過固定在其軸端的齒輪4和6共同驅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，由於傳動比的改變，使電機2和電機3一直處於高效率工作區域。如果電機2比電機3轉速高，則電機2除驅動中間連動齒輪5外，還要帶動電機3，根據串激電機的特性，電機2負載電流增大則轉速隨之下降，電機3電流減小，轉速則提高，最後兩個電機達到動態平衡。從宏觀上看，兩個電機一直處於動態平衡。
圖3是調速系統電路方框圖，由圖可以看出，整個調速電路由調壓電源和控制開關迴路、振蕩迴路、電流負反饋迴路、電晶體複合放大迴路組成的電晶體脈寬調速電路組成。
圖4是調速系統電路原理圖。
圖3和圖4的各迴路均採用常用的迴路，是上述各標準迴路的組合。
調壓電源由電池組的串聯、並聯、混聯的轉換得到不同的直流電壓，通過接觸器1CZ、2CZ、3CZ和控制開關K1來實現電池組的串聯、並聯、混聯的轉換。根據需要撥動控制開關K1，使1CZ或2CZ或3CZ接通，可得到電池組不同的輸出電壓檔次。
控制開關迴路由電位器R4、轉換開關K1、接觸器4CZ、按扭QA和TA組成。調節電位器R4，可使振蕩迴路(振蕩迴路的組成在下面敘述)輸出不同的佔空比，即輸出可變的矩形脈衝，轉換開關K1既作為調壓電源中控制開關，又作為控制開關迴路的控制開關，K1在選擇不同的電壓的同時，也選擇了由K1控制的對應限流分壓電阻R1、R1′，R2、R2′，R3、R3′，使矩形脈衝能正常輸出。接觸器4CZ、QA、TA的作用是使電機可以直接由電源供電，使電晶體脈寬調速電路短路，此時，電機轉速到達最高，相當於各電壓檔次的最高值。
振蕩迴路是由T2、T3、T4、C3、C4、R7、R6、R5、R4、C1、C2組成的一多諧振蕩迴路，由T4射極輸出矩形脈衝。電位器R4在該迴路中作為調節輸出脈衝信號佔空比的元件，可以視之為控制開關迴路元件，也可以視之為振蕩迴路元件。
電流負反饋迴路是由R10、D3、T1組成。該迴路的作用是使組成T7的每個功率管流過的電流相等，且使主迴路的電流不超過設計值。
電晶體複合放大迴路由T5、T6、T7組成，其中T7可是一個功率管(見圖4)也可由多個功率管並接組成(見圖5)。
二極體D4作為續流二極體，它與電機並接，避免當斷電的瞬間，產生一個大的反電動勢擊穿三極體，D4與電機形成的迴路，使反向電流在該迴路流過，不使三極體擊穿。
整個調速系統是這樣工作的根據需要撥動控制開關K1，使電池組串聯、並聯、混聯通過1CZ、2CZ、3CZ轉換，調壓電源輸出不同的電壓，撥動K1的同時也改變了脈寬調速電路中限流分壓電阻R1、R1′或R2、R2′或R3、R3′。
調節R4，使多諧振蕩迴路中振蕩管T2、T3導通工作，隨R4的不斷變化，振蕩迴路佔空比逐漸增加，經過電晶體複合放大迴路放大，輸出的平均電壓、平均電流逐漸變大，電機的轉速也逐漸增加，在各檔次達到最高電壓值時，QA接通，TA斷開，接觸器4CZ接通後，電晶體脈寬調速電路短路。需要低速時，電位器R4向相反方向調節，TA接通，QA斷開，電晶體脈寬調速電路接通工作後，接觸器4CZ斷開。如此循環動作。需要換檔次時，電位器R4應事先調到使振蕩迴路不工作的位置。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，而電晶體脈寬調速電路電阻小，電晶體脈寬調速電路工作時，電流不直接由接觸器流過。當接觸器完全接觸時，電阻很小，此時，電流從接觸器流過，不會有電弧產生，接觸器斷開時情況是一樣的，當電晶體脈寬調速電路工作後，接觸器才斷開，所以也是無電弧產生，這樣做也使得調速平滑。
圖5是多個功率管並接部分線路原理圖，是圖4複合管部分電路的另一種形式，當國內沒有所需特大功率管或所需特大功率管價格過高時，可採用廉價的多個功率管並接。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計值。
權利要求1.一種大型電瓶車，其特徵在於所述電瓶車的動力系統採用了多電機並接扭矩疊加輸出裝置，傳動系統有多個齒輪的二檔或多檔變速箱8，電機的調速系統採用調壓電源+電晶體脈寬調速電路+接觸器的調速電路，多電機並接扭矩疊加輸出動力裝置的輸出軸與傳動系統的變速箱8聯接，即並接電機2和3通過固定在其軸端的齒輪4和6共同驅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實現扭矩疊加輸出，調速系統的調壓電源是利用電池組的串聯、並聯混聯的轉換分為若干電壓檔次，電池組各檔次輸出端和電機之間通過由振蕩迴路，電流負反饋迴路，電晶體複合放大迴路和控制開關組成的電晶體脈寬調速電路連接，調速系統的接觸器連接於控制開關迴路中。
2.根據權利要求1所述的大型電瓶車，其特徵在於所述多電機並接扭矩疊加輸出裝置並接電機的型號和個數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於電瓶車的調速系統。為克服現有單電機驅動、多電機輪緣驅動電瓶車存在的不足，本實用新型提出了採用多電機並接扭矩疊加輸出裝置及變速箱和調壓電源+接觸器+電晶體脈寬調速電路和調速系統的設計方案，這種車整車性能好、續駛裡程長、爬坡能力強、成本低、耗能少，適合於郵政通信樞紐工程、車站、港口、機場等需要，本實用新型所提出的調速系統適於各種電瓶車輛。
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 優先權日1988年5月16日
發明者姚賓玉, 任香蝶 申請人:姚賓玉, 任香蝶