用于非公路車輛的電驅動系統技術方案

本發明專利技術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。本發明專利技術具有結構簡單緊湊、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。

Electric drive system for off-road vehicles

The invention discloses a method for non road vehicle electric drive system, including diesel engine, generator to provide power supply, as well as for the traction drive system, traction motor for driving traction auxiliary system load, diesel engine, traction system respectively connected with the electric generator and traction system comprises a main rectifier unit, DC the main circuit and inverter unit, power input traction auxiliary system connected traction system of DC circuit, DC transform for obtaining DC circuit, the output voltage for the variable to drive the auxiliary load. The invention has the advantages of simple and compact structure, convenient arrangement of the whole vehicle, low energy consumption, high electric drive efficiency and high energy utilization ratio.

【技術實現步驟摘要】
用于非公路車輛的電驅動系統
本專利技術涉及非公路車輛
，尤其涉及一種用于非公路車輛的電驅動系統。
技術介紹
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。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本專利技術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，本專利技術提出的技術方案為：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。作為本專利技術的進一步改進：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。作為本專利技術的進一步改進：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。作為本專利技術的進一步改進：所述儲能裝置為儲能電容，在牽引工況時還對所述中間直流回路的直流電進行濾波。作為本專利技術的進一步改進：所述牽引系統包括兩路以上牽引支路，每路所述牽引支路分別對應驅動一個牽引電機，每路所述牽引支路均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。作為本專利技術的進一步改進：所述牽引輔助系統包括依次連接的第一輔助逆變單元、電壓轉換單元、輔助整流單元以及第二輔助逆變單元，所述中間直流回路的直流電依次經過所述第一輔助逆變單元、電壓轉換單元、輔助整流單元變換為直流電輸出，以驅動直流負載；所述輔助整流單元輸出的直流電經過所述第二輔助逆變單元逆變為交流電輸出，以驅動交流負載。作為本專利技術的進一步改進：所述輔助整流單元的輸出端還設置有濾波裝置，用于對所述輔助整流單元輸出的直流電進行濾波。作為本專利技術的進一步改進：所述第二輔助逆變單元具體為兩個以上，各個所述第二輔助逆變單元分別與所述輔助整流單元的輸出端連接，每個所述第二輔助逆變單元對應驅動一個輔助負載。作為本專利技術的進一步改進：所述電壓轉換單元為變壓器。作為本專利技術的進一步改進：所述柴油發動機、發電機為同軸連接。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：1）本專利技術用于非公路車輛的電驅動系統，牽引輔助系統從牽引系統主電路的中間直流回路直流取電，構成主輔一體化式的電驅動系統結構，由于牽引輔助系統不直接連軸柴油發動機，不會造成能耗浪費，電驅動效率以及利用率高，且在制動工況時，基于主輔一體化式電驅動系統結構，牽引輔助系統可以有效利用回饋的制動能量，大大減少了柴油機在制動工況下能量消耗，提高了車輛電驅動系統的能源效率，從而能夠適用于非公路車輛在復雜運行環境下執行高效的電驅動；此外牽引輔助系統采用電驅動，可以方便的實現整車布置；2）本專利技術用于非公路車輛的電驅動系統，進一步設置儲能裝置，制動工況時將牽引電機回饋的制動能量進行儲存，在牽引工況時輸出儲存的能量，柴油機轉速無須達到固定轉速即可以回到柴油機怠速狀態，能夠充分利用儲能裝置回收的制動能量給牽引輔助系統供電，有效節約柴油機輸出能量，同時也可以補充柴油發動機在制動轉牽引工況下、柴油發動機由怠速提高轉速時不足的牽引能量。附圖說明圖1是現有的第一種非公路車輛電驅動系統的結構原理示意圖。圖2是現有的第二種非公路車輛電驅動系統的結構原理示意圖。圖3是本實施例用于非公路車輛的電驅動系統的結構原理示意圖。圖例說明：1、柴油發動機；2、發電機；3、牽引系統；31、主整流單元；32、主逆變單元；33、儲能裝置；4、牽引輔助系統；41、第一輔助逆變單元；42、電壓轉換單元；43、輔助整流單元；44、第二輔助逆變單元。具體實施方式以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本專利技術作進一步描述，但并不因此而限制本專利技術的保護范圍。如圖3所示，本實施例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1、發電機2，以及用于驅動牽引電機的牽引系統3、用于驅動輔助負載的牽引輔助系統4，柴油發動機1、牽引系統3分別與發電機2連接，牽引系統3包括依次連接的主整流單元31、中間直流回路以及主逆變單元32，牽引輔助系統4的電源輸入端連接牽引系統3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。柴油發動機1、發電機2具體為同軸連接。牽引工況時，由柴油發動機1提供動力，發電機2將柴油發動機1的機械能轉化為三相交流電源輸出，牽引系統3接入發電機2輸出的三相交流電源，由主整流單元31整流成直流電，整流輸出的直流電經過主逆變單元32逆變為頻率、幅值可調的交流電，提供給牽引電機以驅動牽引電機，從而為整車提供動力，同時牽引輔助系統4從牽引系統3的中間直流回路接入直流電，變換為所需直流電或交流電后提供給輔助負載；制動工況時，牽引電機輸出的制動能量通過主逆變單元32、中間直流本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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（1）、發電機（2），以及用于驅動牽引電機的牽引系統（3）、用于驅動輔助負載的牽引輔助系統（4），所述柴油發動機（1）、牽引系統（3）分別與所述發電機（2）連接，其特征在于：所述牽引系統（3）包括依次連接的主整流單元（31）、中間直流回路以及主逆變單元（32），所述牽引輔助系統（4）的電源輸入端連接所述牽引系統（3）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。

【技術特征摘要】
1.一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（1）、發電機（2），以及用于驅動牽引電機的牽引系統（3）、用于驅動輔助負載的牽引輔助系統（4），所述柴油發動機（1）、牽引系統（3）分別與所述發電機（2）連接，其特征在于：所述牽引系統（3）包括依次連接的主整流單元（31）、中間直流回路以及主逆變單元（32），所述牽引輔助系統（4）的電源輸入端連接所述牽引系統（3）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。2.根據權利要求1所述的用于非公路車輛的電驅動系統，其特征在于，所述牽引系統（3）還設置有與所述主逆變單元（32）連接的儲能裝置（33），所述儲能裝置（33）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。3.根據權利要求2所述的用于非公路車輛的電驅動系統，其特征在于：所述儲能裝置（33）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（32）以補充不足的牽引能量，另一路提供給所述牽引輔助系統（4）以驅動輔助負載。4.根據權利要求3所述的用于非公路車輛的電驅動系統，其特征在于：所述儲能裝置（33）為儲能電容，在牽引工況時還對所述中間直流回路的直流電進行濾波。5.根據權利要求1～4中任意一項所述的用于非公路車輛的電驅動系統，其特征在于：所述牽引系統（3）包括兩路以上牽...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：發明
國別省市：湖南,43