CN112848865A - 一种低矮型矿用四驱车及驱动控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低矮型矿用四驱车，涉及矿用车技术领域，解决了现有技术中巷道的道路复杂、通道狭窄、爬坡艰难等局限性的技术问题。包括车架、前桥驱动电机、后桥驱动电机、前桥总成、后桥总成、两个电池箱和地板，车架设有两侧纵梁、间隔分布的若干下沉式横梁、下层架和电池托架，下沉式横梁两端分别与两侧纵梁固定连接，下层架与纵梁固定连接，电池托架与下层架可拆卸连接，前桥驱动电机和后桥驱动电机均安装于下层架，电池箱均安装于电池托架，地板安装于下沉式横梁。有利于改善后驱动力不足的缺陷，便于对电池箱维修，有利于车辆整体的布局，有利于紧凑性，改善内部乘客空间不足的缺陷。

Description

一种低矮型矿用四驱车及驱动控制策略

技术领域

本发明涉及矿用车技术领域，尤其涉及一种低矮型矿用四驱车及驱动控制策略。

背景技术

巷道是在地表与矿体之间钻凿处的各种通路，本身道路情况复杂，造成矿区巷道对行驶车辆运行时局限性大的缺陷，包括由于井下蓄电池无轨胶轮车驱动力不足而导致爬坡困难的缺陷，由于车辆结构布置不合理而导致难于通过狭窄通道的缺陷，亟需提供一种结构紧凑且驱动力强的矿用车辆。

发明内容

本申请提供一种低矮型矿用四驱车，解决了现有技术中巷道的道路复杂、通道狭窄、爬坡艰难等局限性的技术问题。

本申请提供一种低矮型矿用四驱车，包括车架、前桥驱动电机、后桥驱动电机、前桥总成、后桥总成、两个电池箱和地板，车架设有两侧纵梁、间隔分布的若干下沉式横梁、下层架和电池托架，下沉式横梁两端分别与两侧纵梁固定连接，下层架固定设置于纵梁下方且与纵梁固定连接，电池托架与下层架可拆卸连接，前桥驱动电机和后桥驱动电机均安装于下层架，前桥驱动电机和后桥驱动电机设置于前桥总成和后桥总成之间，前桥驱动电机与前桥总成传动连接，后桥驱动电机与后桥总成传动连接，两个电池箱分别与前桥驱动电机和后桥驱动电机连接，电池箱均安装于电池托架，两个电池箱分别设置于两个纵梁的两外侧，地板安装于下沉式横梁。

可选地，车架还设有电机箱安装前梁和电机箱安装后梁，电机箱安装前梁和电机箱安装后梁均两端分别固定连接于两侧纵梁、且均相较于后桥总成远离车头设置，电机箱安装前梁和电机箱安装后梁之间设有一个下沉式横梁，电机箱安装前梁和电机箱安装后梁的上表面均低于纵梁的上表面设置；

低矮型矿用四驱车还设有两个电机控制箱，电机控制箱均内设有电机控制器，两个电机控制器分别与前桥驱动电机和后桥驱动电机一一连接，一个电机控制箱跨设于电机箱安装前梁和下沉式横梁，另一个电机控制箱跨设于电机箱安装后梁和下沉式横梁，两个电机控制箱临近设置。

可选地，沿车辆前进方向纵梁包括第一直段、倾斜段和第二直段依次连接，两侧纵梁相互对称分布，两侧纵梁各自的第一直段间隔形成第一宽度，两侧纵梁各自的第二直段间隔形成第二宽度，第一宽度大于第二宽度；

电机箱安装前梁和电机箱安装后梁均两端固定连接第一直段，地板安装于第二直段。

可选地，车架还设有若干地板支撑梁，地板支撑梁的两端分别固定连接于两侧纵梁的第二直段，地板支撑梁与下沉式横梁间隔分布，地板安装于地板支撑梁和下沉式横梁。

可选地，低矮型矿用四驱车于：

车身两侧开设有电池箱检修门，电池箱检修门与电池箱对应设置；

车尾设有充电盖，车架于车尾位置安装有电缆接线盒，充电盖与电缆接线盒对应设置；

前舱设有检修盖。

可选地，下沉式横梁包括：

第一凸起和第二凸起；

中间条板，第一凸起和第二凸起分别与中间条板的长度方向的两端固定连接；

中间条板的顶侧设于第一凸起的顶侧与底侧之间，中间条板的顶侧设于第二凸起的顶侧与底侧之间；

第一凸起远离中间条板的一端与一侧纵梁固定连接，第二凸起远离中间条板的一端与另一侧纵梁固定连接。

可选地，于车身内设有两列座椅支架，座椅支架安装有不锈钢座椅和安全带。

可选地，包括液压系统，液压系统包括液压油箱、转向系统和制动系统，转向系统和制动系统均设有液压执行元件，液压油箱用于向液压执行元件提供液压油；

液压油箱设置于车架靠近车头的位置处。

可选地，包括制动系统，制动系统采用电制动和液压制动并联使用。

一种驱动控制策略，应用于上述的低矮型矿用四驱车，低矮型矿用四驱车对应前桥总成和后桥总成，共设有两个车轴，驱动控制策略包括：

当车辆行驶阻力较小时，选取轴荷大的车轴作为驱动轴进行单轴驱动，另一车轴作为从动轴；

当车辆行驶阻力较大时，控制前桥驱动电机和后桥驱动电机按两个车轴的轴荷比例输出相应转矩，分别驱动两个车轴，同时控制电机转速以使得前轮和后轮的转速协调。

本申请有益效果如下：

(1)本申请提供的低矮型矿用四驱车，通过前桥驱动电机配合前桥总成、后桥驱动电机配合后桥总成，实现四驱功能，有利于改善后驱动力不足的缺陷；

(2)其中设有两个电池箱分别对前桥驱动电机和后桥驱动电机连接，车架的下方固定安装下层架，下层架可拆卸连接电池托架，电池托架用于两个电池箱安装，从而电池托架与电池箱整体可拆卸，便于对电池箱维修；

(3)低矮型矿用四驱车重点在于车架以及各部件的安装方式，通过前桥驱动电机和后桥驱动电机均安装于下层架、前桥驱动电机和后桥驱动电机设置于前桥总成和后桥总成之间、电池箱均安装于电池托架、两个电池箱分别设置于两个纵梁的两外侧的布置方式，有利于车辆整体的布局，有利于紧凑性；

(4)其中车架采用有下沉式横梁，通过下沉式横梁能够降低如地板的位置高度，从而在车辆整体限高的情况下能够扩展内部乘客空间，改善内部乘客空间不足的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请提供的车架包括纵梁和下沉式横梁的结构示意图；

图2为本申请提供的车架包括下层架和电池托架的结构示意图；

图3为本申请提供的车架的俯视图；

图4为本申请提供的车架、电池箱与座椅支架的正视图；

图5为本申请提供的车架与座椅支架的俯视图；

图6为本申请提供的车架安装有驱动电机及前后桥的正视图；

图7为本申请提供的车架安装有驱动电机及前后桥的俯视图；

图8为本申请提供的车架安装有电机控制箱和电缆接线盒的俯视图。

附图标记：100-车架，110-纵梁，111-第一直段，112-倾斜段，113-第二直段，120-下沉式横梁，121-第一凸起，122-中间条板，123-第二凸起，124-减重孔，130-下层架，140-电池托架，150-电机箱安装前梁，160-电机箱安装后梁，210-前桥驱动电机，220-后桥驱动电机，230-前桥总成，240-后桥总成，250-电机控制箱，300-电池箱，400-地板支撑梁，500-电缆接线盒，600-座椅支架。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种低矮型矿用四驱车，解决了现有技术中巷道的道路复杂、通道狭窄、爬坡艰难等局限性的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种低矮型矿用四驱车，包括车架、前桥驱动电机、后桥驱动电机、前桥总成、后桥总成、两个电池箱和地板，车架设有两侧纵梁、间隔分布的若干下沉式横梁、下层架和电池托架，下沉式横梁两端分别与两侧纵梁固定连接，下层架固定设置于纵梁下方且与纵梁固定连接，电池托架与下层架可拆卸连接，前桥驱动电机和后桥驱动电机均安装于下层架，前桥驱动电机和后桥驱动电机设置于前桥总成和后桥总成之间，前桥驱动电机与前桥总成传动连接，后桥驱动电机与后桥总成传动连接，两个电池箱分别与前桥驱动电机和后桥驱动电机连接，电池箱均安装于电池托架，两个电池箱分别设置于两个纵梁的两外侧，地板安装于下沉式横梁。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参照图1至图8，本实施例提供一种低矮型矿用四驱车，包括车架100、前桥驱动电机210、后桥驱动电机220、前桥总成230、后桥总成240、两个电池箱300、地板、电机控制箱250、电缆接线盒500和座椅支架600，等。

具体地，前桥驱动电机210和后桥驱动电机220设置于前桥总成230和后桥总成240之间，前桥驱动电机210与前桥总成230传动连接，后桥驱动电机220与后桥总成240传动连接。两个电池箱300分别与前桥驱动电机210和后桥驱动电机220连接。

请参照图1至图3，车架100设有两侧纵梁110、间隔分布的若干下沉式横梁120、下层架130和电池托架140，下沉式横梁120两端分别与两侧纵梁110固定连接，下层架130固定设置于纵梁110下方且与纵梁110固定连接，电池托架140与下层架130可拆卸连接。如图2中所示，下层架130焊接于纵梁110下侧，电池托架140螺栓安装于下层架130，其中电池托架140与下层架130的相互安装面呈搭接设置配合螺栓安装，方便拆卸和快速安装。

其中，电池箱300均安装于电池托架140，两个电池箱300分别设置于两个纵梁110的两外侧，地板安装于下沉式横梁120。

其中，低矮型矿用四驱车于车身两侧开设有电池箱300检修门，电池箱300检修门与电池箱300对应设置，通过电池箱300检修门方便电池箱300维修。低矮型矿用四驱车于车尾设有充电盖，车架100于车尾位置安装有电缆接线盒500，充电盖与电缆接线盒500对应设置，通过充电盖方便整车充电。低矮型矿用四驱车于前舱设有检修盖，对应的四驱车中关于转向系统和制动系统均采用液压系统，液压执行元件多设置于前舱，通过检修盖方便检修前部的液压油箱、电机箱、仪表后部安装的接线盒以及灯光控制盒等电器件。

其中，请参照图4和图5，本实施例低矮型矿用四驱车于车身内设有两列座椅支架600，座椅支架600安装有不锈钢座椅和安全带，并于车厢上侧设有拉手。

可选地，请参照图1，下沉式横梁120包括第一凸起121、中间条板122和第二凸起123依次连接，其中第一凸起121和第二凸起123分别与中间条板122的长度方向的两端固定连接。中间条板122的顶侧设于第一凸起121的顶侧与底侧之间，中间条板122的顶侧设于第二凸起123的顶侧与底侧之间。第一凸起121远离中间条板122的一端与一侧纵梁110固定连接，第二凸起123远离中间条板122的一端与另一侧纵梁110固定连接。

通过下沉式横梁120，能够降低如地板等相关部件安装后的位置高度，从而在车辆整体限高的情形下能够扩展内部乘客空间的高度，改善内部乘客空间不足的缺陷。而且，通过中间条板122的顶侧设于第一凸起121的顶侧与底侧之间，中间条板122的顶侧设于第二凸起123的顶侧与底侧之间，从而第一凸起121的竖向截面大于中间条板122的竖向截面，第二凸起123的竖向截面也大于中间条板122的竖向截面，在横梁进行下沉式设计的基础上，保障横梁与两侧纵梁110的连接面的面积，从而保障横梁与纵梁110的连接强度，有利于车架100整体强度。

如图1所示，对下沉式横梁120可增加减重孔124设置，可以设置在第一凸起121、第二凸起123和中间条板122不等。

可选地，请参照图2和图3，并结合图1所示，车架100还设有电机箱安装前梁150和电机箱安装后梁160。电机箱安装前梁150和电机箱安装后梁160均两端分别固定连接于两侧纵梁110、且均相较于后桥总成240远离车头设置，电机箱安装前梁150和电机箱安装后梁160之间设有一个下沉式横梁120。其中，电机箱安装前梁150和电机箱安装后梁160的上表面均低于纵梁110的上表面设置，有利于电机箱安装后处于水平状态。

请结合参照图7和图8，低矮型矿用四驱车还设有两个电机控制箱250，电机控制箱250均内设有电机控制器，两个电机控制器分别与前桥驱动电机210和后桥驱动电机220一一连接，一个电机控制箱250跨设于电机箱安装前梁150和下沉式横梁120，另一个电机控制箱250跨设于电机箱安装后梁160和下沉式横梁120，两个电机控制箱250临近设置。

通过增设电机箱安装前梁150和电机箱安装后梁160，配合车架100的纵梁110和下沉式横梁120，实现电机控制箱250的安装，并且还限定两个电机控制箱250在车架100的安装位置，如图8所示，排在后桥总成240的后面，并且两个电机控制箱250沿纵梁110的长度方向排列分布。两个电机控制箱250安装紧密，分别与前桥驱动电机210和后桥驱动电机220连接，有利于对车辆后部的利用以及进一步优化车辆整体的紧凑性，适用于局限性大的巷道环境。

可选地，请参照图1，沿车辆前进方向纵梁110包括第一直段111、倾斜段112和第二直段113依次连接，两侧纵梁110相互对称分布，两侧纵梁110各自的第一直段111间隔形成第一宽度，两侧纵梁110各自的第二直段113间隔形成第二宽度，第一宽度大于第二宽度；电机箱安装前梁150和电机箱安装后梁160均两端固定连接第一直段111，地板安装于第二直段113。

通过倾斜段112实现车架100的变宽度结构设置，结合图7和图8，较宽的第一直段111的区域适合电机控制箱250的安装，从而该车架100在保证各部件的顺利安装的基础上，通过较小宽度的第二直段113的部分，提高车辆的整体紧凑性。

可选地，请结合图1和图2，车架100还设有若干地板支撑梁400，地板支撑梁400的两端分别固定连接于两侧纵梁110的第二直段113，地板支撑梁400与下沉式横梁120间隔分布，地板安装于地板支撑梁400和下沉式横梁120。

车辆属于硬软件结合产品，本申请提供的低矮型矿用四驱车包括动力系统、液压系统、制动系统、转向系统和电气系统等。

其中，动力系统由前桥驱动电机210、后桥驱动电机220、前桥总成230、后桥总成240、电池箱300等组成，驱动桥采用行驻一体的湿式制动桥，双电机双轴的驱动动力强。

其中，液压系统包括液压油箱、转向系统和制动系统。液压系统设有液压动力站，液压动力站为转向系统和制动系统提供压力源。转向系统和制动系统均设有液压执行元件，液压油箱用于向液压执行元件提供液压油。液压油箱设置于车架100靠近车头的位置处，通过前部安装的检修盖，方便检修。

其中，制动系统采用电制动和液压制动并联使用。整车的制动系统由行车制动系统和驻车制动系统组成，包括充液阀、蓄能器、压力传感器、双路制动踏板阀、驻车电磁阀以及行驻一体湿式制动器等，将电制动和液压制动并联使用可提高整车制动性能，满足满载长距离下坡工况，保证湿式制动器不会因长时间工作导致温升过高而失效，同时可大幅度延长制动器摩擦片的使用寿命。

其中，转向系统由液压转向器、方向盘、转向电机和泵组成，转向电机通过泵与转向器连接，转向器与方向盘连接，转向系统采用机械式液压助力转向系统，液压系统为助力转向系统提供液压动力源。转向系统技术成熟稳定、可靠性高，即使车辆的液压系统出现故障，失去助力，还是能够依靠机械系统进行转向，且由于液压助力的作用，减轻了驾驶员的工作强度。

其中，电气系统包括电源子系统、电控子系统、电驱子系统和辅助子系统。

电源子系统主要由电池箱300组成，电池箱300内装有电池组、电源管理系统，采用2串2并的连接方式，通过高压接线盒，实现电池箱300的串联、充电及放电控制。

电控子系统由主控制器、加速踏板、制动踏板、操作面板、显示屏及车载电气设备等组成，通过CAN总线对电源子系统、电驱子系统及外围车载电气设备工作状态信息进行管理，完成整车的能量管理和力矩分配等功能，同时可以时时监控整车状态。

电驱子系统主要由电机控制器及前桥驱动电机210和后桥驱动电机220组成。

辅助子系统由一个液压泵电机、液压泵电机控制器组成。

采用上述的低矮型矿用四驱车，至少具有以下优点：

(1)通过前桥驱动电机210配合前桥总成230、后桥驱动电机220配合后桥总成240，实现四驱功能，有利于改善后驱动力不足的缺陷；

(2)其中设有两个电池箱300分别对前桥驱动电机210和后桥驱动电机220连接，车架100的下方固定安装下层架130，下层架130可拆卸连接电池托架140，电池托架140用于两个电池箱300安装，从而电池托架140与电池箱300整体可拆卸，便于对电池箱300维修；

(3)低矮型矿用四驱车重点在于车架100以及各部件的安装方式，通过前桥驱动电机210和后桥驱动电机220均安装于下层架130、前桥驱动电机210和后桥驱动电机220设置于前桥总成230和后桥总成240之间、电池箱300均安装于电池托架140、两个电池箱300分别设置于两个纵梁110的两外侧的布置方式，有利于车辆整体的布局，有利于紧凑性；

(4)其中车架100采用有下沉式横梁120，通过下沉式横梁120能够降低如地板的位置高度，从而在车辆整体限高的情况下能够扩展内部乘客空间，改善内部乘客空间不足的缺陷。

关于电驱子系统，本实施例还提供一种驱动控制策略，应用于上述的低矮型矿用四驱车，低矮型矿用四驱车对应前桥总成230和后桥总成240，共设有两个车轴，驱动控制策略包括：

当车辆行驶阻力较小时，选取轴荷大的车轴作为驱动轴进行单轴驱动，另一车轴作为从动轴；

当车辆行驶阻力较大时，控制前桥驱动电机210和后桥驱动电机220按两个车轴的轴荷比例输出相应转矩，分别驱动两个车轴，同时控制电机转速以使得前轮和后轮的转速协调。

当采用上述的驱动控制策略时，车辆行驶阻力小选取轴荷大的车轴作为驱动轴进行单轴驱动，另一车轴为从动轴，电机处于空转状态；当车辆行驶阻力大，整车控制策略使前后轴电机按前后轴轴荷比例输出相应转矩分别驱动前后轴，同时合理控制前后轴电机转速，使前后驱动轮转速协调，防止驱动轮产生滑转和滑拖现象。

从而可以根据不同的工况采用相应的工作模式，包括四驱和后驱，可回收更多制动能量；同时在制动控制策略的合理控制下可实现前后轮同时抱死，以缩短制动距离和保证制动时车辆的方向稳定性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种低矮型矿用四驱车，其特征在于，包括：

车架，所述车架设有两侧纵梁、间隔分布的若干下沉式横梁、下层架和电池托架，所述下沉式横梁两端分别与两侧所述纵梁固定连接，所述下层架固定设置于所述纵梁下方且与所述纵梁固定连接，所述电池托架与所述下层架可拆卸连接；

前桥驱动电机和后桥驱动电机，所述前桥驱动电机和所述后桥驱动电机均安装于所述下层架；

前桥总成和后桥总成，所述前桥驱动电机和所述后桥驱动电机设置于所述前桥总成和所述后桥总成之间，所述前桥驱动电机与所述前桥总成传动连接，所述后桥驱动电机与所述后桥总成传动连接；

两个电池箱，两个所述电池箱分别与所述前桥驱动电机和所述后桥驱动电机连接，所述电池箱均安装于所述电池托架，两个所述电池箱分别设置于两个所述纵梁的两外侧；

地板，所述地板安装于所述下沉式横梁。

2.如权利要求1所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，所述车架还设有电机箱安装前梁和电机箱安装后梁，所述电机箱安装前梁和所述电机箱安装后梁均两端分别固定连接于两侧所述纵梁、且均相较于所述后桥总成远离车头设置，所述电机箱安装前梁和所述电机箱安装后梁之间设有一个所述下沉式横梁，所述电机箱安装前梁和所述电机箱安装后梁的上表面均低于所述纵梁的上表面设置；

所述低矮型矿用四驱车还设有两个电机控制箱，所述电机控制箱均内设有电机控制器，两个所述电机控制器分别与所述前桥驱动电机和所述后桥驱动电机一一连接，一个所述电机控制箱跨设于所述电机箱安装前梁和所述下沉式横梁，另一个所述电机控制箱跨设于所述电机箱安装后梁和所述下沉式横梁，两个所述电机控制箱临近设置。

3.如权利要求2所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，沿车辆前进方向所述纵梁包括第一直段、倾斜段和第二直段依次连接，两侧所述纵梁相互对称分布，两侧所述纵梁各自的所述第一直段间隔形成第一宽度，两侧所述纵梁各自的所述第二直段间隔形成第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度；

所述电机箱安装前梁和所述电机箱安装后梁均两端固定连接所述第一直段，所述地板安装于所述第二直段。

4.如权利要求3所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，所述车架还设有若干地板支撑梁，所述地板支撑梁的两端分别固定连接于两侧所述纵梁的所述第二直段，所述地板支撑梁与所述下沉式横梁间隔分布，所述地板安装于所述地板支撑梁和所述下沉式横梁。

5.如权利要求1所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，所述低矮型矿用四驱车于：

车身两侧开设有电池箱检修门，所述电池箱检修门与所述电池箱对应设置；

车尾设有充电盖，所述车架于车尾位置安装有电缆接线盒，所述充电盖与所述电缆接线盒对应设置；

前舱设有检修盖。

6.如权利要求1所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，所述下沉式横梁包括：

第一凸起和第二凸起；

中间条板，所述第一凸起和所述第二凸起分别与所述中间条板的长度方向的两端固定连接；

所述中间条板的顶侧设于所述第一凸起的顶侧与底侧之间，所述中间条板的顶侧设于所述第二凸起的顶侧与底侧之间；

所述第一凸起远离所述中间条板的一端与一侧所述纵梁固定连接，所述第二凸起远离所述中间条板的一端与另一侧纵梁固定连接。

7.如权利要求1所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，于车身内设有两列座椅支架，所述座椅支架安装有不锈钢座椅和安全带。

8.如权利要求1所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，包括液压系统，所述液压系统包括液压油箱、转向系统和制动系统，所述转向系统和制动系统均设有液压执行元件，所述液压油箱用于向所述液压执行元件提供液压油；

所述液压油箱设置于所述车架靠近车头的位置处。

9.如权利要求1所述的低矮型矿用四驱车，其特征在于，包括制动系统，所述制动系统采用电制动和液压制动并联使用。

10.一种驱动控制策略，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的低矮型矿用四驱车，所述低矮型矿用四驱车对应所述前桥总成和所述后桥总成，共设有两个车轴，所述驱动控制策略包括：

当车辆行驶阻力较小时，选取轴荷大的所述车轴作为驱动轴进行单轴驱动，另一所述车轴作为从动轴；

当车辆行驶阻力较大时，控制所述前桥驱动电机和所述后桥驱动电机按两个所述车轴的轴荷比例输出相应转矩，分别驱动两个所述车轴，同时控制电机转速以使得前轮和后轮的转速协调。

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