CN115821833A - 一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法 - Google Patents

Abstract

一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，去除原车发动机及相关系统和变速箱及货箱，整车增加动力电池系统、电传动系统和整车控制系统，制动系统中液压泵由发动机驱动变为电机驱动，其他部分保持不变，转向系统由发动机驱动改为电机驱动，其他部分尽量保持不变，车架、电气系统、驾驶室、制动系统、传动轴做适应性改进；上装系统由储水罐取代货厢，再增加水路系统，实现洒水车功能，由于原车发动机被移除，无法依靠发动机动力输出驱动液压泵，还需要增加一个电机来驱动液压泵为水泵提供动力；改造后的纯电驱动洒水车可以在车辆熄火状态下正常使用洒水功能。

Description

一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法

技术领域

本发明涉及自卸车，尤其是一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法。

背景技术

非公路（矿用）自卸车是在露天矿山为完成岩石土方剥离与矿石运输任务而使用的一种重型自卸车，其工作特点为运程短、承载重，常用大型电铲或液压铲进行装载，往返于采掘点和卸矿点。矿用自卸车在矿场行驶会扬起大量灰尘，不仅会污染环境，而且对危害人体健康。目前有效的抑尘方法是通过洒水方式，由于路况特殊，需要专门的矿用洒水车，新研发纯电动矿用洒水车周期长、成本高；燃油驱动矿用自卸车使用年限接近设计寿命年限，将其由燃油驱动改造成纯电驱动，同时将其用途由矿石运输改成矿山运输道路洒水是一个双赢的解决的方案，既能减碳排放又能因降级使用工况后延长设备使用年限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，实现燃油驱动矿用自卸车改造成纯电洒水车。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，燃油动力矿用自卸车底盘总成和上装总成，底盘总成包括行驶系统、转向系统、举升系统、制动系统、悬架系统、车架、驾驶室总成，上装总成包括货厢；改造方法如下：

（1）行驶系统：底盘行驶系统做纯电动车改造时不作更改；

（2）悬架系统：原车底盘前后悬架均为油气悬架，纯电车改造时不对悬架系统做更改；

（3）转向系统：原车底盘为全液压转向，液压转向系统实现车辆的行驶方向控制，纯电车改造时转向系统基本原理与原车保持不变，转向系统动力变为电机驱动；

（4）制动系统：原车为全液压制动，前制动为干盘制动、后制动为湿式制动，纯电车改造时制动系统原理基本保持不变，同时增加电制动功能，车辆平时制动主要采用电制动，遇到紧急情况或者电制动力不足时，采取机械制动，并保留油冷盘制动冷却系统；制动系统动力由电机驱动，制动系统与转向系统共用一个变量柱塞泵；

（5）上装总成：拆除原车货厢，新增储水罐和水路系统；

（6）动力电池系统：拆除原车动力总成，原车动力总成包括柴油机、燃油系统、进排气管路、散热器和变速箱；新增动力电池系统，动力电池系统包括动力电池包、高压箱、充电箱、动力电池安装支架；

（7）电传动系统：新增电传动系统，电传动系统包括变流器、牵引电机、传动轴，传动轴为原车保留并做自适应改造；

（8）整车控制系统：新增整车控制系统，整车网络控制系统分为VCU、DCU、ACU、BMS、TMS、组合仪表和数据记录仪。

作为改进，储水罐布置在原货厢位置，与车架连接方式采用螺栓连接；储水罐采用阶梯框架式钢板焊接结构，储水罐内部设有横向和纵向加强隔板，储水罐上部中间设有一个注水口，两端有维修工艺人孔，前端板处设有人梯；水路系统设有专用洒水电机和液压水泵，洒水电机由动力电池系统和变流系统提供的三相交流电供电，并驱动原货厢举升液压系统，将动力传递给液压水泵而实现洒水功能。

作为改进，动力电池包分为三个动力电池模块，且安装在走台下方的车架上，充电箱安装在车架右侧保险杠后面。

作为改进，变流器位于原车燃油箱的安装位置，其功能是将动力电池输出的直流电转变为电压、频率可调节的交流电，对牵引电机进行调速，同时变流器辅变部分给转向电机、水泵电机、牵引电机冷却风机辅机供电；牵引电机位于原车变速箱处，居中布置在车架中间，通过安装支座与车架紧固，牵引电机输出轴与原车后桥传动轴连接，牵引电机输出转矩通过后桥差速器、轮边减速器后传递给车轮，驱动整车前进；牵引电机风冷系统位于牵引电机和车架龙门梁之间，该处为原车燃油发动机输出端和变速箱输入端连接位置，其为牵引电机提供冷却风源；传动轴为原车保留，通过合理布置牵引电机在车架处的位置后，传动轴与牵引电机夹角位及水平面倾角均保持和原车一致。

作为改进，变流器采用悬臂托架支撑。

作为改进，所述水路系统包括洒水部分、水炮部分、自流部分、内循环部分、放水部分、辅助消防及清洗部分。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

本发明对原燃油动力矿用自卸车各个部分进行拆除、更换和整合，能够在短时间内制造适用矿山的洒水车；且纯电动的改造既能减碳排放又能因降级使用工况后延长设备使用年限。

附图说明

图1为整车驱动原理及洒水动力原理框图。

图2为整车网络控制系统拓扑图。

图3为车架改造布局示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，燃油动力矿用自卸车底盘总成和上装总成，底盘总成包括行驶系统、转向系统、举升系统、制动系统、悬架系统、车架、驾驶室总成，上装总成包括货厢。改造方法如下：

1.行驶系统：底盘行驶系统做纯电车改造时不作更改。

2.悬架系统：原车底盘前后悬架均为油气悬架，维护简单、性能可靠，纯电车改造时不对悬架做更改。

3.转向系统：原车底盘为全液压转向，液压转向系统实现车辆的行驶方向控制，纯电动洒水车转向系统基本原理与原车保持不变；由于不再有发动机，所以转向系统动力变为电机驱动，电机作为动力，使得转向系统在驱动时更加方便可控，有转向需求时采用高转速输出，无转向需求时采用低转速输出，从而也更节能。

4.制动系统：原车自动系统为全液压制动，前制动为干盘制动、后制动为湿式制动，改造后制动系统原理基本保持不变；同时增加电制动功能，车辆平时制动主要采用电制动，遇到紧急情况或者电制动力不足时，采取机械制动，并保留油冷盘制动冷却系统。由于不再有发动机，制动系统动力由电机驱动，制动系统与转向系统共用一个变量柱塞泵。

5.上装总成：拆除原车货厢，新增储水罐和水路系统，储水罐布置在原货厢位置，与车架连接方式采用螺栓连接；储水罐采用阶梯框架式钢板焊接结构，箱体内部设有横向、纵向加强隔板，储水罐上部中间设有一个注水口，两端有维修工艺人孔，前端板处设有人梯；所述水路系统包括洒水部分、水炮部分、自流部分、内循环部分、放水部分、辅助消防及清洗部分；设有专用洒水电机和液压水泵，洒水电机由动力电池系统和变流系统提供的三相交流电供电，并驱动原货厢举升液压系统，将动力传递给液压水泵而实现洒水功能，改造后的纯电驱动洒水车则可以在车辆熄火状态下正常使用洒水和水炮功能，降低不必要的能耗。

6.车架改造：车架1上安装的主要部件有动力电池系统7、电传动系统5、辅助系统8、后传动轴、制动冷却散热器、蓄能器、充电箱等设备；蓄能器与原车保持一致。

7.动力电池系统：新增电传动系统，动力电池系统7主要由动力电池包、高压箱、充电箱、动力电池安装支架等组成；设计三个动力电池模块，且安装在走台下方的车架上，维修拆解省时省力，可在车下进行模块总成后再布置到车架上，模块防护等级设计为IP56；充电箱内设置两个充电座，充电箱安装在车架右侧保险杠后面，充电箱离地高度为1.2米，处于人站在地面易接近位置，方便车辆充电。

8.电传动系统：如图1所示，新增电传动系统，电传动系统主要由变流器6、牵引电机3、传动轴等组成；变流器6位于原车燃油箱的安装位置，其功能是将动力电池输出的直流电转变为电压、频率可调节的交流电，对牵引电机3进行调速，同时变流器辅变部分给转向电机、水泵电机、牵引电机冷却风机4等辅机供电；牵引电机位于原车变速箱处，居中布置在车架中间，通过安装支座与车架紧固，牵引电机检修时采用从上向下吊装或者从下向上举升的拆解方式，便于日常维护保养；牵引电机输出轴与原车后桥传动轴连接，牵引电机输出转矩通过后桥差速器、轮边减速器后传递给车轮，驱动整车前进；牵引电机风冷系统位于牵引电机和车架龙门梁2之间，该处为原车燃油发动机输出端和变速箱输入端连接位置，其为牵引电机提供冷却风源；传动轴为原车保留，通过合理布置牵引电机在车架处的位置后，传动轴安装位置也与原车相同，传动轴与牵引电机夹角位及水平面倾角均保持和原车一致；变流器6布置在车架右侧，采用悬臂托架支撑，安装简单，故障检查和整车运行数据调取方便快捷。

9.整车控制系统：如图2所示，新增整车控制系统，整车网络控制系统分为VCU、DCU、ACU、BMS、TMS、组合仪表和数据记录仪等部件；其中DCU实现牵引电机控制功能，ACU实现辅助控制、24V供电和高压配电功能。采用CAN总线通信，选择J1939作为CAN总线协议，波特率设置为250kb/s。

本发明充分利用原车燃油发动机和变速箱及燃油箱移除后的空间，选型参数和尺寸大小合理的电传动系统；为节省改造成本，将原车举升动力系统部件充分利用到洒水动力系统。

Claims (6)

1.一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，燃油动力矿用自卸车底盘总成和上装总成，底盘总成包括行驶系统、转向系统、举升系统、制动系统、悬架系统、车架、驾驶室总成，上装总成包括货厢；其特征在于，改造方法如下：

（1）行驶系统：底盘行驶系统做纯电动车改造时不作更改；

（2）悬架系统：原车底盘前后悬架均为油气悬架，纯电车改造时不对悬架系统做更改；

（3）转向系统：原车底盘为全液压转向，液压转向系统实现车辆的行驶方向控制，纯电车改造时转向系统基本原理与原车保持不变，转向系统动力变为电机驱动；

（4）制动系统：原车为全液压制动，前制动为干盘制动、后制动为湿式制动，纯电车改造时制动系统原理基本保持不变，同时增加电制动功能，车辆平时制动主要采用电制动，遇到紧急情况或者电制动力不足时，采取机械制动，并保留油冷盘制动冷却系统；制动系统动力由电机驱动，制动系统与转向系统共用一个变量柱塞泵；

（5）上装总成：拆除原车货厢，新增储水罐和水路系统；

（6）动力电池系统：拆除原车动力总成，原车动力总成包括柴油机、燃油系统、进排气管路、散热器和变速箱；新增动力电池系统，动力电池系统包括动力电池包、高压箱、充电箱、动力电池安装支架；

（7）电传动系统：新增电传动系统，电传动系统包括变流器、牵引电机、传动轴，传动轴为原车保留并做自适应改造；

（8）整车控制系统：新增整车控制系统，整车网络控制系统分为VCU、DCU、ACU、BMS、TMS、组合仪表和数据记录仪。

2.根据权利要求1所述的一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，其特征在于：储水罐布置在原货厢位置，与车架连接方式采用螺栓连接；储水罐采用阶梯框架式钢板焊接结构，储水罐内部设有横向和纵向加强隔板，储水罐上部中间设有一个注水口，两端有维修工艺人孔，前端板处设有人梯；水路系统设有专用洒水电机和液压水泵，洒水电机由动力电池系统和变流系统提供的三相交流电供电，并驱动原货厢举升液压系统，将动力传递给液压水泵而实现洒水功能。

3.根据权利要求1所述的一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，其特征在于：动力电池包分为三个动力电池模块，且安装在走台下方的车架上，充电箱安装在车架右侧保险杠后面。

4.根据权利要求1所述的一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，其特征在于：变流器位于原车燃油箱的安装位置，其功能是将动力电池输出的直流电转变为电压、频率可调节的交流电，对牵引电机进行调速，同时变流器辅变部分给转向电机、水泵电机、牵引电机冷却风机辅机供电；牵引电机位于原车变速箱处，居中布置在车架中间，通过安装支座与车架紧固，牵引电机输出轴与原车后桥传动轴连接，牵引电机输出转矩通过后桥差速器、轮边减速器后传递给车轮，驱动整车前进；牵引电机风冷系统位于牵引电机和车架龙门梁之间，该处为原车燃油发动机输出端和变速箱输入端连接位置，其为牵引电机提供冷却风源；传动轴为原车保留，通过合理布置牵引电机在车架处的位置后，传动轴与牵引电机夹角位及水平面倾角均保持和原车一致。

5.根据权利要求1所述的一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，其特征在于：变流器采用悬臂托架支撑。

6.根据权利要求1所述的一种燃油动力矿用自卸车改成纯电动力洒水车改造方法，其特征在于：所述水路系统包括洒水部分、水炮部分、自流部分、内循环部分、放水部分、辅助消防及清洗部分。

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