CN209870082U - 一种电动车辆动力系统及矿车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动车辆动力系统及矿车。电动车辆包括第一电机、第二电机和减速器，减速器具有与第一电机连接的第一输入轴和与第二电机连接的第二输入轴，还具有输出动力的动力输出轴，所述第二输入轴与动力输出轴之间齿轮系为减速齿轮系，所述减速器内设置有用于控制第二输入轴动力输出的换挡机构，换挡机构具有断开第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的空档位和锁止保持第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的工作档位；矿车包括车体和应用在车体上的上述电动车辆动力系统。本实用新型提供的电动车辆动力系统及矿车解决了现有电动车辆动力系统的自动变速箱设置两档造成的车辆满载时上坡换挡困难的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动车辆动力系统及矿车，属于新能源矿用车辆技术领域。
背景技术
目前载重在100吨左右的重型矿车，均采用传统柴油式发动机配合多档位手动变速器的动力总成系统架构，但是，重型矿车采用柴油式发动机会导致整车排放量大，污染环境；而采用多档位手动变速器又会使司机操作复杂，对司机的操作水平要求较高。
针对上述问题，授权公告号为CN207984566U的中国实用新型专利公开了一种重型矿车纯电动动力系统及矿车。其中，重型矿车纯电动动力系统包括主轴串联连接的第一动力电机和第二动力电机，还包括两档的AMT变速器和设置在动力输出轴上用于驱动液压系统的取力器；两档AMT变速器包括一组行星齿轮，还包括用于锁止齿圈的第一档位、用于锁定齿圈和行星架的第二档位以及开放齿圈即行星架自由度的空挡档位。该重型矿车纯电动动力系统采用双电机的纯电动方案，实现了零排放；该重型矿车纯电动动力系统采用两档AMT变速器，满载时，挂第一档位能降速增扭起步，挂第二档位能够直驱行驶，当车辆满载行驶遇见爬坡路况时，为了提高扭矩输入，需要将档位从第二档位换至第一档位。由于矿车本身满载重量基本在90吨以上，使其自身的惯性较大，在上坡时，由于矿车自身的惯性，使整车车速变化较快，即变速器的输出端速度变化较快，电机的转速很难与之匹配，而变速器中的结合齿和结合套同步，导致换挡困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电动车辆动力系统，以解决目前的电动车辆动力系统的自动变速箱设置两档造成的车辆满载时上坡换挡困难的问题；本实用新型的目的还在于提供一种使用该动力系统的矿车，以解决现有技术中矿车满载时上坡困难的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供的电动车辆动力系统的技术方案是：电动车辆动力系统，包括第一电机、第二电机和减速器，减速器具有与第一电机连接的第一输入轴和与第二电机连接的第二输入轴，还具有输出动力的动力输出轴，所述第二输入轴与动力输出轴之间齿轮系为减速齿轮系，所述减速器内设置有用于控制第二输入轴动力输出的换挡机构，换挡机构具有断开第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的空档位和锁止保持第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的工作档位。
电动车辆动力系统的有益效果：换挡机构没有设置高速档位，而是设置锁止保持第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的工作档位以及设置在第二输入轴与动力输出轴之间的减速齿轮系来使车辆在满载爬坡时减速进而提供大扭矩输出，同时在动力不足时，通过启动第一电机为整车助力；而现有技术中的电动车辆动力系统是通过从高速挡换入低速挡的形式实现高扭矩输出，由于车辆满载爬坡时换挡瞬间车速变化较快，这就使动力电机的额定转速与其输出转速难以同步而导致换挡困难。本实用新型提供的电动车辆动力系统在车辆满载爬坡时，通过工作档位、减速齿轮系和第一电机的作用来增大扭矩输出，避免了换挡操作，因此很好的克服了现有技术中车辆满载爬坡时导致的换挡困难的问题。
进一步地，所述第一输入轴与动力输出轴之间齿轮系的速比等于或大于1。
有益效果：第一输入轴与动力输出轴之间齿轮系的速比等于或大于1，使车辆空载时能实现高车速，节省了减速器高速挡位的设置。
进一步地，所述第一电机的额定转速大于第二电机的额定转速。
有益效果：第一电机的额定转速大于第二电机的额定转速，即第一电机相对能为车辆提供较高车速，第二电机相对能为车辆提供较大的扭矩，在车辆重载爬坡时为整车提供动力。
进一步地，所述第一电机为高转速异步电机，所述第二电机为低转速高效永磁同步电机。
有益效果：高速电机采用高转速异步电机，可靠性高；由于电动车辆重载爬坡时，车速较低，第二电机选用低转速高效永磁同步电机，为整车提供动力性需求且此时电机轴承也较容易选到，电机效率高。
进一步地，第二输入轴传动连接有用于驱动电动车辆液压系统的取力器，换挡机构还具有锁止保持第二输入轴与取力器的输出轴之间动力传递的取力器挂入档位。
有益效果：能够实现停车取力功能，即当车辆停止，车辆大箱需要卸载东西时，换挡机构换到取力器挂入档位，此时取力器便会驱动整车液压系统来推动大箱升起，实现卸载功能。
本实用新型提供的矿车的技术方案为：矿车，包括车体和设置在车体上的动力系统，动力系统包括第一电机、第二电机和减速器，减速器具有与第一电机连接的第一输入轴和与第二电机连接的第二输入轴，还具有输出动力的动力输出轴，所述第二输入轴与动力输出轴之间齿轮系为减速齿轮系，所述减速器内设置有用于控制第二输入轴动力输出的换挡机构，换挡机构具有断开第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的空档位和锁止保持第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的工作档位。
矿车的有益效果：矿车的换挡机构没有设置高速档位，而是设置锁止保持第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的工作档位以及设置在第二输入轴与动力输出轴之间的减速齿轮系来使车辆在满载爬坡时减速进而提供大扭矩输出，同时在动力不足时，通过启动第一电机为整车助力；而现有技术中的矿车在满载行驶时遇见爬坡路况，需要通过从高速挡换入低速挡的形式实现高扭矩输出，由于矿车负载大，换挡瞬间车速变化较快，这就使动力电机的额定转速与其输出转速难以同步而导致换挡困难，进而使得矿车上坡困难。本实用新型提供的矿车则通过工作档位、减速齿轮系和第一电机的作用来增大扭矩输出，减少了换挡操作，因此很好的克服了现有技术中的矿车满载爬坡困难的问题。
进一步地，所述第一输入轴与动力输出轴之间齿轮系的速比等于或大于1。
有益效果：第一输入轴与动力输出轴之间齿轮系的速比等于或大于1，使车辆空载时能实现高车速，节省了减速器高速挡位的设置。
进一步地，所述第一电机的额定转速大于第二电机的额定转速。
有益效果：第一电机的额定转速大于第二电机的额定转速，即第一电机相对能为车辆提供较高车速，第二电机相对能为车辆提供较大的扭矩，在车辆重载爬坡时为整车提供动力。
进一步地，所述第一电机为高转速异步电机，所述第二电机为低转速高效永磁同步电机。
有益效果：高速电机采用高转速异步电机，可靠性高；由于电动车辆重载爬坡时，车速较低，第二电机选用低转速高效永磁同步电机，为整车提供动力性需求且此时电机轴承也较容易选到，电机效率高。
进一步地，第二输入轴传动连接有用于驱动电动车辆液压系统的取力器，换挡机构还具有锁止保持第二输入轴与取力器的输出轴之间动力传递的取力器挂入档位。
有益效果：能够实现停车取力功能，即当车辆停止，车辆大箱需要卸载东西时，换挡机构换到取力器挂入档位，此时取力器便会驱动整车液压系统来推动大箱升起，实现卸载功能。
附图说明
图1为本实用新型提供的电动车辆动力系统的系统构型。
附图标记说明：1-第一动力电机，2-第二动力电机，3-取力器主动齿轮，4-取力器从动齿轮，5-减速器输入齿轮，6-减速器第一从动齿轮，7-减速器第二从动齿轮，8-减速器输出齿轮，9-第一动力电机输入齿轮，10-减速器，11-第二输入轴，12-第一输入轴，13-取力器挂入档位，14-空挡位，15-减速器挂入档位，16-换挡机构，17-取力器输出轴，18-动力输出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
本实用新型提供的电动车辆动力系统的具体实施例：该电动车辆动力系统主要应用在矿车上，如图1所示，包括第一动力电机1、第二动力电机2、减速器10和取力器，第一动力电机1和第二动力电机2采用并联模式，分别与减速器10连接。其中，第一动力电机1通过花键轴与减速器10的第一输入轴12连接；第二动力电机2通过花键轴与减速器10的第二输入轴11连接，减速器10通过其动力输出轴18连接下游驱动系统。本实施例中，第一动力电机1的额定转速大于第二动力电机2的额定转速，主要承担为矿车提供高车速，由于矿车空转高车速的工况较少，可以忽略电机的工作效率，单纯从电机的可靠性考虑，第一动力电机1采用高转速异步电机；第二动力电机2额定转速小于第一动力电机1的额定转速，主要承担提供整车动力性需求，无需较高的转速，覆盖矿车在矿区重载爬坡的工况，第二动力电机2采用低转速高效永磁同步电机，这种电机轴承容易选到，且工作效率高。
第二输入轴11上传动连接有用于驱动整车液压系统工作的取力器，取力器包括空套在第二输入轴11上的取力器主动齿轮3和与取力器主动齿轮3啮合传动的取力器从动齿轮4，此时速比为1，取力器从动齿轮4通过离合器与取力器输出轴17相连。取力器输出轴17用于驱动液压系统，实现矿车举升大箱进行卸载的功能。
减速器10内设有用于控制第二输入轴11动力输出的换挡机构16，换挡机构16具有断开第二输入轴11与动力输出轴18之间动力传递的空档位14和锁止保持第二输入轴11与动力输出轴18之间动力传递的工作档位，工作档位为减速器挂入档位15，换挡机构16还具有锁止保持第二输入轴11与取力器输出轴17之间动力传递的取力器挂入档位13。
第一输入轴12与动力输出轴18之间设有由第一动力电机输入齿轮9、减速器第二从动齿轮7和减速器输出齿轮8组成的齿轮系，该齿轮系的速比等于或大于1，第一动力电机输入齿轮9与减速器第二从动齿轮7、减速器输出齿轮8的速比为升速速比，动力输出轴18能输出较高的转速。可根据实际情况，取速比为1：1、2：1或3：1等更高值以满足矿车车速的要求。第二输入轴11与动力输出轴18之间设有由减速器输入齿轮5、减速器第一从动齿轮6和上述的减速器第二从动齿轮7和减速器输出齿轮8组成的减速齿轮系，即第二动力电机2启动并且换挡机构16接入减速器挂入档位15，动力输出轴18通过该减速齿轮系实现减速，从而增大扭矩，实现大扭矩输出。
当矿车爬坡等需要动力系统大扭矩输出情况下，第二动力电机2启动，换挡机构16接入减速器挂入档位15，实现整车大爬坡度的大扭矩需求，如果此时动力仍不满足需求，再启动第一动力电机1为整车助力。需要说明的是，当第二动力电机2单独开启时，减速齿轮系中的减速器第二从动齿轮7会与第一动力电机输入齿轮9啮合传动，使第一动力电机1的输入轴随转，因此，第一、第二动力电机同时启动时，第一动力电机1的输入轴的转向应与第二动力电机2单独开启时第一动力电机输入齿轮9使第一动力电机1的输入轴随转的方向相同，且转速相等。
当矿车空载需要高车速时，换挡机构16接入空挡位14，仅开启第一动力电机1，通过减速器10升速，此时第二动力电机2与系统断开，避免随转，使整车获得较大车速。
当矿车停止，矿车上的大箱需要卸载东西时，仅启动第二动力电机2，断开第一动力电机1，并使换挡机构16接入取力器挂入档位13，此时取力器输出轴17驱动液压系统推动大箱升起，卸载矿料。
需要说明的是，本实施例提供的电动车辆动力系统不仅仅适用于矿车，还适用于其他用于装载货物的货车、汽车等。
上述实施例中，第一动力电机采用高转速异步电机，第二动力电机采用低转速高效永磁同步电机，在其他实施例中，第一、第二动力电机也可以同时采用永磁同步电机或者第一、第二动力电机同时采用异步电机。
本实用新型提供的矿车的实施例：矿车包括车体和设置在车体上的动力系统，动力系统的构造与上述电动车辆动力系统的构造相同，在此不再一一赘述。
Claims (10)
1.电动车辆动力系统，包括第一电机、第二电机和减速器，其特征在于：减速器具有与第一电机连接的第一输入轴和与第二电机连接的第二输入轴，还具有输出动力的动力输出轴，所述第二输入轴与动力输出轴之间齿轮系为减速齿轮系，所述减速器内设置有用于控制第二输入轴动力输出的换挡机构，换挡机构具有断开第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的空档位和锁止保持第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的工作档位。
2.根据权利要求1所述的电动车辆动力系统，其特征在于：所述第一输入轴与动力输出轴之间齿轮系的速比等于或者大于1。
3.根据权利要求1所述的电动车辆动力系统，其特征在于：所述第一电机的额定转速大于第二电机的额定转速。
4.根据权利要求3所述的电动车辆动力系统，其特征在于：所述第一电机为高转速异步电机，所述第二电机为低转速高效永磁同步电机。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电动车辆动力系统，其特征在于：第二输入轴传动连接有用于驱动电动车辆液压系统的取力器，换挡机构还具有锁止保持第二输入轴与取力器的输出轴之间动力传递的取力器挂入档位。
6.矿车，包括车体和设置在车体上的动力系统，动力系统包括第一电机、第二电机和减速器，其特征在于：减速器具有与第一电机连接的第一输入轴和与第二电机连接的第二输入轴，还具有输出动力的动力输出轴，所述第二输入轴与动力输出轴之间齿轮系为减速齿轮系，所述减速器内设置有用于控制第二输入轴动力输出的换挡机构，换挡机构具有断开第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的空档位和锁止保持第二输入轴与动力输出轴之间动力传递的工作档位。
7.根据权利要求6所述的矿车，其特征在于：所述第一输入轴与动力输出轴之间齿轮系的速比等于或者大于1。
8.根据权利要求6所述的矿车，其特征在于：所述第一电机的额定转速大于第二电机的额定转速。
9.根据权利要求8所述的矿车，其特征在于：所述第一电机为高转速异步电机，所述第二电机为低转速高效永磁同步电机。
10.根据权利要求6-9任一项所述的矿车，其特征在于：第二输入轴传动连接有用于驱动电动车辆液压系统的取力器，换挡机构还具有锁止保持第二输入轴与取力器的输出轴之间动力传递的取力器挂入档位。
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| EP3854616A1 (de) * | 2020-01-24 | 2021-07-28 | MAN Truck & Bus SE | Getriebe mit nebenabtrieb |
| CN113442713A (zh) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种两档换档机构、两档动力系统及其换档控制方法 |
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