CN209955778U - 一种用于电动式牵引车无线传能动力系统 - Google Patents

一种用于电动式牵引车无线传能动力系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用于电动式牵引车无线传能动力系统，包括：内部模块和外部模块；内部模块装配在牵引车体内部，实现交变磁场中感应生成的交流电能的接收与整车动力系统电能供给功能，内部模块中无线传能动力接收模块装配在牵引车底部中间位置的前、中或后端位置，也可以装配在牵引车左右两侧位置的前、中、后端位置；所述外部模块装配于牵引车行进地面轨道中或者左右两侧直立式轨道中的传能范围内位置，实现交流电场经高频逆变器生产的交变磁场的能量发射功能；外部模块装配于牵引车行进地面轨道中或者左右两侧直立式轨道中的传能范围内位置；内部模块与外部模块通过电磁感应、电磁共振、微波的方式非接触式电能传输实现无线能量动力传能。

Description

一种用于电动式牵引车无线传能动力系统
技术领域
本实用新型属于工业机械设备领域，属电动式动力设备，主要应用于港口等区域性堆场的货物短途水平运输，涉及一种用于电动式牵引车无线传能动力系统。
背景技术
目前码头企业使用电动式牵引车以电能提供动力时，因牵引车在码头作业中，会频繁空载、重载起步、加速、急停、长时间开机等候作业，工作状态多样、复杂，现有牵引车存在以下几个缺点：1)牵引车重载起步时，整车需求功率较高，电机大功率运行时对于电池电量的消耗较大；2)牵引车工况满载时电流很大，需要大倍率充放电能量的电池或者大容量电池以满足使用工况；大功率电池成本太高，不适合大容量配备；同时大容量电池空间占比和自重太大，造成电池容量低，整车纯电运行时间太短；3)港口特性不适合配备大量充电桩；4)电动牵引车在码头实际运行作业工况，等候时间超过总工作时间的50％以上，在总工作时间的50％内又存在25％的空载行驶比例。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于电动式牵引车无线传能动力系统，具有单边偏置式驾驶室、响应快、高度匹配功率需求的优点，完全能满足码头中低速重载、起制动频繁、单次连续运输路程等特有作业路况的要求。
该车以锂电池组作为主要输出动力来源，此套方案主要应用无线传能充电技术为锂电池充电，并且有效地回收了牵引车制动能量并储存于锂电池组中，同时也减少了刹车片的损耗，达到电动工作的工况；通过无线传能充电装置系统电动牵引车能够实时的为动力锂电池充电，由地面发射线圈及车载接收线圈相互工作传输能量，由车载功率转换器经过整车控制器监控实时给锂电池组充电与截止；有效的利用电动牵引车运行作业工况50％以上的等候时间进行为锂电动力电池组充电；同时电动驱动运行工况，也减少了维护保养及大修成本，提高能量的传递效率，提高码头整体运载效率50％以上；无线传能充电系统也避免了配置大量充电桩的占地面积情况，提高码头使用面积容量，降低装车电池容量，节约总装车成本；有效的避免电动牵引车因电量不足，导致作业中途停车等待充电的现象。
本实用新型技术解决方案：一种用于电动式牵引车无线传能动力系统，包括：内部模块(1)和外部模块(2)；所述内部模块(1)装配在牵引车体内部，实现交变磁场中感应生成的交流电能的接收与整车动力系统电能供给功能，内部模块(1)中无线传能动力接收模块3可以装配在牵引车底部中间位置的前、中或后端位置，也可以装配在牵引车左右两侧位置的前、中、后端位置；所述外部模块(2)装配于牵引车行进地面轨道中或者左右两侧直立式轨道中的传能范围内位置，实现交流电场经高频逆变器(10)生产的交变磁场的能量发射功能；外部模块(2)装配于牵引车行进地面轨道中或者左右两侧直立式轨道中的传能范围内位置；内部模块(1)与外部模块(2)通过电磁感应、电磁共振、微波的方式非接触式电能传输实现无线能量动力传能；
所述内部模块(1)包括：无线传能动力接收模块(3)、整车控制系统模块(4)、车辆机械传动系统模块(5)、主动力系统模块(6)和辅助动力系统模块(7)；无线传能动力接收模块(3)传输所接收到的能量，为主动力系统模块(6)提供动力能量；主动力系统模块(6)将电能转换为机械能为整车提供驱动动力；整车控制系统模块(4)采集监控主动力系统模块(6)、无线传能动力接收模块(3)和辅助动力系统模块(7)的相关数据、开关量状态数据与运行状态，进行数据运算与逻辑判断依次下达对应的控制指令；辅助动力系统模块(7)通过主动力系统模块(6)提供所需电源能量；车辆机械传动系统模块(5)通过传动轴与主动力系统模块(6)中的主驱动电机(22)连接，为车辆机械传动系统模块(5)提供所需动力源。
所述的无线传能动力接收模块(3)包括：无线传能接收装置控制器(13)、接收线圈(14)、接收补偿器(15)、高频整流器(16)和工频逆变器(34)；无线传能接收装置控制器(13)通过无线通信连接方式与外部模块(2)中的无线传能发射装置控制器(33)进行无线信号对接，传输采集信号与发送相关控制数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过CAN网络通信或者RS485通信连接方式与整车控制系统模块(4)通信连接，传输采集信号与发送相关控制数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与接收线圈(14)连接，实现接收交变磁场信号数据采集；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与接收补偿器(15)连接，实现传输采集动态无功补偿功率信号与发送相关控制动态无功补偿功率数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信与高频整流器(16)连接，实现传输采集高频整流数据与发送相关控制数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与工频逆变器(34)连接，实现传输采集直交逆变数据与发送相关控制数据调整信号；接收线圈(14)接收外部模块(2)中发射线圈(12)发射的交变磁场，交变磁场中感应生成的交流电经动力电缆进入收补偿器(15)，收补偿器(15)为交流电补充相应的无功补偿，实现交流电功率提升，交流电再经动力电缆流入高频整流器(16)，实现交流电的高频整流形成高频直流电，高频直流电经动力电缆流入工频逆变器(34)中，工频逆变器(34)将高频直流电逆变为系统所需的工频交流电，再经动力电缆流入主动力系统模块(6)中，为充电装置(17)提供工频交流电源。
所述的整车控制系统模块(4)包括：整车控制系统HCU(23)、充电机装置控制器(24)、AC/DC功率转换控制器(25)、动力锂电池组管理控制单元(26)、DC/AC主电机驱动控制器(27)和辅助附件电源控制器(28)；整车控制系统HCU(23)通过CAN网络电信号与充电机装置控制器(24)、AC/DC功率转换控制器(25)、动力锂电池组管理控制单元(26)、DC/AC主电机驱动控制器(27)和辅助附件电源控制器(28)实现通信连接；整车控制系统HCU(23)采集监控充电机装置控制器(24)、AC/DC功率转换控制器(25)、动力锂电池组管理控制单元(26)、DC/AC主电机驱动控制器(27)和辅助附件电源控制器(28)相关数据、开关量状态数据与运行状态，通过整车控制系统HCU(23)进行数据运算与逻辑判断依次下达对应的控制指令；充电机装置控制器(24)通过CAN网络信号通信与充电装置(17)连接，输入采集监控相关的数据、运行状态与开关量状态数据，并输出下达相关控制指令；AC/DC功率转换控制器(25)通过CAN网络信号通信与采集监控AC/DC功率转换器(18)连接，输入采集监控功率、电压、电流的相关参数数据、运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关控制参数调整指令；动力锂电池组管理控制单元(26)通过CAN网络信号通信与动力锂电池组(20)连接，输入实时采集监控的电池组电量、电压、电流及单体电芯温度状态相关数据、运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关控制指令；DC/AC主电机驱动控制器(27)通过CAN网络信号通信与DC/AC主电机驱动器(21)连接，输入采集监控DC/AC主电机驱动器(21)输出所需转速、转矩的相关数据、运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关控制指令；辅助附件电源控制器(28)通过CAN网络信号通信与辅助附件电源控制单元(29)连接，输入辅助附件电源控制单元(29)采集监控的功率、电压、电流的相关数据与运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关参数调整与控制指令至辅助附件电源控制单元(29)，再经辅助附件电源控制单元(29)进行内部处理将所控制指令及调整参数下达至辅助动力系统模块(7)中的辅助转向高压电源控制单元(30)、辅助空压机高压电源控制单元(31)和辅助24VDC/DC电源控制单元(32)中。
所述车辆机械传动系统模块(5)包括变速箱、传动轴、车辆后桥；变速箱与传动轴相连，传动轴与车辆后桥相连，实现车辆机械传动驱动。
所述主动力系统模块(6)包括：充电装置(17)、AC/DC功率转换器(18)、动力锂电池组(20)、DC/AC主电机驱动器(21)和主驱动电机(22)；充电装置(17)通过车载EV动力电缆与AC/DC功率转换器(18)连接，实现充电装置(17)为AC/DC功率转换器(18)提供所需的AC交流调整匹配电源；AC/DC功率转换器(18)通过车载EV动力电缆与动力锂电池组(20)连接，实现AC/DC功率转换器(18)经过AC交流电源转换整流为DC直流后调节直流功率输入动力锂电池组(20)，为动力锂电池组(20)提供所需DC直流电能进行充电；动力锂电池组(20)通过车载EV动力电缆与DC/AC主电机驱动器(21)连接，实现动力锂电池组(20)输出DC直流电源给到DC/AC主电机驱动器(21)，为DC/AC主电机驱动器(21)提供所需DC直流电源；DC/AC主电机驱动器(21)通过车载EV动力电缆与主驱动电机(22)相连，实现DC/AC主电机驱动器(21)将DC直流电逆变为AC交流电并进行控制调整，为主驱动电机(22)提供所需AC交流动力电源；动力锂电池组(20)是整个主动力系统动力源，动力锂电池组(20)通过车载EV动力电缆与DC/AC主电机驱动器(21)连接，DC/AC主电机驱动器(21)再通过车载EV动力电缆与主驱动电机(22)连接，实现整个牵引车主动力能量电源的供给；动力锂电池组(20)通过车载EV动力电缆与辅助附件电源控制单元(29)连接，辅助附件电源控制单元(29)再通过车载EV动力电缆与辅助转向高压电源控制单元(30)、辅助空压机高压电源控制单元(31)和辅助24VDC/DC电源控制单元(32)动力电源连接，为整个牵引车各个辅助附件控制单元提供能量电源。
所述辅助动力系统模块(7)包括：辅助附件电源控制单元(29)、辅助转向高压电源控制单元(30)、辅助空压机高压电源控制单元(31)和辅助24VDC/DC电源控制单元(32)；辅助附件电源控制单元(29)与辅助转向高压电源控制单元(30)相连，为辅助转向提供380VAC控制电源；辅助附件电源控制单元(29)与辅助空压机高压电源控制单元(31)相连，为辅助空压机提供380VAC控制电源；辅助附件电源控制单元(29)与辅助24VDC/DC电源控制单元(32)相连，为控制回路提供DC24V控制电源。
所述的外部模块(2)包括：无线传能发射装置控制器(33)、市电电源(8)、电源侧PFC(9)、高频逆变器(10)、发射补偿器(11)和发射线圈(12)；无线传能发射装置控制器(33)通过无线通信连接方式与内部模块(1)中的无线传能接收装置控制器(13)进行无线信号对接，传输采集信号与发送相关控制数据信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与电源侧PFE(9)连接，实现传输采集有功功率因数数据、交直流电源整流数据与发送输出相关控制有功功率因数、交直流电源整流数据调整信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与高频逆变器(10)，实现传输采集直流电源逆变交流电源数据、高速频率与发送输出相关控制直流电源逆变交流电源、高速频率数据调整参数信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与发射补偿器(11)连接，实现传输采集动态无功补偿功率信号与发送输出相关控制动态无功补偿功率数据信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与发射线圈(12)连接，实现传输发射交变磁场信号数据采集；市电电源(8)通过动力电缆线与电源侧PFC(9)连接，为电源侧PFC(9)提供AC工频交流电源，AC工频交流电源进入电源侧PFC(9)有功功率因数和直流电源逆变交流电源数据调整后，电源侧PFC(9)通过动力电缆线与高频逆变器(10)连接，整流直流电进入高频逆变器(10)实现整流直流逆变为高频交流电，高频逆变器(10)通过动力电缆线与发射补偿器(11)连接，实现高频交流电通过发射补偿器(11)提供所需动态无功补偿功率，发射补偿器(11)通过动力电缆线与发射线圈(12)连接，实现高频交流电注入发射线圈(12)产生交变磁场，通过非接触方式交变磁场传输与无线传能接收模块(3)中的接收线圈(14)形成交变磁场交互。
本实用新型工作过程如下：
(1)外部模块(2)接入市电工频电源经过内部的市电电源(8)、电源侧PFC(9)、高频逆变器(10)、发射补偿器(11)和发射线圈(12)的工作；再经无线传能发射装置控制器(33)的数据采集、开关量信号处理，对整个高频交流电产生交变磁场的控制及参数调整，最后由发射线圈(12)发送出交变磁场，外部模块(2)是否启动工作或者停止工作，由外部模块(2)中的无线传能发射装置控制器(33)与无线传能动力接收模块(3)中的无线传能接收装置控制器(13)通过无线通信信号进行交互对接，并根据整车控制系统模块(4)中的整车控制系统HCU(23)所通过CAN网络通信采集到的动力锂电池组管理控制单元(26)中的电池电量数据及报警数据进行数据处理，下达至无线传能接收装置控制器(13)中，无线传能接收装置控制器(13)中接收到整车控制系统HCU(23)下达数据控制指令后进行内部数据处理，再通过无线通信信号进行与外部模块(2)中无线传能发射装置控制器(33)进行交互对接，无线传能发射装置控制器(33)接收到数据信号自行数据控制处理判断是否启动或者停止工作，外部模块(2)与内部模块(1)中的无线传能动力接收模块(3)实现非接触方式交变磁场传输磁场传输能量；无线传能动力接收模块(3)与主动力系统模块(6)相连，为主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)转输所接收到的能量为动力锂电池组(20)提供能量进行充电储能；主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)处于电量饱和状态，无线传能动力接收模块(3)处于停止无线传能状态，整个牵引车动力系统所需能量由主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)独立提供；其中主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)处于电量不饱和状态，内部模块(1)接收到外部模块(2)非接触方式电磁场传输能量，将开启无线传能动力接收模块(3)为主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)进行充电储能，并有主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)为整个牵引车动力系统所需能量。
(2)无线传能动力接收模块(3)中的工频逆变器(34)将工频交流电经车载动力电缆连接至主动力系统模块(6)中的充电装置(17)，为充电装置(17)提供工频交流电源；
(3)整车控制系统模块(4)通过CAN网络通信与主动力系统模块(6)和辅助动力系统模块(7)进行信号通信；整车控制系统模块(4)中的充电机装置控制器(24)与主动力系统模块(6)中的充电装置(17)通过CAN网络通信，实现输入数据采集与输出下达数据控制信号；整车控制系统模块(4)中的AC/DC功率转换控制器(25)与主动力系统模块(6)中的采集监控AC/DC功率转换器(18)通过CAN网络通信，实现输入数据采集与输出下达数据控制信号；整车控制系统模块(4)中的动力锂电池组管理控制单元(26)与主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)通过CAN网络通信，实现输入数据采集与输出下达数据控制信号；整车控制系统模块(4)中的DC/AC主电机驱动控制器(27)与主动力系统模块(6)中的DC/AC主电机驱动器(21)通过CAN网络通信，实现输入数据采集与输出下达数据控制信号；整车控制系统模块(4)中的辅助附件电源控制器(28)与辅助动力系统模块(7)中的辅助附件电源控制单元(29)通过CAN网络通信，实现输入数据采集与输出下达数据控制信号；
(4)主动力系统模块(6)中的动力锂电池组(20)通过车载EV动力电缆与辅助动力系统模块(7)中的辅助附件电源控制单元(29)连接，辅助附件电源控制单元(29)再通过车载EV动力电缆与辅助转向高压电源控制单元(30)、辅助空压机高压电源控制单元(31)和辅助24VDC/DC电源控制单元(32)动力电源连接，为整个辅助动力系统模块(7)提供能量电源；
(5)车辆机械传动系统模块(5)通过传动轴连接与动力系统模块(6)中的主驱动电机(22)连接为车辆机械传动系统模块(5)提供所需动力源。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)电动式牵引车无线传能动力系统的核心是应用无线充电的技术为锂电池充电，无线传能装置发射端装于电动式牵引车作业区地表，无线传能装置接收端装于牵引车车架底部，发射端与接收端始终保持在传能要求范围内；无线传能系统发射端检测到负载后自动启动能量发射系统，电动式牵引车内的能量接受系统检测到能量发射系统发射出来的电信号后自动启动；同时为应对电动式牵引车在码头频繁启停的工况下，无线传能供电系统的能量发射系统可长时间处于待机状态，减少启动所需时间，大大加快了系统的响应速度；接收端系统根据电池组电量实时状态自动调节接收端开启及停止；保证电池的电量平衡，牵引车制动产生的能量均能由锂电池组进行回收。
电动式牵引车无线传能动力系统通过检测电动机所需输出功率，控制锂电池组进行功率输出，使锂电池组输出功率始终与负载需求功率匹配；并监测锂电池组电压、电量，来控制无线充电装置系统对锂电池进行充电，通过反馈回路将信号传给控制系统，从而实时控制能量发射系统发射功率的启动与停止充电；该无线传能控制系统属于闭环控制系统，高精度的控制能量的传输，最大程度的减少了能量的浪费；当出现干扰时，系统可以自动减弱其影响，提高系统的抗干扰能力及改善系统的响应特性；当牵引车制动时，将能量经由电动机、电机控制器进行回收至锂电池组内。
(2)电动式牵引车无线传能动力系统从路面通过发射端发送能量给整车充电，解决了现港口电动式牵引车停车充电时间较长的浪费、港口集中占用较大场地铺设充电桩区域的问题，实现了提高了港口电动式牵引车使用频率及减少了港口场地的占用面积；电动式牵引车无线传能动力系统的配备，完全解除现有的电动增程式牵引车的增程式发动机的配备，实现了电动式牵引车排放标准达到零排放，并且提高了电动式牵引车的全时纯电作业范围；电动式牵引车无线传能动力系统由锂电池组作为电动式牵引车主动力输出，全程满足并匹配牵引车功率需求，无线传能动力系统可以使整车实现以纯电动方式工作，电动牵引车制动时，可由电动机将产生能量回收至锂电池组内，与无线传能充电系统结合，提高锂电池充电时间，保证锂电池在较为合理的用电区间，提高电池组使用寿命与提高运行效率的同时，降低机械件故障率与维护成本，有效的解决了现电动牵引车存在的充电频繁运行效率低、续航里程较短、锂电池用量大成本高昂的问题。
(3)电动式牵引车无线传能动力系统能够保持牵引车动力锂电池组电量的平衡，在牵引车停车等候时，由锂电池组输出能量供应空调、照明等辅助设备，从而完全去除了现有电动增程式牵引车发动机油耗，降低能量损失；
电动式牵引车无线传能动力系统的牵引车空载、重载行驶时通过检测电池状态对锂电池充电，应对不同功率的需求由锂电池组输出能量全程匹配其功率需求，大大减少了能量过剩的浪费；电动式牵引车无线传能动力系统的配备，有效的提高码头整体运载效率50％以上，完全解决电动牵引车因电量不足停车较长时间的充电等待；电动式牵引车无线传能动力系统的牵引车制动时，可将制动能量回馈给动力锂电池组，从而达到节能、并减少刹车片损耗的目的；电动式牵引车无线传能动力系统的电动牵引车行驶工作中和待机过程中，由无线充电装置为锂电池补电，实现电量平衡，保证整车电动工况运行。
综上所述，本实用新型针对码头牵引车频繁空载、重载起步、爬坡、加速、急停、长时间开机等候作业，工作状态多样、复杂的特点，提出了一种用于电动式牵引车无线传能动力系统。本实用新型采用锂电池组动力系统配套无线充电装置，实现了码头牵引车纯锂电池输出电动行驶模式、随充随走流动式充电模式、制动能量回收模式、无线传能充电模式，降低了能量的损失，完全解决了增程式牵引车油耗和污染排放的问题。
附图说明
图1为本实用新型电动式牵引车无线传能动力系统的组成拓扑框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型包括内部模块1和外部模块2；所述的牵引车动力系统内部模块1装配与牵引车体内部，牵引车动力系统外部模块2装配于牵引车行进地面或者可传能范围内位置，牵引车动力系统内部模块1与牵引车动力系统外部模块2通过非接触方式电磁场传输能量实现无线动力传能。
牵引车动力系统内部模块1包括无线传能动力接收模块3、整车控制系统模块4、车辆机械传动系统模块5、主动力系统模块6、辅助动力系统模块7；无线传能动力接收模块3与主动力系统模块6相连，转输所接收到的能量为主动力系统模块6提供动力能量；主动力系统模块6与车辆机械传动系统模块5相连，将电能转换为机械能为整车提供驱动动力；整车控制系统模块4与主动力系统模块6、无线传能动力接收模块3、辅助动力系统模块7相连，采集监控各个模块相关数据、开关量状态数据与运行状态，通过整车控制系统模块4进行数据运算与逻辑判断依次下达对应的控制指令；主动力系统模块6与辅助动力系统模块7相连，辅助动力系统模块7通过主动力系统模块6提供所需电源能量。
无线传能动力接收模块3包括无线传能接收装置控制器13、接收线圈14、接收补偿器15、高频整流器16、工频逆变器34；其中接收线圈14与接收补偿器15相连，接收补偿器15与高频整流器16相连，实现接收能量的转输；无线传能接收装置控制器13与接收线圈14、接收补偿器15、高频整流器16、工频逆变器34相连，实时采集监控与下达控制指令。
整车控制系统模块4包括整车控制系统HCU23、充电机装置控制器24、AC/DC功率转换控制器25、动力锂电池组管理控制单元26、DC/AC主电机驱动控制器27、辅助附件电源控制器28；其中整车控制系统HCU23与充电机装置控制器24、AC/DC功率转换控制器25、动力锂电池组管理控制单元26、DC/AC主电机驱动控制器27、辅助附件电源控制器28相连，采集监控各个模块相关数据、开关量状态数据与运行状态，通过整车控制系统HCU23进行数据运算与逻辑判断依次下达对应的控制指令；充电机装置控制器24与充电装置17相连，采集监控充电装置17的相关数据、运行状态与开关量状态数据，并下达相关控制指令；AC/DC功率转换控制器25与AC/DC功率转换器18相连，采集监控AC/DC功率转换器18的功率、电压、电流的相关数据与运行状态与开关量控制状态数据，并下达相关控制指令；动力锂电池组管理控制单元26与动力锂电池组20相连，实时采集监控动力锂电池组20的电池组电量、电压、电流及单体电芯温度状态相关数据与运行状态与开关量控制状态数据，并下达相关控制指令；DC/AC主电机驱动控制器27与DC/AC主电机驱动器21相连，采集监控DC/AC主电机驱动器21的输出所需转速、转矩的相关数据与运行状态与开关量控制状态数据，并下达相关控制指令；辅助附件电源控制器28与辅助附件电源控制单元29相连，采集监控辅助附件电源控制单元29的功率、电压、电流的相关数据与运行状态与开关量控制状态数据，并下达相关控制指令。
车辆机械传动系统模块5包括变速箱、传动轴、车辆后桥；其中变速箱与传动轴相连，传动轴与车辆后桥相连，实现车辆机械传动驱动。
主动力系统模块6包括充电装置17、AC/DC功率转换器18、动力锂电池组20、DC/AC主电机驱动器21、主驱动电机22；其中充电装置17与AC/DC功率转换器18相连，AC/DC功率转换器18与动力锂电池组20相连，动力锂电池组20与DC/AC主电机驱动器21相连，DC/AC主电机驱动器21与主驱动电机22相连，实现能量动力传输；其中动力锂电池组20是整个主动力系统动力源，能够与DC/AC主电机驱动器21相连，DC/AC主电机驱动器21与主驱动电机22相连，提供整个牵引车主动力能量电源；动力锂电池组20与辅助附件电源控制单元29相连，提供整个牵引车使用辅助附件能量电源。
主动力系统模块6包括与辅助附件电源控制单元29、辅助转向高压电源控制单元30、辅助空压机高压电源控制单元31、辅助24VDC/DC电源控制单元32；其中辅助附件电源控制单元29与辅助转向高压电源控制单元30相连，为辅助转向提供380VAC控制电源；辅助附件电源控制单元29与辅助空压机高压电源控制单元31相连，为辅助空压机提供380VAC控制电源；辅助附件电源控制单元29与辅助24VDC/DC电源控制单元32相连，为控制回路提供DC24V控制电源。
无线传能动力接收模块3与主动力系统模块6相连，主要为主动力系统模块6中的动力锂电池组20转输所接收到的能量为动力锂电池组20提供能量进行充电储能；其中整个牵引车动力系统在牵引车动力系统内部模块1没有接收到牵引车动力系统外部模块2非接触方式电磁场传输能量，或者主动力系统模块6中的动力锂电池组20处于电量饱和状态，无线传能动力接收模块3处于停止无线传能状态，整个牵引车动力系统所需能量由动力锂电池组20独立提供；其中主动力系统模块6中的动力锂电池组20处于电量不饱和状态，牵引车动力系统内部模块1接收到牵引车动力系统外部模块2非接触方式电磁场传输能量，将开启无线传能动力接收模块3为主动力系统模块6中的动力锂电池组20进行充电储能，并有主动力系统模块6中的动力锂电池组20为整个牵引车动力系统所需能量。
本实用新型实施例，可根据电动式牵引车无线传能动力系统的电动式动力牵引车在工作中四种状态加以详细说明：
1、锂电池输出电动行驶模式：
由锂电池组输出动力给到电动机，驱动车辆行驶，以满足牵引车在不同工况下的不同功率需求；
2、电动式牵引车无线传能动力系统充电模式：
由无线传能充电装置通过发射线圈和接收线圈在整车待机或者行驶过程中，从路面对电动式牵引车的锂电池组进行充电；
3、制动能量回收模式：
当电动式牵引车制动刹车时，以往由刹车鼓消耗的能量现在回馈至锂电池组，由锂电池组回收储存，减少制动鼓损耗；
4、电动式牵引车无线传能动力系统充电的配置模式：
当电动式牵引车所运行的环境为路面较为平坦的码头，码头地面便于嵌入平板式无线充电发射线圈及相应的电源电路。

Claims (7)

1.一种用于电动式牵引车无线传能动力系统，其特征在于，包括：内部模块(1)和外部模块(2)；所述内部模块(1)装配在牵引车体内部，实现交变磁场中感应生成的交流电能的接收与整车动力系统电能供给功能，内部模块(1)中无线传能动力接收模块(3)装配在牵引车底部中间位置的前、中或后端位置，或装配在牵引车左右两侧位置的前、中、后端位置；所述外部模块(2)装配于牵引车行进地面轨道中或者左右两侧直立式轨道中的传能范围内位置；外部模块(2)装配于牵引车行进地面轨道中或者左右两侧直立式轨道中的传能范围内位置；内部模块(1)与外部模块(2)通过电磁感应、电磁共振、微波的方式非接触式电能传输实现无线能量动力传能；
所述内部模块(1)包括：无线传能动力接收模块(3)、整车控制系统模块(4)、车辆机械传动系统模块(5)、主动力系统模块(6)和辅助动力系统模块(7)；无线传能动力接收模块(3)传输所接收到的能量，为主动力系统模块(6)提供动力能量；主动力系统模块(6)将电能转换为机械能为整车提供驱动动力；整车控制系统模块(4)采集监控主动力系统模块(6)、无线传能动力接收模块(3)和辅助动力系统模块(7)的相关数据、开关量状态数据与运行状态，进行数据运算与逻辑判断依次下达对应的控制指令；辅助动力系统模块(7)通过主动力系统模块(6)提供所需电源能量；车辆机械传动系统模块(5)通过传动轴与主动力系统模块(6)中的主驱动电机(22)连接，为车辆机械传动系统模块(5)提供所需动力源。
2.根据权利要求1所述的用于电动式牵引车无线传能动力系统，其特征在于：所述的无线传能动力接收模块(3)包括：无线传能接收装置控制器(13)、接收线圈(14)、接收补偿器(15)、高频整流器(16)和工频逆变器(34)；无线传能接收装置控制器(13)通过无线通信连接方式与外部模块(2)中的无线传能发射装置控制器(33)进行无线信号对接，传输采集信号与发送相关控制数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过CAN网络通信或者RS485通信连接方式与整车控制系统模块(4)通信连接，传输采集信号与发送相关控制数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与接收线圈(14)连接，实现接收交变磁场信号数据采集；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与接收补偿器(15)连接，实现传输采集动态无功补偿功率信号与发送相关控制动态无功补偿功率数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信与高频整流器(16)连接，实现传输采集高频整流数据与发送相关控制数据信号；无线传能接收装置控制器(13)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与工频逆变器(34)连接，实现传输采集直交逆变数据与发送相关控制数据调整信号；接收线圈(14)接收外部模块(2)中发射线圈(12)发射的交变磁场，交变磁场中感应生成的交流电经动力电缆进入收补偿器(15)，收补偿器(15)为交流电补充相应的无功补偿，实现交流电功率提升，交流电再经动力电缆流入高频整流器(16)，实现交流电的高频整流形成高频直流电，高频直流电经动力电缆流入工频逆变器(34)中，工频逆变器(34)将高频直流电逆变为系统所需的工频交流电，再经动力电缆流入主动力系统模块(6)中，为主动力系统模块(6)中的充电装置(17)提供工频交流电源。
3.根据权利要求1所述的用于电动式牵引车无线传能动力系统，其特征在于：所述的整车控制系统模块(4)包括：整车控制系统HCU(23)、充电机装置控制器(24)、AC/DC功率转换控制器(25)、动力锂电池组管理控制单元(26)、DC/AC主电机驱动控制器(27)和辅助附件电源控制器(28)；整车控制系统HCU(23)通过CAN网络电信号与充电机装置控制器(24)、AC/DC功率转换控制器(25)、动力锂电池组管理控制单元(26)、DC/AC主电机驱动控制器(27)和辅助附件电源控制器(28)实现通信连接；整车控制系统HCU(23)采集监控充电机装置控制器(24)、AC/DC功率转换控制器(25)、动力锂电池组管理控制单元(26)、DC/AC主电机驱动控制器(27)和辅助附件电源控制器(28)相关数据、开关量状态数据与运行状态，通过整车控制系统HCU(23)进行数据运算与逻辑判断依次下达对应的控制指令；充电机装置控制器(24)通过CAN网络信号通信与充电装置(17)连接，输入采集监控相关的数据、运行状态与开关量状态数据，并输出下达相关控制指令；AC/DC功率转换控制器(25)通过CAN网络信号通信与采集监控AC/DC功率转换器(18)连接，输入采集监控功率、电压、电流的相关参数数据、运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关控制参数调整指令；动力锂电池组管理控制单元(26)通过CAN网络信号通信与动力锂电池组(20)连接，输入实时采集监控的电池组电量、电压、电流及单体电芯温度状态相关数据、运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关控制指令；DC/AC主电机驱动控制器(27)通过CAN网络信号通信与DC/AC主电机驱动器(21)连接，输入采集监控DC/AC主电机驱动器(21)输出所需转速、转矩的相关数据、运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关控制指令；辅助附件电源控制器(28)通过CAN网络信号通信与辅助附件电源控制单元(29)连接，输入辅助附件电源控制单元(29)采集监控的功率、电压、电流的相关数据与运行状态与开关量控制状态数据，并输出下达相关参数调整与控制指令至辅助附件电源控制单元(29)，再经辅助附件电源控制单元(29)进行内部处理将所控制指令及调整参数下达至辅助动力系统模块(7)中。
4.根据权利要求1所述的用于电动式牵引车无线传能动力系统，其特征在于：所述车辆机械传动系统模块(5)包括变速箱、传动轴、车辆后桥；变速箱与传动轴相连，传动轴与车辆后桥相连，实现车辆机械传动驱动。
5.根据权利要求1所述的用于电动式牵引车无线传能动力系统，其特征在于：所述主动力系统模块(6)包括：充电装置(17)、AC/DC功率转换器(18)、动力锂电池组(20)、DC/AC主电机驱动器(21)和主驱动电机(22)；充电装置(17)通过车载EV动力电缆与AC/DC功率转换器(18)连接，实现充电装置(17)为AC/DC功率转换器(18)提供所需的AC交流调整匹配电源；AC/DC功率转换器(18)通过车载EV动力电缆与动力锂电池组(20)连接，实现AC/DC功率转换器(18)经过AC交流电源转换整流为DC直流后调节直流功率输入动力锂电池组(20)，为动力锂电池组(20)提供所需DC直流电能进行充电；动力锂电池组(20)通过车载EV动力电缆与DC/AC主电机驱动器(21)连接，实现动力锂电池组(20)输出DC直流电源给到DC/AC主电机驱动器(21)，为DC/AC主电机驱动器(21)提供所需DC直流电源；DC/AC主电机驱动器(21)通过车载EV动力电缆与主驱动电机(22)相连，实现DC/AC主电机驱动器(21)将DC直流电逆变为AC交流电并进行控制调整，为主驱动电机(22)提供所需AC交流动力电源；动力锂电池组(20)是整个主动力系统动力源，动力锂电池组(20)通过车载EV动力电缆与DC/AC主电机驱动器(21)连接，DC/AC主电机驱动器(21)再通过车载EV动力电缆与主驱动电机(22)连接，实现整个牵引车主动力能量电源的供给；动力锂电池组(20)通过车载EV动力电缆与辅助附件电源控制单元(29)连接，辅助附件电源控制单元(29)再通过车载EV动力电缆与辅助转向高压电源控制单元(30)、辅助空压机高压电源控制单元(31)和辅助24VDC/DC电源控制单元(32)动力电源连接，为整个牵引车各个辅助附件控制单元提供能量电源。
6.根据权利要求1所述的用于电动式牵引车无线传能动力系统，其特征在于：所述辅助动力系统模块(7)包括：辅助附件电源控制单元(29)、辅助转向高压电源控制单元(30)、辅助空压机高压电源控制单元(31)和辅助24VDC/DC电源控制单元(32)；辅助附件电源控制单元(29)与辅助转向高压电源控制单元(30)相连，为辅助转向提供380VAC控制电源；辅助附件电源控制单元(29)与辅助空压机高压电源控制单元(31)相连，为辅助空压机提供380VAC控制电源；辅助附件电源控制单元(29)与辅助24VDC/DC电源控制单元(32)相连，为控制回路提供DC24V控制电源。
7.根据权利要求1所述的用于电动式牵引车无线传能动力系统，其特征在于：所述的外部模块(2)包括：无线传能发射装置控制器(33)、市电电源(8)、电源侧PFC(9)、高频逆变器(10)、发射补偿器(11)和发射线圈(12)；无线传能发射装置控制器(33)通过无线通信连接方式与内部模块(1)中的无线传能接收装置控制器(13)进行无线信号对接，传输采集信号与发送相关控制数据信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与电源侧PFC(9)连接，实现传输采集有功功率因数数据、交直流电源整流数据与发送输出相关控制有功功率因数、交直流电源整流数据调整信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与高频逆变器(10)，实现传输采集直流电源逆变交流电源数据、高速频率与发送输出相关控制直流电源逆变交流电源、高速频率数据调整参数信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与发射补偿器(11)连接，实现传输采集动态无功补偿功率信号与发送输出相关控制动态无功补偿功率数据信号；无线传能发射装置控制器(33)通过RS485通信或光纤信号通信连接方式与发射线圈(12)连接，实现传输发射交变磁场信号数据采集；市电电源(8)通过动力电缆线与电源侧PFC(9)连接，为电源侧PFC(9)提供AC工频交流电源，AC工频交流电源进入电源侧PFC(9)有功功率因数和直流电源逆变交流电源数据调整后，电源侧PFC(9)通过动力电缆线与高频逆变器(10)连接，整流直流电进入高频逆变器(10)实现整流直流逆变为高频交流电，高频逆变器(10)通过动力电缆线与发射补偿器(11)连接，实现高频交流电通过发射补偿器(11)提供所需动态无功补偿功率，发射补偿器(11)通过动力电缆线与发射线圈(12)连接，实现高频交流电注入发射线圈(12)产生交变磁场，通过非接触方式交变磁场传输与无线传能动力接收模块(3)中的接收线圈(14)形成交变磁场交互。
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