一种电池动力驱动钢包车的制作方法

1.本发明属于冶金生产技术领域，具体涉及一种电池动力驱动钢包车。


背景技术：

2.钢包车也称为钢水罐车，是冶金生产企业运输钢水的关键设备。随着技术的进步，采用电力驱动的自行式钢包车应用越来越多。现有技术中的电力驱动钢包车采用：电缆卷筒供电、超级电容或蓄电池的供电方式。电缆卷筒供电需要拖拽电缆，运输距离受到电缆限制，而且不安全。由于超级电容的容量有限，需要经常充电，导致钢包车工作效率低。因此采用蓄电池是电力驱动钢包车的主要供电方式。
3.目前使用最多的动力电池是磷酸铁锂电池组，而磷酸铁锂电池组的工作温度不宜超过55
°
c，否则高温会导致正极产生的锂离子会比常温时多，而此时负极容量偏低，造成负极析锂。因此长期在高温下工作会导致电池组的容量明显下降。所以磷酸铁锂电池组的最高工作温度不应超过55
°
c。
4.由于钢包车上的蓄电池工作环境温度高，同时蓄电池充电和工作时还会产生大量热量，严重影响了蓄电池安全性能和容量。其次一旦钢水飞溅到蓄电池甚至会引起蓄电池爆炸，将会造成安全事故。因此需要解决钢包车驱动动力蓄电池的安全保证和工作温度高的技术问题。另外蓄电池的容量有限，需要经常充电，而且充电时间长，也缩短了钢包车的运行时间，降低了工作效率。所以钢包车驱动动力蓄电池电量不足也是需要解决的技术问题。
5.经专利检索，与本技术有一定关系的主要有以下专利：1、申请号为“201922458895.4”、申请日为“2019.12.31”、公开号为“cn211281004u”、公开日为“2020.08.18”、名称为“一种充电式轨道电动铁水车”、申请人为“江苏博壹重工有限公司”的实用新型专利，该实用新型专利包括车体，车体上设有电池箱、控制箱、声光报警器和铁水包，声光报警器连接到控制箱内，电机连接减速机，传动轴连接到转向动力轮和定向动力轮，推力调心滚子轴连接到车轮支撑架上，车轮支撑架上设有转向动力轮、转向从动轮和清轨器，悬挂架上设有定向动力轮和定向从动轮，通过设有电池箱可控制整车电路的供应，设有的声光报警器和控制箱可对该实用新型进行有效的控制，防止有物品或车辆遮挡轨道而发生碰撞，设有的推力调心滚子轴、车辆支撑架和下车体可满足车辆在弯道的转向要求，且同时能满足车体重在压力的要求。但该实用新型专利采用的设置在车体13上的充电桩16向蓄电池充电。蓄电池的充一次电只能满足车辆1个来回的行走要求，难以满足生产需要。一旦蓄电池缺电，需要长时间充电后才能进行工作，导致生产效率低下。而且该实用新型没有涉及蓄电池工作温度控制和安全保证的问题。
6.2、申请号为“202023243069.7”、申请日为“2020.12.29”、公开号为“cn24355985u”、公开日为“2021.10.08”、名称为“钢包车用变频调速牵引电机车”、申请人为“秦皇岛天拓电机车有限公司”的实用新型专利，该实用新型专利公开了钢包车用变频调速牵引电机车，包括车架，所述车架上方中间处安装有安装架，所述安装架的两侧各安装有
一个动力包保护箱，所述动力包保护箱内部安装有变频电机和减速器，所述减速器通过传动轴与车轮相连接，所述车架的两侧边安装有侧裙板，所述侧裙板与所述车轮之间设置有电控柜，所述电控柜上设置有充电插头；所述电控柜包括绝缘壳体，所述绝缘壳体的侧边设置有伸缩天线，所述绝缘壳体的内部设置有蓄电池、微处理器和变频驱动器，该种钢包车用变频调速牵引电机车，采用了双可控动力包模式，遥控操作、远程指挥，从而提高了该实用新型的灵活性、可控性，变速能力、转向能力更强。但该实用新型专利是采用通过充电插头8向电控柜7内的输入电力。再由蓄电池702向变频电机9输送电力一旦蓄电池缺电，需要长时间充电后才能进行工作，导致生产效率低下。该实用新型同样没有涉及蓄电池工作温度控制和安全保证的问题。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种电池动力驱动钢包车。
8.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种电池动力驱动钢包车，包括：车体、电池柜、电池组及钢水罐，钢水罐和电池柜设置在车体上，电池组设置在电池柜内。电池柜内设置有绝热层及空调，以控制电池柜内的温度。使电池柜200内的温度不超过55
°
c，避免电池组因高温所导致电容量下降，延长电池组使用寿命，降低运行成本。同时采用更换电池组的方式补充电池组的电力，能够快速给钢包车补充电力，大幅度增加钢包车的运行时间，提高了钢包车的工作效率。
9.进一步地，在电池柜靠近钢水罐一侧及上侧设置有耐火层。防止钢水飞溅到蓄电池上，避免蓄电池爆炸或安全事故。
10.进一步地，电池柜壳体内的底部两端设置有电池定位斜面。在更换电池组时，电池组顺着电池定位斜面落下，使电池组能够准确定位在电池柜内。在钢包车运行时，防止电池组发生晃动和碰撞，避免电池组损坏。
11.进一步地，电池组包括电池组底座、电池组外壳及蓄电池，蓄电池设置在电池组外壳内，电池组外壳上设置有用来更换电池组的搬运部件。以便采用机械更换电池组，提高工作效率，减轻劳动强度。
12.进一步地，所述搬运部件包括设置在电池组底座的叉臂槽或设置在电池组外壳顶部的吊孔。以便采用叉车更换电池组。
13.进一步地，所述车体包括：从动轮、主动轮、侧梁及枕梁，两根枕梁分别与两根平行设置的侧梁两端连接；从动轮和主动轮上设置有车轮安装架，侧梁上设置有车轮安装座,利用螺栓将车轮安装架与车轮安装座连接，从而将从动轮和主动轮直接安装在侧梁上。以简化车体结构，降低生产成本。
14.进一步地，主动轮还包括减速器及电机，车轴的一端通过减速器与电机转动连接，减速器上设置有减速器吊孔，侧梁上设置有减速器安装座, 利用螺栓依次穿过减速器安装座的螺栓孔与减速器吊孔，从而将减速器吊挂安装在侧梁上。以固定减速器和电机，在电机启动时能够产生转矩，用来驱动车轮。
15.进一步地，安装在两根侧梁上的车轮之间的轮距不小于4500mm。以增大车体的平稳性，增加钢包车运行时的安全性，防止钢水罐倾倒或钢水荡出。
16.进一步地，减速器与电机为一体结构，具有驱动、减速和制动功能，电机采用交流电机。交流电机结构简单、价格低廉、维修方便，能够降低钢包车成本。而且在蓄电池缺电或出现故障时，能够直接用外接的ac380v/50hz工业电源供电，使钢包车正常运行或脱离危险区域。
17.进一步地，电池柜内还设置有控制箱，控制箱内设置有充电模块、逆变模块、无线遥控模块及应急电源接口；钢包车不工作的空闲时间，电源通过充电模块给电池组充电；钢包车工作时，电池组通过逆变模块给电机供电；当钢包车工作时电池组缺电时，通过更换电池组的方式给钢包车快速补充电力；在钢包车运输过程中，电池组或逆变模块突然出现故障时，通过电缆将电源与应急电源接口连通，通过控制开关控制电机，使得钢包车完成当次运输或使钢包车运行到安全区域；在钢包车运输过程中，无线遥控模块接收操作人员发出的控制信号，控制钢包车运行。
18.本发明的有益效果为：通过在电池柜内设置绝热层及空调、在电池柜外设置耐火层，以控制电池柜内的温度，避免电池组因高温所导致电容量下降，延长电池组使用寿命，降低运行成本。同时采用更换电池组的方式补充电池组的电力，能够快速给钢包车补充电力，大幅度增加钢包车的运行时间，提高了钢包车的工作效率。
附图说明
19.图1为钢包车装载钢水罐时立体结构示意图，图2为钢包车装载钢水罐时正视示意图，图3为钢包车上部立体结构示意图，图4为钢包车正视示意图，图5为图4中a—a剖视示意图，图6为图5中c局部放大示意图，图7为钢包车仰视底部立体结构示意图，图8为钢包车正视示意图，图9为车体立体结构示意图，图10为车体仰视底部立体结构示意图，图11为侧梁立体结构示意图，图12为侧梁仰视底部立体结构示意图，图13为枕梁立体结构示意图，图14为从动轮立体结构示意图，图15为从动轮剖视示意图，图16为主动轮立体结构示意图，图17为主动轮剖视示意图，图18为动力电池组立体结构示意图，图19为动力电池组正视示意图，图20为动力电池组侧视示意图，图21为图20中b—b剖视示意图，图22为电路控制流程图。
20.图中：100—车体、101—从动轮、1011—车轮、1012—车轴、1013—车轮安装架、1014—轴承、1015—轴盖、102—主动轮、1016—减速器吊孔、1017—减速器、1018—电机、103—侧梁、1031—车轮安装座、1032—减速器安装座、104—枕梁、105—罐支座、106—缓冲柱、107—清轨器、108—警示灯、109—车底板、110—排渣口、111—牵引钩、h—轮距；200—电池柜、201—耐火层、202—电池柜壳体、203—绝热层、204—空调内机、205—电池组栏杆、206—充电插头、207—控制箱、208—电池定位斜面、209—应急电源接口、210—空调外机；300—电池组、301—电池组底座、302—电池组外壳、303—充电插口、304—吊孔、305—叉臂槽、306—取电口、307—蓄电池；400—钢水罐。
具体实施方式
21.下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：如图1至2所示，电池动力驱动钢包车包括：车体100、电池柜200、电池组300及钢水罐400，钢水罐400和电池柜200设置在车体100上。在车体100的两端上部设置有用来支撑钢水罐400的y形罐支座105，在车体100的两端设置有用来防止碰撞的缓冲柱106和警示灯108，在车体100的两端下部设置有用来清理轨道上的障碍物的清轨器107。
22.如图3至6所示，电池柜200设置在车体100一端，电池柜200包括电池柜壳体202，电池柜壳体202内壁上设置有绝热层203。在电池柜200靠近钢水罐400一侧及上侧设置有耐火层201。电池柜200内设置有电池组300、空调内机204、控制箱207及应急电源接口209，电池柜200内底部两端设置有电池定位斜面208。在更换电池组300时，电池组300顺着电池定位斜面208落下，使电池组300能够准确定位在电池柜200内。在电池柜200远离钢水罐400一侧设置有可开启的柜门，以及可拆卸的电池组栏杆205，以便采用更换电池组300的方式给钢包车补充电力。在电池柜200外设置有空调外机210。通过在电池柜200内设置绝热层203和空调内机204的方式，控制电池柜200内的温度。使电池柜200内的温度不超过55
°
c，避免电池组300因高温所导致电容量下降，延长电池组300使用寿命，降低运行成本。
23.电池柜200内设置有控制箱207，控制箱207内设置有充电模块、逆变模块、无线遥控模块及应急电源接口209。
24.如图7至8所示，车体100底部两端设置有用来牵引钢包车的牵引钩111，以便在紧急情况时将钢包车牵引安全区域。在车底板109的一端设置有排渣口110，用来清除车底板上的铁屑。
25.如图9至10所示，车体100包括：从动轮101、主动轮102、侧梁103及枕梁104，两根枕梁104分别与两根平行设置的侧梁103两端连接。从动轮101和主动轮102上设置有l形的车轮安装架1013，侧梁103上设置有l形的车轮安装座1031,利用螺栓将车轮安装架1013与车轮安装座1031连接，从而将从动轮101和主动轮102直接安装在侧梁103上。从动轮101、主动轮102采用4组单轮缘车轮组成，从动轮101和主动轮102各两组，每根侧梁103上设置一个从动轮101和一个主动轮102，两个主动轮102设置在车体100的同一端。两根侧梁103上的车轮之间的轮距h不小于4500mm。这种车体100结构简单，生产成本低。由于轮距h远大于标准轨距，增大了车体100的平稳性，增加钢包车运行时的安全性。即使运输体积大、重心高的大型
钢水罐400，不会发生钢水罐400倾倒或钢水荡出的事故。
26.如图11至12所示，侧梁103为箱型结构，由侧梁上盖板、侧梁下盖板、侧梁腹板及侧梁隔板组焊而成。侧梁103根据侧梁103所受弯矩情况，中部采用变截面结构，以充分利用材料的力学性能，减少用料，减轻侧梁103重量。车轮安装座1031设置在变截面部位的l形两面上。这种l形的车轮安装座1031具有较好的强度和刚度，也便于安装车轮。
27.如图13所示，枕梁104为箱型结构，由枕梁上盖板、枕梁下盖板、枕梁腹板及枕梁隔板组焊而成。
28.如图14至15所示，从动轮101包括车轮1011、车轴1012、车轮安装架1013及轴承1014，车轴1012与车轮1011固定连接，车轮1011两侧的车轴1012上分别插入轴承1014的内圈内，车轮安装架1013套在轴承1014的外圈上，使得车轮安装架1013与车轴1012及车轮1011转动连接。
29.如图16至17所示，主动轮102还包括减速器1017及电机1018，减速器1017与电机1018为一体结构，这种具有驱动、减速和制动功能的减速器1017结构安装紧凑。制动装置为电磁制动器，当电磁鼓式制动器的励磁线圈接通额定电压时，电磁力吸合衔铁，使衔铁与制动盘脱离（释放），这时传动轴带着制动盘正常运转或启动，当传动系统分离或断电时，制动器也同时断电，此时弹簧施压于衔铁，迫使制动盘与衔铁及法兰盘之间产生摩擦力矩，使传动轴抱死停转。采用三合一减速机，运行安全可靠，结构简单、更换方便，当一套传动装置出现故障时，另一套可以长时间高效工作。减速机底面距离轨道上表面间距大于200mm,防止减速机底面碰撞rh炉顶升框架。
30.电机1018采用交流电机。车轴1012的一端通过减速器1017与电机1018转动连接，减速器1017设置有减速器吊孔1016，侧梁103上设置有减速器安装座1032, 利用螺栓依次穿过减速器安装座1032螺丝孔与减速器吊孔1016，从而将减速器1017吊挂安装在侧梁103上。以固定减速器1017和电机1018，在电机1018启动时能够产生转矩，用来驱动车轮1011。
31.如图18至21所示，电池组300包括电池组底座301、电池组外壳302及蓄电池307，蓄电池307设置在电池组外壳302内，电池组底座301的叉臂槽305，两个叉臂槽305沿电池组长度方向、间隔平行设置。电池组外壳302顶部设置有多个均布的吊孔304，以便采用叉车更换电池组300。电池组外壳302内设置有多层隔板，多个蓄电池307分层放置在隔板上。电池组外壳302上设置有和充电插口303，蓄电池307与充电插口303电连接，在钢包车空隙的时间，能够随车充电。电池组底座301及电池组外壳302采用矩形钢管焊接而成，电池组外壳302采用绝缘板包裹。
32.钢包车的电路控制流程图如图22所示，电池柜200内还设置有控制箱207，控制箱207内设置有充电模块、逆变模块、无线遥控模块及应急电源接口209；钢包车不工作的空闲时间，电源通过充电模块给电池组300充电；钢包车工作时，电池组300通过逆变模块给电机1018供电；当钢包车工作电池组300缺电时，通过更换电池组300的方式给钢包车快速补充电力；在钢包车运输过程中，电池组300或逆变模块突然出现故障时，通过电缆将电源与应急电源接口209连通，利用控制开关控制电机1018，使得钢包车完成当次运输或使钢包车运行到安全区域；在钢包车运输过程中，无线遥控模块接收操作人员发出的控制信号，控制钢包车运行。
33.电池组缺电时采用≥3t的叉车按照下述步骤更换电池组300：
步骤1：钢包车行驶至指定换电区域，停车、打铁鞋防溜；步骤2：整车断开电池组300开关，拆下电池组栏杆205，打开电池柜200的柜门；步骤3：将电池柜200上的dc-dc电开关置于off位置；步骤4：按顺序依次拔掉电池柜200内的低压通信航插和取电插头206；步骤5：将升降叉车推至电池柜200中部，将叉臂插入电池组300底部的叉臂槽305内，升高叉臂，提升电池组300，平稳地将叉车拉出、运至充电站的充电位，按照充电桩标识充电流程进行充电操作；步骤6：将升降叉车推至已充满电的电池组300中部，将叉臂插入电池组300底部的叉臂槽305内，将已充满电的电池组300提升，运至钢包车的电池柜200处，将已充满的电池组300转移至电池柜200内放下，电池组300顺着电池定位斜面208落到安装位置；步骤7：按顺序依次插上电池柜200内的低压通信航插和取电插头206；步骤8：将电池箱上的dc-dc电开关置于on位置，关闭电池柜200的柜门，装上电池组栏杆205，完成更换电池组300操作。
34.综上所述，本发明的有益效果为：通过在电池柜内设置绝热层及空调、在电池柜外设置耐火层，以控制电池柜内的温度，避免电池组因高温所导致电容量下降，延长电池组使用寿命，降低运行成本。同时采用更换电池组的方式补充电池组的电力，能够快速给钢包车补充电力，大幅度增加钢包车的运行时间，提高了钢包车的工作效率。
35.以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

技术特征：
1.一种电池动力驱动钢包车，包括：车体（100）、电池柜（200）、电池组（300）及钢水罐（400），钢水罐（400）和电池柜（200）设置在车体（100）上，电池组（300）设置在电池柜（200）内，其特征在于：电池柜（200）内设置有绝热层（203）及空调，以控制电池柜（200）内的温度；同时采用更换电池组（300）的方式补充电池组（300）的电力。2.根据权利要求1所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：在电池柜（200）靠近钢水罐（400）一侧及上侧设置有耐火层（201）。3.根据权利要求2所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：电池柜壳体（202）内的底部两端设置有电池定位斜面（208）。4.根据权利要求3所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：电池组（300）包括电池组底座（301）、电池组外壳（302）及蓄电池（307），蓄电池（307）设置在电池组外壳（302）内，电池组外壳（302）上设置有用来更换电池组（300）的搬运部件。5.根据权利要求4所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：所述搬运部件包括设置在电池组底座（301）的叉臂槽（305）或设置在电池组外壳（302）顶部的吊孔（304）。6.根据权利要求1至5任意一项所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：所述车体（100）包括：从动轮（101）、主动轮（102）、侧梁（103）及枕梁（104），两根枕梁（104）分别与两根平行设置的侧梁（103）两端连接；从动轮（101）和主动轮（102）上设置有车轮安装架（1013），侧梁（103）上设置有车轮安装座（1031）,利用螺栓将车轮安装架（1013）与车轮安装座（1031）连接，从而将从动轮（101）和主动轮（102）直接安装在侧梁（103）上。7. 根据权利要求6所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：主动轮（102）还包括减速器（1017）及电机（1018），车轴（1012）的一端通过减速器（1017）与电机（1018）转动连接，减速器（1017）上设置有减速器吊孔（1016），侧梁（103）上设置有减速器安装座（1032）, 利用螺栓依次穿过减速器安装座（1032）的螺栓孔与减速器吊孔（1016），从而将减速器（1017）吊挂安装在侧梁（103）上。8.根据权利要求7所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：其特征在于：安装在两根侧梁（103）上的车轮之间的轮距（h）不小于4500mm。9.根据权利要求8所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：减速器（1017）与电机（1018）为一体结构，具有驱动、减速和制动功能，电机（1018）采用交流电机。10.根据权利要求9所述的电池动力驱动钢包车，其特征在于：电池柜（200）内还设置有控制箱（207），控制箱（207）内设置有充电模块、逆变模块、无线遥控模块及应急电源接口（209）；钢包车不工作的空闲时间，电源通过充电模块给电池组（300）充电；钢包车工作时，电池组（300）通过逆变模块给电机（1018）供电；当钢包车工作时电池组（300）缺电时，通过更换电池组（300）的方式给钢包车快速补充电力；在钢包车运输过程中，电池组（300）或逆变模块突然出现故障时，通过电缆将电源与应急电源接口（209）连通，通过控制开关控制电机（1018），使得钢包车完成当次运输或使钢包车运行到安全区域；在钢包车运输过程中，无线遥控模块接收操作人员发出的控制信号，控制钢包车运行。

技术总结
本发明公开了一种电池动力驱动钢包车，包括：车体、电池柜、电池组及钢水罐，钢水罐和电池柜设置在车体上，电池组设置在电池柜内。通过在电池柜内设置绝热层及空调、在电池柜外设置耐火层，以控制电池柜内的温度，避免电池组因高温所导致电容量下降，延长电池组使用寿命，降低运行成本。同时采用更换电池组的方式补充电池组的电力，能够快速给钢包车补充电力，大幅度增加钢包车的运行时间，提高了钢包车的工作效率。车的工作效率。车的工作效率。


技术研发人员：刘林 丁发 邓建华 杨永洲
受保护的技术使用者：株洲旭阳机电科技开发有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/25