工程供电车的制作方法
【专利摘要】工程供电车，用于向外部用电设备供电，尤其是为在野外工作的工程机械，农业机械等供电。所述工程供电车包括：可移动的车体，车体上安装有电力发生装置、电力变换装置及电缆收放装置，电力变换装置调节所述电力发生装置产生的电力，并通过电缆收放装置输送至外部用电设备，电缆收放装置通过卷筒收放电缆；信号接收发射器及控制器，信号接收发射器接收外部用电设备的指令，控制器根据指令控制电力变换装置输出外部用电设备所需的电力。本发明的工程供电车可以自动调节电缆长度使外部用电设备在一定行程范围内工作，轮换工作能力好，环境适用性高，尤其是在一些油气短缺，或对噪声污染、废气排放污染限制严格的工作地带优势更加明显。
【专利说明】
工程供电车
技术领域
[0001]本发明属于工程机械设备技术领域，涉及工程机械技术，通信技术，控制技术。具体来说，是一种可以为在一定范围内工作的工程机械设备提供电力的工程供电车。
【背景技术】
[0002]现阶段决大多数工程机械、农用机械都是用燃油发动机驱动的，其优点为机动性强，越野性高。但同时具有发动机噪音高，排气污染严重，使用成本和维护成本高的缺陷。随着国家倡导使用清洁能源，以及机械相关技术的发展，以电作为动力源的工程机械设备逐渐成为一种发展趋势。
[0003]当今世界上已经出现了如电动挖掘机的电动工程机械，其无排放，低噪声，低使用成本的特点是传统工程机械所不具备的。虽然其优势明显，但其受供电条件的制约，在某些环境如野外、沙漠中工作时因为难以找到合适的供电电源而不能得到广泛应用。目前已经有可移动的由燃油发电机发电的工程供电车，但其体积大，有排气污染。还有作为灾害时紧急电源用的电池供电车，虽然无废气排放，但体积大，机动性差，成本高，用途窄。
【发明内容】
[0004]本发明要解决现有技术的问题，构思出的工程供电车可以很好地克服上述问题，大大促进工程机械的电动化，而且此供电设备易于实现集中化、智能化统筹管理控制，可以更加高效、安全、可靠地完成作业。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
工程供电车，用于向外部用电设备供电，所述工程供电车包括:
可移动的车体，所述车体上安装有电力发生装置、电力变换装置及电缆收放装置，所述电力变换装置调节所述电力发生装置产生的电力，并通过电缆收放装置输送至外部用电设备，电缆收放装置通过卷筒自动收放电缆，其自动收放可以通过卷簧或电机来实现；
所述工程供电车还包括:
信号接收发射器及控制器，所述信号接收发射器接收外部用电设备的指令，所述控制器根据指令控制电力变换装置输出外部用电设备所需的电力。
[0006]优选的，所述电缆收放装置中设有传感装置，用于检测电缆收放装置中残余的电缆长度;所述传感装置中设有:
报警装置，用于当传感装置检测到电缆收放装置中残余的电缆长度不足时，向外部发出报警信号；
紧急停止装置，用于当传感装置检测到电缆收放装置中残余的电缆长度不足发出报警信号后，继续拉伸电缆至限定长度时，自动停止电力发生装置的电力输出。
[0007]优选的，所述电缆收放装置的电缆输出端设有电缆拉力感知装置，当电缆受外界拉力超过一定值时，收放装置中的电缆卷筒向电缆放出的方向转动，当外界拉力小于设定值时，电缆卷筒向电缆收缩方向旋转。同时，电缆拉力感知装置还使得电缆始终保持悬空的状态。
[0008]优选的，所述电缆收放装置的电缆输出端设有导向装置，使电缆收放装置在收放电缆时排列整齐。
[0009]优选的，所述电缆收放装置中设有制动装置，可停止电缆收放装置的自动收放电缆的动作。
[0010]优选的，所述电缆收放装置平放于所述工程供电车的顶部，并且电缆收放装置中卷筒的旋转轴垂直于工程供电车水平面。
[0011]优选的，所述电缆收放装置中卷筒的高度不超过电缆直径的八倍。
[0012]优选的，所述电力发生装置可以为发电机或蓄电池，为蓄电池时，设有充电器将外部电力为蓄电池充电。
[0013]优选的，设有电量监测装置，用于实时监测蓄电池的剩余电量并通过信号接收发射器把信号传送至外部用电设备。当然，除了剩余电量，也能实时监测并发送温度等信息。
[0014]优选的，所述供电车上的信号收发装置与用电设备通过无线电波进行信号和指令的相互传输。
[0015]优选的，所述工程供电车的移动通过外部设备牵引驱动。
[0016]优选的，所述工程供电车的移动通过电力发生装置产生的电力自主驱动。
[0017]本发明的有益效果在于:使用成本和维护成本低，体积小，机动性好，用途广，可以自动调节电缆长度使外部用电设备在一定行程范围内工作，轮换工作能力好，环境适用性高，同时可以与前车进行信号交流，保证线缆安全使用，尤其是采用蓄电池在一些油气短缺的工作地带优势更加明显，在人口密集的城市施工时有噪音低，无排气污染的优势。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的供电车不能自主驱动的结构示意图。
[0019]图2是本发明的供电车能自主驱动的结构示意图。
[0020]图3是本发明供电车的电缆收放装置中导向装置的径向剖视图。
[0021]图4是本发明供电车的电缆收放装置中导向装置的轴向剖视图。
[0022]图中:1、车体;2、蓄电池;3、电力变换装置;4、电缆收放装置;4.1、电缆;4.2、卷筒；4.3、导向装置;4.4、制动装置;5、信号接收发射器;6、控制器;7、充电器;8、外部电源;9、电动汽车;9.1、电动机;9.2、信号收发装置;9.3、控制装置。
【具体实施方式】
[0023]下面通过【具体实施方式】和附图对本发明作进一步的说明。
[0024]实施例一:如图1所示，工程供电车，其移动通过外部设备牵引驱动，包括:可移动的车体I，车体I上安装有电力发生装置、电力变换装置3及电缆收放装置4，本实施例中，电力发生装置为蓄电池2，同时装有充电器7，在需要的时候可用外部电源8为蓄电池2充电，电力变换装置3调节蓄电池2产生的电力，并通过电缆收放装置4输送至外部用电设备，电缆收放装置4通过卷筒4.2自动收放电缆4.1，电缆收放装置4平放于工程供电车的顶部，并且电缆收放装置4中卷筒4.2的旋转轴垂直于工程供电车水平面;车体I中还安装有信号接收发射器5及控制器6，信号接收发射器5接收外部用电设备的指令，控制器6根据指令控制电力变换装置3输出外部用电设备所需的电力，如指定的电力频率，电压或电流。
[0025]其中，电缆收放装置4中设有传感装置，用于检测电缆收放装置4中残余的电缆4.1长度;传感装置中还设有报警装置和紧急停止装置，报警装置用于当传感装置检测到电缆收放装置4中残余的电缆4.1长度不足时，向外部发出报警信号，紧急停止装置用于当传感装置检测到电缆收放装置4中残余的电缆4.1长度不足发出报警信号后，继续拉伸电缆4.1至限定长度时，自动停止蓄电池2的电力输出。报警信号既可以由工程供电车的本体发出，也可以通过信号接收发射器5发送至外部用电设备，信号包括声、光等形式。
[0026]其中，电缆收放装置4中有电缆拉力感知装置，当电缆4.1受外界拉力超过一定值时，电缆收放装置4中的卷筒4.2向电缆4.1放出的方向转动，当外界拉力小于设定值时，卷筒4.2向电缆4.1收缩方向旋转。并且电缆收放装置4的电缆4.1输出端设有导向装置4.3，使电缆收放装置4在收放电缆4.1时排列整齐。
[0027]此外，电缆收放装置4中设有制动装置4.4，在需要的时候可停止电缆收放装置4的自动收放电缆4.1的动作，尤其是在电缆4.1输出端脱离外部用电设备时能防止电缆4.1快速抽回造成隐患。
[0028]为保证工程供电车移动及工作时的稳定，电缆收放装置4中卷筒4.2的高度不超过电缆4.1直径的八倍。
[0029]在可移动的车体I还安装有电量监测装置，用于实时监测蓄电池2的剩余电量并通过信号接收发射器5把信号传送至外部用电设备，使操作者能随时留意电量情况。
[0030]当外部用电机械，如挖掘机上的操作手要开始工作时，需要先把供电车上的电缆4.1接到挖掘机的受电端，然后打开供电车上的控制开关，使供电车处于待机状态。然后回到挖掘机的驾驶室内，通过挖掘机端的信号接受发射装置向供电车端的信号接收发射器5发出电力输出指令。比如，挖掘机上用的是3相异步发电机，就可以要求调节供电车的电力变换装置3，通常是变频器，提供所要求的电流频率，而决定挖掘机上的电机转速，使挖掘机可以根据需要任意调节他的工作速度。
[0031]—般的电力机械上往往是把变频器放在用电设备上，而从外部电源8提供标准的电力。但由于工程机械的工作环境非常恶劣，一般变频器很难满足这种工作环境的要求，所以，高性能的电动工程机械实际上是非常困难的。而本专利把变频器放到工程供电车上，供电车上的环境比挖掘机上容易控制，所以可以提供挖掘机所需要的任意形式，任意大小的电力，而使挖掘机的动力性能更好。
[0032]挖掘机操作手开始工作后，要操作机械频繁的前进后退，或者左右旋转，电缆4.1也会随之被一会儿拉出一会儿放开，为防止电缆4.1在挖掘机的工作过程中被机械踩踏，或者被缠绕在中间的障碍物上，供电车上的电缆收放装置4要根据挖掘机的工作状态，及时把电缆4.1收回或放出。一种典型的收放方式是用涡卷弹簧带动卷筒4.2，卷筒4.2上绕着电缆4.1。当挖掘机向远离供电车的方向移动时，挖掘机的移动力量远远大于涡轮弹簧的弹簧力，电缆4.1就会被拉出；当挖掘机向供电车接近的方向移动时，电缆4.1就被松开，弹簧就会把电缆4.1自动收回来。
[0033]为了使电缆4.1尽量不接触或少接触地面，而减少电缆4.1在被移动中的磨损，把电缆收放线装置4放在供电车的顶端是最佳位置。如果让电缆收放装置4的旋转轴放在同供电车的平行方向也是可以的，但因为用于工程机械工作的电缆4.1往往都比较粗，这就需要卷筒4.2有比较大的直径，这样就会造成供电车车体I的重心过高，而影响供电车的机动性。所以，把电缆收放装置4做成扁平形状，让转动轴垂直于供电车的地平面，是电缆收放装置4的最佳位置。卷筒4.2横置时，不宜让卷筒4.2的高度过高，否则由于电缆4.1自身的重力而造成电缆4.1过多地缠绕在卷筒4.2下面的现象，而不容易把电缆4.1整齐缠绕。不能整齐缠绕，电缆收放装置4就不容易安定工，因此卷筒4.2的最大宽度不超过电缆4.1直径的8倍。
[0034]在实际工作中挖掘机与供电车的相对位置是无法限定的，为了能使电缆4.1在任何方位时，电缆4.1都能整齐的圈在卷筒4.2上，在电缆收放装置4的电缆4.1出口处设置导向装置4.3，其作用是使挖掘机不论在供电车的任何方位，电缆4.1进入转盘时都能保持在同一角度上，这样就能保证电缆4.1能整齐的缠绕在卷筒4.2上。如图3和图4所示，是导向装置4.3的一种典型结构，它由前后两组滚轮支架构成，每个滚轮支架由4个滚轮组成，使电缆4.1无论在任意方向进入导向装置4.3，与导向装置4.3都处于滚动接触，而不产生摩擦;这两组滚轮之间留有一定的距离L，这个距离L 一般不小于电缆4.1直径D的1.0倍。这个导向装置4.3就保证了电缆4.1进入电缆收放装置4时总是处于相对稳定的角度，而保证电缆4.1的整齐缠绕。
[0035]操作手在驾驶室内进行工作时，往往无法注意到供电车的位置，当挖掘机走得太远，而超出了供电车可提供的电缆4.1长度时，供电车的电缆4.1传感装置就会发出报警信号，而警告挖掘机的操作手注意工作范围，或工程供电车的位置。但这时的电缆4.1残留长度还有一定的余量，可以容许挖掘机手完成正在执行的工作。可是这个长度是有限度的，如果挖掘机继续工作而超过这个限度时，供电车就会强制切断电力输出装置的开关，而切断挖掘机的动力，让它不能继续前进，以保护供电车的电缆4.1不被拉断。实现这种传感装置的功能最简单的方法是安装两个行程开关，当电缆4.1压住这两个行程开关时说明电缆4.1还有余量，当电缆4.1逐渐放出而脱开第一个行程开关时，说明电缆4.1的残留开始不足，SP向外发出报警;当第二个行程开关被脱开时，电力输出装置就被自动切断。
[0036]供电车上可提供的电力与电网不同，是有一定限度的，不能无限使用。减少供电车的电量消耗，延长供电车的使用时间也是挖掘机手提高工作效率的关键之一。供电车实时地向挖掘机手报告供电车内的蓄电池2残量可以帮助操作手及时调整操作方法，预计可工作时间。一种可实现的方法就是把电力变换装置3输入端的蓄电池2电压通过控制器6和信号接收发射器发5到挖掘机上。
[0037]当挖掘机工作结束，或供电车的电量用完时，就需要把电缆4.1从挖掘机上解脱开来，然后把电缆4.1收回到电缆收放装置4中，然后被拉去充电。但如前所述，卷筒4.2可能是有用涡卷弹簧为动力的，而且因为电缆4.1又粗又长，弹簧的收缩力也很大。所以，当把电缆4.1从挖掘机上解脱开来时，电缆4.1会突然失去拉力，卷簧会带着电缆4.1飞速的向电缆收放装置4中收回。这样粗大的电缆4.1飞速的收回，很容易甩到周围的人或物品上，而造成不必要的损伤。为解决这个问题，在把电缆4.1接到用电设备，或把电缆4.1从用电设备上解脱开来时，需要安装一个制动装置4.4。一个可行的方式是在电缆收放装置4上安装一个类似插销的装置，在不需要让卷，4.2转动时就把插销插上，在容许它转动时，就把插销拔出，这个插销的插拔可以用手动，也可以用电磁铁控制。
[0038]电缆4.1被电缆收放装置4回收后，供电车就又回到了可自由移动的状态，因为它自身带有充电器7，充电器7可以把外部电源8如一般的电网电力变成可以给蓄电池2充电的直流高压电力，充电电流也可以任意调整。所以把供电车移动到任何有电源的地方，都可以为之充电。此外，如太阳能或风能发电的电源等也可以使用。
[0039]充电完毕之后，供电车就又可以处于待机状态，为任何有需要供电要求的电动机械提供电力。
[0040]实施例二:如图2所示，与实施例一的区别在于，工程供电车的移动通过电力发生装置即蓄电池2产生的电力自主驱动，具体的说，工程供电车的车体I为电动汽车9，其电动机9.1的电力来自于供电车上的电力变换装置3，操作电动汽车9移动时，控制装置9.3可通过电动汽车9上的信号收发装置9.2发出指令，供电车的信号接收发射器5接收后，让供电车的电力变换装置3提供电动汽车9所需要频率的电力，而驱动电动汽车9移动。但在系统中电动汽车9供电和给外部用电设备供电是不能同时进行的，电动汽车9享有比外部设备更高的优先控制权。
[0041]实施例三:在实施例一和实施例二中没有强调供电车与用电车的信号连接方式，可以用有线连接，也可以用无线通讯连接。但实际上，因为两车之间需要用电缆收放装置4来收放电缆4.1，所以，如果再外加一个信号传输线，电缆4.1收放就会非常困难。可行的方法有两种，一是在传输电力的电缆4.1线中间加一组信号线，把两边需要传输的信号变成数字信号串，交互传输，传到对方之后，再把这个数字串信号分解为控制不同设备的指令。比如，挖掘机上操作手的调速信号，传输到供电车上之后，就被送给变频器，而改变变频器的输出频率的设定值。供电车上的电缆4.1长度不足报警信号，被传导挖掘机上时，就会被送往蜂蜜器上，而让蜂蜜器发出警告声。
[0042]另一种是用无线通讯方式传输，即把双方需要传出的复数个信号排成信号串，通过无线电波传到对方，并接受对方传来的信号。然后同前述有线传输一样，把受到的信号串分解开控制相关的装置。这样就既可以实现高度的相互控制机能，又不影响两者的相互运动。
[0043]实施列四:上述实施例中的电缆收放装置4举了用涡卷弹簧作动力的例子，也可以用电动机做卷筒4.2的驱动动力，并通过感知电机所受的扭矩来判断电机是应该收线还是放线。当然电机的收放线也可通过人的控制来决定。
[0044]实施例五:结合图1所示，与实施例二的区别在于，供电车自己不带移动动力，但车的前部有一个可被牵引的装置。这样供电车可以被任何有牵引能力的牵引能力的机械牵弓丨。比如汽车，卡车，也可以是用电机械本身的牵引。比如挖掘机也可以作为牵引机械，拖着供电车在供电上来回行走。这样就不需要供电车有专门的动力机构，而降低供电车的制造成本。
[0045]除了上述几种实施例之中的蓄电池2结构，本发明的电力发生装置也可以是发电机，比如燃油发电机，此种结构就不需要充电器7及外部电源8，相应的，电力变换装置3通过控制的是发电机的功率控制输出的电力，电量监测装置也可以换成油量监测装置。
[0046]以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
【主权项】
1.工程供电车，用于向外部用电设备供电，其特征在于所述工程供电车包括: 可移动的车体，所述车体上安装有电力发生装置、电力变换装置及电缆收放装置，所述电力变换装置调节所述电力发生装置产生的电力，并通过电缆收放装置输送至外部用电设备，电缆收放装置通过卷筒自动收放电缆； 所述工程供电车还包括: 信号接收发射器及控制器，所述信号接收发射器接收外部用电设备的指令，所述控制器根据指令控制电力变换装置输出外部用电设备所需的电力。2.根据权利要求1所述的工程供电车，其特征在于:所述电缆收放装置中设有传感装置，用于检测电缆收放装置中残余的电缆长度； 所述传感装置中设有: 报警装置，用于当传感装置检测到电缆收放装置中残余的电缆长度不足时，向外部发出报警信号； 紧急停止装置，用于当传感装置检测到电缆收放装置中残余的电缆长度不足发出报警信号后，继续拉伸电缆至限定长度时，自动停止电力发生装置的电力输出。3.根据权利要求1所述的工程供电车，其特征在于:所述电缆收放装置的电缆输出端设有电缆拉力感知装置，当电缆受外界拉力超过一定值时，收放装置中的电缆卷筒向电缆放出的方向转动，当外界拉力小于设定值时，电缆卷筒向电缆收缩方向旋转。4.根据权利要求1所述的工程供电车，其特征在于:所述电缆收放装置的电缆输出端设有导向装置，使电缆收放装置在收放电缆时排列整齐。5.根据权利要求4所述的工程供电车，其特征在于:所述电缆收放装置中设有制动装置，可停止电缆收放装置的自动收放电缆的动作。6.根据权利要求1所述的工程供电车，其特征在于:所述电缆收放装置平放于所述工程供电车的顶部，并且电缆收放装置中卷筒的旋转轴垂直于工程供电车水平面，且所述电缆收放装置中卷筒的高度不超过电缆直径的八倍。7.根据权利要求1-6任一项所述的工程供电车，其特征在于:所述电力发生装置可以为蓄电池，并设有充电器将外部电源电压转变成可为蓄电池充电的电压。8.根据权利要求7所述的工程供电车，其特征在于:设有电量监测装置，用于实时监测蓄电池的剩余电量并通过信号接收发射器把信号传送至外部用电设备。9.根据权利要求1所述的工程供电车，其特征在于:所述供电车上的信号收发装置与用电设备通过无线电波进行信号和指令的相互传输。10.根据权利要求7所述的工程供电车，其特征在于:所述工程供电车的移动通过电力发生装置产生的电力自主驱动。
【文档编号】B60P3/00GK106004618SQ201610483623
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】刘昱, 柯坚
【申请人】杭州蓝力电动科技有限公司