柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，防爆柴油發動機、防爆ISG電機、第一轉矩轉速傳感器、第一離合器、耦合器、機械式自動變速器、防爆制動器、慣性飛輪組、升速箱、第三離合器、測功機依次連接，防爆電機、第二轉矩轉速傳感器、第二離合器、耦合器依次連接；防爆柴油發動機、防爆ISG電機、防爆電機、機械式自動變速器、防爆制動器、測功機分別通過發動機ECU、ISG電機ECU、防爆電機ECU、機械式自動變速器ECU、液壓系統和液壓系統控制單元、測功機控制系統與計算機總控制臺連接；本實用新型可進行多模式混合動力無軌膠輪車的試驗研究，可為各模式混合動力無軌膠輪車的產品化提供可靠的實驗數據。
【專利說明】柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，屬于試驗設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]無軌膠輪車是煤礦井下重要的輔助運輸方式，目前無軌膠輪車多為防爆柴油無軌膠輪車與無軌膠輪電動車，國內市場尚未有混合動力無軌膠輪車產品。混合動力防爆無軌膠輪車由防爆柴油發動機和防爆電動機混合驅動，并且可以制動能量回收。與傳統的防爆柴油無軌膠輪車和無軌膠輪電動車相比，混合動力防爆無軌膠輪車具有良好的排放性能、動力性和燃油經濟性等綜合性能，必將成為現代化礦井輔助運輸的主力軍，市場潛力巨大。
[0003]柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺是研究開發混合動力井下無軌膠輪車的基礎，也是研究各主要系統部件的重要工具。現有的防爆膠輪車臺架測試系統，主要用于膠輪車成品的質量檢測，包括防爆膠輪車的發動機和傳動系統磨合、重心測試和制動性能測試等等，不能進行混合動力防爆無軌膠輪車的開發研究；現有的混合動力汽車試驗臺架，具有整車測試及部件測試的汽車試驗臺架也很多，但不能完全滿足混合動力無軌膠輪車的試驗與開發要求；究其原因，首先是由于混合動力無軌膠輪車自身結構、系統設備以及其特殊的井下工況條件與路面汽車存在一定的差異性，導致臺架設備及系統構成存在一定的差別；其次，現有的大多數混合動力試驗臺架只能完成單一混合動力模式，沒有一個集成的混合動力試驗平臺，能完成串聯模式、單軸ISG并聯模式、雙軸并聯模式以及混聯模式試驗的。所以市場急需一種能同時研究上述幾種混合動力模式的無軌膠輪車試驗平臺。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，可進行混合動力無軌膠輪車驅動性能、部件性能和整車控制策略等方面的試驗研究，能為將來混合動力無軌膠輪車的產品化提供可靠的實驗數據。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，防爆ISG電機集成在防爆柴油發動機主軸上，防爆ISG電機輸出端與第一轉矩轉速傳感器相連，第一轉矩轉速傳感器通過第一離合器與稱合器一個輸入端連接，率禹合器為雙軸并聯稱合器，稱合器的輸出端與機械式自動變速器輸入端相連，機械式自動變速器輸出端與防爆制動器一端相連，防爆制動器另一端和慣性飛輪組相連，第三離合器與測功機連接，慣性飛輪組與第三離合器之間還設有升速箱，防爆柴油機發動機還連接有發動機ECU，防爆ISG電機連接有ISG電機ECU，ISG電機E⑶與礦用隔爆蓄電池組相連，礦用隔爆蓄電池組還與電池管理系統BCM和防爆電機E⑶相連，測功機與測功機控制系統連接，防爆電機輸出端與第二轉矩轉速傳感器相連，第二轉矩轉速傳感器通過第二離合器與耦合器的另一個輸入端連接，防爆電機與防爆電機ECU連接，機械式自動變速器與機械式自動變速器E⑶連接，防爆制動器與液壓系統連接，液壓系統與液壓系統控制單元連接，發動機E⑶、ISG電機E⑶、電池管理系統BCM、防爆電機E⑶、第一轉矩轉速傳感器、第二轉矩轉速傳感器、機械式自動變速器ECU、液壓系統控制單元和測功機控制系統通過CAN-bus總線與計算機總控制臺連接，防爆柴油發動機與發動機輔助系統連接。
[0006]進一步的,還包括油耗儀,油耗儀與防爆柴油機發動機連接，油耗儀通過CAN-bus總線與計算機總控制臺連接。
[0007]進一步的，還包括尾氣排放儀，尾氣排放儀與防爆柴油機發動機連接，尾氣排放儀通過CAN-bus總線與計算機總控制臺連接。
[0008]進一步的，發動機輔助系統由發動機排煙系統、電保護系統、發動機供油設備和冷卻水循環系統組成。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過對第一離合器、第二離合器以及防爆ISG電機工作狀態的選擇，可以實現串聯驅動模式、ISG單軸并聯驅動模式、雙軸并聯驅動模式和混聯驅動模式的試驗，為研究混合動力無軌膠輪車驅動性能、部件性能和整車控制策略等方面提供了可行的試驗臺架，能夠為將來混合動力無軌膠輪車的產品化提供可靠的實驗數據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型系統結構圖；
[0011]圖2為本實用新型發動機輔助系統結構示意圖；
[0012]圖3為本實用新型試驗臺架測試系統功能模塊結構示意圖。
[0013]圖中:1、防爆柴油發動機,2、防爆ISG電機,3、第一轉矩轉速傳感器,4、第一離合器，5、防爆電機，6、第二轉矩轉速傳感器，7、第二離合器，8、耦合器，9、機械式自動變速器，
10、防爆制動器，11、慣性飛輪組，12、升速箱，13、第三離合器，14、測功機，15、油耗儀，16、尾氣排放儀，17、發動機ECU，18、ISG電機ECU，19、礦用隔爆蓄電池組，20、電池管理系統BCM，
21、防爆電機E⑶，22、機械式自動變速器E⑶，23、液壓系統，24、液壓系統控制單元，25、測功機控制系統，26、CAN-bus總線，27、計算機總控制臺，28、發動機輔助系統。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0015]如圖1所示，本柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，包括防爆ISG電機2集成在防爆柴油發動機I主軸上，防爆ISG電機2輸出端與第一轉矩轉速傳感器3相連,第一轉矩轉速傳感器3通過第一離合器4與稱合器8 一個輸入端連接,稱合器8為雙軸并聯I禹合器，I禹合器8的輸出端與機械式自動變速器9輸入端相連,機械式自動變速器9輸出端與防爆制動器10 —端相連，防爆制動器10另一端和慣性飛輪組11相連，第三離合器13與測功機14連接，慣性飛輪組11與第三離合器13之間還設有升速箱12，慣性飛輪組11用于對混動無軌膠輪車進行慣量模擬，防爆制動器10用于對慣性飛輪組11進行制動，第三離合器13用于控制測功機14同升速箱12轉軸間的斷開和連接；防爆柴油機發動機I還連接有發動機E⑶17，用于控制防爆柴油機發動機1，防爆ISG電機2連接有ISG電機E⑶18，ISG電機E⑶18控制防爆ISG電機2，ISG電機ECU 18與礦用隔爆蓄電池組19相連，礦用隔爆蓄電池組19還與電池管理系統BCM 20和防爆電機E⑶21相連，測功機14與測功機控制系統25連接，測功機14的加載控制通過測功機控制系統25進行控制和參數采集；防爆電機5輸出端與第二轉矩轉速傳感器6相連,第二轉矩轉速傳感器6通過第二離合器7與稱合器8的另一個輸入端連接，防爆電機5與防爆電機ECU 21連接，防爆電機ECU 21用于控制防爆電機5 ;礦用隔爆蓄電池組19用于防爆ISG電機2與防爆電機5的電源或能量儲存裝置，礦用隔爆蓄電池組19的荷電狀態等由電池管理系統BCM 20管理控制；機械式自動變速器9與機械式自動變速器E⑶22連接，防爆制動器10與液壓系統23連接，液壓系統23與液壓系統控制單元24連接，防爆制動器10配套液壓系統23及液壓系統控制單元24，用于防爆制動器10的液壓制動；發動機E⑶17、ISG電機E⑶18、電池管理系統BCM 20、防爆電機E⑶21、第一轉矩轉速傳感器3、第二轉矩轉速傳感器6、機械式自動變速器E⑶22、液壓系統控制單元24和測功機控制系統25通過CAN-bus總線26與計算機總控制臺27連接，計算機總控制臺27對本實用新型整體進行測量和控制，防爆柴油發動機I與發動機輔助系統28連接，發動機輔助系統28用于輔助防爆柴油發動機I工作運行。
[0016]本實用新型可以實現以下幾種混合模式試驗:
[0017](I)串聯驅動模式試驗:第一離合器4斷開，第二離合器7閉合，防爆柴油發動機I帶動防爆ISG電機2發電，通過ISG電機E⑶18將電能儲存在礦用隔爆蓄電池組19中，礦用隔爆蓄電池組19再帶動防爆電機5運轉的工作模式。
[0018](2)ISG單軸并聯驅動模式試驗:第一離合器4閉合，第二離合器7斷開，防爆柴油發動機I與防爆ISG電機2可以分別單獨運轉，也可以同時運轉，實現最常見的ISG單軸并聯驅動模式試驗。
[0019](3)雙軸并聯驅動模式試驗:第一離合器4閉合，第二離合器7也閉合，此模式中，防爆ISG電機2不工作，防爆柴油發動機I和防爆電機5可以分別單獨運轉，也可以同時運轉，使其動力在耦合器8處耦合，然后輸出動力進行試驗。
[0020](4)混聯驅動模式試驗:防爆ISG電機2作為發電機使用，此時試驗平臺既可以實現串聯驅動模式、也可以實現雙軸并聯驅動模式，還可以在防爆柴油發動機I和防爆電機5并聯驅動試驗時，防爆ISG電機2運轉發電，此時防爆柴油發動機I的一部分動能用來發電，并通過ISG電機E⑶18儲存在礦用隔爆蓄電池組19中。
[0021]為了使得本實用新型能夠更加貼近真實情況，增設油耗儀15和尾氣排放儀16，油耗儀15和尾氣排放儀16均與防爆柴油機發動機I連接，油耗儀15和尾氣排放儀16均通過CAN-bus總線26與計算機總控制臺27連接。
[0022]如圖2所示，作為本實用新型的進一步改進，發動機輔助系統28由發動機排煙系統、電保護系統、發動機供油設備和冷卻水循環系統組成，發動機排煙系統采用高溫排煙風機、不銹鋼柔性管以及尾氣處理裝置等設備，對柴油發動機排放的尾氣進行處理，并排放至實驗室外，減少室內空氣污染；電保護系統采用天地電保護、SMC氣路接頭等措施，對防爆柴油發動機I進行電保護；發動機供油設備是柴油發動機重要的輔助設備，包括油箱、手動加油機等，保證柴油發動機的供油，使發動機正常運轉；冷卻水循環系統由水泵、冷卻塔、冷卻水池等組成，對防爆柴油機的進行降溫、散熱處理。
[0023]如圖3所示:本混合動力防爆無軌膠輪車試驗臺架通過計算機總控制臺27控制整個臺架系統的運行，總體包括數據測量、數據加工、數據存儲、參數控制、系統管理；數據測量主要是通過各傳感器、測功機14等對防爆柴油發動機1、電機的轉速、扭矩、功率、溫度、功率因素以及電機電壓、電流和其他測量參數進行數據采集；數據加工是將采集的數據參數進行加工處理，得出報警、實時曲線、歷史曲線、數據顯示、參數記錄和試驗過程參數設置；數據存儲是將數據測量的結果進行存儲；參數控制是將控制相應的參數:轉速、扭矩、溫度、功率因素、數據記錄和實驗過程工況控制，來控制防爆柴油發動機1，電機的運行，完成相應的混合動力實驗項目，整個臺架系統通過系統管理模塊，進行軟硬件的升級與維護，使試驗臺穩定工作，系統管理包括測量參數管理、報警參數管理、外圍設備管理和其他參數測量。
【權利要求】
1.一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，其特征在于，防爆ISG電機(2)集成在防爆柴油發動機(I)主軸上，防爆ISG電機(2)輸出端與第一轉矩轉速傳感器(3)相連,第一轉矩轉速傳感器(3 )通過第一離合器(4)與耦合器(8 )的輸入端連接，耦合器(8 )為雙軸并聯耦合器，耦合器(8 )的輸出端與機械式自動變速器(9 )輸入端相連，機械式自動變速器(9)輸出端與防爆制動器(10) —端相連，防爆制動器(10)另一端和慣性飛輪組(11)相連，第三離合器(13)與測功機(14)連接，慣性飛輪組(11)與第三離合器(13)之間還設有升速箱(12)，防爆柴油機發動機(I)還連接有發動機E⑶(17)，防爆ISG電機(2)連接有ISG電機E⑶(18)，ISG電機E⑶(18)與礦用隔爆蓄電池組(19)相連，礦用隔爆蓄電池組(19)還與電池管理系統BCM (20)和防爆電機E⑶(21)相連，測功機(14)與測功機控制系統(25)連接； 防爆電機(5)輸出端與第二轉矩轉速傳感器(6)相連，第二轉矩轉速傳感器(6)通過第二離合器(7 )與耦合器(8 )的另一個輸入端連接，防爆電機(5 )與防爆電機E⑶(21)連接，機械式自動變速器(9)與機械式自動變速器ECU (22)連接，防爆制動器(10)與液壓系統(23)連接，液壓系統(23)與液壓系統控制單元(24)連接； 發動機E⑶(17)、ISG電機E⑶(18)、電池管理系統BCM (20)、防爆電機E⑶(21)、第一轉矩轉速傳感器(3)、第二轉矩轉速傳感器(6)、機械式自動變速器E⑶(22)、液壓系統控制單元(24)和測功機控制系統(25)通過CAN-bus總線(26)與計算機總控制臺(27)連接，防爆柴油發動機(I)與發動機輔助系統(28)連接。
2.根據權利要求1所述的一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，其特征在于，還包括油耗儀(15)，油耗儀(15)與防爆柴油機發動機(I)連接，油耗儀(15)通過CAN-bus總線(26)與計算機總控制臺(27)連接。
3.根據權利要求2所述的一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，其特征在于，還包括尾氣排放儀(16)，尾氣排放儀(16)與防爆柴油機發動機(I)連接，尾氣排放儀(16)通過CAN-bus總線(26)與計算機總控制臺(27)連接。
4.根據權利要求3所述的一種柴電混合動力井下無軌膠輪車試驗平臺，其特征在于，所述的發動機輔助系統(28)由發動機排煙系統、電保護系統、發動機供油設備和冷卻水循環系統組成。
【文檔編號】G01M17/007GK203772545SQ201420078306
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】鮑久圣, 周紹聰, 陰妍, 王楠, 韓培欣 申請人:中國礦業大學