防爆电驱车辆并联双驱动力变速系统研究.pdf
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1、165引用格式:韦建龙防爆电驱车辆并联双驱动力变速系统研究J 煤炭工程,2 0 2 3,55(9):1 6 5-1 6 9.Vol.55.No.9COALENGINEERING第55卷第9 期灰程煤doi:10.11799/ce202309028防爆电驱车辆并联双驱动力变速系统研究韦建龙(中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,山西太原030006)摘要:煤矿重型电驱防爆胶轮车传动系统一般采用低速电机搭配减速器的传动形式,由于车辆作业负载差异大、载重大、各种工况驱动速度差异大,因此,驱动系统装机功率大、效率低、能量损耗大。针对上述问题论文基于驱动电流闭环反馈控制策略,开发了一种煤矿重型电驱防爆胶轮
2、车并联双驱动力混合驱动系统,并对并联双驱动力变速系统进行仿真测试和试验验证。结果表明:并联双驱动力变速系统全工况条件下相比于电机单驱系统综合能耗可降低约1 1.3%,考虑到并联双驱系统导致整车质量增加的影响,并联双驱动力变速系统全工况条件下相比于电机单驱系统综合能耗可降低约1 0%,其他条件不变整车续驶里程可提升1 0%,仿真与试验结论基本一致。关键词:防爆胶轮车;低速电机;宽频调速;并联双驱;续驶里程中图分类号:TD525文献标识码:A文章编号:1 6 7 1-0 959(2 0 2 3)0 9-0 1 6 5-0 5Parallel dual-drive transmission syst
3、em of electric drive vehicleWEI Jianlong(CCTEG Taiyuan Research Institute Co.,Ltd.,Taiyuan 030006,China)Abstract:At present,the transmission system of heavy-duty electric-driven explosion-proof rubber-tyred vehicle in coalmine generally adopts the transmission form of low-speed motor with reducer.Be
4、cause of the large difference of vehicle-to-vehicle explosion-proof rubber-tyred vehicles operating load,heavy load and large difference of driving speed in variousworking conditions,it requires a wide range of motor speed regulation.In order to meet the vehicle performance,the drivesystem has large
5、 installed power,low efficiency and large energy loss.Aiming at the above problems,based on the closed-loopfeedback control strategy of driving current,a parallel dual-drive hybrid drive system was developed for heavy-duty electric-driven explosion-proof rubber-tyred vehicle in coal mine,and simulat
6、ion test and experimental verification were carried out onthe parallel dual-drive variable speed system.The results show that the comprehensive energy consumption of the paralleldouble-drive variable speed system can be reduced by about 11.3%compared with that of the single-drive motor system undera
7、ll working conditions.Considering the influence of the parallel double-drive system on the quality of the whole vehicle,thecomprehensive energy consumption of the parallel double-drive variable speed system under all working conditions can bereduced by about 10%,and the driving range of the whole ve
8、hicle can be increased by 10%under the same other conditions.The simulation and test conclusions are basically consistent.Keywords:explosion-proof rubber-tired vehicle;lowspeed motor;broad band speed regulation;parallel dual-drive;drivingrange无轨胶轮车运输具有灵活、高效、对井下煤层巷道的变化适应性强,可实现材料、人员、设备的长距离连续直达运输等优势,已逐
9、步成为煤矿辅助运输首选方式。截至2 0 2 2 年,我国无轨辅助运输煤矿用户已达1 0 0 0 余家,辅助运输防爆胶轮车保有量超过2 0 0 0 0 台。传统柴油机车辆“四高一低”问题日益凸显,为改善井下环境,实现矿井绿色开采,防爆电动车辆是煤矿无轨辅助运输技术与装备领域发展的必然趋势1-6 。目前,世界主要煤炭生产国都在积极发展电动防爆胶轮车。卡特彼勒生产的收稿日期:2 0 2 2-1 0-2 5基金项目:山西省科技成果转化引导专项(2 0 2 1 0 40 2 1 30 1 0 6 7);山西天地煤机装备有限公司面上项目(M2019-14);山西天地煤机装备有限公司青年项目(M2022-Q
10、N12)作者简介:韦建龙(1 98 6 一),男,甘肃天水人,助理研究员,主要从事防爆胶轮车的设计研发工作,E-mail:。1662023年第9 期程炭煤装备技术VTC650、VT C 6 8 0 及48 8 铲车在神东煤炭集团大量使用;国内太原煤科院、常州科试、莱州亚通、航天三江等厂家相继推出WLL-5、WLR 1 9、WC100Y、WJX8 0 等多种功能的防爆电动车辆7-9与地面环境不同,因煤矿巷道条件制约,矿用电动车辆外形受限,无法安装大速比减速器,因此矿用车辆皆采用低速电机方案减小传动系统尺寸;此外矿用车辆空满载质量差异大、运行路况复杂多变,长距离坡道多,巷道路况差异性大,不同工况阻
11、力和运行速度相差较大,对车辆动力性和续驶性能提出更高的要求1 0 ,车辆驱动系统既要能够输出较大扭矩用以克服行驶、爬坡阻力使整车获得良好的动力性,又要具备高速工况时输出大功率且较广的变速范围,多数矿用电驱车辆采用结构简单、成本低的固定速比的减速器,导致驱动电机长久输出高转矩、大电流的工作状态下,电机效率低,电机发热严重,电源能量损失大,而矿用电驱动车辆续航里程问题长久以来都是限制矿用电动车辆推广和发展的重要因素1 2,1 3,混合动力驱动技术既具有纯电驱系统高效的优势又兼备机械驱动系统动力强劲的特性,可以较好地解决煤矿电动车辆的上述问题1 41并联双驱变速系统1.1系统架构车辆并联双驱动力变速
12、系统主要由动力电机及控制器、行星减速分流箱、闭式液压系统、差动行星齿轮箱、输出分动箱、控制主机、显示器以及数据采集模块组成(图1)。电动机作为动力输出装置为整车提供动力,行星减速分流箱起到减速和动力分流作用,离合器用于控制电驱回路通断,差动行星齿轮箱将并联双驱动系统动力合流后传递给输出分动箱,分动箱将动力最终传递给前后桥实现动力传递。上位机指令信号CAN信号电流传感器数据采集模块控制器主机显示器继电器叶电机控制器电机动力输入减速齿轮箱后桥M分动箱前桥离合器图1并联双驱动力变速系统架构1.2功能结构主机通过电机控制器实现电机运行状态控制,电动机输出动力经行星减速分流箱分流后,一路进入液压驱动系统
13、,另一路进入电驱动系统,两条驱动系统并行连接,通过调速电磁阀和电控离合器实现双驱系统的动态匹配组合,双驱动系统输出经差动行星齿轮箱合并后进人输出分动箱,分动箱将动力分别传递给前后驱动桥实现驱动系统动力输出。数据采集模块采集电机时时运行电流,主机根据电机运行电流动态控制液压系统和电驱系统动力分配占比,实现双驱系统输出动态匹配,液压驱动系统与电机驱动组合形成并联双驱系统,通过控制策略协调工作可以实现单驱和混合驱动等多种驱动模式,节能效果明显,可有效提高车辆经济性1 5.1 6 1O2控制理论2.1控制机理矿用车辆空满载质量差异大、运行工况复杂多变,不同工况的运行阻力和运行速度相差较大。以某型电驱车
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