一種礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于煤礦井下無軌輔助運輸設備的技術領域，具體涉及一種礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，解決了現(xiàn)有防爆膠輪車上整機重量大、行駛里程短、充電時間長、電機匹配困難、電池放電率過大等問題。其包括車身、傳動機構、液壓機構、電氣機構、駕駛操縱、車架及懸架機構以及輪邊減速器機構，輪邊減速器機構通過過橋與運輸車的懸掛裝置及車架相連接，輪邊減速器機構嵌設于運輸車后輪輪轂內(nèi)、以車軸為中心從內(nèi)到外有防爆電機Ⅱ和帶濕式制動的行星減速裝置。本實用新型機動靈活、結構緊湊，零排放，清潔高效的新能源運輸車輛，提升輔助運輸行業(yè)的整體技術水平，提高煤礦輔運機械化程度，改善施工條件，提高勞動生產(chǎn)效率。
【專利說明】
一種礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車
技術領域
[0001]本實用新型屬于煤礦井下無軌輔助運輸設備的技術領域，具體涉及一種礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車。
【背景技術】
[0002]煤礦井下是個環(huán)境惡劣的狹小作業(yè)空間，煤炭采掘、巷道支護、煤炭輸送、設備安裝、輔助材料的運輸都在這一狹小空間完成，給煤炭采掘作業(yè)、安全運輸帶來了很大困難，同時給井下環(huán)境帶來很大壓力。隨著以防爆柴油機為動力的膠輪車的推廣使用，由于國產(chǎn)防爆柴油機在高效和尾氣處理技術上和國外產(chǎn)品相比差距較大，本身存在著排氣污染和噪音污染，進一步造成了煤礦井下工作環(huán)境的惡化，對井下工作人員的健康造成很大危害，同時也埋下了一定程度上的安全隱患，以及在氧氣稀薄環(huán)境中表現(xiàn)出的動力不足，成為無軌輔助運輸發(fā)展的瓶頸和制約我國煤炭生產(chǎn)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。目前煤礦井下應用的輔助運輸車，基本都保留了原有地面汽車的操縱和傳動形式，在井下坡道起伏較大，幾公里之內(nèi)多次需上、下坡道，采用機械或液力機械的傳動形式時，駕駛者在運行過程中頻繁換擋和拉動離合，容易產(chǎn)生駕駛疲勞，給行車安全也造成一定影響。
[0003]防爆電機與儲能裝置相結合可以使輔助運輸車輛配置更加靈活、運行更多的工況，減少井下巷道的污染排放，發(fā)展低污染、零排放、噪音低、綠色環(huán)保的新能源車輛是發(fā)展趨勢，但是由于當前煤礦使用的特殊型鉛酸蓄電池體積和重量過大，應用在防爆膠輪車上造成整機重量大、行駛里程短、充電時間長、電機匹配困難、電池放電率過大等問題，成為制約新能源車輛在煤礦井下發(fā)展的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就是針對【背景技術】的不足，針對我國大型煤礦的巷道條件和使用工況，設計一種礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，集車身和底盤技術、電池技術、電機技術和控制器技術于一身，機動靈活、比能量比功率大、結構緊湊，零排放，清潔高效的新能源運輸車輛，提升輔助運輸行業(yè)的整體技術水平，提高煤礦輔運機械化程度，改善施工條件，提高勞動生產(chǎn)效率。
[0005]本實用新型采用如下的技術方案實現(xiàn):
[0006]—種礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，包括車身、傳動機構、液壓機構、電氣機構、駕駛操縱、車架及懸架機構以及輪邊減速器機構，其特征在于所述的輪邊減速器機構通過過橋與運輸車的懸掛裝置及車架相連接，輪邊減速器機構嵌設于運輸車后輪輪轂內(nèi)、以車軸為中心從內(nèi)到外有防爆電機Π和帶濕式制動的行星減速裝置。
[0007]所述的車身通過連接機構聯(lián)接車架;車架的中間內(nèi)部前面為防爆電機I，防爆電機I后部連接液壓栗；電機的前部右側設有蓄能器I以及蓄能器Π;車架的前部設置有前軸及轉向拉桿機構，前軸及轉向拉桿機構的兩端分別連接左前輪以及右前輪，前輪中設置有左前制動器、右前制動器;車架的后部連接兩端分別連接，左后輪、右后輪兩端設置有左輪邊減速機構、右輪邊減速機構;車架的上部從前至后分別設置蓄電池組1、蓄電池組Π，蓄電池組m以及蓄電池組IV，車架的右側中部從前向后分別設置有電控箱、插銷連接器，車架的左側中部從前向后分別為電控箱π、液壓油箱以及備用電源箱;車身的前部設置有駕駛操縱機構，駕駛操縱機構通過液壓管路、電路與液壓機構、行走機構、電氣機構連接;駕駛操縱機構中設置有本安型顯示器、急停按鈕、雨刷電機、組合開關、方向盤、電動轉向器以及電動油門踏板;車身的中部從前至后設置有駕駛室座椅、中前排座椅、中排座椅、中后排座椅以及后排座椅;前軸及轉向拉桿機構的左右兩端上部連接前左鋼板彈簧懸架裝置和右前鋼板彈簧懸架裝置;車架后部的兩端上部連接左后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置以及右后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置。
[0008]所述的車身采用抗靜電阻燃復合材料夾層結構，包括上下兩層為CF碳纖維阻燃外層，中間填充高強度的FRP玻璃鋼抗靜電里料層，所述中間填充層采用多層多角度鋪層;車身設置有左前門、右前門，左中前門、右中前門，左中后門、右中后門，左后門、右后門，每個車門均為全封閉結構，防爆鋼化玻璃材質。
[0009]所述的駕駛操縱機構在駕駛員的前部設置有本安型顯示器、急停按鈕以及雨刷電機，駕駛操縱機構在方向操縱上從上到下設置有方向盤、組合開關以及電動轉向器，駕駛操縱機構在車身前底部設置有電動油門踏板;駕駛操縱機構通過液壓管路、電路與液壓機構、行走機構以及電氣機構連接。
[0010]所述的車架為主副一體式整體結構，車架呈長矩形，選用邊梁式框架結構，由左右分開的兩根槽型縱梁和橫梁組成，分為主車架和副車架兩部分，主車架的左部為左縱梁，右部為右縱梁，左右縱梁之間設有前護罩、前橫梁、中橫梁1、中橫梁Π和后橫梁;主車架的左部設有電控箱Π架、液壓油箱架和電源箱架，主車架的右部設有電控箱I架和插銷連接器架；副車架的左部為左副縱梁，右部為右副縱梁，左右左副縱梁之間設置有前梁以及后梁，在前梁和后梁之間從前到后先后排列有支梁1、支梁Π、支梁m、支梁IV和支梁V(71)，所述車架主體均為焊接結構，主車架和副車架采用剛性連接。
[0011]所述的液壓機構包括液壓栗、液壓油箱，液壓栗由防爆電機I驅動，液壓油箱的液壓油由液壓栗出后分為兩路，一路進入電控轉向器，液壓油箱的另一路液壓油由液壓管進入雙路充液閥、儲能器I以及儲能器π，儲能器1、儲能器Π聯(lián)接行車制動閥、左前制動器、右前制動器以及一體式濕式制動器，雙路充液閥另一路聯(lián)接壓力變送器、儲能器m、手制動閥以及一體式濕式制動器;油液閥、油缸、儲能器之間由液壓管聯(lián)接。
[0012]所述的電氣機構包括與整車控制器VCM連接的電機驅動器DMCM、電池管理單元BMS以及顯示單元IPM，電機驅動器DMCM包括蓄電池組1、蓄電池組Π、蓄電池組ΙΠ以及蓄電池組IV，蓄電池組1、蓄電池組π、蓄電池組m、蓄電池組IV作為儲能裝置與電控箱π聯(lián)接;防爆電機Π、防爆電機I和雨刷電機經(jīng)電控箱Π進入電控箱I，電控箱I連接各控制內(nèi)容，控制內(nèi)容包括左右前燈、剎車燈、左右后燈、甲烷傳感器、甲烷斷電儀、喇叭、聲光語音、備用電源箱、急停按鈕、電池管理單元BMS以及組合開關;充電機與蓄電池組1、蓄電池組Π、蓄電池組m、蓄電池組IV及電控箱Π聯(lián)接;各電器元件之間由電纜聯(lián)接;所述電池管理單元BMS采用CAN總線通訊協(xié)議控制策略ARM+電源+CAN型式，包括BMS從機、BMS主機、溫度采集模塊、系統(tǒng)顯示模塊及電流傳感器。
[0013]所述的防爆電機Π采用雙定子永磁無刷結構，防爆電機Π以中間殼為對稱中心兩側分別設置一組定子與轉子結構，分別為初級定子和初級轉子以及次級定子和次級轉子，在初級定子和初級轉子中間設置有電磁繞組，次級定子和次級轉子之間設置有磁極，每組定子和轉子的磁極之間有夾角；初級定子和次級定子安裝在車軸上、通過定子機架使定子與車軸連接固定成為兩個都靜止不動的機械整體。
[0014]所述的行星減速裝置包括行星減速器，行星減速器采用齒圈固定式、包括太陽輪、行星齒輪、齒圈，動力從內(nèi)側的太陽輪輸入，由行星齒輪輸出，太陽輪通過花鍵安裝在車軸Π的外端并定位，車軸與車軸Π通過花鍵連接在一起并采用法蘭與過橋相聯(lián);行星齒輪分別與太陽輪和齒圈嚙合;與齒圈嚙合的齒圈固定架和端蓋以及輪轂用螺釘固定在一起，輪轂通過一對大小錐軸承支撐在花鍵套上;從防爆電機Π和車軸傳過來的力矩經(jīng)太陽輪、行星齒輪最后傳到輪轂上，使驅動輪旋轉，驅動車輛行駛;整個動力總成采用閉式傳動，它的外側由端蓋封閉。
[0015]所述的濕式制動為一體式濕式制動器采用閉式油冷卻濕式制動，包括剎車片、兩組活塞以及彈簧，剎車片包括浸在循環(huán)油液里的對偶片和摩擦片，摩擦片與輪轂通過齒圈固定架連接一起轉動，對偶片與靜殼1、靜殼Π用花鍵連接，而靜殼1、靜殼Π用螺栓與電機外殼相固定，通過過橋與懸掛裝置及車架相連接;制動器內(nèi)有兩組活塞、包括一組小活塞和一組大活塞，其中一組小活塞采用彈簧制動和液壓釋放工作方式實現(xiàn)車輛駐車制動和緊急制動，小活塞安裝在大活塞和靜殼I之間，小活塞右端連接壓盤，需要制動時，小活塞在彈簧作用下向右運動推動壓盤壓緊剎車片產(chǎn)生制動力矩，解除制動時，壓力油經(jīng)腳踏制動閥進入制動器油腔I，推動小活塞向左運動并壓縮彈簧，使制動器松閘；另一組大活塞采用液壓制動和彈簧釋放工作方式實現(xiàn)車輛行車制動，大活塞安裝在靜殼I上，大活塞左端設置有制動彈簧組、右端連接壓盤，需要制動時，壓力油經(jīng)腳踏制動閥進入制動器油腔π，大活塞在壓力油的作用下向右運動推動壓盤壓壓緊剎車片產(chǎn)生制動力矩，解除制動時，腳踏制動閥動作切斷壓力油，大活塞在制動彈簧組的作用下向左運動返回，使制動器松閘；兩套功能共用一套制動彈簧組和剎車片，對偶片、摩擦片在油腔內(nèi)接合。
[0016]本實用新型設置有輪邊減速機構，采用輪轂電機減速驅動的機構型式，同時具有行車和駐車制動功能。該輪邊減速機構省略了傳統(tǒng)車輛所需的機械式操縱換擋裝置、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使驅動系統(tǒng)和整車結構簡潔，有效可利用空間大，傳動效率提高。該機構可以使電機運行在高轉速下，具有較高的比功率和效率;體積小、重量輕、爬坡性能好，能保證在車輛低速運行時獲得較大的平穩(wěn)轉矩。
[0017]本實用新型車身采用抗靜電阻燃復合材料夾層結構，在保證車輛強度和安全性能的前提下，盡可能降低車輛的整備質量，實現(xiàn)車身的輕量化，提高車輛的動力性和續(xù)航里程。車架采用主副一體式整體結構，邊梁式框架式結構，不僅保證了自身的強度要求，同時考慮到其它總成安裝的方便性和可操作性。
[0018]本實用新型采用的電池管理單元(BMS)采用CAN總線通訊協(xié)議控制策略，ARM+電源+CAN型式，包括BMS從機、BMS主機、溫度采集模塊、系統(tǒng)顯示模塊及電流傳感器等。檢測內(nèi)容包括單體電壓過低(高)、電池總電壓過低(高)、電池溫度過高、電池溫度過低，放(充)電過流等嚴重影響到電池放(充)電時發(fā)出報警信號并持續(xù)超過一定時間后切斷主接觸器。充放電擬使用同一回路時可以實現(xiàn)充放電互鎖。整車控制器會根據(jù)BMS報警等級采用不同的處理措施，自動斷開電池包。
[0019]本實用新型與【背景技術】相比具有明顯的先進性，使煤礦井下輔助運輸真正實現(xiàn)零排放、清潔高效，這種新能源運輸車輛，有利于提升輔助運輸行業(yè)的整體技術水平，提高煤礦輔運機械化程度。此防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車以防爆電機為動力，由車身、傳動機構、液壓機構、電氣機構、駕駛操縱、車架及懸架機構、輪邊減速器機構組成一完整的整體車型。車身通過連接機構聯(lián)接車架;車身的前部設置有駕駛操縱機構，整體控制整車的各項功能和動作，同時防爆電機、電源箱、電控箱、蓄電池、車架及懸架結構、前軸及轉向拉桿機構、輪邊減速機構、液壓機構保證了整車的正常運轉。采用整體車架，電子液壓助力轉向(EHPS)，在液壓助力的基礎上設置電控系統(tǒng)，使得轉向輔助力的大小能根據(jù)轉向角度、車速等參數(shù)自行調(diào)節(jié)，降低了能耗，反應也更加靈敏、人性化。
【附圖說明】
[0020]圖1整體結構主視圖，
[0021 ]圖2整體結構俯視圖，
[0022]圖3整體結構側視圖，
[0023]圖4車架主視圖，
[0024]圖5車架俯視圖，
[0025]圖6復合材料夾層結構圖，
[0026]圖7輪邊減速機構結構圖，
[0027]圖8液壓機構圖，
[0028]圖9電氣機構圖，
[0029]圖中:1、車身，2、連接機構，3、車架，4、防爆電機I，5、液壓栗，6、左前制動器，7、右前制動器，8、左后輪，9、右后輪，10、蓄電池組I，11、蓄能器I，12、蓄能器Π，13、前軸及轉向拉桿機構，14、左前輪，15、右前輪，16、蓄電池組Π，17、蓄電池組ΙΠ，18、電控箱I，19、插銷連接器，20、電控箱Π，21、液壓油箱，22、備用電源箱，23、駕駛操縱機構，24、本安型顯示器，25、急停按鈕，26、雨刷電機，27、組合開關，28、方向盤，29、電動轉向器，30、電動油門踏板，31、蓄電池組IV，32、駕駛室座椅，33、中前排座椅，34、中排座椅，35、中后排座椅，36、后排座椅，37、左前鋼板彈簧懸架裝置，38、右前鋼板彈簧懸架裝置，39、左后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置，40、右后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置，41、左前門，45、右前門，42、左中前門，46、右中前門，43、左中后門，47、右中后門，44、左后門，48、右后門，49、主車架，50、副車架，51、左縱梁，52、右縱梁，53、前護罩，54、前橫梁，55、中橫梁I，56、中橫梁Π，57、后橫梁，58、電控箱Π架，59、液壓油箱架，60、電源箱架，61、電控箱I架，62、插銷連接器架，63、左副縱梁，64、右副縱梁，65、前梁，66、后梁，67、支梁I，68、支梁Π，69、支梁ΙΠ，70、支梁IV，71、支梁V，72、左輪邊減速機構，73、右輪邊減速機構，74、防爆電機Π，75、行星減速裝置，76、初級定子，77、初級轉子，78、次級轉子，79、次級定子，80、磁極，81、電磁繞組，82、中間殼，83、車軸，84、一體式濕式制動器，85、行星減速器，86、小活塞，87、大活塞，88、對偶片，89、摩擦片，90、制動彈簧組，91、太陽輪，92、行星齒輪，93、液壓油箱，94、液壓管，95、電控轉向器，96、雙路充液閥，97、儲能器I，98、儲能器Π，99、行車制動閥，100、手制動閥，101、壓力變送器，102、儲能器m，103、左右后燈，104、左右前燈，105、剎車燈，106、甲烷傳感器，107、甲烷斷電儀，108、喇叭，109、聲光語音，110、充電機，111、電纜聯(lián)接，112、電池管理單元BMS，113、車軸Π，114、過橋，115、齒圈，116、齒圈固定架，117、端蓋，118、輪轂，119、花鍵套，120、靜殼I，121、靜殼Π，122、電機外殼，123、壓盤，124、制動油腔I，125、制動油腔Π，126、碳纖維鋪層，127、玻璃纖維。
【具體實施方式】
[0030]結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明。
[O O31 ]礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，包括車身、傳動機構、液壓機構、電氣機構、駕駛操縱、車架及懸架機構以及輪邊減速器機構。
[0032]所述的車身I通過連接機構2聯(lián)接車架3;車架3的中間內(nèi)部前面為防爆電機14，防爆電機14后部連接液壓栗5;電機14的前部右側設有蓄能器Ill以及蓄能器Π 12;車架3的前部設置有前軸及轉向拉桿機構13，前軸及轉向拉桿機構13的兩端分別連接左前輪14以及右前輪15，前輪中設置有左前制動器6、右前制動器7;車架3的后部連接兩端分別連接，左后輪8、右后輪9兩端設置有左輪邊減速機構72、右輪邊減速機構73;車架3的上部從前至后分別設置蓄電池組110、蓄電池組Π 16，蓄電池組ΙΠ17以及蓄電池組IV31，車架3的右側中部從前向后分別設置有電控箱18、插銷連接器19，車架3的左側中部從前向后分別為電控箱Π 20、液壓油箱21以及備用電源箱22;車身I的前部設置有駕駛操縱機構23，駕駛操縱機構23通過液壓管路、電路與液壓機構、行走機構、電氣機構連接;駕駛操縱機構中設置有本安型顯示器24、急停按鈕25、雨刷電機26、組合開關27、方向盤28、電動轉向器29以及電動油門踏板30;車身的中部從前至后設置有駕駛室座椅32、中前排座椅33、中排座椅34、中后排座椅35以及后排座椅36;前軸及轉向拉桿機構13的左右兩端上部連接前左鋼板彈簧懸架裝置37和右前鋼板彈簧懸架裝置38;車架3后部的兩端上部連接左后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置39以及右后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置40。
[0033]所述的車身I采用抗靜電阻燃復合材料夾層結構，使用的碳纖維復合材料，采用三明治夾層(Sandwich)結構，碳纖維復合材料夾層的截面圖如圖所示，該結構由上下兩層為阻燃外層(CF碳纖維)組成，中間填充高強度的抗靜電里料層(FRP玻璃鋼)，所述中間填充層采用多層多角度鋪層。碳纖維復合材料Sandwich結構具有很好的阻燃效果，中間填充的FRP玻璃鋼具有良好的抗靜電性，使得表面電阻率達到101()歐母，且不受環(huán)境濕度的影響，具有永久抗靜電性能，玻璃鋼(FRP)的相對密度在1.5?2.0之間，只有碳鋼的1/4?1/5拉伸強度相接近，超過碳素鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比。該抗靜電阻燃復合材料可在煤礦井下安全使用，強度高、重量輕。
[0034]車身I設置有左前門41、右前門45，左中前門42、右中前門46，左中后門43、右中后門47，左后門44、右后門48，每個車門均為全封閉結構，防爆鋼化玻璃材質，密度為2.5，約是鋼材的I/4。
[0035]所述的駕駛操縱機構23操作方式與地面車輛相同，更加符合司機駕駛習慣。在駕駛員的前部設置有本安型顯示器24、急停按鈕25以及雨刷電機26，駕駛操縱機構23在方向操縱上從上到下設置有方向盤28、組合開關27以及電動轉向器29，駕駛操縱機構23在車身前底部設置有電動油門踏板30;駕駛操縱機構23通過液壓管路、電路與液壓機構、行走機構以及電氣機構連接。
[0036]所述的車架3為主副一體式整體結構，車架3呈長矩形，選用邊梁式框架結構，由左右分開的兩根槽型縱梁和橫梁組成，分為主車架49和副車架50兩部分，主車架49的左部為左縱梁51，右部為右縱梁52，左右縱梁之間設有前護罩53、前橫梁54、中橫梁155、中橫梁Π56和后橫梁57;主車架49的左部設有電控箱Π架58、液壓油箱架59和電源箱架60，主車架49的右部設有電控箱I架61和插銷連接器架62;副車架50的左部為左副縱梁63，右部為右副縱梁64，左右左副縱梁之間設置有前梁65以及后梁66，在前梁和后梁之間從前到后先后排列有支梁167、支梁Π68、支梁ΙΠ69、支梁IV70和支梁V71，所述車架3主體均為焊接結構，主車架49和副車架50采用剛性連接。強度好、力量大，采用合金結構鋼制作，車架3起到承上啟下的承載作用。
[0037]所述的液壓機構包括液壓栗5、液壓油箱93，液壓栗5由防爆電機14驅動，液壓油箱93的液壓油由液壓栗5出后分為兩路，一路進入電控轉向器95，液壓油箱93的另一路液壓油由液壓管94進入雙路充液閥96、儲能器197以及儲能器Π 98，儲能器197、儲能器Π 98聯(lián)接行車制動閥99、左前制動器6、右前制動器7以及一體式濕式制動器84，雙路充液閥96另一路聯(lián)接壓力變送器11、儲能器ΙΠ102、手制動閥100以及一體式濕式制動器84;油液閥、油缸、儲能器之間由液壓管94聯(lián)接。
[0038]所述的電氣機構用于實現(xiàn)整車控制器(VCM)與電機驅動器(DMCM)、電池管理單元(BMS)以及顯示單元(IPM)之間的通信功能，以實現(xiàn)整車控制系統(tǒng)的照明、數(shù)顯監(jiān)控和報警保護。所述的電氣機構包括與整車控制器VCM連接的電機驅動器DMCM、電池管理單元BMS以及顯示單元IPM，電機驅動器DMCM包括蓄電池組110、蓄電池組Π 16、蓄電池組ΙΠ17以及蓄電池組IV31，蓄電池組110、蓄電池組Π 16、蓄電池組ΙΠ17、蓄電池組IV31作為儲能裝置與電控箱Π 20聯(lián)接;防爆電機Π 74、防爆電機14和雨刷電機26經(jīng)電控箱Π 20進入電控箱118，電控箱118連接各控制內(nèi)容，控制內(nèi)容包括左右前燈104、剎車燈105、左右后燈103、甲烷傳感器106、甲烷斷電儀107、喇叭108、聲光語音109、備用電源箱22、急停按鈕25、電池管理單元BMS112以及組合開關27;充電機110與蓄電池組110、蓄電池組Π 16、蓄電池組ΙΠ17、蓄電池組IV31及電控箱Π 20聯(lián)接;各電器元件之間由電纜111聯(lián)接。
[0039]所述電池管理單元BMSl 12采用CAN總線通訊協(xié)議控制策略ARM+電源+CAN型式，包括BMS從機、BMS主機、溫度采集模塊、系統(tǒng)顯示模塊及電流傳感器。當檢測到單體電壓過低(高)、電池總電壓過低(高)、電池溫度過高、電池溫度過低，放(充)電過流等嚴重影響到電池放(充)電的告警，并持續(xù)超過一定時間，切斷主接觸器。充放電擬使用同一回路時，在電池充電時，BMS向總線發(fā)送充電信號，告知整車控制器以確保放電回路下游處于斷開狀態(tài)，實現(xiàn)充放電互鎖。整車控制器根據(jù)BMS報警等級采用不同的處理措施，達到故障值后，在規(guī)定時間內(nèi)整車控制器沒有處理時，BMS將自動斷開電池包。
[0040]所述的輪邊減速器機構通過過橋114與運輸車的懸掛裝置及車架相連接，輪邊減速器機構嵌設于運輸車左、右后輪輪轂內(nèi)、為左輪邊減速機構72、右輪邊減速機構73ο左輪邊減速機構72、右輪邊減速機構73以車軸83為中心從內(nèi)到外有防爆電機Π 74和帶濕式制動的行星減速裝置75。行星減速裝置75由外側的濕式制動器84和內(nèi)側的行星減速器85組成，一體式濕式制動器84集行駐車一體，可以實現(xiàn)行車制動和駐車制動兩種功能所述左輪邊減速機構72、右輪邊減速機構73采用輪轂電機減速驅動的機構型式，置于后輪8、9兩端，同時具有行車和駐車制動功能。該輪邊減速機構省略了傳統(tǒng)車輛所需的機械式操縱換擋裝置、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使驅動系統(tǒng)和整車結構簡潔，有效可利用空間大，傳動效率提尚。該機構可以使電機運彳丁在尚轉速下，具有$父尚的比功率和效率;體積小、重量輕，通過齒輪增力后，扭矩大、爬坡性能好，能保證在車輛低速運行時獲得較大的平穩(wěn)轉矩，所述的防爆電機π 74采用雙定子永磁無刷結構，防爆電機Π 74以中間殼82為對稱中心兩側分別設置一組定子與轉子結構，分別為初級定子76和初級轉子77以及次級定子79和次級轉子78，在初級定子76和初級轉子77中間設置有電磁繞組81，次級定子79和次級轉子78之間設置有磁極80，每組定子和轉子的磁極之間有夾角在定轉子磁場的相互吸引下，電機開始旋轉運行;初級定子76和次級定子79安裝在車軸83上、通過定子機架使定子與車軸連接固定成為兩個都靜止不動的機械整體。
[0041]所述的行星減速裝置包括行星減速器，行星減速器85采用齒圈固定式、包括太陽輪91、行星齒輪92、齒圈115，動力從內(nèi)側的太陽輪91輸入，由行星齒輪92輸出，內(nèi)側的太陽輪91固定于車軸83上，其與行星齒輪92相嚙合形成減速齒輪對，通過齒輪增力后，車輛的扭矩變大、爬坡性能好，能保證在車輛低速運行時獲得較大的平穩(wěn)轉矩。太陽輪91通過花鍵安裝在車軸Π 113的外端并定位，車軸83與車軸Π 113通過花鍵連接在一起并采用法蘭與過橋114相聯(lián);行星齒輪92分別與太陽輪91和齒圈115嚙合;與齒圈嚙合的齒圈固定架116和端蓋117以及輪轂118用螺釘固定在一起，輪轂通過一對大小錐軸承支撐在花鍵套(119)上;從防爆電機Π 74和車軸83傳過來的力矩經(jīng)太陽輪91、行星齒輪92最后傳到輪轂118上，使驅動輪旋轉，驅動車輛行駛;整個動力總成采用閉式傳動，它的外側由端蓋117封閉。
[0042]所述的濕式制動為一體式濕式制動器84采用閉式油冷卻濕式制動，包括剎車片、兩組活塞以及彈簧，剎車片包括浸在循環(huán)油液里的對偶片88和摩擦片89，摩擦片89與輪轂118通過齒圈固定架116連接一起轉動，對偶片88與靜殼1120、靜殼Π 121用花鍵連接，而靜殼1120、靜殼Π 121用螺栓與電機外殼122相固定，通過過橋114與懸掛裝置及車架相連接；制動器內(nèi)有兩組活塞、包括一組小活塞86和一組大活塞87，其中一組小活塞86采用彈簧制動和液壓釋放工作方式實現(xiàn)車輛駐車制動和緊急制動，小活塞86安裝在大活塞87和靜殼I120之間，小活塞86右端連接壓盤123，需要制動時，小活塞86在彈簧90作用下向右運動推動壓盤123壓緊剎車片產(chǎn)生制動力矩，解除制動時，壓力油經(jīng)腳踏制動閥進入制動器油腔I124，推動小活塞13向左運動并壓縮彈簧90，使制動器松閘；另一組大活塞87采用液壓制動和彈簧釋放工作方式實現(xiàn)車輛行車制動，大活塞87安裝在靜殼1120上，大活塞87左端設置有制動彈簧組90、右端連接壓盤123，需要制動時，壓力油經(jīng)腳踏制動閥進入制動器油腔Π125，大活塞87在壓力油的作用下向右運動推動壓盤123壓壓緊剎車片產(chǎn)生制動力矩，解除制動時，腳踏制動閥動作切斷壓力油，大活塞87在制動彈簧組90的作用下向左運動返回，使制動器松閘；兩套功能共用一套制動彈簧組90和剎車片，對偶片88、摩擦片89在油腔內(nèi)接合，具有非常高的安全性及使用壽命。
[0043]圖1、2、3為整體結構圖，車身I通過連接機構2聯(lián)接車架3，車架3的中間有防爆電機
4、液壓栗5 ；前軸及轉向拉桿機構13連接前輪14、15，完成轉向功能，左輪邊減速機構72、右輪邊減速機構73完成及前、后輪完成驅動行走功能，車架3上各部件的布置位置要正確，功能實現(xiàn)良好，車身I的前部設置有駕駛操縱機構23，駕駛操縱機構23通過液壓管路、電路與液壓機構、行走機構、電氣機構連接實現(xiàn)車輛的轉向、照明、制動、加減速等功能，機械結構、液壓機構、電氣機構要協(xié)同一致。車身I的中后部設置有聯(lián)排座椅用以運送人員，舒適性要好、安全系數(shù)要高。
[0044]圖4、5為車架結構圖，為主副一體式整體結構，車架3呈長矩形，選用邊梁式框架結構，由左右分開的兩根槽型縱梁和橫梁組成，分為主車架49和副車架50兩部分。主車架49的左部設有電控箱Π架58、液壓油箱架59和電源箱架60，電控箱I架61和插銷連接器架62。所述車架3主體均為焊接結構，主車架49和副車架50采用剛性連接。整體要求強度好，焊接要牢固。
[0045]圖6為復合材料夾層結構圖，使用的碳纖維復合材料，采用三明治夾層(Sandwich)結構，手工鋪放要均勻，基體和增強材料整體要強度好，阻燃抗靜電。
[0046]圖7為輪邊減速機構結構圖，采用輪轂電機減速驅動的機構型式，電機74、制動器84和行星減速器85要安裝正確，配合好，各機構要協(xié)調(diào)一致功能實現(xiàn)良好。
[0047]圖8所示，為液壓機構圖，液壓栗組件5從液壓油箱93吸出液壓油后第一路供給電控轉向器95，第二路供給前制動器6、7、后輪制動器84，同時通過液壓管路聯(lián)接駕駛室各操縱閥，液壓壓力表顯示兩個蓄能器的壓力及駐車制動壓力，各油路要暢通，聯(lián)接關系要正確。
[0048]圖9所示，為電氣機構圖，實現(xiàn)整車控制器(VCM)與電機驅動器(DMCM)、電池管理單元(BMS)以及顯示單元(IPM)之間的通信功能。蓄電池10、16、17、31作為儲能裝置；電機74、防爆電機4和雨刷電機26經(jīng)電控箱20進入電控箱18控制左右前燈、剎車燈、左右后燈、甲烷傳感器、甲烷斷電儀、喇叭、聲光語音、備用電源箱、急停按鈕、電池管理單元(BMS)、組合開關。電氣機構應保證各元件安裝要正確牢固，線路布置要規(guī)整，各項性能指標充分發(fā)揮。
【主權項】
1.一種礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，包括車身、傳動機構、液壓機構、電氣機構、駕駛操縱、車架及懸架機構以及輪邊減速器機構，其特征在于所述的輪邊減速器機構通過過橋(114)與運輸車的懸掛裝置及車架相連接，輪邊減速器機構嵌設于運輸車后輪輪轂內(nèi)、以車軸(83)為中心從內(nèi)到外有防爆電機Π (74)和帶濕式制動的行星減速裝置(75)。2.根據(jù)權利要求1所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的車身(I)通過連接機構(2)聯(lián)接車架(3);車架(3)的中間內(nèi)部前面為防爆電機I (4)，防爆電機I(4)后部連接液壓栗(5);防爆電機1(4)的前部右側設有蓄能器I(Il)以及蓄能器Π (12);車架(3 )的前部設置有前軸及轉向拉桿機構(13)，前軸及轉向拉桿機構(13)的兩端分別連接左前輪(14)以及右前輪(15)，前輪中設置有左前制動器(6)、右前制動器(7);車架(3)的后部連接兩端分別連接，左后輪(8)、右后輪(9)兩端設置有左輪邊減速機構(72)、右輪邊減速機構(73);車架(3)的上部從前至后分別設置蓄電池組1(10)、蓄電池組Π (16)，蓄電池組ΙΠ(17)以及蓄電池組IV(31)，車架(3)的右側中部從前向后分別設置有電控箱(18)、插銷連接器(19)，車架(3)的左側中部從前向后分別為電控箱Π (20)、液壓油箱(21)以及備用電源箱(22);車身(I)的前部設置有駕駛操縱機構(23)，駕駛操縱機構(23)通過液壓管路、電路與液壓機構、行走機構、電氣機構連接;駕駛操縱機構中設置有本安型顯示器(24)、急停按鈕(25)、雨刷電機(26)、組合開關(27)、方向盤(28)、電動轉向器(29)以及電動油門踏板(30);車身的中部從前至后設置有駕駛室座椅(32)、中前排座椅(33)、中排座椅(34)、中后排座椅(35)以及后排座椅(36);前軸及轉向拉桿機構(13)的左右兩端上部連接前左鋼板彈簧懸架裝置(37)和右前鋼板彈簧懸架裝置(38);車架(3)后部的兩端上部連接左后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置(39)以及右后鋼板彈簧和副鋼板彈簧懸掛裝置(40)。3.根據(jù)權利要求1或2所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的車身(I)采用抗靜電阻燃復合材料夾層結構，包括上下兩層為CF碳纖維阻燃外層，中間填充高強度的FRP玻璃鋼抗靜電里料層，所述中間填充層采用多層多角度鋪層;車身(I)設置有左前門(41)、右前門(45)，左中前門(42)、右中前門(46)，左中后門(43)、右中后門(47)，左后門(44)、右后門(48)，每個車門均為全封閉結構，防爆鋼化玻璃材質。4.根據(jù)權利要求1或2所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的駕駛操縱機構(23)在駕駛員的前部設置有本安型顯示器(24)、急停按鈕(25)以及雨刷電機(26)，駕駛操縱機構(23)在方向操縱上從上到下設置有方向盤(28)、組合開關(27)以及電動轉向器(29)，駕駛操縱機構(23)在車身前底部設置有電動油門踏板(30);駕駛操縱機構(23)通過液壓管路、電路與液壓機構、行走機構以及電氣機構連接。5.根據(jù)權利要求4所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的車架(3)為主副一體式整體結構，車架(3)呈長矩形，選用邊梁式框架結構，由左右分開的兩根槽型縱梁和橫梁組成，分為主車架(49)和副車架(50)兩部分，主車架(49)的左部為左縱梁(51)，右部為右縱梁(52)，左右縱梁之間設有前護罩(53)、前橫梁(54)、中橫梁1(55)、中橫梁Π (56)和后橫梁(57);主車架(49)的左部設有電控箱Π架(58)、液壓油箱架(59)和電源箱架(60)，主車架(49)的右部設有電控箱I架(61)和插銷連接器架(62);副車架(50)的左部為左副縱梁(63)，右部為右副縱梁(64)，左右左副縱梁之間設置有前梁(65)以及后梁(66)，在前梁和后梁之間從前到后先后排列有支梁1(67)、支梁Π (68)、支梁ΠΚ69)、支梁IV(70)和支梁V(71)，所述車架(3)主體均為焊接結構，主車架(49)和副車架(50)采用剛性連接。6.根據(jù)權利要求5所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的液壓機構包括液壓栗(5)、液壓油箱(93)，液壓栗(5)由防爆電機1(4)驅動，液壓油箱(93)的液壓油由液壓栗(5)出后分為兩路，一路進入電控轉向器(95)，液壓油箱(93)的另一路液壓油由液壓管(94)進入雙路充液閥(96)、儲能器1(97)以及儲能器Π (98)，儲能器1(97)、儲能器Π(98)聯(lián)接行車制動閥(99)、左前制動器(6)、右前制動器(7)以及一體式濕式制動器(84)，雙路充液閥(96)另一路聯(lián)接壓力變送器(101)、儲能器ΙΠ(102)、手制動閥(100)以及一體式濕式制動器(84);油液閥、油缸、儲能器之間由液壓管(94)聯(lián)接。7.根據(jù)權利要求6所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的電氣機構包括與整車控制器VCM連接的電機驅動器DMCM、電池管理單元BMS以及顯示單元IPMA機驅動器DMCM包括蓄電池組I (1 )、蓄電池組Π (16 )、蓄電池組ΙΠ (17 )以及蓄電池組IV(31)，蓄電池組1(10)、蓄電池組Π (16)、蓄電池組ΙΠ( 17)、蓄電池組IV(31)作為儲能裝置與電控箱Π (20)聯(lián)接;防爆電機Π (74)、防爆電機I(4)和雨刷電機(26)經(jīng)電控箱Π (20)進入電控箱I(18)，電控箱I(18)連接各控制內(nèi)容，控制內(nèi)容包括左右前燈(104)、剎車燈(105)、左右后燈(103)、甲烷傳感器(106)、甲烷斷電儀(107)、喇叭(108)、聲光語音(109)、備用電源箱(22)、急停按鈕(25)、電池管理單元BMS(112)以及組合開關(27);充電機(110)與蓄電池組1(10)、蓄電池組Π(16)、蓄電池組ΠΚ17)、蓄電池組IV(31)及電控箱Π(20)聯(lián)接;各電器元件之間由電纜(111)聯(lián)接;所述電池管理單元BMS( 112)采用CAN總線通訊協(xié)議控制策略ARM+電源+CAN型式，包括BMS從機、BMS主機、溫度采集模塊、系統(tǒng)顯示模塊及電流傳感器。8.根據(jù)權利要求7所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的防爆電機Π (74)采用雙定子永磁無刷結構，防爆電機Π (74)以中間殼(82)為對稱中心兩側分別設置一組定子與轉子結構，分別為初級定子(76)和初級轉子(77)以及次級定子(79)和次級轉子(78)，在初級定子(76)和初級轉子(77 )中間設置有電磁繞組(81)，次級定子(79)和次級轉子(78)之間設置有磁極(80)，每組定子和轉子的磁極之間有夾角；初級定子(76)和次級定子(79)安裝在車軸(83)上、通過定子機架使定子與車軸連接固定成為兩個都靜止不動的機械整體。9.根據(jù)權利要求8所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的行星減速裝置(75)包括行星減速器(85)，行星減速器(85)采用齒圈固定式、包括太陽輪(91)、行星齒輪(92)、齒圈(I 15)，動力從內(nèi)側的太陽輪(91)輸入，由行星齒輪(92)輸出，太陽輪(91)通過花鍵安裝在車軸Π (113)的外端并定位，車軸(83)與車軸Π (113)通過花鍵連接在一起并采用法蘭與過橋(114)相聯(lián);行星齒輪(92)分別與太陽輪(91)和齒圈(115)嚙合;與齒圈嚙合的齒圈固定架(116)和端蓋(117)以及輪轂(118)用螺釘固定在一起，輪轂通過一對大小錐軸承支撐在花鍵套(I 19)上；從防爆電機Π (74)和車軸(83)傳過來的力矩經(jīng)太陽輪(91)、行星齒輪(92)最后傳到輪轂(118)上，使驅動輪旋轉，驅動車輛行駛;整個動力總成采用閉式傳動，它的外側由端蓋(117)封閉。10.根據(jù)權利要求9所述的礦用防爆鋰離子蓄電池膠輪運輸車，其特征在于所述的濕式制動為一體式濕式制動器(84)采用閉式油冷卻濕式制動，包括剎車片、兩組活塞以及彈簧，剎車片包括浸在循環(huán)油液里的對偶片(88)和摩擦片(89)，摩擦片(89)與輪轂(118)通過齒圈固定架(116)連接一起轉動，對偶片(88)與靜殼1(120)、靜殼Π (121)用花鍵連接，而靜殼1(120)、靜殼Π (121)用螺栓與電機外殼(122)相固定，通過過橋(114)與懸掛裝置及車架相連接;制動器內(nèi)有兩組活塞、包括一組小活塞(86)和一組大活塞(87)，其中一組小活塞(86)采用彈簧制動和液壓釋放工作方式實現(xiàn)車輛駐車制動和緊急制動，小活塞(86)安裝在大活塞(87)和靜殼I(120)之間，小活塞(86)右端連接壓盤(123)，需要制動時，小活塞(86)在彈簧(90)作用下向右運動推動壓盤(123)壓緊剎車片產(chǎn)生制動力矩，解除制動時，壓力油經(jīng)腳踏制動閥進入制動器油腔1(124)，推動小活塞(13)向左運動并壓縮彈簧(90)，使制動器松閘；另一組大活塞(87)采用液壓制動和彈簧釋放工作方式實現(xiàn)車輛行車制動，大活塞(87)安裝在靜殼I (120)上，大活塞(87)左端設置有制動彈簧組(90)、右端連接壓盤(123)，需要制動時，壓力油經(jīng)腳踏制動閥進入制動器油腔Π (125)，大活塞(87)在壓力油的作用下向右運動推動壓盤(123)壓緊剎車片產(chǎn)生制動力矩，解除制動時，腳踏制動閥動作切斷壓力油，大活塞(87)在制動彈簧組(90)的作用下向左運動返回，使制動器松閘；兩套功能共用一套制動彈簧組(90)和剎車片，對偶片(88)、摩擦片(89)在油腔內(nèi)接合。
【文檔編號】B62D31/00GK205439980SQ201520929319
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年11月20日
【發(fā)明人】任志勇, 王步康, 梁玉芳, 袁曉明, 韓霏, 周開平, 王素慧, 陳賢忠, 童瑞, 武仲斌, 朱同明
【申請人】中國煤炭科工集團太原研究院有限公司, 山西天地煤機裝備有限公司