一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台制造技术

本发明专利技术一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，包括发动机、动力分动箱、离合器、发电机、后动力输出系统、锂电池组、电池管理系统、负载模拟系统、T型槽底座和测控系统。本发明专利技术提供的串联式柴电混合动力拖拉机试验台，通过动力分动箱将发动机产生的动力用于发电和模拟拖拉机的后动力输出系统工作；实现对加载情况下被测发动机的油耗特性及被测发动机、后动力输出系统和轮毂电机的工作特性、传动效率、整车的驱动系统和负载模拟系统的特性进行试验研究，为实车测试做准备；实现轮毂电机控制器及磁粉制动器控制器的实时控制，调整实时转速和加载电压的控制；实现直流电源转换开关、锂电池组和电源管理系统及轮毂电机控制器之间的电能转换。

A series diesel-electric hybrid tractor test-bed

【技术实现步骤摘要】
一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台
本专利技术涉及一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台。
技术介绍
当下时代，节能环保农用车辆中的佼佼者非电动拖拉机和混合动力拖拉机莫属，势必会成为未来拖拉机发展的趋势之一。但是，值得注意的是，电动拖拉机受限于电池技术的发展，其在短时间内很难突破，混合动力拖拉机顺势成为当下既能满足农业发展需求又符合节能环保主题的最佳选择。国内学者对混合动力拖拉机技术的研究目前还处于起步探索阶段，混合动力拖拉机计算机仿真平台以及实车平台技术的研发难度较大，攻关不易。设计和研发一种混合动力拖拉机试验台不仅对混合动力拖拉机的理论研究提供很好的辅助和补充，而且对其技术层面的推广具有十分重要的意义，也能够弥补我国在混合动力拖拉机研究领域的空白，有助于建立一套统一的、标准的、科学的混合动力拖拉机的试验规范、试验方法和试验标准，同时还能够降低研发风险和成本，缩短研发周期，对于后继者研究混合动力拖拉机相关技术乃至开发出混合动力拖拉机的实车具有十分重要的指导意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现阶段国内混合动力拖拉机计算机仿真平台以及实车平台技术研发的高难度，本专利技术提出了一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，是一种多功能的可以评估混合动力拖拉机动力性和经济性以及模拟拖拉机典型作业工况的试验平台。为实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，包括发动机、油耗仪、转矩转速传感器一、动力分动箱、离合器、发电机、直流电源转换系统、后动力输出系统（PTO）、锂电池组、电池管理系统（BMS）、负载模拟系统和测控系统，负载模拟系统包括负载模拟系统一、负载模拟系统二、负载模拟系统三和负载模拟系统四；所述发动机与转矩转速传感器一连接，所述转矩转速传感器一与动力分动箱输入轴的一端连接，所述动力分动箱输入轴的另一端通过离合器与发电机输入轴连接，动力分动箱的输出轴与后动力输出系统连接，带动后动力输出系统工作，测控系统与负载模拟系统相连进行参数获取和工况控制，通过直流电源转换系统实时测量发电机的输出电流和电压并转换，通过锂电池组和/或发电机供电。进一步的，所述发动机通过第一弹性联轴器与转矩转速传感器一连接，所述转矩转速传感器一通过第二弹性联轴器与动力分动箱输入轴的一端连接，所述动力分动箱输入轴的另一端通过离合器与发电机输入轴连接，所述发动机、转矩转速传感器一、动力分动箱和发电机下端分别配有第一支座、第二支座、第三支座和第四支座，第一支座、第二支座、第三支座和第四支座的上板分别通过螺栓连接发动机、转矩转速传感器一、动力分动箱和发电机的底座，第一支座、第二支座、第三支座和第四支座的下板分别通过螺栓连接至T型槽底座；所述油耗仪通过油管连接至发动机的油路中，用于测量发动机的油耗，T型槽底座为整个地基的底座。进一步的，所述直流电源转换系统包括电流传感器一、电压传感器一、直流电源转换开关和电阻箱；所述发电机的三相电源输出部分通过电缆与直流电源转换开关的三相电源部分连接，所述电流传感器一连接至发电机与直流电源转换开关的三相电缆的其中一根电缆上，用于实时测量发电机的输出电流；所述电压传感器一连接至发电机与直流电源转换开关的三相电缆的其中一根电缆上且与电流传感器一在同一根电缆上，用于实时测量发电机的输出电压；所述直流电源转换开关通过电缆与电阻箱连接，所述电阻箱用于平衡和消耗发电机发出的电能；所述直流电源转换开关用于将发电机所发出的交流电通过整流后转换为直流电，且直流输出电压和直流输出电流可控制在一定范围内调整变化。进一步的，所述后动力输出系统包括万向联轴器、转矩转速传感器二、磁粉制动器一和磁粉制动器控制器一，所述动力分动箱的输出轴通过所述万向联轴器与转矩转速传感器二连接，所述转矩转速传感器二通过第三弹性联轴器与磁粉制动器一连接，转矩转速传感器二和磁粉制动器一下端分别配有第五支座和第六支座，第五支座和第六支座的上板分别通过螺栓连接转矩转速传感器二和磁粉制动器一的底座，第五支座和第六支座的下板分别通过螺栓连接至T型槽底座；所述磁粉制动器控制器一通过信号线与磁粉制动器一连接，用于控制磁粉制动器一的输出电流和输出转矩。进一步的，所述负载模拟系统一包括轮毂电机一、轮毂电机控制器一、电流传感器二、电压传感器二、转矩转速传感器三、磁粉制动器二和磁粉制动器控制器二，所述轮毂电机一通过第四弹性联轴器与转矩转速传感器三连接，所述转矩转速传感器三通过第五弹性联轴器与磁粉制动器二连接，所述轮毂电机一、转矩转速传感器三和磁粉制动器二下端分别配有第七支座、第八支座和第九支座，第七支座、第八支座和第九支座的上板分别通过螺栓连接轮毂电机一、转矩转速传感器三和磁粉制动器二的底座，第七支座、第八支座和第九支座的下板分别通过螺栓连接至T型槽底座，所述轮毂电机控制器一通过三相电缆与轮毂电机一连接，用于为轮毂电机一供电，所述轮毂电机控制器一通过信号线与轮毂电机一连接，用于控制轮毂电机一的输出转速和输出功率；所述电流传感器二连接至轮毂电机一与轮毂电机控制器一的三相电缆的其中一根电缆上，用于实时测量轮毂电机一的输出电流；所述电压传感器二连接至轮毂电机一与轮毂电机控制器一的三相电缆的其中一根电缆上，与电流传感器二在同一根电缆上，用于实时测量轮毂电机一的输出电压；所述磁粉制动器控制器二通过信号线与磁粉制动器二连接，用于控制磁粉制动器二的输出电流和输出转矩。进一步的，所述负载模拟系统二包括轮毂电机二、轮毂电机控制器二、电流传感器三、电压传感器三、转矩转速传感器四、磁粉制动器三和磁粉制动器控制器三，所述轮毂电机二通过第六弹性联轴器与转矩转速传感器四连接，所述转矩转速传感器四通过第七弹性联轴器与磁粉制动器三连接，所述轮毂电机二、转矩转速传感器四和磁粉制动器三下端分别配有第十支座、第十一支座和第十二支座，第十支座、第十一支座和第十二支座的上板分别通过螺栓连接轮毂电机二、转矩转速传感器四和磁粉制动器三的底座，第十支座、第十一支座和第十二支座的下板分别通过螺栓连接至T型槽底座，所述轮毂电机控制器二通过三相电缆与轮毂电机二连接，用于为轮毂电机二供电；所述轮毂电机控制器二通过信号线与轮毂电机二连接，用于控制轮毂电机二的输出转速和输出功率；所述电流传感器三连接至轮毂电机二与轮毂电机控制器二的三相电缆的其中一根电缆上，用于实时测量轮毂电机二的输出电流；所述电压传感器三连接至轮毂电机二与轮毂电机控制器二的三相电缆的其中一根电缆上，与电流传感器三在同一根电缆上，用于实时测量轮毂电机二的输出电压；所述磁粉制动器控制器三通过信号线与磁粉制动器三连接，用于控制磁粉制动器三的输出电流和输出转矩。进一步的，所述模负载模拟系统三包括轮毂电机三、轮毂电机控制器三、电流传感器四、电压传感器四、转矩转速传感器五、磁粉制动器四和磁粉制动器控制器四，所述轮毂电机三通过第八弹性联轴器与转矩转速传感器五连接，所述转矩转速传感器五通过第九弹性联轴器与磁粉制动器四连接，所述轮毂电机三、转矩转速传感器五和磁粉制动器四下端分别配有第十三支座、第十四支座和第十五支座，第十三支座、第十四支座和第十五支座的上板分别通过螺栓连接轮毂电机三、转矩转速传感器五和磁粉制动器四的底座，第十三支座、第十四支座和第十五支座份下板分别通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，其特征在于，包括发动机、转矩转速传感器一、动力分动箱、离合器、发电机、直流电源转换系统、后动力输出系统、锂电池组、负载模拟系统和测控系统，负载模拟系统包括负载模拟系统一、负载模拟系统二、负载模拟系统三和负载模拟系统四；所述发动机与转矩转速传感器一连接，所述转矩转速传感器一与动力分动箱输入轴的一端连接，所述动力分动箱输入轴的另一端通过离合器与发电机输入轴连接，动力分动箱的输出轴与后动力输出系统连接，带动后动力输出系统工作，测控系统与负载模拟系统相连进行参数获取和工况控制，通过直流电源转换系统实时测量发电机的输出电流和电压并转换，通过锂电池组和/或发电机供电。

【技术特征摘要】
1.一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，其特征在于，包括发动机、转矩转速传感器一、动力分动箱、离合器、发电机、直流电源转换系统、后动力输出系统、锂电池组、负载模拟系统和测控系统，负载模拟系统包括负载模拟系统一、负载模拟系统二、负载模拟系统三和负载模拟系统四；所述发动机与转矩转速传感器一连接，所述转矩转速传感器一与动力分动箱输入轴的一端连接，所述动力分动箱输入轴的另一端通过离合器与发电机输入轴连接，动力分动箱的输出轴与后动力输出系统连接，带动后动力输出系统工作，测控系统与负载模拟系统相连进行参数获取和工况控制，通过直流电源转换系统实时测量发电机的输出电流和电压并转换，通过锂电池组和/或发电机供电。2.根据权利要求1所述的一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，其特征在于，还包括电池管理系统，锂电池组通过电缆与电池管理系统连接，电池管理系统用于控制锂电池组的输出电压和电流，并且实时监测锂电池组的输出电压、电流、核电荷量和温度，所述电池管理系统包括控制器、显示屏、水滴状温度传感器、电流传感器六、电压传感器六、报警阈值表、充放电继电器、强控盒和通讯CAN线，水滴状温度传感器、电流传感器六和电压传感器六与锂电池组连接，水滴状温度传感器、电流传感器六、电压传感器六、报警阈值表和强控盒均与控制器连接，充放电继电器插入控制器电路板上，用于接收控制器指令，强控盒用于稳定锂电池组输出电流和电压，且用于保证输出电流瞬间增大时锂电池组的安全性，通过水滴状温度传感器实时监测锂电池组的实时温度并传输至控制器进行处理，通过报警阈值表控制充放电继电器进而控制锂电池组的实时输出电压和电流并传输至控制器进行处理，通过电流传感器六和电压传感器六分别实时监测锂电池组的输出电压和电流并传输至控制器进行处理，通过显示屏实时显示上述参数，通讯CAN线用于锂电池组与整个试验台各部分相互通讯。3.根据权利要求1所述的一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，其特征在于，所述直流电源转换系统包括电流传感器一、电压传感器一、直流电源转换开关和电阻箱；所述电流传感器一连接至发电机与直流电源转换开关的三相电缆的其中一根电缆上，用于实时测量发电机的输出电流；所述电压传感器一连接至发电机与直流电源转换开关的三相电缆的其中一根电缆上，与电流传感器一在同一根电缆上，用于实时测量发电机的输出电压；所述直流电源转换开关通过电缆与电阻箱连接，所述后动力输出系统包括万向联轴器、转矩转速传感器二、磁粉制动器一和磁粉制动器控制器一，所述动力分动箱的输出轴通过所述万向联轴器与转矩转速传感器二连接，所述转矩转速传感器二通过第三弹性联轴器与磁粉制动器一连接，所述磁粉制动器控制器一通过信号线与磁粉制动器一连接，用于控制磁粉制动器一的输出电流和输出转矩。4.根据权利要求1所述的一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，其特征在于，所述测控系统由数据采集卡、控制器、工控机、控制开关和显示器组成；数据采集卡的一端通过导线与所有传感器连接，另一端通过线缆与控制器和工控机连接，控制器通过导线与工控机连接，控制开关安装在工控机上，工控机通过线缆与显示器连接，测控系统的作用是负责试验台参数的实时获取和控制，数据采集卡用于采集所有传感器数据，并将信号传给控制机和工控机，包括：发动机转速转矩监测和控制；发动机油耗仪的监测；直流电源转换系统中电流和电压的输出控制；锂电池组电流、电压和SOC监测和控制；轮毂电机一、轮毂电机二、轮毂电机三和轮毂电机四的实时转速和转速的监测和控制，以及电流和电压的实时监测；磁粉制动器一、磁粉制动器二、磁粉制动器三、磁粉制动器四和磁粉制动器五的加载信号的监测和控制；所述控制器通过线缆与锂电池组、直流电源转换开关、轮毂电机控制器一、轮毂电机控制器二、轮毂电机控制器三和轮毂电机控制器四连接，通过工控机控制控制器的动作，可将锂电池组的电能分别单独或同时为轮毂电机一、轮毂电机二、轮毂电机三和轮毂电机四供电；也可通过直流电源转换开关，将发电机发出的电能分别单独或同时为轮毂电机一、轮毂电机二、轮毂电机三和轮毂电机四供电；也可同时将锂电池组和发电机发出的电能整合后分别单独或同时为轮毂电机一、轮毂电机二、轮毂电机三和轮毂电机四供电；也可以通过直流电源转换开关将发电机发出的电能为锂电池组充电；也可以通过直流电源转换开关把发电机发出的电能在分别单独或同时为轮毂电机一、轮毂电机二、轮毂电机三和轮毂电机四供电的同时，为锂电池组充电，工控机上安装有控制开关，可手动控制发动机启停、发电机启停、轮毂电机一、轮毂电机二、轮毂电机三和轮毂电机四启停，显示器用于显示所有传感器测得的相关数据。5.根据权利要求1所述的一种串联式柴电混合动力拖拉机试验台，其特征在于，所述负载模拟系统一包括轮毂电机一、轮毂电机控制器一、电流传感器二、电压传感器二、转矩转速传感器三、磁粉制动器二和磁粉制动器控制器二，所述轮毂电机一通过第四弹性联轴器与转矩转速传感器三连接，所述转矩转速传感器三通过第五弹性联轴器与磁粉制动器二连接，所述轮毂电机控制器一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓晓亭，高辉松，钱忠祥，鲁植雄，周华栋，骆光炬，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32