一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车及其控制方法，包括驾驶舱和驱动平台；驾驶舱内部设有矿用触摸屏仪表、档位控制杆、控制按钮、刹车踏板、油门踏板驾驶座椅，驾驶舱底部设有卡轨支撑机构；驱动平台底部设有齿轮驱动与制动机构和车轮驱动与制动机构，驱动平台上部设有计算与控制单元和电池管理与控制单元。本发明专利技术不使用防爆柴油机，减少了环境污染，采用分布式永磁同步电机直接驱动取代液压驱动装置，减轻了设备质量；用车轮与齿轮混合的驱动方式，减少了运行噪音与震动、提高了运行效率；齿轮驱动控制方式为电子差动式控制，这样转弯时震动较小；采用再生制动与电磁制动相结合的方式，提高制动效果同时提高了能量利用效率。能量利用效率。能量利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种齿轨机车，具体涉及一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统的煤矿井下齿轨车是以防爆柴油机为动力的自驱动机车，主要用于物料和人员等辅助运输，也可以运输液压支架等重型设备。齿轨机车主要由机械传动、电子监控设备、液压控制等部分组成，具有结构紧凑简单、传动效率高、牵引力大、机动性好、故障率低、运输距离长等特点。齿轨车在平道或3
°
以下的坡道，采用胶套轮粘着驱动，当坡度较大时，可安装齿条和卡轨，使机车具有较高的爬坡能力与机动性能。但是，传统的齿轨车也存在一些不足之处,如：防爆柴油机尾气排放污染严重，车辆运行时振动大、噪音污染严重，油耗及保养维护成本过高；车辆转弯半径较大，且转弯时噪声振动较大；井下环境复杂、粉尘较大，操作员驾驶强度大、视线受限；整车智能化程度较低，不具有辅助驾驶或自动驾驶功能等。
[0003]针对以上问题，申请号为201910551204.7、名称为“一种矿用防爆柴电混合动力卡轨齿轨机车”的专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车，包括驾驶舱(1)和驱动平台(5)，驾驶舱(1)和驱动平台(5)连接；驾驶舱(1)内部设有矿用触摸屏仪表(29)、档位控制杆(30)、控制按钮(31)、刹车踏板、油门踏板和驾驶座椅(6)，驾驶舱(1)底部设有卡轨支撑机构(13)；驱动平台(5)底部设有齿轮驱动与制动机构(2)和车轮驱动与制动机构(3)，驱动平台(5)上部设有计算与控制单元(7)和电池管理与控制单元(8)；其特征在于，驱动平台(5)底部设有车身倾角传感器(4)，驾驶舱(1)前部、顶部分别设置毫米波雷达模块(27)、CCD摄像机(28)，刹车踏板内置刹车位置传感器(33)，油门踏板内置油门位置传感器(32)；齿轮驱动与制动机构(2)包括支撑框架(48)、电机支架(42)、导向轮支撑架(44)、齿轮驱动电机(40)、齿轮电磁制动器(41)、导向滚轮(43)、齿轮(46)和刹车片(45)，齿轮驱动电机(40)内置扭矩传感器；电机支架(42)设置在支撑框架(48)内，齿轮(46)设置在电机支架(42)的内侧，齿轮驱动电机(40)设置在电机支架(42)的外侧，齿轮驱动电机(40)输出轴穿过电机支架(42)后与齿轮(46)连接，齿轮电磁制动器(41)和刹车片(45)均设置在支撑框架(48)上，支撑框架(48)底端左右两侧分别设有导向轮支撑架(44)，导向轮支撑架(44)底端设有导向滚轮(43)，支撑框架(48)顶部设有铰接柱(47)，铰接柱(47)顶端与驱动平台(5)连接，靠近齿轮(46)的支撑框架(48)上设置齿轮轮速传感器(49)；车轮驱动与制动机构(3)包括弹簧支撑座(50)、四个车轮(35)、车轮驱动电机(34)、车轮电磁制动器(36)和铰接盘(38)，车轮驱动电机(34)为永磁同步电机且内置扭矩传感器；车轮(35)设置在弹簧支撑座(50)底部，其中两个车轮(35)连接有车轮驱动电机(34)和车轮电磁制动器(36)，弹簧支撑座(50)顶部设有铰接盘(38)，铰接盘(38)顶端与驱动平台(5)连接，靠近车轮(35)的弹簧支撑座(50)上设置车轮轮速传感器(37)；计算与控制单元(7)和电池管理与控制单元(8)电连接，齿轮轮速传感器(49)、车轮轮速传感器(37)、车轮驱动电机(34)、齿轮驱动电机(40)、毫米波雷达模块(27)、CCD摄像机相连(28)均与计算与控制单元(7)电连接，油门踏板位置传感器(32)、刹车踏板位置传感器(33)、矿用触摸屏仪表(29)连接均与计算与控制单元(7)电连接；齿轮电磁制动器(41)、车轮电磁制动器(36)均与计算与控制单元(7)电连接，齿轮电磁制动器(41)、车轮电磁制动器(36)均与电池管理与控制单元(8)电连接。2.根据权利要求1所述的一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车，其特征在于，所述计算与控制单元(7)包括工控机(15)、车轮电机控制器(16)、全车控制器VCU(19)、全车制动控制器(20)和齿轮电机控制器(21)；电池管理与控制单元(8)包括防爆动力电池组(11)、电池管理器(17)、蓄电池(18)、电源转换器(22)和车载充电机(23)；工控机(15)、全车控制器VCU(19)、齿轮电磁制动器(41)、车轮电磁制动器(36)均与蓄电池(18)电连接，齿轮驱动电机(40)内置的扭矩传感器、车轮驱动电机(34)内置的扭矩传感器、齿轮轮速传感器(49)、车轮轮速传感器(37)、毫米波雷达模块(27)、CCD摄像机相连(28)均与工控机(15)电连接；车身倾角传感器(4)、油门踏板位置传感器(32)、刹车踏板位置传感器(33)、全车制动控制器(20)、车轮电机控制器(16)、齿轮电机控制器(21)、矿用触摸屏仪表(29)均与全车控制器VCU(19)电连接；车轮驱动电机(34)分别与电源转换器(22)、车轮电机控制器(16)电连接，齿轮驱动电
机(40)分别与电源转换器(22)、齿轮电机控制器(21)电连接；齿轮电磁制动器(41)、车轮电磁制动器(36)均与全车制动控制器(20)电连接，电池管理器(17)分别与矿用触摸屏仪表(29)、车载充电机(23)、电源转换器(22)电连接，防爆动力电池组(11)分别与车载充电机(23)、蓄电池(18)电连接。3.根据权利要求1所述的一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车，其特征在于，所述车轮驱动与制动机构(3)有两组，分别设置在驱动平台(5)的前后两端。4.根据权利要求3所述的一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车，其特征在于，所述齿轮驱动与制动机构(2)有两组，分别位于车轮驱动与制动机构(3)的内侧且靠近车轮驱动与制动机构(3)设置。5.根据权利要求1所述的一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车，其特征在于，所述驾驶舱(1)的前端设置前铰接机构(14)，驱动平台(5)后端设有后铰接机构(24)。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的一种分布式永磁直驱的智能驾驶齿轨机车控制方法，其特征在于：车辆从静止到运动的控制方法：车辆起步准备：车辆启动后，油门位置传感器(32)、刹车位置传感器(33)、车身倾角传感器(4)、车轮轮速传感器(37)会分别获取油门踏板角度γ，刹车踏板角度α，车身前后倾角β，车轮(35)转速ω值并上传给全车控制器VCU(19)；在油门踏板角度γ＝0时，刹车踏板角度α开始减小时，全车控制器VCU(19)会预判驾驶员要开动机车，并根据倾角β计算机车在满载时保持车辆静止时所需要的扭矩T并结合车轮(35)转速ω，最终获得使车辆保持静止的合理刹车扭矩值T0，并将信号传输给全车制动控制器(20)，全车制动控制器(20)会将车轮电磁制动器(36)和齿轮电磁制动器(41)总输出扭矩由停车时的最大值调整为T0；车辆起步：车辆启动后，油门位置传感器(32)、刹车位置传感器(33...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍久圣，曹彬，阴妍，王茂森，鲍周洋，李芳威，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：