劉月廣（冀中能源裝備集團(tuán)石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050031）

礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)研究

劉月廣
（冀中能源裝備集團(tuán)石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050031）

摘 要：本文介紹了我國(guó)礦用鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)闡述了礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車的基于EMT無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)的組成、構(gòu)造和工作原理。研究結(jié)果表明：基于EMT無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)，能夠滿足礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車礦井下的實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)整車控制策略可以有效控制電池組和電機(jī)的負(fù)荷，并提高續(xù)航里程和操控性，降低維護(hù)成本，增加了可靠性和使用壽命，并為重型礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案提供了參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)無(wú)軌膠輪車；無(wú)離合自動(dòng)變速；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

目前，礦用防爆鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用到煤礦無(wú)軌輔助運(yùn)輸，解決了防爆柴油機(jī)無(wú)軌膠輪車產(chǎn)生的尾氣和噪音污染，做到了零排放、零污染、低噪音。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車的核心技術(shù)，是重要的攻關(guān)項(xiàng)目之一。

1　礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車主要有比塞洛斯防爆電池鏟運(yùn)車、運(yùn)煤車、支架搬運(yùn)車等，都是采用的電機(jī)直驅(qū)方式，但是這些車輛的速度都很低，不能滿足長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

由石煤機(jī)公司引領(lǐng)發(fā)展的礦用防爆鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車已經(jīng)取得了第一款礦用防爆鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車的井下試驗(yàn)證，正在礦井進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。此車采用試電機(jī)+離合器+變速箱的驅(qū)動(dòng)方式，能夠同時(shí)滿足爬坡和高速行駛的要求。并且正在探索其他更高效、更可靠的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案，其他研發(fā)電動(dòng)膠輪車廠家，如德塔、太科院、常州科試等，也采用過(guò)電機(jī)直驅(qū)、電機(jī)+兩檔變速箱、電機(jī)+AMT變速箱等多種驅(qū)動(dòng)方案。

2　基本EMT的無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)技術(shù)研究

由于礦用防爆鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車具有自重大，電池組容量相對(duì)較小，適應(yīng)路況復(fù)雜等特點(diǎn)，因此高效的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是其最關(guān)鍵的技術(shù)。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)變速器技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟。無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。此系統(tǒng)融合了電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，運(yùn)用電子控制技術(shù)，以電機(jī)主動(dòng)與變速箱同步原理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速功能。

（1）基本EMT的無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)：

（a）此系統(tǒng)主要由隔爆型電源裝置、隔爆型電機(jī)、EMT變速箱、變速操縱機(jī)構(gòu)、整車控制系統(tǒng)、控制閥組、控制壓力源、電機(jī)控制系統(tǒng)、換檔開(kāi)關(guān)、控制踏板等主要部分組成。

（b）基本結(jié)構(gòu)為隔爆型電動(dòng)機(jī)的輸出軸直接與變速箱的輸入軸連接，去掉了離合器，結(jié)構(gòu)緊湊。并在變速箱內(nèi)每個(gè)換擋上設(shè)置傳感器，準(zhǔn)確判斷目前檔位。在變速箱上設(shè)置有變速操縱機(jī)構(gòu)，變速操縱機(jī)構(gòu)利用控制閥組開(kāi)啟和關(guān)閉通過(guò)控制壓力源來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋操作?？刂葡到y(tǒng)由整車控制系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)組成。整車控制系統(tǒng)對(duì)各種傳感器所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析并得出加速信號(hào)或者減速信號(hào)，并將加速信號(hào)或者減速信號(hào)傳遞給電機(jī)控制系統(tǒng)和控制閥組，通過(guò)主動(dòng)同步技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋功能。隔爆型電源裝置為整車控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、隔爆型電機(jī)提供電源。

（2）加減速及換擋工作原理與控制

煤礦用電動(dòng)無(wú)離合自動(dòng)變速無(wú)軌膠輪車在行進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)整車控制系統(tǒng)對(duì)整車各模塊進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，協(xié)調(diào)各項(xiàng)性能模塊協(xié)調(diào)工作，完成自動(dòng)變速功能。

下面根據(jù)附圖（如圖1所示）說(shuō)明煤礦用電動(dòng)無(wú)離合自動(dòng)變速無(wú)軌膠輪車在加減速及換檔過(guò)程中的工作原理：

①加速減速控制：在電動(dòng)無(wú)軌膠輪車運(yùn)行的過(guò)程中，司機(jī)觸動(dòng)控制踏板后，控制踏板上的傳感器將控制電信號(hào)傳遞給整車控制系統(tǒng)，在通過(guò)整車控制系統(tǒng)對(duì)個(gè)模塊監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析和處理后，判斷是加減速還是換擋，如果是加減速，只把控制命令發(fā)給電機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隔爆型電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，已達(dá)到對(duì)礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車的加減速控制。

②換檔控制：礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車在運(yùn)行過(guò)程中，司機(jī)要根據(jù)行駛要求需換擋或改變車速，司機(jī)通過(guò)觸動(dòng)換檔開(kāi)關(guān)或觸動(dòng)控制踏板，會(huì)將控制電信號(hào)傳輸?shù)秸嚳刂葡到y(tǒng)，整車控制系統(tǒng)對(duì)各模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后后，將分別發(fā)出控制指令：其中一路信號(hào)發(fā)給電機(jī)控制系統(tǒng)，電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行整理分析后控制隔爆型電機(jī)輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)速，使此轉(zhuǎn)速與變速箱準(zhǔn)備切入檔位所需轉(zhuǎn)速相同，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)同步；而另一路信號(hào)發(fā)給控制閥組，通過(guò)控制氣壓（或液壓）的換向，通過(guò)變速操縱機(jī)構(gòu)將齒輪式變速箱切入相應(yīng)的檔位，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。

圖1

（3）特點(diǎn)

此系統(tǒng)采用的變速箱可以實(shí)現(xiàn)2～5個(gè)傳動(dòng)比的自動(dòng)切換檔位，能分別滿足不同等級(jí)的車型驅(qū)動(dòng)需求，并且可以保證電動(dòng)無(wú)軌膠輪車在各種復(fù)雜路況下所需牽引力，進(jìn)而避免電池組和電機(jī)的長(zhǎng)時(shí)過(guò)載，使其協(xié)調(diào)工作在電機(jī)的高效區(qū)內(nèi)，并保障電動(dòng)無(wú)軌膠輪車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

結(jié)語(yǔ)

（a）無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)，去掉了離合器，提高了傳動(dòng)效率和可靠性，降低維護(hù)成本；

（b）無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)，增加了車輛的調(diào)速范圍，可以兼顧爬坡要求和速度要求，為重型礦用電動(dòng)無(wú)軌膠輪車提供驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案。

（c）無(wú)離合自動(dòng)變速系統(tǒng)，可以有效控制電池組和牽引電機(jī)的負(fù)荷，使其工作在高效區(qū)，增加續(xù)航里程，同時(shí)可以增加電池組和電機(jī)可靠性和壽命，進(jìn)而增加電動(dòng)無(wú)軌膠輪車可靠性和使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T18358-2005，電動(dòng)汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)方法[S].

[2]習(xí)軍強(qiáng)，王雷.純電動(dòng)客車自動(dòng)機(jī)械變速器換擋過(guò)程控制[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（05）：42-45.

[3]電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及研究[J].裝備制造技術(shù)，2011（04）：57-59.

中圖分類號(hào)：U469

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A