CN116101086A - 矿用电驱动车智能提速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用电驱动车智能提速装置，涉及采矿车辆的能量供给技术领域，其包括矿车本体，所述矿车本体包括车厢、车架、车轴和车轮，所述车厢底部固定连接车架，车架上设置有车轴，车轴两端连接车轮，所述车厢设置有两个以上，车架、车轴和车轮对应车厢设置，其中一个车厢上设置有检测单元，各个车厢设置有减速单元、驱动单元和控制单元。本发明中同时驱动各个车厢上的电动机工作，电动机带动对应的车轴转动，能够同时带动各个车架和车厢移动，能够在加速过程中快速提速，从而节约提速时间，加快上坡路段时的行驶速度，节约路途中的时间，有利于提高员工有效工作时间，提高工作效率，加快人员、设备或物资的运输，减少占用车道用时。

Description

矿用电驱动车智能提速装置
技术领域
本发明涉及采矿车辆的能量供给技术领域，特别是一种矿用电驱动车智能提速装置。
背景技术
矿用电驱动车是矿山、冶金等资源开采行业必不可少的运输设备，承担着煤炭、矿石、物料、人员等运输的艰巨任务。
目前，申请号为2014106490413的中国专利，公开了采矿车辆和用于采矿车辆的能量供给的方法，虽然能够通过矿场的电网为矿车进行持续充电，有利于提高矿车的运行速度和续航能力，但是需要先在矿场建设电网使用不便，矿井下的区域存在大量的下坡上坡的路况，现有井下矿用电驱动车刹车制动和动力装置只安装在车头，机车在高速运行时，存在刹不住车，导致从动车厢严重撞击或机车脱轨现象，造成运营事故发生，矿用电驱动车在上坡时往往加速较慢，每天的工作时间中，大量的时间被用于路途中，导致员工工作时间短，工作效率低，同时占用车道用时，影响物资运输，而且上坡加速的过程中，矿用电驱动车电能消耗大，导致续航能力较弱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有井下矿用电驱动车刹车制动和动力装置只安装在车头，机车在高速运行时，存在刹不住车，导致从动车厢严重撞击或机车脱轨现象，造成运营事故发生，矿用电驱动车在上坡时往往加速较慢，每天的工作时间中，大量的时间被用于路途中，导致员工工作时间短，工作效率低，同时占用车道用时，影响物资运输，而且上坡加速的过程中，矿用电驱动车电能消耗大，导致续航能力较弱。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种矿用电驱动车智能提速装置，包括矿车本体，所述矿车本体包括车厢、车架、车轴和车轮，所述车厢底部固定连接车架，车架上设置有车轴，车轴两端连接车轮，所述车厢设置有两个以上，车架、车轴和车轮对应车厢设置，其中一个车厢上设置有检测单元，各个车厢设置有减速单元、驱动单元和控制单元；检测单元，所述检测单元包括速度传感器和坡度传感器，所述速度传感器用于检测矿车本体的速度，坡度传感器用于检测矿车本体当前的坡度，速度传感器和坡度传感器分别连接控制单元；减速单元，所述减速单元包括能量回收电机和蓄电池，所述能量回收电机连接车轴，所述能量回收电机连接蓄电池，所述能量回收电机连接控制单元；驱动单元，所述驱动单元包括电动机，所述电动机连接车轴，所述电动机连接控制单元。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述驱动单元还包括第一齿轮、第二齿轮、驱动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第一伸缩杆，所述电动机电性连接蓄电池，所述电动机固定连接第一伸缩杆一端，第一伸缩杆另一端固定连接第一齿轮，第一齿轮啮合连接第二齿轮，第二齿轮固定连接驱动轴，驱动轴两端固定连接第一锥齿轮，第一锥齿轮啮合连接第二锥齿轮，第二锥齿轮轴心固定连接车轴。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述减速单元还包括第一转轴、第一带轮、皮带、第二带轮、第二转轴、第二伸缩杆、第三锥齿轮和第四锥齿轮，所述能量回收电机固定连接第一转轴，第一转轴固定连接第一带轮轴心，第一带轮通过皮带连接第二带轮，第二带轮轴心固定连接第二转轴，第二转轴固定连接第二伸缩杆一端，第二伸缩杆另一端固定连接第三锥齿轮，第三锥齿轮啮合连接第四锥齿轮，第四锥齿轮轴心固定连接驱动轴。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述第一转轴转动连接支撑座，支撑座设置有两组，分别设置于第一带轮和第二带轮两侧，支撑座上设置有滑槽，滑槽内壁滑动连接滑块，第二转轴转动连接滑块，并且滑槽上设置有限位条，滑块上对应限位条设置有限位槽，限位槽内壁滑动连接限位条。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述第二带轮包括第一圆盘、第二圆盘、第一液压缸和第三进液管，所述第二转轴依次穿过第一圆盘、第一液压缸和第二圆盘，并且第一圆盘和第二圆盘设置于第一液压缸两侧，第一圆盘和第二圆盘相互靠近侧设置有倾斜面，并且皮带两侧对应倾斜面设置。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述支撑座内部设置有第二液压缸，并且第二液压缸一端固定连接滑块。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述驱动单元还包括驱动件，所述驱动件包括第三液压缸、容纳筒、第一活塞头、第一进液管和第二进液管，所述第三液压缸一端固定连接第一活塞头，第一活塞头滑动连接容纳筒内壁，容纳筒分别连接第一进液管和第二进液管一端，第一进液管另一端连接第一伸缩杆，所述第一伸缩杆包括第一固定筒和活动管，所述第一固定筒外端壁固定连接电动机，第一固定筒内壁滑动连接活动管，活动管内壁转动连接第一进液管，第二进液管另一端连接第二伸缩杆。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述第二伸缩杆包括第二固定筒、活动杆和第二活塞头，所述第二固定筒外端壁固定连接第二转轴，第二固定筒内壁滑动连接第二活塞头，第二活塞头固定连接活动杆一端，活动杆上设置有内管，内管内壁转动连接第二进液管，内管通过通孔连通第二固定筒内部，活动杆外壁固定连接第三锥齿轮。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述控制单元包括主控器、分控器，设置有所述检测单元的车厢上设置有主控器，各个车厢设置有分控器，各个分控器、速度传感器和坡度传感器连接主控器，所述分控器连接能量回收电机、电动机、第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸。
作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述控制单元还包括辅助刹车模块、电流采集单元、PID调节器和智能功率模块，所述能量回收电机通过电流采集单元电性连接PID调节器，PID调节器电性连接智能功率模块，智能功率模块电性连接能量回收电机，所述电流采集单元电性连接分控器，分控器连接辅助刹车模块，并且辅助刹车模块设置在车轴上。
本发明的有益效果：本发明中同时驱动各个车厢上的电动机工作，电动机带动对应的车轴转动，能够同时带动各个车架和车厢移动，能够在加速过程中快速提速，从而节约提速时间，加快上坡路段时的行驶速度，节约路途中的时间，有利于提高员工有效工作时间，提高工作效率，加快人员、设备或物资的运输，减少占用车道用时。能量回收电机能够利用下坡的动能进行发电，并将电能储存入蓄电池，对蓄电池进行充电，有利于提高续航能力。能量回收电机在发电的同时能够提供阻尼，降低下坡的速度，相对于传统方式中刹车制动只安装在车头的方式，通过分散制动，有利于提高效果，避免刹不住车，导致从动车厢严重撞击或机车脱轨现象，造成运营事故发生，而且能够制动过程中发电，进行能量回收，有利于提高续航能力的同时，更加绿色环保。
附图说明
图1为本公开实施例中的基本结构示意图。
图2为本公开实施例中的流程示意图。
图3为本公开实施例中的控制单元控制流程示意图。
图4为本公开实施例中的结构示意图。
图5为本公开实施例中的图4中A处放大示意图。
图6为本公开实施例中的第二带轮剖视图。
图7为本公开实施例中的支撑座剖视图。
图8为本公开实施例中的驱动件剖视图。
图9为本公开实施例中的第二固定筒剖视图。
图10为本公开实施例中的第一固定筒剖视图。
图11为本公开实施例中的控制单元控制原理图。
图12为本公开实施例中的PID调节器和智能功率模块控制原理图。
附图标记：矿车本体100，车厢101，车架102，车轴103，车轮104，检测单元200，速度传感器201，坡度传感器202，减速单元300，能量回收电机301，蓄电池302，第一转轴303，第一带轮304，皮带305，第二带轮306，第一圆盘306a，第二圆盘306b，第一液压缸306c，第三进液管306d，倾斜面306e，第二转轴307，第二伸缩杆308，第二固定筒308a，活动杆308b，内管308b-1，通孔308b-2，第二活塞头308c，第三锥齿轮309，第四锥齿轮310，支撑座311，滑槽311a，限位条311a-1，滑块312，限位槽312a，第二液压缸313，驱动单元400，电动机401，第一齿轮402，第二齿轮403，驱动轴404，第一锥齿轮405，第二锥齿轮406，第一伸缩杆407，第一固定筒407a，活动管407b，驱动件408，第三液压缸408a，容纳筒408b，第一活塞头408c，第一进液管408d，第二进液管408e，控制单元500，主控器501，分控器502，辅助刹车模块503，电流采集单元504，PID调节器505，智能功率模块506。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
参照图1至图4，该实施例提供了一种矿用电驱动车智能提速装置，包括矿车本体100，所述矿车本体100包括车厢101、车架102、车轴103和车轮104，所述车厢101底部固定连接车架102，车架102上设置有车轴103，车轴103两端连接车轮104，所述车厢101设置有两个以上，车架102、车轴103和车轮104对应车厢101设置，其中一个车厢101上设置有检测单元200，各个车厢101设置有减速单元300、驱动单元400和控制单元500。
车架102用于对车厢101进行支撑，车厢101内部可以容纳物料、人员或设备。车轴103转动时带动车轮104转动，驱动车架102带动车厢101移动。同时驱动各个车厢101上的车轴103转动，能够同时带动各个车架102和车厢移动，相比传统方式中动力装置只安装在车头，用车头带动车身方式，本发明能够在加速过程中快速提速，从而节约提速时间，加快上坡路段时的行驶速度，节约路途中的时间，有利于提高员工有效工作时间，提高工作效率，加快人员、设备或物资的运输，减少占用车道用时。
检测单元200，所述检测单元200包括速度传感器201和坡度传感器202，所述速度传感器201用于检测矿车本体100的速度，坡度传感器202用于检测矿车本体100当前的坡度，速度传感器201和坡度传感器202分别连接控制单元500。
所述速度传感器201可以采用现有的光电速度传感器、磁电速度传感器或霍尔速度传感器，用于矿车本体100的行驶速度，坡度传感器202优选采用现有的HAQ-60传感器，用于采集矿车本体100行驶过程中路段的坡度，可以将速度传感器201和坡度传感器202设置在车头位置的车厢101上。
减速单元300，所述减速单元300包括能量回收电机301和蓄电池302，所述能量回收电机301连接车轴103，所述能量回收电机301连接蓄电池302，所述能量回收电机301连接控制单元500。
在矿车本体100处于下坡路段时，能量回收电机301能够利用下坡的动能进行发电，并将电能储存入蓄电池302，对蓄电池302进行充电，有利于提高续航能力。能量回收电机301在发电的同时能够提供阻尼，降低下坡的速度，相对于传统方式中刹车制动只安装在车头的方式，通过分散制动，有利于提高效果，避免刹不住车，导致从动车厢严重撞击或机车脱轨现象，造成运营事故发生，而且能够制动过程中发电，进行能量回收，有利于提高续航能力的同时，更加绿色环保。
驱动单元400，所述驱动单元400包括电动机401，所述电动机401连接车轴103，所述电动机401连接控制单元500。
同时驱动各个车厢101上的电动机401工作，电动机401带动对应的车轴103转动，能够同时带动各个车架102和车厢移动，能够在加速过程中快速提速，从而节约提速时间，加快上坡路段时的行驶速度，节约路途中的时间，有利于提高员工有效工作时间，提高工作效率，加快人员、设备或物资的运输，减少占用车道用时。
实施例2
参照图1至图11，该实施例基于上一个实施例。
参照图4和图5，所述驱动单元400还包括第一齿轮402、第二齿轮403、驱动轴404、第一锥齿轮405、第二锥齿轮406和第一伸缩杆407，所述电动机401电性连接蓄电池302，所述电动机401固定连接第一伸缩杆407一端，第一伸缩杆407另一端固定连接第一齿轮402，第一齿轮402啮合连接第二齿轮403，第二齿轮403固定连接驱动轴404，驱动轴404两端固定连接第一锥齿轮405，第一锥齿轮405啮合连接第二锥齿轮406第二锥齿轮406轴心固定连接车轴103。
本实施例中优选的，电动机401工作时能够带动第一伸缩杆407转动，第一伸缩杆407带动第一齿轮402转动，当第一伸缩杆407收缩时，第一齿轮402与第二齿轮403脱离啮合，此时第一齿轮402不能带动第二齿轮403转动；当第一伸缩杆407伸长时，第一齿轮402与第二齿轮403啮合，此时第一齿轮402能够带动第二齿轮403转动，第二齿轮403带动驱动轴404转动，驱动轴404带动第一锥齿轮405转动，第一锥齿轮405带动第二锥齿轮406转动，第二锥齿轮406带动车轴103转动，车轴103转动时带动车轮104转动，驱动车架102带动车厢101移动。
参照图4和图5，所述减速单元300还包括第一转轴303、第一带轮304、皮带305、第二带轮306、第二转轴307、第二伸缩杆308、第三锥齿轮309和第四锥齿轮310，所述能量回收电机301固定连接第一转轴303，第一转轴303固定连接第一带轮304轴心，第一带轮304通过皮带305连接第二带轮306，第二带轮306轴心固定连接第二转轴307，第二转轴307固定连接第二伸缩杆308一端，第二伸缩杆308另一端固定连接第三锥齿轮309，第三锥齿轮309啮合连接第四锥齿轮310，第四锥齿轮310轴心固定连接驱动轴404。
本实施例中优选的，当矿车本体100处于下坡路段时，车轮104带动车轴103转动，车轴103带动第二锥齿轮406转动，第二锥齿轮406带动第一锥齿轮405转动，第一锥齿轮405带动驱动轴404转动，驱动轴404带动第二齿轮403和第四锥齿轮310转动，此时控制第一伸缩杆407收缩，第一齿轮402与第二齿轮403脱离啮合，此时第二齿轮403不能带动第一齿轮402转动，当第二伸缩杆308收缩时，第三锥齿轮309和第四锥齿轮310脱离啮合，而第四锥齿轮310不能带动第三锥齿轮309转动；当第二伸缩杆308伸长时，第三锥齿轮309和第四锥齿轮310相互啮合，而第四锥齿轮310能够带动第三锥齿轮309转动，第三锥齿轮309转动带动第二伸缩杆308转动，第二伸缩杆308带动第二转轴307转动，第二转轴307带动第二带轮306转动，第二带轮306通过皮带305带动第一带轮304转动，第一带轮304带动第一转轴303转动，第一转轴303带动能量回收电机301内部的转子转动，进行发电，并将电能储存入蓄电池302，对蓄电池302进行充电，有利于提高续航能力。
参照图4和图5，所述第一转轴303转动连接支撑座311，支撑座311设置有两组，分别设置于第一带轮304和第二带轮306两侧，支撑座311上设置有滑槽311a，滑槽311a内壁滑动连接滑块312，第二转轴307转动连接滑块312，并且滑槽311a上设置有限位条311a-1，滑块312上对应限位条311a-1设置有限位槽312a，限位槽312a内壁滑动连接限位条311a-1。
本实施例中优选的，滑块312能够在滑槽311a内壁滑动，滑块312带动第二转轴307移动，第二转轴307能够带动第二带轮306移动，保持皮带305张紧。通过限位槽312a和限位条311a-1之间的配合，有利于提高块312在滑槽311a内壁滑动的稳定性。
参照图6，所述第二带轮306包括第一圆盘306a、第二圆盘306b、第一液压缸306c和第三进液管306d，所述第二转轴307依次穿过第一圆盘306a、第一液压缸306c和第二圆盘306b，并且第一圆盘306a和第二圆盘306b设置于第一液压缸306c两侧，第一圆盘306a和第二圆盘306b相互靠近侧设置有倾斜面306e，并且皮带305两侧对应倾斜面306e设置。
本实施例中优选的，第二转轴307依次穿过第一圆盘306a、第一液压缸306c和第二圆盘306b，并且第二转轴307固定连接第二圆盘306b，第一液压缸306c伸缩时在第二转轴307上滑动，第一液压缸306c伸缩时能够带动第一圆盘306a靠近或者远离第二圆盘306b，第一圆盘306a轴心滑动连接第二转轴307。第一液压缸306c收缩时带动第一圆盘306a向靠近第二圆盘306b的方向移动，由于第一圆盘306a和第二圆盘306b相互靠近侧设置有倾斜面306e，并且皮带305两侧对应倾斜面306e设置，此时在皮带305与第一圆盘306a和第二圆盘306b的接触部分半径变大，第二带轮306上皮带305的轮径大于第一带轮304上皮带305的轮径，第二带轮306相对容易带动第一带轮304转动，第二带轮306与第一带轮304的转动比此时大于1，也就是第二带轮306可能转动2圈，第一带轮304才会转动1圈，能量回收电机301的转子转动较慢，此时能量回收电机301的阻尼力较小，对应的减速效果也不明显，适用于比较缓或短的下坡路段。
进一步的，当第一液压缸306c伸长时带动第一圆盘306a向远离第二圆盘306b的方向移动，此时在皮带305与第一圆盘306a和第二圆盘306b的接触部分半径变小，第二带轮306上皮带305的轮径小于第一带轮304上皮带305的轮径，第二带轮306与第一带轮304的转动比此时小于1，也就是第二带轮306可能转动1圈，第一带轮304会转动2圈，能量回收电机301的转子转动较快，此时能量回收电机301的阻尼力较大，对应的减速效果更加，适用于比较陡或长的下坡路段。通过第一圆盘306a和第二圆盘306b之间的间距，能够调节第二带轮306与第一带轮304的转动比，调节能量回收电机301的阻尼力，以及对应的减速效果，有利于适应不同的坡段。
参照图7，所述支撑座311内部设置有第二液压缸313，并且第二液压缸313一端固定连接滑块312。
本实施例中优选的，第二液压缸313进行伸缩运动时，能够带动滑块312在滑槽311a内壁滑动，滑块312带动第二转轴307移动，第二转轴307能够带动第二带轮306移动，保持皮带305张紧。
参照图8，所述驱动单元400还包括驱动件408，所述驱动件408包括第三液压缸408a、容纳筒408b、第一活塞头408c、第一进液管408d和第二进液管408e，所述第三液压缸408a一端固定连接第一活塞头408c，第一活塞头408c滑动连接容纳筒408b内壁，容纳筒408b分别连接第一进液管408d和第二进液管408e一端，第一进液管408d另一端连接第一伸缩杆407，所述第一伸缩杆407包括第一固定筒407a和活动管407b，所述第一固定筒407a外端壁固定连接电动机401，第一固定筒407a内壁滑动连接活动管407b，活动管407b内壁转动连接第一进液管408d，第二进液管408e另一端连接第二伸缩杆308。
本实施例中优选的，第三液压缸408a进行伸缩运动时，能够带动第一活塞头408c在容纳筒408b内部滑动，第一活塞头408c会挤压容纳筒408b内部的液压油，将液压油压入第一进液管408d和第二进液管408e中。第一进液管408d另一端连接活动管407b，第一进液管408d中的液压油通过活动管407b进入第一固定筒407a中能够控制第一固定筒407a和活动管407b整体长度的伸缩，也就是控制第一伸缩杆407的伸缩。通过活动管407b内壁转动连接第一进液管408d，在第一固定筒407a和活动管407b转动时第一进液管408d与与活动管407b内壁进行相对转动。第二进液管408e另一端连接第二伸缩杆308，能够控制第二进液管408e的伸缩。
参照图9，作为本发明所述矿用电驱动车智能提速装置的一种优选方案，其中：所述第二伸缩杆308包括第二固定筒308a、活动杆308b和第二活塞头308c，所述第二固定筒308a外端壁固定连接第二转轴307，第二固定筒308a内壁滑动连接第二活塞头308c，第二活塞头308c固定连接活动杆308b一端，活动杆308b上设置有内管308b-1，内管308b-1内壁转动连接第二进液管408e，内管308b-1通过通孔308b-2连通第二固定筒308a内部，活动杆308b外壁固定连接第三锥齿轮309。
本实施例中优选的，第二进液管408e中的液压油进入内管308b-1后，通过通孔308b-2进入第二固定筒308a内部，会推动第二活塞头308c移动，第二活塞头308c带动活动杆308b移动，活动杆308b向缩回第二固定筒308a的方向移动，当第二进液管408e将第二固定筒308a中的液压油吸走时，活动杆308b从第二固定筒308a中伸长。第二进液管408e与内管308b-1内壁之间转动连接，在活动杆308b转动的时候，第二进液管408e与内管308b-1内壁之间相对转动。
参照图1至图10，所述控制单元500包括主控器501、分控器502，设置有所述检测单元200的车厢101上设置有主控器501，各个车厢101设置有分控器502，各个分控器502、速度传感器201和坡度传感器202连接主控器501，所述分控器502连接能量回收电机301、电动机401、第一液压缸306c、第二液压缸313和第三液压缸408a。
本实施例中优选的，主控器501优选采用现有VCU（整车主控器），能够接收速度传感器201和坡度传感器202采集的速度和坡度信息。分控器502采用型号为STM32F503RFT6的微处理器，其内部预先设置有程序。当坡度传感器202采集到当前行驶路段为上坡路段时，主控器501对各个分控器502发出第一控制指令，分控器502接收第一控制指令，然后对电动机401发送启动指令，电动机401开始工作，同时对第三液压缸408a发送伸长指令，第三液压缸408a进行伸长，带动第一活塞头408c在容纳筒408b内部向图8中的右侧滑动，第一活塞头408c右侧的容纳筒408b内部的空间变小，容纳筒408b内部的液压油分别通过第一进液管408d和第二进液管408e进入第一伸缩杆407和第二伸缩杆308中，此时第一伸缩杆407伸长，第二伸缩杆308收缩。
进一步的，第一伸缩杆407伸长时，第一齿轮402与第二齿轮403啮合，此时第一齿轮402能够带动第二齿轮403转动，第二齿轮403带动驱动轴404转动，驱动轴404带动第一锥齿轮405转动，第一锥齿轮405带动第二锥齿轮406转动，第二锥齿轮406带动车轴103转动，车轴103转动时带动车轮104转动，驱动车架102带动车厢101移动；当第二伸缩杆308收缩时，第三锥齿轮309和第四锥齿轮310脱离啮合，而第四锥齿轮310不能带动第三锥齿轮309转动，与能量回收电机301脱离连接，避免能量回收电机301的阻尼力影响上坡时的加速动力，同时驱动各个车厢101上的电动机401工作，此时速度传感器201采集到的车厢101速度低于预定的上坡速度阈值时，主控器501对各个分控器502发出加速指令。直到车厢101的当前速度等于预定的上坡速度阈值时，停止加速，同时带动各个车架102和车厢移动，能够在加速过程中快速提速，从而节约提速时间，加快上坡路段时的行驶速度，节约路途中的时间，有利于提高员工有效工作时间，提高工作效率，加快人员、设备或物资的运输，减少占用车道用时。
进一步的，坡度传感器202采集到当前行驶路段为下坡路段时，主控器501对各个分控器502发出第二控制指令，分控器502接收第二控制指令，然后对电动机401发送关闭指令，电动机401停止工作，有利于节约电能，同时对第三液压缸408a发送收缩指令，第三液压缸408a进行收缩，带动第一活塞头408c在容纳筒408b内部向图8中的左侧滑动，第一活塞头408c右侧的容纳筒408b内部的空间变大，第一伸缩杆407和第二伸缩杆308中的液压油第一进液管408d和第二进液管408e被吸入容纳筒408b中，容纳筒408b中的液压油可以采用液压油，此时第一伸缩杆407收缩，第二伸缩杆308伸长。
进一步的，第一伸缩杆407收缩时，第一齿轮402与第二齿轮403脱离啮合，此时第二齿轮403不能带动第一齿轮402转动，当第二伸缩杆308收缩时，第三锥齿轮309和第四锥齿轮310脱离啮合，而第四锥齿轮310不能带动第三锥齿轮309转动；当第二伸缩杆308伸长时，第三锥齿轮309和第四锥齿轮310相互啮合，而第四锥齿轮310能够带动第三锥齿轮309转动，第三锥齿轮309转动带动第二伸缩杆308转动，第二伸缩杆308带动第二转轴307转动，第二转轴307带动第二带轮306转动，第二带轮306通过皮带305带动第一带轮304转动，第一带轮304带动第一转轴303转动，第一转轴303带动能量回收电机301内部的转子转动，进行发电，并将电能储存入蓄电池302，对蓄电池302进行充电，有利于提高续航能力。
进一步的，若下坡路段长或陡，车厢101在重力作用下被加速，此时速度传感器201采集到的车厢101速度高于预定的下坡速度阈值时，主控器501对各个分控器502发出减速指令，分控器502第一液压缸306c发出伸长指令，第一液压缸306c伸长时带动第一圆盘306a向远离第二圆盘306b的方向移动，此时在皮带305与第一圆盘306a和第二圆盘306b的接触部分半径变小，第二带轮306上皮带305的轮径小于第一带轮304上皮带305的轮径，第二带轮306与第一带轮304的转动比此时小于1，也就是第二带轮306可能转动1圈，第一带轮304会转动2圈，能量回收电机301的转子转动较快，此时能量回收电机301的阻尼力较大，对应的减速效果更加，适用于比较陡或长的下坡路段。通过第一圆盘306a和第二圆盘306b之间的间距，能够调节第二带轮306与第一带轮304的转动比，调节能量回收电机301的阻尼力，以及对应的减速效果，有利于适应不同的坡段。同时分控器502对第二液压缸313发出伸长指令，第二液压缸313伸长，第二液压缸313带动滑块312在滑槽311a内壁滑动，滑块312带动第二转轴307移动，第二转轴307能够带动第二带轮306移动，保持皮带305张紧。
参照图10和图11，所述控制单元500还包括辅助刹车模块503、电流采集单元504、PID调节器505和智能功率模块506，所述能量回收电机301通过电流采集单元504电性连接PID调节器505，PID调节器505电性连接智能功率模块506，智能功率模块506电性连接能量回收电机301，所述电流采集单元504电性连接分控器502，分控器502连接辅助刹车模块503，并且辅助刹车模块503设置在车轴103上。
本实施例中优选的，电流采集单元504优选采用现有的电流表，这是一个典型的闭环控制系统，用于控制能量回收电机301的输出的电流保持在恒定的电流设定值，以便于能量回收电机301的转子在不同的转速下，对蓄电池302进行稳定充电，有利于延长蓄电池302使用寿命。通过电流采集单元504反馈回来的实时电流信号（PV）获取偏差值（EV），偏差值经过PID调节器505运算输出，控制能量回收电机301的输出功率，以克服偏差，促使偏差趋近于零。
PID调节前阶段因为电流值距离设定值还很远，为了加快制动速度，智能功率模块506（也就是IPM，是一种把功率开关器件和门极驱动电路集成在一起的电力集成电路，其在电力电子领域的应用广泛。在IPM中不仅集成了高效的功率开关器件（MOSFET，IGBT）和优化过的门极驱动电路，往往还内藏有过电压，过电流和过热等故章检测电路。）智能功率模块506处于满负荷输出状态，只有当能量回收电机301产生的电流控制参数，也就是“加速速率”低于预定阈值，智能功率模块506才关闭输出。“加速速率”描述的是电流在单位时间的跨度，反映的是电流升降的快慢，如图11所示。用“加速速率”限制电流值变化过快，是为了降低电流进入PID调节器505的惯性，避免首次到达温度设定值（SV）时超调过大。在这个阶段，要么占空比K=0,智能功率模块506关闭；要么占空比K=100％,智能功率模块506全速输出。PID调节器505不起作用，仅由“加速速率”控制温升快慢。
PID调节器505调节阶段在这个阶段，PID调节器505调节输出，根据偏差值计算占空比（0－100％），保证偏差(EV)趋近于零,即使系统受到外部干扰时，也能使系统回到平衡状态。
PID调节器505的调节原理其计算表达式为：
输出=比例项+积分项+静态输出项（常数项）
其中，输出M(t)表示比例项，积分项和微分项的函数。M(t)表示PID回路的输出，是时间的函数，Kc表示PID回路的比例增益，e表示PID回路的偏差（设定值（SV）与过程变量(PV)之差），Minitial表示PID回路的静态输出值。为了能让数字计算机处理这个算式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值。数字计算机处理的算式如下：
输出=比例项+积分项+微分项+静态输出项（常数项）
由上式可以看出，积分项是从第一个采样周期到当前采样周期所有误差项的函数，微分项是当前采样和前一次采样的函数，比例项仅是当前采样的函数。在数字计算机中，不保存所有的误差项，其实也不必要。由于计算机从第一次采样开始，每有一个过程采样值必须计算一次输出值，只需要保存前一次过程值(PVn-1)和积分项前值。利用计算机处理的重复性，可以将以上算式变换为：
输出=比例项+积分项+微分项+静态输出项（常数项）
其中，Mn表示在第n个采样时刻，Kc表示PID回路的比例增益，PID回路的输出计算值，SV表示PID回路的电流设定值，PVn表示在第n个采样时刻的电流变化过程变量值，KD表示微分项的比例常数，，Ts表示离散化时的采样时间间隔，Td表示微分时间参数，PVn-1表示在第n－1 采样时刻的电流变化过程变量值，MX表示积分前项值，Minitial表示PID回路的静态输出值，KI表示积分项的比例常数，Ti表示积分时间参数。
从上式，可以分析三个基本参数Kc,KI和KD在实际控制中的作用：比例调节作用：比例项按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少偏差。但是过大的比例调节，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。积分调节作用：积分项消除系统的稳态误差，提高无差度。只要有偏差，积分就进行，直到无偏差时，积分运算才停止，积分调节项输出一常数值。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用越强。积分控制可提高系统的无差度，但积分项输出响应缓慢，使得系统调节时间增长。微分调节作用：微分项反映系统过程变量的变化率（（PVn-1-PVn）/ Ts），具有预见性，能预见变化的趋势，因此，能产生超前的调节作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间参数Td选择合适的情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分调节对干扰有放大效果，过强的微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分项反映的是过程变量的变化率，而当过程变量没有变化时，微分调节输出为零。通过电流采集单元504反馈回来的实时电流信号（PV）获取偏差值（EV），偏差值经过PID调节器505运算输出，控制能量回收电机301的输出功率，以克服偏差，促使偏差趋近于零。使能量回收电机301的输出的电流保持在恒定的电流设定值，以便于能量回收电机301的转子在不同的转速下，对蓄电池302进行稳定充电。
同时电流采集单元504电性连接分控器502，分控器502连接辅助刹车模块503，并且辅助刹车模块503设置在车轴103上。若能量回收电机301已经达到最大的阻尼力，其产生的电流也达到最大功率，则分控器502控制辅助刹车模块503启动，辅助刹车模块503优选采用ABS防抱死，用于保证在大制动强度或恶劣附着条件下车辆制动的稳定性，为其制动提供双重保障。

Claims (10)

1.一种矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：包括矿车本体（100），所述矿车本体（100）包括车厢（101）、车架（102）、车轴（103）和车轮（104），所述车厢（101）底部固定连接车架（102），车架（102）上设置有车轴（103），车轴（103）两端连接车轮（104），所述车厢（101）设置有两个以上，车架（102）、车轴（103）和车轮（104）对应车厢（101）设置，其中一个车厢（101）上设置有检测单元（200），各个车厢（101）设置有减速单元（300）、驱动单元（400）和控制单元（500）；
检测单元（200），所述检测单元（200）包括速度传感器（201）和坡度传感器（202），所述速度传感器（201）用于检测矿车本体（100）的速度，坡度传感器（202）用于检测矿车本体（100）当前的坡度，速度传感器（201）和坡度传感器（202）分别连接控制单元（500）；
减速单元（300），所述减速单元（300）包括能量回收电机（301）和蓄电池（302），所述能量回收电机（301）连接车轴（103），所述能量回收电机（301）连接蓄电池（302），所述能量回收电机（301）连接控制单元（500）；
驱动单元（400），所述驱动单元（400）包括电动机（401），所述电动机（401）连接车轴（103），所述电动机（401）连接控制单元（500）。
2.如权利要求1所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述驱动单元（400）还包括第一齿轮（402）、第二齿轮（403）、驱动轴（404）、第一锥齿轮（405）、第二锥齿轮（406）和第一伸缩杆（407），所述电动机（401）电性连接蓄电池（302），所述电动机（401）固定连接第一伸缩杆（407）一端，第一伸缩杆（407）另一端固定连接第一齿轮（402），第一齿轮（402）啮合连接第二齿轮（403），第二齿轮（403）固定连接驱动轴（404），驱动轴（404）两端固定连接第一锥齿轮（405），第一锥齿轮（405）啮合连接第二锥齿轮（406），第二锥齿轮（406）轴心固定连接车轴（103）。
3.如权利要求2所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述减速单元（300）还包括第一转轴（303）、第一带轮（304）、皮带（305）、第二带轮（306）、第二转轴（307）、第二伸缩杆（308）、第三锥齿轮（309）和第四锥齿轮（310），所述能量回收电机（301）固定连接第一转轴（303），第一转轴（303）固定连接第一带轮（304）轴心，第一带轮（304）通过皮带（305）连接第二带轮（306），第二带轮（306）轴心固定连接第二转轴（307），第二转轴（307）固定连接第二伸缩杆（308）一端，第二伸缩杆（308）另一端固定连接第三锥齿轮（309），第三锥齿轮（309）啮合连接第四锥齿轮（310），第四锥齿轮（310）轴心固定连接驱动轴（404）。
4.如权利要求3所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述第一转轴（303）转动连接支撑座（311），支撑座（311）设置有两组，分别设置于第一带轮（304）和第二带轮（306）两侧，支撑座（311）上设置有滑槽（311a），滑槽（311a）内壁滑动连接滑块（312），第二转轴（307）转动连接滑块（312），并且滑槽（311a）上设置有限位条（311a-1），滑块（312）上对应限位条（311a-1）设置有限位槽（312a），限位槽（312a）内壁滑动连接限位条（311a-1）。
5.如权利要求4所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述第二带轮（306）包括第一圆盘（306a）、第二圆盘（306b）、第一液压缸（306c）和第三进液管（306d），所述第二转轴（307）依次穿过第一圆盘（306a）、第一液压缸（306c）和第二圆盘（306b），并且第一圆盘（306a）和第二圆盘（306b）设置于第一液压缸（306c）两侧，第一圆盘（306a）和第二圆盘（306b）相互靠近侧设置有倾斜面（306e），并且皮带（305）两侧对应倾斜面（306e）设置。
6.如权利要求5所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述支撑座（311）内部设置有第二液压缸（313），并且第二液压缸（313）一端固定连接滑块（312）。
7.如权利要求6所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述驱动单元（400）还包括驱动件（408），所述驱动件（408）包括第三液压缸（408a）、容纳筒（408b）、第一活塞头（408c）、第一进液管（408d）和第二进液管（408e），所述第三液压缸（408a）一端固定连接第一活塞头（408c），第一活塞头（408c）滑动连接容纳筒（408b）内壁，容纳筒（408b）分别连接第一进液管（408d）和第二进液管（408e）一端，第一进液管（408d）另一端连接第一伸缩杆（407），所述第一伸缩杆（407）包括第一固定筒（407a）和活动管（407b），所述第一固定筒（407a）外端壁固定连接电动机（401），第一固定筒（407a）内壁滑动连接活动管（407b），活动管（407b）内壁转动连接第一进液管（408d），第二进液管（408e）另一端连接第二伸缩杆（308）。
8.如权利要求7所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述第二伸缩杆（308）包括第二固定筒（308a）、活动杆（308b）和第二活塞头（308c），所述第二固定筒（308a）外端壁固定连接第二转轴（307），第二固定筒（308a）内壁滑动连接第二活塞头（308c），第二活塞头（308c）固定连接活动杆（308b）一端，活动杆（308b）上设置有内管（308b-1），内管（308b-1）内壁转动连接第二进液管（408e），内管（308b-1）通过通孔（308b-2）连通第二固定筒（308a）内部，活动杆（308b）外壁固定连接第三锥齿轮（309）。
9.如权利要求7所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述控制单元（500）包括主控器（501）、分控器（502），设置有所述检测单元（200）的车厢（101）上设置有主控器（501），各个车厢（101）设置有分控器（502），各个分控器（502）、速度传感器（201）和坡度传感器（202）连接主控器（501），所述分控器（502）连接能量回收电机（301）、电动机（401）、第一液压缸（306c）、第二液压缸（313）和第三液压缸（408a）。
10.如权利要求9所述的矿用电驱动车智能提速装置，其特征在于：所述控制单元（500）还包括辅助刹车模块（503）、电流采集单元（504）、PID调节器（505）和智能功率模块（506），所述能量回收电机（301）通过电流采集单元（504）电性连接PID调节器（505），PID调节器（505）电性连接智能功率模块（506），智能功率模块（506）电性连接能量回收电机（301），所述电流采集单元（504）电性连接分控器（502），分控器（502）连接辅助刹车模块（503），并且辅助刹车模块（503）设置在车轴（103）上。
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