本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種能量回收裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，全球汽車保有量的不斷增加，汽車帶來的能源短缺問題越來越突出。加之能源危機(jī)的加劇，各國政府及汽車行業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)約能源是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向之一。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在存在較頻繁的制動(dòng)、怠速與起動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下，有效地回收制動(dòng)和怠速過程中的能量，可使汽車的行駛距離延長(zhǎng)10％～30％。因此，亟需發(fā)明一種能量回收裝置，充分發(fā)揮燃料的特性，已達(dá)到燃料的最高利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制造成本低，功能效果好的一種能量回收裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下兩種；

方案一：

一種能量回收裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該能量回收裝置左右設(shè)置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的左側(cè)設(shè)置直流電機(jī)、傳動(dòng)軸、發(fā)電機(jī)、第一彈性聯(lián)軸器、第二彈性聯(lián)軸器、電機(jī)支架、傳動(dòng)軸支架、發(fā)電機(jī)支架和軸承，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的右側(cè)設(shè)置直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)采集卡和電源。

所述的直流電機(jī)與傳動(dòng)軸之間用第一彈性聯(lián)軸器串聯(lián)連接，傳動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)之間用第二彈性聯(lián)軸器串聯(lián)連接，直流電機(jī)、傳動(dòng)軸和發(fā)電機(jī)分別通過電機(jī)支架、傳動(dòng)軸支架和發(fā)電機(jī)支架固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上，兩個(gè)彈性聯(lián)軸器之間通過傳動(dòng)軸與軸承相連。

所述的直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別與數(shù)據(jù)采集卡、電源、直流電機(jī)相連，發(fā)電機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡相連；實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)采集卡中預(yù)先設(shè)置的控制參數(shù)，控制直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，利用直流電機(jī)通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。

方案二：

一種能量回收裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該能量回收裝置左右設(shè)置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的左側(cè)設(shè)置直流電機(jī)、第一傳動(dòng)軸、第二傳動(dòng)軸、發(fā)電機(jī)、第一直齒齒輪、第二直齒齒輪、電機(jī)支架、傳動(dòng)軸支架、發(fā)電機(jī)支架和軸承，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的右側(cè)設(shè)置直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)采集卡和電源；

所述的直流電機(jī)與發(fā)電機(jī)并聯(lián)，直流電機(jī)和發(fā)電機(jī)分別與第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸的一端連接，第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸分別與第一直齒齒輪和第二直齒齒輪通過鍵相連，兩個(gè)傳動(dòng)軸之間通過兩個(gè)直齒齒輪連接，兩個(gè)傳動(dòng)軸的端部分別與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸支架通過軸承相連；實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一傳動(dòng)軸，隨之帶動(dòng)第一直齒齒輪，第一直齒齒輪與第二直齒齒輪相互嚙合，第二直齒齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與發(fā)電機(jī)相連的第二傳動(dòng)軸，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；

所述的直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別與數(shù)據(jù)采集卡、電源、直流電機(jī)相連，發(fā)電機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡相連；實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)采集卡中預(yù)先設(shè)置的控制參數(shù)，控制直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，利用直流電機(jī)通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。

如圖4所示，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的ASIN與GND口分別與數(shù)據(jù)采集卡的ASIN與GND口相連，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的24V口與GND口分別連接電源的正負(fù)極，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的MT1口與MT2口與直流電機(jī)相連；數(shù)據(jù)采集卡的USB口與電腦相連。

所述的直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)置可調(diào)的PID控制，具有閉環(huán)控制電流、速度、位置，同時(shí)兼容開環(huán)驅(qū)動(dòng)方式；具有CAD總線、RS232串口、RS485總線、PLC和步進(jìn)電機(jī)兼容的脈沖方向輸入、限位開關(guān)、舵機(jī)電調(diào)兼容的PPM輸入、占空比形式的PWM輸入、模擬輸入的接口。

實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)采集卡中預(yù)先設(shè)置的控制參數(shù)，控制直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，利用直流電機(jī)通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。發(fā)電機(jī)與數(shù)據(jù)采集器連接，將電信號(hào)導(dǎo)入數(shù)據(jù)采集器中，通過電腦顯示出來。以此完成了機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的能量回收，本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于裝配，且對(duì)精度要求低，滿足操作人員快速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的要求。

上述能量回收實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用方法：

利用LabView軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)編程，并通過直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與數(shù)據(jù)采集卡，控制直流電壓的輸出，將電壓由恒定不變轉(zhuǎn)變?yōu)殡S時(shí)間的變化成線性下降的，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以模擬汽車的剎車和怠速過程，并在屏幕上實(shí)時(shí)顯示電壓的變化情況。其中，參數(shù)設(shè)置包括最大電壓、最小電壓、延遲運(yùn)轉(zhuǎn)、剎車時(shí)間、保存路徑等。該電壓信號(hào)是模擬信號(hào)，范圍為0-5V，在5V情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速最高(4000轉(zhuǎn)/分)；2.5V情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零；當(dāng)電壓信號(hào)為0V時(shí)，反向轉(zhuǎn)速達(dá)到最高。

電機(jī)轉(zhuǎn)速按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制，其動(dòng)力通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而完成將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，實(shí)現(xiàn)汽車剎車或怠速過程中能量的回收?；厥盏碾娔鼙硎緸殡妷盒盘?hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行捕捉，并在LabView程序中實(shí)時(shí)顯示。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，振幅變化情況恒定，可見該裝置具有良好的可重復(fù)性。

本發(fā)明的有益效果是提供的一種能量回收裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，集合了控制電機(jī)、采集信號(hào)和能量轉(zhuǎn)換功能，使功能更加強(qiáng)大、集中，減少了不必要的部件，節(jié)約了成本。另外，本發(fā)明的能量回收裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，采用模塊化設(shè)計(jì)，各部分間定位精確，實(shí)現(xiàn)高精度配比。布置方便，占地面積小，各部分可組裝使用，也可單獨(dú)使用。采用無基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，拆卸運(yùn)輸和維護(hù)裝配方便，使用靈活，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)裝置的布局，適用于各類復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的左視圖。

圖2為本發(fā)明的俯視圖。

圖3為本發(fā)明的立體圖。

圖4為本發(fā)明的內(nèi)部接線圖。

圖5為本發(fā)明的實(shí)施例2立體圖。

圖中：1實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板；2直流電機(jī)；3電機(jī)支架；4螺栓；5彈性聯(lián)軸器；6傳動(dòng)軸；7傳動(dòng)軸支架；8軸承；9發(fā)電機(jī)；10發(fā)電機(jī)支架；11直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；12數(shù)據(jù)采集卡；13電源；14直齒齒輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖3所示，串聯(lián)連接形式的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括一條直線依次安裝的直流電機(jī)2、電機(jī)支架3、彈性聯(lián)軸器5、傳動(dòng)軸6、傳動(dòng)軸支架7、軸承8、發(fā)電機(jī)9、發(fā)電機(jī)支架10、在另一側(cè)的直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器11、數(shù)據(jù)采集卡12、電源13。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板1，為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，正面均勻分布M6螺栓孔，孔距為25mm。直流電機(jī)3、傳動(dòng)軸6、發(fā)電機(jī)9，三個(gè)零件的中心軸在一條直線上，并且與實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板1距離相等，為70mm。

直流電機(jī)2，為雙滾珠軸承設(shè)計(jì)，前后鑄鋁托蓋，由無縫鋼管精加工而成，具有體積小，功率大，低噪音，大力矩的特點(diǎn)，并且采用高性能碳刷，比一般電機(jī)壽命長(zhǎng)3倍。

彈性聯(lián)軸器5，長(zhǎng)25mm，外徑19mm，由鋁棒精加工而成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緩沖能力強(qiáng)、減震效果好、耐磨性高、拆裝方便等優(yōu)勢(shì)。

發(fā)電機(jī)9，電機(jī)轉(zhuǎn)子Φ28.5mm×10mm固定板30mm×30mm總尺寸30mm×30mm×13.2mm，為小功率微型三相交流發(fā)電機(jī)。

直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器11，長(zhǎng)96mm寬56mm高21mm，內(nèi)置可調(diào)的PID控制，可以閉環(huán)控制電流、速度、位置，同時(shí)兼容開環(huán)驅(qū)動(dòng)方式。具有CAD總線、RS232串口、RS485總線、PLC和步進(jìn)電機(jī)兼容的脈沖方向輸入、限位開關(guān)、舵機(jī)電調(diào)兼容的PPM輸入、占空比形式的PWM輸入、模擬輸入等多樣化的接口。具備獨(dú)立的MCU，可以連接調(diào)試軟件實(shí)現(xiàn)電流、速度、位置的波形顯示，可以實(shí)現(xiàn)固件升級(jí)，可以設(shè)置過流保護(hù)。

NI USB 6009數(shù)據(jù)采集卡12，為8路模擬輸入通道(14位分辨率，48kS/s)，2路模擬輸出通道(12位分辨率，150S/s)，12條數(shù)字I/O線，32分辨率計(jì)數(shù)器，總線供電型設(shè)計(jì)方便，易于攜帶。

應(yīng)用方法：利用LabView軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)編程，并通過直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與數(shù)據(jù)采集卡，控制直流電壓的輸出，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以模擬汽車的剎車和怠速過程，并在屏幕上實(shí)時(shí)顯示電壓的變化情況。其中，參數(shù)設(shè)置包括最大電壓、最小電壓、延遲運(yùn)轉(zhuǎn)、剎車時(shí)間、保存路徑等。該電壓信號(hào)是模擬信號(hào)，范圍為0-5V，在5V情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速最高4000轉(zhuǎn)/分；2.5V情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零；當(dāng)電壓信號(hào)為0V時(shí)，反向轉(zhuǎn)速達(dá)到最高。

電機(jī)轉(zhuǎn)速按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制，其動(dòng)力通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而完成將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，實(shí)現(xiàn)汽車剎車或怠速過程中能量的回收?；厥盏碾娔鼙硎緸殡妷盒盘?hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行捕捉，并在LabView程序中實(shí)時(shí)顯示。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，振幅變化情況恒定，可見該裝置具有良好的可重復(fù)性。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于裝配，且對(duì)精度要求低，滿足操作人員快速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的要求。

實(shí)施例2

如圖5所示，并聯(lián)連接形式的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，與實(shí)施例1不同之處在于：采用了直流電機(jī)2與發(fā)電機(jī)9并聯(lián)的方式，傳動(dòng)軸之間通過兩個(gè)直齒齒輪連接，傳動(dòng)軸端部與悶蓋相連。其他部件連接方式與實(shí)施例1相同。

應(yīng)用方法與實(shí)施例1不同之處在于，傳動(dòng)軸與齒輪之間通過鍵相連，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)軸，隨之帶動(dòng)齒輪，兩個(gè)齒輪相互嚙合，齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與發(fā)電機(jī)相連的傳動(dòng)軸，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

此外，該實(shí)施例與實(shí)施例1的工作原理與操作方法相同。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)雖然安裝相對(duì)復(fù)雜精度要求高，造價(jià)較為昂貴，但是能夠節(jié)省空間，在實(shí)際情況中可以最大程度的利用空間。

當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明專利的限制，本發(fā)明專利也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。