一种煤矿防爆电动装载机的电气系统的制作方法

1.本实用新型涉及矿用防爆电动装载机技术领域，具体涉及一种煤矿防爆电动装载机的电气系统。


背景技术：

2.目前煤矿井下广泛使用的装载机采用柴油机驱动的动力系统，其存在的问题有：其一，噪声高，污染高，油耗高；其二，由于煤矿井下的特殊环境，现有柴油机动力的装载机在使用时，为相对利于驾驶员的身心健康，采用不密封的驾驶室，可能造成非驾驶员上车启动开车，给车辆管理带来混乱；其三，煤矿井下的装载机一般长时间在井下进行短距离连续工作，对驾驶员工效考核一般以装载机运行时间为准进行，采用人工方式抄写记录装载机的运行时间，浪费人力。目前市面上电动装载机已然多见，常规的电动装载机其电气系统显然不能用于煤矿井下易爆的使用环境，而目前市场上也有防爆电动装载机，但其电气系统防爆标准仅为ⅱ类防爆，达不到煤矿井下使用的安全标准，不能在煤矿井下含有瓦斯气体的环境中使用。因此，能否对现有电动装载机的电气系统进行改进，使其适用于煤矿井下工作环境，并能同时解决现有煤矿井下使用的柴油动力装载机所存在的技术问题，是业内亟需要解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种改进的煤矿防爆电动装载机的电气系统，采用该电气系统的防爆电动装载机，能够适用于煤矿井下工作环境，填补煤矿井下防爆电动装载机的空白，并能同时解决现有煤矿井下装载机所存在的非驾驶人员开车、驾驶员工效考核费时费力的技术问题。
4.本实用新型的技术方案是：本实用新型的煤矿防爆电动装载机的电气系统，其结构特点是：包括使用时设于装载机车身上的防爆特殊型电源装置、直流电源控制器、调速控制器、永磁同步电动机、整车控制器、保护装置主机、甲烷变送器、油门位置传感器以及设于装载机驾驶室内的身份识别器、显示屏、脚踏开关和档位器；
5.上述直流电源控制器具有的电源输入端与防爆特殊型电源装置的电源输出端电连接；调速控制器具有的电源端与直流电源控制器具有的强电输出端电连接，直流电源控制器具有的弱电输出端为上述整车控制器、保护装置主机、甲烷变送器、脚踏开关、显示屏以及身份识别器供电，直流电源控制器具有的信号端与整车控制器电连接；永磁同步电动机与调速控制器电连接；调速控制器、保护装置主机、脚踏开关、档位器、身份识别器以及显示屏分别与整车控制器电连接，甲烷变送器与保护装置主机信号电连接；油门位置传感器与脚踏开关电连接。
6.进一步的方案是：上述永磁同步电动机，为用于给安装有上述电气系统的装载机的行驶、货斗举升、转向和制动提供动力的永磁同步电动机。
7.进一步的方案是：上述身份识别器，为用于识别启动安装有上述电气系统的装载
机的人员是否为本车设定的驾驶员的身份识别器。
8.进一步的方案是：上述甲烷变送器，为用于安装有上述电气系统的装载机启动后对装载机运行环境中甲烷气体浓度进行实时监测的甲烷变送器。
9.进一步的方案是：上述保护装置主机，为用于采集上述甲烷变送器发送的实时监测信号并将实时监测到的甲烷浓度与设定的报警阈值进行比较，若达到报警阈值则发出报警信号的保护装置主机。
10.进一步的方案是：上述脚踏开关，为用于采集油门位置传感器的模拟量信号并转换成can信号后发送给上述整车控制器的脚踏开关。
11.进一步的方案是：上述显示屏，为用于包括身份识别器发送的识别信息的信息显示并与上述整车控制器信息交互的显示屏；上述整车控制器，为用于上述电气系统的主控的整车控制器。
12.本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的煤矿防爆电动装载机的电气系统，其通过整体电气结构的设计和构件的选择，使得采用本实用新型所提供的电气系统改进而成的防爆电动装载机，能够适用于煤矿井下工作环境，填补了适用于煤矿井下防爆电动装载机的空白。（2）本实用新型的煤矿防爆电动装载机的电气系统，其通过设置身份识别器，启动车辆的人员只有通过身份识别才能开动装载机，从而有效解决了现有煤矿井下装载机所存在的非驾驶人员开车带来的车辆管理混乱无序的问题。（3）本实用新型的煤矿防爆电动装载机的电气系统，使用时当启动车辆的人员通过身份识器的识别后即开始自动记录车辆运行时间直至装置机熄火为止，自动记录的时候自动累计保存并由显示屏显示，从而能够解决现有技术中驾驶员工效采用人工记录考核费时费力问题。（4）采用本实用新型电气系统的煤矿防爆电动装载机，其车辆行驶、举升、制动和转向均使用一个永磁同步电动机作为驱动动力，能够有效节省装载机的制造成本，降低装载机的控制系统复杂度。（5）本实用新型的煤矿防爆电动装载机的电气系统，其通过设置甲烷变送器对煤矿井下甲烷浓度进行实时监测并具有甲烷浓度超标自动断电保护功能，从而使得采用本实用新型电气系统的煤矿防爆电动装载机能够确保运行安全。（6）本实用新型的煤矿防爆电动装载机的电气系统，其通过采用重量较大的防爆特殊型电源装置和直流电源控制箱相应输出强弱电，在满足车辆供电的前提下，电源装置用于车辆配重，降低装载机机械结构复杂度和电气成本。
附图说明
13.图1为本实用新型的电气结构示意框图。
具体实施方式
14.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
15.（实施例1）
16.见图1，本实施例的煤矿防爆电动装载机的电气系统，其主要由使用时设于装载机车身上的防爆特殊型电源装置、直流电源控制器、调速控制器、永磁同步电动机、整车控制器、保护装置主机、甲烷变送器、油门位置传感器以及设于装载机驾驶室内的身份识别器、显示屏、脚踏开关和档位器。
17.直流电源控制器的电源输入端与防爆特殊型电源装置的电源输出端电连接，直流
电源控制器具有强电输出端和弱电输出端，调速控制器的电源端与直流电源控制器的强电输出端电连接，直流电源控制器的弱电输出端为整车控制器、保护装置主机、甲烷变送器、脚踏开关、显示屏、身份识别器供电；直流电源控制器的信号端与整车控制器电连接，永磁同步电动机与调速控制器电连接，调速控制器、保护装置主机、脚踏开关、档位器、身份识别器以及显示屏各自具有的信号端分别与整车控制器电连接，甲烷变送器与保护装置主机信号电连接；油门位置传感器与脚踏开关电连接。
18.防爆特殊型电源装置，用于提供装载机的总电源。本实施例中，防爆特殊型电源装置优选采用重量较大的淮南市通霸蓄电池有限公司dxt320/350型号的电源。
19.直流电源控制器，用于将防爆特殊型电源装置输出的电源转换成1路强电和1路弱电共2路直流电源，为电气系统提供工作电源。本实施例中，直流电源控制箱优选采用重量较大的常州科研试制中心有限公司dxb-250/320(z) 型号的直流电源控制箱。
20.防爆特殊型电源装置和直流电源控制器通过选型，在满足车辆供电的前提下，通过采用质量较大的防爆特殊型电源装置和直流电源控制器用于车辆配重，以降低装载机机械结构复杂度和电气成本。
21.调速控制器，用于为永磁同步电机提供工作电源并对永磁同步电机的速度及正反转实施控制，本实施例中，调速控制器优选采用常州科研试制中心有限公司nbk93/320c型号的调速控制器。
22.永磁同步电动机，用于为装载机行驶、货斗举升、转向和制动提供动力。本实施例中，永磁同步电动机优选采用常州科研试制中心有限公司tbyc-93-24型号的永磁同步电动机。本实施例中，装载机行驶、举升、制动和转向均使用一个永磁同步电动机作为驱动动力，能够有效节省装载机的制造成本，降低装载机的控制系统复杂度。
23.脚踏开关，用于采集油门位置传感器的模拟量信号并转换成can信号后发送给整车控制器。本实施例中，油门位置传感器优选采用常州科研试制中心有限公司gud5型号的油门位置传感器，脚踏开关优选采用常州科研试制中心有限公司khxc12型号的脚踏开关。
24.档位器，用于产生装载机操作的档位信号并发送给整机控制器。本实施例中，档位器优选采用常州先旗智能电气有限公司yj200-ms-03(589)-hd5-m1型号的档位器。
25.身份识别器，用于识别启动装载机的人员是否为本车设定的驾驶员，并将识别结果发送整车控制器做相应处理，同时发送给显示屏实时显示。本实施例中，身份识别器优选采用常州科研试制中心有限公司fhr12c型号的身份识别器。
26.显示屏，用于包括显示身份识别器发送的信息在内的信息显示并与整车控制器的信息交互。显示屏优选采用常州科研试制中心有限公司ph12型号的显示屏。
27.甲烷变送器，用于装载机启动后对装载机运行环境中甲烷气体的浓度的实时监测，并将监测的信号发送给保护装置主机。本实施例中，甲烷变送器优选采用常州科研试制中心有限公司gjc4c型号的甲烷变送器。
28.保护装置主机用于采集甲烷变送器发送的实时监测信号并将实时监测到的甲烷浓度与设定的报警阈值进行比较，若达到报警阈值则保护装置主机向整车控制器发出报警信号。本实施例中，保护装置主机优选采用常州科研试制中心有限公司zcb24-z(a)型号的保护装置主机。
29.整车控制器，用于本实施例的电气系统的主控。本实施例中，整车控制器优选采用
北京经纬恒润科技有限公司生产的vcu（整车控制器）。
30.前述未记载的防爆电动装载机的电气系统必要内容，均采用现有技术，不作详述。
31.采用本实施例的煤矿防爆电动装载机的电气系统构成的煤矿防爆电动装载机，其在煤矿井下使用时的工作原理和过程简述如下：
32.车辆上电启动后，身份识别器首先对启动装载机的人员是否为本车设定的驾驶员进行识别，并且将识别结果发送整车控制器做相应处理，同时发送给显示屏实时显示。若驾驶员身份识别通过，显示屏收到身份识器发来的识别通过指令，从待验证界面进入到工作界面；整车控制器开始记录车辆运行时间，此时若保护装置主机未向整车控制器发出甲烷浓度超标报警信号，整车控制器指令直流电源控制器向调速控制器输出强电，使得调速控制器处于工作状态，防爆电动装载机即能如同现有防爆电动装载机一样操作，执行诸如行驶、货斗举升、转向和制动等动作。车辆上电启动后，若开机人员身份识别未能通过，或者在身份验证通过后整车控制器却接收到保护装置主机发来的甲烷浓度超标报警信号，两种情况下整车控制器均控制直流电源控制器不输出强电，装载机则不能执行诸如行驶、货斗举升、转向和制动等动作。装载机在正常工作过程中，若整车控制器接收到保护装置主机发送的甲烷浓度超标报警信号，整车控制器立即指令直流电源控制箱切断强电输出，以避免引发安全事故。
33.由前述可知，在现有防爆电动装载机的基础上采用本实施例的煤矿防爆电动装载机的电气系统进行改造而成的防爆电动装载机，能够适用于煤矿井下工作环境，填补了适用于煤矿井下防爆电动装载机的空白；而且，本实施例的电气系统，其通过设置身份识别器，启动车辆的人员只有通过身份识别才能开动装载机，从而有效解决了现有煤矿井下装载机所存在的非驾驶人员开车带来的车辆管理混乱无序的问题；使用时当启动车辆的人员通过身份识器的识别后即开始自动记录车辆运行时间直至装置机熄火为止，自动记录的时候自动累计保存并由显示屏显示，从而能够解决现有技术中驾驶员工效采用人工记录考核费时费力问题；车辆行驶、举升、制动和转向均使用一个永磁同步电动机作为驱动动力，能够有效节省装载机的制造成本，降低装载机的控制系统复杂度；通过设置甲烷变送器对煤矿井下甲烷浓度进行实时监测并具有甲烷浓度超标自动断电保护功能，从而使得采用本实用新型电气系统的煤矿防爆电动装载机能够确保运行安全；通过采用重量较大的防爆特殊型电源装置和直流电源控制箱相应输出强弱电，在满足车辆供电的前提下，电源装置用于车辆配重，降低装载机机械结构复杂度和电气成本。
34.以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。