一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其包括H型車(chē)架，緊固連接于車(chē)架后方底部的驅(qū)動(dòng)橋，分別連接于驅(qū)動(dòng)橋的半軸兩端的車(chē)輪，設(shè)置于驅(qū)動(dòng)橋前后方的車(chē)架兩側(cè)的防爆動(dòng)力電池組，設(shè)置于駕駛室和車(chē)廂之間的車(chē)架一側(cè)的高低壓配電防爆箱，設(shè)置于駕駛室和車(chē)廂之間的車(chē)架另一側(cè)的轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成，以及設(shè)置于車(chē)架前方的兩橫向梁之間的牽引電機(jī)，牽引電機(jī)的輸出軸順序連接減速器、前傳動(dòng)軸、駐車(chē)制動(dòng)器和后傳動(dòng)軸，后傳動(dòng)軸的輸出端動(dòng)力連接驅(qū)動(dòng)橋的輸入端。本發(fā)明在整車(chē)電氣系統(tǒng)和電池防爆技術(shù)方面進(jìn)行了創(chuàng)新，將地面行駛的純電動(dòng)車(chē)技術(shù)與煤礦井下作業(yè)防爆要求進(jìn)行了結(jié)合，不僅能夠做到零排放，而且還能保證與柴油車(chē)一樣方便地進(jìn)行日常使用，滿足煤礦井下作業(yè)要求，是一款高科技又安全可靠的車(chē)輛。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)車(chē)，特別是關(guān)于一種具有I類(lèi)和II類(lèi)防爆等級(jí)的用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于煤礦下的礦用車(chē)一般采用柴油機(jī)為動(dòng)力，由于柴油機(jī)有尾氣排放，所以對(duì)礦下的環(huán)境造成污染，不利于工人的工作環(huán)境。與燃油車(chē)相比，電動(dòng)車(chē)具有噪聲和振動(dòng)小以及操縱性能好等優(yōu)點(diǎn)。雖然地面行駛的純電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)面市，但是滿足煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)汽車(chē)還處于研究階段，并沒(méi)有產(chǎn)品投入使用。由于煤礦井下瓦斯?jié)舛认鄬?duì)較高，因此不能簡(jiǎn)單地將路面行駛純電動(dòng)車(chē)輛交付進(jìn)行防爆改裝。目前，對(duì)用于煤礦井下作業(yè)的純電動(dòng)車(chē)的防爆提出了很高的要求。設(shè)計(jì)出一款能夠滿足防爆要求，且滿足日常續(xù)駛里程的防爆純電動(dòng)車(chē)輛對(duì)于節(jié)能減排以及改善煤炭工人的工作環(huán)境都至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠適用于I類(lèi)和II類(lèi)防爆環(huán)境且滿足日常續(xù)駛里程要求的用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，該防爆純電動(dòng)車(chē)包括:一 H型車(chē)架，一緊固連接于所述車(chē)架后方底部的驅(qū)動(dòng)橋，兩分別連接于所述驅(qū)動(dòng)橋的半軸兩端的車(chē)輪，若干設(shè)置于所述驅(qū)動(dòng)橋前后方的所述車(chē)架兩側(cè)的防爆動(dòng)力電池組，一設(shè)置于駕駛室和車(chē)廂之間的所述車(chē)架一側(cè)的高低壓配電防爆箱，一設(shè)置于所述駕駛室和車(chē)廂之間的所述車(chē)架另一側(cè)的轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成，以及一設(shè)置于所述車(chē)架前方的兩橫向梁之間的牽引電機(jī)，所述牽引電機(jī)的輸出軸順序連接一減速器、一前傳動(dòng)軸、一駐車(chē)制動(dòng)器和一后傳動(dòng)軸，所述后傳動(dòng)軸的輸出端動(dòng)力連接所述驅(qū)動(dòng)橋的輸入端；所述防爆動(dòng)力電池組包括一電池防爆箱以及若干設(shè)置在所述電池防爆箱內(nèi)的鋰離子電池、電池管理子系統(tǒng)、溫度傳感器、電池分箱電磁閥和電池分箱均衡維護(hù)插座，且所述電池管理子系統(tǒng)連接每一所述鋰離子電池的正負(fù)極和溫度傳感器；所述高低壓配電防爆箱包括一電氣防爆箱以及集成在所述電氣防爆箱內(nèi)的整車(chē)電氣系統(tǒng)，所述整車(chē)電氣系統(tǒng)包括整車(chē)控制器、牽引電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、輔助電機(jī)控制器、DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元、絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧檢測(cè)傳感器和充電插座；所述整車(chē)控制器通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)分別與所述牽引電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)電連接，所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)與所述防爆動(dòng)力電池組內(nèi)的電池管理子系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)所述防爆動(dòng)力電池組內(nèi)鋰離子電池的電壓和溫度信息，同時(shí)負(fù)責(zé)估算所述鋰離子電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)，對(duì)所述防爆動(dòng)力電池組進(jìn)行報(bào)警保護(hù)，并與所述整車(chē)控制器通訊；所述整車(chē)控制器還接入車(chē)輛的鑰匙檔位、絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧檢測(cè)傳感器及瓦斯檢測(cè)傳感器的信號(hào)，而所述牽引電機(jī)控制器則接入車(chē)輛的選檔開(kāi)關(guān)、加速踏板傳感器和制動(dòng)踏板傳感器的信號(hào)，由所述牽引電機(jī)控制器通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)將檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)發(fā)送給所述整車(chē)控制器；所述DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元與所述防爆動(dòng)力電池組和車(chē)輛的24V低壓電池連接；所述轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成包括輔助電機(jī)、液壓四聯(lián)泵、冷卻風(fēng)扇和冷卻液散熱器；所述輔助電機(jī)I電連接所述整車(chē)電氣系統(tǒng)中的輔助電機(jī)控制器，所述輔助電機(jī)控制器由繼電器直接控制所述輔助電機(jī)工作；所述輔助電機(jī)的一輸出軸動(dòng)力連接液壓四聯(lián)泵，另一輸出軸動(dòng)力連接所述冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇外側(cè)設(shè)置所述冷卻液散熱器；所述液壓四聯(lián)泵中的第一液壓泵通過(guò)制動(dòng)助力液壓管路分別連接安裝于所述車(chē)輪輪邊的行車(chē)制動(dòng)器和安裝于前、后傳動(dòng)軸之間的所述駐車(chē)制動(dòng)器，以形成制動(dòng)液壓回路；所述液壓四聯(lián)泵中的第二液壓泵通過(guò)轉(zhuǎn)向助力液壓管路連接安裝于駕駛室方向盤(pán)下方的電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，以形成轉(zhuǎn)向液壓回路；所述液壓四聯(lián)泵中的第三和第四液壓泵通過(guò)牽引電機(jī)冷卻液壓管路和牽弓I電機(jī)控制器冷卻液壓管路分別連接牽引電機(jī)冷卻液輸入/輸出口和牽引電機(jī)控制器冷卻液輸入/輸出口，分別形成冷卻水循環(huán)回路。
[0005]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該防爆純電動(dòng)車(chē)具有以下兩種控制模式:
[0006]I)當(dāng)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)能夠正常工作時(shí)，所述牽引電機(jī)控制器接收車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)，然后不進(jìn)行任何處理，通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給所述整車(chē)控制器；同時(shí)，所述整車(chē)控制器根據(jù)所述牽引電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧檢測(cè)傳感器及瓦斯檢測(cè)傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，時(shí)刻監(jiān)控車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài):當(dāng)判斷車(chē)輛運(yùn)行正常時(shí)，根據(jù)車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)進(jìn)行整車(chē)動(dòng)力需求計(jì)算得到牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求，并通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求命令傳遞給所述牽引電機(jī)控制器，進(jìn)而控制所述牽引電機(jī)工作；當(dāng)判斷車(chē)輛運(yùn)行異常時(shí)，所述整車(chē)控制器則根據(jù)不同的報(bào)警內(nèi)容采取相應(yīng)的控制方法；
[0007]2)當(dāng)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)干擾或錯(cuò)誤時(shí)，所述牽引電機(jī)控制器接收到車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)后，不再發(fā)送給所述整車(chē)控制器；此時(shí)，所述牽引電機(jī)控制器自行根據(jù)車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)對(duì)所述牽引電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)矩需求命令，控制牽引電機(jī)工作。
[0008]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電池防爆箱采用“上、下”雙層結(jié)構(gòu)布局，其中下箱體為獨(dú)立防爆的電池腔，內(nèi)部?jī)H布置所述鋰離子電池和溫度傳感器；上箱體隔置為過(guò)渡腔、設(shè)備腔和接線腔三個(gè)腔體，且所述過(guò)渡腔與所述下箱體聯(lián)通，所述下箱體中鋰離子電池的正負(fù)母線、電壓采集線和溫度采集線通過(guò)所述過(guò)渡腔和設(shè)備腔之間防爆穿墻端子連接到所述設(shè)備腔；所述設(shè)備腔中布置所述電池管理子系統(tǒng)、電池分箱電磁閥和電池分箱均衡維護(hù)插座；所述設(shè)備腔中鋰離子電池的正負(fù)母線、電池管理子系統(tǒng)的供電線纜以及CAN通訊線纜通過(guò)所述設(shè)備腔和接線腔之間的防爆穿墻端子連接到所述接線腔，并通過(guò)所述接線腔上的防爆喇叭口連接到所述電池防爆箱外。
[0009]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述整車(chē)電氣系統(tǒng)分為24V低壓控制電路和360V高壓動(dòng)力電路:當(dāng)車(chē)輛的鑰匙處于I檔位置時(shí)，繼電器JI吸合，所述整車(chē)控制器、牽引電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)上電，所述絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧監(jiān)測(cè)傳感器、瓦斯監(jiān)測(cè)傳感器以及喇叭及雨刷上電；當(dāng)車(chē)輛的鑰匙處于2檔位置時(shí)，繼電器J2吸合，所述牽引電機(jī)、輔助電機(jī)、液壓四聯(lián)泵以及DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元上電。
[0010]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述行車(chē)制動(dòng)器采用雙通道液壓助力制動(dòng)的濕式多片制動(dòng)器；所述駐車(chē)制動(dòng)器采用液壓助力彈簧儲(chǔ)能的濕式多片中央制動(dòng)器，并通過(guò)手控閥操縱；所述電動(dòng)轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球伺服液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。
[0011]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電氣防爆箱為一矩形箱體結(jié)構(gòu)，其側(cè)門(mén)采用快開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)配合防爆結(jié)合面，且具有開(kāi)門(mén)強(qiáng)制斷電聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)；所述電氣防爆箱的頂蓋能開(kāi)啟，便于布置各電氣設(shè)備；所述電氣防爆箱內(nèi)與所述側(cè)門(mén)相對(duì)的另一側(cè)設(shè)置有一隔爆接線艙，且與所述隔爆接線艙相對(duì)應(yīng)的側(cè)蓋亦能開(kāi)啟，便于接線以及調(diào)試；所述電氣防爆箱還設(shè)置有一水冷散熱底板，以對(duì)所述電氣防爆箱內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行散熱降溫；所述電氣防爆箱內(nèi)部設(shè)置有若干加強(qiáng)筋。
[0012]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電氣防爆箱的側(cè)門(mén)上還設(shè)置有液晶顯示屏，所述液晶顯示屏通過(guò)串口與所述整車(chē)控制器連接，所述整車(chē)控制器通過(guò)串口將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送給所述液晶顯示屏，以實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛的各參數(shù)狀態(tài)。
[0013]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明采用整體式電動(dòng)液壓式制動(dòng)助力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，由一個(gè)防爆輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)四聯(lián)泵，為制動(dòng)助力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和2路冷卻系統(tǒng)提供動(dòng)力，各管路的壓力可以根據(jù)需要分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。輔助電機(jī)的動(dòng)力輸出軸除了驅(qū)動(dòng)四聯(lián)泵之外，另一頭連接整車(chē)散熱器的冷卻風(fēng)扇。這種集成式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了需要驅(qū)動(dòng)的防爆輔助電機(jī)的數(shù)量，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，能夠有效降低系統(tǒng)所占空間和整體零部件重量，便于在整車(chē)上進(jìn)行布置。2、本發(fā)明的所有子系統(tǒng)均設(shè)置有隔爆外殼，其防護(hù)等級(jí)至少達(dá)到IP55級(jí)，具有很好的防爆性能。3、本發(fā)明的整車(chē)控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)和整車(chē)儀表之間通過(guò)CAN通信連接，為防止CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)影響行車(chē)安全，本發(fā)明將加速踏板、制動(dòng)踏板、選檔開(kāi)關(guān)等重要信息通過(guò)模擬量接入到電動(dòng)機(jī)控制器，由電動(dòng)機(jī)控制器通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)將上述重要信息發(fā)送給整車(chē)控制器，在CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)干擾或錯(cuò)誤時(shí)，由電動(dòng)機(jī)控制器直接控制車(chē)輛工作，因此保證了車(chē)輛安全行駛到故障檢修地點(diǎn)，避免堵塞巷道。4、本發(fā)明將帶電的各單元統(tǒng)一集成到一個(gè)防爆箱內(nèi)，節(jié)約了布置空間，減輕了防爆箱重量。且系統(tǒng)集成在一起，便于維修和保護(hù)。該防爆外殼防護(hù)等級(jí)至少為IP55，可將瓦斯氣體和里面的零部件有效隔絕，從而杜絕了瓦斯爆炸的可能。5、本發(fā)明的電池組防爆箱，將鋰離子電池放置在防爆箱中，滿足煤礦對(duì)于井下動(dòng)力鋰離子電池的安防要求，并能實(shí)現(xiàn)車(chē)載充電。6、本發(fā)明除司機(jī)儀表和必要的指示燈外，還開(kāi)發(fā)了液晶顯示屏，能夠?qū)崟r(shí)顯示車(chē)輛的各參數(shù)狀態(tài)，如電機(jī)轉(zhuǎn)矩、電池電量、電池溫度等等，并具有報(bào)警顯示功能，如果出現(xiàn)緊急情況，能夠立即顯示是何種報(bào)警信號(hào)，使工作人員能夠迅速定位車(chē)輛的故障，及時(shí)地進(jìn)行維修。7、由于本發(fā)明的高低壓配電系統(tǒng)設(shè)置國(guó)標(biāo)充電插座、鑰匙3檔控制、煙霧報(bào)警、自動(dòng)滅火、絕緣檢測(cè)、外控觸發(fā)器、預(yù)充電回路、延時(shí)繼電器和總電源隔離開(kāi)關(guān)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電池車(chē)載快速充電，低壓、高壓、啟動(dòng)，電池管理系統(tǒng)能夠在緊急故障下強(qiáng)制阻斷高壓，自由設(shè)定延時(shí)時(shí)間，能夠手動(dòng)切斷車(chē)輛全部動(dòng)力電源等功能。
[0014]綜上所述，該款防爆純電動(dòng)車(chē)在系統(tǒng)集成方法和電池防爆技術(shù)方面有創(chuàng)新，將地面行駛的純電動(dòng)車(chē)技術(shù)與煤礦井下作業(yè)防爆要求進(jìn)行了結(jié)合，不僅能夠做到零排放，而且還能保證與柴油車(chē)一樣方便地進(jìn)行日常使用，滿足煤礦井下作業(yè)要求，是一款高科技又安全可靠的車(chē)輛。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]以下結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0016]圖1是本發(fā)明的整體布置示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明電池防爆箱的主視圖；
[0018]圖3是本發(fā)明電池防爆箱的俯視圖；
[0019]圖4是本發(fā)明整車(chē)電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明整車(chē)電氣系統(tǒng)的電路連接示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明電氣防爆箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明包括一 H型車(chē)架1，車(chē)架I的后方底部緊固連接一驅(qū)動(dòng)橋2，驅(qū)動(dòng)橋2的半軸兩端分別連接一車(chē)輪3。在車(chē)架I前方的兩橫向梁之間設(shè)置有一牽引電機(jī)4，牽引電機(jī)4的輸出軸順序連接一減速器5、一前傳動(dòng)軸6、一駐車(chē)制動(dòng)器7和一后傳動(dòng)軸8,后傳動(dòng)軸8的輸出端動(dòng)力連接驅(qū)動(dòng)橋2的輸入端。在位于驅(qū)動(dòng)橋2前后方的車(chē)架I兩側(cè)各設(shè)置有一防爆動(dòng)力電池組9，在位于駕駛室和車(chē)廂之間的車(chē)架I兩側(cè)各設(shè)置有一高低壓配電防爆箱10和一轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成11。
[0025]如圖2所示，防爆動(dòng)力電池組9包括一電池防爆箱9-1和若干設(shè)置在該電池防爆箱9-1內(nèi)的鋰離子電池(圖中未示出)。電池防爆箱9-1采用“上、下”雙層結(jié)構(gòu)布局，其中下箱體9-2為獨(dú)立防爆的電池腔，內(nèi)部?jī)H布置鋰離子電池及溫度傳感器等相關(guān)部件。如圖3所示，上箱體9-3隔置為過(guò)渡腔9-4、設(shè)備腔9-5和接線腔9_6三個(gè)腔體，其中過(guò)渡腔9_4與下箱體9-2聯(lián)通，下箱體9-2中鋰離子電池的正負(fù)母線、電壓采集線和溫度采集線通過(guò)過(guò)渡腔9-4和設(shè)備腔9-5之間防爆穿墻端子連接到設(shè)備腔9-5。設(shè)備腔9-5中布置有電池管理子系統(tǒng)、電池分箱電磁閥和電池分箱均衡維護(hù)插座等電氣部件(圖中未示出)，且電池管理子系統(tǒng)連接每個(gè)鋰離子電池的正負(fù)極和溫度傳感器，以實(shí)現(xiàn)電池電壓和溫度信息的采集、箱體強(qiáng)電控制、電池系統(tǒng)熱管理和電池系統(tǒng)電安全防護(hù)等功能。而設(shè)備腔9-5中鋰離子電池的正負(fù)母線、電池管理子系統(tǒng)的供電線纜以及CAN通訊線纜通過(guò)設(shè)備腔9-5和接線腔
9-6之間的防爆穿墻端子連接到接線腔9-6，并通過(guò)接線腔9-6上的防爆喇叭口9-7連接到電池防爆箱9-1外。
[0026]如圖4、圖5所示，高低壓配電防爆箱10包括一電氣防爆箱10-1以及集成在該電氣防爆箱10-1內(nèi)的整車(chē)電氣系統(tǒng)，整車(chē)電氣系統(tǒng)包括整車(chē)控制器10-2、牽引電機(jī)控制器
10-3、電池管理系統(tǒng)10-4、輔助電機(jī)控制器10-5、DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元10_6、絕緣檢測(cè)傳感器10-7、煙霧檢測(cè)傳感器10-8和充電插座10-9。整車(chē)控制器10-2通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)分別與牽引電機(jī)控制器10-3和電池管理系統(tǒng)10-4電連接。電池管理系統(tǒng)10-4還通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)與防爆動(dòng)力電池組9內(nèi)的電池管理子系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)防爆動(dòng)力電池組9內(nèi)鋰離子電池的電壓和溫度等信息，同時(shí)負(fù)責(zé)估算鋰離子電池荷電狀態(tài)SOC和健康狀態(tài)SOHji防爆動(dòng)力電池組9進(jìn)行報(bào)警保護(hù)，并與整車(chē)控制器10-2通訊。DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元10-6與防爆動(dòng)力電池組9和車(chē)輛的24V低壓電池連接，其負(fù)責(zé)整車(chē)各低壓電氣部件的供電，將防爆動(dòng)力電池組9的高壓電轉(zhuǎn)化為車(chē)輛上所需的低壓電，分別供給各低壓電氣部件。[0027]為了防止CAN通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)影響行車(chē)安全，本發(fā)明將車(chē)輛的鑰匙檔位、絕緣檢測(cè)傳感器10-7、煙霧檢測(cè)傳感器10-8及瓦斯檢測(cè)傳感器13的信號(hào)接入到整車(chē)控制器10-2，而將車(chē)輛的選檔開(kāi)關(guān)、加速踏板傳感器和制動(dòng)踏板傳感器的信號(hào)接入到牽引電機(jī)控制器10-3，由牽引電機(jī)控制器10-3通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)將上述信號(hào)發(fā)送給整車(chē)控制器10-2，從而使得本發(fā)明具有以下兩種控制模式:
[0028]I)當(dāng)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)能夠正常工作時(shí)，牽引電機(jī)控制器10-3接收車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)，然后不進(jìn)行任何處理，通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給整車(chē)控制器10-2。同時(shí)，整車(chē)控制器10-2根據(jù)牽引電機(jī)控制器10-3、電池管理系統(tǒng)10-4、絕緣檢測(cè)傳感器10-7、煙霧檢測(cè)傳感器10-8及瓦斯檢測(cè)傳感器13發(fā)送的數(shù)據(jù)，時(shí)刻監(jiān)控車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài):當(dāng)判斷車(chē)輛運(yùn)行正常時(shí)，根據(jù)車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)進(jìn)行整車(chē)動(dòng)力需求計(jì)算得到牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求，并通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求命令傳遞給牽弓I電機(jī)控制器10-3，進(jìn)而控制牽弓I電機(jī)4工作，諸如使?fàn)抗璉電機(jī)4輸出動(dòng)力或者在車(chē)輛減速時(shí)進(jìn)行制動(dòng)能量回收，為防爆動(dòng)力電池組9充電；當(dāng)判斷車(chē)輛運(yùn)行異常時(shí)(如瓦斯報(bào)警、電池過(guò)熱、電機(jī)過(guò)熱、電量過(guò)低等)，整車(chē)控制器10-2則根據(jù)不同的報(bào)警內(nèi)容采取相應(yīng)的控制方法，諸如立即停車(chē)、限時(shí)停車(chē)或降低輸出功率等操作。
[0029]2)當(dāng)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)干擾或錯(cuò)誤時(shí)，牽引電機(jī)控制器10-3接收到車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)后，不再發(fā)送給整車(chē)控制器10-2。此時(shí)，牽引電機(jī)控制器
10-3自行根據(jù)車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)對(duì)牽引電機(jī)4發(fā)出轉(zhuǎn)矩需求命令，控制牽引電機(jī)4工作，保證車(chē)輛安全行駛到故障檢修地點(diǎn)，避免堵塞巷道。
[0030]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖5所示，整車(chē)電氣系統(tǒng)分為24V低壓控制電路和360V高壓動(dòng)力電路:當(dāng)車(chē)輛的鑰匙處于I檔位置時(shí)，繼電器Jl吸合，整車(chē)控制器10-2、牽引電機(jī)控制器10-3和電池管理系統(tǒng)10-4等控制單元上電，絕緣檢測(cè)傳感器10-7、煙霧監(jiān)測(cè)傳感器10-8、瓦斯監(jiān)測(cè)傳感器13、喇叭及雨刷14等低壓電氣部件上電；當(dāng)車(chē)輛的鑰匙處于2檔位置時(shí)，繼電器J2吸合，牽引電機(jī)4、輔助電機(jī)11-2、液壓四聯(lián)泵11-3、DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元10-6等高壓電氣部件上電，此時(shí)車(chē)輛能夠正常工作。
[0031]如圖6所示，轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成11包括輔助電機(jī)11-1、液壓四聯(lián)泵
11-2、冷卻風(fēng)扇11-3和冷卻液散熱器11-4。其中，輔助電機(jī)11-1電連接整車(chē)電氣系統(tǒng)中的輔助電機(jī)控制器10-5，輔助電機(jī)控制器10-5由繼電器J2直接控制輔助電機(jī)11-1工作，即當(dāng)車(chē)輛的鑰匙處于2檔位置時(shí)繼電器J2吸合后即開(kāi)始工作。輔助電機(jī)11-1的一輸出軸動(dòng)力連接液壓四聯(lián)泵11-2，另一輸出軸動(dòng)力連接冷卻風(fēng)扇11-3，冷卻風(fēng)扇11-3外側(cè)設(shè)置冷卻液散熱器11-4，這樣當(dāng)冷卻風(fēng)扇11-3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以幫助冷卻液散熱器11-4更快地向環(huán)境進(jìn)行熱傳導(dǎo)。液壓四聯(lián)泵11-2中的第一液壓泵通過(guò)制動(dòng)助力液壓管路分別連接安裝于車(chē)輪3輪邊的行車(chē)制動(dòng)器(圖中未示出)和安裝于前、后傳動(dòng)軸6、8之間的駐車(chē)制動(dòng)器7，以形成制動(dòng)液壓回路，滿足車(chē)輛的電動(dòng)助力制動(dòng)使用需求；液壓四聯(lián)泵11-2中的第二液壓泵通過(guò)轉(zhuǎn)向助力液壓管路連接安裝于駕駛室方向盤(pán)下方的電動(dòng)轉(zhuǎn)向器(圖中未不出)，以形成轉(zhuǎn)向液壓回路，滿足車(chē)輛的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向使用需求；液壓四聯(lián)泵11-2中的第三和第四液壓泵通過(guò)牽引電機(jī)冷卻液壓管路和牽引電機(jī)控制器冷卻液壓管路分別連接牽引電機(jī)冷卻液輸入/輸出口和牽引電機(jī)控制器冷卻液輸入/輸出口，分別形成冷卻水循環(huán)回路，以保證牽引電機(jī)4和牽引電機(jī)控制器10-3正常的工作溫度。[0032]在上述實(shí)施例中，行車(chē)制動(dòng)器采用雙通道液壓助力制動(dòng)的濕式多片制動(dòng)器；駐車(chē)制動(dòng)器7采用液壓助力彈簧儲(chǔ)能的濕式多片中央制動(dòng)器，并通過(guò)手控閥操縱；電動(dòng)轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球伺服液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。
[0033]如圖7所示，電氣防爆箱10-1為一矩形箱體結(jié)構(gòu)，其側(cè)門(mén)10-11采用快開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)配合防爆結(jié)合面，且具有開(kāi)門(mén)強(qiáng)制斷電聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)。電氣防爆箱10-1的頂蓋10-12可開(kāi)啟，便于布置各電氣設(shè)備。電氣防爆箱10-1內(nèi)與側(cè)門(mén)10-11相對(duì)的另一側(cè)設(shè)置有一隔爆接線艙10-13，且與隔爆接線艙10-13相對(duì)應(yīng)的側(cè)蓋10-14亦可開(kāi)啟，便于接線以及調(diào)試。電氣防爆箱10-1還設(shè)置有一水冷散熱底板10-15，以用于對(duì)電氣防爆箱10-1內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行散熱降溫。電氣防爆箱10-1內(nèi)部設(shè)置有若干加強(qiáng)筋，在保證強(qiáng)度的前提下減輕鋼板厚度。
[0034]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電氣防爆箱10-1的側(cè)門(mén)10-11上還設(shè)置有液晶顯示屏12(圖中未示出)，液晶顯示屏12通過(guò)串口與整車(chē)控制器10-2連接(如圖4所示)，整車(chē)控制器
10-2通過(guò)串口將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送給液晶顯示屏12，以實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛的各參數(shù)狀態(tài)，如牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩、電池電量和電池溫度等，方便工作人員故障判斷和維修。
[0035]上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，該防爆純電動(dòng)車(chē)包括: 一 H型車(chē)架， 一緊固連接于所述車(chē)架后方底部的驅(qū)動(dòng)橋， 兩分別連接于所述驅(qū)動(dòng)橋的半軸兩端的車(chē)輪， 若干設(shè)置于所述驅(qū)動(dòng)橋前后方的所述車(chē)架兩側(cè)的防爆動(dòng)力電池組， 一設(shè)置于駕駛室和車(chē)廂之間的所述車(chē)架一側(cè)的高低壓配電防爆箱， 一設(shè)置于所述駕駛室和車(chē)廂之間的所述車(chē)架另一側(cè)的轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成，以及 一設(shè)置于所述車(chē)架前方的兩橫向梁之間的牽引電機(jī)，所述牽引電機(jī)的輸出軸順序連接一減速器、一前傳動(dòng)軸、一駐車(chē)制動(dòng)器和一后傳動(dòng)軸，所述后傳動(dòng)軸的輸出端動(dòng)力連接所述驅(qū)動(dòng)橋的輸入端； 所述防爆動(dòng)力電池組包括一電池防爆箱以及若干設(shè)置在所述電池防爆箱內(nèi)的鋰離子電池、電池管理子系統(tǒng)、 溫度傳感器、電池分箱電磁閥和電池分箱均衡維護(hù)插座，且所述電池管理子系統(tǒng)連接每一所述鋰離子電池的正負(fù)極和溫度傳感器； 所述高低壓配電防爆箱包括一電氣防爆箱以及集成在所述電氣防爆箱內(nèi)的整車(chē)電氣系統(tǒng)，所述整車(chē)電氣系統(tǒng)包括整車(chē)控制器、牽引電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、輔助電機(jī)控制器、DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元、絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧檢測(cè)傳感器和充電插座；所述整車(chē)控制器通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)分別與所述牽引電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)電連接，所述電池管理系統(tǒng)通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)與所述防爆動(dòng)力電池組內(nèi)的電池管理子系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)所述防爆動(dòng)力電池組內(nèi)鋰離子電池的電壓和溫度信息，同時(shí)負(fù)責(zé)估算所述鋰離子電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)，對(duì)所述防爆動(dòng)力電池組進(jìn)行報(bào)警保護(hù)，并與所述整車(chē)控制器通訊；所述整車(chē)控制器還接入車(chē)輛的鑰匙檔位、絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧檢測(cè)傳感器及瓦斯檢測(cè)傳感器的信號(hào)，而所述牽引電機(jī)控制器則接入車(chē)輛的選檔開(kāi)關(guān)、加速踏板傳感器和制動(dòng)踏板傳感器的信號(hào)，由所述牽引電機(jī)控制器通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)將檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)發(fā)送給所述整車(chē)控制器；所述DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元與所述防爆動(dòng)力電池組和車(chē)輛的24V低壓電池連接； 所述轉(zhuǎn)向制動(dòng)及冷卻系統(tǒng)電動(dòng)化總成包括輔助電機(jī)、液壓四聯(lián)泵、冷卻風(fēng)扇和冷卻液散熱器；所述輔助電機(jī)I電連接所述整車(chē)電氣系統(tǒng)中的輔助電機(jī)控制器，所述輔助電機(jī)控制器由繼電器直接控制所述輔助電機(jī)工作；所述輔助電機(jī)的一輸出軸動(dòng)力連接液壓四聯(lián)泵，另一輸出軸動(dòng)力連接所述冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇外側(cè)設(shè)置所述冷卻液散熱器；所述液壓四聯(lián)泵中的第一液壓泵通過(guò)制動(dòng)助力液壓管路分別連接安裝于所述車(chē)輪輪邊的行車(chē)制動(dòng)器和安裝于前、后傳動(dòng)軸之間的所述駐車(chē)制動(dòng)器，以形成制動(dòng)液壓回路；所述液壓四聯(lián)泵中的第二液壓泵通過(guò)轉(zhuǎn)向助力液壓管路連接安裝于駕駛室方向盤(pán)下方的電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，以形成轉(zhuǎn)向液壓回路；所述液壓四聯(lián)泵中的第三和第四液壓泵通過(guò)牽引電機(jī)冷卻液壓管路和牽引電機(jī)控制器冷卻液壓管路分別連接牽引電機(jī)冷卻液輸入/輸出口和牽引電機(jī)控制器冷卻液輸入/輸出口，分別形成冷卻水循環(huán)回路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，該防爆純電動(dòng)車(chē)具有以下兩種控制模式: I)當(dāng)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)能夠正常工作時(shí)，所述牽引電機(jī)控制器接收車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)，然后不進(jìn)行任何處理，通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給所述整車(chē)控制器；同時(shí)，所述整車(chē)控制器根據(jù)所述牽引電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧檢測(cè)傳感器及瓦斯檢測(cè)傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，時(shí)刻監(jiān)控車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài):當(dāng)判斷車(chē)輛運(yùn)行正常時(shí)，根據(jù)車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)進(jìn)行整車(chē)動(dòng)力需求計(jì)算得到牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求，并通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求命令傳遞給所述牽引電機(jī)控制器，進(jìn)而控制所述牽引電機(jī)工作；當(dāng)判斷車(chē)輛運(yùn)行異常時(shí)，所述整車(chē)控制器則根據(jù)不同的報(bào)警內(nèi)容采取相應(yīng)的控制方法； 2)當(dāng)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)干擾或錯(cuò)誤時(shí)，所述牽引電機(jī)控制器接收到車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)后，不再發(fā)送給所述整車(chē)控制器；此時(shí)，所述牽引電機(jī)控制器自行根據(jù)車(chē)輛的檔位信號(hào)、加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)對(duì)所述牽引電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)矩需求命令，控制牽引電機(jī)工作。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述電池防爆箱采用“上、下”雙層結(jié)構(gòu)布局，其中下箱體為獨(dú)立防爆的電池腔，內(nèi)部?jī)H布置所述鋰離子電池和溫度傳感器；上箱體隔置為過(guò)渡腔、設(shè)備腔和接線腔三個(gè)腔體，且所述過(guò)渡腔與所述下箱體聯(lián)通，所述下箱體中鋰離子電池的正負(fù)母線、電壓采集線和溫度采集線通過(guò)所述過(guò)渡腔和設(shè)備腔之間防爆穿墻端子連接到所述設(shè)備腔；所述設(shè)備腔中布置所述電池管理子系統(tǒng)、電池分箱電磁閥和電池分箱均衡維護(hù)插座；所述設(shè)備腔中鋰離子電池的正負(fù)母線、電池管理子系統(tǒng)的供電線纜以及CAN通訊線纜通過(guò)所述設(shè)備腔和接線腔之間的防爆穿墻端子連接到所述接線腔，并通過(guò)所述接線腔上的防爆喇叭口連接到所述電池防爆箱外。
4.如權(quán)利要求2所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述電池防爆箱采用“上、下”雙層結(jié)構(gòu)布局，其中下箱體為獨(dú)立防爆的電池腔，內(nèi)部?jī)H布置所述鋰離子電池和溫度傳感器；上箱體隔置為過(guò)渡腔、設(shè)備腔和接線腔三個(gè)腔體，且所述過(guò)渡腔與所述下箱體聯(lián)通，所述下箱體中鋰離子電池的正負(fù)母線、電壓采集線和溫度采集線通過(guò)所述過(guò)渡腔和設(shè)備腔之間防爆穿墻端子連接到所述設(shè)備腔；所述設(shè)備腔中布置所述電池管理子系統(tǒng)、電池分箱電磁閥和電池分箱均衡維護(hù)插座；所述設(shè)備腔中鋰離子電池的正負(fù)母線、電池管理子系統(tǒng)的供電線纜以及CAN通訊線纜通過(guò)所述設(shè)備腔和接線腔之間的防爆穿墻端子連接到所述接線腔，并通過(guò)所述接線腔上的防爆喇叭口連接到所述電池防爆箱外。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述整車(chē)電氣系統(tǒng)分為24V低壓控制電路和360V高壓動(dòng)力電路:當(dāng)車(chē)輛的鑰匙處于I檔位置時(shí)，繼電器Jl吸合，所述整車(chē)控制器、牽引電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)上電，所述絕緣檢測(cè)傳感器、煙霧監(jiān)測(cè)傳感器、瓦斯監(jiān)測(cè)傳感器以及喇叭及雨刷上電；當(dāng)車(chē)輛的鑰匙處于2檔位置時(shí)，繼電器J2吸合，所述牽引電機(jī)、輔助電機(jī)、液壓四聯(lián)泵以及DC/DC高低壓轉(zhuǎn)換單元上電。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述行車(chē)制動(dòng)器采用雙通道液壓助力制動(dòng)的濕式多片制動(dòng)器；所述駐車(chē)制動(dòng)器采用液壓助力彈簧儲(chǔ)能的濕式多片中央制動(dòng)器，并通過(guò)手控閥操縱；所述電動(dòng)轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球伺服液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。
7.如權(quán)利要求5所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述行車(chē)制動(dòng)器采用雙通道液壓助力制動(dòng)的濕式多片制動(dòng)器；所述駐車(chē)制動(dòng)器采用液壓助力彈簧儲(chǔ)能的濕式多片中央制動(dòng)器，并通過(guò)手控閥操縱；所述電動(dòng)轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球伺服液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述電氣防爆箱為一矩形箱體結(jié)構(gòu)，其側(cè)門(mén)采用快開(kāi)門(mén)機(jī)構(gòu)配合防爆結(jié)合面，且具有開(kāi)門(mén)強(qiáng)制斷電聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)；所述電氣防爆箱的頂蓋能開(kāi)啟，便于布置各電氣設(shè)備；所述電氣防爆箱內(nèi)與所述側(cè)門(mén)相對(duì)的另一側(cè)設(shè)置有一隔爆接線艙，且與所述隔爆接線艙相對(duì)應(yīng)的側(cè)蓋亦能開(kāi)啟，便于接線以及調(diào)試；所述電氣防爆箱還設(shè)置有一水冷散熱底板，以對(duì)所述電氣防爆箱內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行散熱降溫；所述電氣防爆箱內(nèi)部設(shè)置有若干加強(qiáng)筋。
9.如權(quán)利要求8所述的一種用于煤礦井下作業(yè)的防爆純電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述電氣防爆箱的側(cè)門(mén)上還設(shè)置有液晶顯示屏，所述液晶顯示屏通過(guò)串口與所述整車(chē)控制器連接，所述整車(chē)控制器通過(guò)串口將運(yùn)行 數(shù)據(jù)傳送給所述液晶顯示屏，以實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛的各參數(shù)狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK103770660SQ201410062211
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】黃開(kāi)勝, 盧青春, 孟凡博, 閻東林, 邊明遠(yuǎn), 陳明潔, 張?jiān)讫? 申請(qǐng)人:清華大學(xué)