电动轮矿山车电气控制装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿山机械电气控制领域，尤其是涉及一种应用于电动轮矿山车的模块式整车电气控制装置及系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内矿山上在用的大多数电动轮矿山车电传动控制系统主要依赖进口，而国内一些公司研发的变流器已成功在电动轮矿山车上得到应用，但整车电气控制模块一直未能形成产业化应用。整车电气控制模块依赖进口在一定程度上限制了国内控制技术的发展，同时进口产品成本较高，在调试过程中出现问题比较难以协调解决。另外，国外产品的售后服务和配件供应的时间和价格成本都比较高。
[0003]因此，研制一种适用于国内研发的变流器平台，功能更加全面、完善的国产化电动轮矿山车电气控制装置及系统成为当前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动轮矿山车电气控制装置及系统，功能完善，可实现电动轮矿山车的整车电气控制功能，同时整体结构紧凑、价格适中、性价比高。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种电动轮矿山车电气控制装置的技术实现方案，电动轮矿山车电气控制装置，包括：
处理板，用于实现矿山车的数据读取、逻辑控制、开关量输出、频率信号输出和数据记录存储功能；
与所述处理板相连的IO板，用于完成所述矿山车的开关量输入检测、开关量输出驱动、模拟量采集、频率信号检测和频率量输出功能。
[0006]优选的，所述IO板进一步包括逻辑处理单元、信号处理及隔离输入单元和信号处理及隔离输出单元。所述信号处理及隔离输入单元、信号处理及隔离输出单元均通过所述逻辑处理单元与所述处理板相连。
[0007]优选的，所述信号处理及隔离输入单元进一步包括分别与所述逻辑处理单元相连的频率信号检测单元、数字量输入单元和模拟量输入单元；
所述频率信号检测单元采集包括柴油机转速和矿山车前轮转速在内的外围传感器输入频率信号，并经所述逻辑处理单元处理后输出至所述处理板；
所述数字量输入单元采集包括矿山车前进、后退、电缓行开关和跛行回家开关在内的逻辑信号，进行转换后通过所述逻辑处理单元输出至所述处理板，以实现所述矿山车包括前进、后退、下坡恒速制动和跛行返回在内的功能；
所述模拟量输入单元采集包括矿山车油门踏板信号、制动踏板信号、柴油机油量、柴油机油压在内的模拟量信号，并经所述逻辑处理单元处理后输出至所述处理板，以实现所述矿山车包括功率控制、故障保护在内的功能。
[0008]优选的，所述信号处理及隔离输出单元进一步包括分别与所述逻辑处理单元相连的频率输出单兀和数字量输出单兀;
所述频率输出单元输出频率及占空比可调的PWM波，对所述矿山车的柴油机进行调速；
所述数字量输出单元输出紧急故障信号和综合报警信号。
[0009]本发明还另外具体提供了一种基于上述装置的电动轮矿山车电气控制系统的技术实现方案，电动轮矿山车电气控制系统，包括:ECU、DCU、变流器、发电机、柴油机、制动电阻和牵引电机，以及如上所述的电气控制装置。所述柴油机运行带动所述发电机发出交流电，所述电气控制装置通过所述ECU控制所述发电机的励磁，由所述发电机发出的交流电经过所述变流器进行交直交变换后输出至所述牵引电机，驱动所述牵引电机运行。所述电气控制装置通过所述DCU控制所述变流器对输入交流电进行交直交变换，所述制动电阻与所述变流器中的逆变器相连，用于消耗所述矿山车制动过程中多余的电能。
[0010]优选的，所述处理板进一步包括牵引/制动特性控制模块，所述牵引/制动特性控制模块通过所述1板采集矿山车前进、后退信号，以及油门踏板、制动踏板信号，生成给定目标电压信号，由所述1板通过CAN总线将所述给定目标电压信号输出至DCU，并由所述DCU驱动相应的继电器和接触器，完成电气牵引/制动电路加载转换控制。
[0011]优选的，所述处理板进一步包括自负荷特性控制模块，当所述1板采集到司机闭合自负荷开关，将所述矿山车设置为自负荷工况，所述自负荷特性控制模块通过所述1板利用CAN总线将自负荷工况命令发送给所述DCU，由所述DCU驱动变流器中逆变器的斩波IGBT闭合，将制动电阻接入所述逆变器和整流器之间的中间直流回路。所述自负荷特性控制模块根据油门踏板信号通过所述1板输出控制柴油机的转速控制信号，并通过所述柴油机的转速控制发电机的电压输出，使得所述制动电阻消耗的功率与当前转速下所述柴油机的输出功率相匹配。
[0012]优选的，所述处理板进一步包括柴油机控制模块，所述柴油机控制模块通过所述1板采集油门踏板、制动踏板和制动速度设定信号，根据所述油门踏板、制动踏板和制动速度设定信号生成所述柴油机对应的转速给定信号，通过通过所述1板直接给定115Hz?382Hz的频率信号输出至柴油机控制器，最终由所述柴油机控制器实现所述柴油机的调速。所述柴油机控制器采集柴油机的油量、油压传感信号，所述柴油机控制模块通过所述1板利用CAN总线与所述柴油机控制器进行通讯。当所述柴油机发生故障时，所述柴油机控制器通过所述1板向所述柴油机控制模块发送柴油机故障信号，由所述柴油机控制模块输出控制信号驱动报警灯和蜂鸣器提醒驾驶员，并执行包括柴油机降功、卸载和停机在内的操作。
[0013]优选的，所述处理板进一步包括矿山车控制模块，所述矿山车控制模块通过所述1板采集矿山车前进、后退信号，通过所述1板利用CAN总线将所述矿山车前进、后退信号传送至所述DCU，由所述DCU控制所述矿山车运行方向的转变。当所述矿山车运行时，所述矿山车控制模块通过所述1板检测所述矿山车的前轮转速，来调节所述变流器的中间直流回路的中间电压，对所述矿山车的运行速度进行限制。
[0014]优选的，所述电气控制系统还包括举升油缸和货箱，所述矿山车控制模块通过所述1板向所述DCU输出控制信号，并由所述DCU控制所述举升油缸带动所述货箱动作。所述矿山车控制模块根据所述1板采集到的货箱举升控制杆状态控制所述举升油缸的动作，所述货箱举升控制杆状态包括下降、浮动、举升、保持四个状态；当所述货箱处于举升状态时，所述矿山车的运行速度限制为O。当所述货箱处于举升状态，超越开关被按下时，所述矿山车的运行速度限制为不高于8km/h。所述矿山车空载时的运行速度限制为不高于65km/ho所述矿山车额定载荷时的运行速度限制为不高于45km/h。所述矿山车过载时的运行速度限制为不高于16km/h。所述矿山车反向运行时的运行速度限制为不高于8km/h。
[0015]通过实施上述本发明提供的电动轮矿山车电气控制装置及系统，具有如下有益效果:
本发明电动轮矿山车电气控制装置及系统功能完善，可实现电动轮矿山车的整车电气控制功能，同时整体结构紧凑、价格适中、性价比高。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0017]图1是本发明电动轮矿山车电气控制装置一种【具体实施方式】的结构组成示意图； 图2是本发明电动轮矿山车电