《矿用防爆车辆电动自动转向系统技术要求》

ICS43.040.50

CCST23

团体标准

T/XXXXXXX—XXXX

矿用防爆车辆电动自动转向系统技术要求

Technicalrequirementsforelectricautomaticsteeringsystemsofexplosion-proofminingvehicles

（征求意见稿）

（本草案完成时间：2023.06）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

宁夏机械工程学会发布

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矿用防爆车辆电动自动转向系统技术要求

1范围

本文件规定了矿用防爆车辆电动转向系统的产品分类、技术要求、检验方法、检验规则等内容。

本文件适用于矿业防爆电动无人驾驶车辆的防爆转向系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T755旋转电机定额和性能

GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温

GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温

GB/T2423.4电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法

GB/T2423.5电工电子产品基本环境试验规程试验Ea和导则:冲击试验方法

GB/T2423.10电工电子产品基本环境试验规程试验Fc:振动(正弦)试验方法

GB/T3836.1爆炸性环境第1部分：设备通用要求

GB/T3836.2爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备

GB/T3836.3爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备

GB/T3836.4爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备

GB/T3836.9爆炸性环境第9部分由浇封型“m”保护的设备

GB/T3836.18爆炸性环境第18部分：本质安全电气系统

GB17675汽车转向系基本要求

GB/T21418永磁无刷电动机系统通用技术条件

GB/T35360汽车转向系统术语和定义

GB/T38661电动汽车用电池管理系统技术条件

AQ/T1043矿用产品安全标志标识

JB/T1165汽车转向系统不解体检验方法

MT/T111矿用防爆型低压交流真空电磁起动器

MT/T154.2煤矿用电器设备产品型号编制方法和管理办法

MT/T661煤矿井下用电器设备通用技术条件

MT/T1078矿用本质安全输出直流电源

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

电动转向系统

以电动机做为执行元件，根据方向盘上的转向力、转向角以及电机转子位置等反馈信号由驱动器决

策构成的伺服闭环控制执行系统。

系统包含电动机、驱动器、传感器以及附件线束等部分组成。

3.2

驱动器

接受控制指令，可实现对电动机的转矩、速度、转子位置控制的电气装置。

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3.3

电动机

依赖于转子位置信息，通过电子电路换向或电流控制的电动机。

3.4

传感

用于检测电动机位置、速度以及识别人意图的方向、角度传感器或技术。传感器包括光电编码器、旋转变压器、

霍尔元件等。

3.5

线控

用传感器检测驾驶员的转向数据，通过数据总线将信号传递给驱动器，同时转向系统通过数据总线获得车轮状

态以及整车车速状态，从而控制整个转向系统运动至预期的方位角度。

4技术要求

4.1适用环境条件：

a)海拔高度不超过2000m（80～106kPa）；

b)环境温度-5℃～40℃；

c)平均相对湿度≤95%RH（+25℃）；

d)煤矿井下有爆炸性混合物，但无破坏绝缘性能的腐蚀性气体的场合。

4.2基本要求

4.2.1隔爆与结构

4.2.1.1隔爆参数

隔爆接合面最小宽度、最大间隙，表面粗糙度应符合GB/T3836.2中第5章的要求。

4.2.1.2隔爆性能

应能承受GB/T3836.2中15.1和15.2规定的外壳耐压试验和内部点燃的不传爆试验。

4.2.1.3电缆引入装置夹紧、密封及机械强度性能

电缆引入装置应符合GB/T3836.1附录A中的A.3及GB/T3836.2附录C中的C.3规定的夹紧、密封及机

械强度性能要求。

4.2.1.4密封圈热稳定

密封圈应能承受GB/T3836.1中7.1.4和7.2规定的试验。

4.2.1.5绝缘套管扭转性能

连接件绝缘套管扭转性能应符合GB/T3836.1中26.6的要求。

4.2.1.6外壳静压性能

铸件、焊接件外壳在精加工后按GB/T3836.2中16章的规定进行静压试验，不应有渗漏及影响防爆

性能的永久性变形或损坏。

4.2.1.7外壳抗冲击性能

外壳应能承受GB/T3836.1中26.4.2规定的抗冲击试验。

4.3性能要求

4.3.1电动转向用电动机宜采用无刷电动机，电动机应具备反馈转子位置状态的传感器。

4.3.2驱动器应具备CAN总线（CAN2.0B，J1939），具备与外部设备通讯的能力；驱动器应具备采集

驾驶员转向数据、车轮角度及电机转子位置数据的能力，应具有自检功能。

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4.3.3电动转向应具有自动转向功能，能够通过通讯总线接收转角指令，并执行转向指令驱动车轮转

向。

4.3.4助力转向功能

a)使转向手力明显改善；

b)系统根据车速和方向盘上转向力和转向角信号控制电机助力，达到低速转向轻便、高速转向

稳定的良好转向特性；

c)系统能够采集转向角，通过控制电机可以实现主动回正控制。

4.3.5转向反馈

a)转向系统需具有对当前方向盘转向角检测的功能，能够通过总线通讯反馈给整车控制器；

b)在失去电源重启后能够将当前车轮的转向角通过总线通讯反馈给整车控制。

4.3.6故障检测

驱动器运行过程中检测到相关信号出现异常时，立即进入故障处理程序，包括：控制器应立即分离

继电器器（断电），取消转向功能，存贮故障码，并能够通过通讯总线上报故障信息。相关异常现象宜

包括：电机欠压，电机过压，电机相电流过流，电机位置编码器异常，电机缺相，通信异常，力矩传感

器异常等。

4.3.7转向速率

转向速率50～540度/s可控。

4.3.8转向精度和最大自由转动量

方向盘转向角精度误差在±1°以内，最大自由转动量满足设计要求。

4.3.9转向响应时延

时延＜200ms。

4.4电气安全性能

4.4.1绝缘电阻

绝缘电阻应符合MT/T661中5.3.3.3的规定。不同额定电压的绝缘电阻值见表1。

表1绝缘电阻值

绝缘电阻值

条件MΩ

≤60V127V220V380V660V1140V3300V6000V10000V

常温：（20±5）℃

≥2＞20＞20＞20＞50＞100＞500--

相对湿度：≤95%RH（+25℃）

湿热试验后11.51.51.52.02.54--

湿热试验后数据，应作为合格与否的判定依据，3300V以上不作绝缘电阻考核，只用介电性能考核。

注1：常温下的数据，可作为出厂检验数据，型式试验时不作为合格判别一句

注2：＞3300V的电气绝缘电阻可参照1kΩ/V作为判断绝缘良好的依据。

4.4.2介电强度

不同极性的带电部件之间及带电部件对外壳之间，应能承受表2规定的工频耐压试验电压值。漏电

电流应不大于5mA，且无击穿和闪络现象。

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表2介电强度

额定绝缘电压Ui(V)工频耐压试验电压值(kV)

本安接口0.5

Ui≤601.0

60＜Ui≤3002.0

300＜Ui＜6602.5

660≤Ui≤8003.0

800＜Ui≤12004.2

4.4.3电气间隙和爬电距离

符合MT/T661中5.2.7的规定。

4.4.4温升

驱动器在额定电流下运行，外壳最高表面温度≤150℃，其各部分允许的温升极限见表3。

表3极限温升

序号部件名称温升极限（K）

1接线柱65

2电容65

3导线65

4IGBT散热板65

4.4.5电磁兼容

4.4.5.1电快速瞬变脉冲群抗扰度应符合GB/T38661的规定，满足附录A中规定的C级要求。

4.4.5.2射频电磁场辐射抗扰度试验应符合GB/T38661的规定，满足附录A中规定的C级要求。

4.4.6环境适应性

应符合MT/T1078-2008中4.14的规定。其主要技术指标和功能应满足5.2.2、5.2.3的规定。

5检验方法

5.1试验条件

除另有规定外，试验应在以下环境条件下进行：

a)海拔高度不超过2000m（80～106kPa）；

b)环境温度-5℃～35℃；

c)平均相对湿度≤95%RH（+25℃）。

5.2测量仪器与设备

a)计量仪器的准确度和测量范围应能保证所测指标的精度，并在校准周期内；

b)测量仪器和设备的选用应符合所测指标特性；

c)可调直流电源，0~60VDC，输出功率：2kW；

d)车轮模拟阻力负载台；

e)转向力-转向角检测仪或角度传感器；

f)绝缘电阻测量仪表测量范围应符合表4。

表4绝缘电阻测量仪表

设备额定电压U测量仪表的电压等级V

U＜500500

500≥U＜10001000

U≥10002500

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5.3检测方法

5.3.1基本要求

a)防爆性能和结构检验，执行GB/T3836.1～4的相关要求；

b)文件资料目测集检测资料和记录。

5.3.2性能测试

5.3.2.1被测试部件按照电气连接关系按图1完成连接。

图1电气连接关系

5.3.2.2目测检查电动机应具有反馈转子位置状态的传感器。

5.3.2.3使用电脑模拟整车控制器终端，通过CAN能够与驱动器完成通讯信息交互；转动方向盘通过

驱动器上位机查看驱动器应具备采集驾驶员转向数据变化、车轮角度及电机转子位置数据数据变化，且

与试验安装的检测设备反馈信息变化一致；上位机应具有驱动器自检状态信息。

5.3.2.4自动转向功能

使用电脑模拟通讯终端通过CAN发送转角指令，驱动器接受并执行转向指令驱动车轮转向，与检测

设备反馈的车轮转角位置信息一致。

5.3.2.5助力转向功能

a)转动方向盘，转向轻便，转向手力明显改善；

b)调整车轮模拟阻力负载台参数，电脑模拟发送车速，转动方向盘，达到低速转向轻便、高速

转向稳定的良好转向特性；

c)转动方向盘，可以实现主动回正到标定零位。

5.3.2.6转向反馈

a)转动方向盘，电脑接收的方向盘角度信息与检测设备反馈信息一致，与车轮实际转动角度对

应；

b)转动方向盘，断开电源后重新上电电脑可以接收到当前车轮位置信息，与实际车轮位置角度

一致。

5.3.2.7故障检测

模拟驱动器运行过程中检测到相关信号出现异常时，检查驱动器立即分离继电器器（断电），取消

转向功能，检查有存贮故障码，电脑并能够通过通讯总线接收到故障信息。相关异常现象宜包括：电机

欠压，电机过压，电机相电流过流，电机位置编码器异常，电机缺相，通信异常，力矩传感器异常等。

5.3.2.8转向速率

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通过电脑模拟发送不同转向速率（3组数据），驱动器立即响应，检测设备检测到转向速率与发送

值一致满足5.2.2.7的要求。

5.3.3转向精度和最大自由转动量

5.3.3.1转向精度

通过电脑模拟发送不同转向角度（3组数据），驱动器立即响应，检测设备检测到转向角度与发送

值一致满足5.2.2.8的要求

5.3.3.2最大自由转动量

5.3.3.2.1检测准备

a)被检车辆至于平坦、干燥、清洁的硬质地（路）面，转向轮保持回正状态，熄火。

b)转向力-转向角检测仪按照其使用说明的仪器，安装在被检车辆的转向盘上，并进行预热。

c)转向力-转向角检测仪设置为峰值保持，并按清零键清零。

5.3.3.2.2检测

检测步骤如下：

a)转动转向力-转向角检测仪的操纵盘至一侧有阻力止（转向轮转动临界点），读取角度值，记

作B1；

b)再转至另一侧有阻力止，读取角度值，记作B2；

c)B1与B2间的角度即为转向盘最大自由转动量，计算并记录。

d)重复1）～3）共3次。

转向盘最大自由转动量按式（1）计算。

········································································(1)

式中：B----------转向盘最大自由转动量，单位为度（°）；

b1-----第1次测取的转向盘最大自由转动量，单位为度（°）；

b2----第2次测取的转向盘最大自由转动量，单位为度（°）；

b3-----第3次测取的转向盘最大自由转动量，单位为度（°）；

注：计算结果表示到小数点后1位。

5.3.4转向响应时延

通过电脑模拟发送不同转向角度（3组数据），驱动器立即响应，检测设备检测到从发送指令到驱

动器响应满足5.2.2.9的要求。

5.3.5电气安全性能

电器设备性能的各项试验方法应按照MT/T661中6.2验证电气性能要求进行试验，并满足4.4的各项

要求。

6检验规则

6.1检验分类

6.1.1分类

检验分以下两种：

1）型式检验；

2）出厂检验。

6.1.2型式检验

凡属于下列情况之一时，应按表5的规定进行型式检验：

1）新产品或老产品转厂生产的试制定型产品；

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2）正式生产后，如结构、材料、工艺有较大变化，可能影响产品性能时；

3）正常生产，应周期进行检验；

4）产品停产后，恢复生产时；

5）国家有关部门提出要求时。

6.1.3出厂检验

出厂检验是检查产品的制造的缺陷，应逐台按表5规定的检验项目进行检验。

6.1.4抽样

电器设备应根据其特征和本文件的规定在产品标准中确定试验项目或试验顺序，除非另有规定，每

项试验的试验样品数量不少于2台，应从出厂检验合格的产品中选取。

6.1.5检验项目

表5检验项目

序号检验项目技术要求试验方法出厂检验型式检验

4.2.1.1

4.2.1.2

4.2.1.3

1防爆与结构要求4.2.1.45.3.1-

4.2.1.5√

4.2.1.6

4.2.1.7

2电动转向用电动机4.3.15.3.2.2-√

3驱动器4.3.25.3.2.3√√

4自动转向功能4.3.35.3.2.4√√

5助理转向给你4.3.45.3.2.5√√

6转向反馈4.3.55.3.2.6√√

7故障检测4.3.65.3.2.7√√

8转向速率4.3.75.3.2.8√√

9转向精度和最大自由转向量4.3.85.3.3√√

10转向时延4.3.95.3.4√√

11绝缘电阻4.4.15.3.5√√

12介电强度