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1 電動防爆無軌運輸車輛整車現(xiàn)狀

當(dāng)前，礦用防爆鉛酸類蓄電池整車設(shè)計主要參照煤礦無軌輔助運輸要求，自主開發(fā)礦用防爆純電動車輛底盤，主要涉及有整體式承載底盤、兩段鉸接式底盤、三段回轉(zhuǎn)鉸接式底盤，載重范圍覆蓋3～80t; 驅(qū)動方式主要有無級單電機變頻調(diào)速驅(qū)動、雙電機變頻調(diào)速驅(qū)動和四輪四電機變頻調(diào)速驅(qū)動控制三種類型，該類車輛應(yīng)用過程中暴露出傳動系統(tǒng)效率低、電池壽命低和作業(yè)時間短等問題，嚴(yán)重制約了該類車輛的進(jìn)一步推廣。

礦用防爆鋰離子蓄電池車輛，國內(nèi)很多廠家和研究機構(gòu)都在研究礦用井下電動無軌運輸車輛，但主要集中在使用柴油機車身改裝的鋰電池運人車上?，F(xiàn)有電驅(qū)動車輛大部分是在傳統(tǒng)柴油機車的基礎(chǔ)上改裝而成，即用一個集中電機代替原來的發(fā)動機，動力通過電機、變速器、傳動軸、差速器和半軸等傳到車輪來驅(qū)動車輛前進(jìn)。在其獨有的動力驅(qū)動系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等關(guān)鍵部件上未實現(xiàn)技術(shù)匹配，造成整機重量大、行駛里程短、充電時間長、電機匹配困難、電池放電率過大等問題，成為制約新能源車輛在煤礦井下發(fā)展的瓶頸。

2 防爆驅(qū)動電機

礦用純電動防爆車輛用驅(qū)動電機不同于常規(guī)的工業(yè)電機和非防爆電動車輛用電機，根據(jù)其使用條件，一般要求電機具有效率高、功率大、過載能力強、質(zhì)量輕、尺寸小、可靠性好及成本低等特點。當(dāng)前礦用純電動防爆車輛用驅(qū)動電機鉛酸類重型車輛主要采用交流異步電機及開關(guān)磁阻電機，而以鋰離子蓄電池為動力的車輛主要用于永磁同步電機和開關(guān)磁阻電機，功率范圍覆蓋 15 ～ 100kW，按照不同的動力需求，分別配置單電機、雙電機和四電機驅(qū)動。當(dāng)前該類車輛應(yīng)用的防爆電機基本都是地面非防爆電機進(jìn)行了防爆處理，未真正結(jié)合整車工況需求進(jìn)行研制開發(fā)，使得整個電機高效區(qū)覆蓋整車工況的區(qū)域較小，導(dǎo)致整車常用工況下的電機及控制系統(tǒng)綜合效率未完全工作在高效區(qū)，整個驅(qū)動效率非常低。

3 防爆動力電池現(xiàn)狀

目前國內(nèi)使用的防爆鉛酸電池單體主要參照煤礦相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在地面鉛酸電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行防爆改造，并將各個單體電池統(tǒng)一按照煤礦標(biāo)準(zhǔn)要求安裝在一個金屬制殼體內(nèi)，防爆鉛酸電池單體容量主要有530Ah、900Ah、1200Ah、2000Ah等規(guī)格。

防爆鉛酸蓄電池在應(yīng)用過程中暴露出以下幾個主要問題:

1) 充電作業(yè)繁瑣，效率低，壽命短，成本高，主要體現(xiàn)在: 專人維護(hù)，所加酸液要求指標(biāo)高( 如電導(dǎo)率大于 100kΩ·cm)

，一般難于達(dá)到，大量蓄電池提前失效或性能迅速衰減，壽命 6 ～ 10 個月; 設(shè)備工作效率低下，運維成本高，平均充電時長

10h;電源裝置與電池各自獨立，無法進(jìn)行智能充電判斷;沒有專用的電池管理系統(tǒng)，電池長期處于無監(jiān)控狀態(tài)。

2) 對環(huán)境產(chǎn)生對影響，主要體現(xiàn)在蓄電池充電時產(chǎn)生的酸霧嚴(yán)重污染周圍環(huán)境; 蓄電池沖洗液排放;

頻繁酸液配制產(chǎn)生大量污染物排放?；诿旱V標(biāo)準(zhǔn)要求，礦用防爆鋰離子蓄電池當(dāng)前使用的僅有磷酸鐵鋰電池，禁止采用鈷酸鋰電池，三元系鋰電池、錳酸鋰電池，同時單體需要完成過放電試驗、過充電試驗、短路試驗、跌落試驗、加熱試驗、擠壓試驗、金額針刺等試驗內(nèi)容，需要在國家安全標(biāo)志中心進(jìn)行備案。而整個電源裝置檢驗主要基于 《礦用隔爆( 兼本安) 型鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)，其中對電池的容量等基本要求、防爆要求以及電池管理系統(tǒng)( BMS) 做了規(guī)定。

鑒于目前大容量鋰離子蓄電池的生產(chǎn)工藝和安全性能控制還存在諸多問題，單體電池的最大容量不超過100Ah; 隔爆腔內(nèi)不允許單體電池和電池組有任何形式的并聯(lián);

單體電池在充、放電過程中的最大 允 許 溫 升 不 超 過 70℃，且須配備電池管理系統(tǒng)。

隨著國家政策的不斷出臺，礦用純電動車輛相關(guān)技術(shù)的突破，并將核心技術(shù)應(yīng)用于純電動防爆車輛上，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)人員、設(shè)備和物料等的運輸，可以有效改善井下工作環(huán)境并實現(xiàn)節(jié)能減排，為未來煤礦井下無軌輔助運輸技術(shù)與裝備領(lǐng)域的發(fā)展提供方向，后期具有良好的市場前景。