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1 電動防爆無軌運輸車輛整車現(xiàn)狀

當前，礦用防爆鉛酸類蓄電池整車設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，嚴重制約了該類車輛的進一步推廣。

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。在其獨有的動力驅(qū)動系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等關鍵部件上未實現(xiàn)技術匹配，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。當前該類車輛應用的防爆電機基本都是地面非防爆電機進行了防爆處理，未真正結合整車工況需求進行研制開發(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標準在地面鉛酸電池的基礎上進行防爆改造，并將各個單體電池統(tǒng)一按照煤礦標準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，所加酸液要求指標高( 如電導率大于 100kΩ·cm)

，一般難于達到，大量蓄電池提前失效或性能迅速衰減，壽命 6 ～ 10 個月; 設備工作效率低下，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標準要求，礦用防爆鋰離子蓄電池當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，需要在國家安全標志中心進行備案。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要求》標準，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技術的突破，并將核心技術應用于純電動防爆車輛上，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)人員、設備和物料等的運輸，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與裝備領域的發(fā)展提供方向，后期具有良好的市場前景。