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1 電動(dòng)防爆無軌運(yùn)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(jì)主要參照煤礦無軌輔助運(yùn)輸要求，自主開發(fā)礦用防爆純電動(dòng)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(dòng)方式主要有無級(jí)單電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)、雙電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)和四輪四電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制三種類型，該類車輛應(yīng)用過程中暴露出傳動(dòng)系統(tǒng)效率低、電池壽命低和作業(yè)時(shí)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(guó)內(nèi)很多廠家和研究機(jī)構(gòu)都在研究礦用井下電動(dòng)無軌運(yùn)輸車輛，但主要集中在使用柴油機(jī)車身改裝的鋰電池運(yùn)人車上?，F(xiàn)有電驅(qū)動(dòng)車輛大部分是在傳統(tǒng)柴油機(jī)車的基礎(chǔ)上改裝而成，即用一個(gè)集中電機(jī)代替原來的發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力通過電機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸、差速器和半軸等傳到車輪來驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。在其獨(dú)有的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等關(guān)鍵部件上未實(shí)現(xiàn)技術(shù)匹配，造成整機(jī)重量大、行駛里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)、電機(jī)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(dòng)電機(jī)

礦用純電動(dòng)防爆車輛用驅(qū)動(dòng)電機(jī)不同于常規(guī)的工業(yè)電機(jī)和非防爆電動(dòng)車輛用電機(jī)，根據(jù)其使用條件，一般要求電機(jī)具有效率高、功率大、過載能力強(qiáng)、質(zhì)量輕、尺寸小、可靠性好及成本低等特點(diǎn)。當(dāng)前礦用純電動(dòng)防爆車輛用驅(qū)動(dòng)電機(jī)鉛酸類重型車輛主要采用交流異步電機(jī)及開關(guān)磁阻電機(jī)，而以鋰離子蓄電池為動(dòng)力的車輛主要用于永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)，功率范圍覆蓋 15 ～ 100kW，按照不同的動(dòng)力需求，分別配置單電機(jī)、雙電機(jī)和四電機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)前該類車輛應(yīng)用的防爆電機(jī)基本都是地面非防爆電機(jī)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(gè)電機(jī)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(jī)及控制系統(tǒng)綜合效率未完全工作在高效區(qū)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)效率非常低。

3 防爆動(dòng)力電池現(xiàn)狀

目前國(guó)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(gè)單體電池統(tǒng)一按照煤礦標(biāo)準(zhǔn)要求安裝在一個(gè)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(gè)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(gè)月; 設(shè)備工作效率低下，運(yùn)維成本高，平均充電時(shí)長(zhǎng)

10h;電源裝置與電池各自獨(dú)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(zhǎng)期處于無監(jiān)控狀態(tài)。

2) 對(duì)環(huán)境產(chǎn)生對(duì)影響，主要體現(xiàn)在蓄電池充電時(shí)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。基于煤礦標(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(shí)單體需要完成過放電試驗(yàn)、過充電試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、跌落試驗(yàn)、加熱試驗(yàn)、擠壓試驗(yàn)、金額針刺等試驗(yàn)內(nèi)容，需要在國(guó)家安全標(biāo)志中心進(jìn)行備案。而整個(gè)電源裝置檢驗(yàn)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(duì)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(guó)家政策的不斷出臺(tái)，礦用純電動(dòng)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(dòng)防爆車輛上，實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)人員、設(shè)備和物料等的運(yùn)輸，可以有效改善井下工作環(huán)境并實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，為未來煤礦井下無軌輔助運(yùn)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(chǎng)前景。