浅谈防爆银杉DETA蓄电池车辆发展历程及趋势

摘要：近年来跟着绿色矿山建造、以及国家对环保注重程度的上升，国内矿用防爆蓄电池车辆开展十分敏捷，已投产运用的蓄电池运送设备凭仗效率高、安全性可靠、本钱低、能改进井下环境等优势，在煤矿运用中得到了普遍认可。依据防爆蓄电池车辆体系构型的特点，详细介绍了三种驱动体系：异步电机变频驱动体系、开关磁阻电机驱动体系、永磁同步电机驱动体系，并剖析了不同驱动体系的特点、适用设备，最终对永磁同步电机在矿用电动无轨辅佐运送车辆上的运用潜力进行了展望。

关键词：矿用防爆蓄电池；矿用电动无轨车辆；驱动技能

项目基金：山西六合煤机装备有限公司自立项目（M2022-MS17）

0 引言

据有关统计，中国防爆柴油机车生产厂家已开展到数十家,绝大部分制造商都是把通用机械运用的一般柴油机加装进排气干式阻火器进行防爆改装，并未对柴油机从原理上进行调校，造成油耗急剧上升，焚烧不充分，污染物排放严峻。伴随防爆柴油机车的大量运用，氮氧化物和有害颗粒物的排放严峻超支，造成井下环境污染，甚至要挟到操作人员的身心健康。鉴于此，美国等发达国家的井下柴油机90％已被摒弃，取而代之的是防爆蓄电池车辆。跟着经济与科技的飞速开展，动力的剧烈耗费，动力危机和节能环保问题越来越为人们所注重，国际上对井下空气污染的法规日趋严格，这些均促使能够有效消除尾气和噪声污染的防爆蓄电池车辆得到敏捷开展。

相较于防爆柴油机车噪声大、震动大、对燃油质量要求高的缺点，防爆蓄电池车辆具有结构简略，维修保养便宜，噪声小，无污染，无燃油耗费，充电本钱与同等吨位柴油车辆燃油本钱比较几乎能够忽略不计等优势，且运用单一的电动力，能够直接运用太阳能、风能、水能、核能等，因此动力来历广泛。越来越多的煤矿企业意识到，换装防爆蓄电池车辆是契合长远可持续开展的大趋势。基于此，开展煤矿井下无污染的防爆蓄电池车辆，是煤矿井下无轨辅佐运送车辆的迫切需求和开展趋势。

1 防爆蓄电池车辆运用现状

国外矿用防爆蓄电池车辆开展比国内早，以纯电动方法运用的车辆有防爆蓄电池运煤车、铲车、支架搬运车、人车等，现在还没有混合动力、燃料电池等方法的车辆正式生产和运用。前期，矿用防爆蓄电池车辆首要运用直流斩波调速方法，由矿用直流串励电动机驱动，完成对直流电机的无级调速操控。

跟着电力电子技能的开展，主流驱动技能已经从直流驱动晋级为沟通变频驱动。特别是跟着矿用沟通变频调速体系的飞速开展，异步电动机的变频调速功能已经达到或超越原直流调速体系。在可靠性上，防爆异步电动机远高于直流电动机，愈加合适煤矿井下特别的工况要求。

国内无轨防爆蓄电池车辆，在用的首要会集在运人车、客货车、资料车和特种车等。单纯载人的运人车，大多会集在20座以下，是矿工上下井的首要载具；既载人又载货的客货车，例如皮卡车等，对错上下班期间的首要运人载具，一起也承当往井下临时运送小件物料的作业；资料车，是矿上施工资料的首要运送工具，5吨左右的资料车普及率最广；多功能特种车，以铲运车、支架搬运车等重型车为主，此外还有晒水车等轻型车。

2 防爆蓄电池车辆驱动技能

就驱动技能而言，以沟通驱动为主，首要有沟通异步电机驱动体系、开关磁阻电机驱动体系和永磁同步电机驱动体系三类。实际运用中还要考虑防爆蓄电池车辆的特别性，以及异步电机、开关磁阻电机和永磁同步电机本身的特性。

2.1 防爆蓄电池车辆特别性

1）受整车布局空间限制，电驱动体系需结构紧凑。防爆蓄电池车辆在设计时，除了考虑功能性需求，还得考虑井下巷道的高度、宽度、允许的转弯半径等数据，布局条件苛刻，对功能性部件的结构体积有十分严格的要求。所以针对电驱动体系，防爆电机及其配套驱动器力求做到结构紧凑，尺度小巧。

2）电驱动体系可靠性要求高。防爆蓄电池车运行环境恶劣，作业面环境粉尘大、潮湿、路面积水、坑洼不平、泥泞、光线差、易剐蹭，设计时有必要保证电驱动体系在恶劣工况下的可靠性。

3）散热条件差，电驱动体系要具有较高的功率密度。在结构尺度和装置方法满足防爆壳体要求的前提下，还有必要进步电驱动体系的功率密度，以保证在尽可能小的尺度下有满足的负载裕量。

4）要求整个电驱动体系质量轻、体积小、传动效率高，以进步电池续航路程。

2.2 各驱动体系的特点

1）异步电机变频驱动体系，凭仗异步电机结构简略，制造、运用和维护方便，本钱较低一级优势，在煤矿范畴得到了广泛运用。特别是在速度开环模式下的转矩矢量操控策略，十分合适运用在驱动功率大、速度慢、无法装置转速编码器或转速编码器线装置不可靠的防爆车辆上。

2）开关磁阻电机具有结构简略、调速规模广、功能稳定、本钱低一级优点，转子不必励磁，也没有转差损耗，由其构成的驱动体系具有异步电机、直流电机传动体系所不具备的优点。尽管现在开关磁阻电机驱动技能没有广泛运用，但跟着电力电子技能的不断开展，其也会迎来广阔的前景。

3）永磁同步电机和异步电机驱动体系从硬件上比，驱动操控器是基本相同的，电机区别在于永磁同步电机转子具有永磁体，不必像异步电机那样感应取得磁场，利用编码器等高精度传感器即可获取速度或方位信号，从而对磁场进行准确定向，完成电机运行的准确操控。现在永磁同步电机在煤炭范畴也有了举足开展，特别是在井下皮带、刮板这类场合，充分利用了永磁同步电机效率高、体积小、功率密度大、起动力矩大、噪音小、在低频的时分仍能坚持良好操控功能的优点，去掉了减速器，完成了真正意义上的直驱，缩短了传动链和进步了调速功能。

3 结语

经过剖析防爆蓄电池车辆的开展现状和驱动技能，总结出矿用防爆蓄电池车辆是彻底完全替代相对过剩的柴油车辆的最佳选择，是现代煤矿产业的开展趋势。针对三种驱动体系的操控策略、适用场合，笔者以为永磁同步电机将会得到愈加广泛的运用。