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【摘要】介绍了一种矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车的设计方案，阐述了此车的整体方案和技术特点。研究结果表明：高效的驱动系统决定了防爆电动无轨胶轮车性能，防爆电动无轨胶轮车采用变速箱还是有一定必要的，轻量化设计对电动无轨胶轮车具有实际应用意义。并提出了矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车的特点和设计原则。
【关键词】外保；施工
目前，煤矿无轨辅助运输主要采用防爆柴油机无轨胶轮车，在使用过程中产生了严重的尾气污染和噪音污染，严重威胁着井下作业人员健康。而矿用防爆电动无轨胶轮车可以做到零排放、零污染、低噪音。这为改进煤矿井下环境提供了一条解决思路。我公司研发了一种矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车既可以用于煤矿安全巡逻和生产指挥，也可用于煤矿井下人员运送。
1、矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车方案
该车以SUV车为原型车改装，定位高端，外观大气，动力强劲，主要用作煤矿指挥车。动力源采用隔爆型动力锂电池，以隔爆型调频牵引电机做驱动，变频调速+两档档自动变速箱，机械传动，后轮驱动，液压助力转向，湿式制动。整车结构紧凑，操控简单，维修方便。转弯半径小，爬坡能力强，操控性能好。采用高强度充气轮胎，组合减震，乘坐舒适性好。用于巷道断面不小于3m×2.7m、坡度不大于14°的煤矿井下人员运输作业。主要参数加下表：
主要参数表
序号 名 称 参数 序号 名 称 参数
1 整备质量kg 2950 6 电池箱容量kWh 32
2 总质量kg 3350 7 爬坡能力° >14
3 电机功率kW 30 8 自动变速箱档位 2
4 转外半径m 6.5 9 最高速度km/h 60
5 离地间隙mm 200 10 续航里程km 90
1.1整车结构
整车有车身系统1、制动系统2、转向助力系统3、动力系统4、悬架系统5、电气系统6组成，如图1
1.2车身系统
车身系统包括SUV原车车身、驾驶室、真皮座椅和其他一些附件等。按防爆要求改装，保留原车风格。
1.3制动系统
采用两套湿式制动系统，行车制动和驻车制动（紧急制动）组合的制动系统，行车制动为主动制动，主要有双路进口制动阀、多盘湿式制动器及高压制动管路组成。驻车制动（紧急制动）采用安全失效型湿式制动系统，它能充分保障在车辆失去动力时保障有足够的制动能力。整个系统符合GB7258机动车运行安全技术条件和防爆技术要求，制动灵敏、安全可靠。
1.4转向助力系统
转向系统采用原车的转向机构，包括转向机、方向盘等，配备液压助力泵为转向机提供动力。液压助力转向，转向灵活、操作省力，提高了司机操控舒适度，保障了车辆在巷道行车、转弯和调头的安全性。
1.5动力系统
动力系统主要有动力锂离子蓄电池、防爆牵引电机、两档自动变速箱组成。电池箱有100块100Ah的电池组成，电压320v，容量为32kWh，防爆牵引电机采用30kW的电机，配置我公司自主研发的无离合两档自动变速箱，不需要防爆处理，兼顾井下大角度爬坡和井上路面高速行驶。并具有电制动反馈充电功能，下坡或减速制动时，电机以发电机功能工作提供制动力，既可以给电池充电，又可以减少机械制动器磨损和发热。
1.6悬架系统
悬架系统包括前独立悬架、后减板簧悬架和前后减震器，其中前独立悬架加强了扭力杆扭力，后板簧悬架做了局部改装和加强，使防爆电池箱的载荷基本有后桥承担，既保证了整车轻量化，又保障了整车的可靠性，并保留了SUV本身的乘坐舒适性。
1.7电气系统
电气系统包括防爆电池箱、变频控制箱、整车控制箱、综合控制器、各种传感器及其附件等组成。通过综合控制器的钥匙开关启动车辆。能量管理系统具有SOC估算、均衡充电、回馈充电、过流抱回等功能。整车控制系统能够准确评估驾驶员意图，搭建信息平台，实时信息交互，保障行车安全。
2、技术特点
2.1高性能驱动系统
综合匹配各项技术参数，30kW电机0至2000转运转，具有2倍的超调能力，配合两档无离合自动变速箱，使机械传动效率在正常工况下在95%以上。经过试验，电机在500至2000转范围内输出效率始终在90%以上，有效保障了整车的有效续驶里程。经过试验，该车的实际综合续驶里程达到106km，优于设计预期。
2.2机械式无离合自动变速箱
通过机械式无离合自动变速箱与变频调速电机相互配合，使驱动系统98%的时间工作在高效区。机械式两档无离合自动变速箱，根据车速和电机高效区转速综合判断换挡时机，在达到换挡要求时进行自动换挡。
2.3轻量化设计
此车整备质量只有2950kg，比我们上一代样车轻了1000多公斤。对防爆电池箱、防爆变频控制箱、整车控制箱、车架等进行结构设计，去掉过多的冗余设计，通过精确计算、合理优化结构、采用新型高强度材料等手段减轻整车重量。甚至对变轻牵引电机进行轻量化设计，去掉冗余，量身定做。
3 结束语
a.此矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车为井下无轨辅助运输提供了一种解决方案，发挥了电动车零排放、无污染、低噪音的特点。
b.该车打翻了以往对蓄电池车云里程低的认知，效率优先是此电动车驱动系统的基本原则。
c.矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车设计的另一个设计准则是轻量化设计，此车设计摒弃了以往煤矿傻大笨粗设计理念，在保障可靠性、安全性的前提下，做到每个零部件最轻量化设计。
参考文献
[1]李博.一种矿用防爆无轨电动胶轮车设计[J].机械工程与自动化，2014（4）84-86 .
[2]袁晓明.煤矿电动无轨运输车辆的关键技术研究[J].煤炭科学技术，2011.（5）80-82.
[3]习军强，王雷.纯电动客车自动机械变速器换挡过程控制 [J].北京理工大学学报，2010.（5）42-45.
【关键词】外保；施工
目前，煤矿无轨辅助运输主要采用防爆柴油机无轨胶轮车，在使用过程中产生了严重的尾气污染和噪音污染，严重威胁着井下作业人员健康。而矿用防爆电动无轨胶轮车可以做到零排放、零污染、低噪音。这为改进煤矿井下环境提供了一条解决思路。我公司研发了一种矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车既可以用于煤矿安全巡逻和生产指挥，也可用于煤矿井下人员运送。
1、矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车方案
该车以SUV车为原型车改装，定位高端，外观大气，动力强劲，主要用作煤矿指挥车。动力源采用隔爆型动力锂电池，以隔爆型调频牵引电机做驱动，变频调速+两档档自动变速箱，机械传动，后轮驱动，液压助力转向，湿式制动。整车结构紧凑，操控简单，维修方便。转弯半径小，爬坡能力强，操控性能好。采用高强度充气轮胎，组合减震，乘坐舒适性好。用于巷道断面不小于3m×2.7m、坡度不大于14°的煤矿井下人员运输作业。主要参数加下表：
主要参数表
序号 名 称 参数 序号 名 称 参数
1 整备质量kg 2950 6 电池箱容量kWh 32
2 总质量kg 3350 7 爬坡能力° >14
3 电机功率kW 30 8 自动变速箱档位 2
4 转外半径m 6.5 9 最高速度km/h 60
5 离地间隙mm 200 10 续航里程km 90
1.1整车结构
整车有车身系统1、制动系统2、转向助力系统3、动力系统4、悬架系统5、电气系统6组成，如图1
1.2车身系统
车身系统包括SUV原车车身、驾驶室、真皮座椅和其他一些附件等。按防爆要求改装，保留原车风格。
1.3制动系统
采用两套湿式制动系统，行车制动和驻车制动（紧急制动）组合的制动系统，行车制动为主动制动，主要有双路进口制动阀、多盘湿式制动器及高压制动管路组成。驻车制动（紧急制动）采用安全失效型湿式制动系统，它能充分保障在车辆失去动力时保障有足够的制动能力。整个系统符合GB7258机动车运行安全技术条件和防爆技术要求，制动灵敏、安全可靠。
1.4转向助力系统
转向系统采用原车的转向机构，包括转向机、方向盘等，配备液压助力泵为转向机提供动力。液压助力转向，转向灵活、操作省力，提高了司机操控舒适度，保障了车辆在巷道行车、转弯和调头的安全性。
1.5动力系统
动力系统主要有动力锂离子蓄电池、防爆牵引电机、两档自动变速箱组成。电池箱有100块100Ah的电池组成，电压320v，容量为32kWh，防爆牵引电机采用30kW的电机，配置我公司自主研发的无离合两档自动变速箱，不需要防爆处理，兼顾井下大角度爬坡和井上路面高速行驶。并具有电制动反馈充电功能，下坡或减速制动时，电机以发电机功能工作提供制动力，既可以给电池充电，又可以减少机械制动器磨损和发热。
1.6悬架系统
悬架系统包括前独立悬架、后减板簧悬架和前后减震器，其中前独立悬架加强了扭力杆扭力，后板簧悬架做了局部改装和加强，使防爆电池箱的载荷基本有后桥承担，既保证了整车轻量化，又保障了整车的可靠性，并保留了SUV本身的乘坐舒适性。
1.7电气系统
电气系统包括防爆电池箱、变频控制箱、整车控制箱、综合控制器、各种传感器及其附件等组成。通过综合控制器的钥匙开关启动车辆。能量管理系统具有SOC估算、均衡充电、回馈充电、过流抱回等功能。整车控制系统能够准确评估驾驶员意图，搭建信息平台，实时信息交互，保障行车安全。
2、技术特点
2.1高性能驱动系统
综合匹配各项技术参数，30kW电机0至2000转运转，具有2倍的超调能力，配合两档无离合自动变速箱，使机械传动效率在正常工况下在95%以上。经过试验，电机在500至2000转范围内输出效率始终在90%以上，有效保障了整车的有效续驶里程。经过试验，该车的实际综合续驶里程达到106km，优于设计预期。
2.2机械式无离合自动变速箱
通过机械式无离合自动变速箱与变频调速电机相互配合，使驱动系统98%的时间工作在高效区。机械式两档无离合自动变速箱，根据车速和电机高效区转速综合判断换挡时机，在达到换挡要求时进行自动换挡。
2.3轻量化设计
此车整备质量只有2950kg，比我们上一代样车轻了1000多公斤。对防爆电池箱、防爆变频控制箱、整车控制箱、车架等进行结构设计，去掉过多的冗余设计，通过精确计算、合理优化结构、采用新型高强度材料等手段减轻整车重量。甚至对变轻牵引电机进行轻量化设计，去掉冗余，量身定做。
3 结束语
a.此矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车为井下无轨辅助运输提供了一种解决方案，发挥了电动车零排放、无污染、低噪音的特点。
b.该车打翻了以往对蓄电池车云里程低的认知，效率优先是此电动车驱动系统的基本原则。
c.矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车设计的另一个设计准则是轻量化设计，此车设计摒弃了以往煤矿傻大笨粗设计理念，在保障可靠性、安全性的前提下，做到每个零部件最轻量化设计。
参考文献
[1]李博.一种矿用防爆无轨电动胶轮车设计[J].机械工程与自动化，2014（4）84-86 .
[2]袁晓明.煤矿电动无轨运输车辆的关键技术研究[J].煤炭科学技术，2011.（5）80-82.
[3]习军强，王雷.纯电动客车自动机械变速器换挡过程控制 [J].北京理工大学学报，2010.（5）42-45.