一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車的制作方法
【專利摘要】一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其貯能裝置為超級電容，超級電容由18個超級電容單元構成，每個超級電容單元由12個超級電容單體構成。通過電池均衡管理系統實時監控每個超級電容單體的充、放電情況，并將超級電容單體的溫度、電壓、電流控制在合理區間，實現每個超級電容單體的充、放電均衡。同時對整個超級電容用隔爆箱隔爆，隔爆箱置于車內后備箱處。本發明充電速度快，安全性能高，符合煤礦井下使用條件，與現有的井下電動車相比更加安全可靠。
【專利說明】—種礦用井下防爆電動無軌膠輪車

【技術領域】
[0001]本發明屬于煤礦井下用車【技術領域】，特別涉及一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車。

【背景技術】
[0002]現有的煤礦井下用車，大部分是柴油防爆井下用車，其防爆的主要措施是水過濾，采用的技術方案是將發動機的排氣口直接通過密封的管道通入密封的水箱，通過水箱中存放的水消除火星并降溫，從而達到防爆目的。但是，燃油燃燒產生的尾氣，以氣泡的形式通過水箱過濾，并以煙霧的形式排入巷道。其缺點是只能消除火星，而燃燒產生的尾氣含有很多有害氣體，直接排入巷道，這些有害氣體難以排除，對巷道的環境造成嚴重污染，影響礦井工人的工作環境。此外，用內燃機作為動力單元，需要使用復雜的機械傳動，其效率較低，功耗較大，噪音污染也很大，特別是在封閉的巷道環境下，噪音不易散發。
[0003]由于柴油防爆井下用車存在以上缺點，因而出現了井下防爆電動車，其動力源為鉛酸蓄電池或者是鋰電池。鉛酸蓄電池的不足之處在于它充電時間長、循環壽命短、放電能力小，因此采用鉛酸蓄電池電機車必須專門配備充電裝備；為了滿足生產就必須將配備的機車數量翻倍或多配備電池組，從而使得投資增加。此外，頻繁更換電池導致鉛酸蓄電池電機車的運行維護成本高，極不經濟；電池加酸補液和報廢還會給環境帶來嚴重的污染。因此使用鉛酸蓄電池作為動力源的井下防爆電動車，難以得到廣泛使用。而鋰離子電池的比能量高，充電接受能力好，在手提式電氣設備中已經得到了廣泛的應用，但是鋰電池的工作溫度范圍窄，且在使用過程中必須嚴格控制充、放電電壓，電池組的總容量也需要加以限制，并且鋰電池使用后可能釋放可燃氣體，存在安全隱患，安全性能不足限制了鋰電池在井下的使用。
[0004]超級電容是近年來被深入研究和開發的一種新型高密度貯能裝置。超級電容一般采用對稱結構，即正負極采用相同的炭材料，電解液由銨鹽和高電導率的有機溶液組成。此夕卜，也有采用非對稱結構的，正極為活性炭、負極為鈦酸鋰或者正極為鋰離子嵌入化合物、負極為多孔炭材料與石墨混合物。超級電容的顯著特點是電池的功率密度高，達1000W/kg?3000W/kg，充電時間短至0.3s?15min，循環使用壽命長達10萬次以上，并且清潔環保、用電成本低，工作溫度范圍寬(_50°C?+70°C )，性能穩定。雖然超級電容已經作為電動車儲能裝置初步得到應用，但是在作業環境復雜、防爆要求高的礦山井下的應用尚未得到有效開發。


【發明內容】

[0005]本發明提供一種適用于井下、安全環保、使用性能好的礦用井下防爆電動無軌膠輪車，進一步拓寬超級電容的應用領域，也使井下指揮車更加清潔、環保、安全、可靠。
[0006]本發明的目的可通過以下技術方案來實現:一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其貯能裝置為超級電容。超級電容由18個超級電容單元構成，每個超級電容單元由12個超級電容單體構成。超級電容單體均采用非對稱結構，正極是鉭，負極是活性炭，電解液是以丙烯碳酸酯為基礎溶劑的有機電解液。
[0007]超級電容通過電池均衡管理系統實時監控每個超級電容單體的充、放電情況，并將超級電容單體的溫度、電壓、電流控制在合理區間，實現每個超級電容單體的充、放電均衡。
[0008]對整個超級電容采用隔爆箱隔爆，隔爆箱外殼為高強度鐵板；隔爆箱內部分三層，一層放置超級電容，一層放置電池均衡管理系統，一層放置接線端子、進出線裝置。
[0009]超級電容分別向主牽引電機、DC/DC電源模塊供電，DC/DC電源模塊再向助力轉向電機、真空助力泵電機和本安電源供電,并提供外部接口。
[0010]作為一種優選方案，所述超級電容置于車內后備箱處的隔爆箱內，以有效利用空間。
[0011]本發明的有益效果是:采用超級電容作為貯能裝置為車輛提供動力，具有充電速度快，功率密度大，使用壽命長，轉換效率高，無記憶效應，免維護，工作溫限寬，安全性能好等特點，無污染，綠色環保。
[0012]經過有效的防爆隔爆處理，本發明的安全性能高，符合煤礦井下使用條件，符合國家煤礦行業標準。與現有的井下電動車相比更加安全可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的結構示意圖。
[0014]圖中，1-超級電容，2-電池均衡管理系統，3-隔爆箱，4-主牽引電機，5-高壓配電柜，6-助力轉向電機，7-真空助力泵電機，8-DC/DC電源模塊，9-整車控制器。

【具體實施方式】
[0015]選用SUV高級越野車為本體，使用原車的底盤系統、車身，增加后懸架彈簧剛度。
[0016]使用超級電容I作為貯能裝置，超級電容I的額定容量為32安時，額定電壓為380伏，額定電流540安，由18個超級電容單元構成，每個超級電容單元由12個超級電容單體構成，每個超級電容單體均采用非對稱結構，正極為鉭，負極為活性炭，電解液為以丙烯碳酸酯為基礎溶劑的有機電解液，其組分包括丙烯碳酸酯、鏈狀碳酸酯、六氟磷酸鋰(LiPF6 )、成膜穩定劑和高溫穩定劑。
[0017]通過電池均衡管理系統2對超級電容I進行管理，電池均衡管理系統2由主節點、子節點和總線網絡組成。電池均衡管理系統2監控每個超級電容單體的工作電壓、總電壓、總電流，通過符合SAEJ1939協議的CAN總線與整車控制器9連接，自動均衡電壓差，并通過儀表系統顯示。高壓電的通斷由高壓配電柜5完成。電池均衡管理系統2、高壓配電柜5、儀表均由整車控制器9通過通信協議統一控制。
[0018]根據井下煤礦巷道坡度15度的要求，結合車輛自重以及載重情況，選用主牽引電機4為額定功率30kw的永磁同步電機，電機動力依次傳遞至變速器、傳動軸、主減速器、后輪，驅動車輛行駛。
[0019]對超級電容I用隔爆箱3隔爆，隔爆箱3外殼為高強度鐵板，隔爆箱3內部分為三個空腔，一個放置超級電容1，一個放置電池均衡管理系統2，一個是間接接線腔，放置接線端子、進出線裝置。隔爆箱3的規格根據超級電容單體的體積、電器間隙和爬電距離確定。隔爆箱3需符合GB 3836-2010系列標準和《煤礦安全規程》的要求。
[0020]隔爆箱3置于車身后備箱處。考慮到車后備箱的體積有限，因此隔爆箱3內部超級電容單元的擺放為3層，每層橫向3組、縱向2組，以利用車身的寬度，使電動車乘坐空間更大。
【權利要求】
1.一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:所述礦用井下防爆電動無軌膠輪車的貯能裝置為超級電容。
2.根據權利要求1所述的一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:所述的超級電容由18個超級電容單元構成，每個超級電容單元由12個超級電容單體構成。
3.根據權利要求2所述的一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:所述的超級電容單體采用非對稱結構，正極是鉭，負極是活性炭，電解液是以丙烯碳酸酯為基礎溶劑的有機電解液。
4.根據權利要求3所述的一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:所述超級電容通過電池均衡管理系統實時監控每個超級電容單體的充、放電情況，并將超級電容單體的溫度、電壓、電流控制在合理區間，實現每個超級電容單體的充、放電均衡。
5.根據權利要求1所述的一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:對所述超級電容用隔爆箱隔爆，所述隔爆箱外殼為高強度鐵板；隔爆箱內部分三層，一層放置超級電容，一層放置電池均衡管理系統，一層放置接線端子、進出線裝置。
6.根據權利要求1所述的一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:所述超級電容分別向主牽引電機、DC/DC電源模塊供電。
7.根據權利要求6所述的一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:所述的DC/DC電源模塊，向助力轉向電機、真空助力泵電機和本安電源供電，并提供外部接口。
8.根據權利要求1所述的一種礦用井下防爆電動無軌膠輪車，其特征在于:所述的超級電容置于車內后備箱。
【文檔編號】B60L11/18GK104129315SQ201410361689
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】崔東山, 章自成 申請人:揚州佳山重工科技有限公司