由于煤矿井下巷道空间狭小、通风条件差，由防爆柴驱辅助运输车辆应用大幅增长带来的强噪音、大排放、高油耗等问题日益严重。如何解决煤矿井下无轨运输车的主要动力源防爆柴油机造成的井下尾气污染、噪音污染，改善矿井中作业人员的作业环境，已经成为煤矿辅助运输行业亟待解决的一个难题。

      近年来，很多大型煤矿采用了纯电动防爆运输车辆作为辅助运输设备的补充。目前煤矿井下的纯电动防爆运输车辆大多采用防爆锂离子蓄电池或者防爆铅酸蓄电池作为动力源。优点是无污染，噪声低，但缺点是续驶里程不足，电池故障频繁。因此一套可以延长电池使用寿命，提高车辆动力性能，增加车辆续驶里程的复合电源是非常必要的。

1 电源结构构成

1.1 普通电源结构构成

      煤矿井下无轨胶轮车使用的电源主要是防爆特殊型铅酸蓄电池电源装置、防爆磷酸铁锂离子电池装置、防爆镍氢蓄电池等。其具体组成如图 1所示。

1.2 复合电源结构构成

      复合电源系统是由超级电容和防爆锂电池组成的混合电源，如图 2 所示。超级电容的优点是比功率高，循环寿命长，而防爆锂电池的优点是比能量高，能量密度大。采用超级电容与防爆锂电池串联方式的复合电源可以兼具两者的优点，所以当其应用在无轨胶轮车上时，续驶里程数明显提高。

2 复合电源动力防爆车辆的电气设计

2.1 控制策略

      采用合理的控制策略是实现电动防爆胶轮车整车的动力性与经济性指标的关键，是电动防爆胶轮车的整车核心技术。电池能量的管理和整车驱动的控制是整车控制策略的关键所在。图 3 所示的控制部分包括电动防爆胶轮车整车控制器和各分控制器。各个控制器之间一般采用 CAN 总线进行通信连接。该电动防爆胶轮车控制部分主要包括电控部分、液压系统、传动系统和起动系统。每个系统模块都采用了隔爆设计，均符合《矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件》（MT/T 989—2006）的要求，工作正常，灵活方便，安全可靠。

2.2 电气原理图

      防爆胶轮车的电气系统一般主要由电池系统、防爆兼本安电气控制箱和执行系统组成。电动防爆胶轮车的电气原理如图 4 所示。电池系统中电池管理系统是核心，决定了该系统的快慢和可靠性。防爆兼本安电气控制箱的核心是 PLC 整车控制器，这也是整个电气系统的关键部件。PLC 整车控制器向各个部件发出指令，并且收集各个传感器的反馈信号。执行系统由灯、电机和开关等组成。

3 复合电源动力防爆车辆建模

      某型煤矿井下电动防爆胶轮车的物理模型如图5 所示。根据煤矿井下电动防爆胶轮车辆的组成结构和各个零部件之间的传递关系，通过仿真软件建立了如图 6 所示的以复合电源为动力源的电动防爆胶轮车的整车仿真模型。

4 结论

      1）采用复合电源的防爆胶轮车相较于锂电池防爆胶轮车动力性能得到大幅度的提升，说明复合电源增加了整车的动力性和续航里程。

      2）采用复合电源的防爆胶轮车相较于锂电池防爆胶轮车加速时间略有降低，说明复合电源提高了整车的灵敏性。

      3）防爆胶轮车爬坡性能和加速时间的仿真值和实验值吻合，说明本文中所采用的仿真方法行之有效，为同行业其它同类产品的研究分析提供了参考。