煤矿井下车辆致力于以新能源来改善动力源,但在使用过程中,蓄电池暴露出过充电、过放电、热失控等情况,从而导致其循环次数短、使用效率低等一系列问题,造成了较大的经济损失。由此可见,研究蓄电池的管理与控制系统,对蓄电池的运行状态提供实时检测和早期预报,使其能够合理的充放电,也让使用者及时了解到蓄电池的状态信息,以便合理健康的使用,降低或杜绝蓄电池事故发生率具有一定的研究价值和现实意义。

以矿用胶轮车电池箱为研究对象,在总结分析铅酸蓄电池的国内外研究现状的基础上,分析了矿用铅酸蓄电池的整车匹配问题,确定蓄电池额定电压与容量以及蓄电池研究参数和整车合理应用措施。通过对矿用铅酸蓄电池特性试验分析,从其内部电化学反应到充放电特性来寻找对容量及循环次数的主要影响因素,分析了不同特性参数是如何影响电池容量与循环次数,并进行电池管理系统的相关研究。

结合车辆在煤矿井下应用的工况分析,对其管理与控制系统做出整体方案设计,以主控单元,设计了电压、电流与温度等采集模块,通过收发器对从控单元之间、从控与主控单元间进行无线通讯,通过CAN总线与整车控制器、充电机进行通讯;进行相应模块的软件开发,尤其是蓄电池信息采集与荷电状态估算子程序、充电子程序、放电子程序及系统的人机交互界面设计。

以矿用胶轮车电池为例,对矿用铅酸蓄电池管理系统进行了功能试验,试验结果表明,采用的荷电状态估算方法,可将误差控制在4左右,不超行业要求5;充电控制策略将电压误差可控在0.05V以内,充电电流与电压波动幅度有所减小。

通过对矿用铅酸蓄电池管理与控制技术的研究,实现了蓄电池以更健康的方式运行,保持和提升其循环次数与综合使用效率,在一定程度上保证了矿用胶轮车更加可靠长久的运行,也为其他井下车型的类似设计提供参考,具有一定的工程应用和理论研究价值。