矿区排矸重卡电动化应用及理念

矿区排矸重卡电动化应用及理念

阴胜涛

阳泉煤业 (集团 )股份有限责任公司运输部二矿排矸队 山西阳泉 045000

【摘要】伴随着我国电动汽车不断发展，汽车电动化已上升为国家发展战略。现阶段，汽车每年消耗石油已数亿吨，而原油进口依存度达70%以上，传统重卡每年的污染物排放数以万吨，据估算每辆重卡的污染物排放相当于近50辆乘用车的总和。施行重卡电动化势在必行，在短途、重载的矿区排矸场景推行电动重卡，可以充分展示电动卡车的优越性，同时加速淘汰传统重卡。基于此，本文主要阐述了电动重卡在矿区排矸场景的应用可行性、优越性；矿区电动重卡发展理念。

【关键字】电动重卡；零排放理念；电动化；智能化

“绿水青山就是金山银山”习主席早在 2005 年就前瞻性了提出让绿水青山变成金山银山的顶层设计；近年来，环保、节能减排作为基本国策，对以重工业、资源开采比重高的省份而言都面临着绿色环保与经济发展如何兼得的难题。阳泉坐落山西省拥有丰富的煤矿资源，阳煤集团对于煤矿下游副产物煤矸石的排放要求严格治理，主要运输排矸工具就是重型卡车，要求高、工作量集中，对于重卡的节能环保尤为重视。因此，矿区排矸用重卡电动化、智能化有着革命性的意义。

一、现状及趋势

1.矿区传统重卡主要燃料是柴油，排放物主要是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、碳氧化物（NO_x）、颗粒物（PM），据测算重卡较与乘用车对比，此四项排放物分别是9、14、144、306倍。对于矿区排矸场景传统重卡能耗高、排放大，相比于电动重卡的经济性、零排放有着无法比较的劣势。因此排矸重卡电动化零排放理念具备对环保、人文都有着重大意义。

2.随着全球能源危机的不断加深石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展汽车电动化将是解决这两个技术难点的最佳途径^[1]，电动汽车发展趋势锐不可当。

3.我国环保政策日益严格，各地方企业积极响应，针对电动重卡的车型国内普及处于起始阶段。重卡用户对于电动重卡的认知局限于充电时长、影响运营效率、里程焦虑、价格高昂、载货减少、安全隐患等主要疑问点。重卡电动化有待具体客户及具体场景的良好认证，并且作为电动重卡的汽车开发企业也需要更具体的运营认知。矿区重卡电动化需要挑战性的开发理念，对于使用场景的适用性、安全性将是尤为重要的考量点。

4.矿区地点偏远封闭，道路条件、工作环境恶劣，传统重卡应用趋于成熟，但是对于司机驾驶操作复杂度、工作强度、整体舒适度未有明显提升，现今能够胜任重卡驾驶要求的驾驶员已愈加减少。之于车辆驾驶安全、操作体验，重卡电动化可以更好贴近发展需求。对于未来的电动化重卡无人驾驶提供展望基础：

➢ 电动化 大幅减少传统重卡燃油费用，降低设备维护保养成本，零排放；

➢ 智能化 能实时监测重卡各部件的运行状态，车辆安全可控、延长配件寿命；

➢ 无人化 极大提高设备的使用效率，大幅降低劳动成本、增加产量；

该解决方案不仅能实现电动化零排放绿色生产、无人化安全生产、电气化无人绿色运输；同时无人化能杜绝人为误操作引发的事故，大幅提高矿山作业的安全性；同时解决了当地绿色环保与经济发展兼得的难题。

2. 矿区排矸重卡电动化应用及理念的全面分析

1. 车辆设计全面优化

为了推广矿区排矸重卡电动化，车辆设计必须根据电动驱动系统及车辆整体承重做全面的优化。考虑到电动汽车驱动电机的外特性是区别于传统内燃机的外特性，电动汽车驱动电机低转速可爆发大扭矩，转速、转矩响应速度区别于内燃机，对于车辆变速器、主减速器均有不同应用特点。车桥优化，承载能力加强，主减桥壳高效散热，大扭矩电机加AMT变速箱应用设计。对于动力电池的电量设计要充分贴合场景需求，辅助系统全部切换为电动。

2. 车辆基本结构全面优化

卡车基本采用非承载式底盘，其中的车架质量占比大，且对整车性能有较大影响。目前的矿用电动卡车多采用传统卡车底盘改装，设备质量大。在工信部印发的汽车产业长期发展规划中。汽车轻量化被确为未来汽车发展的重要方向之一。因此针对特型纯电动专用卡车的整车布置。开发出轻量化的专用车架是电动卡车研究领域的重要课题^[2]。

2. 车辆发展方向

对于物联网时代的车辆发展已日渐明确，矿区作为道路封闭且需要人员安全需求高的短途明确路线的场景，对于汽车无人驾驶应用有着得天独厚的契合度。

三、矿区排矸重卡电动化的应用优势

1. 电池技术的应用

电池技术的应用突破，可以让电动重卡在复杂的矿区环境中轻松工作。在排矸重卡自动化中，使用了现代化的热管理技术，例如风冷、水冷、自加热等技术，可以保障电池在高温或者低温的条件下连续运转。自动重卡提升了防水防尘等级，避免在矿区排矸作业中受到粉尘干扰。此外，加强了重卡的结构设计，缓解上下坡时振动带来对电池的伤害，确保电池稳定运行。电池能力密度增加，提高了重卡巡航里程。大功率快充技术，减少了重卡补电时间，提升矿区排矸重卡的运输效率。

2. 增加经济效益

在矿区排矸重卡自动化背景下，主要使用的是电力驱动，相较于以往柴油车大量的能源消耗，电动重卡的电力消耗大大降低，极大程度上控制了使用成本，提升了矿区排矸效率此外，在电动重卡中应用了能量回收系统，能够节约大部分的能源消耗，具有较大的市场发展前景。

3.减少环境污染

在传统的矿区排矸重卡作业中，不仅燃油量大，对能源消耗多，运输成本大，而且对环境污染情况较为严重，矿区排矸重卡在运输过程中排污量居高不下，对自然生态平衡造成了严重的破坏。在矿区排矸过程中，由于矿区环境较为复杂，容易出现人为操作失误带来的安全事故。在矿区排矸重卡自动化背景下，实现了自动化和智能化操作，提升作业安全性。在电动化背景下，矿区排矸重卡实现了无人化技术应用，极大程度上降低了人为操作的安全隐患。而且排矸电动重卡主要使用电力对重卡进行驱动，实现运作过程的零污染零排放。此外，在电动重卡运行过程中，噪音比较小，换挡便利，改善了司机的驾驶条件，提升了驾驶舒适性。

总结

综上所述，在矿区排矸场景应用电动重卡意义重大，对未来车辆物联网大趋势下，电动重卡智能化将为排矸车辆经济性、舒适性、环保性提供良好示范，并为以后矿区安全无人智能化重卡打下坚实基础，为科技治理矸山添上出彩的一笔。重卡电动化实现了重卡的产品创新和产业升级，为重卡行业带来了极大的科技变革，提升了重卡运输效率和矿区排矸场景的适用性，具有极大的市场发展前景。

【参考文献】

1. 叶敏, 郭金刚. 电动汽车再生制动及其控制技术[M]. 人民交通出版社, 2013.

2. 袁敏,曹凤红,郑才国,徐一心.纯电动矿用卡车车架拓扑优化设计[J].煤矿机械,2017(09):81-83.