[发明专利]用于采矿运输卡车的所有电气操作的系统和方法

说明书

背景技术

本发明一般涉及用于采矿运输卡车的电力（power）系统，并且更特别地涉及一种用于采矿运输卡车的所有电气操作的系统和方法。

采矿运输卡车典型地配备有电驱动发动机。在需求高的条件下，诸如在上坡坡度上行进，电力可以通过滑接线（trolleyline）供应。采矿运输卡车经由受电弓（pantograph）而从滑接线汲取电力。然而，在某些行进条件下，诸如在采矿坑内部、在压碎机周围、以及在水平面上，采矿运输卡车独立于滑接线操作。电力然后通过柴油机所供以动力的发电机来供应。柴油机需要燃料供应的递送和存储，并且需要定期维护。此外，从柴油机排出的气体促成空气污染。

发明内容

在本发明的实施例中，从所有电力源操作由电动机驱动的采矿运输卡车，而不需要驱动发电机的柴油机。当采矿运输卡车正在基本上平坦的地面上行进时，电力由车载能量存储系统供应。当采矿运输卡车正沿着上坡坡度行进时，电力通过滑接线供应。还用来自滑接线的电力来为车载能量存储系统充电。在本发明的实施例中，用制动期间从电动机捕获的减速能量来为车载能量存储系统充电。

通过参考下面的具体实施方式和附图，本发明的这些和其它优点对本领域普通技术人员将显而易见。

附图说明

图1示出用于采矿运输卡车的现有技术柴油供电的电气系统的单线图；

图2示出用于采矿运输卡车的现有技术滑接电力系统的单线图；

图3示出用于采矿运输卡车的第一行进场景的示意图；

图4示出用于采矿运输卡车的第二行进场景的示意图；

图5A和图5B示出用于采矿运输卡车的所有电气操作的过程的流程图；

图6示出具有超级电容器能量存储系统的电力系统的示意图；

图7示出作为行进时间的函数的车辆速度的曲线以及作为行进时间的函数的车辆加速度的曲线；

图8示出作为行进时间的函数的车辆牵引力的曲线以及作为行进时间的函数的车辆驱动阻力的曲线；

图9示出作为行进时间的函数的行进距离的曲线；以及

图10示出超级电容器能量管理控制器的示意图。

具体实施方式

图1示出现有技术采矿运输卡车电力系统的单线图。采矿运输卡车具有两个驱动轮。每个轮由3相交流（AC）轮马达（M）驱动。轮马达（wheelmotor）被注明为轮马达110和轮马达114。电力通过柴油机102驱动3相AC发电机（G）104来供应。（可以使用其它类型的机械??引擎；柴油机在采矿操作中是典型的。）耦合器124将柴油机102耦合到发电机104。柴油机102和发电机104被装配在采矿运输卡车上。发电机104的AC输出被馈送到整流器106中。整流器106的直流（DC）输出被馈送到一组逆变器中。逆变器108向轮马达110供应3相AC电力。类似地，逆变器112向轮马达114供应3相AC电力。斩波器（chopper）116和电力??电阻器电网118在制动动作期间耗散来自轮马达110的能量。类似地，斩波器120和电力电阻器电网122在制动动作期间耗散来自轮马达114的能量。下面更详细地描述制动动作。

在图1中所示的电力系统中，针对轮马达110和轮马达114的全部电力需求由柴油机102供应。采矿运输卡车的性能（如，例如通过加速度和速度确定的）受柴油机的电力容量限制。特别地，当填充有重的有效载荷（payload）的采矿运输卡车正沿着上坡坡度行进时，柴油机可能被加压到最大容量。当采矿运输卡车在上坡坡度上行进时用于降低对柴油机的电力需求的一种方法是完全经由从滑接线汲取的电力而为轮马达供电。在此操作模式期间，发电机104经由耦合器124从柴油机102断开。柴油机然后在上坡坡度上空转。结果，燃料消耗减少~95％；噪声和废气排放减少；并且生产率和引擎寿命增加。

图2示出包括架空滑接电力系统的现有技术采矿运输卡车电力系统的单线图。类似于图1中所示的电力系统，柴油机202经由耦合器204连接到3相AC发电机206。发电机206的AC输出被馈送到整流器208中。整流器208的DC输出被馈送到向轮马达212提供电力的逆变器210中，并且被馈送到向轮马达220提供电力的逆变器218中。