CN103998715A - 矿用卡车及其再生制动策略 - Google Patents

矿用卡车及其再生制动策略 Download PDF

Info

Publication number
CN103998715A
CN103998715A CN201280061779.7A CN201280061779A CN103998715A CN 103998715 A CN103998715 A CN 103998715A CN 201280061779 A CN201280061779 A CN 201280061779A CN 103998715 A CN103998715 A CN 103998715A
Authority
CN
China
Prior art keywords
instruction
electric power
truck
mine truck
demand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280061779.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103998715B (zh
Inventor
B·G·拉默斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN103998715A publication Critical patent/CN103998715A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103998715B publication Critical patent/CN103998715B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

操作具有再生制动机构(46)和摩擦制动机构(52，54)的能够电车辅助的矿用卡车(10)包括：接收指示电力网(102)对于来自所述矿用卡车(10)的再生电力需求的变化的数据；以及指令制动所述矿用卡车(10)，使得以响应于所述数据的方式向所述再生制动机构(52，54)分配施加减速扭矩。还披露了矿用卡车(10)和获取通过施加减速扭矩再生的电力的方法。

Description

矿用卡车及其再生制动策略
技术领域
本发明总体涉及矿用卡车中的再生制动，更具体地涉及响应于电力网中的电力需求以再生方式制动矿用卡车。
背景技术
材料的大规模开采通常尽可能的能量集中。在许多露天矿中，一队大型矿用卡车几乎连续操作，以将矿石和/或载料从开采区域运输到倾倒或加工地点。很多这种矿用卡车通过柴油动力发动机运转。直接驱动的柴油发动机和柴油-电驱动系统都已经使用多年。由于具有很多其他重型设备系统，矿用卡车的燃料成本很高。此外，很多矿位于偏远地区，将燃料运输至采矿地点的成本严重增加了运转费用。尽管不考虑成本，获得足够的燃料供应也是具有挑战性的。由于这些及其他原因，采矿行业的工程师及采矿设备制造商一直在寻找降低燃料消耗的方法。由于例如矿产材料和石油燃料商品的历史价格反复变动以及矿山地点的地质和构型的变化，使得用于采矿行为的能量供应和消耗的经济性变得复杂且多变。
几十年来，采矿操作者们经历了使用现场发电或供自公共网的电力来向采矿设备供电。现场发电与通过石油燃料直接向设备供给燃料具有相似的成本和可行性考虑。由于很多矿山偏远以及其他因素，已经证明即使对于相对远的距离，与仅依靠石油燃料相比，来自电网的电力供应至少对于某些矿山具有一贯的优势。尽管如此，电力成本会由于市场波动而变化，同时取决于矿山之间在矿石燃料、地热、或水电、或用于发电的其他本地或可用能源方面的区域可行性而变化。因此，尽管采矿设备的电力供电可行，仍保持足够的动机以尽可能高效的利用，在面对不确定的经济状况时不仅控制成本而且优化可预测性。
数十年前最先建议的，在矿山地点使用电力的当时的实例是具有高架电车线的电车系统以提供电力，用以辅助矿用卡车，特别是在上坡阶段负载行进时。很多露天矿包括从矿石开采地点延伸至远处的倾倒地点或加工位置的拖运道路。在这些地方使用的矿用卡车可能需要在拖运道路的上坡阶段行进几公里长或可能更长距离。可以理解使用柴油或其他石油燃料来推动携载标称上百吨矿石的矿用卡车上坡会需要很高的成本，因此近年来电车系统重新受到关注。
除了从高架电车线吸收电力，已经建议很多不同策略用来在对矿用卡车减速时获取能量。具体而言，某些矿用卡车装备有车载储能装置，使得在制动车辆期间再生的电能能够存储起来以备日后使用。Johnston等人的美国专利No.5,351,775涉及一种用于柴油-电力越野运输机的供电和控制的设备和方法，其中，运输机驱动轮由直流电机驱动和减速。Johnston等人建议使用可控硅类型的转换器在减速模式中供应由车轮电机产生的电流，以尽可能地利用电力来替代柴油发动机车辆的负载要求。由Johnston等人建议的策略看起来可应用于如下的情况，其中通常驱动柴油发动机以提供用于车辆上负载的电力，其不能由来自电车线的电力供电。其他策略建议车载存储电能，并且一旦车载储能装置充满电后将多余的电能传送至电力网。存在与这些已知的再生策略和电力分配策略相关的各种缺陷。
发明内容
根据一方面，提供一种操作能够电车辅助的矿用卡车的方法，该矿用卡车具有再生制动机构和摩擦制动机构，其各自构造为向矿用卡车的接地车轮施加减速扭矩。所述方法包括接收指示电力网对于来自所述矿用卡车的再生电力需求的变化的数据，所述电力网包括与拖运道路一致的高架电车线，该拖运道路在装载地点与倾倒地点之间延伸。该方法还包括指令制动所述矿用卡车，使得以响应于所述数据的方式向所述再生制动机构分配施加减速扭矩。
根据另一方面，一种能够电车辅助的矿用卡车包括：框架；多个接地车轮，其与所述框架联接；以及制动系统，其与所述多个接地车轮联接。该制动系统包括摩擦制动机构和再生制动机构。该矿用卡车还包括线连接机构，其构造为将所述再生制动机构与电力网的高架电车线联接。矿用卡车还包括电控单元，其与所述制动系统控制连通，并且构造为接收指示电力网中对于再生电力的需求变化的数据。所述电控单元还构造为指令制动所述矿用卡车，使得以响应于所述数据的方式向所述再生制动机构分配在所述接地车轮上施加减速扭矩。
根据另一方面，提供一种控制电力网中电力分配的方法，该电力网具有与拖运道路一致的高架电车线，其中，所述高架电车线构造为与多个矿用卡车电连接，各矿用卡车具有摩擦制动机构和再生制动机构。所述方法包括：接收指示电力网中对于电力的需求变化的数据；以及响应于所述数据，向相应的再生制动机构分配在至少一个矿用卡车的接地车轮上施加减速扭矩。该方法还包括获取通过施加减速扭矩再生的电力。
附图说明
图1是根据一个实施例的矿用卡车的侧视概略图；
图2是图1的矿用卡车的控制和制动特征的框图；
图3是电车辅助采矿环境中矿用卡车队的概略图；
图4是示出用于电车辅助采矿环境中几个特征的电力需求、输出和能量存储的图表；
图5是示出用于电车辅助采矿环境中多个不同操作条件的电力需求、存储和电网状态的图表；以及
图6是示出根据一个实施例的示例控制过程的流程图。
具体实施方式
参照图1，其示出根据一个实施例的能够电车辅助的矿用卡车10。矿用卡车可包括框架12，框架12具有与框架12联接的一组前接地车轮14和一组后接地车轮16。在示出的实施例中，设置有构造为操纵卡车10的一组两个前车轮14以及用于推进卡车10的在一个轴上的一组两对后车轮16，但本发明不限于此。床18与框架12联接，并且可以在如所示出的降下位置与升起位置之间倾斜，从而以常规方式倾倒床18内的材料。矿用卡车10还可包括推进系统39，接地轮14和/或16可以为推进系统39的一部分，系统39包括驱动系40，其具有内燃机42和经由内燃机42提供电力的发电机44。在实际执行策略中，内燃机42可包括诸如压燃柴油发动机等内燃机，在另一些实施例中可包括燃气涡轮发动机。推进系统39还可包括一个或多个与后车轮16联接的电力推进电机46。推进系统39还可包括安装至框架12或如所示出的床18的线连接机构22，其构造为与高架电车线100电连接。
如上所述，卡车10是能够电车辅助的。本领域技术人员熟悉在某些实例中采矿卡车构造为经由来自高架电车线的电力运行。在一个实际执行策略中，卡车10可在连接电车模式和切断电车模式之间转换，在连接电车模式，推进系统39完全或部分地接收来自高架电车线100的电力，在切断电车模式，完全接收来自发动机42和发电机44和/或来自车载储能装置(未示出)的电力。也想到如下的实施例，其中在连接电车模式中使用来自电车线100和发动机42/发电机44的电力的组合，或者在任一模式中将来自发动机22的机械功率提供至接地元件16和/或14。根据下述描述进一步明显的是，当卡车10与电车线100相连时，卡车10也可操作为将再生电力馈送至电车线100。如下文进一步说明的，推进系统39也可包括电力电子设备60，已知为直流链路，为了接收来自电车线100的电力或者将电力馈送至电车线100，其能够实现卡车10的构件之间以及卡车10与电车线100之间的各种电连接。
可在框架12上安装驾驶室48，操作者控制站34位于驾驶室48内。操作者控制站34可包括多个操作者输入装置，用于控制和监控卡车10的操作。这些输入装置中可包括诸如为按钮开关等的启动开关36、控制杆或其他操作者操控机构，其使操作者能够在人工制动模式和自动模式之间调节卡车10，在人工制动模式中，由操作者确定卡车10的制动方式，在自动模式中，以本文进一步讨论的方式自动控制卡车10的制动。制动踏板38也可以位于操作者控制站34处，用于人工制动卡车10。
在一个实施例中，线连接机构22可包括导电弓24，导电弓24具有与基座32联接的联动装置28。导电弓24可经由致动机构30在用于接触电车线10的连接电车结构和如图1大致示出的搁置结构之间调节。在搁置结构中，联动装置28可以位于降低位置，使得安装至联动装置28的电触头26不与电车线100接触，然而在电车连接结构中，联动装置28可以升高，使得电触头26与电车线100电连接。致动机构30包括例如液压致动器、气动致动器、或电力致动器，其可与联动装置28联接，以可控方式在各结构之间调节导电弓24。电触头26可以与直流链路60联接，以能够将来自电车线100的电力供至推进系统39，或者将来自系统39的电力馈送至电车线100，如本文进一步讨论的。
卡车10还可包括制动系统50，其与接地车轮14和16联接。制动系统50可包括前摩擦制动机构或子系统52和后摩擦制动机构或子系统54。制动系统50还可包括再生制动机构。在示出的实施例中，再生制动机构包括一个或多个电动机46。电动机46可包括车轮电动机，使得一个电动机与两组两个后车轮16中每一个联接。在其他实施例中，可使用与后轴联接的单个推进电动机。还应该理解，虽然在卡车10中于发动机42与任意接地车轮之间没有设置直接机械联动装置，在替代实施例中可以使用这种结构。当发动机42与车轮16和/或14之间存在直接机械联动装置时，驱动系可用作再生制动机构，使得在对卡车10减速过程中运转发动机，用于再生电力以馈送至高架电车线。根据上述，可以理解在本发明的上下文内设想包括各种不同的推进系统结构。典型地使用至少一个推进电动机，其可在推进模式或减速模式中操作。取决于推进系统39的结构，可使用用于分散多余再生电力的电阻网，和/或可设置卡车10的车载电能存储子系统。然而，在实际执行策略中，用于再生电力的电阻网和车载存储装置都不是必须的。再生电力可馈送至电车线100，并且与某些内部已有策略相比，可基于来自电车线100为其一部分的电力网的电力需求而发生再生电力的馈送。
在卡车10减速期间对再生电力的控制以对操作者透明的方式进行。为此，卡车10还可包括与前摩擦制动子系统52、后摩擦制动子系统54、电机46、驱动系40、控制站34处的操作者输入装置36和38、以及直流链路60中的每一个联接的控制系统62。控制系统62也可包括天线64或与其联接。天线64可构造为接收指示电力网中再生电力需求变化的数据，电车线100为电力网的一部分。经由本文进一步讨论的电控单元，控制系统62可构造为指令制动矿用卡车10，以响应该数据的方式向再生制动机构/电机46分配在接地车轮16和/或14上施加减速扭矩。
现在也参照图2，示出卡车10的某些构件的框图。如上所述，控制系统62可包括电控单元，其构造为接收指示用于再生电力需求变化的数据，并且还构造为响应该数据指令制动矿用卡车10。为此，控制系统62可包括第一电控单元70和第二电控单元72，第一电控单元70包括推进控制单元，第二电控单元72包括制动控制单元。各控制单元70和72可包括数据处理器，其与存储计算机执行代码的计算机可读存储器联接，用于执行本文描述的各种控制功能。控制单元70和72中的任一个可接收并作用于主体数据，并且在实际执行策略中，控制单元70可经由天线64接收数据，并向电机46输出制动控制指令，同时控制单元72可与控制单元70连通，并向子系统52和54输出制动控制指令。控制单元70也可利用天线64有目的地发射信号，从下述描述将变得明了。应该理解，为了作用于数据和/或控制信号，可以使用彼此连通的分散控制单元的任意组合，以使矿用卡车10能够响应并利用采矿地点变化的条件。
控制单元70也示出为与驱动系40、电机46、并与直流链路60处于控制连通。控制单元70也可与导电弓电磁阀25处于控制连通。经由来自控制单元70的信号可对阀25进行调节，使得其控制将液压流体从液压泵供应至导电弓24的致动机构30，并且还控制液压流体从致动机构30返回容器。控制单元70以可控方式适当地构造直流链路60，用于将电力从发电机44和/或导电弓24传输至电机46，也用于经由导电弓24向电车线100馈送来自电机46的再生电力。为了控制发动机42的燃料和其他参数，控制单元70可与驱动系40连通，使得发电机44的输出可理想地调制为适应系统39的需要。
制动控制单元72可与启动开关36和制动踏板38联接。控制单元72还可与前制动电磁阀53和后制动电磁阀55处于控制连通，前制动电磁阀53构造为控制液压流体从前摩擦制动子系统52供给并返回前摩擦制动子系统52，后制动电磁阀55类似地与后摩擦制动子系统54相关联。前摩擦制动子系统52和后摩擦制动子系统54可分别与前车轮14和后车轮16联接。控制单元72也可与用于致动前摩擦制动子系统52和后摩擦制动子系统54的液压流体的冷却系统57联接，并且响应于冷却系统57的状态(诸如冷却剂温度)可中断或修改任意现有制动策略。在一个实际执行策略中，控制单元70可与控制单元72连通，使得经由机构52和54以及还经由电机46在车轮14和/或16上施加的减速扭矩可以响应于电力网中的电力需求而分配，并且更特别地响应于电力需求的变化而分配。如本文进一步讨论的，控制单元70可响应于指示电力网电力需求的预期变化的数据而指令制动卡车10，使得在发生预期电力需求变化之前，将适当的控制指令发送至阀53和55以及电机46。这种功能能够进行卡车10的前馈控制，从而主动适应电力网的电力需求的变化。
现在还参照图3，其示出电车辅助采矿环境中的多个矿用卡车。电车线100可以为当地电力网102的电车线部分，主体电车线部分与拖运道路110的下坡段114一致。拖运道路110在装载地点118和倾倒地点116之间延伸。示出多个其他卡车310、410和510经过拖运道路110的上坡段112。卡车410和510示出为连接与上坡段112一致的另一电车线部分101，而卡车310示出为正好在与电车线部分101连接之前。电车线部分100和101以常规方式支撑在杆103上。图3还示出了与当地电网102连接并具有电能存储介质107的电能存储子系统106。在一个实际执行策略中，介质107可包括钠镍氯化物基的存储介质。当具有相对高的效率时，该存储介质可在几百华氏度时最佳运行。在采矿地点于车辆外定位该存储介质的优点是很明显的。为了本文进一步讨论的目的，天线108示出为位于分站106，用于向各卡车传送数据和从其接收数据，但天线108还可位于采矿地点的其他位置。区域性的电力网104例如经由分站106可以与当地网102联接。本领域技术人员理解，可包括其他各种子系统和分站，使当地网102可以接收来自区域性的网104的电力、供应电力至区域性的网104、并在采矿地点周围分配电力。同样地，其他子系统可以电连接方式位于分站106和电车线100和101之间、以及当地网102和区域性的网104之间。
在所示实施例中，卡车10经过拖运道路110的下坡段114，同时装载有待在倾倒地点116倾倒的材料。各卡车310、410和510处于未装载状态，并且由此以未装载状态受到从倾倒地点116至装载地点118的上坡驱动。在其他采矿环境中，卡车以装载状态上坡行进并以未装载状态下坡行进，或者拖运道路可以是这样的，在装载地点和倾倒地点之间延伸的部分包括上坡段和下坡段。图3示出的各矿用卡车可构造为具有相似的硬件和软件，以能够可控地接收来自当地网102的电力、并以相似的方式将再生电力馈送至当地网102。为此，各卡车10、310、410和510典型地包括天线，该天线用于接收无线控制信号和/或采矿地点专有数据、全球定位数据，并且用于传送信号至其他矿用车辆和/或计算机。
在任意情况下，经由控制系统62接收的数据可指示电力网中电力需求的变化。在图3中，卡车10可操作为使得施加至车轮14和/或16的减速扭矩的第一部分由摩擦制动子系统52和54提供，而减速扭矩的第二部分经由电机46施加。在图3示出的状态下，至少部分地基于卡车410和510的电力需求，当地电力网102可具有电力的第一需求。当卡车310与电车线部分101连接时，网102的电力需求可变化。具体而言，电力需求的量级可能变化，典型地增加。在将卡车310与电车线部分101电连接时或在此之前，可调节卡车10，使得经由电机46施加于车轮14和/或16的减速扭矩的比例增加，而经由子系统52和54施加的比例减少，从而允许网102补偿增加的需求。如上所述，各卡车10、310、410和510可装配有诸如全球或当地定位系统的定位监控系统，使得各卡车能够连通和/或确定其相对于采矿地点的其他特征的位置。因此，刚好在卡车310与电车线部分101电连接之前，卡车10可操作为开始将再生电力增加的量馈送至网102，并使得当电连接卡车310和电车线部分101时满足电力增加的需求。在某些实例中，控制单元70可指令制动卡车10，使得卡车10在第一制动模式和第二制动模式之间转换，在第一制动模式，至少主要地由摩擦制动子系统52和54施加车轮14和/或16上的减速扭矩，并且在第二制动模式，至少主要地由以其再生模式操作的电机46施加减速扭矩。
在其他实例中，需求的变化可包括由于馈送电力至区域性的网104或从其接收电力而导致的需求变化，而不是与矿用卡车与网102电连接相关的电力增加的需求，或者与从网102电切断矿用卡车相关的减少的需求。还在另一些实例中，需求的变化可至少部分地基于储能子系统106的电荷状态，或者将采矿地点的另一台设备(诸如绳铲或拉索)从馈送电力至网104或从网104吸收电力的状态转换至相反状态。因此可以理解，经由在卡车10或其他任意卡车的车轮上施加减速扭矩再生的电力可实现为存储介质107充电、将电力馈送至区域性的网104、或者用于各种其他目的。
现在参照图4，其是示出第一信号200、第二信号205、和第三信号210的图，第一信号200代表网102中电力的需求，第二信号205代表卡车10的再生电力输出，第三信号210代表存储介质107的电荷状态。在图4中，Y轴指示时间，而分别与三个信号中的每一个相关的X轴指示信号值。注意在时刻T1处，信号200增加，其代表网102中增加的电力需求。在随后的时刻T2处信号200减弱，然后在另一时刻T3处开始增量地增加，再然后随着接近又一时刻T4，增量地减少。在图4中，从时刻T1至时刻T2，增加的电力需求例如是网102中电力需求的结果，网102中的电力需求是区域性的网104的电力需求增加的结果。信号205示出馈送至当地网102的电力量级的相应增加。因此，可以理解在时刻T1在卡车10中可指令制动，使得经由卡车10再生的电力经由电车线100以与需求变化同量的方式馈送至当地网102。如本文所使用的，术语“同量”代表所提供的电力具有需要的量级或者具有需要的性质。理解该原理的另一种方式是当地网102接收其所要求的，不只是大体上与“连接”或“切断”状态相关联的。简单地开始再生制动的卡车由于其感知网中更多电力的需要而没有考虑如何提供电力，可能不会很好地将电力与需求的变化同量馈送，但由于其他原因这种动作也落入本发明的保护范围。在时刻T2，当地网102中减少的需求导致从卡车10馈送至当地网102的电力量级减小。可以想到，与更早期可能的策略相比，以这种总体方式提供电力的能力使得馈送电力至区域性的网更加可行且更有价值。馈送的电力可具有精确适应区域性的网需求的量级或其他性质，诸如相位、噪声、增加或减少的速率等。与馈送电力至用于当地消费的当地网关联有相似的优点。
在图4中，信号210示出储能子系统106从时刻T0至时刻T1减少的电荷状态，电荷状态从时刻T1至时刻T2基本没有变化，然后从时刻T2至时刻T3再次减少。在T0至T1和T2至T3的各时间间隔内，储能子系统106可将电力馈送至网102，其电力在例如辅助卡车在上坡阶段行进时由卡车消耗。或者由于没有卡车与用于电车辅助的网102相连，或者由于来自卡车10的可用再生电力而无需从子系统106吸收电力，在从T1至T2的时间间隔内，储能子系统106的电荷状态可基本不变。大约在时刻T3，子系统106的电荷状态接近低水平n，在低于该水平处进一步消耗子系统106是非理想的。因此，在时刻T3，理想的是由卡车10再生的电力对存储介质107进行充电。已观察到对储能介质(诸如介质107)逐渐地进行充电和放电是有优势的。换句话说，理想的是相对逐渐地开始充电和放电，而不是急剧加大或减小向储能介质107供电或从其放电。为此，在时刻T3，在网102中由信号200示出的电力需求增量地增加。以对应的方式，诸如通过增加向电机46的减速扭矩分配，卡车10的再生电力输出增量地增加，供至分站106以对存储介质107充电的电力逐渐增加。随着介质107的电荷状态朝充满状态或最佳地充电状态增加，在n+2处，网102中的电力需求增量地减少，并且卡车10的电力输出降低。
现在参照图5，是替代且额外示出在采矿地点处电力需求和电力再生的不同效果的图。在图5中，柱体1-6示出在电车辅助采矿环境中的多个不同的条件。具体而言，第一信号710代表在矿用卡车和电车线之间电力传输的状态，第二信号720代表在储能介质和电车线之间电力传输的状态，以及第三信号730代表在电车线和区域性的网之间电力传输的状态。关于图5，“电车线”通常是指电车辅助线部分，不必是特定的部分。在柱体1示出的第一条件中，在希望矿用卡车从电车线获得电力时，所有电力从区域性的网吸收，其进而从区域性的网接收电力，并且储能介质的状态不变。在柱体2中，没有从区域性的网吸收电力，并且替代地从储能介质向矿用卡车供应。在柱体3中，矿用卡车接收来自电车线的电力，其初始从储能介质供应，但随着储能介质的电荷状态接近低极限n，调整从储能介质吸收的电力和从区域性的网吸收的电力，使得存储介质的电荷状态渐进地接近低极限n。在柱体4中，矿用卡车向电车线供电，存储介质的电荷状态不变，并且将所有电力送入区域性的网。在柱体5中，矿用卡车再生，并且所有电力被送入存储介质。在柱体6中，矿用卡车再生，并且所有电力初始被送入存储介质，但与柱体3中条件相似地调整电力，使得储能介质的电荷状态渐近地接近高极限n+2。本领域技术人员理解在实际的电车辅助采矿环境中，有时会出现与图5示出的不同的多种其他组合。
工业实用性
现在参照图6，其经由流程图600示出根据本发明的控制过程实例。流程图600的过程从步骤610开始，并前进至步骤620，在步骤620处，控制单元70询问网102，或以其它方式接收指示电力网102中对于来自矿用卡车10的再生电力需求的数据。如本文所讨论的，对于再生电力的需求可以是在拖运道路的上坡段的电车辅助行进的准备中另一矿用卡车与网102电连接的结果。替代地，对于再生电力的需求可以是希望为电能存储子系统充电的结果，或者是希望向区域性的网馈送电力的结果。可以在卡车10电连接网102之前执行步骤620，例如在装载地点刚好装载完材料之后。大约如图3所示，在卡车10与电车线100电连接并已经经过拖运道路具有下坡阶段的一部分的同时，也可以执行步骤620。
该过程从步骤620行进到步骤630，在步骤630处，控制单元70可查询卡车条件对于馈送电力至网是否正确。在步骤630评估或确定的条件可包括例如制动踏板38是否压下。如果操作者人工制动卡车10，可推论出应当中止对制动的自动控制。在步骤630处考虑的其他因素可包括速度、行进方向、转向、或指示以再生制动模式操作卡车10是否适合的其他动态参数。在步骤630处，如果条件不正确，过程可返回以再次开始控制路线，或可以简单地退出。该过程从步骤630进行至步骤640，在步骤640处，控制单元70可查询启动开关36是否设定至打开位置。如果不是，过程可循环回去或退出。如果是，过程可前进至步骤650，在步骤650处，控制单元70可确定指示期望制动比率的数值。在步骤650，可理解控制系统62确定在任意给出的实例中经由摩擦制动子系统52和54施加的相对制动(即，减速扭矩)的量与经由电机46施加的减速扭矩的量。
在很多实例中，制动系统50可构造为使得可经由磨擦制动子系统52和54施加100％的减速扭矩、可经由电机46施加100％的减速扭矩、或可经由以上两种的任意组合施加从0％至100％的减速扭矩。因此所确定的数值可以包括指示理想比率的数值。理想制动比率可与来自卡车10的再生电力的需求相称，意味着理想制动比率是以其所需求的电力来供应网102而计算或以其它方式确定的比率。该过程可从步骤650前进至步骤660，在步骤660处，控制系统62可向电机46和电磁阀53和55输出指令，以通过理想比率对卡车10的车轮分配减速扭矩。如上所述，需求的变化可包括预期变化。一个实例是预期变化对应指示另一矿用卡车将连接至用于电车辅助的网102的数据。因此，卡车310在与电车线部分101电连接之前可输出信号，其指示预期的需求变化、以及在变化真正发生之前经由控制系统62输出的制动控制指令。在任何情况下，为本文所期望的任意目的，可实现从卡车10馈送至网102的电力。该过程从步骤660可循环回去以再次执行，或者可在步骤670结束。所接收的数据可指示对于再生电力需求的变化。因此，每次重复流程图600的该过程时，控制系统62可接收指示与上次执行过程相比需求变化的数据。该总的策略增量地改变制动比率，以增加或降低从卡车10向网102的电力馈送，如示例中所示。
本发明仅用于示出的目的，不应该解释为以任何方式缩窄本发明的范围。因此，本领域技术人员可以理解，可对本发明的实施例进行各种变化，而不偏离本发明完全且合理的范围和精神。在研究完所附附图和权利要求之后，其他方面、特征和优点将变得明显。

Claims (10)

1.一种操作能够电车辅助的矿用卡车(10，310，410，510)的方法，该矿用卡车具有再生制动机构(46)和摩擦制动机构(52，54)，其各自能够向所述矿用卡车(10)的接地车轮(14，16)施加减速扭矩，所述方法包括如下步骤：
接收指示电力网(102)对于来自所述矿用卡车(10，310，410，510)的再生电力的需求变化的数据，所述电力网(102)包括与拖运道路(110)一致的高架电车线(100，101)，该拖运道路(110)在装载地点(118)与倾倒地点(116)之间延伸；以及
指令制动所述矿用卡车(10，310，410，510)，使得以响应于所述数据的方式向所述再生制动机构(46)分配施加减速扭矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，指令的步骤还包括在与所述高架电车线(100，101)电连接的同时指令制动所述矿用卡车(10)，并经过所述拖运道路(110)中具有下坡阶段的部分，以及
所述方法还包括以与需求的变化同量的方式将来自所述矿用卡车(10)的再生电力馈送至所述高架电车线(100，101)的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括如下步骤：
在第一制动模式和第二制动模式之间转换所述矿用卡车(10)，在所述第一制动模式，至少主要由所述摩擦制动机构(52，54)施加减速扭矩，在所述第二制动模式，响应于所述指令步骤，至少主要由所述再生制动机构(46)施加减速扭矩，以及
在所述转换步骤期间，增加或减少馈送至所述高架电车线(100)的再生电力。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述数据指示对于电力需求的量级的变化，以及其中，量级的变化至少部分地基于与所述电力网(102)联接的储能子系统(106)的电荷状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据指示预期的需求变化，并且所述指令步骤还包括在预期的需求变化出现之前向所述制动系统(46，52，54)输出制动控制指令。
6.一种能够电车辅助的矿用卡车(10，310，410，510)，包括：
框架(12)；
多个接地车轮(14，16)，其与所述框架(12)联接；
制动系统(46，52，54)，其与所述多个接地车轮(14，16)联接，并具有摩擦制动机构(52，54)和再生制动机构(46)；
线连接机构(22)，其能够将所述再生制动机构(46)与电力网(102)的高架电车线(100，101)联接；以及
电控单元(70，72)，其与所述制动系统(46，52，54)控制连通，并且能够接收指示所述电力网(102)中对于再生电力的需求变化的数据；
所述电控单元(70，72)还能够指令制动所述矿用卡车(10，310，410，510)，使得以响应于所述数据的方式向所述再生制动机构(46)分配在接地车轮(14，16)上施加减速扭矩。
7.根据权利要求6所述矿用卡车(10，310，410，510)，其中，所述再生制动机构(46)包括能够以推进模式或减速模式运转的至少一个推进电机(46)，并且所述线连接机构(22)包括导电弓(22)，该导电弓(22)具有搁置结构和与所述高架电车线(100，101)电连接的电车连接结构；
其中，所述数据指示预期的需求变化，并且所述电控单元(70，72)还能够在出现预期变化之前通过向所述制动系统(46，52，54)输出控制指令而指令所述矿用卡车(10，310，410，510)的制动。
8.根据权利要求7所述的矿用卡车(10)，其中，所述电控单元(70，72)还能够确定指示与需求变化同量的期望制动比率的值，以及响应于所确定的值经由输出制动控制指令来指令制动；以及
其中，所述电控单元(70，72)还能够经由指令制动来增加或减少经由所述线连接机构(22)馈送至所述高架电车线(100，101)的电力。
9.一种控制电力网(102)中电力分配的方法，该电力网(102)具有与拖运道路(110)一致的高架电车线(100，101)，其中，所述高架电车线(100，101)能够与多个矿用卡车(10，310，410，510)电连接，各矿用卡车(10，310，410，510)具有摩擦制动机构(52，54)和再生制动机构(46)，所述方法包括如下步骤：
接收指示所述电力网(102)中对于电力需求的变化的数据；
响应于所述数据，向相应的再生制动机构(52，54)分配在矿用卡车(10，310，410，510)中的至少一个的接地车轮(14，16)上施加减速扭矩；以及
获取通过施加减速扭矩而再生的电力。
10.根据权利要求9所述的方法，其中：
所述数据指示至少部分基于所述电力网(102)的储能子系统(106)的电荷状态的需求的变化，并且还包括经由获取的电力对所述储能子系统(106)充电的步骤；
所述数据指示在将矿用卡车(310，410，510)中的至少另一个电连接至与所述拖运道路(110)的上坡段一致的高架电车线(100，101)的一部分或从其切断时出现的需求的变化；以及
获取步骤还包括当电连接至与所述拖运道路(110)的上坡段一致的高架电车线(100，101)的一部分时，从矿用卡车(310，410，510)中的至少一个获取再生电力。
CN201280061779.7A 2011-12-16 2012-12-05 矿用卡车及其再生制动策略 Expired - Fee Related CN103998715B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/328,380 2011-12-16
US13/328,380 US8700283B2 (en) 2011-12-16 2011-12-16 Mining truck and regenerative braking strategy therefor
PCT/US2012/067846 WO2013090082A1 (en) 2011-12-16 2012-12-05 Mining truck and regenerative braking strategy therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103998715A true CN103998715A (zh) 2014-08-20
CN103998715B CN103998715B (zh) 2016-02-17

Family

ID=48610985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280061779.7A Expired - Fee Related CN103998715B (zh) 2011-12-16 2012-12-05 矿用卡车及其再生制动策略

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8700283B2 (zh)
CN (1) CN103998715B (zh)
AU (1) AU2012352700A1 (zh)
DE (1) DE112012005255T5 (zh)
WO (1) WO2013090082A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107627861A (zh) * 2016-07-18 2018-01-26 神华集团有限责任公司 非公路载重汽车及其动力系统
CN117774714A (zh) * 2024-02-23 2024-03-29 湘潭开元机电制造有限公司 一种矿用电动轮自卸车牵引系统自适应控制方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5767852B2 (ja) * 2011-05-10 2015-08-19 株式会社小松製作所 集電装置付運搬車両
US10286787B2 (en) * 2013-09-27 2019-05-14 Siemens Industry, Inc. System and method for all electrical operation of a mining haul truck
EP2857253B1 (en) * 2013-10-02 2016-05-11 Sandvik Mining and Construction Oy Mining vehicle and method for its energy supply
WO2015116626A1 (en) * 2014-01-28 2015-08-06 General Electric Company System and method for brake system verification
US11318951B2 (en) 2014-10-22 2022-05-03 Transportation Ip Holdings Llc Vehicle consumption monitoring system and method
CN105539121B (zh) * 2015-12-18 2017-12-22 北京科技大学 压缩空气与内燃机混合动力电传动矿用汽车
US10442313B2 (en) 2016-10-21 2019-10-15 Medatech Engineering Services Ltd. Electric mining vehicle, charge controller, and related process
DE102017106619A1 (de) * 2017-03-28 2018-10-04 Ghh Fahrzeuge Gmbh Elektrisch angetriebenes Untertagefahrzeug, insbesondere Fahrlader
DE102018115645A1 (de) * 2018-06-28 2020-01-02 Thyssenkrupp Ag Energieeffiziente Steuerung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung
DE102020125851A1 (de) 2020-10-02 2022-04-07 Zf Cv Systems Global Gmbh Verfahren zum Austauschen von Energie, Verarbeitungseinheit und Fahrzeug
DE102020125849A1 (de) 2020-10-02 2022-04-07 Zf Cv Systems Global Gmbh Verfahren zum Austauschen von Energie, Verarbeitungseinheit und Fahrzeug
PE20240610A1 (es) * 2021-03-25 2024-03-25 Abb Schweiz Ag Sistema para controlar un camion minero y metodo para controlar un camion minero
DE102021204599A1 (de) 2021-05-06 2022-11-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug umfassend einen Antriebsstrang und eine Klimatisierungseinrichtung
WO2023151809A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Abb Schweiz Ag Electrical traction system for an industrial electric vehicle, industrial electric vehicle, electrical power supply system and method of providing electrical energy to an industrial electric vehicle
WO2024044886A1 (en) * 2022-08-29 2024-03-07 Robert Bosch Gmbh Method and system for diverting regenerated electrical power
WO2024120613A1 (en) * 2022-12-06 2024-06-13 Abb Schweiz Ag Method of controlling a mining vehicle and scheduling system for generating a driving schedule for a mining vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1958329A (zh) * 2005-11-06 2007-05-09 万德鸿 混合动力电动汽车（hev）轮毂驱动装置
CN1970359A (zh) * 2006-12-01 2007-05-30 西安交通大学 一种充电式混合动力电动汽车的动力系统
US20080100129A1 (en) * 2004-09-09 2008-05-01 Lubbers Mark D Vehicle System Having Regenerative Brake Control
US20090325756A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-31 Ford Global Technologies, Llc Multi-stroke hybrid propulsion system
CA2863473A1 (fr) * 2012-02-24 2013-08-29 Vrastal Dispositif et procede de stockage ecologique d'energie electrique recuperable a haut rendement energetique global

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4453113A (en) 1983-03-09 1984-06-05 Westinghouse Electric Corp. Regenerative brake control for transit vehicle
US5103923A (en) 1989-11-30 1992-04-14 Marathon Letourneau Company Method and apparatus for propelling and retarding off-road haulers
GB2372731B (en) 2001-03-03 2004-03-10 Thomas John Scott Tidmarsh Vehicular linear propulsion system
US7185591B2 (en) 2001-03-27 2007-03-06 General Electric Company Hybrid energy off highway vehicle propulsion circuit
US7061131B2 (en) * 2003-06-13 2006-06-13 General Electric Company Method and system for optimizing energy storage in hybrid off-highway vehicle systems and trolley connected OHV systems
US8649963B2 (en) 2008-01-08 2014-02-11 General Electric Company System, method, and computer software code for optimizing performance of a powered system
US20100025167A1 (en) 2008-07-31 2010-02-04 Caterpillar Inc. Braking system for an off-highway machine involving electric retarding integrated with service brakes
US20100039054A1 (en) 2008-08-14 2010-02-18 General Electric Company Vehicle, system and method
CA2741315C (en) 2008-10-17 2013-07-09 Frank Wegner Donnelly Rail conveyance system
JP2010254150A (ja) 2009-04-24 2010-11-11 Daimler Ag 集電装置付きハイブリッド自動車及びその運行システム
US8550007B2 (en) 2009-10-23 2013-10-08 Siemens Industry, Inc. System and method for reinjection of retard energy in a trolley-based electric mining haul truck

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080100129A1 (en) * 2004-09-09 2008-05-01 Lubbers Mark D Vehicle System Having Regenerative Brake Control
CN1958329A (zh) * 2005-11-06 2007-05-09 万德鸿 混合动力电动汽车（hev）轮毂驱动装置
CN1970359A (zh) * 2006-12-01 2007-05-30 西安交通大学 一种充电式混合动力电动汽车的动力系统
US20090325756A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-31 Ford Global Technologies, Llc Multi-stroke hybrid propulsion system
CA2863473A1 (fr) * 2012-02-24 2013-08-29 Vrastal Dispositif et procede de stockage ecologique d'energie electrique recuperable a haut rendement energetique global

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107627861A (zh) * 2016-07-18 2018-01-26 神华集团有限责任公司 非公路载重汽车及其动力系统
CN117774714A (zh) * 2024-02-23 2024-03-29 湘潭开元机电制造有限公司 一种矿用电动轮自卸车牵引系统自适应控制方法
CN117774714B (zh) * 2024-02-23 2024-05-10 湘潭开元机电制造有限公司 一种矿用电动轮自卸车牵引系统自适应控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112012005255T5 (de) 2014-10-23
AU2012352700A1 (en) 2014-06-12
CN103998715B (zh) 2016-02-17
US20130158827A1 (en) 2013-06-20
WO2013090082A1 (en) 2013-06-20
US8700283B2 (en) 2014-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103998715B (zh) 矿用卡车及其再生制动策略
US11833924B2 (en) Method and apparatus for an active convertor dolly
US20230059385A1 (en) Vehicle energy management system and related methods
US9352748B2 (en) System, method, and computer software code for optimizing performance of a powered system
CN107709118B (zh) 用于控制液压混合动力车辆的方法
US7711460B2 (en) Control system and method for electric vehicle
US7547980B2 (en) Power generating unit on semi-trailer for energy recovery and storage
EP3892508B1 (en) System for smart coupling between a road implement and a tractor vehicle, system and method for managing the actuation of auxiliary traction on road implements
CN107206888B (zh) 用于车辆的电力推进系统
CN102791507B (zh) 用于具有混合电动系统和电子控制组合阀的车辆上设备的控制系统
CN105813874A (zh) 电动驱动的机动设备
CN102883905A (zh) 具有用于电力输出能力的初级和次级空气系统控制的车辆
CN103386935A (zh) 一种整车控制方法与整车控制器
CN103754128A (zh) 一种牵引搬运车
CN110304176A (zh) 一种矿用燃油宽体自卸车纯电动化的改造方案
US20200398628A1 (en) Powered weight distribution system for a vehicle
CN103764473A (zh) 确定车辆能量消耗的方法和装置
CN214607040U (zh) 一种电传动大吨位宽体车
CN203819058U (zh) 一种牵引搬运车
CN217374710U (zh) 一种新能源井下无轨胶轮车
US20240132146A1 (en) Electrically powered trailer system with regenerative braking

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160217

Termination date: 20171205

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee