CN116021998A - 一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源自卸车节能技术领域，且公开了一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，包括取消原车制动电阻箱，在制动电阻箱的位置安装电池组及充放电控制装置，具体包括电气接口融合研究、研究矿用自卸车能量回馈技术、研究矿用自卸车轻度混合动力节能技术、机械接口与受力分析。该应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，使用电池组系统替代原车电阻箱，电气接口和机械接口均保持不变，对原车改动小，电池组无需充电就可以实现制动能量的回收和混合动力技术；相对于纯电或插电式混合动力改造，本方案成本更低，安全性更高，效果明显，经济效益好。

Description

一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术

技术领域

本发明涉及新能源自卸车节能技术领域，具体为一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术。

背景技术

环保节能逐渐成为国内外关注的焦点，矿山装备的智慧化、绿色化发展势在必行，然而受到技术的限制，目前无论是采用纯电自卸车或其他形式的新能源自卸车都未能取得预期效果，无法推向实际应用。

电动轮自卸车使用柴油发动机提供动力，行驶过程中尾气排放量大，在新能源自卸车难以实现实际应用的背景下，如何尽量降低发动机的尾气排放，节约化石能源消耗成为一个重要问题，常规电动轮自卸车行驶过程中主要依赖电制动，而电制动能量直接被制动电阻箱以热能的释放，造成了极大的浪费，为此现提出一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，具备电池组系统替代原车电阻箱，电气接口和机械接口均保持不变，对原车改动小，电池组无需外接电源充电就可以实现制动能量的回收和再利用的优点，解决了常规电动轮自卸车行驶过程中主要依赖电制动，而电制动能量直接被制动电阻箱以热能的释放，造成了极大的浪费的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，包括取消原车制动电阻箱，在制动电阻箱的位置安装电池组及充放电控制装置，具体包括电气接口融合研究、研究矿用自卸车能量回馈技术、研究矿用自卸车轻度混合动力节能技术、机械接口与受力分析；

所述节能回馈型技术包括节能回馈技术研究与应用、轻混技术研究与应用；

所述节能回馈型技术内容包含以下部分：电气接口一致性研究、矿用自卸车能量回馈技术研究、矿用自卸车轻度混合动力节能技术研究、机械接口与受力分析。

优选的，所述电气接口一致性研究中矿用自卸车上安装动力电池组，达到普通燃油车实现轻混的目的，取消原车制动电阻。

优选的，所述矿用自卸车能量回馈技术研究中实现电池组吸收全部制动能量并在牵引状态时回馈到直流母线为车辆补充动力。

优选的，所述研究矿用自卸车轻度混合动力节能技术中通过电池组吸收和释放功率调节发动机工作点，提高发动机的燃油效率和降低排放。

优选的，所述机械接口与受力分析中新电池组系统的机械接口要与原车一直，电池组系统进行轻量化设计，让电池组系统的重量在车辆的承受范围以内。

优选的，所述节能回馈型技术包括电池组大倍率充放电电池系统成套技、系统散热与保温技术、大倍率充放电控制技术。

优选的，所述节能回馈型技术的主要工作包括以下内容：先进行轻混技术在矿用自卸车上的应用，在进行大倍率电池组选型研究、充放电控制技术研究、制动回馈与轻混技术研究、结构与散热分析，确定项目技术方案，进行样机设计与制造，样机调试与改进。

优选的，所述保护模块包含过热预警模块、自调节模块，所述电池箱保护模块的工作方法如下：

S101、设置电池箱供电温度监测阈值；

S102、电池箱供电过程电池箱温度出现异常；

S103、保护模块进行诊断判断温度是否达到设置的监测阈值；

S104、若是则自调节模块对电池箱的工作温度进行调控，直至电池箱的工作温度回归至设定的阈值内；

S105、若温度未达到设定的阈值则电池箱继续进行工作，且对电池箱工作发热异常原因进行检查；

S106、通过温度监测与调控保证电池箱的工作正常。

与现有技术相比，本发明提供了一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，具备以下有益效果：

1、该应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，使用电池组系统替代原车电阻箱，电气接口和机械接口均保持不变，对原车改动小，电池组无需充电就可以实现制动能量的回收和混合动力技术；相对于纯电或插电式混合动力改造，本方案成本更低，安全性更高，效果明显，经济效益好。

2、该应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，随着电动轮自卸车使用寿命的延长，发动机功率在逐年下降，尾气排放在逐年增加，车辆爬坡的动力性能也随之下降，传统自卸车通过本项目的改造，不仅有助于节约能源，降低碳排放，而且能够将车辆的动力性能恢复到最佳状态，延长自卸车的使用寿命；具有很好的社会效益和经济效益，应用前景广阔。

3、该应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，通过设置电池箱供电温度监测阈值，电池箱供电过程电池箱温度出现异常，保护模块进行诊断判断温度是否达到设置的监测阈值，若是则自调节模块对电池箱的工作温度进行调控，直至电池箱的工作温度回归至设定的阈值内，若温度未达到设定的阈值则电池箱继续进行工作，且对电池箱工作发热异常原因进行检查，通过温度监测与调控保证电池箱的工作正常，避免了电池箱长时间发热，提高电池箱的正常使用寿命。

附图说明

图1为本发明节能回馈型技术技术路线示意图；

图2为本发明交流传动自卸车电气接口方案示意图；

图3为本发明直流传动自卸车电气接口方案示意图；

图4为本发明电池组系统外形示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，包括取消原车制动电阻箱，在制动电阻箱的位置安装电池组及充放电控制装置，具体包括电气接口融合研究、研究矿用自卸车能量回馈技术、研究矿用自卸车轻度混合动力节能技术、机械接口与受力分析；

所述节能回馈型技术包括节能回馈技术研究与应用、轻混技术研究与应用；

所述节能回馈型技术内容包含以下部分：电气接口一致性研究、矿用自卸车能量回馈技术研究、矿用自卸车轻度混合动力节能技术研究、机械接口与受力分析。

进一步的，所述电气接口一致性研究中矿用自卸车上安装动力电池组，达到普通燃油车实现轻混的目的，取消原车制动电阻，其中电池组需要能够完全替代原车电池箱，且实现安全可控的大倍率充放电技术，矿用自卸车上安装动力电池组，达到普通燃油车实现轻混的目的，取消原车制动电阻；电池组需要能够完全替代原车电池箱，且实现安全可控的大倍率充放电技术，需要解决多电源并联带来的电流控制问题。

进一步的，所述矿用自卸车能量回馈技术研究中实现电池组吸收全部制动能量并在牵引状态时回馈到直流母线为车辆补充动力，实现电池组吸收全部制动能量并在牵引状态时回馈到直流母线为车辆补充动力；需要设计合适的控制策略才能达到最佳效果。

进一步的，所述研究矿用自卸车轻度混合动力节能技术中通过电池组吸收和释放功率调节发动机工作点，提高发动机的燃油效率和降低排放，通过电池组吸收和释放功率调节发动机工作点，提高发动机的燃油效率和降低排放，需要研究发动机的万有特性曲线，合理分配电池组的能量补充策略。

进一步的，所述机械接口与受力分析中新电池组系统的机械接口要与原车一直，电池组系统进行轻量化设计，让电池组系统的重量在车辆的承受范围以内，新电池组系统的机械接口要与原车一直，电池组系统进行轻量化设计，让电池组系统的重量在车辆的承受范围以内。

进一步的，所述节能回馈型技术包括电池组大倍率充放电电池系统成套技、系统散热与保温技术、大倍率充放电控制技术；

其中，电池组大倍率充放电电池系统成套技术研究，虽然在乘用汽车领域，电池储能技术有了较大发展，但电动轮自卸车的工况与乘用汽车有很大的差异，因此需要选择满足大倍率充放电、适应矿山工况的电池组；

其中，系统散热与保温技术，目前主流的散热方式有自然冷却、水冷散热和强迫风冷，几种散热方式之间各有特点，本项目需要在几种散热方式中间选择和设计最适合本系统的方式；

其中，大倍率充放电控制技术，自卸车制动时工作电流大、功率实时变化，需要设计电池组的充放电控制系统，使电池组的外特性与原车电阻箱一致。

进一步的，所述节能回馈型技术的主要工作包括以下内容：先进行轻混技术在矿用自卸车上的应用，在进行大倍率电池组选型研究、充放电控制技术研究、制动回馈与轻混技术研究、结构与散热分析，确定项目技术方案，进行样机设计与制造，样机调试与改进。

进一步的，所述保护模块包含过热预警模块、自调节模块，所述电池箱保护模块的工作方法如下：

S101、设置电池箱供电温度监测阈值；

S102、电池箱供电过程电池箱温度出现异常；

S103、保护模块进行诊断判断温度是否达到设置的监测阈值；

S104、若是则自调节模块对电池箱的工作温度进行调控，直至电池箱的工作温度回归至设定的阈值内；

S105、若温度未达到设定的阈值则电池箱继续进行工作，且对电池箱工作发热异常原因进行检查；

S106、通过温度监测与调控保证电池箱的工作正常。

上述采用电池组系统替代原车电阻箱，电气接口和机械接口均保持不变，对原车改动小，电池组无需外接电源充电就可以实现制动能量的回收和再利用；改造成本低，效果明显，经济效益好；实现电池组系统与原车电阻箱电气接口与机械接口的一致，电池组系统可以完全替代原车制动电阻箱，实现制动能量的100％回收再利用，调节发动机工作点，提高发动机的燃油效率并降低燃油消耗，减少碳排放；通过给发动机补充动力，提升原车爬坡时的动力性能，提高生产效率；

通过设置电池箱供电温度监测阈值，电池箱供电过程电池箱温度出现异常，保护模块进行诊断判断温度是否达到设置的监测阈值，若是则自调节模块对电池箱的工作温度进行调控，直至电池箱的工作温度回归至设定的阈值内，若温度未达到设定的阈值则电池箱继续进行工作，且对电池箱工作发热异常原因进行检查，通过温度监测与调控保证电池箱的工作正常，避免了电池箱长时间发热，提高电池箱的正常使用寿命。

其中样机计划安装与SF31904自卸车上，主要参数如下：

主要技术指标

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：包括取消原车制动电阻箱，在制动电阻箱的位置安装电池组及充放电控制装置，具体包括电气接口融合研究、研究矿用自卸车能量回馈技术、研究矿用自卸车轻度混合动力节能技术、机械接口与受力分析；

所述节能回馈型技术包括节能回馈技术研究与应用、轻混技术研究与应用；

所述节能回馈型技术内容包含以下部分：电气接口一致性研究、矿用自卸车能量回馈技术研究、矿用自卸车轻度混合动力节能技术研究、机械接口与受力分析；

所述电池箱包含保护模块。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：所述电气接口一致性研究中矿用自卸车上安装动力电池组，达到普通燃油车实现轻混的目的，取消原车制动电阻。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：所述矿用自卸车能量回馈技术研究中实现电池组吸收全部制动能量并在牵引状态时回馈到直流母线为车辆补充动力。

4.根据权利要求1所述的一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：所述研究矿用自卸车轻度混合动力节能技术中通过电池组吸收和释放功率调节发动机工作点，提高发动机的燃油效率和降低排放。

5.根据权利要求1所述的一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：所述机械接口与受力分析中新电池组系统的机械接口要与原车一直，电池组系统进行轻量化设计，让电池组系统的重量在车辆的承受范围以内。

6.根据权利要求1所述的一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：所述节能回馈型技术包括电池组大倍率充放电电池系统成套技、系统散热与保温技术、大倍率充放电控制技术。

7.根据权利要求1-6所述的一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：所述节能回馈型技术的主要工作包括以下内容：先进行轻混技术在矿用自卸车上的应用，在进行大倍率电池组选型研究、充放电控制技术研究、制动回馈与轻混技术研究、结构与散热分析，确定项目技术方案，进行样机设计与制造，样机调试与改进。

8.根据权利要求1所述的一种应用于电动轮自卸车电池箱的节能回馈型技术，其特征在于：所述保护模块包含过热预警模块、自调节模块，所述电池箱保护模块的工作方法如下：

S101、设置电池箱供电温度监测阈值；

S102、电池箱供电过程电池箱温度出现异常；

S103、保护模块进行诊断判断温度是否达到设置的监测阈值；

S104、若是则自调节模块对电池箱的工作温度进行调控，直至电池箱的工作温度回归至设定的阈值内；

S105、若温度未达到设定的阈值则电池箱继续进行工作，且对电池箱工作发热异常原因进行检查；

S106、通过温度监测与调控保证电池箱的工作正常。

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