矿用卡车及其再生制动策略制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】矿用卡车及其再生制动策略
本专利技术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。
技术介绍
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N0.5，351，775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。
技术实现思路
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，但本专利技术不限于此。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，由操作者本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 US 13/328,3801.一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) —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...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·G·拉默斯，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US