挖掘机械以及用于挖掘机械的储能系统技术方案

一种移动挖掘机械，包括：多个牵引元件；多个电动机；与所述多个电动机电连通的功率来源；以及与所述多个电动机和所述功率来源电连通的储能系统。每个电动机均被耦接到所述多个牵引元件中的相关联的牵引元件。每个电动机均被配置成在第一模式下由所述相关联的牵引元件驱动，并且在第二模式下驱动所述相关联的牵引元件。所述储能系统包括：限定轴线的轴、被固定到所述轴的转子、围绕所述转子和围绕所述轴线延伸的定子、以及被耦接到所述轴以随所述轴旋转的飞轮。在所述第一模式，所述多个电动机的旋转使得所述飞轮旋转，以存储动能。在所述第二模式，所述转子和所述飞轮的旋转释放动能，以驱动所述多个电动机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】挖掘机械以及用于挖掘机械的储能系统相关申请的交叉引用本申请要求于2015年5月28日提交的、共同待决且在先提交的申请号为62/167,814的美国临时专利申请以及于2015年5月28日提交的、共同待决且在先提交的申请号为62/167,808美国临时专利申请的权益。这些文件的全部内容以参考的方式并入本申请。
本公开主要涉及挖掘机械，具体地，涉及用于挖掘机械的储能装置。
技术介绍
柴油电力挖掘机械通常包括用于产生电能的发电机。一个或多个发电机可以由一个或多个引擎提供动力，引擎产生空气污染排放。在某些实施例中，发电机也可以作为电动机运行，并且可以提高一个或多个引擎的速度。引擎的旋转部件可以在挖掘操作的非高峰阶段期间存储能量以及在高峰阶段期间释放能量，以便减小总的能量需求。
技术实现思路
在某一方面，一种挖掘机械包括引擎和储能装置，储能装置具有飞轮或另一形式的动能储存系统(“KESS”)。KESS可以与开关磁阻(“SR”)技术一起使用，以存储运动形式的能量以供之后使用。一个或多个KESS可以在高功率的挖掘牵引应用中实施，并且可以被用在结合SR技术的地面机械和/或地下机械上。当牵引系统具有净能量过剩时，飞轮存储与飞轮的转动惯量成正比的动能。在某一实施例中，这由在电容DC总线上的电压升高来表示，并且是在制动或与旋转方向相反的转矩被施加到牵引系统的电动机或单元时发生的。在高峰能量需求的阶段期间，飞轮被释放能量，并且可以把主要的能量提供给挖掘机械，而在必要时，引擎通过提供附加能量来辅助。飞轮与引擎的组合可以减小引擎排放、减少燃料消耗和降低总成本。储能装置包括外壳、延伸穿过外壳的转子轴，转子轴的每个末端都被轴承支撑以用于旋转。所述储能装置还包括围绕转子轴的一部分延伸的定子。飞轮被耦接到在轴承之间的转子轴，从而使所述飞轮沿转子轴的轴线从所述定子偏移。在某一方面，一种移动挖掘机械包括：多个牵引元件；多个电动机；与所述多个电动机电连通的功率来源；以及与所述多个电动机和所述功率来源电连通的储能系统。每个电动机均被耦接到所述多个牵引元件中的相关联的牵引元件。每个电动机均被配置成在第一模式下由所述相关联的牵引元件驱动，并且每个电动机均被配置成在第二模式下驱动所述相关联的牵引元件。所述储能系统包括：限定轴线的轴、被固定到所述轴的转子、围绕所述转子和围绕所述轴线延伸的定子、以及被耦接到所述轴以随所述轴旋转的飞轮。在所述第一模式，所述多个电动机的旋转使得所述飞轮旋转，以存储动能。在所述第二模式，所述转子和所述飞轮的旋转释放动能，以驱动所述多个电动机。在另一方面，一种移动运输车包括：底盘；悬臂，其包括可枢转地连接到所述底盘的第一末端以及第二末端；连接件，其耦接至所述悬臂的第二末端；以及驱动系统。所述驱动系统包括：双向电气总线；支撑所述底盘的多个牵引元件；多个电动机；经由所述总线与所述多个电动机电连通的开关磁阻电动机；以及经由所述总线与所述多个电动机和所述开关磁阻电动机电连通的储能系统。每个电动机均被耦接到所述多个牵引元件中的相关联的牵引元件并且与所述总线电连通。每个电动机均被配置成在第一模式下由所述相关联的牵引元件驱动，并且每个电动机均被配置成在第二模式下驱动所述相关联的牵引元件。所述储能系统包括被固定到所述底盘的外壳、轴、固定到所述轴的转子、定子、以及被耦接到所述轴以随所述轴旋转的飞轮。所述轴限定轴线并且被支撑以相对于所述外壳旋转。所述定子围绕所述转子和所述轴线延伸。在所述第一模式，所述多个电动机的旋转将电能经由所述总线传送到所述储能系统，所述电能驱动所述飞轮的旋转，以存储动能。在所述第二模式，所述转子和所述飞轮的旋转将电能经由总线传送到所述电动机，从而驱动所述多个电动机。在又一方面，一种用于运输车的驱动系统包括：双向电气总线；多个轮子；多个电动机；多个功率转换器；经由所述总线与所述多个电动机电连通的开关磁阻电动机；被耦接到所述开关磁阻电动机的引擎；以及经由所述总线与所述多个电动机和所述开关磁阻电动机电连通的储能系统。每个电动机均被耦接到所述多个轮子中的相关联的轮子并且与所述总线电连通，并且每个电动机均被配置成在第一模式下由所述相关联的轮子驱动。每个电动机均被配置成在第二模式下驱动所述相关联的轮子。每个功率转换器均提供在所述总线与所述电动机中的一个之间的电连通。所述开关磁阻电动机被耦接到至少一个液压泵，以用于驱动至少一个辅助致动器。所述储能系统包括外壳、限定轴线并被支撑以相对于所述外壳旋转的轴、被固定到所述轴的转子、定子、以及被耦接到所述轴以围绕所述轴线旋转的飞轮。所述定子围绕所述转子和围绕所述轴线延伸。本专利技术提供超过现有技术的优点。这些优点包括但不限于：在高功率水平下获取和释放能量，和延长挖掘机械的工作寿命。附图说明图1是根据某一实施例的挖掘机械的透视图。图2是图1的挖掘机械的一部分的透视图。图3是图1的挖掘机械的平面图。图4是图1的挖掘机械的驱动机构的平面图。图5A是驱动机构的示意图。图5B是图2A所示驱动机构中的可能的功率传输路径的示意图。图5C是在充能模式期间驱动机构的示意图。图5D是在储能装置的放能模式期间驱动机构的示意图。图5E是在驱动模式期间驱动机构的示意图。图5F是在轻制动模式期间驱动机构的示意图。图5G是在重制动和充能模式期间驱动机构的示意图。图5H是在重制动模式期间没有对储能装置充能时驱动机构的示意图。图6是储能系统的透视图。图7是沿截面7-7观察的图6所示储能系统的侧面截面图。图8是图6的储能系统的分解图。图9是图7的侧面截面图的部分9-9的放大视图。图10是图7的侧面截面图的部分10-10的放大视图。图11是根据另一实施例的储能装置的侧视图。图12是根据另一实施例的储能装置的侧视图。图13是图12的储能装置的端视图。具体实施方式在详细说明本专利技术的任何实施例之前，应当看到本专利技术的应用不限于在以下说明中阐述的、或以下附图显示的部件的构建和安排的细节。本专利技术能够有其它实施例和以各种不同的方式实践或实行。另外，应当看到，这里使用的词语和术语用于说明目的，而不应当被看作为限制性的。这里使用“包括”、“包含”或“具有”和它们的变形的意思是包括此后列出的事项和它们的等价物以及附加的事项。除非另外规定或限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变形被广义地使用，它们包含直接和间接的安装、连接、支撑和耦接。另外，应当看到，实施例可包括硬件、软件和电子部件或模块，为了方便讨论，它们可被显示和描述为如同大多数部件只以硬件的方式实施。然而，本领域技术人员基于阅读本详细说明将会看到，在至少一个实施例中，这些方面可以以软件(例如，存储在非瞬态计算机可读介质上)的方式实施，这些软件可以由诸如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”)那样的一个或多个处理单元执行。据此，应当注意的是，多个基于硬件和软件的装置，以及多个不同的结构部件可被利用来实施本专利技术。例如，在说明书中描述的“控制器”可包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口、以及连接部件的各种连接(例如，系统总线)。图1-3示出了根据某一实施例的挖掘机械100。在显示的实施例中，挖掘机械100是装载-拖运-倾倒(load-haul-du本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动挖掘机械，其特征在于，所述移动挖掘机械包括：多个牵引元件；多个电动机，每个电动机均被耦接到所述多个牵引元件中的相关联的牵引元件，每个电动机均被配置成在第一模式下由所述相关联的牵引元件驱动，每个电动机均被配置成在第二模式下驱动所述相关联的牵引元件；与所述多个电动机电连通的功率来源；以及与所述多个电动机和所述功率来源电连通的储能系统，所述储能系统包括：限定轴线的轴、被固定到所述轴的转子、围绕所述转子和围绕所述轴线延伸的定子、以及被耦接到所述轴以随所述轴旋转的飞轮，其中在所述第一模式，所述多个电动机的旋转使得所述飞轮旋转，以存储动能，在所述第二模式，所述转子和所述飞轮的旋转释放动能，以驱动所述多个电动机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.28 US 62/167,814;2015.05.28 US 62/167,8081.一种移动挖掘机械，其特征在于，所述移动挖掘机械包括：多个牵引元件；多个电动机，每个电动机均被耦接到所述多个牵引元件中的相关联的牵引元件，每个电动机均被配置成在第一模式下由所述相关联的牵引元件驱动，每个电动机均被配置成在第二模式下驱动所述相关联的牵引元件；与所述多个电动机电连通的功率来源；以及与所述多个电动机和所述功率来源电连通的储能系统，所述储能系统包括：限定轴线的轴、被固定到所述轴的转子、围绕所述转子和围绕所述轴线延伸的定子、以及被耦接到所述轴以随所述轴旋转的飞轮，其中在所述第一模式，所述多个电动机的旋转使得所述飞轮旋转，以存储动能，在所述第二模式，所述转子和所述飞轮的旋转释放动能，以驱动所述多个电动机。2.根据权利要求1所述的移动挖掘机械，其特征在于，所述移动挖掘机械还包括：双向电气总线，所述双向电气总线提供在所述电动机、所述功率来源和所述储能系统之间的电连通；以及多个功率转换器，每个功率转换器均与所述电动机中的一个电动机、所述功率来源和所述储能系统相关联。3.根据权利要求2所述的移动挖掘机械，其特征在于，在所述第一模式，所述电动机的旋转将电能经由所述总线传送到所述储能系统，所述电能使得所述飞轮旋转，在所述第二模式，所述转子和所述飞轮的旋转被转换成电能，并且经由所述总线传送到所述电动机。4.根据权利要求1所述的移动挖掘机械，其特征在于，所述移动挖掘机械还包括多个制动机构，每个制动机构均与所述电动机中的一个电动机相关联，其中当所述电动机的速度减小时，所述电动机向所述储能系统供能。5.根据权利要求4所述的移动挖掘机械，其特征在于，在所述第一模式，当所述储能系统达到最大存储容量时，通过所述多个电动机的旋转所产生的附加能量被传送到所述制动机构中的一个制动机构并且被耗散成热量。6.根据权利要求1所述的移动挖掘机械，其特征在于，所述功率来源包括被耦接到引擎的开关磁阻电动机。7.根据权利要求6所述的移动挖掘机械，其特征在于，所述开关磁阻电动机被耦接到一个或多个液压泵，以用于驱动辅助致动器。8.根据权利要求6所述的移动挖掘机械，其特征在于，在第一模式，所述开关磁阻电动机接收来自所述多个电动机的能量，所述开关磁阻电动机以恒定速度驱动所述引擎，以减小燃料消耗。9.根据权利要求1所述的移动挖掘机械，其特征在于，所述飞轮每分钟至少旋转3000转，并且所述储能系统输出至少约1兆焦耳的能量。10.根据权利要求1所述的移动挖掘机械，其特征在于，所述飞轮包括第一部分和第二部分，所述第一部分从所述轴径向向外延伸并且限定与所述轴间隔开的周界，所述第二部分被连接到所述周界并且沿所述轴的一部分轴向延伸。11.根据权利要求10所述的移动挖掘机械，其特征在于，所述第二部分围绕所述转子和所述定子延伸。12.一种移动运输车，其特征在于，所述移动运输车包括：底盘；悬臂，所述悬臂包括被可枢转地连接到所述底盘的第一末端以及第二末端；连接件，所述连接件耦接至所述悬臂的第二末端；以及驱动系统，所述驱动系统包括：双向电气总线；支...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·A·多塞特，J·B·迪林杰，M·J·莱特恩，M·N·巴尔，B·M·尼尔森，D·F·奥因斯，
申请(专利权)人：久益环球朗维尤运营有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US