采掘机械的电池充电管理制造技术

本公开内容涉及用于一个或多个电池供电的采掘机械(210a，210b)的电池充电管理的系统(200)、方法、控制单元和计算机程序产品。用于电池充电管理的系统包括：一个或多个电池(220a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采掘机械的电池充电管理


[0001]本公开内容涉及用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池充电管理的系统、方法、控制单元和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]正在进行工作以使采掘机械适于使用电力进行操作，并且更具体地说，至少部分地以电池供电的模式进行操作。除了采掘机械之外，还存在其他由电力驱动的装置，例如通风风机、起重机、照明装置等。这些其他装置也可以至少部分地是电池供电的。从燃料驱动的机械(和装置)到电力驱动和电池供电的机械的切换增加了矿井中的电能消耗，并且电池的充电将对矿井中的电力消耗具有显著影响。用于矿井应用的常规电池充电解决方案公开了使用电池管理系统/能量管理系统(BMS/EMS)以对电池或电池供电的车辆进行优化充电，但是没有考虑充电的负荷影响。
[0003]US2018/0111496公开了一种用于电动采掘车辆的充电控制器，其被配置成确定要提供至采掘机的电池的充电量。在所公开的解决方案中，对电池充电适于采掘车辆的电动机先前经历的特定负荷需求。
[0004]采掘的日常作业通常涉及除采掘车辆所用于的运输之外更多的采掘作业。作业包括以下的周期：钻孔、爆破、通风以及装载、运输和倾倒采掘作业周期(即采掘周期)期间已经切割的材料。采掘作业涉及各种各样的采掘机械，例如面钻机、生产钻机、锚杆支护装置、锚索支护装置、混凝土喷射机、装载机、搬运机和倾倒机。所列出的采掘机械在作业期间需要相当大的电力，并且采掘机械在采掘周期的可预测阶段期间通常具有高的电力需求。当单独考虑每个采掘机械时，大多数采掘机械可以被认为是根据循环采掘周期(即，针对特定机械限定的采掘作业的周期)进行操作。
[0005]在矿井内同时执行的多个作业导致采掘特有的对电力提出需求的相应的多个采掘周期。在采掘的领域中，为了满足多个同时采掘作业的电力需求，电网经常处于其容量的边缘甚至在标准之下，特别是在作业周期意味着电网中间歇性电力需求的情况下。电力需求中的一些需求可能来自具有同时电池充电需求的一个或多个电池供电的采掘机械，这将导致矿井中电网上的高峰负荷。因此，在现有的、已经高负荷的主采掘电网内，对一个或多个机械充电(尤其是在矿井中操作其他电动工具的时间期间执行时)可能导致过载。
[0006]因此，需要改进的充电管理。

技术实现思路

[0007]本公开内容的目的是解决或缓解、减轻或消除现有技术中至少部分上述缺陷，并且提供用于改进的充电管理的解决方案。
[0008]根据第一方面，该目的通过用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池充电管理的系统来实现。该系统包括：一个或多个电池；至少一个电池管理系统(BMS)，其被布置成收集表示相应电池的操作状态的电池数据；一个或多个电池充电器；以及电池充电控制单元。
每个电池被配置成用于相应电池供电的采掘机械中，该相应电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。每个电池管理系统(BMS)被配置成向电池充电控制单元提供电池数据。电池充电控制单元被配置成：生成至少一个充电模型并且基于至少一个充电模型经由一个或多个电池充电器来调度一个或多个电池中的相应电池的充电。
[0009]本公开内容提供了以下优点：实现用于电池供电的采掘机械的改进的电池充电/电池管理。使用充电模型控制充电；每个电池充电模型基于采掘周期期间的预期电池消耗和电池的操作状态。
[0010]在一些实施方式中，电池管理系统(BMS)被配置成在一个或多个采掘周期内收集电池数据，并且电池充电控制单元被配置成基于充电模型来调度至少一个后续采掘周期内的相应电池的充电，其中，后续采掘周期包括与数据的收集期间执行的矿井作业类似的一组矿井作业。
[0011]在一些实施方式中，电池数据包括相应电池的充电水平和温度极限中的至少一个。
[0012]在一些实施方式中，电池充电控制单元被配置成基于温度极限来调节相应电池的内部温度。
[0013]在一些实施方式中，充电模型包括预测在预定的采掘周期的未来部分期间电池的操作状态。该预测基于电池数据和用于一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的历史操作状态信息。
[0014]根据一些实施方式，预测电池的操作状态基于车辆模型和矿井模型中的至少一个。车辆模型表示用于采掘机械的历史操作状态信息。矿井模型表示对应于矿井路线的历史操作状态信息。
[0015]根据本公开内容的第二方面，该目的通过在根据第一方面的系统的电池充电控制单元中执行的方法来实现。该方法包括从一个或多个电池管理系统(BMS)接收电池数据，该一个或多个电池管理系统(BMS)被布置成收集表示被用在电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，该电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。该方法还包括：基于电池数据生成用于电池的至少一个充电模型，该电池被配置成用于电池供电的采掘机械中；以及基于所述至少一个充电模型来调度多个电池中的相应电池的充电。
[0016]在一些实施方式中，生成至少一个充电模型包括：预测在后续采掘周期期间电池的操作状态，以及确定针对电池的充电要求。该预测基于电池数据和用于一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的历史操作状态信息。
[0017]在一些实施方式中，充电要求包括充电的时间段、最小充电水平、最大充电水平、电池的最佳工作温度和电池的温度极限中的至少一个。
[0018]根据本公开内容的第三方面，该目的通过电池充电控制单元来实现，该电池充电控制单元用于控制用于一个或多个电池供电的采掘机械的电池的电池充电管理。该电池充电控制单元包括处理电路，该处理电路被配置成从一个或多个电池管理系统(BMS)接收电池数据。每个电池管理系统(BMS)被布置成收集表示被用在电池供电的采掘机械中时相应电池的操作状态的电池数据，该电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作。该BMS还被布置成：基于电池数据生成用于电池的至少一个充电模型，该电池被配置成
用在电池供电的采掘机械中；并且基于至少一个充电模型来调度多个电池中的相应电池的充电。
[0019]根据本公开内容的第四方面，该目的通过计算机程序来实现，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在被执行时使根据第三方面的电池充电控制单元执行根据第一方面的方法。
[0020]实施方式提供了以下优点：基于电池数据控制一个或多个电池供电的采掘机械的电池充电管理，电池数据表示相应采掘机械或一组采掘机械内所有电池供电的设备的电力消耗。电池充电管理允许用在电池供电的采掘机械中的电池的损耗减少，并且还可以用于延长工作周期或以其他方式优化工作周期。
附图说明
[0021]如附图所示，根据以下对示例实施方式的详细描述，将更容易理解前述内容，在附图中，贯穿不同的视图，相同的附图标记指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明示例实施方式上。
[0022]图1示意性地示出了包括多个电池供电的采掘机械的地下矿井；
[0023]图2示意性地示出了电池充电管理系统；
[0024]图3示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于一个或多个电池供电的采掘机械(210a-b)的电池充电管理的系统(200)，所述系统(200)包括：一个或多个电池(220a-f)；至少一个电池管理系统BMS(230a-f)，其被布置成收集表示相应电池的操作状态的电池数据；一个或多个电池充电器(240a-b)；以及电池充电控制单元(250)，其中，-每个电池被配置成用于相应电池供电的采掘机械中，所述相应电池供电的采掘机械被配置成以预定的采掘周期进行操作；-每个BMS被配置成向所述电池充电控制单元提供所述电池数据；并且-所述电池充电控制单元被配置成：基于所述电池数据生成至少一个充电模型并且基于所述至少一个充电模型经由所述一个或多个电池充电器来调度所述一个或多个电池中的相应电池的充电。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述BMS被配置成在一个或多个采掘周期内收集电池数据，其中，所述电池充电控制单元被配置成基于所述充电模型来调度至少一个后续采掘周期内的相应电池的充电，并且其中，所述后续采掘周期包括与在数据的收集期间执行的矿井作业类似的一组矿井作业。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述电池数据包括相应电池的充电水平和温度中的至少一个。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述充电模型包括所述后续采掘周期内的预定初始电池温度，并且其中，所述电池充电控制单元被配置成将温度调节为所述预定初始电池温度。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述充电模型基于电池数据和用于所述一个或多个采掘机械中的相应采掘机械的操作状态信息。6.根据权利要求5所述的系统，其中，电池的操作状态基于车辆模型和矿井模型中的至少一个，并且其中，所述车辆模型表示用于所述采掘机械的历史操作状态信息，并且其中，所述矿井模型表示对应于矿井路线的历史操作状态信息。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电池充电控制单元还被配置成生成充电模型并且调度用于向矿井中使用的基础设施装置进行电力供应的电池的充电。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述基础设施装置包括通风风扇(210c)、提升机(210d)和照明装置(210e)。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述电池充电控制单元被包括在所述电池供电的采掘机械中，或者被包括在用于所述电池供电的采掘机械的电池的所述BMS中。10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述电池充电控制单元被布置在中央数据中心(260)中。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电池充电控制单元被布置成生成用于在不同的电池供电的采掘机械和/或矿井中的基础设施装置中使用的一个或多个电池的充电模型。12.根据权利要求10或1...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯，
申请(专利权)人：安百拓凿岩有限公司，
类型：发明
国别省市：