專利名稱：用于回收基于滑接輪的電動采礦拖運卡車中的減速能的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及用于采礦拖運卡車的動力系統(tǒng)、并且更具體地涉及用于回收基于 滑接輪的電動采礦拖運卡車中的減速能的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
采礦拖運卡車典型地配備有電力驅動馬達。在某些行駛條件下，例如在礦坑內、圍繞破碎機以及水平表面上，通過由柴油發(fā)動機提供動力的發(fā)電機供應電力。在更多要求的條件下，由滑接線供應電力。拖運卡車經由集電弓從滑接線獲得電力。特別是，當拖運卡車在礦坑內填充有效負載并且沿上坡斜坡將有效負載運輸至地面時，通常使用滑接線。在下坡行駛過程中，由柴油發(fā)動機供應的動力是充足的，并且典型地無需沿下坡路徑安裝滑接線(其可能非常昂貴)。從滑接線獲得的電力顯示出大的動態(tài)波動。例如，當帶有較重負載的拖運卡車在上坡斜坡上加速時,峰值動力需求可能超過平均動力需求的兩倍。高的峰值動力需求對于電業(yè)公司和采礦經營者具有不利的影響。高的峰值動力需求可能使得向滑接線供應電力的電業(yè)變電站超負荷?？蓪е码妷航德洹⒒蛘呱踔翑嚯?。高的峰值動力需求還會使得滑接線線纜和集電弓觸點過熱，從而導致故障率增加。除了改善性能和可靠性以外，還存在降低峰值動力需求的經濟原因。為礦山供應動力的電力設施公司典型地基于15分鐘時間段測量礦山的動力需求，并且針對在每個15分鐘時間段期間的峰值動力需求調整賬單。需要用于降低由拖運卡車從電力設施獲得的動力的方法和設備。降低浪費的能量的方法和設備是特別有利的。

發(fā)明內容
在一個實施方式中，經由滑接線將在制動動作過程中從電動馬達再生的減速能回收至動力系統(tǒng)中。減速能可以被傳輸至雙向變電站并且返回至公用電網。減速能還可以被傳輸至輔助能量存儲系統(tǒng)，例如超級電容器系統(tǒng)或者電池系統(tǒng)。在另一實施方式中，減速能首先用以向車載電能存儲系統(tǒng)充電。當車載電能存儲單元完全充電時，多余的減速能被傳輸至滑接線。在下坡斜坡上安裝用于采礦拖運卡車的滑接線可用以獲取和再利用大量的減速能。參照下面的詳細說明和附圖，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明的這些以及其它優(yōu)點將變得顯而易見。


圖I示出了拖運卡車拖運有效負載上坡的采礦操作的示意圖；圖2示出了用于拖運卡車的柴油電力系統(tǒng)的單線圖；圖3示出了拖運卡車拖運有效負載下坡的采礦操作的示意圖；圖4示出了用于拖運卡車的滑接輪動力系統(tǒng)的單線圖；圖5示出了具有車載能量存儲系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的示意圖；圖6示出了使減速能返回至公用電網的電力系統(tǒng)的示意圖；
圖7示出了將減速能存儲在輔助能量存儲系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)的示意圖；圖8示出了將一部分減速能存儲在輔助能量存儲系統(tǒng)中并且使一部分減速能返回至公用電網的電力系統(tǒng)的示意圖；圖9示出了將一部分減速能存儲在車載能量存儲系統(tǒng)中并且使一部分減速能返回至滑接線的電力系統(tǒng)的示意圖；圖10示出了用于減速能的管理控制的步驟的流程圖；以及圖11是超級電容器能量管理控制器的示意圖。
具體實施例方式圖I示出了典型的采礦操作的示意圖。所示位于位置P152處的空的采礦拖運卡車102進入礦坑中的裝載地點170，其在此處填充有效負載104(例如，礦石)。所示位于位置P160處的具有有效負載104的拖運卡車102開始其上坡爬行，從而到達所示位于位置P162處的地面。拖運卡車102然后在卸載地點172處卸下其有效負載104。所示位于位置P150處的空的拖運卡車102然后開始其下坡下行，從而再次到達位置P152。然后其在裝載地點170處填充第二有效負載104并且重復其上坡行程。采礦拖運卡車典型地配備有電力驅動馬達。圖2示出了拖運卡車動力系統(tǒng)的單線圖。拖運卡車具有兩個驅動車輪。每個車輪由三相交流電(AC)車輪馬達(M)驅動。車輪馬達標記為車輪馬達212和車輪馬達216。通過驅動三相AC發(fā)電機(G) 206的柴油發(fā)動機202供應電力。(也可以使用其它類型的機械發(fā)動機；在采礦操作中柴油發(fā)動機是典型的。)耦聯(lián)件204將柴油發(fā)動機202連接至發(fā)電機206。柴油發(fā)動機202和發(fā)電機206安裝在拖運卡車上。將發(fā)電機206的AC輸出供給到整流器208中。將整流器208的直流(DC)輸出供給到一組換流器中。換流器210向車輪馬達212供應三相AC動力。類似地，換流器214向車輪馬達216供應三相AC動力。在圖2所示的動力系統(tǒng)中，車輪馬達212和車輪馬達216所需的全部動力由柴油發(fā)動機202供應。拖運卡車的性能(例如，由加速度和速度確定)由柴油發(fā)動機的功率限制。在圖I所示的情況下，當填充有重的有效負載104的拖運卡車102沿上坡斜坡行駛(例如，從位置P160至位置P162)時，可迫使柴油發(fā)動機到達最大功率。當拖運卡車102在上坡斜坡上行駛時為了降低對于柴油發(fā)動機的動力需求的一個方法是完全通過從高架滑接輪動力系統(tǒng)獲得的電力來為車輪馬達提供動力。在該操作模式期間，發(fā)電機206經由耦聯(lián)件204與柴油發(fā)動機202斷開。柴油發(fā)動機然后在上坡斜坡上空轉。由此，燃料消耗降低95% ;噪音和廢氣排放降低；并且生產率和發(fā)動機壽命增加。圖I所示的是由安裝在支撐柱110上的支撐臂114和安裝在支撐柱112上的支撐臂116高架支撐的滑接線120和滑接線122?；泳€還被稱為高架線。為了簡化圖形，圖I中未示出在拖運卡車102與滑接線120和滑接線122之間的電連接。下面參照圖4對它們進行詳細的說明。由于高的安裝成本，滑接線典型地僅安裝在從位置P160至位置P162的上坡路徑上。在從位置P150至位置P152的下坡路徑上不要求高的動力。然而在如圖3所示的某些地形中，裝載地點370與卸載地點372相比位于高處。所示位于位置P362處的空的拖運卡車302進入山頂處的裝載地點370，其在此處填充有效負載304。所示位于位置P350處的具有有效負載304的拖運卡車302開始其下坡下行，從而到達所示位于位置P352處的山底。拖運卡車302然后在卸載地點372處卸下其有效負載304。所示位于位置P360處的空的拖運卡車302然后開始其上坡爬行，從而再次到達位置P362。然后其在裝載地點370處填充第二有效負載304并且重復下坡行程。在圖3所示的 情況下，典型地不安裝滑接線。由于拖運卡車302在從位置P360至位置P362的上坡爬行期間不攜帶負載，因此來自柴油發(fā)動機的動力典型地是充足的。類似地，在從位置P350至位置P352的下坡下行期間，重力降低了用于具有有效負載304的拖運卡車302的動力需求。然而，如下所述，根據實施方式，在圖3所示的情況下(下坡和上坡)以及在圖I所示的下坡的情況下(位置P150至位置P152)，滑接線是有利的。拖運卡車的制動是運輸操作的關鍵部分。重的負載、陡斜坡和快速運動導致需要管理的大量的機械能。在圖3中，例如在從位置P350至位置P352的下坡下行期間，具有重的有效負載304的拖運卡車302的控制是至關重要的。拖運卡車典型地配備有機械制動系統(tǒng)和電力制動系統(tǒng)(電力制動系統(tǒng)也稱作動態(tài)制動系統(tǒng))。在常規(guī)操作下，電動馬達將電能轉換成機械能。電動馬達也可以以相反的方式操作為發(fā)電機，用以將機械能轉換成供給到換流器中的電能。在典型的動態(tài)制動系統(tǒng)中，連接于換流器的制動斬波器將動力傳送至功率電阻元件中，該功率電阻元件連續(xù)地消耗能量直至卡車到達靜止狀態(tài)。制動是平滑的，類似于汽車中的制動操作，但是不存在機械制動磨損。例如，參照圖2，斬波器218和功率電阻元件220提供對車輪馬達212的制動作用。類似地，斬波器222和功率電阻元件224提供對車輪馬達220的制動作用。因此，在典型的動態(tài)制動系統(tǒng)中，可再生電能(也稱為減速能)被轉換成廢熱。然而，在下面詳細描述的實施方式中，可再生電能被獲取并回收。圖4示出了包括高架滑接輪動力系統(tǒng)的拖運卡車動力系統(tǒng)的單線圖。類似于圖2所示的動力系統(tǒng)，柴油發(fā)動機402經由耦聯(lián)件404連接于三相AC發(fā)電機406。將發(fā)電機406的AC輸出供給到整流器408中。將整流器408的DC輸出供給到為車輪馬達412提供動力的換流器410以及為車輪馬達416提供動力的換流器414。斬波器418和功率電阻元件420為車輪馬達412提供動態(tài)制動。類似地，斬波器422和功率電阻元件424為車輪馬達416提供動態(tài)制動。換流器410和換流器414的輸入也可以經由滑接線430和滑接線432連接于由變電站450供應的DC動力。在如圖I所示的典型的安裝中，滑接線430和滑接線432對應于在從位置P160至位置P162的上坡爬行期間為拖運卡車102供應電力的滑接線120和滑接線122。拖運卡車與滑接線430和滑接線432的電連接分別經由集電弓臂434和集電弓臂436實施。轉換開關440連接/斷開換流器410和換流器414關于滑接線430和滑接線432的輸入。還存在輔助斷路器438。當拖運卡車連接于上坡斜坡上的滑接線430和滑接線432時，對變電站450提出大的動力需求，從而導致DC鏈電壓下降并且導致通過滑接線430和滑接線432的電流增加。如上面所述，當拖運卡車由滑接輪動力系統(tǒng)提供動力時，柴油發(fā)動機402典型地經由耦聯(lián)件404與發(fā)電機406斷開。如上所述，當拖運卡車制動時，電動馬達在減速模式下操作以提供動態(tài)制動，并且減速電能典型地被轉換成廢熱。然而，車載能量存儲系統(tǒng)能夠集成在拖運卡車動力系統(tǒng)中以重新獲得并存儲減速能。車載能量存儲系統(tǒng)指的是與拖運卡車一起行進的能量存儲系統(tǒng)(例如，安裝在拖運卡車上、或附連于拖運卡車、或安裝在附連于拖運卡車的拖車上)。然后存儲的能量能夠用以在上坡拖運的峰值需求期間補充滑接輪動力。車載能量存儲系統(tǒng)能夠由包括超級電各器組的超級電各器系統(tǒng)實施。能夠存儲在超級電各器系統(tǒng)中的能量的量取決于超級電容器組的尺寸。車載能量存儲系統(tǒng)還能夠由包括電池組的可再充電的電池系統(tǒng)實施。能夠存儲在電池系統(tǒng)中的能量的量取決于電池組的尺寸。根據電動馬達的動力需求和車載能量存儲系統(tǒng)的能力，可存在如下時間段，即，在該時間段期間電動馬達僅靠來自車 載能量存儲系統(tǒng)的動力操作。在共同未決的美國專利申請序列No. 12/604，580 (代理機構案號No. 2009P12866US)中描述了車載能量存儲系統(tǒng)。超級電容器可提供高的功率密度。為了增加電能存儲，可以以串聯(lián)和并聯(lián)的方式連接多個超級電容器以形成超級電容器組。流到超級電容器中的電流為超級電容器充電，并且經由在電極電解質界面處的電荷分離來存儲電能。然后，存儲的電能可隨后被用以輸出電流。為了使超級電容器的壽命最大化，超級電容器不完全地放電。典型地，超級電容器放電直至其電壓下降至最小的用戶限定的電壓下限。例如，電壓下限可以是初始完全充電電壓的一半。圖5示出了集成在滑接輪動力系統(tǒng)中的電能存儲系統(tǒng)526的示意圖。車輪馬達510由馬達驅動系統(tǒng)530提供動力，馬達驅動系統(tǒng)530包括DC鏈電容器506和換流器508?；虞咲C動力系統(tǒng)504經由滑接線為馬達驅動系統(tǒng)530提供DC動力。在實施方式中，電能存儲系統(tǒng)526包括超級電容器電能存儲單元514和超級電容器能量管理控制器512。當電能存儲系統(tǒng)526安裝在拖運卡車上時，其用作車載電能存儲系統(tǒng)。超級電容器電能存儲單元514包括DC對DC換流器518、扼流圈/電抗線圈522和超級電容器組524。超級電容器電能存儲單元514可以經由連接/斷開開關516與馬達驅動系統(tǒng)530斷開。由超級電容器能量管理控制器512管理超級電容器電能存儲單元514。超級電容器能量管理控制器512還可以接收馬達驅動系統(tǒng)數(shù)據528，馬達驅動系統(tǒng)數(shù)據528表現(xiàn)馬達驅動系統(tǒng)530的操作的特征。例如，馬達驅動系統(tǒng)數(shù)據528包括DC鏈電壓、電流和溫度。在一個示例中，典型的DC鏈電壓(橫跨DC鏈電容器506的電壓)是1800V。在1750V下操作的一列串聯(lián)的14個超級電容器能夠供應150A的連續(xù)電流，對應于1354瓦時的可獲得的能量。當拖運卡車在推進模式下接合滑接輪動力系統(tǒng)時，超級電容器組524經由扼流圈/電抗線圈522、DC對DC換流器518和連接/斷開開關516向DC鏈電容器506放電。超級電容器組524為拖運卡車供應能量直至超級電容器組電壓(橫跨超級電容器組524的電壓)下降至用戶限定的下限(例如，其初始充電電壓的一半)。此時，超級電容器組524經由連接/斷開開關516與DC鏈電容器506斷開，并且在滑接輪上繼續(xù)常規(guī)的操作。在減速模式期間，超級電容器組524經由連接/斷開開關516、DC對DC換流器518和扼流圈/電抗線圈522充電。應當指出，超級電容器組524還可以從其它電力源(也稱為輔助動力供應)充電。例如，當柴油發(fā)動機402空轉時，可以由柴油發(fā)動機402和發(fā)電機406 (參見圖4)為超級電容器組524充電。作為另一示例，可以利用由滑接輪DC動力系統(tǒng)504供應的電力為超級電容器組524充電。
如上所述，滑接線典型地安裝在下坡斜坡上。返回參照圖1，在從位置P160至位置P162的上坡路徑上，在大部分時間段內，拖運卡車上的車輪馬達在推進模式下操作。根據地形，在特定的時間段內，車輪馬達還可以在減速模式下操作。在減速模式下，從車輪馬達再生的減速能可以存儲在車載能量存儲單元中。在推進模式期間，可以消耗存儲的能量。在下坡路徑中，拖運卡車僅靠柴油發(fā)動機操作。其更頻繁地制動并且因此更頻繁地在減速模式下操作。保存存儲的能量以便輔助為上坡路徑上的拖運卡車提供能量。根據地形，在下坡路徑上可獲得的減速能的量可能超過車載能量存儲系統(tǒng)的存儲能力。然后通過斷路器和功率電阻元件將多余的減速能轉換成廢熱。在實施方式中(參見圖3)，滑接線324和滑接線326安裝在位于位置P350與位置P352之間的下坡路徑上?；泳€324和滑接線326由安裝在支撐柱310上的支撐臂314和安裝在支撐柱312上的支撐臂316高架地支撐。在電動馬達于減速模式(即，拖運卡車302制動)下操作的時間段內，滑接線324和滑接線326用以傳送來自拖運卡車302中的電動馬達的減速能。在重的有效負載350的情況下，可以再生大量的減速能。圖6示出了經由雙向變電站(雙向變電站能夠從公用電網獲得動力以及使動力返回至公用電網)將電能傳送至公用電網以及從公用電網傳送電能的實施方式的示意圖。為了簡化，示出連接于滑接線的在推進模式下的單個拖運卡車和在減速模式下的單個拖運卡車。通常，在推進模式下的多個拖運卡車和在減速模式下的多個拖運卡車同時地連接于滑接線。首先描述從公用電網獲得動力的操作模式。在圖6-圖8中，拖運卡車620和拖運卡車630未配備有車載能量存儲系統(tǒng)。拖運卡車630在推進(驅動)模式下操作。公用電網602向雙向變電站604供應高電壓AC。雙向變電站604向滑接線608和滑接線610供應高電壓DC。分別經由集電弓臂636和集電弓臂638從滑接線608和滑接線610向換流器632傳送DC，換流器632供給車輪馬達634。在推進模式下，將加速能從公用電網602傳輸至拖運卡車630 AC動力601從公用電網602到達雙向變電站604 ；DC動力661從雙向變電站604到達滑接線608和滑接線610 ;并且DC動力631從滑接線608和滑接線610到達拖運卡車630。DC動力661指的是供應至滑接線608和滑接線610的總動力。在實施方式中，使減速能返回至公用電網。拖運卡車620在減速模式下操作。將來自車輪馬達624的減速能供給至換流器622中。分別經由集電弓臂626和集電弓臂628將來自換流器622的輸出DC供給至滑接線608和滑接線610。將減速DC傳輸回至雙向變電站604，雙向變電站604將DC轉換成AC并且將AC傳輸回至公用電網602。在減速模式下，將減速能從拖運卡車620傳送至公用電網602 DC動力621從拖運卡車620到達滑接線626和滑接線628 ；DC動力651從滑接線626和滑接線628到達雙向變電站604 ;并且AC動力603從雙向變電站604到達公用電網602。DC動力651指的是從滑接線608和滑接線610返回的總DC動力。根據任意時刻的總動力需求，可經由滑接線將來自減速模式下的拖運卡車的減速能輸送至在推進模式下的拖運卡車。圖7示出了將減速能傳送至輔助能量存儲系統(tǒng)的實施方式的示意圖。如先前在圖6中所示，使來自拖運卡車620的減速能返回至滑接線608和滑接線610 (DC動力621)。將來自滑接線608和滑接線610的總減速DC動力651供給到輔助能量存儲系統(tǒng)712中，輔助能量存儲系統(tǒng)712可位于單向變電站704處或位于其它地點。輔助能量存儲系統(tǒng)712不安裝在拖運卡車上。在實施方式中，輔助能量存儲系統(tǒng)712是類似于先前在圖5中所示的超級電容器電能存儲系統(tǒng)526的超級電容器電能存儲系統(tǒng)。輔助能量存儲系統(tǒng)712包括超級電容器能量管理控制器以及具有超級電容器組的超級電容器電能存儲單元(未示出)。輔助能量存儲系統(tǒng)712與車載超級電容器電能存儲系統(tǒng)相比可具有顯著較大的能量存儲能力。應當指出，輔助能量存儲系統(tǒng)712還可以由其它動力源充電。例如，在非峰值時間期間其可以由來自單向變電站704的動力充電。單向變電站從公用電網獲得動力但是不使動力返回至公用電網。例如電池系統(tǒng)的其它能量存儲系統(tǒng)可用于輔助能量存儲系統(tǒng)712。 從公用電網602和輔助能量存儲系統(tǒng)712將動力供給至滑接線608和滑接線610。拖運卡車630在推進(驅動)模式下操作。公用電網602將高壓AC供應至單向變電站704。單向變電站704將高壓DC供應至滑接線608和滑接線610。分別經由集電弓臂636和集電弓臂638將DC從滑接線608和滑接線610傳送至換流器632，該換流器632供給車輪馬達634。在推進模式下，將加速能從公用電網602傳輸至拖運卡車630 AC動力603從公用電網602到達單向變電站704 ;DC動力705從單向變電站704到達滑接線608和滑接線610 ；并且DC動力631從滑接線608和滑接線610到達拖運卡車630。還可以從輔助能量存儲系統(tǒng)712將DC動力753供給至滑接線608和滑接線610。DC動力661表示供應至滑接線708和滑接線710的總DC動力。輔助能量存儲系統(tǒng)712可用以降低從公用電網602的峰值需求。應當指出，除了為滑接線608和滑接線610供應動力之外，公用電網602和輔助能量存儲系統(tǒng)712可為各種其它采礦操作供應動力(例如，諸如挖掘機的其它電動采礦設備和諸如照明的一般操作)。在圖8所示的實施方式中，輔助能量存儲系統(tǒng)712與雙向變電站604結合使用。將來自滑接線608和滑接線610的減速能651首先用以為輔助能量存儲系統(tǒng)712充電。如果輔助能量存儲系統(tǒng)712完全充電，則使多余的減速能返回至公用電網(DC動力853從輔助能量存儲系統(tǒng)712到達雙向變電站604并且AC動力603從雙向變電站604到達公用電網602)。在實施方式中(參見圖3)，滑接線320和滑接線322安裝在從位置P360至位置P362的上坡路徑上。即使在上坡爬行期間拖運卡車302沒有有效負載，在特定環(huán)境下為滑接輪供應動力也是有利的(例如，如果斜坡足夠陡峭)。還可以回收在上坡爬行期間再生的減速能。類似地，在實施方式中，將滑接線安裝在圖I中的從位置P150至位置P152的下坡路徑上用以回收減速能。在實施方式中(圖9)，首先由車載能量存儲系統(tǒng)獲取減速能。一旦車輛能量系統(tǒng)已完全充電，經由滑接線將多余的減速能供給回至變電站或者輔助能量存儲系統(tǒng)。在減速模式下操作的拖運卡車922配備有車載能量存儲系統(tǒng)922。類似地，在推進模式下操作的拖運卡車930配備有車載能量存儲系統(tǒng)932。超級電容器電能存儲系統(tǒng)526 (參見圖5)是車載能量存儲系統(tǒng)922或車載能量存儲系統(tǒng)932的示例。圖10示出了用于減小從圖8所示的動力系統(tǒng)中的公用電網獲取的動力的步驟的流程圖。在一個實施方式中，這些步驟由輔助能量存儲系統(tǒng)712中的超級電容器能量管理控制器執(zhí)行。在步驟1002中，監(jiān)控輔助能量存儲系統(tǒng)712中的超級電容器組的電壓。該過程然后轉至步驟1004，在該步驟1004中，確定超級電容器組的充電狀態(tài)。在實施方式中，如果超級電容器組電壓大于用戶指定的值Vtl (在用戶指定的公差內)，則認為超級電容器組是充電的。如果超級電容器組未被充電，則該過程轉至步驟1006，在該步驟1006中，為超級電容器組充電。例如，超級電容器組可以由雙向變電站604充電。如果超級電容器組被充電，則該過程轉至步驟1008，在該步驟1008中，確定滑接線608和滑接線610的動力狀態(tài)。如果滑接線在獲取電能，則該過程轉至步驟1010，在該步驟1010中，檢查超級電容器組電壓。該過程然后轉至步驟1012，在該步驟1012中， 將超級電容器組電壓與用戶指定的下限電壓Va進行比較。如上所述，一些系統(tǒng)設計設定Vu =Vq/2。如果超級電容器組電壓大于Vw則該過程轉至步驟1014，在該步驟1014中，由超級電容器組向滑接線供應動力。該過程然后返回步驟1008。只要滑接線在獲取動力并且超級電容器組電壓大于Vw超級電容器組就繼續(xù)為滑接線供應動力。返回參考步驟1012，如果超級電容器組電壓不大于Vw則然后該過程返回至步驟1006，在該步驟1006中，為超級電容器組充電。返回參考步驟1008，如果滑接線在返回DC動力(減速能)，則然后該過程轉至步驟1016，在該步驟1016中，檢查超級電容器組的充電狀態(tài)。如果超級電容器組未完全充電，則該過程轉至步驟1018，在該步驟1018中，從滑接線吸收減速能。例如，由橫跨超級電容器組的最大電壓極限指定完全充電狀態(tài)。該過程然后返回至步驟1006，在步驟1006中，減速能用以為超級電容器組充電。返回參考步驟1016，如果超級電容器組完全充電，則該過程轉至步驟1020，在該步驟1020中，使多余的減速能返回至雙向變電站604并且返回至公用電網 602。在實施方式中，存儲在輔助能量存儲系統(tǒng)712中的電能用以降低從公用電網602的峰值需求。超級電容器能量管理控制器監(jiān)控從雙向變電站604獲取的動力。僅當從雙向變電站604獲取的電能超過動力上限時，從輔助能量存儲系統(tǒng)向滑接線供應電能。本領域的技術人員可開發(fā)各種算法用以控制來自輔助能量存儲系統(tǒng)712的動力使用。已參考采礦拖運卡車描述了實施方式。本領域的技術人員可開發(fā)用于由電動馬達驅動的其它車輛的實施方式。圖11中示出了用于實施輔助能量存儲系統(tǒng)712中的超級電容器能量管理控制器的計算系統(tǒng)的實施方式。計算系統(tǒng)1102可與輔助能量存儲系統(tǒng)712 —起定位；然而，其它的位置也是可以的(例如，經由遠程連接)。本領域的技術人員可以從硬件、固件和軟件的各種組合來構造計算系統(tǒng)1102。本領域的技術人員可以從包括一個或多個通用微處理器、一個或多個數(shù)字信號處理器、一個或多個專用集成電路(ASICs)和一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列(FPGAs)的各種電子部件來構造計算系統(tǒng)1102。計算系統(tǒng)1102包括計算機1106，該計算機1106包括中央處理單元(CPU) 1108、存儲器1110和數(shù)據存儲裝置1112。數(shù)據存儲裝置1112包括至少一個永久性的實體的計算機可讀介質，例如，非易失性半導體存儲器、硬磁盤和光盤只讀存儲器。在實施方式中，計算機1106實施為集成裝置。計算系統(tǒng)1102還可包括用戶輸入/輸出界面1114，該輸入/輸出界面1114連接計算機1106與用戶輸入/輸出裝置1122。輸入/輸出裝置1122的示例包括鍵盤、鼠標、和本區(qū)存取終端?？山浻奢斎?輸出界面1114將包括計算機可執(zhí)行代碼的數(shù)據傳送至和傳送出計算機1106。計算系統(tǒng)1102還可包括通信網絡界面1116，該通信網絡界面1116連接計算機1106與遠程訪問網絡1124。遠程訪問網絡1124的示例包括局域網和廣域網(通信鏈接可以是無線的)。用戶可經由遠程訪問終端(未示出)訪問計算機1106?？山浻赏ㄐ啪W絡界面1116將包括計算機可執(zhí)行代碼的數(shù)據傳送至和傳送出計算機1106。計算系統(tǒng)1102還可包括超級電容器電能存儲單元界面1118，該超級電容器電能存儲單元界面1118連接計算機1106與輔助能量存儲系統(tǒng)712中的超級電容器電能存儲單 元(參見圖7)。計算系統(tǒng)1102還可包括滑接輪動力系統(tǒng)界面1120，該滑接輪動力系統(tǒng)界面1120連接計算機1106與滑接輪動力系統(tǒng)1128。例如，滑接輪動力系統(tǒng)界面1120接收來自滑接線608和滑接線610以及雙向變電站604的滑接輪動力系統(tǒng)數(shù)據。眾所周知，計算機在計算機軟件的控制下操作，該計算機軟件限定計算機的全面操作和應用。CPU1108通過執(zhí)行限定全面操作和應用的計算機程序指令控制計算機的全面操作和應用。計算機程序指令可存儲在數(shù)據存儲裝置1112中并且當期望執(zhí)行改程序指令時裝載至存儲器1110中。在圖10的流程圖中所示的方法步驟可由存儲在存儲器1110或數(shù)據存儲裝置1112(或存儲器1110和數(shù)據存儲裝置1112的組合)中的計算機程序指令限定并且由執(zhí)行計算機程序指令的CPU1108控制。例如，計算機程序指令可以實施為由本領域的技術人員編程的計算機可執(zhí)行代碼，用以執(zhí)行實施在圖10的流程圖中所示的方法步驟的算法。因此，通過執(zhí)行計算機程序指令，CPU1108執(zhí)行實施在圖10的流程圖中所示的方法步驟的算法。前述詳細說明應當全部被理解為是說明性和示例性的、而不是限制性的，并且此處所公開的本發(fā)明的范圍不是從具體實施方式
確定、而是從根據專利法所準許的完整的廣度所闡明的權利要求來確定。應當理解，此處所示出和描述的實施方式僅用于說明本發(fā)明的原理，并且在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下本領域的技術人員可以實施各種改型。在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領域的技術人員可以實施各種其它的特征組合。
權利要求
1.一種用于回收從車輛上的電動馬達再生的減速能的方法，所述方法包括如下步驟 經由滑接線將在至少一個減速時間段期間再生的減速能的至少一部分傳輸至雙向變電站。
2.根據權利要求I所述的方法，其中， 所述車輛包括采礦拖運卡車。
3.根據權利要求2所述的方法，其中， 所述至少一個減速時間段出現(xiàn)在所述采礦拖運卡車正下坡行駛時。
4.根據權利要求I所述的方法，還包括如下步驟 利用所述減速能的至少一部分為車載電能存儲系統(tǒng)充電。
5.根據權利要求4所述的方法，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個超級電容器。
6.根據權利要求4所述的方法，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個電池。
7.根據權利要求4所述的方法，還包括如下步驟 從所述車載電能存儲系統(tǒng)向所述電動馬達供應電力。
8.一種用于存儲從車輛上的電動馬達再生的減速能的方法，所述方法包括如下步驟 經由滑接線將在至少一個減速時間段期間再生的減速能的至少一部分傳輸至輔助電能存儲系統(tǒng)；以及 利用所述減速能的至少一部分為所述輔助電能存儲系統(tǒng)充電。
9.根據權利要求8所述的方法，其中， 所述車輛包括采礦拖運卡車。
10.根據權利要求9所述的方法，其中， 所述至少一個減速時間段出現(xiàn)在所述采礦拖運卡車正下坡行駛時。
11.根據權利要求8所述的方法，其中， 所述輔助電能存儲系統(tǒng)包括至少一個超級電容器。
12.根據權利要求8所述的方法，其中， 所述輔助電能存儲系統(tǒng)包括至少一個電池。
13.根據權利要求8所述的方法，還包括如下步驟 經由所述滑接線和所述輔助電能存儲系統(tǒng)中的至少一個將所述減速能的至少一部分傳輸至單向變電站。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括如下步驟 利用從所述單向變電站供應的電力為所述輔助電能存儲系統(tǒng)充電。
15.根據權利要求8所述的方法，還包括如下步驟 經由所述滑接線和所述輔助電能存儲系統(tǒng)中的至少一個將所述減速能的至少一部分傳輸至雙向變電站。
16.根據權利要求15所述的方法，還包括如下步驟 利用從所述雙向變電站供應的電力為所述輔助電能存儲系統(tǒng)充電。
17.根據權利要求8所述的方法，還包括如下步驟 從所述輔助電能存儲系統(tǒng)向所述滑接線供應電力。
18.根據權利要求8所述的方法，還包括如下步驟 利用所述減速能的至少一部分為車載電能存儲系統(tǒng)充電。
19.根據權利要求18所述的方法，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個超級電容器。
20.根據權利要求18所述的方法，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個電池。
21.根據權利要求18所述的方法，還包括如下步驟 從所述車載電能存儲系統(tǒng)向所述電動馬達供應電力。
22.一種用于回收從車輛上的電動馬達再生的減速能的電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)包括換流器，所述換流器構造成 接收所述減速能的至少一部分；并且 經由滑接線將所述減速能的至少一部分傳輸至雙向變電站。
23.根據權利要求22所述的電力系統(tǒng)，其中，所述換流器還構造成 經由所述滑接線從所述雙向變電站接收電力。
24.根據權利要求22所述的電力系統(tǒng)，其中，所述換流器還構造成 將所述減速能的至少一部分供應至車載電能存儲系統(tǒng)。
25.根據權利要求24所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個超級電容器。
26.根據權利要求24所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個電池。
27.根據權利要求24所述的電力系統(tǒng)，其中，所述換流器還構造成 從所述車載電能存儲系統(tǒng)接收電力。
28.一種用于存儲從車輛上的電動馬達再生的減速能的電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)包括 換流器，所述換流器構造成接收所述減速能的至少一部分；并且將所述減速能的至少一部分傳輸至滑接線；以及 輔助電能存儲系統(tǒng)，所述輔助電能存儲系統(tǒng)構造成從所述滑接線接收所述減速能的至少一部分。
29.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述輔助電能存儲系統(tǒng)包括至少一個超級電容器。
30.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述輔助電能存儲系統(tǒng)包括至少一個電池。
31.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述輔助電能存儲系統(tǒng)還構造成向所述滑接線供應電力。
32.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，其中，所述換流器還構造成經由所述滑接線將所述減速能的至少一部分傳輸至單向變電站。
33.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，其中，所述輔助電能存儲系統(tǒng)還構造成將所述減速能的至少一部分傳輸至單向變電站。
34.根據權利要求33所述的電力系統(tǒng)，其中，所述輔助電能存儲系統(tǒng)還構造成從所述單向變電站接收電力。
35.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，其中，所述換流器還構造成經由所述滑接線將所述減速能的至少一部分傳輸至雙向變電站。
36.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，其中，所述輔助電能存儲系統(tǒng)還構造成將所述減速能的至少一部分傳輸至雙向變電站。
37.根據權利要求36所述的電力系統(tǒng)，其中，所述輔助電能存儲系統(tǒng)還構造成從所述雙向變電站接收電力。
38.根據權利要求28所述的電力系統(tǒng)，還包括 車載電能存儲系統(tǒng)，所述車載電能存儲系統(tǒng)構造成接收所述減速能的至少一部分。
39.根據權利要求38所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個超級電容器。
40.根據權利要求38所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)包括至少一個電池。
41.根據權利要求38所述的電力系統(tǒng)，其中， 所述車載電能存儲系統(tǒng)還構造成向所述電動馬達供應電力。
全文摘要
經由滑接線將在制動動作期間從電動馬達再生的減速能回收到動力系統(tǒng)中?？墒乖摐p速能傳輸至雙向變電站并且返回至公用電網。還可將減速能傳輸至輔助能量存儲系統(tǒng)，例如超級電容器系統(tǒng)或電池系統(tǒng)。在下坡斜坡上安裝用于采礦拖運卡車的滑接線可用以獲取和再利用大量的減速能。
文檔編號B60L7/10GK102753383SQ201080047286
公開日2012年10月24日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權日2009年10月23日
發(fā)明者喬伊·馬宗達, 瓦爾特·克爾納 申請人:西門子工業(yè)公司