[發(fā)明專利]用于在采礦機(jī)械中存儲(chǔ)能量的系統(tǒng)、方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680041898.4
• 申請(qǐng)日: 2016-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN108136923B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·A·多塞特;J·B·迪林格;M·J·萊特恩;M·N·巴爾;B·M·尼爾森;D·F·奧因斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 久益環(huán)球朗維尤運(yùn)營(yíng)有限公司
• 主分類號(hào): B60L50/30
• 分類號(hào): B60L50/30;B60K6/30;E02F9/20;E21C33/02
• 代理公司: 北京市君合律師事務(wù)所 11517
• 代理人: 吳龍瑛;顧云峰

一種用于在采礦機(jī)械中存儲(chǔ)能量的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。一個(gè)實(shí)施例提供了一種運(yùn)輸車輛，所述運(yùn)輸車輛包括雙向電氣總線、耦接于所述雙向電氣總線的電源、耦接于所述雙向電氣總線并操作包括于所述運(yùn)輸車輛中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)、耦接于所述雙向電氣總線的動(dòng)能存儲(chǔ)系統(tǒng)以及被配置為與所述動(dòng)能存儲(chǔ)系統(tǒng)和所述電源通信的控制器。所述動(dòng)能存儲(chǔ)系統(tǒng)包括飛輪和開關(guān)磁阻電機(jī)。所述控制器被配置成操作所述動(dòng)能存儲(chǔ)系統(tǒng)作為所述雙向電氣總線的主電源，并且當(dāng)所述動(dòng)能存儲(chǔ)系統(tǒng)不能滿足所述雙向電氣總線上的能量需求時(shí)，操作所述電源作為所述雙向電氣總線的輔助電源。

相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2015年5月28日同日提交的、序列號(hào)為62/167,808和62/167,814的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，所述專利申請(qǐng)通過引用而整體并入本文。

背景技術(shù)

本發(fā)明的實(shí)施例提供包括能量存儲(chǔ)裝置(諸如飛輪)的采礦機(jī)械。尤其是，本發(fā)明的某些實(shí)施例提供在具有開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的橡膠輪式前端鉸接裝載機(jī)械上的使用飛輪能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

采礦設(shè)備通常在高度循環(huán)的應(yīng)用中工作，其中方向改變和常規(guī)的啟停活動(dòng)很頻繁。這些循環(huán)操作可能被用來(lái)挖掘、裝載、移動(dòng)和調(diào)運(yùn)礦物。對(duì)于橡膠輪式裝載機(jī)或卡車，取決于應(yīng)用，這些循環(huán)發(fā)生在從約30秒直至超過約3至4分鐘的期間。不同應(yīng)用的循環(huán)周期的差異可能是由拖運(yùn)長(zhǎng)度(機(jī)械在機(jī)械收集物料的點(diǎn)與機(jī)械傾倒物料的點(diǎn)之間所經(jīng)過的距離)導(dǎo)致的。

例如，對(duì)于露天礦中的露天前端裝載機(jī)裝載卡車，該拖運(yùn)長(zhǎng)度可以為大約30米。因此，如果該前端裝載機(jī)所具有的機(jī)械速度小于約15公里每小時(shí)(kph)時(shí)，該前端裝載機(jī)可以在不到30秒內(nèi)完成一個(gè)循環(huán)。然而，對(duì)于運(yùn)行在塊狀或板狀洞穴中的地下裝載機(jī)，其拖運(yùn)長(zhǎng)度可能超過約300米。因此，如果地下裝載機(jī)具有約20kph的機(jī)械速度，則該地下裝載機(jī)可以在約4分鐘內(nèi)完成一個(gè)循環(huán)。

類似地，拖運(yùn)設(shè)備(諸如梭式礦車)重復(fù)地完成以下任務(wù)：從采礦機(jī)械取出物料、拖運(yùn)物料以解決物料粉碎或搬運(yùn)(諸如輸送機(jī))、然后返回采礦機(jī)械以收集另一負(fù)載。

大的鏟車和索鏟也以循環(huán)方式運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，鏟車和索鏟在循環(huán)運(yùn)動(dòng)中挖掘和傾倒，其中機(jī)械擺動(dòng)方向反轉(zhuǎn)以返回到起始位置，同時(shí)加速和減速大的車輛重量。

因此，通過使用能量存儲(chǔ)，有機(jī)會(huì)提高采礦設(shè)備的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。一個(gè)機(jī)會(huì)包括獲取機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)能，存儲(chǔ)該能量，并將存儲(chǔ)的能量用于循環(huán)的下一個(gè)運(yùn)動(dòng)階段。另一個(gè)機(jī)會(huì)包括通過在低負(fù)載時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自于電源的能量，以及使用所存儲(chǔ)的能量協(xié)助電源驅(qū)動(dòng)峰值負(fù)載，來(lái)使得電池的峰值功率負(fù)載更平緩。該功能可以允許電源(其可以是發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器或者拖曳電纜)的尺寸減小，降低安裝和維護(hù)成本。對(duì)于給定的能量消耗，還存在通過相同的效益增益來(lái)改善機(jī)械類型的整體性能的機(jī)會(huì)。

因此，本發(fā)明的實(shí)施例使用包括飛輪的能量存儲(chǔ)設(shè)備或者其他形式的動(dòng)能存儲(chǔ)系統(tǒng)(KESS)。KESS可與開關(guān)磁阻(SR)技術(shù)一起使用以動(dòng)能形式存儲(chǔ)能量以供隨后使用。因此，本發(fā)明的實(shí)施例將一個(gè)或多個(gè)KESS結(jié)合到高功率采礦牽引應(yīng)用，該應(yīng)用可被用于結(jié)合SR技術(shù)的露天機(jī)械和地下機(jī)械。

在一些實(shí)施例中，本文描述的結(jié)合KESS的機(jī)械可以包括柴油機(jī)作為主要?jiǎng)恿υ础Ｔ谶@個(gè)實(shí)施例中，KESS使用制動(dòng)能量和來(lái)自于柴油機(jī)輸出軸的能量來(lái)執(zhí)行功率平均和增壓功能。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，KESS也可以與其他(非柴油)動(dòng)力源一起使用。如下文詳細(xì)描述的，KESS可以在負(fù)載峰值期間協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)，而在負(fù)載下降期間從發(fā)動(dòng)機(jī)取出能量。因此，使用適當(dāng)尺寸的KESS，該KESS可以用于實(shí)現(xiàn)完全功率平均，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以接近恒定的負(fù)載(例如，沒有變化)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。使用由KESS提供的功率平均可以使發(fā)動(dòng)機(jī)小型化。類似地，功率平均可以延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，并且通過以恒定輸出狀態(tài)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)而使燃料節(jié)省最大化。