一种基于碳基电容电池的混合动力系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于碳基电容电池的混合动力系统及控制方法，该系统用于矿用电动轮自卸车，包括：发电机组、AC

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳基电容电池的混合动力系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及矿用电动轮自卸车控制
，尤其涉及一种基于碳基电容电池的混合动力系统及控制方法。

技术介绍

[0002]矿用电动轮自卸车是应用于大型露天矿的运输装备，典型工况主要有高速行驶(满载)、爬坡(满载)、缓行等，耗能非常大。
[0003]现有的矿用电动轮自卸车，大部分使用以下运行方式：
[0004]牵引主系统采用柴油发动机向发电机提供动力，发电机将机械能转化为电能，通过交流
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直流
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交流变化，驱动牵引电机工作，例如，牵引工况时主发电机发出的三相交流电压首先整流为直流电压，再逆变为VVVF电压，之后驱动牵引电机工作；牵引辅助系统也是采用交流
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直流
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交流系统，由柴油发动机带动发电机，再通过变频器控制交流电机，制动能量通过电阻栅消耗掉，例如，制动工况时牵引电机发出的三相交流电压整流为直流电压，制动能量通过制动电阻箱消耗掉。
[0005]在上述运行方式中，在牵引工况时，柴油发动机供能至牵引电机，能耗高，且污染严重，在制动工况时，制动能量直接被制动电阻箱消耗掉，能量没有得到有效的回收和利用。例如，在实际运行中，矿用电动轮自卸车下坡时有非常大的制动功率，最大制动功率可达3000kW。其中，油车在电制动时会将所有能量传输给制动电阻箱以热能形式消耗掉，没有进一步地利用制动能量，而混动车则会利用加装的磷酸铁锂电池回收部分制动能量，其效率较低。

技术实现思路
r/>[0006]为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本专利技术提供一种基于碳基电容电池的混合动力系统及控制方法。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于碳基电容电池的混合动力系统，所述混合动力系统用于矿用电动轮自卸车，所述系统包括：发电机组、AC
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DC模块、DC
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DC模块、DC
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AC模块、蓄电池组、制动电阻箱、牵引机组和控制模块，所述发电机组连接至所述AC
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DC模块，所述蓄电池组连接至所述DC
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DC模块，所述制动电阻箱和所述牵引机组均连接至所述DC
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AC模块，并且所述AC
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DC模块、所述DC
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AC模块和所述DC
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DC模块均与所述控制模块连接，所述蓄电池组包括碳基电容电池，其中，
[0009]所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态。
[0010]可选地，所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态，包括：
[0011]在满功率驱动的工况下，当所述蓄电池组的状态满足第一预设状态时，控制所述
DC
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DC模块接通，以使得所述蓄电池组能够对所述牵引机组供电。
[0012]可选地，所述蓄电池组满足第一预设状态包括：所述蓄电池组的电池电压大于590V且放电电流最大不超过750A。
[0013]可选地，所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态，包括：
[0014]在满功率驱动的工况下，当所述蓄电池组的状态满足第二预设状态时，控制所述DC
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DC模块断开，以使得所述蓄电池组不再对所述牵引机组供电。
[0015]可选地，所述蓄电池组满足第二预设状态包括：所述蓄电池组的电池电压低于590V时且电流小于300A。
[0016]可选地，所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态，包括：
[0017]在制动工况下，当所述牵引机组的制动功率大于所述蓄电池组的充电功率时，控制所述DC
‑
DC模块断开，以使得制动能量不能进入所述蓄电池组，同时，使得制动能量进入所述制动电阻箱。
[0018]可选地，所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态，包括：
[0019]在制动工况下，当所述牵引机组的制动功率小于所述蓄电池组的充电功率时，控制所述DC
‑
DC模块接通，以使得制动能量能够进入所述蓄电池组。
[0020]可选地，所述发电机组包括燃油机和发电机，所述燃油机用于带动所述发电机发电。
[0021]根据本专利技术的第二方面，提供了一种控制方法，所述控制方法用于控制如根据本专利技术的第一方面中所述的基于碳基电容电池的混合动力系统，所述控制方法包括：
[0022]获取矿用电动轮自卸车的工况以及所述蓄电池组的状态；
[0023]在所述矿用电动轮自卸车为满功率驱动的工况下，当所述蓄电池组的状态满足第一预设状态时，控制所述DC
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DC模块接通，以使得所述蓄电池组能够对所述牵引机组供电，当所述蓄电池组的状态满足第二预设状态时，控制所述DC
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DC模块断开，以使得所述蓄电池组不再对所述牵引机组供电。
[0024]可选地，所述控制方法还包括：
[0025]在所述矿用电动轮自卸车为制动工况下，当所述牵引机组的制动功率大于所述蓄电池组的充电功率时，控制所述DC
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DC模块断开，以使得制动能量不能进入所述蓄电池组，同时，使得制动能量进入所述制动电阻箱，当所述牵引机组的制动功率小于所述蓄电池组的充电功率时，控制所述DC
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DC模块接通，以使得制动能量能够进入所述蓄电池组。
[0026]本专利技术技术方案的主要优点如下：
[0027]本专利技术中的基于碳基电容电池的混合动力系统，可用于矿用电动轮自卸车，该系统采用交
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直
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交电路，能够根据车辆的工况以及蓄电池组的状态合理调整蓄电池组与牵引机组之间的连接状态，能够匹配高精度充放电控制策略，可以有效降低矿车运维油耗，提高矿用自卸车的能量回收及利用效率。
[0028]而且，蓄电池组包括碳基电容电池，该类型电池结合大倍率充放电特性与大容量储电能力，能够有效扩大可回收制动功率范围。
附图说明
[0029]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0030]图1为根据本专利技术的一个实施方式中的基于碳基电容电池的混合动力系统的结构示意图；
[0031]图2为根据本专利技术的一个实施方式中的控制方法的流程图。
[0032]附图标记说明：
[0033]1：发电机组；
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2：AC
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DC模块；
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3：DC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳基电容电池的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统用于矿用电动轮自卸车，所述系统包括：发电机组、AC
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DC模块、DC
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DC模块、DC
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AC模块、蓄电池组、制动电阻箱、牵引机组和控制模块，所述发电机组连接至所述AC
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DC模块，所述蓄电池组连接至所述DC
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DC模块，所述制动电阻箱和所述牵引机组均连接至所述DC
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AC模块，并且所述AC
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DC模块、所述DC
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AC模块和所述DC
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DC模块均与所述控制模块连接，所述蓄电池组包括碳基电容电池，其中，所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态。2.根据权利要求1所述的基于碳基电容电池的混合动力系统，其特征在于，所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态，包括：在满功率驱动的工况下，当所述蓄电池组的状态满足第一预设状态时，控制所述DC
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DC模块接通，以使得所述蓄电池组能够对所述牵引机组供电。3.根据权利要求2所述的基于碳基电容电池的混合动力系统，其特征在于，所述蓄电池组满足第一预设状态包括：所述蓄电池组的电池电压大于590V且放电电流最大不超过750A。4.根据权利要求1所述的基于碳基电容电池的混合动力系统，其特征在于，所述控制模块配置为：根据工况以及所述蓄电池组的状态，控制所述蓄电池组与所述牵引机组的连接状态，包括：在满功率驱动的工况下，当所述蓄电池组的状态满足第二预设状态时，控制所述DC
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DC模块断开，以使得所述蓄电池组不再对所述牵引机组供电。5.根据权利要求4所述的基于碳基电容电池的混合动力系统，其特征在于，所述蓄电池组满足第二预设状态包括：所述蓄电池组的电池电压低于590V时且电流小于300A...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾泽仪，范喜斌，岳海峰，杨哲，陈晓斌，孙刚，雷正杰，李光，郭云飞，刘晓星，职彦，康贵红，
申请(专利权)人：太原重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：