一种电动车辆低消耗露天矿山开采方法及电动车电能回馈系统
阅读说明：本技术 一种电动车辆低消耗露天矿山开采方法及电动车电能回馈系统 (Electric vehicle low-consumption surface mine mining method and electric vehicle electric energy feedback system ) 是由 王军 严章国 覃信海 张昌晶 沈杰 邓飞 钱永亮 朱成铭 代传飞 计春 孟佳 于 2020-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种电动车辆低消耗露天矿山开采方法及电动车电能回馈系统,通过立体平行推进的采矿方式使采矿平台和道路更好的结合缩短电动车的运输距离,通过在下坡及时补充蓄电池能量,大大延长蓄电池寿命和增加续驶里程。同时充电时会产生一个强大的制动力,可降低刹车片的磨损,车速自动降低,行车更安全。控制矿山道路坡度,达到完全的气电动充电,充分利用空车上坡与重车下坡的势能差进行充电,充补电动气车的能量转换效率损失,实现电动车低能耗运行。(According to the low-consumption surface mine mining method and the electric vehicle electric energy feedback system for the electric vehicle, the mining platform and the road are better combined to shorten the transportation distance of the electric vehicle through a three-dimensional parallel propelling mining mode, and the energy of the storage battery is timely supplemented on a downhill, so that the service life of the storage battery is greatly prolonged, and the driving range is increased. Meanwhile, a strong braking force can be generated during charging, the abrasion of a brake pad can be reduced, the vehicle speed is automatically reduced, and the driving is safer. The slope of the mine road is controlled, complete pneumatic and electric charging is achieved, the potential energy difference between the ascending of an empty vehicle and the descending of a heavy vehicle is fully utilized for charging, the energy conversion efficiency loss of the electric vehicle is supplemented, and the low-energy-consumption operation of the electric vehicle is realized.)
技术领域
本发明涉及一种电动车辆低消耗露天矿山开采方法及电动车电能回馈系统。
背景技术
露天矿山工程用电动运输车，运行线路固定，并且有很多露天矿运输路线为载重下坡，空载上坡；载重的电动车在下坡时能够发出足够的电能，如果不利用而白白浪费掉是相当可惜的，若将下坡时产生的电能使用在电动车上坡过程中消耗，则能够实现车辆在运输过程中实现电动车能源拟“零”消耗的状态。
而电动载车的能量回馈控制一般根据电池荷电状态来确定回馈电量，在电池荷电状态较高时，不进行回馈，现有技术中，电动载具的能量回馈控制根据电池荷电和单体电池最高电压来确定是否能量回收，但电动载具在实际行驶中电池荷电阈值达到100％时，单体电压仍未到达其充电截止阈值，因此导致单体电压仍然进行能量回馈，即，现有技术中仅根据电池荷电状态来判断是否进行能量回馈，能量回馈具有单一性。
电动矿山在下动制动充电过程中，当车速达到一定速度时，充电电压接近充电充许的限制时，气车自动启动机械制，在机械制动过程中造成大量的能量损耗。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动车辆低消耗露天矿山开采方法及电动车电能回馈系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种电动车辆低消耗露天矿山开采方法及电动车电能回馈系统，采用以下方案：
1将陡坡地形划分为若干台阶；
2将台阶之间使用坡道连接；
3单台阶作业，爆破后，采用挖掘机逐层递推，由电动车辆沿道路运出。
所述坡道的综合坡度在5～8°。当下坡坡度大于8°时，应与缓坡段进行绶冲。车辆下坡路段时，充电系统会进行自动控制车速会加速向行驶，上坡主要耗电，车辆在下坡时主要为充电。所述坡道的坡度综合坡比控制在5～8°，总体路段为泥结石道路的坡道与水平道路长度比例需大于6:1，总体路段为泥结石水泥路面的坡道与水平道路长度比例需大于4:1。
所述步骤3中台阶作业顺序为从上至下，挖掘机采用立体平行递推，方向为斜坡的同向。缩短重载车在采区平台上的水平运行距离。
一种电动车辆制动电能回馈系统，包括整车控制器、电机控制器、BMS、发电控制单元。
所述整车控制器分别与电机控制器、BMS、发电控制单元连接，用于接收车辆的运行信息，或发送车辆的控制指令；
所述电机控制器采集车辆的行驶状态并与电机连接控制其启动或停止；
所述BMS采集电池组温度和电池最高单体电压，接收或发送整车控制器的控制指令；
所述发电控制单元采集发电机回馈电量及接收或发送整车控制器的控制指令。
所述电机控制器还与转速传感器连接，转速传感器安装在轮轴上，转速传感器采集轮轴的转速传输到电机控制器，电机控制器将转速转化为车速传输到整车控制器，还通过车辆制动系统控制车辆是否需减速控制车速状态。
所述BMS与电池组连接控制电池组并联或串联切换升压充电模式和降压充电模式。
所述发电控制单元根据车轮转速控制发电离合和轮轴之间连接或断开。
所述电机控制器检测到车辆在下坡时，整车控制器控制发电控制单元进入充电模式。
所述整车控制器在发电机回馈电量大于电池最高单体电压阈值时，对发电控制单元发出升压充电模式；所述整车控制器在发电机回馈电量小于电池最高单体电压阈值时，对发电控制单元发出降压充电模式。
所述整车控制器在判断车辆为下坡状态后还判断车辆速度是否大于充电速度，若车辆速度大于等于充电速度则进入充电模式，若车辆速度小于充电速度且发电机回馈电量大于电池最高单体电压阈值时，则自动转为机械制动。
所述充电为气车制动模式或速度≥30km/h。
所述的矿山道路应为重车下坡，空车上坡，充分利用露天矿山由上向下动输的在形。
所述的矿山坡道度在应5～8°经内，单段陡坡坡度＞8°时应，最陡坡度应＜13°，单段长度不得超过100m。
所述的矿山道路单段陡坡坡度远大于8°时应，坡脚应有绶冲段进行调节。
本发明的有益效果在于：以及时补充蓄电池能量，大大延长蓄电池寿命和增加续驶里程。同时充电时会产生一个强大的制动力，可降低刹车片的磨损，车速自动降低，行车更安全。
本发明中控制矿山道路坡度，达到完全的气电动充电，充分利用空车上坡与重车下坡的势能差进行充电，充补电动气车的能量转换效率损失，实现电动车低能耗运行。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的车辆充电控制系统结构示意图；
图3是本发明的充电电路结构示意图,。
图中：100-整车控制器，200-电机控制器，201-电机，202-轮轴，203-转速传感器，300-BMS，301-电池组，400-发电控制单元，401-发电离合，402-发电机，500-矿山台阶及首路纵剖面，501-开采台阶推进断面，502-上下台阶之间坡道
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种电动车辆低消耗露天矿山开采方法及电动车电能回馈系统，采用以下方案：
1)将陡坡地形划分为若干台阶；
2)将台阶之间使用坡道连接；
3)单台阶作业，爆破后，采用挖掘机逐层递推，由电动车辆沿道路运出。
所述坡道的坡度5～8°。
所述的矿山道路度度在应5～8°经内，单段陡坡坡度＞8°时应，最陡坡度应＜13°，单段长度不得超过100m。
所述的矿山道路单段陡坡坡度＞8°时应，坡脚应有绶冲段进行调节。
所述步骤3中台阶作业顺序为从上至下，挖掘机采用立体平行递推，方向为斜坡的同向。
一种电动车辆制动电能回馈系统，包括整车控制器100、电机控制器200、BMS300、发电控制单元400其特征在于：
所述整车控制器100分别与电机控制器200、BMS300、发电控制单元400连接，用于接收车辆的运行信息，或发送车辆的控制指令；
所述电机控制器200采集车辆的行驶状态并与电机201连接控制其启动或停止；
所述BMS300采集电池组温度和电池最高单体电压，接收或发送整车控制器100的控制指令；
所述发电控制单元400采集发电机回馈电量及接收或发送整车控制器100的控制指令。
所述电机控制器200还与转速传感器203连接，转速传感器203安装在轮轴202上，转速传感器203采集轮轴202的转速传输到电机控制器200，电机控制器200将转速转化为车速传输到整车控制器100，还通过车辆制动系统控制车辆是否需减速控制车速状态。
所述BMS300与电池组301连接控制电池组301并联或串联切换升压充电模式和降压充电模式。
所述发电控制单元400根据车轮转速控制发电离合401和轮轴202之间连接或断开。
所述电机控制器200检测到车辆在下坡时，整车控制器100控制发电控制单元400进入充电模式。
所述整车控制器100在发电机回馈电量大于电池最高单体电压阈值时，对发电控制单元400发出升压充电模式；所述整车控制器100在发电机回馈电量小于电池最高单体电压阈值时，对发电控制单元400发出降压充电模式。
所述整车控制器100在判断车辆为下坡状态后还判断车辆速度是否大于充电速度，若车辆速度大于等于充电速度则进入充电模式，若车辆速度小于充电速度且发电机回馈电量大于电池最高单体电压阈值时，则自动转为机械制动。
所述充电速度为制动系统启动或车速超过30km/h时。
发电系统将发电机连接在车轮转轴上，安装有离合器，电动车在行驶中，车辆进行减速、下坡、需要制动刹车时，安装在车轮转轴上的离合器将连接发电机的传动轮合并，在车辆惯性带动下发电机进行发电，发电的同时发电机系统会对转轴具有一定的制动能力，同时使车辆减缓了下坡时的速度。
如图2所示，所述测速比较电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6，电位器RP1、电位器RP2，二极管D1、二极管D2，三极管BG1、三极管BG2，集成电路IC1，继电器J1，测速传感器R和开关S1；其中，电阻R1接在电池E1的正极和三极管BG1的集电极之间，电阻R2接在三极管BG1的发射极和地之间，电阻R3接在三极管BG1的集电极和地之间，电阻R4接在集成电路IC1的2脚和地之间，电阻R5接在三极管BG2的基极和二极管D1的负极之间，电阻R6接在三极管BG2的发射极和地之间，电位器RP1接在电池E1的正极和三极管BG1的基极之间，电位器RP2接在电池E1的正极和集成电路IC1的2脚之间，二极管D1的正极接集成电路IC1的1脚，负极接电阻R5，测速传感器R接在三极管BG1的基极和地之间，三极管BG1的基极接在电位器RP1和测速传感器R的连接点，集电极接集成电路IC1的3脚，发射极接电阻R2，三极管BG2的基极接在电阻R5，集电极接继电器J1，发射极接电阻R6，集成电路IC1的1脚接二极管D1的正极，2脚接电位器RP2和电阻R4的连接点，3脚接三极管BG1的集电极，4脚接地，8脚接电池E1的正极，继电器J1和二极管D2并联后接在开关S1的固定端和三极管BG2的集电极之间，开关S1的“1”端悬空，“2”端接电池E1的正极。
BMS与电池组连接控制电池组301并联或串联切换升压充电模式和降压充电模式。
所述发电控制单元400根据车轮转速控制发电离合401和轮轴202之间连接或断开。
所述电机控制器200检测到车辆在下坡时，整车控制器100控制发电控制单元400进入充电模式。下坡电动车的时速超过30km/h时，集成电路IC1的1脚输出高电平，三极管BG2导通，继电器J1吸合，其常开触点J1-1闭合，常闭触点J1-2断开，升压充电电路停止工作，蓄电池E1、E2、E3由串联变为并联，HD为幻灯灯泡，其冷电阻为0.2Ω，不工作时对充电电路基本没有影响，而当车速增大时，充电电压也随之升高，HD被点亮其热电阻迅速增大，两端电压也随之增大，从而限制充电电流，使得每个蓄电池的充电电流不至于超限，保护整个电路安全工作。
升压充电电路包括电阻R7、电阻R8，电容C1、电容C2、电容C3，二极管D3、二极管D4，三极管BG3、三极管BG4，整流堆UR、变压器B、继电器J1的常闭触点J1-2和熔断器FU。
其中，电阻R7接在变压器B的输入线圈B1-1的2脚和变压器B的输入线圈B1-2的2脚之间，电阻R8接在整流堆UR的3脚和4脚之间，电容C1的正极接变压器B的输入线圈B1-1的2脚，负极接地，电容C2接在变压器B的输入线圈B1-1的1脚和3脚之间，电容C3的正极接整流堆UR的3脚，负极接整流堆UR的4脚，二极管D3的正极接三极管BG3的发射极，负极接变压器B的输入线圈B1-1的2脚，二极管D4的正极经熔断器FU接整流堆UR的3脚，负极接电池E1的正极，继电器J1的常闭触点J1-2接在继电器J1的常开触点J1-1和变压器B的输入线圈B1-1的2脚之间。
如图2所示，降压充电电路包括电池E1、电池E2、电池E3，二极管D5，直流电动机M，继电器J1的常开触点J1-1，常闭触点J1-2，灯泡HD和开关S2。
其中，电池E1、电池E2、电池E3是通过继电器J1的常闭触点J1-2进行串联，通过继电器J1的常开触点J1-1进行并联，二极管D5与直流电动机M并联接在开关S2的固定端和地之间，开关S2的“1”端接电池E1的正极，“2”端接继电器J1的常开触点J1-1和常闭触点J1-2的公共点，灯泡HD接在继电器J1的常开触点J1-1和电池E1的正极之间。
所述整车控制器100在发电机回馈电量大于电池最高单体电压阈值时，对发电控制单元400发出升压充电模式；所述整车控制器100在发电机回馈电量小于电池最高单体电压阈值时，对发电控制单元400发出降压充电模式。
所述整车控制器100在控制发电控制单元400进入充电模式前还判断电机控制器200是否控制车辆在制动状态，若为非制动状态则进入充电模式。
所述整车控制器100在判断车辆制动状态后还判断车辆速度是否大于充电速度，若车辆速度大于等于充电速度则进入充电模式，若车辆速度小于充电速度且发电机回馈电量大于电池最高单体电压阈值时，则发出故障信号。
所述整车控制器100在判断车辆速度后还检测车辆是否为制动状态，若为制动模式则进入充电状态，若车辆为非制动状态则发出故障信号。
如图1所示，主要在矿山开采区内，来台面积太大，能耗太大，不能满足电动车充电过程中的动态平衡，因此控矿山500内的道路与台逐层递推，通过控制台阶501的位置和坡道502的坡度实现电动矿车在场内的能量平衡。