一種利用超級電容的自卸車動力系統技術方案

一種利用超級電容的自卸車動力系統，包括充電裝置、儲能系統、輔機系統、制動電阻單元、主變流器、主控制器、高壓配電柜單元、通風機單元、液壓泵單元和牽引電機單元，所述儲能系統分別與充電裝置和主控制器連接，所述儲能系統通過高壓配電柜單元與輔機系統和主變流器連接，所述輔機系統分別與通風機單元和液壓泵單元連接，所述變流器分別與制動電阻單元、牽引電機單元和主控制器連接，所述儲能系統包括主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組，主動力電源儲能模組與主變流器連接，輔助電源儲能模組與輔機系統連接，儲能系統供電時可以進行能量回收，可以提供能源的利用率，比柴油機節能，儲能系統供電維修率低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用超級電容的自卸車動力系統。
技術介紹
目前90噸級電傳動自卸車基本上都采用交流傳動技術，通過柴油機帶動主發電機產生電能進行整車驅動。由于柴油機及其附屬系統價格貴、維護成本高，柴油價格的不斷上漲，環境污染的日益嚴重，對于電價便宜的礦山企業，采用儲能系統進行供電已經成為其強烈需求。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種設計合理、環保節能的利用超級電容的自卸車動力系統。為了解決上述技術問題，本專利技術包括充電裝置、儲能系統、輔機系統、制動電阻單元、主變流器、主控制器、高壓配電柜單元、通風機單元、液壓泵單元和牽引電機單元，所述儲能系統分別與充電裝置和主控制器連接，所述儲能系統通過高壓配電柜單元與輔機系統和主變流器連接，所述輔機系統分別與通風機單元和液壓泵單元連接，所述變流器分別與制動電阻單元、牽引電機單元和主控制器連接，所述儲能系統包括主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組，主動力電源儲能模組與主變流器連接，輔助電源儲能模組與輔機系統連接，所述主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組包括多個超級電容體，所述主控制器通過CAN通訊模塊與主變流器和儲能系統連接，所述牽引電機單元包括六臺牽引電機和兩組牽引變流器，所述牽引變流器包括整流器、第一逆變器、第二逆變器、第三逆變器和第四逆變器，每組牽引變流器與三臺牽引電機連接。作為本專利技術的進一步改進，所述輔機系統包括輔助變流器，輔助變流器包括輔助逆變器，所述輔助逆變器包括第一DC/DC變換器、第一DC/AC變換器、第二DC/AC變換器和第三DC/AC變換器，所述通風機單元包括空調裝置、散熱器風扇裝置，所述液壓泵單元包括水泵裝置和液壓電機，第一DC/DC變換器處連接有24V蓄電池單元，第一DC/AC變換器與水泵裝置連接，第二DC/AC變換器與空調裝置連接，第三DC/AC變換器分別與液壓電機和散熱器風扇裝置連接。作為本專利技術的進一步改進，所述充電裝置包括充電模塊、主控單元、直流檢測單元、交流檢測單元、直流接觸器和避雷器，所述充電模塊的一端分別與避雷器和交流檢測單元連接，充電模塊的另一端與直流接觸器連接，直流接觸器的一端分別與直流檢測單元和直流輸出接口連接，所述交流檢測單元、充電模塊、直流檢測單元分別采用CAN通訊模塊與主控單元連接，所述直流輸出接口與儲能系統連接。作為本專利技術的進一步改進，所述主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組包括超級電容組，所述超級電容組由320串12并的超級電容單體組成，超級電容單體的總數量為3840個，超級電容單體的規格為12000F、3V。作為本專利技術的進一步改進，所述超級電容單體為長方體結構，所述超級電容單體的長度范圍為219.5mm至220.5mm，所述超級電容單體的寬度范圍為56mm到58mm，所述超級電容單體的高度范圍為79mm到80mm。90噸級電傳動自卸車采用柴油機轉動帶動主發電機進行發電，主發電機產生的電能經過逆變器后對整車的兩個牽引電機供電，并且整車的液壓泵、冷卻風扇、通風機都是通過柴油機系統進行驅動的；在整車制動時，牽引電機產生的電能通過制動電阻進行消耗。主控制器對整個電傳動系統進行控制和監控。對90噸級電傳動自卸車進行改造，采用儲能系統即超級電容代替柴油機和主發電機進行供電，儲能系統儲存的能量直接供給主變流器，經過主變流器后驅動牽引電機單元。自卸車在制動時，牽引電機單元產生的能量通過主變流器可以回收至儲能系統中，提高能量的利用率，通過固定或者移動的充電裝置對儲能系統進行充電。之前采用柴油機系統進行驅動，液壓泵單元與主發電機通過機械連接，改為儲能系統供電，需要增加一個輔助變流器來驅動液壓泵單元和通風機單元。主控制器對儲能系統進行監控。因超級電容每2并8串為一個模組，為了方便整體布置，采用40個模組串聯，相當于320個單體串聯，并且在采用超級電容組和變流器之間設置一個DC/DC模塊，超級電容單體的電壓為3V，放電范圍從3V-1.5V，放出的電能占總能量的75%，因此可以計算出超級電容組的放電范圍為960V-480V，則超級電容組需要的容量為：由于需要滿足端電壓值，需要320個單體串聯，串聯后容量為12000/320=37.5F，為保證總容量為432.3F，還需要432.3/37.5=11.5個并聯，因此總的超級電容組由320串12并的超級電容單體組成，超級電容單體的規格為12000F、3V，總的超級電容單體數量為3840個。對比傳統的柴油機供電，采用儲能系統給自卸車供電有以下優勢：1、柴油機供電需消耗油，而超級電容組只需要消耗電能，更加環保。2、儲能系統供電時可以進行能量回收，可以提供能源的利用率，比柴油機節能。3、柴油機為整車噪聲的主要源頭，采用儲能系統供電可以減少噪聲。4、采用柴油機驅動時，自卸車在裝載過程中，柴油機仍在工作，而儲能系統供電方式在裝載過程中可以減少能量的消耗。5、儲能系統供電維修率低。綜上所述，本專利技術的優點是設計合理、環保節能。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式來對本專利技術做進一步詳細的說明。圖1為采用柴油機進行自卸車整車能量輸出的模塊連接圖。圖2為本專利技術的能量輸出的模塊連接圖。圖3為本專利技術的能量輸出的電路圖。圖4為本專利技術的充電裝置的結構示意圖。具體實施方式由圖1至圖4所示，本專利技術包括充電裝置1、儲能系統2、輔機系統3、制動電阻單元4、主變流器5、主控制器6、高壓配電柜單元7、通風機單元8、液壓泵單元9和牽引電機單元10，所述儲能系統2分別與充電裝置1和主控制器6連接，所述儲能系統2通過高壓配電柜單元7與輔機系統3和主變流器5連接，所述輔機系統3包括輔助變流器，輔助變流器包括輔助逆變器11，所述輔助逆變器11包括第一DC/DC變換器12、第一DC/AC變換器13、第二DC/AC變換器14和第三DC/AC變換器15，所述通風機單元8包括空調裝置16、散熱器風扇裝置17，所述液壓泵單元9包括水泵裝置18和液壓電機19，第一DC/DC變換器12處連接有24V蓄電池單元，第一DC/AC變換器13與水泵裝置18連接，第二DC/AC變換器14與空調裝置16連接，第三DC/AC變換器15分別與液壓電機19和散熱器風扇裝置17連接，所述變流器分別與制動電阻單元4、牽引電機單元10和主控制器6連接，所述充電裝置1包括充電模塊20、主控單元21、直流檢測單元22、交流檢測單元23、直流接觸器24和避雷器25，所述充電模塊20的一端分別與避雷器25和交流檢測單元23連接，充電模塊20的另一端與直流接觸器24連接，直流接觸器24的一端分別與直流檢測單元22和直流輸出接口26連接，所述交流檢測單元23、充電模塊20、直流檢測單元22分別采用CAN通訊模塊與主控單元21連接，所述直流輸出接口26與儲能系統2連接，所述儲能系統2包括主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組，主動力電源儲能模組與主變流器5連接，輔助電源儲能模組與輔機系統3連接，所述主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組包括超級電容組，所述超級電容組由320串12并的超級電容單體組成，超級電容單體的總數量為3840個，超級電容單體的規格為12000F、3V，所述超級電容單體為長方體結構，所述超級電容單體的長度范圍為219.5mm至本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用超級電容的自卸車動力系統，包括充電裝置、儲能系統、輔機系統、制動電阻單元、主變流器、主控制器、高壓配電柜單元、通風機單元、液壓泵單元和牽引電機單元，其特征在于：所述儲能系統分別與充電裝置和主控制器連接，所述儲能系統通過高壓配電柜單元與輔機系統和主變流器連接，所述輔機系統分別與通風機單元和液壓泵單元連接，所述變流器分別與制動電阻單元、牽引電機單元和主控制器連接，所述儲能系統包括主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組，主動力電源儲能模組與主變流器連接，輔助電源儲能模組與輔機系統連接，所述主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組包括多個超級電容體，所述主控制器通過CAN通訊模塊與主變流器和儲能系統連接，所述牽引電機單元包括六臺牽引電機和兩組牽引變流器，所述牽引變流器包括整流器、第一逆變器、第二逆變器、第三逆變器和第四逆變器，每組牽引變流器與三臺牽引電機連接。

【技術特征摘要】
1.一種利用超級電容的自卸車動力系統，包括充電裝置、儲能系統、輔機系統、制動電阻單元、主變流器、主控制器、高壓配電柜單元、通風機單元、液壓泵單元和牽引電機單元，其特征在于：所述儲能系統分別與充電裝置和主控制器連接，所述儲能系統通過高壓配電柜單元與輔機系統和主變流器連接，所述輔機系統分別與通風機單元和液壓泵單元連接，所述變流器分別與制動電阻單元、牽引電機單元和主控制器連接，所述儲能系統包括主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組，主動力電源儲能模組與主變流器連接，輔助電源儲能模組與輔機系統連接，所述主動力電源儲能模組和輔助電源儲能模組包括多個超級電容體，所述主控制器通過CAN通訊模塊與主變流器和儲能系統連接，所述牽引電機單元包括六臺牽引電機和兩組牽引變流器，所述牽引變流器包括整流器、第一逆變器、第二逆變器、第三逆變器和第四逆變器，每組牽引變流器與三臺牽引電機連接。2.按權利要求1所述的利用超級電容的自卸車動力系統，其特征在于：所述輔機系統包括輔助變流器，輔助變流器包括輔助逆變器，所述輔助逆變器包括第一DC/DC變換器、第一DC/AC變換器、第二DC/AC變換器和第三DC/AC變換器，所述通風機單元包括空調裝置、散熱器風扇裝置，所述液壓泵單元包括水泵裝置和液壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡東，穆俊杰，田玉周，
申請(專利權)人：廣州電力機車有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44