浅谈电动轮矿用自卸车节能技术

王超　高红纲

摘要：经济的发展促使我国采矿业日益繁荣，然而，伴随出现还有环境能源等诸多问题，而电动轮矿用自卸车节能技术的出现恰好迎合了这一需要。本文根据笔者的个人经验，从电动轮矿用自卸车的液压系统、整车提升运输以及双能源技术三个方面简要阐述了其节能技术，并对各项优缺做出了简单介绍。

关键词：电动轮矿用自卸车；节能；优缺

随着汽车动力系统的生产技术不断提升，现在的工程车不仅可以使用汽油柴油作为动力，也出现了电动工程用车。这种电动矿用自卸车在很多地方得到了推广和普及，使用的范围越来越大，那么和传统的动力系统相比，新型的电动矿用自卸车具有哪些有点呢？

一、电动轮矿用自卸车概述

电动矿用自卸车能够保证工程用车的基本需求，且对于一些小型项目已经大大超乎使用要求。同时车速高，车辆的容积大，负载重，自身的重量轻，对于减少能耗有一定的意义，能够有效降低车辆的运输成本。该款车的底盘以及驾驶室的内部构造和一般的工程用自卸车相同，车辆的发动机是电动车专用的发动机，能够实现蓄电节能持续提供动力，蓄电池的蓄电能力非常强，能够很好地满足工程用车的需求，而且还具有兼容其他动力支撑的功能，这样最大限度的保证了动力的充足，不用担心用到一半会出现动力不足的情况。相比较于传统的自卸车，这款电动矿用自卸车的能耗要小的多，非常节能环保，值得大力推广，尤其是对于中小型项目工程使用，这款车的动力完全没有问题，也节省了能耗方面的成本。除了动力系统和传统的自卸车不同之外，这款车在功能，外观，使用方法上和传统的自卸车差不多，使用方法也非常简单，使用体验更加轻巧。因为车身的自重要小一些，所以操作起来更加方便灵活。

二、电动轮自卸车节能技术措施。

1.液压系统节能技术

在矿用自卸车中，液压系统是影响整车工作性能和安全性能的重要环节，矿用自卸车的液压系统主要由转向系统、制动系统和举升系统三部分构成。

对于电动轮液压系统，究其实质，它其实是一种保压系统，主要由单向阀、定量泵和蓄能器组成，车辆在运行的过程中，只有在举升环节，双联叶片泵的轴端泵才能输出很大的功率。而这一环节所持续的时间并不长，一般也就在20s左右，而至于其他的时间，则通常是处于卸荷的状态。举升过程中，轴端泵与盖端泵两泵合一，同时供油至举升缸内，而在剩余的时间内，或者卸荷，或者向制动系统、转向系统供油加载。因此，总体而言，盖端泵在很大一段时间之内都是在卸荷与供油加载之间循环往复。

电动轮液压系统能量损耗主要是在单向阀的泄漏和叶片泵的输入功率损耗两个方面。一般情况下，我们通过对保压系统进行建模，再辅以MATLAB进行仿真计算，便能得出该系统中能量消耗在总系统消耗中的所占比例，当然，也能确定上述两部分损失各自所占据的比例。

通常，在液压系统节能技术中，我们会从动力装置与液压系统的匹配方面人手，建立一个动态系统用以研究节能问题，协调控制策略，解决能量消耗严重的问题。

2.燃油预热技术

冬季气温下降到-5摄氏度以下时，车辆停留时间稍长或者燃油型号未及时更换，就会出现因天气过冷柴油凝结形成蜡皮状，堵塞管路及喷油器等情况，从而造成车辆无法启动问题，耽误出车时间，影响生产。因此，为解决这一弊端，达到节能经济的效果，我们在电动轮矿自卸车上设计了一种独特的燃油预热装置。与以往其他的燃油预热装置不同，这种燃油预热装置不消耗动能或电能，只是利用发动机循环系统水套中80e-90e循环水的热量，将燃油在预热装置中与高温循环水进行热交换。该装置安装在自卸车发动机的供油系统中，在燃油供给管路上对燃油进行预加热，使喷入发动机气缸前的燃油温度能够保持在某一特定的温度范围，而这一温度范围应该是发动机燃油经济性最佳的温度范围。通过发动机的台架试验测试，寻找燃油温度与发动机燃油经济性的关系特性，寻求柴油机发动机燃油燃烧最佳温度范围。并通过在燃油预热装置上加装温度传感器和温度开关控制阀，来实现对预定温度范围的调整、控制。在交换过程中，不适宜无限制地进行热量热交换，燃油温度也不适宜高于临界值以上，因燃油温度过高反而会使燃油经济性下降，因此，需要对燃油预热装置进行温度控制。

为能够实现温度的准确控制，我们将该预热装置安装在柴油发动机台架的供油系统上，然后通过人为控制温度，使其在30℃～90℃之间，接着改变热交换器循环水的流速、流量，使得温度逐渐升高，并记录下发动机的工作状態以及相关实验数据。最后，通过上述的燃油消耗量随燃油预热温度变化的特性试验可知，燃油预热装置通过对燃油加热，能够实现发动机燃油消耗量的降低，但如果发动机的燃油预热温度持续升高，燃油消耗量并不是一直线性减少，而是在预热温度超过某一界限值之后，燃油量则会相反地呈现上升趋势。在测试实验中，燃油消耗量随温度变化的拐点温度值大约是42℃。因此，在燃油预热系统中温度控制时，要保证温度不超过42℃，否则不仅达不到到节能省油的效果，还会造成耗油量的增加。

3.双能源技术

3.1.工作原理

双能源技术的工作原理是加装受电装置于普通电动轮上以做成双能源电动轮，运行过程中，道路上架设下行和上行电气牵引供电线路。电动轮通过发动机动力牵引使其从装载点（或卸料点）至供电线路，然后，上坡时连接供电线路与受电弓，供电线路提供主要的运行动力，于此同时，发动机缓慢运行，借此为辅助系统（包括制动、电气、照明等）提供电力。而在下坡时，电动轮的驱动电机则转变成发电机，下降过程中的势能也将会被转化成电能反馈到电网中。

一些重型矿用电动轮自卸车基于这一技术，引入了双能源车，这种双能源车主要采用本身的柴油发动机和辅助架线供电作为双能源运行。平道行驶时，主要由柴油机的发动机提供驱动动力，下坡时，矿用电动轮自卸车制动所产生的电能通过辅助架线返回到电网，上坡时，柴油机仅仅怠速运行，自卸车是采用辅助架线直接供电以产生牵引力。这种双能源车的出现有效解决了上坡发动机动力不足等问题，同时由于减少了柴油机的废气排放，使其在环境保护方面效果尤为突出。

3.2存在问题

供电线路的导线截面积较大，且变电站的布置较为繁杂，相对于普通的路面较宽，因而在供电线路上所花费的资金较高。并且，伴随着采掘面的变化，供电线路常常需要作出调整，过程十分繁杂。另外，电动轮换班时极容易造成整个矿山电网负荷产生变化，从而冲击整个供电系统。

3.3.主要优点

采用这种双能源技术优越性显著，首先，有效降低电动轮发动机功率，因其上坡时电网是主要动力来源，所以在设计之初可以适当减小发动机功率，以求降低成本。其次，提高爬坡的速度，因为其动力源于电网，不受发动机的限制，所以只要驱动电机允许，爬坡速度可以大幅度增加。最后，双能源技术系统中一部分柴油是用电力替代，这就在一定程度上减少了废气的排放，比较环保。

4.结语

当今世界，随着环境保护的重要性被越来越多的人所认可，未来的人类活动中，“节能”一词必然会上升到一个全新的高度。而电动轮矿用自卸车节能技术的运用正是响应这一时代潮流的表现，相信企业只要能够坚持应用这一技术并不断挖掘其潜力，就一定能够提高企业自身的竞争力，从而立于不败之地。