一种增程式电动矿卡能量回收与再利用方法

本发明属于电动矿卡能量回收，特别是涉及一种增程式电动矿卡能量回收与再利用方法。

背景技术：

1、随着能源技术的发展，出现了利用绿色新能源的电动汽车和电动重型运输车辆，为了弥补电动车辆续航里程比传统油车短的问题，提出了电动车辆能量回收技术。

2、传统车辆能量回收技术中，有采用制动能量回收技术，通过将电动车辆在刹车过程中产生的机械能转化为电能，将电能存储到电池中来增长电动车辆续航，有采用振动能量回收技术，即利用液压减震器或发电悬架将部分振动能转化为电能，也有采用废热能量回收技术，特别是在增程式电动矿卡中，收集增程器运行时产生的大量余热，将余热转化为电能进行存储或利用。

3、然而，目前的传统方法，由于制动时间短，制动能量的回收并不能使得车辆续航时间达到人们预期的水平，而仅采用液压减震器或发电悬架的能量转化效率不够，至于热量大部分挥发在空气中。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供能够针对电动矿卡基于其工作的环境为在崎岖的山路中运载和装卸矿料的强振环境下的一种增程式电动矿卡能量回收与再利用方法。

2、本申请提供了一种增程式电动矿卡能量回收与再利用方法，包括：

3、通过压电材料获取回收能量；

4、获取储能设备状态，储能设备状态包括未满电状态和满电状态；

5、根据储能设备状态确定供电策略，供电策略包括电池模式和设备模式；电池模式用于指示回收能量向电池传输；设备模式用于指示回收能量向用电设备传输；

6、根据供电策略处理压电材料产生的回收能量，以使回收能量的电参数满足供电策略的传输需求。

7、进一步地，在通过压电材料获取回收能量过程中，对压电材料的调节方式包括：

8、获取矿卡的振动频率和强度数据；

9、根据振动频率和强度数据确定矿卡的运作模式；运作模式包括行驶模式和装卸矿料模式；

10、根据运作模式确定压电材料对应的工作模式，工作模式包括压缩模式和弯曲模式；

11、当振动频率到达设定阈值时，调节压电材料的可变负载为预设负载值。

12、进一步地，根据振动频率和强度数据确定矿卡的运作模式，包括：

13、将振动频率和强度数据进行滤波处理，得到振动数据；

14、对振动数据进行特征提取，得到特征振动数据；特征振动数据包括频率、幅值和振动数据变化；

15、当特征振动数据达到预设第一振动范围，确定运作模式为行驶模式；

16、当特征振动数据达到预设第二振动范围，确定运作模式为装卸矿料模式。

17、进一步地，根据运作模式确定压电材料对应的工作模式，包括：

18、运作模式为行驶模式时，确定压电材料的对应工作模式为压缩模式；在压缩模式下，压电材料受到垂直压力时产生电压；

19、运作模式为装卸矿料模式时，确定压电材料的对应工作模式为弯曲模式；在弯曲模式下，压电材料受到弯曲应力时产生电压。

20、进一步地，根据储能设备状态确定供电策略，包括：

21、当储能设备状态为未满电状态时，供电策略为电池模式；

22、当储能设备状态为满电状态时，供电策略为设备模式；

23、处于设备模式的储能设备，用于：

24、获取设备用电优先级；设备用电优先级根据设备的控制重要程度从大到小对应用电优先级从高到低排序；

25、将回收能量依次根据设备用电优先级满足对应用电设备用电。

26、进一步地，还包括：

27、根据振动频率分析运作模式下的有效振动频率；有效振动频率为振动频率中出现次数最多的频率；

28、获取有效振动频率下的压电材料的能量输出强度；

29、根据能量输出强度计算能量转化效率；

30、根据能量转化效率调节压电材料的可变负载的负载值和供电速率。

31、进一步地，还包括：

32、存储振动频率和能量输出强度为历史时间数据；

33、对历史时间数据数据预处理后特征提取，得到特征矩阵；

34、根据特征矩阵进行预测，得到预测结果；预测结果包括预测运作模式、能量输出预测、设备能量需求预测；

35、根据预测结果和监测结果，确定压电材料的工作模式和调整供电策略。

36、进一步地，还包括：

37、利用压电材料的输入激励与输出响应评估能量转化效率，得到频率响应曲线；输入激励包括施加到压电材料上的压力曲线；压力曲线包括振动频率和变化幅度；输出响应包括压电材料的电能输出曲线；

38、通过频率响应曲线得到特定位置下的最佳工作频率和布局能效水平；

39、根据最佳工作频率和布局能效水平，确定压电材料的布置位置。

40、进一步地，计算能量转化效率，包括：

41、利用以下公式，根据能量输出强度计算能量转化效率：

42、v＝df

43、f＝ma＝m·2πf2a

44、

45、

46、

47、其中，d是压电常数，f是作用在压电材料上的力,f是振动频率，a是振幅,m是压电材料的有效质量，a是加速度，c是电容，v是压电材料产生的电压。

48、进一步地，利用压电材料的输入激励与输出响应评估能量转化效率，得到频率响应曲线，包括：

49、使用以下公式，利用压电材料的输入激励与输出响应，得到频率响应曲线：

50、

51、其中，fpf(f)是频率响应曲线，y(f)是压电材料在特定振动频率f下的输出信号；x(f)是施加在矿卡上的输入信号。

52、上述增程式电动矿卡能量回收与再利用方法，充分利用矿卡的工作环境特点，利用压电材料将机械振动转化为电能，实时监测矿卡的振动频率和强度数据，自动识别矿卡的运作模式，确保在不同工况下压电材料处于最佳工作状态，实现了提高能量收集效率，以及调节压电材料负载最大化电能输出，通过智能供电策略，根据储能设备的状态自动切换电池模式和设备模式，确保振动回收能量的有效使用与存储，提高了系统的运行可靠性以及续航能力。

技术特征：

1.一种增程式电动矿卡能量回收与再利用方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过压电材料获取回收能量过程中，对所述压电材料的调节方式包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述振动频率和所述强度数据确定矿卡的运作模式，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述运作模式确定压电材料对应的工作模式，包括：

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述储能设备状态确定供电策略，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算能量转化效率，包括：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述压电材料的输入激励与输出响应评估所述能量转化效率，得到频率响应曲线，包括：

技术总结
本申请涉及一种增程式电动矿卡能量回收与再利用方法，所述方法包括：通过压电材料获取回收能量，获取储能设备状态，储能设备状态包括未满电状态和满电状态，根据储能设备状态确定供电策略，供电策略包括电池模式和设备模式，电池模式用于指示回收能量向电池传输，设备模式用于指示回收能量向用电设备传输，根据供电策略处理压电材料产生的回收能量，以使回收能量的电参数满足供电策略的传输需求。采用本方法能够利用矿卡的工作环境特点，利用压电材料将机械振动转化为电能，确保在不同工况下压电材料处于最佳工作状态，实现了提高能量收集效率，通过智能供电策略，确保振动回收能量的有效使用与存储，提高了系统的运行可靠性以及续航能力。

技术研发人员：郭晓凯,陈东良,杜锐
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16