Fréttir

Það eru nokkrar rafhlöðu- og hleðslutækni sem þarf að hafa í huga þegar skipt er yfir í rafhreyfanleika í neðanjarðarnámu.

Rafhlöðuknún námubifreið henta vel fyrir neðanjarðar námuvinnslu.Vegna þess að þeir gefa ekki frá sér útblástursloft, draga þeir úr kælingu og loftræstingu, draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og viðhaldskostnaði og bæta vinnuskilyrði.

Næstum allur jarðsprengjubúnaður í dag er dísilknúinn og myndar útblástursloft.Þetta knýr þörfina fyrir víðtæk loftræstikerfi til að viðhalda öryggi starfsmanna.Þar að auki, þar sem rekstraraðilar námu í dag eru að grafa allt að 4 km (13.123,4 fet.) til að fá aðgang að málmgrýti, verða þessi kerfi veldisvísis stærri.Það gerir þá kostnaðarsamari í uppsetningu og rekstri og meiri orkuþörf.

Á sama tíma er markaðurinn að breytast.Ríkisstjórnir eru að setja umhverfismarkmið og neytendur eru í auknum mæli tilbúnir til að greiða yfirverð fyrir lokavörur sem geta sýnt lægra kolefnisfótspor.Það er að skapa meiri áhuga á að kolefnislosa námur.

Hleðslu-, dráttar- og losunarvélar (LHD) eru frábært tækifæri til að gera þetta.Þeir standa fyrir um 80% af orkuþörfinni fyrir námuvinnslu neðanjarðar þegar þeir flytja fólk og búnað í gegnum námuna.

Að skipta yfir í rafhlöðuknúin farartæki getur kolefnislosað námuvinnslu og einfaldað loftræstikerfi.

Þetta krefst rafhlöður með miklum krafti og langri endingu – skylda sem var umfram getu fyrri tækni.Hins vegar hafa rannsóknir og þróun undanfarin ár búið til nýja tegund af litíumjónarafhlöðum (Li-jón) með réttu afköstum, öryggi, hagkvæmni og áreiðanleika.

Fimm ára vænting

Þegar rekstraraðilar kaupa LHD vélar búast þeir við 5 ára líftíma í mesta lagi vegna erfiðra aðstæðna.Vélar þurfa að flytja mikið álag allan sólarhringinn við misjöfn skilyrði með raka, ryki og grjóti, vélrænu höggi og titringi.

Þegar kemur að afli þurfa rekstraraðilar rafhlöðukerfi sem passa við endingu vélarinnar.Rafhlöðurnar þurfa einnig að þola tíðar og djúphleðslu- og afhleðslulotur.Þeir þurfa einnig að geta hraðhleðslu til að hámarka framboð ökutækisins.Þetta þýðir 4 tíma af þjónustu í einu, sem samsvarar hálfsdagsvaktamynstri.

Rafhlöðuskipti á móti hraðhleðslu

Rafhlöðuskipti og hraðhleðsla komu fram sem tveir valkostir til að ná þessu.Til að skipta um rafhlöðu þarf tvö eins sett af rafhlöðum – önnur sem knýr ökutækið og önnur á hleðslu.Eftir 4 tíma vakt er eytt rafhlaða skipt út fyrir nýhlaðna rafhlöðu.

Kosturinn er sá að þetta þarf ekki mikla aflhleðslu og er venjulega hægt að styðja við núverandi rafmagnsinnviði námunnar.Hins vegar þarf breytingin að lyfta og meðhöndla, sem skapar aukaverkefni.

Hin aðferðin er að nota eina rafhlöðu sem getur hraðhleðst innan um 10 mínútna í hléum, hléum og vaktaskiptum.Þetta útilokar þörfina á að skipta um rafhlöður og gerir lífið einfaldara.

Hins vegar byggir hraðhleðsla á nettengingu með miklum krafti og rekstraraðilar náma gætu þurft að uppfæra rafmannvirki sitt eða setja upp orkugeymslur á leiðinni, sérstaklega fyrir stærri flota sem þurfa að hlaða samtímis.

Li-ion efnafræði fyrir rafhlöðuskipti

Valið á milli skiptis og hraðhleðslu upplýsir hvaða tegund rafhlöðuefna á að nota.

Li-ion er regnhlífarhugtak sem nær yfir breitt svið rafefnafræði.Þetta er hægt að nota hvert fyrir sig eða blanda til að skila nauðsynlegum hringrásarlífi, dagatalslífi, orkuþéttleika, hraðhleðslu og öryggi.

Flestar Li-ion rafhlöður eru gerðar með grafít sem neikvæða rafskautið og hafa mismunandi efni eins og jákvæða rafskautið, svo sem litíum nikkel-mangan-kóbalt oxíð (NMC), litíum nikkel-kóbalt áloxíð (NCA) og litíum járnfosfat (LFP) ).

Þar af veita NMC og LFP bæði gott orkuinnihald með nægjanlegri hleðsluafköstum.Þetta gerir annað hvort þeirra tilvalið fyrir rafhlöðuskipti.

Ný efnafræði fyrir hraðhleðslu

Fyrir hraðhleðslu hefur aðlaðandi valkostur komið fram.Þetta er litíumtítanatoxíð (LTO), sem er með jákvæðu rafskauti úr NMC.Í stað grafíts er neikvæða rafskaut þess byggt á LTO.

Þetta gefur LTO rafhlöðum mismunandi frammistöðusnið.Þeir geta samþykkt mjög mikla hleðslu þannig að hleðslutími getur verið allt að 10 mínútur.Þeir geta einnig stutt þrisvar til fimm sinnum fleiri hleðslu- og losunarlotur en aðrar tegundir Li-ion efnafræði.Þetta skilar sér í lengra dagatalslífi.

Að auki hefur LTO mjög mikið innbyggt öryggi þar sem það þolir rafmagnsnotkun eins og djúphleðslu eða skammhlaup, auk vélrænna skemmda.

Rafhlöðustjórnun

Annar mikilvægur hönnunarþáttur fyrir OEM er rafræn eftirlit og eftirlit.Þeir þurfa að samþætta ökutækið með rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS) sem stjórnar afköstum á sama tíma og það verndar öryggi í öllu kerfinu.

Gott BMS mun einnig stjórna hleðslu og losun einstakra frumna til að viðhalda stöðugu hitastigi.Þetta tryggir stöðugan árangur og hámarkar endingu rafhlöðunnar.Það mun einnig veita endurgjöf um stöðu gjalds (SOC) og ástand heilsu (SOH).Þetta eru mikilvægar vísbendingar um endingu rafhlöðunnar, þar sem SOC sýnir hversu mikið lengur stjórnandinn getur keyrt ökutækið á vakt og SOH er vísbending um það sem eftir er í dagatalslífinu.

Plug-and-play möguleiki

Þegar kemur að því að tilgreina rafhlöðukerfi fyrir farartæki, þá er mjög skynsamlegt að nota einingar.Þetta er borið saman við aðra nálgun að biðja rafhlöðuframleiðendur að þróa sérsniðin rafhlöðukerfi fyrir hvert farartæki.

Stóri ávinningurinn af mátaðferðinni er að OEMs geta þróað grunnvettvang fyrir mörg farartæki.Þeir geta síðan bætt við rafhlöðueiningum í röð til að smíða strengi sem skila nauðsynlegri spennu fyrir hverja gerð.Þetta stjórnar aflgjafanum.Þeir geta síðan sameinað þessa strengi samhliða til að byggja upp nauðsynlega orkugeymslugetu og veita nauðsynlega lengd.

Mikið álag í námuvinnslu neðanjarðar þýðir að farartæki þurfa að skila miklu afli.Það kallar á rafhlöðukerfi sem eru metin 650-850V.Þó að uppfærsla í hærri spennu myndi veita meira afl, myndi það einnig leiða til hærri kerfiskostnaðar, svo það er talið að kerfi haldist undir 1.000V í fyrirsjáanlega framtíð.

Til að ná 4 klukkustunda samfelldri notkun eru hönnuðir venjulega að leita að orkugeymslugetu upp á 200-250 kWh, þó sumir þurfi 300 kWh eða meira.

Þessi einingaaðferð hjálpar OEM að stjórna þróunarkostnaði og stytta tíma á markað með því að draga úr þörfinni fyrir gerðarprófanir.Með hugann við þetta þróaði Saft rafhlöðulausn sem hægt er að nota í sambandi við bæði NMC og LTO rafefnafræði.

Hagnýtur samanburður

Til að fá tilfinningu fyrir því hvernig einingarnar bera saman, er þess virði að skoða tvær aðrar aðstæður fyrir dæmigerð LHD farartæki sem byggir á rafhlöðuskiptum og hraðhleðslu.Í báðum tilfellum vegur ökutækið 45 tonn án hleðslu og 60 tonn fullhlaðin með burðargetu 6-8 m3 (7,8-10,5 yd3).Til að gera sambærilegan samanburð, sýndi Saft rafhlöður af svipaðri þyngd (3,5 tonn) og rúmmáli (4 m3 [5,2 yd3]).

Í atburðarás rafhlöðuskipta gæti rafhlaðan byggst annaðhvort á NMC eða LFP efnafræði og myndi styðja 6 klukkustunda LHD breytingu frá stærð og þyngd umslagsins.Rafhlöðurnar tvær, sem eru metnar fyrir 650V með 400 Ah afkastagetu, myndu þurfa 3 klukkustunda hleðslu þegar skipt er af ökutækinu.Hver myndi vara í 2.500 lotur á heildardagatalslífi sem er 3-5 ár.

Fyrir hraðhleðslu væri ein LTO rafhlaða um borð í sömu stærðum metin fyrir 800V með 250 Ah afkastagetu, sem skilar 3 klukkustunda notkun með 15 mínútna ofurhraðhleðslu.Vegna þess að efnafræðin þolir miklu fleiri lotur myndi það skila 20.000 lotum, með áætluðum dagatalslífi upp á 5-7 ár.

Í hinum raunverulega heimi gæti ökutækjahönnuður notað þessa nálgun til að mæta óskum viðskiptavina.Til dæmis að lengja vaktina með því að auka orkugeymslugetuna.

Sveigjanleg hönnun

Á endanum verða það námustjórarnir sem velja hvort þeir kjósa rafhlöðuskipti eða hraðhleðslu.Og val þeirra getur verið breytilegt eftir raforku og plássi sem er tiltækt á hverjum stað.

Þess vegna er mikilvægt fyrir framleiðendur LHD að veita þeim sveigjanleika til að velja.