电动轮矿用自卸车节能技术创新与实践

电动轮矿用自卸车节能技术创新与实践CONTENTS目录01行业背景与节能意义02电动轮矿用自卸车技术基础03主流节能技术路径分析04关键技术创新与突破CONTENTS目录05典型案例与应用效果06经济与环境效益评估07行业趋势与未来展望08实施路径与挑战应对01行业背景与节能意义矿业发展与能源环境挑战矿业发展对运输装备的需求经济发展推动采矿业繁荣，大型露天矿山依赖电动轮矿用自卸车进行原煤和剥离运输作业，其载重能力可达200吨以上，相当于100台家用小汽车的载重量。传统燃油矿车的能源消耗问题大型矿用自卸车普遍采用柴油动力，如930E电动轮矿用自卸卡车每年消耗燃油高达1200吨，传统220吨级燃油车日耗油量达4000升，能源成本高昂。传统矿车的环境排放压力燃油矿车运行过程中排放大量二氧化碳，单台传统燃油矿车年碳排放显著，与国家“双碳”目标及绿色矿山建设要求存在差距，亟需减排转型。电动轮矿用自卸车节能必要性

传统矿用自卸车能源消耗现状大型矿用自卸车主流车型仍以柴油作为动力源，据统计，一辆930E电动轮矿用自卸卡车每年约消耗燃油1200吨，面临巨大的能源消耗问题。

环境保护与碳排放压力采矿业发展伴随环境能源问题，传统燃油矿用自卸车排放大量二氧化碳。如220吨级燃油车日耗油4000升，年碳排放量大，节能技术是实现绿色矿山的关键。

运营成本控制需求燃油成本在矿山运营中占比高。以220吨级车型为例，纯电车相比传统燃油车综合成本降低40%，单台车每年直接能源消耗节约预计达350万元，显著提升经济效益。

政策导向与行业发展趋势国家“双碳”目标推动下，矿山用户更青睐节能环保车辆。电动化、智能化成为矿用自卸车发展主流，节能技术是企业响应政策、提升竞争力的必然选择。国家双碳政策与行业转型要求

双碳政策的核心目标国家“碳达峰、碳中和”政策要求降低能源消耗强度，减少碳排放总量，推动重点行业绿色低碳转型，为矿用自卸车电动化提供政策导向。

矿山行业节能降碳压力传统燃油矿用自卸车年耗油量巨大，如930E车型年耗燃油约1200吨，碳排放问题突出，亟需通过技术革新实现节能减排目标。

电动化转型的政策支持《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》等政策鼓励新能源矿山装备研发应用，推动电动轮矿用自卸车技术创新与市场普及。

行业转型的必然趋势在政策驱动与环保要求下，矿山运输装备向纯电动、混合动力方向转型成为必然，以实现“绿色矿山、节能矿山”建设目标。02电动轮矿用自卸车技术基础电动轮汽车定义与结构特点电动轮汽车的定义

电动轮汽车是以柴油发电机组或纯电动力系统为能源的矿用自卸车，采用电机与车轮集成驱动技术，省略传统离合器、传动轴和机械差速器，通过线控实现无级变速与电动差速调节。结构组成：机械部分

由车架、电动轮、车厢、油压转向、后卸升降系统和驾驶室等组合而成。车架通过压力可调的油气悬架和电动轮轴相连接，使汽车行走平稳；电动轮由牵引电动机、轮毅、制动器和轮缘减速器等组成。结构组成：制动系统

包括油压制动和电气制动。油压制动是利用压缩空气通过气一油压力转换器转换成高压油对汽车进行制动，能使汽车可靠地停在坡度为18%的坡道上，电气制动采用能耗制动。结构组成：电气部分

由电气传动装置和电气控制与保护装置组成。电气传动装置由安装在车架上的柴油发电机组供电。发电机有主发电机和辅助发电机。主发电机的一端和柴油机祸合，另一端连接辅助发电机。电传动系统工作原理

能量转换流程整车动力来自柴油发动机，带动同轴发电机电枢旋转产生三相交流电，经电控柜整流和励磁控制变为直流电，再通过变频器为定子提供可变三相交流电，驱动轮内或轮边电动机，将电能转变成机械能，经行星减速机构传递给驱动轮实现动力传递。

前进后退控制车辆的前进和后退通过改变牵引电动机的磁场电流方向来实现，无需复杂机械变速机构，操作便捷且响应迅速。

动力辅助制动机制车辆减速或下坡时，电动轮电动机调整为发电机运行状态，将机械能转变成电能，通过制动电阻栅以热能形式耗散，产生电磁转矩阻碍车辆运行，实现无摩擦缓行制动。国内外技术发展历程国际技术发展脉络20世纪中期，电动轮矿用自卸车起源于美国，早期采用直流电动轮技术；20世纪末，大型电动轮汽车开始采用交流电动轮，应用变频技术，控制感应式交流牵引电动机驱动系统，具有调速范围宽、驱动效率高、维修量少、可靠性高等特点，适合高速运行、大爬坡运输。国内技术发展进程中国于20世纪70年代开始研制电动轮汽车技术，并试制出68t的样机在白银有色金属公司试运行；1987年，湘潭电机厂与美国伟布科（WabCo）公司合作生产了载重量为154t的电动轮汽车，此后又与美国VME公司合作生产172t车型；2021年，湘电重装下线世界首台120吨级纯电动矿用电动轮自卸车；2022年签订200吨级纯电车型研发合同，目前产品覆盖120-360吨级燃油/纯电车型，并配备无人驾驶功能出口至欧洲、南美洲等地。03主流节能技术路径分析纯电动技术方案与应用单击此处添加正文

纯电动矿用自卸车核心技术配置采用高防护等级电池包与高压系统，确保防尘防水；配置电池智能温控系统，支持低温自加热与高温液冷，保障极端温度稳定运行。定制超大电池总成，适配矿山极端工况；配置高功率充电桩，实现快速补能。全球首台220吨级纯电动矿用自卸车应用案例该车型高7.8米，主要用于矿区原煤和剥离运输作业，平均每充电1小时可连续作业6小时，每年可替代燃油预计600吨，实现“零排放”，相比传统燃油车综合成本降低40%，每年直接能源消耗节约预计达350万元。湘电XEG220E纯电矿用电动轮自卸车性能优势湘电XEG220E纯电矿用电动轮自卸车可实现载重200吨，相当于100台家用小汽车的载重量，完全实现纯电运行。据测算，每台车辆每年可减少CO₂排放1500吨以上，单台车可为客户节约运营成本500万元左右。120吨级纯电动矿用自卸车推广应用湘电集团研制的120吨级纯电交流传动矿用电动轮自卸车已交付使用，充电1小时可连续工作8小时，能耗较燃油车降低50%以上。中煤平朔集团已与湘电集团签订16台120吨纯电矿用电动轮自卸式车采购合同，合同总金额超亿元。油电混合动力系统设计能量回收与释放机制通过DC/DC变流器技术，在下坡制动时回收动能至蓄电池，上坡时释放能量提供牵引动力。准能集团哈尔乌素露天煤矿的930E改装车，运行一年回收电量40046.72千瓦时，节油1.31万升，节油率达8.8%。动力系统协同工作模式采用柴油发动机与电池组协同驱动，重载上坡时电池辅助输出，减少柴油机负荷；平路或轻载时由柴油机单独驱动，优化能源分配。该模式可降低传统燃油车对柴油的依赖，实现节能减排与降本增效。储能系统优化方向通过升级电池组性能，提升能量存储密度与循环寿命。哈尔乌素露天煤矿计划进一步优化电池组，目标将节油率从8.8%提升至12%-16%，推动混合动力技术在更多型号矿车上的应用。架线辅助双动力技术特点提升生产效率通过外部架线供电，动力提升至5200hp，使卡车速度提高90%，加快工作循环或减少所需车辆数量，尤其在重载爬坡时速度不再受限于车载引擎。降低运营成本减少卡车维修保养成本，发动机维修保养间隔延长2-3倍；常规柴油动力70%-80%燃料消耗于坡道，该技术能有效降低燃料消耗费用。改善作业环境供电时发动机基本处于怠速状态，显著减少废气排放和噪音，提高空气质量，特别适用于深凹露天矿等废气不易扩散的环境。道路灵活性受限需保证路面平坦，以确保受电弓与架空电线接触良好，路面波动需在集电弓弹性容许范围内，且需专属车道，道路宽度和转弯半径（不小于200米）有特定要求。初期建设成本高项目初期基础设施投资较大，维修和改造花费高，如安家岭露天矿柴油电动轮卡车改造为架线辅助双动力卡车费用为142万元/台，还需架设相关线路。液压系统节能优化方法液压系统构成与能耗特点矿用自卸车液压系统主要由转向系统、制动系统和举升系统构成，其本质为保压系统，由单向阀、定量泵和蓄能器组成。举升环节仅持续约20秒，双泵同时供油输出大功率，其余时间多处于卸荷或向转向、制动系统供油加载状态，盖端泵长期在卸荷与供油加载间循环。能量损耗主要环节分析电动轮液压系统能量损耗主要来自两个方面：一是单向阀的泄漏，导致系统压力损失；二是叶片泵的输入功率损耗，在非举升工况下，泵的卸荷运行造成能源浪费。液压系统节能技术方向针对液压系统节能，可从优化泵控策略入手，如采用变量泵替代定量泵，根据工况需求动态调节输出流量与压力；同时，完善蓄能器的能量回收与释放机制，减少系统卸荷时间，提升能量利用效率，降低无效能耗。04关键技术创新与突破动力电池总成定制化开发

超大容量电池总成设计针对矿山极端工况，定制开发如1540kWh超大电池总成，适配重型矿卡需求，满足大吨位电动轮矿用自卸车的能量需求。

高防护等级电池包与高压系统采用高防护等级的电池包与高压系统，确保防尘防水，以适应露天矿区温差大、高粉尘、潮湿等恶劣环境，保障电池性能与设备寿命。

电池智能温控系统配置电池智能温控系统，支持低温自加热与高温液冷功能，保障电池在极端温度环境下稳定运行，提升电池工作可靠性和使用寿命。高功率快充技术与设备

超大容量电池总成针对矿山重型工况，定制1540kWh超大电池总成，适配220吨级纯电动矿用自卸车需求，为长时间高强度作业提供能源保障。

高功率充电桩配置配置4台1840KW高功率充电桩，实现1.5小时补能80%；充电仓采用一体式双枪设计，单枪最大输出可达1500A，支持双枪同充实现3000A充电，解决重卡充电排队难题。

实际应用充电效率全球首台220吨级纯电动矿用自卸车平均每充电1小时可连续作业6小时，满足矿山高强度运输作业对快速补能的需求。能量回收系统应用实践01制动能量回收技术原理通过DC/DC变流器，将车辆下坡时制动产生的动能转化为电能并存储于蓄电池中，在上坡时释放能量提供牵引动力，实现节能减排。02准能集团油电混动矿卡应用案例930E电动轮矿用自卸卡车改造后，运行一年回收电量40046.72千瓦时，节油1.31万升，节油率达8.8%，计划通过电池组升级将节油率提升至12%-16%。03混合动力系统节能效益油电混合动力系统可显著降低对柴油的依赖，减少碳排放。以930E车型为例，传统燃油年耗1200吨，改造后能耗大幅下降，同时延长发动机维修保养间隔2-3倍。极端环境适应性技术

高防护等级的电池包与高压系统针对露天矿区高粉尘、潮湿等恶劣环境，采用高防护等级的电池包与高压系统，确保设备具备良好的防尘防水性能，保障在复杂工况下的稳定运行。

电池智能温控系统配置电池智能温控系统，支持低温自加热与高温液冷功能，可有效应对矿区较大的温差变化，保障电池在极端温度条件下仍能稳定工作，维持车辆的续航能力和使用寿命。05典型案例与应用效果全球首台220吨级纯电动矿用自卸车

基本参数与核心性能该车型高7.8米，载重可达220吨，主要用于矿区原煤和剥离运输作业。平均每充电1小时可连续作业6小时，真正实现了"零排放"。

显著的节能减排效益每年可替代燃油预计600吨，减少二氧化碳排放1800吨。相比传统220吨级燃油车，综合成本降低40%，每年直接能源消耗节约预计达350万元。

定制化技术解决方案采用1540kWh超大电池总成，适配矿山极端工况；配置4台1840KW高功率充电桩，1.5小时可补能80%。充电仓采用一体式双枪设计，单枪最大输出可达1500A，支持双枪同充实现3000A充电。

极端环境适应性设计采用高防护等级的电池包与高压系统，确保防尘防水；配置电池智能温控系统，支持低温自加热与高温液冷，保障在温差大、高粉尘、潮湿等恶劣矿区环境下稳定运行。油电混合动力矿车改造实例

准能集团930E矿车改造项目准能集团在哈尔乌素露天煤矿对930E电动轮矿用自卸卡车进行油电混合动力改造，通过车头电池柜和侧边DC/DC变流器实现制动能量回收与再利用。

核心技术：制动能量回收与释放下坡时，DC/DC变流器将制动能量回收至蓄电池；上坡时释放电能提供牵引动力，减少柴油消耗。运行一年回收电量40046.72千瓦时，节油1.31万升，节油率达8.8%。

改造背景与目标传统930E矿车年耗燃油约1200吨，改造旨在通过混合动力技术降低油耗与碳排放，项目实现国内300吨级电动轮矿车油电混动节能改造首台套成功应用。

未来优化方向计划通过电池组升级优化，将节油率提升至12%-16%，并逐步在其他型号电动轮矿车上推广该技术，探索更高比例油电混合动力应用。120吨级纯电矿车批量应用

交付与市场应用概况湘电集团研制的120吨级纯电交流传动矿用电动轮自卸车已实现批量交付。2021年7月，世界首台该车型交付内蒙古通辽市霍林郭勒市南露天煤矿并投入使用；中煤平朔集团也与湘电集团签订了16台120吨纯电矿用电动轮自卸式车采购合同，合同总金额超亿元。

核心性能与节能效益120吨级纯电矿车充电1小时可连续工作8小时，能耗较燃油车降低50%以上。其零排放、低噪音的特点，有助于矿山实现绿色生产，单台车在节能减排和运营成本降低方面效果显著。

技术支撑与方案优势在研制过程中，针对大型露天矿山路况特点，完成了高压配电箱设计，促进高电压、大功率动力电池包设计，并研制开发了高电压、大电流的快速充电设备。玖行能源为相关项目提供了全部电池框架总成、充电桩、高压柜等产品，从产品到方案均获客户长期认可。节能减排与成本效益数据分析

纯电动矿卡减排成效全球首台220吨级纯电动矿用自卸车每年可替代燃油预计600吨，减少二氧化碳排放1800吨；湘电XEG220E纯电矿用电动轮自卸车每台每年可减少CO₂排放1500吨以上。

混合动力矿卡节油表现国内首台油电混合动力930E矿用卡车运行一年，回收电量40046.72千瓦时，节省柴油1.31万升，节油率达8.8%，计划通过电池组升级优化将节油率提升至12%-16%。

纯电动矿卡成本节约数据220吨级纯电动矿卡相比传统燃油车，日耗电12000度，综合成本降低40%，每年直接能源消耗节约预计达350万元；湘电XEG220E单台车每年可为客户节约运营成本500万元左右。

作业效率与能耗平衡220吨级纯电动矿用自卸车平均每充电1小时可连续作业6小时；湘电120吨级纯电矿用电动轮自卸车充电1小时可连续工作8小时，能耗较燃油车降低50%以上，实现高效与节能的平衡。06经济与环境效益评估能源消耗对比分析

01燃油矿用自卸车能耗现状传统大型矿用自卸车以柴油为主要动力源，如930E电动轮矿用自卸卡车每年消耗燃油高达1200吨；220吨级燃油车日耗油量约4000升，能源消耗量大，运营成本高。

02纯电动矿用自卸车能耗表现全球首台220吨级纯电动矿用自卸车，平均每充电1小时可连续作业6小时，日耗电量12000度，每年可替代燃油预计600吨，实现“零排放”，综合成本较传统燃油车降低40%。

03油电混合动力技术节能成效国内首台燃油改混动930E重型矿卡，通过DC/DC变流器回收制动能量，运行一年回收电量40046.72千瓦时，节省柴油1.31万升，节油率达8.8%，未来通过电池组升级有望提升至12%-16%。运营成本节约测算

能源成本对比：燃油与电力传统220吨级燃油矿卡日耗油4000升，纯电动矿卡日耗电12000度，综合能源成本降低40%。

年替代燃油与减排效益单台纯电动矿卡每年可替代燃油600吨，减少二氧化碳排放1500-1800吨，实现“零排放”目标。

单台车年运营成本节约纯电动矿卡单台车每年直接能源消耗节约预计达350万元，综合运营成本节约约500万元。

混合动力车型节油成效油电混合动力矿卡运行一年可回收电量40046.72千瓦时，节油1.31万升，节油率达8.8%。碳排放reduction量化评估纯电动车型碳减排量全球首台220吨级纯电动矿用自卸车每年可替代燃油预计600吨，减少二氧化碳排放1800吨；湘电集团200吨级纯电矿用电动轮自卸车每台每年可减少CO₂排放1500吨以上。混合动力车型碳减排量准能集团哈尔乌素露天煤矿油电混合动力930E矿用卡车运行一年，节油1.31万升，按柴油燃烧二氧化碳排放系数计算，相应减少了一定量的碳排放，为矿山节能减排提供了有效数据参考。不同技术路径减排对比相比传统燃油矿用自卸车，纯电动车型通过“零排放”实现大幅碳减排，混合动力车型则通过回收制动能量、降低柴油消耗实现一定比例减排，为矿山企业选择适合自身的减排方案提供量化依据。投资回报周期分析

纯电动矿用自卸车投资回报以全球首台220吨级纯电动矿用自卸车为例，相比传统燃油车综合成本降低40%，单台车每年直接能源消耗节约预计达350万元，年替代燃油600吨，减少二氧化碳排放1800吨，可快速实现投资回本。

油电混合动力矿用自卸车投资回报准能集团哈尔乌素露天煤矿的930E油电混合动力矿用自卸卡车，运行一年回收电量40046.72千瓦时，节油1.31万升，节油率8.8%，随着电池组升级优化，有望实现12%-16%的节油率，进一步缩短回报周期。

不同技术路线投资回报对比纯电动矿用自卸车初期投入相对较高，但全生命周期运营成本优势显著；油电混合动力改造方案成本约20-30万元/台，可实现8.8%以上的节油率，适合对现有燃油车进行升级改造，投资回报周期各有优势，企业可根据实际需求选择。07行业趋势与未来展望技术发展方向预测纯电动化与超大吨位突破纯电动技术将向更大吨位发展，如已交付的220吨级纯电动矿用自卸车，充电1小时可作业6小时，年替代燃油600吨，未来有望实现300吨以上级别纯电动车型的商业化应用。混合动力系统优化升级油电混合动力技术将持续优化，通过DC/DC变流器实现制动能量高效回收与再利用，目标节油率从目前的8.8%提升至12%-16%，进一步降低对传统燃油的依赖。智能化与无人化深度融合结合智能云管理平台与无人驾驶技术，实现矿车集群调度、自动充电与路径优化，提升作业效率并降低人工成本，推动智慧矿山生态构建。新型储能与快充技术发展研发更高能量密度的电池包与超快充设备，如1540kWh超大电池总成搭配3000A双枪快充系统，解决极端环境下的续航与补能痛点，适应矿山高强度作业需求。智能化与无人化融合

智能调度与路径优化通过智能云管理平台，结合矿山实际工况，实现车辆运行的动态调度与最优路径规划，减少无效行驶，提升运输效率，降低能耗。

无人驾驶技术应用配备无人驾驶功能，可实现矿区运输作业的自动化运行，减少人为操作失误，提高作业安全性与连续性，进一步优化能源利用效率。

智能能量管理系统集成电池智能温控、能量回收与释放控制等功能，根据车辆运行状态和作业需求，智能调配能源，最大化能量利用，提升节能效果。产业链协同创新模式核心企业主导的技术联盟

以湘电集团为核心，联合玖行能源等企业，在220吨级纯电动矿用自卸车项目中，整合电池框架总成、充电桩、高压柜等关键部件研发，形成从产品到方案的一体化解决方案，获客户长期认可。产学研用深度融合机制

企业与科研机构合作，针对矿区极端环境，共同开发高防护等级电池包、智能温控系统及高功率充电设备，如玖行能源定制1540kWh超大电池总成与4台1840KW高功率充电桩，实现1.5小时补能80%。跨领域技术集成创新

融合电力传动、液压系统、智能云管理等多领域技术，如准能集团930E电动轮卡车通过DC/DC变流器实现制动能量回收，年回收电量40046.72千瓦时，节油1.31万升，节油率达8.8%。客户需求驱动的定制化协作

根据矿山工况特点，湘电集团为中煤平朔集团定制200吨级纯电自卸车，实现载重200吨、充电1小时作业6小时，每年减少CO₂排放1500吨以上，节约运营成本500万元左右，并签订16台120吨级采购合同。政策支持与市场机遇

国家政策导向国家出台《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》等政策，明确支持新能源汽车产业发展，为电动轮矿用自卸车行业提供了良好的政策环境，推动行业技术创新和产业升级。

环保法规驱动我国对矿用自卸车行业实施严格的排放、安全、性能等标准和规范，环保要求的提高促使矿山用户青睐节能环保的矿用车辆，推动电动轮矿用自卸车的应用。

绿色矿山建设需求推动“智慧矿山、绿色矿山、节能矿山”建设成为行业趋势，电动轮矿用自卸车以其零排放、低噪音、高效率等优势，在绿色矿山建设中迎来广阔市场机遇。

市场应用案例湘电集团研制的全球首台200吨级纯电交流传动矿用电动轮自卸车成功交付中煤平朔集团，且中煤平朔集团还签订了16台120吨纯电矿用电动轮自卸式车采购合同，显示出市场对电动轮矿用自卸车的认可和需求。08实施路径与挑战应对矿山应用场景适配策略

01极端环境适应性解决方案针对矿区温